JP2011038573A

JP2011038573A - 中空減速機

Info

Publication number: JP2011038573A
Application number: JP2009185342A
Authority: JP
Inventors: Tahei Tsubone; 太平坪根
Original assignee: Nidec Shimpo Corp
Current assignee: Nidec Drive Technology Corp
Priority date: 2009-08-08
Filing date: 2009-08-08
Publication date: 2011-02-24
Also published as: KR101433997B1; TW201105877A; CN101994782A; KR20110015493A; CN101994782B

Abstract

【課題】中空減速機が大型化することなく、中空減速機の中空部に大径の配管などを収容することできる中空減速機を提供する。
【解決手段】入力ギア１２と出力ギア５からなる親子ギア部２の他に太陽ギア１８と遊星ギア２０などからなる遊星ギア部３が設けられているので、その分大きな減速比を確保することができ、小さな電力で駆動モータを駆動することが可能となる。これにより、駆動モータの小型化を図ることができるとともに、小型の駆動モータと外径が小径な遊星ギア２０を用いることにより、中空減速機１が大型化することなく大きな中空径の中空部４を確保することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は産業用ロボットなどに使用する中空減速機に関する。

従来から電動機に中空減速機を組み付けた減速機付き電動機が用いられている。この減速機付き電動機は、エアなどを通す配管や電線などを収容するための中空部が設けられ、電動機の出力軸の端部に形成された歯車が中空減速機のギアケース内に組み込まれた平歯車の歯車部と噛み合って、平歯車の回転により被駆動部材を回転させるものであった。

また、この減速機付き電動機は、中空減速機の加工誤差や組み立て誤差による加工精度のばらつきによる電動機の出力軸に形成された歯車と平歯車の歯車部とのバックラッシュを無くすために、電動機の出力軸に形成された歯車と平歯車の歯車部の軸間距離の変化を電動機の出力軸の撓みにより吸収するものであった（たとえば、特許文献１）。

特開２００３−２３５２０７号公報

しかしながら、従来の中空減速機を組み付けた減速機付き電動機では、電動機の出力軸に形成された歯車を中空減速機の平歯車の歯車部と噛み合わせる構造なので、電動機が重ならない範囲内で中空減速機の中空部の中空径を形成する必要があった。このため、大きな配管や電線を中空減速機の中空部に通す場合には、中空減速機の中空部も大きなものにすることが必要であるが、中空減速機の中空部を大きくすると中空減速機の外径自体が大型化するとともに重量も増加し、ひいては中空減速機のコストアップにつながるという問題があった。

また、上記減速機付き電動機では、電動機の出力軸の撓みでバックラッシュを無くすように調整しているが、出力軸の撓みでバックラッシュを調整する場合には、電動機の出力軸の歯車の噛み合い振れや平歯車の歯車部の噛み合い振れのみならず、電動機の出力軸が折れる限度撓み量を考慮した厳密な計算をすることが必要で、また出力軸を撓ませながら使用し続けると電動機の出力軸が疲労で折れやすくなり、電動機の出力軸が折れると大事故に繋がりかねないといった問題があった。

本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、中空減速機が大型化することなく、中空減速機の中空部に大径の配管などを収容することできる中空減速機を提供することにある。

本発明は、駆動源の駆動力を受けて回動する太陽ギアと、該太陽ギアに空隙を介して同軸状に配設されたインタナルギアと、太陽ギアとインタナルギアに噛合し、太陽ギヤの周囲を自転しつつ公転する遊星ギアと、該遊星ギアを回転自在に支持するとともに、遊星ギヤの公転により太陽ギヤの回転軸を中心として自転する遊星減速機出力軸と、該遊星減速機出力軸の回転軸を中心に回動する入力ギアと、該入力ギアと噛合する出力ギアと、内周に中空部を形成し、出力ギアが回転することによって回動する出力軸と、を有する。

本発明によれば、入力ギアと出力ギアからなる親子ギア部の他に太陽ギアと遊星ギアなどからなる遊星ギア部が設けられているので、その分大きな減速比を確保することができ、小さな電力で駆動モータ（駆動源）を駆動することが可能となる。これにより、駆動モータの小型化を図ることができるとともに、小型の駆動モータと外径が小径な遊星ギアを用いることにより、中空減速機が大型化することなく大きな中空径の中空部を確保することができる。また、従来の減速機付き電動機では、親子ギアに駆動モータを直接取り付ける構成だったので、駆動モータを取り換える際などには駆動モータと歯車との取付調整が必要となり、使用者自身では駆動モータの取り換えを行なうことが困難であったが、本発明の中空減速機では親子ギア部に遊星ギア部が取り付けられ、その遊星ギア部に駆動モータを取り付ける構成なので、取付調整を行なう必要がなく駆動モータの取り換えなどが容易である。

本発明は、出力軸と出力ギアを一体形成したことを特徴とする。

本発明によれば、出力軸と出力ギアを一体形成しているので、部品点数を少なくすることができる。

本発明は、出力軸を内部で支持するケースと、太陽ギア、インタナルギア、および遊星ギアを収容する遊星減速機ケースと、該遊星減速機ケースとケースとを減速機取付フランジを介し結合する結合ボルトとを、有し、減速機取付フランジには、結合ボルトが挿入される結合ボルト挿入孔が設けられ、該結合ボルト挿入孔と結合ボルトとの間に加工誤差や組み立て誤差による加工精度のばらつきによるバックラッシュを無くすためのクリアランスが設けていることを特徴とする。

本発明によれば、減速機取付フランジの結合ボルト挿入孔と結合ボルトとの間にクリアランスが設けられているので、中空減速機の加工誤差や組み立て誤差による加工精度のばらつきによるバックラッシュをクリアランスを設けるといった簡易な構成で無くすことができる。これにより、従来の減速機付き電動機のように、バックラッシュを無くすための精密な計算が必要でなく、クリアンランスを調整することによりバックラッシュを容易になくすことができるとともに、電動機の出力軸が折れるなどの構造上の問題も生じない。

本発明は、ケースと出力軸の間に設けられたクロスローラベアリングを、有し、
該クロスローラベアリングの内輪はケースに固定され、クロスローラベアリングの外輪は出力軸に設けられ該出力軸とともに回動することを特徴とする

本発明によれば、ケースと出力軸の間にクロスローラベアリングを設けているので、従来の減速機のように２個の軸受けを必要とせず、簡単な構成で組み立てることができるともに、減速機自体の小型化を図ることができる。

本発明によれば、中空減速機の外径を増大させることなく、中空部の中空径を増大させることができる。これにより、中空減速機の中空部に大径の配管などを収容することできる。

（ａ）本発明の一実施形態における中空減速機の上面外観図である。（ｂ）同中空減速機の側面外観図である。（ｃ）同中空減速機の下面外観図である。図１（ａ）のA−A断面図である。図２のB−B断面図である。図２のC−C断面図である。

以下、本発明の中空減速機の一実施形態について図面を参照にしながら説明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態における中空減速機の上面外観図であり、図１（ｂ）は同中空減速機の側面外観図であり、図１（ｃ）は同中空減速機の下面外観図である。

図１に示すように、本発明の中空減速機１は、後述する入力ギア１２と出力ギア５などからなる親子ギア部２と、後述する太陽ギア１８と遊星ギア２０などからなる遊星ギア部３からなる。

まず、図１〜図３を用いて、親子ギア部２について説明する。ここで、図２は図１（ａ）のA−A断面図であり、図３は図２のB−B断面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の中空減速機１の親子ギア部２は、内周に中空部４を有する出力軸７と、出力軸７を内部で支持するケース９と、出力軸７にボルト６により取り付けられた出力ギア５と、出力ギア５と噛合する入力ギア１２などを有している。ここで、中空部４には、エアや水などを含む流体を通す配管や電線などを通すことができる。

入力ギア１２は、入力ギア取付ボス１６に圧入されている。この入力ギア取付ボス１６と後述する遊星減速機出力軸１４との間には、両者を固定するためのキー１５が嵌められており、ボルト１３により入力ギア取付ボス１６と遊星減速機出力軸１４とを一体化させている。これにより、遊星減速機出力軸１４が回転することにより一体となって入力ギア１２が回転することになる。なお、遊星減速機出力軸１４にはキー１５が抜けないようにするためにボルト１０１が取り付けられている。

出力軸７は、後述するモータなどの駆動源の動力を被駆動部材に伝達するものである。出力軸７の下部には、外歯歯車を有する出力ギア５がボルト６により回転自在に取り付けられている。これにより、入力ギア１２が回転することにより出力ギア５が回転し出力軸７を回転させることができる。なお、本実施形態では、出力軸７と出力ギア５を別体として構成させ、それらをボルト６により締結させるようにしたが、これに限らず、出力軸７と出力ギア５とを一体として形成にしてもよい。これにより、部品点数の削減を図ることができる。

クロスローラベアリング８は、内輪８ａと外輪８ｂとローラ部８ｃから構成され、内輪８ａはケース９（ケース９ａ）に固定され、外輪８ｂは出力軸７に固定され、出力軸７に設けられ出力ギア５とともに回動するように取り付けられている。このように、ケース９と出力軸７の間にクロスローラベアリング８が設けているので、従来の減速機のように２個の軸受けを必要とせず、簡単な構成で組み立てることができるともに、減速機自体の小型化を図ることができる。

ケース９は、ケース９ａとケース９ｂにより構成されている。ケース９ｂはケース９ａの上部で配置され、ケース９ａとケース９ｂとはボルト１０により固着されている。また、ケース９ａの上部にクロスローラベアリング押え１７が配置され、ケース９ａとクロスローラベアリング押え１７とはボルト１００により固着されている。なお、ケース９ａと出力軸７との間およびケース９ｂと出力軸７との間には、それぞれオイルシール１１（１１ａ、１１ｂ）が設けられている。このようにして、出力軸７はケース９の内部で支持されるようにして取り付けられている。

上記構成により、遊星減速機出力軸１４が回転することにより入力ギア１２が回転し、その回転を入力ギア１２と噛合する出力ギア５に伝達させることができる。なお、本実施形態では、入力ギア１２および出力ギア５として平歯車と用いたが、これに限らず、はすば歯車ややまば歯車やかさ歯車などの歯車を用いてもよい。

次に、図１、図２、図４を用いて、遊星ギア部３について説明する。ここで、図４は図２のC−C断面図である。

図１、図２、図４に示すように、本実施形態の中空減速機１の遊星ギア部３は、モータである駆動源の駆動力を受けて回動する太陽ギア１８と、該太陽ギア１８に空隙を介して同軸状に配設されたインタナルギア１９と、太陽ギア１８とインタナルギア１９に噛合し、太陽ギヤ１８の周囲を自転しつつ公転する遊星ギア２０と、遊星ギア２０を回転自在に支持するとともに、遊星ギヤ２０の公転により太陽ギヤ１８の回転軸Ｏを中心として自転する遊星減速機出力軸１４と、を有する。この太陽ギア１８と遊星ギア２０は遊星減速機ケース２１に収容されている。

遊星減速機ケース２１は、段付き円筒形状を有し、出力軸側の遊星減速機出力側ケース２２と入力軸側の遊星減速機入力側ケース２３とからなる。遊星減速機出力側ケース２２と遊星減速機入力側ケース２３とはインタナルギア１９を介しボルト２４で一体化されている。モータは、遊星減速機入力側ケース２３の遊星減速機入力軸２５側の端部に形成されたモータ取付フランジ２６に取り付けられている。遊星減速機入力側ケース２３とモータ取付フランジ２６とはボルト２７で一体化されている。なお、本実施形態では、遊星減速機ケース２１を遊星減速機出力側ケース２２と遊星減速機入力側ケース２３により構成させたが、これに限らず、遊星減速機ケース２１にインタナルギア１９も含め、遊星減速機ケース２１を遊星減速機出力側ケース２２と遊星減速機入力側ケース２３とインタナルギア１９からなるとしてもよい。

また、遊星減速機ケース２１（遊星減速機出力側ケース２２）は、遊星減速機取付フランジ４９を介し、ケース９（ケース９ａ）と結合ボルト５０で締結されている。具体的には、遊星減速機取付フランジ４９に設けられた結合ボルト挿入孔５１ａの下から結合ボルト５０ａが挿入され、また、遊星減速機取付フランジ４９に設けられた結合ボルト挿入孔５１ｂの上から結合ボルト５０ｂを挿入されることにより、遊星減速機ケース２１（遊星減速機出力側ケース２２）とケース９（ケース９ａ）とが結合される。また、結合ボルト挿入孔５１と結合ボルト５０との間にクリアランスが設けられている。これにより、中空減速機１の加工誤差や中空減速機１の組み立て誤差による加工精度のばらつきによるバックラッシュをクリアランスを用いて無くすことができる。

遊星減速機入力軸２５は、径の異なる複数の円柱状周面を有する部材であり、軸方向の中央部分においてボールベアリング２８により遊星減速機入力側ケース２３に対して回転自在に支持されている。ボールベアリング２８は、遊星減速機入力側ケース２３の軸方向中央部分の凹溝に嵌め込まれた止め輪２９と、遊星減速機入力側ケース２３の上方側に形成された内方に膨出するボールベアリングフランジ３０とにより軸方向に固定されている。

遊星減速機入力軸２５のモータ軸側に位置する連結部３１は、回転軸Ｏに直交する方向において略Ｃ字型の断面を有し、遊星減速機入力軸２５とモータの駆動軸とを連結する部位である。連結部３１の略Ｃ字型の周方向の両端部には、該端部間の間隙３２を介して一方向に延びる雌ネジ部３３が形成されている。この連結部３１の略Ｃ字型の中央孔３４にモータのモータ軸を内嵌した状態で雌ネジ部３３にボルト３５を螺合することにより、モータ軸が連結部３１にクランプされ、遊星減速機入力軸２５とモータ軸とが連結されている。

遊星減速機入力軸２５の出力軸７側に位置する嵌合部３６は、太陽ギヤ１８の嵌合部４０が圧入される筒状の部位である。嵌合部３６とボールベアリングフランジ３０との間にはオイルシール３８が介在されている。このオイルシール３８は、遊星減速機出力側ケース２２内に充填されている潤滑油が遊星減速機入力側ケース２３内に漏出するのを防止するためのものであり、例えば、公知のごとく、ゴム製の薄膜体を、コイルバネを輪状にした付勢バネで取り囲んで、嵌合部３６の表面に押し付けることにより構成されている。なお、潤滑油として、例えば、鉱油または混成油に石鹸類が混和されたグリースを用いる。

遊星ギア部３は、上述したように回転軸Ｏ上に配設された太陽ギヤ１８と、この太陽ギヤ１８の周囲に等間隔で配設され、該太陽ギヤ１８に噛合する複数（例えば３つ）の遊星ギヤ２０（図２上では１つの遊星ギヤのみ図示する）と、この遊星ギヤ２０に噛合するインタナルギア１９等で構成されている。

太陽ギヤ１８は、外周面に歯が形成された略円柱状のギヤ部３９と、ギヤ部３９より小径で、該ギヤ部３９から軸方向モータ側に延びる円柱状の嵌合部４０とを有する。ギヤ部３９は、遊星ギヤ２０と噛み合う一方、嵌合部４０は、遊星減速機入力軸２５の嵌合部３７に圧入されており、これにより、遊星減速機入力軸２５と一体となってギヤ部３９が回転するようになっている。

各遊星ギヤ２０は、中央部分に、軸方向に貫通する貫通孔４１が形成されており、遊星減速機出力軸１４に植設されたキャリアピン４２が、ニードルベアリング４３を介して貫通孔４１に嵌合されている。

インタナルギア１９は、遊星減速機出力側ケース２２と遊星減速機入力側ケース２３の間に挟み込まれボルト２４により固定されている。

これにより、各遊星ギヤ２０は、太陽ギヤ１８の回転に伴ってキャリアピン４２の位置を中心として回転（以下、この回転を自転という）しつつ、太陽ギヤ１８の位置を中心として回転（以下、この回転を公転という）する。

遊星減速機出力軸１４は、異なる複数の外径を有してなる円柱部４６と、この円柱部４６から各遊星ギヤ２０間の間隙及びその背後に遊星ギヤ２０を囲い込むように延設された延設部４７とを有する部材であり、遊星ギヤ２０の公転により回転軸Ｏを中心にして回転するものである。当該遊星減速機出力軸１４と遊星ギヤ２０とを連結する上記キャリアピン４２は、遊星減速機出力軸１４の延設部４７に植設されている。

遊星減速機出力軸１４は、遊星減速機出力側ケース２２に対して、ボールベアリング４４により軸方向入力軸側の端部が、ボールベアリング４５により軸方向中央部分がそれぞれ回転自在に支持されている。

遊星減速機出力軸１４の適所と遊星減速機出力側ケース２２の出力軸側端部との間には、オイルシール３８と略同様の構成を有するオイルシール４８（ゴム製の薄膜体，付勢バネ）が介在されており、このオイルシール４８により、遊星減速機出力側ケース２２内に充填されている潤滑油が外部に漏出するのを防止するように構成されている。

以上の構成により、モータから遊星減速機入力軸２５に伝達された動力が、遊星歯車機構の太陽ギヤ１８に伝達されるとともに、この太陽ギヤ１８の回転により、遊星ギヤ２０が自転しつつ該太陽ギヤ１８の周囲を公転し、この公転により遊星減速機出力軸１４が回転する。これにより、親子ギア部２の入力ギア１２にその回転を伝達することができる。

以上説明したように、入力ギア１２と出力ギア５からなる親子ギア部２の他に太陽ギア１８と遊星ギア２０などからなる遊星ギア部３が設けられているので、その分大きな減速比を確保することができ、小さな電力で駆動モータ（駆動源）を駆動することが可能となる。これにより、駆動モータの小型化を図ることができるとともに、小型の駆動モータと外径が小径な遊星ギア２０を用いることにより、中空減速機１が大型化することなく大きな中空径の中空部４を確保することができる。また、本実施形態の中空減速機１では、親子ギア部２に遊星ギア部３が取り付けられ、その遊星ギア部３に駆動モータを取り付ける構成なので、取付調整の必要がなく駆動モータの取り換えなどが容易である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。さらに本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲の記載によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

(変形例)
本実施形態では、部材と部材を結合させるのにボルトを用いたが、これに限らず、結合ピンで結合させるようにしてもよい。

１中空減速機
２親子ギア部
３遊星ギア部
４中空部
５出力ギア
６ボルト
７出力軸
８クロスローラベアリング
８ａ内輪
８ｂ外輪
８ｃローラ部
９ケース
１０ボルト
１１オイルシール
１２入力ギア
１３ボルト
１４遊星減速機出力軸
１５キー
１６入力ギア取付ボス
１７クロスローラベアリング押え
１８太陽ギア
１９インタナルギア
２０遊星ギア
２１遊星減速機ケース
２２遊星減速機出力側ケース
２３遊星減速機入力側ケース
２４ボルト
２５遊星減速機入力軸
２６モータ取付フランジ
２７ボルト
２８ボールベアリング
２９止め輪
３０ボールベアリングフランジ
３１連結部
３２間隙
３３雌ネジ部
３４中央孔
３５ボルト
３６嵌合部
３７嵌合部
３８オイルシール
３９ギア部
４０嵌合部
４１貫通孔
４２キャリアピン
４３ニードルベアリング
４４ボールベアリング
４５ボールベアリング
４６円柱部
４７延設部
４８オイルシール
４９遊星減速機取付フランジ
５０結合ボルト
５１結合ボルト挿入孔
１００ボルト
１０１ボルト

Claims

駆動源の駆動力を受けて回動する太陽ギアと、
該太陽ギアに空隙を介して同軸状に配設されたインタナルギアと、
前記太陽ギアと前記インタナルギアに噛合し、前記太陽ギヤの周囲を自転しつつ公転する遊星ギアと、
該遊星ギアを回転自在に支持するとともに、前記遊星ギヤの公転により太陽ギヤの回転軸を中心として自転する遊星減速機出力軸と、
該遊星減速機出力軸の回転軸を中心に回動する入力ギアと、
該入力ギアと噛合する出力ギアと、
内周に中空部を形成し、前記出力ギアが回転することによって回動する出力軸と、
を有する中空減速機。
前記出力軸と前記出力ギアを一体形成したことを特徴とする請求項１記載の中空減速機。
前記出力軸を内部で支持するケースと、
前記太陽ギア、前記インタナルギア、および前記遊星ギアを収容する遊星減速機ケースと、
該遊星減速機ケースと前記ケースとを減速機取付フランジを介し結合する結合ボルトとを、有し、
前記減速機取付フランジには、前記結合ボルトが挿入される結合ボルト挿入孔が設けられ、該結合ボルト挿入孔と前記結合ボルトとの間に加工誤差や組み立て誤差による加工精度のばらつきによるバックラッシュを無くすためのクリアランスが設けていることを特徴とする請求項１または２に記載の中空減速機。
前記ケースと前記出力軸の間に設けられたクロスローラベアリングを、有し、
該クロスローラベアリングの内輪は前記ケースに固定され、前記クロスローラベアリングの外輪は前記出力軸に設けられ該出力軸とともに回動することを特徴とする請求項３に記載の中空減速機。