JP2011226628A - 複式遊星歯車機構を利用した減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によれば、複式遊星歯車機構を利用した減速装置の減速比を決定する上の設計上の自由度が大きく、かつ高減速な減速装置を実現する。
【解決手段】減速装置は、２つの遊星歯車機構からなる減速装置において、２つの内の１つ目の遊星歯車機構を構成する太陽歯車２と遊星歯車３と内歯車４のモジュールと２つの内の２つ目の遊星歯車機構を構成する太陽歯車５と遊星歯車６と内歯車７のモジュールは異なるモジュールから成り、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の内歯車４と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の内歯車７の基準円直径は同一にされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複式遊星歯車機構を利用した減速装置の設計自由度を大きくすることに関する。

小型で高減速比が必要とされる産業用機械やロボットの関節部品などの分野では、減速比や伝達トルクに対して機構がコンパクトな遊星歯車機構を利用した減速装置が幅広く利用されている。

近年、ロボットの関節部品には更なる軽量を実現するため、小型で高減速比を実現して

ーモニックギアを用いた減速装置より高トルク対応に適している遊星歯車機構を持つ減速装置の小型化の要望も高い。

しかし、遊星歯車機構の太陽歯車と遊星歯車と内歯車が同時に噛合う複雑な構造による多くの設計条件が遊星歯車機構を利用した減速装置の設計を行う際の制約になり、ハーモニックギアを利用した減速装置の特徴である高減速比と遊星歯車機構の特徴である高トルク対応を両立することが難しく、遊星歯車機構を用いた減速装置での減速比は１／７５未満がほとんどであり、高減速比を目的とすることより減速装置を小型にする目的や減速装置の入力軸と出力軸の回転中心が同心であること目的とすることが多い。

また、遊星歯車機構を利用した減速装置に比べ平歯車列を利用した減速装置を設計する上の条件は極端に減り、一段歯車機構において駆動平歯車の歯数と被駆動平歯車の歯数のから速度伝達比を計算することができるし、駆動平歯車の基準円直径と被駆動平歯車の基準円直径から速度伝達比を計算することもできる。

単体で実現可能な遊星歯車機構を利用した減速装置を設計する上の条件も平歯車列を利用した減速装置を設計する上の条件と同様に減速装置を設計する上の条件に遊星歯車の配置する角度の制約は付加されるが太陽歯車の歯数と内歯車の歯数で減速比を算出した結果と太陽歯車の基準円直径と内歯車の基準円直径で減速比を算出した結果は等しくなる。しかし、単体で実現可能な遊星歯車機構を利用した減速装置での高減速比は望めない。

２つの遊星歯車機構からなる減速装置は、単体で実現可能な遊星歯車機構を利用した減速装置に比べ高減速比を実現する。しかし、２つの遊星歯車機構の２つの内の１つ目の遊星歯車機構と２つの内の２つ目の遊星歯車機構と連結し拘束される箇所が同速で回転する条件を踏まえ、歯車の数は必ず整数でなくてはならないという最も基本的な条件を満たし、減速装置の大きさや減速比、そして、トルク分散を考慮した遊星歯車の配置など、設計する上での自由度は極めて小さくなる。

しかしながら、２つの遊星歯車機構からなる減速装置を設計する際の自由度を広げる技術は存在している。

例えば、遊星歯車機構の遊星歯車を等配分に配置せず非軸対称配置して設計自由度を拡大する技術が知られている（特許文献１参照）

特開２００８−２７５１１２号 公報

このように、２つの遊星歯車機構を利用した減速装置を設計する上で歯車の歯数が整数であること、歯車と歯車の噛合い条件が２つの遊星歯車機構を利用する減速装置を設計する上での自由度を狭める大きな要因となっている。

本発明は、上記要因を取り除くことを目的とするものであり２つの遊星歯車機構を備え、減速比を決定する上の設計上の自由度が大きく、かつ高効率である減速装置を実現することを課題とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために２つの遊星歯車機構からなる減速装置において、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と遊星歯車と内歯車のモジュールと２つの内の２つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と遊星歯車と内歯車のモジュールが異なり、かつ２つの内の１つ目の遊星歯車機構の内歯車の基準円直径と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の内歯車の基準円直径が同じであることを特徴とする減速装置を提供する。

本発明は、上記課題を解決するために２つの遊星歯車機構からなる減速装置において、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の太陽歯車が結合され、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の内歯車と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の内歯車が結合されていることを特徴とする請求項１記載の減速装置を提供する。

本発明は、上記課題を解決するために２つの遊星歯車機構からなる減速装置において、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と内歯車の回転中心と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と内歯車の回転中心が同心であることを特徴とする請求項１記載の減速装置を提供する。

本発明の減速装置は、２つの遊星歯車機構を備え、かつ、基準円直径とモジュールから減速装置の減速比やサイズや遊星歯車の配置を簡単に算出できる機構により、減速装置の設計上の自由度が大きく、かつ高減速な減速装置が実現できる。

本発明の実施例を説明する断面図 基準円直径から減速比を算出したことを説明する図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図２を参照しながら説明する。

本発明の減速装置は、入力軸１と太陽歯車２と遊星歯車３と内歯車４で構成される遊星歯車機構と太陽歯車５と遊星歯車６と内歯車７で構成される遊星歯車機構とケース８とキャリア９からなる。

太陽歯車２の回転中心と太陽歯車５の回転中心と入力軸の回転中心は同心で固定され、入力軸１と同速で回転する。

内歯車７は内歯車４に固定され、回転中心は入力軸と同心で回転可能である。

遊星歯車２の回転中心は、遊星歯車が回転できる形態でケース８に固定されている。

キャリア９の回転中心は、入力軸１と同心で遊星歯車６の回転中心が回転できる形態で固定されている。

内歯車４の基準円直径と内歯車７の基準円直径は同じである。

太陽歯車２のモジュールと遊星歯車３のモジュールと内歯車４のモジュールは同じである。

太陽歯車５のモジュールと遊星歯車６のモジュールと内歯車７のモジュールは同じである。

従って、太陽歯車２と遊星歯車３と内歯車４とケース８により２Ｋ−Ｈ（スター型）型の単式遊星歯車機構を形成し、太陽歯車５と遊星歯車６と内歯車７とキャリア９により２Ｋ−Ｈ（プラネタリ型）型単式遊星歯車を形成し、内歯４と内歯７を結合し、太陽歯車２と太陽歯車５を結合した複式遊星歯車機構の形態を呈している。

式１

複式遊星歯車機構は既に公知の技術であり、減速比の算式は式１の通りである。

式２

また、内歯車４と内歯車７の歯数を共通にすると式２となることも公知の技術である。

本発明の減速装置は、設計条件を緩和するため、内歯４と内歯７の基準円直径を同一としたことにより、減速比の算式は式３となり、減速比を算出するのに歯数を必要しない。

本発明の減速装置の減速比を算出するには、基準円直径を利用するため少数表現が可能であることから、目的の減速比を簡単に算出できることを示している。

従来の式２を用いて歯数から算出する場合、内歯車の歯数が一致するという条件、即ち同一モジュールであるという条件も同時に整わなければ式２は利用できない。また歯数は整数表現のため、少数表現に比べ減速比を設計する自由度は極端に狭まる。

式３

本発明の減速装置は、太陽歯車２のモジュールと遊星歯車３のモジュールと内歯車４のモジュールは同じであり、太陽歯車５のモジュールと遊星歯車６のモジュールと内歯車７のモジュールは同じである。

従って、式３により算出された減速比を実現する基準円直径から歯数が整数となるモジュールを算出すればよい。

図２は、本発明により実施された減速装置の全ての歯車の基準円直径とモジュールを示し、減速比は図２で示すとおりである。

図２において、太陽歯車２のモジュールと遊星歯車３のモジュールと内歯車４のモジュールは０．３、太陽歯車５のモジュールと遊星歯車６のモジュールと内歯車７のモジュールは０．４である。

図２において、内歯車４の基準円直径は２８．８、内歯車７の基準直径は２８．８で同径であるが、内歯車４の歯数は９６、内歯車７の歯数は７２で歯数は大きく異なる。

図２の太陽歯車２の基準円直径Ｓｄ２は１２．６、太陽歯車５の基準円直径Ｓｄ１は１２．８で基準円直径差は０．２、減速比１／２０８が実現できる。

図２に示すとおり、このときの全ての歯数は整数あり、遊星歯車３の数は３個で等配置可能であり、遊星歯車６の数は４個で等配置可能である。

以上の説明のとおり、本発明により減速装置の設計において、遊星歯車機構特有の歯車同士の噛合いや遊星歯車の非対称配置の設計に重きを置くことなく、高減速比な減速装置を実現することができる。

１ 入力軸
２ 太陽歯車
３ 遊星歯車
４ 内歯車
５ 太陽歯車
６ 遊星歯車
７ 内歯車
８ ケース
９ キャリア

Claims (3)

1. ２つの遊星歯車機構からなる減速装置において、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と遊星歯車と内歯車のモジュールと２つの内の２つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と遊星歯車と内歯車のモジュールが異なり、かつ２つの内の１つ目の遊星歯車機構の内歯車の基準円直径と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の内歯車の基準円直径が同じであることを特徴とする減速装置。
2. ２つの遊星歯車機構からなる減速装置において、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の太陽歯車が結合され、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の内歯車と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の内歯車が結合されていることを特徴とする請求項１記載の減速装置。
3. ２つの遊星歯車機構からなる減速装置において、２つの内の１つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と内歯車の回転中心と２つの内の２つ目の遊星歯車機構の太陽歯車と内歯車の回転中心が同心であることを特徴とする請求項１記載の減速装置。

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