JP2012172783A

JP2012172783A - 減速機製造方法および減速機

Info

Publication number: JP2012172783A
Application number: JP2011036494A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Ota; 浩充太田; Kishin Kato; 喜紳加藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】バックラッシが少なく、局部的な摩耗の生じない減速機を提供する。
【解決手段】クランク軸３を入力軸とし、キャリヤ４を出力軸として作動させる偏心搖動型減速機１において、外歯歯車の貫通穴の内周表面を出力ピンより弾性限度値が小さな内周用部材で構成し、貫通穴に出力ピンを全て挿入し、全ての出力ピンをキャリヤに結合し、
外歯歯車とキャリヤを偏心量を半径とする相対公転運動をさせて成形する。貫通穴成形時における貫通穴と出力ピンの組合せと同一の組合せで偏心搖動型減速機を組み立てる。
【選択図】図２

Description

本発明は、遊星減速機に関するものであり、詳しくは偏心回転し内歯歯車に内接噛合する外歯歯車を備えた偏心搖動型減速機に関するものである。

偏心搖動型減速機の外歯歯車の自転を出力として出力軸に伝達するために、出力軸に固定されたピンと外歯歯車に設けられピンに内接して公転する穴を複数備え、ピンと穴の接触部を介して自転トルクを伝達する機構が用いられている。この機構ではピンと穴の寸法誤差や位置誤差を許容するためガタが必要であり、必然的にバックラッシが発生する。このバックラッシ量を低減するために、ピンと穴の間に樽形円筒の内ローラを配置した従来技術（例えば、特許文献１参照）がある。

特開２０００−２４９１９９号公報

特許文献１の技術は構成部品の加工誤差の影響をある程度は緩和できるが、本質的には所定の誤差以内で構成部品を製作する必要があることは変わらず、構成部品の加工誤差によるバックラッシの発生を完全に除去することは困難である。さらに、ピンと内ローラ間の力の伝達が内ローラの両端部のみでなされるため、局部的な摩耗の進行が早く寿命が短くなる恐れがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、バックラッシを除去でき、局部的な摩耗の生じない減速機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合する外歯歯車と、前記外歯歯車を前記内歯歯車中心軸線に対し所定の偏心量で公転可能に支持するクランク軸と、前記外歯歯車に備えた前記内歯歯車中心軸線に平行な貫通穴とキャリヤに固定された出力ピンを係合させて前記外歯歯車の自転運動と連動する前記キャリヤを備え、前記クランク軸を入力軸とし、前記内歯歯車と前記キャリヤのいずれかを出力軸として作動させる偏心搖動型減速機の製造方法において、
前記貫通穴の内周表面を前記出力ピンより弾性限度値が小さな内周用部材で構成し、前記貫通穴の径が前記偏心量の２倍と前記出力ピンの外径の和より所定値だけ小さい前記外歯歯車を製造する第1の工程と、
前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを全て挿入し、全ての前記出力ピンの少なくとも一方の端部を前記キャリヤに結合する第２の工程と、
前記外歯歯車と前記出力ピンの軸心を平行に保ち、前記外歯歯車と前記キャリヤを前記外歯歯車の軸心に直交する面内で前記偏心量を半径とする相対公転運動をさせる第３の工程と、
前記内歯歯車と前記外歯歯車を噛合させ、前記外歯歯車をクランク軸に挿入し、前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを前記第３の工程における前記貫通穴と前記出力ピンの組合せと同一の組合せで挿入し、前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置を前記第３の工程における前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置と同一として結合して前記偏心搖動型減速機を組み立てる第４の工程と、
を備えることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記内周用部材に加工硬化性を有する金属を用いることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２に係る発明において、前記所定値を前記キャリヤの前記出力ピン位置決め誤差の２倍と、前記外歯歯車の前記貫通穴位置誤差の２倍と前記貫通穴の内径寸法誤差と、前記出力ピンの外径寸法誤差の和に所定の係数を乗じた値とすることである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記第３の工程における前記相対公転運動の半径を前記偏心量から前記所定値の１／２を減算した値の半径から開始し、徐々に増大し、前記偏心量を半径として終了することである。

請求項５に係る発明の特徴は、内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合する外歯歯車と、前記外歯歯車を前記内歯歯車中心軸線に対し所定の偏心量で公転可能に支持するクランク軸と、前記外歯歯車に備えた前記内歯歯車中心軸線に平行な貫通穴とキャリヤに固定された出力ピンを係合させて前記外歯歯車の自転運動と連動する前記キャリヤを備え、前記クランク軸を入力軸とし、前記内歯歯車と前記キャリヤのいずれかを出力軸として作動させる偏心搖動型減速機において、
前記貫通穴の内周表面を前記出力ピンより弾性限度値が小さく加工硬化性を有する金属で構成し、
前記貫通穴の径が、前記偏心量の２倍と前記出力ピンの外径の和より、前記キャリヤの前記出力ピン位置決め誤差の２倍と前記外歯歯車の前記貫通穴位置誤差の２倍と前記貫通穴の内径寸法誤差と前記出力ピンの外径寸法誤差の和だけ、小さい前記外歯歯車を製造する第1の工程と、
前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを全て挿入し、全ての前記出力ピンの少なくとも一方の端部を前記キャリヤに結合する第２の工程と、
前記外歯歯車と前記出力ピンの軸心を平行に保ち、前記外歯歯車と前記キャリヤを前記外歯歯車の軸心に直交する面内で前記偏心量を半径とする相対公転運動をさせる第３の工程と、
前記内歯歯車と前記外歯歯車を噛合させ、前記外歯歯車をクランク軸に挿入し、前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを前記第３の工程における前記貫通穴と前記出力ピンの組合せと同一の組合せで挿入し、前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置を前記第３の工程における前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置と同一として結合して、前記偏心搖動型減速機を組み立てる第４の工程、により製造されることである。

請求項1に係る発明によれば、全ての外歯歯車の貫通穴と出力ピンが隙間無しに接触して相対的な公転運動が可能となる。このため、外歯歯車の自転運動をバックラッシ無しで伝達できる。また、全ての出力ピンが同様に回転トルクを伝達するので、特定の出力ピンに負荷が集中することが無く、不均一な摩耗が生じない。結果として、ガタやバックラッシが少なく長寿命の減速機を製造できる。

請求項２に係る発明によれば、貫通穴の内周面が容易に製造でき、使用時には加工硬化により内周面の強度が増し長寿命の減速機を製造できる。

請求項３に係る発明によれば、どのような組合せのキャリヤ、出力ピン、外歯歯車を用いても、貫通穴の内周面と出力ピンが隙間無しに接触して相対的な公転運動が可能な減速機を製造できる。

請求項４に係る発明によれば、過大な負荷を生じることなく、貫通穴の内周面を徐々に拡大することができ、製造装置を過剰に高強度、大型化する必要がない。

請求項５に係る発明によれば、どのような組合せのキャリヤ、出力ピン、外歯歯車を用いても、全て外歯歯車の貫通穴と出力ピンが隙間無しに接触して相対的な公転運動が可能となる。このため、外歯歯車の自転運動をバックラッシ無しで伝達できる。また、全ての出力ピンが同様に回転トルクを伝達するので、特定の出力ピンに負荷が集中することが無く、不均一な摩耗が生じない。結果として、ガタやバックラッシが少なく長寿命の減速機を実現できる。

本実施形態の減速機の全体を示す断面図である。本実施形態の貫通穴形成の全体を示す断面図である（図３のＢ−Ｂ断面）。図２のＡ−Ａ断面図である。本実施形態の製造工程を示す行程図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す外歯歯車を１枚備えた事例に基づき説明する。
図１に示すように、本減速機１はハウジング２の中心部に、ハウジング２で保持された軸受９と、軸受１２を介してハウジング２により回転自在に支持された側板７で保持された軸受１３を介して回転自在に支持されたクランク軸３を備えている。クランク軸３は円筒状の偏心カム部３１を備えている。偏心カム部３１の外周に軸受１１を介して回転自在に支持される外歯歯車５を備えている。側板６は軸受１０を介してクランク軸３により回転自在に支持されている。側板６の外歯歯車５と対向した面にクランク軸３の回転軸心に同心位置で軸線がクランク軸３の回転軸心と平行になるように配置された出力ピン８を複数備え、出力ピン８は外歯歯車５に設けられた穴５２を貫通して側板７と結合している。側板６と側板７によりキャリヤを構成している。外歯歯車５はハウジング２の内周面に設けられた内歯２１と１箇所で噛合するような歯車のピッチ円径を備えている。クランク軸３の回転に伴い外歯歯車５は内歯２１と噛合しながらクランクカムの偏心量ｅを半径とする公転運動をするが、穴５２の穴径ｄは出力ピン８の外径をＤとするとｄ＝２・ｅ＋Ｄに設定されており、穴５２は出力ピン８の外周に常に内接して回転する。ここで、穴５２の表面は銅合金層５１を備えており、鉄合金製の出力ピン８より、弾性限度値が低く設定されている。

以下、この減速機の詳細な作動について図１に基づき説明する。
図１に示すように、クランク軸３が回転すると外歯歯車５はハウジング２の内周面に設けられた内歯車２１と噛合しながら公転する。このとき、外歯歯車５の歯数をＺ_１、内歯車２１の歯数をＺ_２とすると、外歯歯車５はクランク軸３の１回転当りＺ_２−Ｚ_１の歯数だけ相対回転をする。つまり、外歯歯車５はハウジング２に対して偏心ｅを半径とする１回転の公転運動と、（Ｚ_２−Ｚ_１）／Ｚ_２回転の自転運動をする。この自転運動は穴５２と出力ピン８の接触部を介して出力軸である側板６、７で構成されるキャリヤに伝達される。

以下、搖動成形機について図２、図３に基づき説明する。
図２に示すように、搖動成形機は出力ピン８を組み立てた側板６、７を固定できる冶具４０を備えている。搖動アーム４１は図示されない駆動装置により駆動され、出力ピン８の軸方向に直交する面内で所望の半径の公転運動が可能である。図３に示すように、搖動アーム４１の先端は外歯歯車５の外周を保持できる機能を備えている。

以下に、減速機１の製造方法を工程図４に基づき説明する。
外歯歯車５に直径ｄ＝２・ｅ＋Ｄ＋Ｋ・Ｅの穴５２を加工する。ここでｅはクランク軸３の偏心カム部３１の偏心量、Ｄは出力ピン８の直径、Ｅは側板６、７の出力ピン８の位置決め誤差の２倍と外歯歯車５の穴５２の位置誤差の２倍と穴５２の内径寸法誤差と出力ピン８の外径寸法誤差の各最大値の和であり、Ｋは所望の係数で２〜４が好適である（ＳＴＰ１）。外歯歯車５の穴５２の表面に厚さＫ・Ｅ／２の銅合金を溶射する（ＳＴＰ２）。出力ピン８を外歯歯車５の穴５２に貫通させた後、両端を側板６、７に固定したサブアッシを組立てる（ＳＴＰ３）。搖動成形機の搖動アーム４１で外歯歯車５を保持し、側板６、７を搖動成形機の冶具４０に固定する（ＳＴＰ４）。搖動アーム４１を半径ｒ＝ｒ_０＝ｅ−Ｋ・Ｅ／２、回転速度ｎ（ｍｉｎ^−１）で公転する（ＳＴＰ５）。搖動アーム４１を半径ｒ＝ｒ＋Δｒ、回転速度ｎ（ｍｉｎ^−１）で公転する、ここでΔｒはＫ・Ｅ／２を所望の整数値で等分した量とする（ＳＴＰ６）。公転半径ｒがｒ＝ｅか否かの判定をする、ｒ≧ｅならＳＴＰ８へ、ｒ＜ｅならＳＴＰ６へ移動（ＳＴＰ７）。搖動成形機からサブアッシを取り外す（ＳＴＰ８）。穴５２と出力ピン８と側板６、７への取付がサブアッシと同じ組合せとなるように減速機１を組立てる（ＳＴＰ９）。

上記の方法で製造した減速機１はその作動時に、側板６、７と出力ピン８の加工精度に無関係に、出力ピン８と穴５２が常に接触しながら相対公転運動をする。このため、外歯歯車の自転力をガタやバックラッシ無しに出力可能で、高精度の減速機を製作できる。

本事例では、外歯歯車を１枚備えた例について説明したが、外歯歯車を２枚備えた減速機としてもよい。また、歯形はインボリュート歯型、トロコイド歯型など特に限定する必要は無く、内歯歯車と外歯歯車が噛合回転できればよい。

また、穴５２の表面は溶射した銅合金層５１の例について説明したが、表面はメッキ、円環の焼ばめ等で形成してもよい。
穴５２の内周に円周方向の溝を構成して、搖動成形機による穴５２の成形を容易にしもよい。

１：減速機２：ハウジング３：クランク軸５：外歯歯車６、７：側板８：出力ピン２１：内歯車４０：冶具４１：搖動アーム

Claims

内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合する外歯歯車と、前記外歯歯車を前記内歯歯車中心軸線に対し所定の偏心量で公転可能に支持するクランク軸と、前記外歯歯車に備えた前記内歯歯車中心軸線に平行な貫通穴とキャリヤに固定された出力ピンを係合させて前記外歯歯車の自転運動と連動する前記キャリヤを備え、前記クランク軸を入力軸とし、前記内歯歯車と前記キャリヤのいずれかを出力軸として作動させる偏心搖動型減速機の製造方法において、
前記貫通穴の内周表面を前記出力ピンより弾性限度値が小さな内周用部材で構成し、前記貫通穴の径が前記偏心量の２倍と前記出力ピンの外径の和より所定値だけ小さい前記外歯歯車を製造する第1の工程と、
前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを全て挿入し、全ての前記出力ピンの少なくとも一方の端部を前記キャリヤに結合する第２の工程と、
前記外歯歯車と前記出力ピンの軸心を平行に保ち、前記外歯歯車と前記キャリヤを前記外歯歯車の軸心に直交する面内で前記偏心量を半径とする相対公転運動をさせる第３の工程と、
前記内歯歯車と前記外歯歯車を噛合させ、前記外歯歯車をクランク軸に挿入し、前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを前記第３の工程における前記貫通穴と前記出力ピンの組合せと同一の組合せで挿入し、前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置を前記第３の工程における前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置と同一として結合して前記偏心搖動型減速機を組み立てる第４の工程と、
を備える減速機製造方法。
前記内周用部材に加工硬化性を有する金属を用いる請求項１に記載の減速機製造方法。
前記所定値を前記キャリヤの前記出力ピン位置決め誤差の２倍と、前記外歯歯車の前記貫通穴位置誤差の２倍と前記貫通穴の内径寸法誤差と、前記出力ピンの外径寸法誤差の和に所定の係数を乗じた値とする請求項１または請求項２に記載の減速機製造方法。
前記第３の工程において、前記相対公転運動の半径を前記偏心量から前記所定値の１／２を減算した値の半径から開始し、徐々に増大し、前記偏心量を半径として終了する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の減速機製造方法。
内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合する外歯歯車と、前記外歯歯車を前記内歯歯車中心軸線に対し所定の偏心量で公転可能に支持するクランク軸と、前記外歯歯車に備えた前記内歯歯車中心軸線に平行な貫通穴とキャリヤに固定された出力ピンを係合させて前記外歯歯車の自転運動と連動する前記キャリヤを備え、前記クランク軸を入力軸とし、前記内歯歯車と前記キャリヤのいずれかを出力軸として作動させる偏心搖動型減速機において、
前記貫通穴の内周表面を前記出力ピンより弾性限度値が小さく加工硬化性を有する金属で構成し、
前記貫通穴の径が、前記偏心量の２倍と前記出力ピンの外径の和より、前記キャリヤの前記出力ピン位置決め誤差の２倍と前記外歯歯車の前記貫通穴位置誤差の２倍と前記貫通穴の内径寸法誤差と前記出力ピンの外径寸法誤差の和に所定の係数を乗じた値だけ、小さい前記外歯歯車を製造する第1の工程と、
前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを全て挿入し、全ての前記出力ピンの少なくとも一方の端部を前記キャリヤに結合する第２の工程と、
前記外歯歯車と前記出力ピンの軸心を平行に保ち、前記外歯歯車と前記キャリヤを前記外歯歯車の軸心に直交する面内で前記偏心量を半径とする相対公転運動をさせる第３の工程と、
前記内歯歯車と前記外歯歯車を噛合させ、前記外歯歯車をクランク軸に挿入し、前記外歯歯車の前記貫通穴に前記出力ピンを前記第３の工程における前記貫通穴と前記出力ピンの組合せと同一の組合せで挿入し、前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置を前記第３の工程における前記キャリヤへの前記出力ピン取付位置と同一として結合して前記偏心搖動型減速機を組み立てる第４の工程、により製造される減速機。