JP2019132363A - 偏心揺動型減速装置及び内歯歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内歯歯車を構成する樹脂材料の選択肢を増やすことのできる偏心揺動型減速装置及び内歯歯車の製造方法を提供する。【解決手段】内歯歯車と、内歯歯車に内接噛合する第１外歯歯車及び第２外歯歯車と、第１外歯歯車及び第２外歯歯車を揺動させる偏心体とを備える偏心揺動型減速装置における内歯歯車の製造方法である。内歯歯車は、樹脂から構成され、かつ、第１外歯歯車と噛み合う第１内歯群と、第２外歯歯車と噛み合う第２内歯群と、第１内歯群と第２内歯群との間に設けられ歯が形成されていない中間部とを有する。内歯歯車は、内歯の形成位置よりも内歯歯車の径方向内方（Ｃｉｎ）から樹脂を注入し、第１外歯歯車と第２外歯歯車の間の隙間に相当する部分（ＣＰ２）から樹脂を径方向外方に移動させて形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、偏心揺動型減速装置及び内歯歯車の製造方法に関する。

以前より、内歯歯車と、内歯歯車に内接噛合する外歯歯車と、外歯歯車を揺動させる偏心体とを備えた偏心揺動型減速装置がある。特許文献１には、偏心揺動型減速装置において内歯歯車及び外歯歯車などの歯車を樹脂から構成することが示されている。

特開平７−２４３４８６号公報

樹脂材料を用いて環状の内歯歯車を射出成形する場合、何ら工夫が無いと、成形性の良好な樹脂材料を用いないと精度の良い成形が難しいという課題が生じる。例えば、環状の内歯歯車を形取った金型枠に対して、周方向の一部分から樹脂を注入し、樹脂を周方向へ移動させて充填することで、環状の内歯歯車を成形することができる。しかし、このような射出成形を成形性の低い樹脂材料を用いて行うと、周方向に均一に樹脂を充填することが難しく、完成品の内歯歯車の真円度又は周方向の均一さが低下してしまう。

本発明は、内歯歯車の材料として樹脂材料の選択肢を増やすことのできる偏心揺動型減速装置及び内歯歯車の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る偏心揺動型減速装置は、
内歯歯車と、前記内歯歯車に内接噛合する第１外歯歯車及び第２外歯歯車と、前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車を揺動させる偏心体とを備える偏心揺動型減速装置であって、
前記内歯歯車は、樹脂から構成され、かつ、前記第１外歯歯車と噛み合う第１内歯群と、前記第２外歯歯車と噛み合う第２内歯群と、前記第１内歯群と前記第２内歯群との間に設けられ歯が形成されていない中間部と、を有する構成とした。

本発明に係る内歯歯車の製造方法は、
内歯歯車と、前記内歯歯車に内接噛合する第１外歯歯車及び第２外歯歯車と、前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車を揺動させる偏心体とを備える偏心揺動型減速装置における内歯歯車の製造方法であって、
内歯の形成位置よりも前記内歯歯車の径方向内方から樹脂を注入し、前記第１外歯歯車と前記第２外歯歯車の間の隙間に相当する部分から樹脂を径方向外方に移動させて前記内歯歯車を形成する方法とした。

本発明によれば、内歯歯車の材料として樹脂材料の選択肢を増やすことができるという効果が得られる。

本発明に係る実施形態の偏心揺動型減速装置を示す断面図である。 実施形態の内歯歯車を示す断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 実施形態に係る内歯歯車の製造方法における射出成形工程を説明する側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。 実施形態に係る内歯歯車の製造方法におけるプレス打抜き工程を説明する図である。 実施形態に係る内歯歯車の製造方法の変形例を説明する側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る実施形態の偏心揺動型減速装置を示す断面図である。図２は、実施形態の内歯歯車を示す断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。本明細書では、偏心揺動型減速装置１の回転軸Ｏ１に沿った方向を軸方向、回転軸Ｏ１から垂直な方向を径方向、回転軸Ｏ１を中心とする回転方向を周方向と定義する。

実施形態の偏心揺動型減速装置１は、第１偏心体１２ｂ及び第２偏心体１２ｃを有する偏心体軸１２、第１外歯歯車１４、第２外歯歯車１６、内歯歯車１８、並びに、内ピン２０ｂを有するキャリア体２０を備える。さらに、偏心揺動型減速装置１は、第１カバー部材２２、第２カバー部材２４、第３カバー部材２６及び軸受け３１、３２、３４、３５、３７、３８を備える。第１偏心体１２ｂ及び第２偏心体１２ｃは、本発明に係る偏心体の一例に相当する。

偏心体軸１２は、回転軸Ｏ１が中心軸線と重なる軸部１２ａと、回転軸Ｏ１から偏心して設けられた第１偏心体１２ｂ及び第２偏心体１２ｃとを有し、これらが一体的に形成された部材である。第１偏心体１２ｂ及び第２偏心体１２ｃは、回転軸Ｏ１に垂直な断面が円形であり、偏心体軸１２が回転することで互いに異なる位相で偏心回転する。なお、軸部１２ａに、別体に形成された第１偏心体１２ｂ及び第２偏心体１２ｃが連結される構成としてもよい。

第１外歯歯車１４は第１偏心体１２ｂに軸受け３１を介して組み込まれ、偏心体軸１２が回転することで揺動する。第２外歯歯車１６は第２偏心体１２ｃに軸受け３２を介して組み込まれ、偏心体軸１２が回転することで、第１外歯歯車１４と異なる位相で揺動する。第１外歯歯車１４には、複数の内ピン２０ｂをそれぞれ通す複数の内ピン孔１４ｈが互いに周方向に離間して設けられている。同様に、第２外歯歯車１６には、複数の内ピン２０ｂをそれぞれ通す複数の内ピン孔１６ｈが互いに周方向に離間して設けられている。各内ピン２０ｂは、第１外歯歯車１４の内ピン孔１４ｈと、第２外歯歯車１６の内ピン孔１６ｈとに通される。第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６とは、内歯歯車１８の突出部１８ｄが間に挟まれることで、所定長離間して配置される。

内歯歯車１８は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）にも示すように、環状部の径方向内側に複数の内歯が設けられた歯車である。内歯歯車１８には、第１内歯群ｇｓ１と第２内歯群ｇｓ２とが軸方向に２列に並んで設けられている。第１内歯群ｇｓ１は第１外歯歯車１４と噛み合い、第２内歯群は第２外歯歯車１６と噛み合う。さらに、内歯歯車１８には、第１内歯群ｇｓ１と第２内歯群ｇｓ２との間で径方向内方に突出した突出部１８ｄを有する。突出部１８ｄには内歯が設けられていない。突出部１８ｄは内歯歯車１８の全周に渡って設けられている。なお、突出部１８ｄは、内歯歯車１８の周方向の一部の区間が省かれるように設けられていてもよい。突出部１８ｄは、第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６との間に配置される位置まで延設され、第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６との間に間隔を確保するサシワとして機能する。突出部１８ｄは、本発明に係る中間部の一例に相当する。

内歯歯車１８は、環状部に軸方向に貫通する複数のボルト孔ｈが設けられ、連結部材であるボルトＢにより第１カバー部材２２及び第２カバー部材２４と連結されている。

第１カバー部材２２は、内歯歯車１８、第１外歯歯車１４、第２外歯歯車１６及び内ピン２０ｂの軸方向の一方（負荷側）を覆い、第２カバー部材２４はこれらの軸方向の他方（入力側）を覆う。第１カバー部材２２は、一部が軸受け３４、３５を介してキャリア体２０の軸部２０ａに回転自在に組み付けられている。第２カバー部材２４は、一部が軸受け３７、３８を介して偏心体軸１２の軸部１２ａに回転自在に組み付けられている。軸受け３８は、第２カバー部材２４のネジ孔に螺着されたプレッシャスクリューｎｂから圧力が加えられて固定されている。また、軸方向の一方（負荷側）において、第１カバー部材２２とキャリア体２０の軸部２０ａとの間には、軸受け３４、３５の一部を覆う第３カバー部材が設けられ、ネジｎａを介して第１カバー部材２２に固定されている。

上記構成のうち、内歯歯車１８は、射出成形可能な樹脂から構成されている。この樹脂材料としては、ＦＲＰ（Fiber-Reinforced Plastic）又はＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）などの高い強度を有する材料を適用できる。しかし、これに限られず、内歯歯車１８の樹脂材料としては、単一素材である各種樹脂、樹脂と別材料とを複合させた複合材料など、様々な材料を適用してもよい。

第１偏心体１２ｂ及び第２偏心体１２ｃを含む偏心体軸１２、第１外歯歯車１４、第２外歯歯車１６、内ピン２０ｂを含むキャリア体２０、第１カバー部材２２、第２カバー部材２４並びに第３カバー部材２６は、樹脂から構成される。これらの樹脂材料としては、ＦＲＰ、ＣＦＲＰ、紙ベーク材、布ベーク材、単一素材である樹脂など、様々な材料を適用してもよい。また、これらの構成要素は、アルミ、アルミ合金、マグネシウム合金など、金属から構成してもよい。また、これらの構成要素は鉄より比重の低い金属から構成してもよい。

ネジｎａ、プレッシャスクリューｎｂ、ボルトＢ、及び軸受け３１、３２、３４、３５、３７、３８は、金属から構成されるが、これらもＦＲＰ及びＣＦＲＰ等の樹脂から構成してもよい。

＜内歯歯車の製造方法＞
図３は、実施形態に係る内歯歯車の製造方法における射出成形工程を説明する側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、樹脂が注入される金型内の空間を示し、また、矢印により射出成形時の樹脂の流れを示している。図４は、実施形態に係る内歯歯車の製造方法におけるプレス打抜き工程を説明する図である。

内歯歯車１８は、樹脂の射出成形工程と、その後のプレス打抜き工程とを経て製造される。

射出成形工程に使用される金型には、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、径方向内側に内歯を有する環状部を成形するための環状枠ＣＰ１が設けられる。さらに、この金型には、軸方向における第１内歯群ｇｓ１と第２内歯群ｇｓ２との間の範囲で径方向に広がる部分を成形するための円盤状枠ＣＰ２が設けられる。円盤状枠ＣＰ２は、第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６との間の隙間の部位に相当する位置に設けられ、外周側が環状枠ＣＰ１につながっている。円盤状枠ＣＰ２の径方向の中央には、射出された樹脂が注入されるゲートＣｉｎが設けられている。なお、ゲートＣｉｎは、径方向の中央に限られず、円盤状枠ＣＰ２の一部、内歯の形成位置よりも径方向内方の位置に設けられていればよい。

内歯歯車１８の射出成形工程では、ゲートＣｉｎから注入された樹脂が、円盤状枠ＣＰ２において径方向外方へ放射状に広がる。さらに、放射状に広がった樹脂が、円盤状枠ＣＰ２から環状枠ＣＰ１へ流入する。環状枠ＣＰ１へは周方向の略全域から樹脂が流入する。そして、円盤状枠ＣＰ２と環状枠ＣＰ１とに樹脂が充填する。このように中央の１つのゲートＣｉｎから樹脂を注入し、放射状に樹脂を流動させて金型内に樹脂を充填する方式のことをディスクゲート方式と呼ぶ。充填された樹脂は、その後、固化され、金型から取り外されて、射出成形工程が完了する。

射出成形された成形物１８Ｒ（図４を参照）は、環状枠ＣＰ１で成形され、径方向内側に第１内歯群ｇｓ１と第２内歯群ｇｓ２とが設けられた環状部１８Ｒ−ａと、円盤状枠ＣＰ２で成形された径方向内方に広がる円盤状部１８Ｒ−ｂとを含む。円盤状部１８Ｒ−ｂは、軸方向における第１内歯群ｇｓ１と第２内歯群ｇｓ２との中間の範囲に設けられる。

続くプレス打抜き工程では、図４に示すように、射出成形工程で形成された成形物１８Ｒに対して、円盤状部１８Ｒ−ｂの中央範囲１８ｅをプレス等で打ち抜く。円盤状部１８Ｒ−ｂのうち打ち抜きで残された部分が突出部１８ｄとなる。以上の工程により、図２に示した内歯歯車１８が製造される。

＜偏心揺動型減速装置の動作説明＞
実施形態の偏心揺動型減速装置１においては、偏心体軸１２が回転すると第１偏心体１２ｂ及び第２偏心体１２ｃが偏心回転し、第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６が１８０度の位相差で揺動される。２つの外歯歯車（第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６）があることで、伝達容量の増大及び強度の維持が図られ、第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６が互いに１８０度の位相差で揺動することで、偏心揺動型減速装置１の回転バランスを保つことができる。

第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６は、内歯歯車１８に内接噛合しており、内歯歯車１８は第１カバー部材２２及び第２カバー部材２４と連結されている。このため、第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６は、偏心体軸１２が１回転するごとに、内歯歯車１８に対して歯数差分だけ相対回転（自転）する。第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６の自転成分は、内ピン２０ｂを介してキャリア体２０に伝達される。これらの結果、偏心体軸１２の回転運動が、１／（第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６の共通の歯数）の減速比で減速されて、キャリア体２０の回転として取り出すことができる。

以上のように、実施形態の偏心揺動型減速装置１によれば、内歯歯車１８が樹脂から構成されるので、装置の顕著な軽量化を図ることができる。さらに、内歯歯車１８は、２列に並んだ第１内歯群ｇｓ１及び第２内歯群ｇｓ２と、第１内歯群ｇｓ１と第２内歯群ｇｓ２との間から径方向内方に突出する突出部１８ｄとを有する。このような内歯歯車１８の形状により、実施形態の内歯歯車１８は、図３及び図４に示した製造工程により製造することができる。この製造工程では、ディスクゲート方式で樹脂を周方向に均一に注入できるので、例えば粘度の高い熱可塑性樹脂又はＣＦＲＰなど、成形性の低い樹脂材料を用いても、精度の高い成形が可能となる。したがって、軽量かつ高強度で、真円度及び歯筋方向の精度の高い内歯歯車１８を製造でき、これにより、軽量化され、耐久性が高く、かつ、高精度の減速動作が可能な偏心揺動型減速装置１を実現できる。

また、実施形態の偏心揺動型減速装置１によれば、内歯歯車１８の突出部１８ｄが、第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６との間に配置されて、これらの間隔を維持するサシワとして機能する。したがって、別途サシワを設ける場合と比較して、部品点数の削減を図れる。

また、実施形態の内歯歯車１８の製造方法によれば、樹脂を金型の中央から放射状に移動させて金型内に充填させ、内歯歯車１８を製造することができる。したがって、粘度の高い熱可塑性樹脂又はＣＦＲＰなど、成形性の低い樹脂材料を用いても精度の高い内歯歯車１８の成形が可能となる。

また、実施形態の内歯歯車１８の製造方法によれば、射出成形により得られた成形品の円盤状部１８Ｒ−ｂから、中央範囲１８ｅを取り除くことで、突出部１８ｄを有する内歯歯車１８を製造することができる。このような方法によれば、径方向の中央範囲が貫通され、第１内歯群ｇｓ１と第２内歯群ｇｓ２との間に突出部１８ｄを有する内歯歯車１８を高い成形精度で製造することができる。

（変形例）
図５は、実施形態に係る内歯歯車の製造工程の変形例を説明する側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、樹脂が注入される金型内の空間を示し、かつ矢印により樹脂の流れを示している。

前述した内歯歯車１８の製造方法では、射出成形後に成形物の円盤状部１８Ｒ−ｂの中央範囲１８ｅをプレスによって取り除く方法を示した。変形例では、金型の型形状を一部変更し、円盤状部１８Ｒ−ｂの中央範囲１８ｅを切断容易にしている。

変形例の射出成形で用いられる金型には、円盤状枠ＣＰ２に周方向に延びる溝形成用の絞り部ｖ１が設けられている。絞り部ｖ１は、円盤状部１８Ｒ−ｂのうち取り除かれる中央範囲１８ｅと、残される突出部１８ｄとの境に設けられる。

変形例の製造方法では、前述の実施形態と同様に、樹脂がゲートＣｉｎから金型に注入され、樹脂が径方向外方へ放射状に移動して、円盤状枠ＣＰ２と環状枠ＣＰ１とに充填される。一方、変形例では、樹脂が円盤状枠ＣＰ２を放射状に移動する際、その途中で絞り部ｖ１を通過する。樹脂の流動経路の途中に絞り部ｖ１があることで、絞り部ｖ１の前段の範囲で樹脂の充填度が進んでから、絞り部ｖ１の後段の範囲の樹脂の充填度が進むというように、樹脂の充填が段階的に進む。このため、金型内の各空間に、より均一に樹脂を充填することができ、内歯歯車１８の成形精度をより向上できる。

また、射出成形後の成形品には、絞り部ｖ１によって、円盤状部１８Ｒ−ｂにおける中央範囲１８ｅと突出部１８ｄとの間に円周状に延びる溝部が形成される。そして、溝部の箇所を折るか切断するかして、円盤状部１８Ｒ−ｂの中央範囲１８ｅを容易に取り除くことができる。これにより、中央が貫通した内歯歯車１８の製造が完了する。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、内歯歯車１８の金型において樹脂を注入するゲートＣｉｎを軸方向に見て円盤状枠ＣＰ２の中心に設けた例を示したが、内歯の形成位置よりも径方向内方であれば、中心から偏った位置にゲートＣｉｎが設けられていてもよい。また、円盤状枠ＣＰ２は、突出部１８ｄとして残される部分に相当する範囲を除いて、歯筋方向（軸方向）に変位して設けられてもよい。

また、上記実施形態の偏心揺動型減速装置１では、内歯歯車１８の突出部１８ｄをサシワとして機能させた例を示したが、突出部１８ｄとは別に第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６との間にサシワを設けてもよい。また、上記実施形態の偏心揺動型減速装置１では、２つの外歯歯車を有する構成を示したが、３つ以上の外歯歯車が設けられ、これらが内歯歯車に内接噛合される構成としてもよい。

また、上記実施形態では、１本の偏心体軸を減速機の軸心に配置した所謂センタークランク式の偏心揺動型減速装置を示した。しかし、本発明は、２個以上の偏心体軸が減速機の軸心からオフセットして配置された所謂振り分け型の偏心揺動型減速装置に適用してもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 偏心揺動型減速装置
１２ 偏心体軸
１２ｂ 第１偏心体
１２ｃ 第２偏心体
１４ 第１外歯歯車
１６ 第２外歯歯車
１８ 内歯歯車
１８ｄ 突出部
１８Ｒ 成形物
１８Ｒ−ａ 成形物の環状部
１８Ｒ−ｂ 成形物の円盤状部
１８ｅ 中央範囲
２０ｂ 内ピン
２０ キャリア体
２２ 第１カバー部材
２４ 第２カバー部材
ｇｓ１ 第１内歯群
ｇｓ２ 第２内歯群
Ｃｉｎ ゲート
ＣＰ１ 金型の環状枠
ＣＰ２ 金型の円盤状枠
ｖ１ 溝を形成する金型の絞り部
Ｏ１ 回転軸

Claims (5)

1. 内歯歯車と、前記内歯歯車に内接噛合する第１外歯歯車及び第２外歯歯車と、前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車を揺動させる偏心体とを備える偏心揺動型減速装置であって、
   前記内歯歯車は、樹脂から構成され、かつ、前記第１外歯歯車と噛み合う第１内歯群と、前記第２外歯歯車と噛み合う第２内歯群と、前記第１内歯群と前記第２内歯群との間に設けられ歯が形成されていない中間部と、を有する、
   偏心揺動型減速装置。
2. 前記中間部は、前記内歯歯車の径方向内方に突出する突出部であり、
   前記突出部は、前記第１外歯歯車と前記第２外歯歯車との間に位置する、
   請求項１記載の偏心揺動型減速装置。
3. 内歯歯車と、前記内歯歯車に内接噛合する第１外歯歯車及び第２外歯歯車と、前記第１外歯歯車及び前記第２外歯歯車を揺動させる偏心体とを備える偏心揺動型減速装置における内歯歯車の製造方法であって、
   内歯の形成位置よりも前記内歯歯車の径方向内方から樹脂を注入し、前記第１外歯歯車と前記第２外歯歯車の間の隙間に相当する部分から樹脂を径方向外方に移動させて前記内歯歯車を形成する、
   内歯歯車の製造方法。
4. 前記隙間に相当する部分の樹脂の一部を取り除いて、前記第１外歯歯車と噛み合う第１内歯群と前記第２外歯歯車と噛み合う第２内歯群との間から前記内歯歯車の径方向内方に突出する突出部を残す、
   請求項３記載の内歯歯車の製造方法。
5. 前記突出部と、取り除かれる前記樹脂の一部との間に溝を成形する、
   請求項４記載の内歯歯車の製造方法。

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