JP2011052765A - Reduction gear - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速装置に関するものである。 The present invention relates to a speed reducer that decelerates rotation of an input shaft and transmits it to an output shaft.
一般に、DCモータ等の駆動源から駆動力を受けた入力軸の回転を減速して出力軸に伝達し、出力軸に接続した相手機械を駆動する装置として、減速装置が知られている。 Generally, a reduction device is known as a device that decelerates the rotation of an input shaft that receives a driving force from a driving source such as a DC motor, transmits the rotation to an output shaft, and drives a counterpart machine connected to the output shaft.
このような減速装置としては、例えば、図8に示すような円筒状のハウジング41に回転可能に支持される入力軸42および出力軸43と、ハウジング41内に固定される内歯車44とが同軸状に配置され、入力軸42に設けられた断面円形の偏心軸部45と内歯車44との間に、複数のローラ46が介在され、そのローラ46を保持するポケットが周方向に等ピッチに設けられた環状の保持器部47を出力軸43に設けられたものがある(特許文献1参照)。
As such a reduction gear, for example, an
前記の保持器部47は円周方向に等ピッチで分割したときの分割点の数が、図9に示すように、内歯車44の歯の数より1つ多い分割点の一部の間引いた位置にローラ46を保持するポケット48を有した構造となっている。
As shown in FIG. 9, the
入力軸42を一方向に1回転させると、ローラ46は、入力軸42外周部により内歯車44の歯に押し付けられ、内歯車44の歯に対して入力軸42と同方向に1歯(ひと歯)分だけ入力軸42の軸心周りを同方向に公転する。ローラ46の公転により、保持器部47を介して出力軸43に、内歯車44の歯数に応じた減速比の回転が伝達される。
When the
特許文献1に記載の減速装置では、内歯車44は、図10に示すように、偏心軸部45との間にローラ46を介在させる必要から、軸方向に幅を有する円筒状に形成され、ハウジング41に対して圧入により固定される。圧入固定された内歯車44は、ハウジング41に対して回り止めされ、入力軸42の回転に伴って内歯車44の歯にローラ46が押し付けられて、ローラ46と共回りすることを防止していた。
In the reduction gear device described in Patent Document 1, the
しかし、内歯車44は、ハウジング41に対する圧入により、ハウジング41の内面から径方向内向きの負荷を受けて圧縮され、歯面精度が低下し、ローラ46の公転が円滑に行われず、入力軸から出力軸への円滑な回転の伝達が阻害されるという問題があった。
However, the
また、上述のように、内歯車44は軸方向に幅を有する円筒状に形成されているため、円筒状の外形部分を形成した上で、内周部にブローチ加工などにより歯を形成する必要があり、製作コストが掛かっていた。
Further, as described above, since the
そこで、この発明の課題は、内歯車の歯面精度を確保するとともに、内歯車の製作コストを抑制することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to secure the tooth surface accuracy of the internal gear and to suppress the manufacturing cost of the internal gear.
前記課題を解決するために、この発明は、ハウジングに回転可能に支持される入力軸および出力軸と、前記ハウジング内に固定される内歯車とを同軸状に配置し、前記入力軸に円形断面の偏心軸部を設け、前記内歯車とその内部に設けた前記偏心軸部との間に複数のローラを介在し、そのローラを保持するポケットを周方向に等ピッチに設けた環状の保持器部を前記出力軸に設け、前記環状の保持器部は円周方向に等ピッチで分割したときの分割点の数が、前記内歯車の歯の数と1つだけ異なる分割点の全ての位置または一部の間引いた位置に、前記ローラを保持するポケットを有し、前記歯の1ピッチ分の形状は、前記入力軸が回転するとき、前記偏心軸部の外周部に沿って公転する前記ローラの中心が描く軌跡と平行な曲線のうち前記ローラの外径側にある曲線と合致し、前記ローラの公転を前記保持器部を介して前記出力軸に伝達するようにした減速装置において、前記内歯車は、複数枚の板状内歯車をその歯の周方向位置を合致させた状態で重ね合わせて形成され、前記ハウジング内にすきま嵌めとなるように嵌合するものであり、前記ハウジングに対して前記各板状内歯車を回り止めする係合手段を有し、その係合手段により、前記内歯車を前記ハウジング内に固定した構成を採用したのである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has an input shaft and an output shaft that are rotatably supported by a housing, and an internal gear that is fixed in the housing coaxially arranged, and the input shaft has a circular cross section. An annular cage in which a plurality of rollers are interposed between the internal gear and the eccentric shaft portion provided therein, and pockets for holding the rollers are provided at equal pitches in the circumferential direction. A portion is provided on the output shaft, and the annular cage portion has all the positions of the dividing points when the number of dividing points is different by one from the number of teeth of the internal gear when divided in the circumferential direction at an equal pitch. Or having a pocket for holding the roller in a part of the thinned-out position, and the shape corresponding to one pitch of the teeth revolves along the outer peripheral portion of the eccentric shaft portion when the input shaft rotates. Among the curves parallel to the locus drawn by the center of the roller, In the reduction gear that matches the curve on the outer diameter side of the roller and transmits the revolution of the roller to the output shaft through the retainer portion, the internal gear includes a plurality of plate-like internal gears. The teeth are overlapped with each other in the circumferential position, and are fitted into the housing so as to form a clearance fit. The plate-like internal gears are prevented from rotating with respect to the housing. A configuration is employed in which an engaging means is provided and the internal gear is fixed in the housing by the engaging means.
この構成では、内歯車は、複数枚の板状内歯車をその歯の周方向位置を合致させた状態で重ね合わせて形成され、ハウジング内にすきま嵌めとなるように嵌合される。このため、ハウジング内に嵌合した内歯車を形成する各板状内歯車は、従来の減速装置の内歯車の場合と異なり、ハウジングの内面から径方向内向きの負荷が掛からない。したがって、各板状内歯車は歯面精度の低下が防止され、複数枚の板状内歯車で形成した内歯車は、歯面精度を確保することができる。 In this configuration, the internal gear is formed by overlapping a plurality of plate-like internal gears in a state where the circumferential positions of the teeth are matched, and is fitted into the housing so as to be a clearance fit. For this reason, each plate-like internal gear that forms the internal gear fitted in the housing is not subjected to a radially inward load from the inner surface of the housing, unlike the internal gear of the conventional reduction gear. Therefore, the reduction of the tooth surface accuracy of each plate-like internal gear is prevented, and the internal gear formed of a plurality of plate-like internal gears can ensure the tooth surface accuracy.
また、内歯車を形成する板状内歯車としては、板材の加工によりその板状内歯車の外形部分の形成とともに歯の形成を行うことが可能となり、その製作コストを抑えることが可能となる。 Further, as the plate-like internal gear forming the internal gear, it is possible to form teeth together with the formation of the outer portion of the plate-like internal gear by processing the plate material, and it is possible to reduce the manufacturing cost.
さらに、ハウジングに対して各板状内歯車を回り止めする係合手段により、その板状内歯車から形成される内歯車は、ハウジングに対してすきま嵌めとなるように嵌合した場合であっても、回り止めされ、ハウジング内に固定される。 Further, the internal gear formed from the plate-like internal gear is fitted to the housing so as to be a clearance fit by the engaging means for preventing the rotation of each plate-like internal gear with respect to the housing. Is also locked and secured within the housing.
前記係合手段を、前記ハウジング内に設けた軸方向の溝と、その溝に嵌合する前記板状内歯車の外周部に設けた突起とにより形成した構成、または前記ハウジング内に設けた軸方向の突条と、その突条が嵌合する前記板状内歯車の外周部に設けた凹部とにより形成した構成とすることができる。 A structure in which the engaging means is formed by an axial groove provided in the housing and a protrusion provided on an outer peripheral portion of the plate-like internal gear fitted in the groove, or a shaft provided in the housing It can be set as the structure formed by the protrusion of a direction and the recessed part provided in the outer peripheral part of the said plate-shaped internal gear with which the protrusion protrudes.
このような構成の係合手段を適用すれば、ハウジングの溝に板状内歯車の突起を係合させながら、またはハウジングの突条に板状内歯車の凹部を係合させながらハウジング内に嵌合することができるので、減速装置の組み立て性が向上する。 If the engaging means having such a configuration is applied, the projection of the plate-like internal gear is engaged with the groove of the housing or the recess of the plate-like internal gear is engaged with the protrusion of the housing. As a result, the assemblability of the reduction gear can be improved.
また、前記係合手段を、前記板状内歯車に設けた孔と、前記ハウジングに設けたねじ穴と、前記板状内歯車の孔を貫通し、前記ハウジングのねじ穴に結合するねじ部材とにより形成すると、ねじ部材により複数枚の板状内歯車をハウジング内に強固に固定することができる。 The engaging means includes a hole provided in the plate-like internal gear, a screw hole provided in the housing, and a screw member that penetrates the hole of the plate-like internal gear and is coupled to the screw hole of the housing. If formed by this, a plurality of plate-like internal gears can be firmly fixed in the housing by the screw member.
ねじ部材を用いた係合手段の構成を採用した場合、前記板状内歯車の孔を周方向に間隔をおいて複数設け、前記ハウジングのねじ穴を前記板状内歯車の各孔の周方向位置に対応して複数設けた構成を採用すると、各板状内歯車から形成される内歯車をハウジングに対して、周方向全周にわたって強固に固定することができる。 When the configuration of the engaging means using the screw member is adopted, a plurality of holes in the plate-like internal gear are provided at intervals in the circumferential direction, and screw holes in the housing are arranged in the circumferential direction of the holes in the plate-like internal gear. When a plurality of configurations corresponding to the positions are employed, the internal gear formed from each plate-like internal gear can be firmly fixed to the housing over the entire circumference in the circumferential direction.
前記の構成において、前記板状内歯車をプレス加工により形成すると、プレス加工によって板状内歯車の外形部分とともに歯が形成され、従来の内歯車の歯の製作時に必要とされたブローチ加工等が不要となり、製造工程を簡素化することができ、生産性を高めて製造コストを低減することができる。 In the above configuration, when the plate-like internal gear is formed by press working, teeth are formed together with the outer portion of the plate-like internal gear by press working, and broaching or the like required when manufacturing the teeth of the conventional internal gear is performed. It becomes unnecessary and the manufacturing process can be simplified, the productivity can be increased and the manufacturing cost can be reduced.
前記保持器部のローラを保持するポケットを、前記分割点の一部の間引いた位置に設け、その間引き間隔を周方向で均等にすることにより、出力軸の回転バランスを良好に保ち、ポケットの加工数とローラの組み込み数を減らすことができる。 A pocket for holding the roller of the cage part is provided at a position where a part of the dividing point is thinned out, and the thinning interval is made uniform in the circumferential direction, so that the rotation balance of the output shaft is kept good, and the pocket The number of processing and the number of rollers can be reduced.
前記偏心軸部の外周部をその偏心軸部の外周に嵌合した転がり軸受の外周部により形成すれば、ローラと偏心軸部の外径面とのスリップを抑制することができる。 If the outer peripheral portion of the eccentric shaft portion is formed by the outer peripheral portion of a rolling bearing fitted to the outer periphery of the eccentric shaft portion, slip between the roller and the outer diameter surface of the eccentric shaft portion can be suppressed.
また、板状内歯車の歯の強度や耐摩耗性を向上させるために、前記板状内歯車の歯表面に高周波焼入れすることができる。さらに、板状内歯車の機械的強度を向上させるために、前記板状内歯車に浸炭処理を施してもよい。 Moreover, in order to improve the strength and wear resistance of the teeth of the plate-like internal gear, induction hardening can be performed on the tooth surfaces of the plate-like internal gear. Furthermore, in order to improve the mechanical strength of the plate-like internal gear, the plate-like internal gear may be carburized.
この発明の減速装置では、ハウジング内に嵌合した内歯車を形成する各板状内歯車に対して、ハウジングの内面から径方向内向きの負荷が掛からないため、各板状内歯車は歯面精度の低下が防止され、複数枚の板状内歯車で形成した内歯車は、歯面精度を確保することができる。
また、内歯車が複数枚の板状内歯車を重ね合わせて形成されるので、板材の加工により板状内歯車の外形部分の形成とともに歯の形成を行うことが可能となり、その製作コストを抑えることが可能となる。
In the speed reducer according to the present invention, each plate-like internal gear has a tooth surface because no load is applied radially inward from the inner surface of the housing to each plate-like internal gear that forms the internal gear fitted in the housing. The reduction in accuracy is prevented, and the internal gear formed by a plurality of plate-like internal gears can ensure the tooth surface accuracy.
In addition, since the internal gear is formed by superimposing a plurality of plate-like internal gears, it is possible to form teeth along with the formation of the outer shape portion of the plate-like internal gear by processing the plate material, thereby reducing the production cost. It becomes possible.
以下、この発明に係る減速装置の実施例1を図1〜図4に示す。 1 to 4 show a first embodiment of a reduction gear according to the present invention.
この実施例における減速装置は、図1に示すように、円筒状をなすハウジング11に回転可能に支持される入力軸12および出力軸13と、ハウジング11内に固定された内歯車14とが同軸状に配置されたものである。
As shown in FIG. 1, in the speed reducer in this embodiment, an
ハウジング11は、軸方向に分割された円筒体を、図示しない公知の手段により嵌め合わせたものであり、一端部側において入力軸12が、他端部側に出力軸13がそれぞれ回転可能に支持されている。ハウジング11の入力軸12側の内面には、係合溝15a(図2参照)が設けられる。
The
入力軸12は、ハウジング11の一端部および出力軸13の大径部13bにおいて軸受16、17により回転可能に支持されている。入力軸12の軸受16、17の間に一対の断面円形の偏心軸部18、18が軸方向2箇所に一体に設けられる。偏心軸部18は、その軸心が入力軸12の軸心を挟むように偏心しており、その外周に軸受19が圧入固定されている。
The
図2に示すように、ハウジング11の内周部に内歯車14が固定され、入力軸12に対して同軸状に配置され、内歯車14の内周部が一対の偏心軸部18の軸受19の外周部に対向している。内歯車14の内周部には、図2に示すように、歯32が周方向に定ピッチで複数(図2の場合では51個)形成されている。内歯車14の内周部と偏心軸部18の軸受19との間には、これらに接する状態で複数のローラ21が転動可能に介在されている。
As shown in FIG. 2, the
内歯車14は、図3(a)に示すように、複数枚の板状内歯車30をその歯32の周方向位置を合致させた状態で重ね合わせて形成されている。板状内歯車30は、板状の円環体からなり、内周部に等ピッチに歯32が複数形成され、外周部に径方向外向きの突起31が形成されている(図3(b)参照)。この突起31はハウジング11の係合溝15aに対して係合可能となっており、ハウジング11の係合溝15aとで係合手段を構成する。なお、この係合手段としては、板状内歯車30に形成した径方向内向きの凹部と、ハウジング11に設けた軸方向の突条との係合により形成してもよい。
As shown in FIG. 3A, the
板状内歯車30の外径は、ハウジング11の内周部の内径よりもわずかに小径に形成されている。このため、図3(a)に示すように、複数枚の板状内歯車30をその歯32の周方向位置を合致させた状態で重ね合わせて内歯車14を形成すると、その内歯車14は、軸方向に連続する各板状内歯車30の突起31をハウジング11の係合溝15aに係合して、ハウジング11内にすきま嵌めとなるように嵌合することが可能となる。板状内歯車30の突起31とハウジング11の係合溝15aとの係合により、内歯車14がハウジング11に対して回り止めされ、ハウジング11内に固定される。
The outer diameter of the plate-like
ハウジング11内に内歯車14がすきま嵌めされると、内歯車14を形成する各板状内歯車30は、ハウジング11の内面から径方向内向きの負荷が掛からない。このため、各板状内歯車30は歯面精度の低下が防止され、複数枚の板状内歯車30で形成した内歯車14は、歯面精度を確保することができる。
When the
また、板状内歯車30を重ね合わせて内歯車14を形成するようにすれば、減速装置のトルク容量に応じて、板状内歯車30の重ね合わせ枚数を適宜選択して、内歯車14の軸方向の幅を設定することができるので、内歯車14の汎用性が向上する。
If the
板状内歯車30の歯32の1ピッチ分の形状は、入力軸12が回転するとき、偏心軸部18の軸受19の外周部に沿って公転するローラ21の中心が描く軌跡と平行な曲線のうちローラ21の外側にある曲線と合致している。
The shape corresponding to one pitch of the
また、板状内歯車30としては、板状の構造用低炭素鋼や低合金鋼などの低炭素材をプレス加工することにより形成可能である。プレス加工により形成することで、板状内歯車30の外形部分とともに歯32を形成することができ、従来の内歯車の歯の製作時に必要とされたブローチ加工等が不要となる。したがって、製造工程を大幅に簡素化することができ、生産性を高めて製造コストを低減することができる。
The plate-like
板状内歯車30の機械的強度を向上させるために、浸炭処理を施してもよい。また、板状内歯車30の歯の強度や耐摩耗性を向上させるために、板状内歯車30の歯32表面に高周波焼入れすることもできる。ここで、浸炭処理とは、低炭素材の表面から炭素を浸入/拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。また、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。
In order to improve the mechanical strength of the plate-like
出力軸13は、ハウジング11の他端部側に位置する小径部13aと、小径部13aよりも入力軸12寄りに位置する大径部13bとが同軸状に一体に形成され、小径部13aにおいてハウジング11の他端部の軸方向2箇所で軸受24により回転可能に支持されている。
The
出力軸13の大径部13bは円筒状をなし、外周部に他端部から一端部へ向かってその外径が次第に大きくなるテーパ部を有し、内周部に嵌合した軸受17で入力軸12の他端部を回転可能に支持している。出力軸13の大径部13bの一端部には円環状の保持器部22が同軸状に一体に形成されている。保持器部22は内歯車14と両偏心軸部18の軸受19との間に位置している。
The large-
保持器部22には、ポケット23が周方向に等ピッチで形成され、ポケット23に内歯車14と偏心軸部18の軸受19との間に介在する複数のローラ21が転動可能に収容される。そのポケット23群は、前記ピッチに対して半ピッチずれた状態で軸方向に2列に並んで形成されている(図4参照)。
The
ポケット23は、内歯車14(板状内歯車30)の歯32に対して1つ異なる数に設けられ、例えば、内歯車14の歯32の数よりも1つ多い数だけ周方向に等分したときの分割点に対して3つおきに間引いた位置(図2の場合では13箇所)、すなわち、その間引き間隔を周方向で均等するように設けられている。これにより、出力軸13の回転バランスを良好に保ち、ポケット23の加工数とローラ21の組み込み数を減らすことができる。
The
ここで、「ポケット23は内歯車14の歯32に対して1つ異なる数に設けられ」るとは、ポケット23が前記分割点に対して全ての位置に設けられる場合のみならず、一部の間引いた位置に設けられる場合も含むことを意味する。また、ポケット23は、内歯車14(板状内歯車30)の歯32の数よりも1つ少ない数に設けてもよい。
Here, “the
以上の構成からなる減速装置について、その動作について説明する。 The operation of the speed reducer having the above configuration will be described.
図2に矢印で示したように、入力軸12が時計回りに回転し、偏心軸部18の軸受19の外輪の外周面と歯32を有する内歯車14との環状空間の極小部Aが時計回りに0°の位置、極大部Bが180°の位置にあるとすると、入力軸12の回転に伴って、極小部Aと極大部Bは時計回りに移動し、環状空間の右半分は狭くなる傾向、環状空間の左半分は広くなる傾向となる。このため、環状空間の右半分に存在するローラ21は内歯車14の歯32を下る外径方向へ、環状空間の左半分に存在するローラ21は歯32を上る内径方向へ移動し、図中に矢印で示すように、ローラ21を保持する出力軸13の保持器部22は、入力軸12と同じ時計回りに回転する。
As indicated by an arrow in FIG. 2, the
この実施例1では、保持器部22の分割点の数Nが歯32の数よりも1つだけ多いので、入力軸12が1回転すると各ローラ21は歯32の1ピッチ分だけ時計回りに公転し、入力軸12と出力軸13の減速比は、分割点の数Nと等しくなる。なお、分割点の数Nが歯32の数よりも1つだけ少ない場合は、各ローラ21は反時計回りに公転し、出力軸13は入力軸12と逆方向に回転する。
In the first embodiment, since the number N of the dividing points of the
この発明に係る減速装置の実施例2を図5〜図7に示す。 A second embodiment of the reduction gear according to the present invention is shown in FIGS.
この実施例2における減速装置は、ハウジング11に対して内歯車14を形成する各板状内歯車30を回り止めする係合手段が前述の実施例1と相違する。その他の構成は実施例1と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いて、その説明を省略する。
The speed reduction device according to the second embodiment is different from the first embodiment in the engagement means for preventing the rotation of each plate-like
具体的には、この実施例2は、係合手段として、内歯車14を形成する板状内歯車30に設けられた貫通孔33と、ハウジング11の外周部寄りの一端側端面から軸方向に設けられたねじ穴15b、15cと、板状内歯車30の貫通孔33を貫通し、ハウジング11のねじ穴15b、15cに結合するねじ部材34とから形成される(図5参照)。
Specifically, in the second embodiment, as an engaging means, a through
板状内歯車30の貫通孔33は、図7(b)に示すように、周方向に等ピッチで複数(図6の場合では6つ)設けられ、各貫通孔33の位置に合致するように、ハウジング11にねじ穴15b、15cが6箇所に軸方向に設けられる。板状内歯車30の貫通孔33の数は、特に限定されないが、係合手段としての作用効果を発揮する限り、1箇所、2箇所・・・と設けてもよい。6箇所に設けることで、内歯車14をハウジング11に対して周方向全周にわたって強固に固定することができる。
As shown in FIG. 7B, a plurality of through holes 33 (six in the case of FIG. 6) are provided in the circumferential direction so as to match the position of each through
内歯車14は、図7(a)に示すように、前述の実施例1の場合と同様、板状内歯車30をその歯32の周方向位置を合致させた状態で重ね合わせて形成され、すきま嵌めとなるようにハウジング11内に嵌合される。この嵌合状態で、ハウジング11のねじ穴15b、15cと板状内歯車30の貫通孔33とを合致させてねじ部材34を挿入するとともに締め付ける。
As shown in FIG. 7A, the
ねじ部材34の締め付けにより、内歯車14がハウジング11に対して回り止めされ、そのハウジング11に対して確実に固定され、また、軸方向に割れるハウジング11が固定される。
By tightening the
11 ハウジング
12 入力軸
13 出力軸
13a 小径部
13b 大径部
14 内歯車
15a 係合溝
15b、15c ねじ穴
16、17、19、24 軸受
18 偏心軸部
21 ローラ
22 保持器部
23 ポケット
30 板状内歯車
31 突起
32 歯
33 貫通孔
34 ねじ部材
41 ハウジング
42 入力軸
43 出力軸
44 内歯車
45 偏心軸部
46 ローラ
47 保持器部
48 ポケット
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