JP2014070716A - 偏心揺動型の減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連結ピンの先端がキャリヤの軸方向途中まで嵌入される構造の偏心揺動型の減速装置において、連結ピンの先端近傍の強度を高く確保しつつ、偏心体軸のホロー径を大きくする。
【解決手段】中空部を有する入力軸１２（偏心体軸）と、入力軸上に設けられた偏心体１４、１６によって揺動される外歯歯車２２、２４と、外歯歯車が揺動しながら内接噛合する内歯歯車２６と、入力軸を第１、第２玉軸受４０、４２を介して支持する一対の第１、第２キャリヤと、第１、第２キャリヤに連結されると共に先端が一方の第１キャリヤの軸方向の途中まで嵌入される内ピン２８（連結ピン）と、を備え、第１キャリヤに配置される第１玉軸受の外径ｄ１は、第２キャリヤに配置される第２玉軸受の外径ｄ３よりも大きく、かつ第１キャリヤに配置される第１玉軸受は、軸方向外側から第１キャリヤに組み込まれ、内ピンの先端と軸方向に離れた位置に位置決めされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏心揺動型の減速装置に関する。

特許文献１に、偏心揺動型の減速装置が開示されている。この減速装置は、外歯歯車と内歯歯車とを備えている。外歯歯車は、中空部を有する偏心体軸上に設けられた偏心体によって揺動され、揺動しながら内歯歯車に内接噛合する。偏心体軸は、外歯歯車の軸方向両側に設けられた一対のキャリヤにそれぞれ軸受を介して支持されている。

一対のキャリヤには、連結ピンが連結されている。連結ピンは、その先端側が該一対のキャリヤのうちの一方のキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される構造とされている。なお、連結ピンの基端側は、他方のキャリヤと一体化されている。

この偏心揺動型の減速装置は、このような構造を有し、外歯歯車と内歯歯車との間に生じる相対回転を出力として取り出している。

特開２００６−２６３８７８号公報

しかしながら、このように、連結ピンの先端がキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される構造とされている偏心揺動型の減速装置にあっては、該連結ピンの先端近傍の強度を確保する制約から偏心体軸のホロー径を大きくするのが難しいという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、連結ピンの先端がキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される構造とされている偏心揺動型の減速装置において、当該連結ピンの先端近傍の強度を確保しつつ、偏心体軸のホロー径を大きくすることをその課題としている。

本発明は、中空部を有する偏心体軸と、該偏心体軸上に設けられた偏心体によって揺動される外歯歯車と、該外歯歯車が揺動しながら内接噛合する内歯歯車と、前記偏心体軸を軸受を介して支持する一対のキャリヤと、該一対のキャリヤに連結されると共に先端が一方のキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される連結ピンと、を備えた偏心揺動型の減速装置であって、前記一方のキャリヤに配置される軸受の外径は、他方のキャリヤに配置される軸受の外径よりも大きく、かつ該一方のキャリヤに配置される軸受は、軸方向外側から該一方のキャリヤに組み込まれ、前記連結ピンの先端と軸方向に離れた位置に位置決めされる構成とされることにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、一方のキャリヤを支持する軸受、すなわち、連結ピンの先端が軸方向の途中まで嵌入されている側のキャリヤに配置される軸受の外径を、他方のキャリヤに配置される軸受の外径よりも大きく設定している。そして、この軸受は、軸方向外側から当該一方のキャリヤに組み込まれ、かつ連結ピンの先端と軸方向に離れた位置に位置決めされる。

これにより、偏心体軸のホロー径（中空部内径）を大きくしても、連結ピンの径方向内側および軸方向外側において、キャリヤの肉厚を厚く維持することができ、連結ピンの先端近傍の強度を確保できる。

本発明によれば、連結ピンの先端がキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される構造とされている偏心揺動型の減速装置において、当該連結ピンの先端近傍の強度を確保しつつ、偏心体軸のホロー径を大きくすることができる。

本発明に係る偏心揺動型の減速装置の実施形態の一例を示す、図２の要部拡大断面図 本発明に係る偏心揺動型の減速装置の実施形態の一例を示す断面図 本発明の他の実施形態の一例を示す図１相当の断面図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図２は、本発明に係る偏心揺動型の減速装置の実施形態の一例を示す断面図、図１は、その要部拡大断面図である。

この減速装置Ｇ１は、偏心揺動型と称されるもので、産業用ロボット（図示略）の関節を駆動するために用いられる。

減速装置Ｇ１の入力軸１２は、大径の中空部１２Ａを有するホローシャフトで構成されている。中空部１２Ａは図示せぬ配線を通すために使用される。入力軸１２の後述する第１キャリヤ３２側の端部には、タップ穴１２Ｂが形成されている。入力軸１２は、このタップ穴１２Ｂを利用して図示せぬ前段の部材（例えば歯車やプーリ）と連結されている。入力軸１２には、偏心体１４、１６が一体に形成されている。すなわち、この実施形態では、入力軸１２が、「偏心体軸」として機能している。

偏心体１４、１６は、それぞれ（入力軸１２の軸心Ｏ１から偏心量Δｅ１だけずれた）軸心Ｏ２、Ｏ３を有し、それぞれの外周が入力軸１２の軸心Ｏ１に対して該偏心量Δｅ１分だけ偏心している。この例では、偏心体１４、１６は、１８０度の位相差を持って入力軸１２と一体的に形成されている。

偏心体１４、１６の外周にはころ軸受１８、２０が配置されている。ころ軸受１８、２０の外周には外歯歯車２２、２４が揺動可能に組み込まれている。外歯歯車２２、２４は、それぞれ内歯歯車２６に内接噛合している。

内歯歯車２６は、ケーシング３１と一体化された内歯歯車本体２６Ａ、および該内歯歯車２６の「内歯」を構成する円柱状の外ピン２６Ｂとで主に構成されている。外ピン２６Ｂは、内歯歯車本体２６Ａの外ピン溝２６Ｃに回転自在に支持されている。内歯歯車２６の内歯の数（外ピン２６Ｂの本数）は、外歯歯車２２、２４の外歯の数よりも僅かだけ（この例では１だけ）多い。

外歯歯車２２、２４は、その軸心（Ｏ２、Ｏ３に同じ）からオフセットされた位置に複数の貫通孔２２Ａ、２４Ａが形成され、該貫通孔２２Ａ、２４Ａをピン状の連結部材である内ピン２８が貫通している。また、外歯歯車２２、２４の軸方向両側には、一対の第１、第２キャリヤ３２、３４が配置されている。

本実施形態では、第１キャリヤ３２が本発明の「一方のキャリヤ」、第２キャリヤ３４が本発明の「他方のキャリヤ」に相当している。内ピン２８は、第１、第２キャリヤ３２、３４に連結されている。内ピン２８の先端は、第１キャリヤ３２の軸方向の途中まで嵌入している。第１、第２キャリヤ３２、３４は、第１、第２玉軸受４０、４２を介して前記偏心体軸たる入力軸１２を回転自在に支持している。第１キャリヤ３２側に配置された第１玉軸受４０の外径ｄ１は、第２キャリヤ３４側に配置された第２玉軸受４２の外径ｄ３よりも大きい。第１キャリヤ３２側に配置された第１玉軸受４０は、該第１キャリヤ３２の軸方向外側から組み込まれ、内ピン２８とは軸方向にＬ１だけ離れた位置に位置決めされている。

以下、主に図１を参照して、これら第１、第２キャリヤ３２、３４、内ピン２８、および第１、第２玉軸受４０、４２の周辺の構造をより詳細に説明する。

第１、第２キャリヤ３２、３４は、背面合わせで組み込まれた一対のアンギュラ玉軸受３６、３８を介してケーシング３１に支持されている。アンギュラ玉軸受３６、３８は、それぞれ転動体３６Ａ、３８Ａ、および外輪３６Ｂ、３８Ｂを有しているが、内輪は有していない（第１、第２キャリヤ３２、３４が転動面３６Ｃ、３８Ｃを有し、内輪として機能している）。

内ピン２８は、外歯歯車２２、２４の貫通孔２２Ａ、２４Ａを貫通して複数（この例では１０本）、３６度の間隔で設けられている。内ピン２８は、外歯歯車２２、２４の自転成分と同期して入力軸１２の軸心Ｏ１の周りを公転し、第１、第２キャリヤ３２、３４を入力軸１２の軸心周りで回転させる。

内ピン２８は、第１、第２キャリヤ３２、３４に連結され、「連結ピン」として機能している。具体的には、第２キャリヤ３４側では、内ピン２８は、該第２キャリヤ３４と一体化（一体的に形成）され、第２キャリヤ３４から直接突出している。これに対し、第１キャリヤ３２側では、該第１キャリヤ３２の外歯歯車２２側の側面に凹部３２Ｄが形成されており、内ピン２８は、その先端２８Ｔがこの凹部３２Ｄに嵌入されている。図１から明らかなように、凹部３２Ｄは、有底であり、内ピン２８の先端は、第１キャリヤ３２の軸方向の途中まで嵌入している。内ピン２８は、先端２８Ｔが凹部３２Ｄに嵌入された状態で、ボルト４５によって第１キャリヤ３２と連結されている。

なお、内ピン２８の外周には、摺動促進体４４が配置されている。内ピン２８は、（摺動促進体４４を介して）貫通孔２２Ａ、２４Ａの一部と常に当接している。一方、内ピン２８と摺動促進体４４と貫通孔２２Ａ、２４Ａの当接していない部分には、偏心体１４、１６の偏心量Δｅ１の２倍に相当する隙間δｅが存在している。尤も、内ピン２８の外周の摺動促進体４４はなくてもよい。なお、前記凹部３２Ｄの周囲には、摺動促進体４４の位置規制を行う平面部３２Ｅが形成されている。

前述したように、第１キャリヤ３２に配置される第１玉軸受４０の外径ｄ１は、第２キャリヤ３４に配置される第２玉軸受４２の外径ｄ３よりも大きい（ｄ１＞ｄ３）。ちなみに、第１玉軸受４０は、内径Ｄ１も、第２玉軸受４２の内径Ｄ３よりも大きい。これは、入力軸１２の第１キャリヤ３２側の端部には、前段の部材（例えば歯車やプーリ）と連結するための前記タップ穴１２Ｂが形成されているため、該入力軸１２の第１キャリヤ３２側の肉厚Ｒ１を第２キャリヤ３４側の肉厚Ｒ３よりも厚くする必要があるためである。

第１、第２キャリヤ３２、３４には、台座部３２Ｓ、３４Ｓが形成されており、該台座部３２Ｓ、３４Ｓに入力軸１２（偏心体軸）を支持する一対の第１、第２玉軸受４０、４２が配置されている。台座部３２Ｓは、第１キャリヤ３２の軸方向外側から加工されており、軸方向外側に向いた段部３２Ｓ１を有している。第１玉軸受４０は、軸方向外側から第１キャリヤ３２に組み込まれ、該台座部３２Ｓの段部３２Ｓ１に当接している。

一方、第２キャリヤ３４の台座部３４Ｓは、第２キャリヤ３４の軸方向内側から加工されており、軸方向内側に向いた段部３４Ｓ１を有している。第２玉軸受４２は、軸方向内側から第２キャリヤ３４に組み込まれ、該台座部３４Ｓの段部３４Ｓ１に当接している。すなわち、第１、第２玉軸受４０、４２は、両方とも、軸方向同一の側（図１では右側）から組み込まれている。

第１キャリヤ３２に配置される第１玉軸受４０（の内側端部４０Ｔ）は、内ピン２８の先端２８Ｔと、軸方向にＬ１だけ離れている。換言するならば、内ピン２８は、第１玉軸受４０と軸方向に置ける配置位置が異なっており、径方向から見たときに重なっていない。すなわち、第１キャリヤ３２の内ピン２８の径方向内側には、軸受は存在しておらず、内ピン２８の径方向内側には、厚い径方向寸法Ｒ５が確保されている。

なお、第１キャリヤ３２の内周縁部３２Ｇは、軸方向外側にＥ１だけ突出している。第１玉軸受４０は、この突出部３２Ｅの軸方向スペースを利用して（具体的には、該第１玉軸受４０の止め輪４１の配置スペースとして利用して）配置されている。また、本実施形態では、第１玉軸受４０の外輪４０Ａの一部も配置されている。

また、この実施形態では、外歯歯車２２の軸方向の移動規制は、第１キャリヤ３２の凸部３２Ｆによって行われている。すなわち、第１キャリヤ３２の第２キャリヤ３４側の側面には、入力軸１２の軸心（＝第１、第２キャリヤ３２、３４、内歯歯車２６の軸心）Ｏ１と同軸にリング状の凸部３２Ｆが、全周に亘って連続的に突出形成されている。

この実施形態では、第２キャリヤ３４の側面３４Ｅには、産業用ロボットの前段（あるいは次段）のアームを連結するための複数のタップ穴３４Ｔが形成されている。ただし、第２キャリヤ３４側のタップ穴３４Ｔは、内ピン２８の位置とは径方向にも周方向にもずれた位置に形成されている。このタップ穴３４Ｔの位置等は、次段のアームの形状等に応じて変えてよい。なお、産業用ロボットの前段（あるいは次段）のアームと相対回転させる図示せぬ次段（または前段の）アームは、ケーシング３１のフランジ部３１Ｆの貫通孔３１Ｆ１を利用してケーシング３１に固定される。

なお、符号３３は、オイルシールである。

次に、この偏心揺動型の減速装置Ｇ１の作用を説明する。

入力軸１２が回転すると、該入力軸１２と一体化されている偏心体１４、１６が偏心回転し、該偏心体１４、１６の外周にころ軸受１８、２０を介して組み込まれている外歯歯車２２、２４が１８０度の位相差で揺動される。外歯歯車２２、２４は、内歯歯車２６に内接噛合しており、かつ、この実施形態では内歯歯車本体２６Ａがケーシング３１と一体化されている。そのため、外歯歯車２２、２４は、入力軸１２が１回回転する毎に、内歯歯車２６（ケーシング３１）に対して歯数差分（この例では１歯分）だけ相対回転する（自転する）。

外歯歯車２２、２４の自転成分は、該外歯歯車２２、２４の貫通孔２２Ａ、２４Ａを貫通している摺動促進体４４および内ピン２８を介して第１、第２キャリヤ３２、３４に伝達され、該第１、第２キャリヤ３２、３４がケーシング３１に対して外歯歯車２２、２４の自転成分と同一の速度で相対的に回転する。この結果、ケーシング３１に連結されている産業用ロボットのアームと、第１キャリヤ３２または第２キャリヤ３４と連結されているアームとを、相対的に回転させることができる。

ここで、この実施形態では、第１キャリヤ３２に有底の凹部３２Ｄが形成されている。内ピン２８は、先端が該凹部３２Ｄに嵌入された状態でボルト４５によって第１キャリヤ３２と連結されている。すなわち、内ピン２８は、第１キャリヤ３２の軸方向の途中まで嵌入した状態とされている。

一方、第１キャリヤ３２側に配置されて入力軸１２を支持している第１玉軸受４０は、その内径Ｄ１が第２玉軸受４２の内径Ｄ３よりも大きく形成されている。これは、該入力軸１２の第１キャリヤ３２側にタップ穴１２Ｂが形成されていることに起因している。そして、これに伴って第１玉軸受４０の外径ｄ１も第２玉軸受４２の外径ｄ３よりも大きく形成されている。

しかしながら、この実施形態では、第１玉軸受４０が第１キャリヤ３２の軸方向外側から台座部３２Ｓに組み込まれ、また、第１玉軸受４０は、内ピン２８の先端２８Ｔと軸方向にＬ１だけ離れた位置に位置決めされている。そのため、内ピン２８の径方向内側で肉厚Ｒ５、軸方向外側においてそれよりも大きな肉厚Ｒ６をそれぞれ確保することができる。

したがって、第１玉軸受４０の外径ｄ１が大きいという状況でありながら、入力軸１２の中空部１２Ａの大きさ（内径）を十分に大きく取り、かつ内ピン２８の先端２８Ｔの近傍の強度をより高く維持することができる。

なお、この効果（特性）は、入力軸１２の中空部１２Ａの大きさをそれほど大きく取る必要がない場合等にあっては、必要な強度を維持したまま、ケーシング３１の外径ｄ７をより小さく抑えるために活用することもできる。

この実施形態では、さらに、第１キャリヤ３２の内周縁部３２Ｇが、軸方向外側にＥ１だけ突出した構成とされている。このため、第１玉軸受４０を組み込むに当たって、この突出部３２Ｅの軸方向スペースを利用して外輪４０Ａの一部と該第１玉軸受４０の止め輪４１を配置することができている。そのため、第１玉軸受４０を第１キャリヤ３２に対して相対的に軸方向外側にシフトさせた位置に位置決めしていながら、第１キャリヤ３２自体の軸方向幅の増大を抑えることができる。その結果、第１キャリヤ３２の重量増大、コスト増大を抑えることができている。なお、この実施形態では、突出部３２Ｅに、第１玉軸受４０の外輪４０Ａの一部と止め輪４１が配置されているが、第１玉軸受４０全体、あるいは止め輪４１のみがこの突出部３２Ｅに掛かるように配置してもよい。

次に、図３を参照して、本発明の他の実施形態の一例について説明する。

この実施形態においても、内ピン６８の先端は、第１キャリヤ７０（一方のキャリヤ）の軸方向の途中まで嵌入している。第１、第２キャリヤ７０、７２は、第１、第２玉軸受８２、８４を介して偏心体軸たる入力軸８０を回転自在に支持している。第１キャリヤ７０側に配置された第１玉軸受８２の外径ｄ１１は、第２キャリヤ側７２側に配置された第２玉軸受８４の外径ｄ１３よりも大きい。第１キャリヤ７０側に配置された第１玉軸受８２は、該第１キャリヤ７０の軸方向外側から組み込まれ、内ピン６８とは軸方向にＬ１１だけ離れた位置に位置決めされている。

この実施形態においては、内ピン６８の最内径ｒ１１よりも第１キャリヤ７０（一方のキャリヤ）に配置された第１玉軸受８２の外径ｄ１１がΔｄ１１だけ大きく設定されている。なお、ここで内ピンの最内径とは、減速装置の中心(軸心)から、内ピンまでの最短距離（径方向の最短距離）を指している。本発明では、第１玉軸受８２が軸方向外側から組み込んでいるため、このような、寸法関係、すなわち、内ピン６８の最内径ｒ１１よりも外径ｄ１１が大きいような第１玉軸受８２をも、必要な強度を維持して組み込むことが可能である。このような構成であっても、第１玉軸受８２が内ピン６８の先端６８Ｔと距離Ｌ１１だけ離れて位置決めされているため、内ピン６８の先端６８Ｔの近傍の強度を確保しつつ、より大きなホロー径を確保できる。

その他の構成については、先の実施形態と同様であり、同様の作用効果が得られる。したがって、図３中で、先の実施形態と同一、または機能的に同一の部分に同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。

なお、上記実施形態においては、偏心体軸（入力軸１２）の一方のキャリヤ（第１キャリヤ３２：内ピンが軸方向の途中まで嵌入されている側のキャリヤ）の側の軸方向端部にタップ穴（１２Ｂ）が形成されていた。このように、一方のキャリヤの軸方向端部にタップ穴が形成されている場合には、第１玉軸受の内径を大きくしたいという要請が強く、それに伴って第１軸受の外径も大きくしたいという要請が高まるため、本発明の効果が特に顕著に現れることになる。しかしながら、本発明は、偏心体軸にタップ穴が必ず形成されていなければならないわけではなく、形成されていなくても、適用可能である。例えば、タップ穴に代えて、スプラインが形成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、一方のキャリヤの内周縁部が軸方向外側に突出し、該突出された部分の軸方向スペースを利用して一方のキャリヤ側の軸受（の止め輪）が配置されるようにしていた。しかしながら、本発明では、例えば、軸受と内ピンの先端との間に十分な軸方向距離を確保できるならば、必ずしも第１キャリヤの内周縁部を軸方向外側に突出させる必要はない。

また、上記実施形態では、他方のキャリヤの側においては、内ピンは該他方のキャリヤと一体化されていた。この構成は、他方のキャリヤの側において、内ピンと偏心体軸の軸受等との干渉をより効果的に回避できるという効果が得られるが、本発明においては、他方のキャリヤの内ピンとの連結構成については、特にこの例に限定されず、例えば、圧入により他方のキャリヤと内ピンとを一体化する構成であってもよい。

また、上記実施形態においては、偏心体軸（入力軸１２）を支持する軸受として、玉軸受が採用されていたが、本発明において、偏心体軸を支持する軸受の種類は、玉軸受に限定されない。

Ｇ１…減速装置
１２…入力軸（偏心体軸）
１４、１６…偏心体
２２、２４…外歯歯車
２６…内歯歯車
２８…内ピン（連結ピン）
３１…ケーシング
３２、３４…第１、第２キャリヤ
４０、４２…第１、第２玉軸受

Claims (4)

1. 中空部を有する偏心体軸と、該偏心体軸上に設けられた偏心体によって揺動される外歯歯車と、該外歯歯車が揺動しながら内接噛合する内歯歯車と、前記偏心体軸を軸受を介して支持する一対のキャリヤと、該一対のキャリヤに連結されると共に先端が一方のキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される連結ピンと、を備えた偏心揺動型の減速装置であって、
   前記一方のキャリヤに配置される軸受の外径は、他方のキャリヤに配置される軸受の外径よりも大きく、かつ
   該一方のキャリヤに配置される軸受は、軸方向外側から該一方のキャリヤに組み込まれ、前記連結ピンの先端と軸方向に離れた位置に位置決めされる
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置。
2. 請求項１において、
   前記偏心体軸の前記一方のキャリヤ側の端部にタップ穴が形成されている
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置。
3. 請求項１または２において、
   前記一方のキャリヤの内周縁部が軸方向外側に突出し、該突出した部分の軸方向スペースを利用して前記軸受が配置されている
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記連結ピンの最内径よりも前記一方のキャリヤに配置された前記軸受の外径の方が大きい
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置。

Images