JP2015132359A

JP2015132359A - 減速機

Info

Publication number: JP2015132359A
Application number: JP2014005168A
Authority: JP
Inventors: 平岩　一美; Kazumi Hiraiwa; 一美平岩
Original assignee: Fine Mec KK
Current assignee: Fine Mec KK
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2015-07-23

Abstract

【課題】内歯歯車とこれに噛み合う外歯歯車の相対差動回転を伴う減速機において、複数の出力軸を、それぞれ異なった減速比で駆動可能とする。
【解決手段】入力軸１２と、第１出力軸１６と、第２出力軸１８と、静止部１０とを備え、入力軸１２と第１出力軸１６との間に設けた第１減速手段２０と、第１減速手段２０と第２出力軸１８との間に設けた第２減速手段２２とを備え、第１減速手段２０と第２減速手段２２の各減速比が異なる値にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸の回転に伴って偏心回転する内歯歯車と、これに噛み合う外歯歯車の相対差動回転を伴う減速機に関するものである。

従来、この種の減速機としては、外歯歯車が偏心回転する減速機（たとえば、特許文献１参照）や、歯車に相当するサイクロイド曲線溝と、これに介在する転動ボールを使った減速機構（以下、サイクロイド溝減速機構という）を用いた減速機（たとえば、特許文献２参照）などが知られている。

しかしながら、上記のような従来の減速機は、１種類の減速比しか得ることができないという問題があった。

特開２０１３−１２４７３０号公報特許第４８１４３５１号公報

解決しようとする問題点は、出力軸が１つであり１種類の減速比しか得ることができない点である。
本発明の目的は、２つの出力軸を備えて、それぞれ異なる減速比で駆動することを可能にすることにある。

本発明の減速機は、歯数比の異なる２対の偏心回転型減速機構もしくはサイクロイド溝減速機構を備えて、２つの出力軸を減速駆動することを最も主要な特徴とする。

すなわち、本発明の減速機は、入力軸と、第１出力軸と、第２出力軸と、入力軸と第１出力軸との間に設けた第１減速手段と、第１減速手段と第２出力軸との間に設けた、第２減速手段と、を備え、第１減速手段と第２減速手段の各減速比が異なることを特徴とする。

本発明の減速機は、２対の減速機構の差動作用により、１つの減速機で減速比の異なる２つの出力軸を駆動することができる。

本発明の実施例１に係る減速機の主要部を示した断面図である。図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明の実施例２に係る減速機の主要部を示した断面図である。本発明の実施例３に係る減速機の主要部を示した断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る減速機を、実施例に基づき図とともに説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る減速機の主要部を示した断面図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、やや縮小して描いてある。なお、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面は、後述するように歯数比が異なるのみで図２と同様であるので省略している。

はじめに、ケース（静止部）１０と主要な回転体の支持関係を説明する。
入力軸１２は、第１フランジ１４と、これに一体的に連結された第１出力軸１６を兼ねる第２フランジ１６ａに、ベアリング１４ａ、１６ｂにより支持されている。
第１フランジ１４と第２フランジ１６ａは、一方の第１フランジ１４がベアリング１０ａによりケース１０に、他方の第２フランジ１６ａが第２出力軸１８に設けたベアリング１８ａにより支持されている。
第２出力軸１８は、ベアリング１０ｂによりケース１０に支持されている。
以上の、入力軸１２、第１フランジ１４、第１出力軸１６、第２出力軸１８は同一回転中心軸Ｃ１まわりに回転する。

つづいて、各回転要素について詳細に説明する。
入力軸１２には、第１偏心部１２ａと第２偏心部１２ｂを形成し、それぞれの回転中心軸は第１偏心部１２ａがＣ２、第２偏心部１２ｂはＣ３で、回転中心軸Ｃ２とＣ３は互いに回転方向に１８０°位相がずれている。それぞれの偏心量は第１偏心部１２ａがδ１、第２偏心部１２ｂがδ２である。
第１偏心部１２ａには第１ローラーベアリング１２ｃを介して第１外歯歯車２０が、第２偏心部１２ｂには第２ローラーベアリング１２ｄを介して第２外歯歯車２２が、それぞれ回転可能に装着されている。

第１外歯歯車２０と第２外歯歯車２２には、第１伝達孔２０ａと第２伝達孔２２ａが同一円周上にそれぞれ複数形成されている。第１伝達孔２０ａと第２伝達孔２２ａの数は少なくとも３カ所が望ましく、実施例１においては図２に示すように９カ所設けている。
この第１伝達孔２０ａと第２伝達孔２２ａには、第２フランジ１６ａに形成した伝達ピン１６ｃが貫通しており、伝達ピン１６ｃの右端は第１フランジ１４とボルト１４ｂにより結合されている。
伝達ピン１６ｃにはブッシュ１６ｄ、１６ｅが嵌め込まれている。

ブッシュ１６ｄの外径部と第１伝達孔２０ａの内径部との間には前述の偏心量δ１に対応した隙間が、ブッシュ１６ｅの外径部と第２伝達孔２２ａの内径部との間には前述の偏心量δ２に対応した隙間が、それぞれ設けられている。このため、後述する第１偏心部１２ａと第２偏心部１２ｂによって第１外歯歯車２０と第２外歯歯車２２が偏心して自転しながら公転する際に、ブッシュ１６ｄ、１６ｅの外径部と第１伝達孔２０ａ、第２伝達孔２２ａの内径部とは、それぞれの円周上で常に接していている。これにより、第１外歯歯車２０および第２外歯歯車２２の自転に伴うトルクは伝達ピン１６ｃを介して第１フランジ１４および第２フランジ１６ａに伝達可能である。
つまり、第２フランジ１６ａと一体の第１出力軸１６の回転速度は、第１外歯歯車２０および第２外歯歯車２２の自転速度と同じである。

第1内歯歯車２４は、ケース１０と一体に形成された半円形の歯溝１０ｃと、該歯溝１０ｃに換装され上記の第１外歯歯車２０と噛み合う円柱状の第１ピン１０ｄとで構成されている。
第２内歯歯車２６は、第２出力軸１８と一体に形成された半円形の歯溝１８ｃと、該歯溝１８ｃに換装され上記の第２外歯歯車２２と噛み合う円柱状の第２ピン１８ｄとで構成されている。
第１外歯歯車２０の歯数は第１内歯歯車２４の歯数（第１ピン１０ｄの数）より少なく、第２外歯歯車２２の歯数は第２内歯歯車２６の歯数（第１ピン１８ｄの数）より少なくする。
図１には、その他にオイルシールやスナップリングが必要に応じて設けられているが説明を省略する。

つづいて、実施例１の作動を説明する。
以下の説明において、上記した各歯車の歯数は、第１外歯歯車２０の歯数を５８、第１内歯歯車２４の歯数を６０、第２外歯歯車２２の歯数を２８、第２内歯歯車２６の歯数を３０、として説明する。
また、入力軸１２の回転方向を正回転とし、その逆を逆回転として説明する。

はじめに、入力軸１２を回転させると、第１外歯歯車２０および第２外歯歯車２２が偏心回転しながら、第１内歯歯車２４および第2２内歯歯車２６とそれぞれ噛み合って公転する。
このとき、第１外歯歯車２０と第１内歯歯車２４の歯数差が2枚あるので、入力軸１２が１回転するごとに第１内歯歯車２４に対して第１外歯歯車２０の噛み合いが２歯ずつ逆回転方向にずれる。したがって、第１出力軸１６は第１外歯歯車２０と同じ速度で回転するので、第１内歯歯車２４の歯数をＮ１、第1外歯歯車２０の歯数をＮ２として、入力軸１２の回転速度を１とすると、第１出力軸１６の回転速度は（Ｎ２−Ｎ１）／Ｎ１であり、−１／３０である。
また、いわゆる減速比（第１出力軸１６の回転速度／入力軸１２の回転速度）は、−Ｎ１／（Ｎ１−Ｎ２）であり、上記した歯数にあっては−３０である。したがって、第１出力軸１６は逆回転する。

一方、第２外歯歯車２２は、入力軸１２の回転によって偏心しつつ、かつ第1１外歯歯車２０と同じ回転速度で自転しながら、第２内歯歯車２６と噛み合っている。
ここでも第２外歯歯車２２と第２内歯歯車２６の歯数差が2枚あるので、入力軸１２が１回転するごとに、第２外歯歯車２２と第２内歯歯車２６との噛み合いが２枚ずれ、この場合、第２外歯歯車２２から見ると第２内歯歯車２６は正回転方向にずれていく。

したがって、第２内歯歯車２６の歯数をＮ３、第２外歯歯車２２の歯数をＮ４として、入力軸１２の回転速度を１とすると、第２出力軸１８の回転速度は（Ｎ２−Ｎ１）／Ｎ１＋（Ｎ３−Ｎ４）／Ｎ１であり、＋１／３０である。
つまり、減速比の絶対値は同じ３０ながら、第２出力軸１８は正回転する。
むろん、これらの回転速度や回転方向は各歯数の設定で変化する。
たとえば、第1１外歯歯車２０と第１内歯歯車２４の歯数を上記と同じ、Ｎ１を６０、Ｎ２を５８、として、第２外歯歯車２２と第２内歯歯車２６の歯数を、Ｎ３を６２、Ｎ４を６０とすると、第１出力軸１６の回転速度は同じながら第２出力軸１８の回転速度は約−１／９３０となり、一方の第１出力軸１６は減速比で−３０、他方の第２出力軸１８は減速比約−９３０と大きく異なる結果になる。

このように、本発明の減速機によれば、２種類の異なった減速比の２つの出力軸１６と１８を有するのが特徴であり、特に第１出力軸１６と第２出力軸１８とが、互いに逆方向の回転で減速比の絶対値を同じにできるという特性を有している。
このため、これらの特性を生かした用途としては、以下のことが考えられる。
第１に、第１出力軸１６と第２出力軸１８にそれぞれ腕を設けて、両者によって何かを挟むことや、掴むことができる。
第２に、第１出力軸１６と第２出力軸１８にそれぞれ攪拌板を設けて、流体等の攪拌作用を行わせることができる。
第３に、船舶や航空機の２重反転翼への応用が期待できる。たとえば、船舶にあっては、スクリューを前後に２個設けて、互いに逆方向に回転させながら推進させることが可能であり、船の燃費を改善する手段になる。
その他、扉の開閉などへの応用も可能である。

また、第２出力軸１８の減速比を大きく設定して、主としてこれだけを使うことも可能である。この場合、簡単な構成で大きな減速比が可能になる。
このように、簡単な構成の減速機で２つの出力軸を有して、さまざまな用途に用いることができる。

次に、本発明の実施例２の減速機につき説明する。
図３は、本発明の実施例２に係る減速機の要部の断面図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。

実施例２における実施例１との違いは、入力軸１２と第１外歯歯車２０および第２外歯歯車２２との間に歯車対３２、３４を設けていることである。
すなわち、実施例１において第１外歯歯車２０と第２外歯歯車２２に形成していた、第１伝達孔２０ａと第２伝達孔２２ａと同様の駆動孔を２０ｂ、２２ｂとして３カ所に形成し、ここに偏心軸３６を設ける。
偏心軸３６は、実施例１と同様に互いに連結された第1１フランジ１４と第1１出力軸１６と一体の第2２フランジ１６ａに、ベアリング１４ｃ、１６ｆで支持されており、入力軸１２により歯車対３２、３４を介して駆動される。偏心軸３６は、第１偏心部３６ａと第２偏心部３６ｂを形成しており、この第１偏心部３６ａと第２偏心部３６ｂがベアリング３６ｃ、３６ｄを介して第１外歯歯車２０および第２外歯歯車２２を偏心回転させる。
偏心軸３６と第１偏心部３６ａと第２偏心部３６ｂの中心位置は、実施例１と同様の描き方で記してある。

また、３カ所の駆動孔を２０ｂ、２２ｂの円周上中間3カ所に連結孔２０ｃ、２２ｃを形成し、第1フランジ１４と第２フランジ１６ａとを連結する伝達ピン１６ｃを配置する。ただし、伝達ピン１６ｃは第１外歯歯車２０と第２外歯歯車２２からのトルクを伝達しないので、連結孔２０ｃ、２２ｃと伝達ピン１６ｃとの隙間は実施例より大きい。
すなわち、第１外歯歯車２０と第２外歯歯車２２から第１フランジ１４と第２フランジ１６ａへのトルク伝達は、3個の偏心軸３６がになう。
その他の構成は実施例と同様であるので、説明を省略する。

つづいて、実施例２の作動を説明する。
実施例２は上述したように、第１外歯歯車２０および第２外歯歯車２２を偏心回転させる偏心軸３６と、これを駆動する入力軸１２との間に歯車対３２、３４を介在させたことが実施例１との違いである。
したがって、減速比の計算に歯車対３２、３４の歯数比が追加されるだけであり、作動は基本的に実施例１と同様であるので、詳細の説明を省略する。

実施例２も実施例１で説明した特徴を有するとともに、歯車対３２、３４の追加で減速比設定の自由度が増すというメリットがある。

次に、本発明の実施例３の減速機につき説明する。
図４は、本発明の実施例３に係る減速機の要部の断面図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。

実施例３は、実施例１の減速手段がピンを介在した外歯歯車と内歯歯車という組み合わせであったのに対して、歯車に相当する２つのサイクロイド曲線溝と、両者間に介在する転動ボールを使っていることである。
はじめに、ケース１０と主要な回転体の支持関係を説明する。
入力軸１２は、ケース１０と第１出力軸１６に、ベアリング１０ａ、１６ａにより支持されている。
第１出力軸１６は、第２出力軸１８にベアリング１８ａ、１８ｂにより支持されており、第２出力軸１８はケース１０と一体に結合されたカバー４０にベアリング４０ａにより支持されている。
以上の、入力軸１２、第１出力軸１６、第２出力軸１８は同一回転中心軸Ｃ１で回転する。

つづいて、各回転要素について詳細に説明する。
入力軸１２は、回転中心軸Ｃ１からδ１だけ偏心した第１偏心部１２ａを有しており、第１偏心部１２ａはベアリング１２ｃを介して偏心板４２が回転可能に装着されている。
また、入力軸１２には偏心錘１２ｅを形成しており、偏心錘１２ｅは第１偏心部１２ａと動的なバランスをとって回転に伴う振動を防ぐ。

偏心板４２には、ケース１０側に第１サイクロイド溝４２ａが形成され、ケース１０にはこれに対応する第２サイクロイド溝１０ｇが形成されている。
第１サイクロイド溝４２ａと第２サイクロイド溝１０ｇの間には複数の第１転動ボール４４が介在しており、これらにより実施例１における第１外歯歯車２０と第1内歯歯車２４および第1ピン１０ｄと同様の作用を行う。
すなわち、詳細の図示は省略するが、歯車の歯に相当する第１サイクロイド溝４２ａの波数は、第２サイクロイド溝１０ｇと２波異なっている。

また偏心板４２には、第２出力軸１８側に第３サイクロイド溝４２ｂが形成され、第２出力軸１８にはこれに対応する第４サイクロイド溝１８ｇが形成され、両者間には複数の第２転動ボール４６が介在している。
ここでも、第３サイクロイド溝４２ｂの波数は、第４サイクロイド溝１８ｇと２波異なっているが、後述するように第１サイクロイド溝４２ａと第２サイクロイド溝１０ｇの波数比と第３サイクロイド溝４２ｂと第４サイクロイド溝１８ｇの波数比は異なっている。

偏心板４２の径方向内側には複数の伝達孔４２ｈが形成され、第１出力軸１６に圧入された複数の伝達ピン１６ｃが挿入されている。伝達孔４２ｈと伝達ピン１６ｃの間には前述のδ１に対応した隙間が設けてある。このため、実施例１で説明したのと同様に、偏心板４２が偏心して自転しながら公転する際に、自転に伴うトルクは伝達ピン１６ｃを介して第１出力軸１６に伝達可能である

つづいて、実施例３の作動を説明する。
ここでは、上記した各サイクロイド溝の波数Ｚを、第１サイクロイド溝４２ａのＺ１が２６、第２サイクロイド溝１０ｇのＺ２が２８、第３サイクロイド溝４２ｂのＺ３が１４、第４サイクロイド溝１８ｇのＺ４が１２とした場合について説明する。
実施例３は上述したように、２つのサイクロイド曲線溝と、両者に介在する転動ボールを使っているが、減速手段としての基本的な作動は実施例１と同様である。
したがって、入力軸１２が１回転するたびに波数差の２波だけ回転がずれていく。

このため、入力軸１２の回転速度を１とすると、第１出力軸１６と同じ回転速度の偏心板は、（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ２であり、上記した波数では−１／１４である。
一方、第２出力軸１８は、（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ２＋（Ｚ４−Ｚ３）／Ｚ４であり、上記した波数では１／１４である。
つまり、実施例１と同様に第１出力軸１６と第２出力軸１８は、互いに逆回転するとともに、その減速比の絶対値は同じである。
むろん、減速比は波数の設定で変化するので、必ずしも互いに逆回転するとは限らず、自由に設定可能である。

実施例３は、実施例１よりも減速比の絶対値が小さい範囲に適するが、実施例１と同様のメリットを有する。

以上の説明のように、本発明の減速機によれば、２種類の異なった減速比を得ることができ、特に第１出力軸１６と第２出力軸１８を、互いに逆回転させることができる上に、両者の減速比の絶対値を同一にすることも可能である。
そのため、これらの特性を生かして、さまざまな機器の減速に用いることが可能である。
なお、上記実施例１乃至３において、第１出力軸と前記第２出力軸の各減速比の絶対値は、強度や動作等を考慮すると実際は２０％以内の差とするのが望ましい。

本発明の減速機は、当業者の一般的な知識に基づいて、各ベアリングの種類を適切に選択することや、バックラッシュを小さくするための工夫や改良を加えた態様で実施することができる

本発明の減速機は、産業用ロボットのアーム駆動や、船舶などの２重反転機構などに適用してメリットを得ることができる。

１０ケース
１２入力軸
１４第１フランジ
１６第１出力軸
１８第２出力軸
２０第１外歯歯車
２２第２外歯歯車
２４第１内歯歯車
２６第２内歯歯車
３２、３４歯車対
３６偏心軸
４０カバー
４２偏心板
４４第１転動ボール
４６第２転動ボール

Claims

入力軸と、
第１出力軸と、
第２出力軸と、
静止部と、
前記入力軸と前記第1出力軸との間に設けた第1減速手段と、
前記第１減速手段と前記第２出力軸との間に設けた第2減速手段と、
を備え、
前記第１減速手段と前記第２減速手段の減速比が互いに異なることを特徴とする減速機。
前記第１出力軸と前記第２出力軸とが、互いに逆方向に回転するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
前記第１出力軸と前記第２出力軸の各減速比の絶対値が２０％以内の差であることを特徴とする請求項２に記載の減速機。
前記第１減速手段と前記第２減速手段が、それぞれ第１内歯歯車および第２内歯歯車と、該第１内歯歯車および第２内歯歯車よりそれぞれ歯数が少なく、前記入力軸の回転に伴って偏心回転する第１外歯歯車および第２外歯歯車とで構成され、前記第１内歯歯車が前記ケースに固定され、前記第２内歯歯車が前記第２出力軸と連結され、前記第１外歯歯車と前記第２外歯歯車の自転が前記第１出力軸に伝達されるように連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の減速機。
前記第１減速手段が、前記入力軸によって偏心回転する第１サイクロイド曲線溝を形成した偏心回転板と前記ケースに形成した第２サイクロイド曲線溝と第１転動ボールからなり、前記第２減速手段が、前記偏心回転板と前記第２出力軸との間にそれぞれに形成した第３サイクロイド曲線溝と第４サイクロイド曲線溝と第２転動ボールからなり、前記偏心回転板の自転が前記第１出力軸に伝達されるように連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の減速機。