JP2020045962A - 差動減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転バランスの偏りを改善することができる差動減速機を提供することを目的とする。【解決手段】偏心部２２及び偏心部２２の軸方向両側に形成された支持部２１を有する入力軸６と、該入力軸６に外装され、内歯歯車に内接して噛み合う外歯歯車とを備えた偏心搖動型の差動減速機１において、入力軸６の支持部２１のうち少なくとも一方には、偏心部２２の偏心方向側に偏った位置に肉抜き部としての貫通孔２６が形成されている。このため、差動減速機１の駆動時における回転バランスの偏りを改善することができる。【選択図】 図３

Description

本発明は、回転バランスの偏りを改善することができる差動減速機に関するものである。

従来、偏心搖動型の減速機において、カウンターウエイトを用いたり肉抜きをする等で、偏心部の回転バランスを改善しているものがある。例えば、特許文献１には、入力軸に固定された円板と、出力軸に固定されたプラネタリギヤ（外歯歯車）との間に、リングギヤ(内歯歯車)が設けられた、いわゆる内歯搖動型のギヤ装置が開示されている。このギヤ装置によれば、円板には、入力軸に対して偏心した円形の凹部が設けられ、凹部の内部には、内歯歯車が設けられている。円板の偏心部に複数の円形の穴（１３ｂ）を設けることで、円板及び内歯歯車の偏心による回転バランスの偏りを改善している。

特開２００１−３３６５８６号公報

特許文献１の構造では円形の凹部が偏心しているが、軸が偏心した場合であっても同様に、偏心部に肉抜きをする構造が考えられる。しかしながら、偏心量が少ない場合や偏心部の外径が小さい場合には、偏心部に十分に肉抜きを設けることができず、回転バランスの改善が不十分となってしまうおそれがある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、偏心量が少ない場合や偏心部の外径が小さい場合であっても、回転バランスを確実に改善することができる差動減速機を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１記載の差動減速機は、内歯歯車と、前記内歯歯車と同軸で前記内歯歯車に貫通するように配置されており、自身の中心軸である入力中心軸に対して偏心する偏心部を有している入力軸と、前記偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛み合う外歯歯車と、を備えており、前記入力軸には、前記入力中心軸方向における前記偏心部の両側に、前記入力軸を支持する支持部がそれぞれ形成され、前記支持部のうち少なくとも一方には、前記偏心部の偏心方向側に偏った位置に肉抜き部が形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２記載の差動減速機は、請求項１に記載の差動減速機であって、更に、前記肉抜き部のうち少なくとも一部は、前記入力中心軸方向に垂直な方向より見て、前記偏心部と重なっていることを特徴とするものである。

また、請求項３記載の差動減速機は、請求項１または２に記載の差動減速機であって、更に、前記肉抜き部は、前記入力軸を前記入力中心軸方向に貫通する貫通孔であることを特徴とするものである。

また、請求項４記載の差動減速機は、請求項１から３のいずれか１項に記載の差動減速機であって、更に、前記入力軸の前記入力中心軸方向における端面には複数のボルト穴が形成されており、前記肉抜き部は、複数の前記ボルト穴を避けて、前記端面に形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項５記載の差動減速機は、請求項４に記載の差動減速機であって、更に、複数の前記ボルト穴のうち、前記入力中心軸に対して前記偏心部の偏心方向側に形成された前記ボルト穴の下穴は、前記入力軸を前記入力中心軸方向に貫通しており、複数の前記ボルト穴のうち、前記入力中心軸に対して前記偏心部の偏心方向側とは反対側に形成された前記ボルト穴は、有底穴であることを特徴とするものである。

また、請求項６記載の差動減速機は、請求項１から５のいずれか１項に記載の差動減速機であって、更に、前記外歯歯車は、軸受を介して前記偏心部に外装され、前記偏心部は前記軸受の内輪を兼ねていることを特徴とするものである。

また、請求項７記載の差動減速機は、請求項１から６のいずれか１項に記載の差動減速機であって、更に、前記偏心部の数及び前記外歯歯車の数はそれぞれ各１個であることを特徴とするものである。

請求項１記載の差動減速機によれば、偏心部ではなく支持部に肉抜き部が形成されているため、偏心量が少ない場合や偏心部の外径が小さい場合であっても、差動減速機の回転バランスの偏りを確実に改善することができる。

また、請求項２記載の差動減速機によれば、肉抜き部の一部が入力中心軸に垂直な方向から見て偏心部と重なるため、偏心部における回転バランスの偏りをより確実に改善することができる。

また、請求項３記載の差動減速機によれば、肉抜き部が入力軸を入力軸方向に貫通しているため、肉抜き部を入力中心軸方向における前後どちら側からでも加工することができる。このため、入力軸の加工の自由度が増す。

また、請求項４記載の差動減速機によれば、肉抜き部を、ボルト穴の加工と同一の工程で加工することができる。このため、入力軸の加工が容易となり、コストを低く抑えることができる。

また、請求項５記載の差動減速機によれば、入力中心軸に対して偏心部の偏心方向側に形成されたボルト穴にも肉抜き部と同様の機能を持たせることができる。このため、差動減速機の回転バランスをより改善することができる。

また、請求項６記載の差動減速機によれば、軸受の転動体が偏心部に直接接触するが、偏心部の表面から肉抜き部までの肉厚が確保されているため、偏心部が破損しにくく、回転バランスの偏りを改善することができる。

また、請求項７記載の差動減速機によれば、外歯歯車が１個であるため、差動減速機の軸方向の厚みをより薄くすることができる。

第１実施形態における差動減速機の中央縦断面図である。 第１実施形態における差動減速機の分解斜視図である。 入力軸を軸方向から見た図である。 図１のＡ―Ａ線に沿った断面図である。 第２実施形態における差動減速機を軸方向から見た正面図である。 第１実施形態の変形例における入力軸を軸方向から見た図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態である差動減速機１の中央縦断面図である。図２は、本発明の第１実施形態である差動減速機１の分解斜視図である。本発明の差動減速機は、例えば産業用ロボットの関節部分などに使用される。

差動減速機１は、外歯歯車３が内歯歯車４と噛み合いながら偏心回転する偏心搖動型の減速機である。差動減速機１は、外歯歯車３と、内歯歯車４と、ケース５と、入力軸６とを備えている。

ケース５は、円筒状の主ケース７と、主ケース７における入力側の端面（図１の右側）に配置され、外形が主ケース７と略同一である当てプレート８と、当てプレート８を挟んで主ケース７とは反対側に配置され、外形が主ケース７及び当てプレート８と略同一のケースカバー９とから成り、主ケース７、当てプレート８、及びケースカバー９は、ケースカバー９側から当てプレート８を貫通して主ケース７に螺合される複数のボルト１０，１０・・により一体に結合されている。主ケース７は、内周面にクロスローラ１１の軌道面が形成されている。つまり主ケース７はクロスローラベアリング１２の外輪も兼ねている。また、主ケース７、当てプレート８、及びケースカバー９には、複数のボルト１０，１０・・を避けた位置に、複数の貫通孔１３が形成されている。

主ケース７の径方向内側には、円筒状の内歯歯車４が配置されている。内歯歯車４は、外周面にクロスローラ１１の軌道面が形成されており、クロスローラ１１を介して、主ケース７に対して回転可能に軸支されている。クロスローラ１１は、中心軸Ｃ０方向に垂直な方向から見て、内歯歯車４の径方向外側に、内歯と重なる位置に配置されている。つまり内歯歯車４は、クロスローラベアリング１２の内輪も兼ねている。内歯歯車４において、出力側の端面（図１の左側）には、複数のボルト穴１４が形成されている。ケース５（貫通孔１３）または内歯歯車４（ボルト穴１４）のどちらか一方を固定側とし、他方を出力側として相手側装置と連結される。内歯歯車４の内周面において、ボルト穴１４側の部分には内歯が形成されず、円盤状のベアリングハウジング１５が圧入により固定されている。

外歯歯車３は、内歯歯車４の歯数よりも僅かに少ない歯数を有しており、内歯歯車４に偏心位置で内接している。外歯歯車３における入力側の端面には複数の穴が形成され、該穴には平行ピン１６が圧入されている。

外歯歯車３の内側には、中空筒状の入力軸６が配置されている。入力軸６は、配線や駆動軸等を通すために中空の円筒状とされている。入力軸６の中心軸Ｃ０は、内歯歯車４の軸線と同軸である。

入力軸６において、中心軸Ｃ０方向における両端には、ボールベアリング２０を支持するための支持部２１が形成されている。入力軸６は、２個のボールベアリング２０，２０を介して、ケースカバー９及びベアリングハウジング１５に回転可能に軸支されている。入力軸６における各支持部２１，２１の間には、中心軸Ｃ０から偏心量δ１だけオフセットした偏心軸Ｃ１を中心として、支持部２１よりも外径が大きい円筒面を有する偏心部２２が形成されている。

偏心部２２の径方向外側には、周方向に全周に亘って配設される横断面円形状の複数のニードルローラ２３を介して、１枚の外歯歯車３が回転可能に支持されている。全てのニードルローラ２３を総合して、外歯歯車３を支持するニードルベアリングが形成されている。つまり、偏心部２２は、ニードルベアリングの内輪としての軌道面を兼ねている。各ニードルローラ２３は、中心軸Ｃ０と同じ方向を向いており、各ニードルローラ２３の軸方向の長さは、偏心部２２の軸方向の長さと略同一である。各ニードルローラ２３の軸方向への移動は、ボールベアリング２０の側面により規制されている。

入力軸６において、中心軸Ｃ０方向における両側の端面２４には、複数のボルト穴２５及び複数の貫通孔２６が形成されている。図３は、入力軸６のみを中心軸Ｃ０方向から見た図である。ボルト穴２５は円周状に等間隔で４箇所形成され、駆動軸（図示略）を連結可能な形状となっている。４箇所のボルト穴２５のうち、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側（図４の上側）に設けられた１箇所のボルト穴２５ａは、下穴が貫通した貫通孔である。中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側以外に設けられた３箇所のボルト穴２５ｂは、下穴が貫通していない有底穴であり、入力軸６の両側の端面２４に、各々同軸上の位置に対になるように両側から形成されている。

入力軸６の端面２４において、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側の部分には、ボルト穴２５ａ，２５ｂを避ける位置に、円形の貫通孔２６が、８箇所形成されている。貫通孔２６は、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向とは反対側（図４の下側）には形成されていない。貫通孔２６は支持部２１及び偏心部２２の内部を貫通している。下穴が貫通したボルト穴２５ｂ及び貫通孔２６は肉抜き部としての機能を果たし、差動減速機１の駆動時において、入力軸６及び外歯歯車３の偏心に起因する回転バランスの偏りを改善することができる。

図４は、図１のＡ―Ａ線に沿った断面図であり、差動減速機１からケースカバー９を取り除いた状態を示している。

外歯歯車３における入力側の側面には、８箇所の穴が形成され、該穴にそれぞれ圧入された平行ピン１６によって、外歯歯車３とは別体に形成された４個の当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが、外歯歯車３に固定されている。各当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄにはそれぞれ２箇所の貫通孔が設けられ、該貫通孔に平行ピン１６が圧入され、平行ピン１６によって外歯歯車３とそれぞれ一体に結合されている。

各当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄには、各々１つの側面に案内路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが形成されている。一方の対になる当てブロック３０ａ，３０ｂは，案内路３１ａ，３１ｂが互いに平行に対向するように配置されている。また、他方の対になる当てブロック３０ｃ，３０ｄは、案内路３１ｃ，３１ｄが互いに平行に対向するように配置されている。各当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、それぞれ先端の一部分が外歯歯車３の歯先面３２よりも径方向外方に突出するように配置されている。このため、案内路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄも、それぞれ一部分が外歯歯車３の歯先面３２よりも径方向外方に突出するようになっている。

当てプレート８の径方向内側には、十字状の変換部材３３が配置されている。変換部材３３は板状であり、厚さは当てプレート８とほぼ同一である。変換部材３３は、円形部３４と、円形部３４の外周において互いに直交する十字状の位置に形成された４つの突部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとを備えている。４つの突部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄのうち、一方の対になる突部３５ａ，３５ｂは、それぞれ両側の側面に平行な案内路３６ａ，３６ｂを有している。また、他方の対になる突部３５ｃ，３５ｄは、それぞれ両側の側面に平行な案内路３６ｃ，３６ｄを有している。一方の案内路３６ａ，３６ｂは、当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの案内路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと摺動可能に配置されている。案内路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの表面及び案内路３６ａ，３６ｂの表面は、研磨等によって精度良く仕上げられている。案内路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと案内路３６ａ，３６ｂとの間には、横断面円形状のニードルローラ３７が各３個ずつ配置されている。変換部材３３は、ニードルローラ３７によって外歯歯車３に対して案内路３６ａ，３６ｂの方向（図４の横方向）に摺動可能である。

当てプレート８の内周面には、変換部材３３よりも大きな開口部３８が形成され、開口部３８の内周面には、変換部材３３の他方の案内路３６ｃ，３６ｄと平行に対向する案内路３９ａ，３９ｂを備えた突起が、内周方向に向かって形成されている。案内路３６ｃ，３６ｄの表面及び案内路３９ａ，３９ｂの表面は、研磨等によって精度良く仕上げられている。変換部材３３の案内路３６ｃ，３６ｄと、当てプレート８の案内路３９ａ，３９ｂとの間には、横断面円形状のニードルローラ３７が各３個ずつ配置されている。変換部材３３は、ニードルローラ３７によって当てプレート８に対して案内路３６ｃ，３６ｄの方向（図４の縦方向）に摺動可能である。当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと、変換部材３３と、ニードルローラ３７とは、全て開口部３８の内側に配置されている。

主ケース７と内歯歯車４との間でクロスローラベアリング１２の出力側には、オイルシール４０が配置されている。主ケース７における入力側の端面には、全周に亘って凹溝４１が形成されており、該凹溝４１にはＯリング４２が配置されている。また、当てプレート８における入力側の端面には、開口部３８よりも径方向外側に、全周に亘って凹溝４３が形成されており、該凹溝４３にはＯリング４４が配置されている。

以上のように構成された差動減速機１において、図示しないモータ等の動力によって入力軸６が回転することで、偏心部２２が偏心運動し、外歯歯車３が内歯歯車４に内接した状態で偏心及び自転運動する。このため、各当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄも偏心及び自転運動するが、各当てブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは変換部材３３に対して案内路３６ａ，３６ｂの方向（横方向）に摺動するように配置されており、かつ変換部材３３は当てプレート８に対して案内路３６ｃ，３６ｄの方向（縦方向）に摺動するように配置されているため、各案内路が摺動しながら動力が伝達されることによって、変換部材３３を介して外歯歯車３の自転成分のみが取り出され、内歯歯車４がケース５に対して相対的に回転する。つまり変換部材３３は、外歯歯車３の偏心回転運動を、中心軸Ｃ０を中心とした回転運動に変換する、いわゆる自在継手と同様の機能を果たしている。このとき、差動減速機１内に充填された潤滑剤は、オイルシール４０，Ｏリング４２，及びＯリング４４によって封止されている。

このように、上記形態の差動減速機１によれば、入力軸６において、偏心部２２ではなく支持部２１の端面２４に、肉抜き部として複数のボルト穴２５ａ及び貫通孔２６が形成されている。このため、差動減速機１の回転バランスの偏りを確実に改善することができる。

また、肉抜き部としてのボルト穴２５ａ及び貫通孔２６の一部が、中心軸Ｃ０に垂直な方向から見て偏心部２２と重なるため、偏心部２２における回転バランスの偏りをより確実に改善することができる。

また、肉抜き部としてのボルト穴２５ａ及び貫通孔２６は、入力軸６を中心軸Ｃ０方向に貫通しているため、肉抜き部を中心軸Ｃ０方向における前後どちら側からでも加工することができる。このため、入力軸の加工の自由度が増す。

また、肉抜き部としての貫通孔２６は円形であるため、ボルト穴２５の加工と同一の工程で加工することができる。このため、入力軸６の加工が容易となり、コストを低く抑えることができる。

また、４箇所のボルト穴２５のうち、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側に設けられた１箇所のボルト穴２５ａは、下穴が貫通した貫通孔であるため、肉抜き部としての機能を持たせることができ、差動減速機１の回転バランスをより改善することができる。

また、入力軸６の偏心部２２にはニードルローラ２３が直接接触して転動するが、偏心部２２の表面から、肉抜き部としての貫通孔２６までの肉厚が確保されているため、偏心部２２が破損しにくく、差動減速機１の回転バランスの偏りを改善することができる。

また、外歯歯車３の数が１個である。このため、差動減速機１の軸方向の厚みを薄くすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。図５は、第２実施形態における差動減速機２を軸方向から見た正面図であり、第１実施形態の図４に対応した図である。第２実施形態における差動減速機２の構造は、第１実施形態における差動減速機１の構造と略同じであるため、中央縦断面図は省略し、正面図のみ示している。第２実施形態では、当てプレート５０及びケースカバーの形状が、第１実施形態とは異なる。上記を除く差動減速機２の構成と動作とについては、上述の第１実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。

当てプレート５０は、第１実施形態における当てプレート８とケースカバー９とが一体に形成された形状となっており、中心軸Ｃ０方向から見てニードルローラ３７に対応する部分のみに、円形の開口部３８が８箇所設けられている。該開口部３８を、樹脂等の材質の円形のケースカバー（不図示）で塞ぐことで、ニードルローラ３７の軸方向への移動を制限する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得る。上記形態の差動減速機２によれば、組み付け時に、外歯歯車３、変換部材３３、及び当てプレート５０を組み付けた状態で、開口部３８からニードルローラ３７を配置することが可能である。このため、組み付けの作業性が良好となる。

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態のニードルローラ２３は、本発明の軸受の一例である。

［変形例］
第１実施形態においては、入力軸６に設けられた４箇所のボルト穴２５のうち、偏心方向側の１箇所のみが貫通孔であるのに対し、第１実施形態の変形例においては、４箇所のボルト穴２５のうち、偏心方向側の２箇所が貫通孔であってもよい。図６は、第１実施形態の変形例における入力軸５１のみを軸方向から見た図であり、図３に対応する図である。本形態においては、入力軸５１の中心軸Ｃ０方向における両側の端面２４には、４箇所のボルト穴２５が第１実施形態とは異なる角度で円周状に等間隔で形成されている。４箇所のボルト穴２５のうち、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側（図６の上側）に設けられた２箇所のボルト穴２５ａは、下穴が貫通した貫通孔である。中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側とは反対側（図６の下側）に設けられた２箇所のボルト穴２５ｂは、下穴が貫通していない有底穴であり、入力軸５１の両側の端面２４に、各々同軸上の位置に対になるように両側から形成されている。

入力軸５１の端面２４において、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側の部分には、ボルト穴２５ａを避ける位置に、円形の貫通孔２６が８箇所形成されている。貫通孔２６は、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向とは反対側には形成されていない。このように構成することで、下穴が貫通したボルト穴２５ａの数を第１実施形態よりも増やすことができるため、差動減速機２の駆動時における回転バランスの偏りをより改善することができる。尚、ボルト穴２５ａのネジ部は、入力軸５１の両側の端面２４付近のみに設けられていてもよく、入力軸５１の中心軸Ｃ０方向の幅の全体に亘って設けられていてもよい。

１，２ 差動減速機
３ 外歯歯車
４ 内歯歯車
６，５１ 入力軸
８，５０ 当てプレート
９ ケースカバー
１１ クロスローラ
１２ クロスローラベアリング
２１ 支持部
２２ 偏心部
２３ ニードルローラ
２４ 端面
２５，２５ａ，２５ｂ ボルト穴
２６ 貫通孔
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 当てブロック
３２ 歯先面
３３ 変換部材
３７ ニードルローラ
３８ 開口部
３９ａ，３９ｂ 案内路
Ｃ０ 中心軸
Ｃ１ 偏心軸

Claims (7)

1. 内歯歯車と、
   前記内歯歯車と同軸で前記内歯歯車に貫通するように配置されており、自身の中心軸である入力中心軸に対して偏心する偏心部を有している入力軸と、
   前記偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛み合う外歯歯車と、
   を備えており、
   前記入力軸には、前記入力中心軸方向における前記偏心部の両側に、前記入力軸を支持する支持部がそれぞれ形成され、
   前記支持部のうち少なくとも一方には、前記偏心部の偏心方向側に偏った位置に肉抜き部が形成されている
   ことを特徴とする差動減速機。
2. 前記肉抜き部のうち少なくとも一部は、前記入力中心軸方向に垂直な方向より見て、前記偏心部と重なっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の差動減速機。
3. 前記肉抜き部は、前記入力軸を前記入力中心軸方向に貫通する貫通孔である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の差動減速機。
4. 前記入力軸の前記入力中心軸方向における端面には複数のボルト穴が形成されており、
   前記肉抜き部は、複数の前記ボルト穴を避けて、前記端面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の差動減速機。
5. 複数の前記ボルト穴のうち、前記入力中心軸に対して前記偏心部の偏心方向側に形成された前記ボルト穴の下穴は、前記入力軸を前記入力中心軸方向に貫通しており、
   複数の前記ボルト穴のうち、前記入力中心軸に対して前記偏心部の偏心方向側とは反対側に形成された前記ボルト穴は、有底穴である
   ことを特徴とする請求項４に記載の差動減速機。
6. 前記外歯歯車は、軸受を介して前記偏心部に外装され、前記偏心部は前記軸受の内輪を兼ねている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の差動減速機。
7. 前記偏心部の数及び前記外歯歯車の数はそれぞれ各１個である
   ことを特徴とする差動減速機。