JP3009849B2 - 内接噛合遊星歯車構造の内ローラ及び外ローラの製造方法 - Google Patents
内接噛合遊星歯車構造の内ローラ及び外ローラの製造方法Info
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Description
構造の内ローラあるいは外ローラの製造方法に関する。
て回転する偏心体と、該偏心体を介して第1軸に対して
偏心回転可能な状態で組込まれた外歯歯車と、該外歯歯
車が内接噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯
車の自転成分のみを伝達する手段を介して連結された第
2軸と、を備えた内接噛合遊星歯車構造が広く知られて
いる。
この従来例は、前記第1軸を入力軸、第2軸を出力軸と
すると共に、内歯歯車を固定することによって上記構造
を「減速機」に適用したものである。
0°)をもって偏心体3a、3bが嵌合されている。な
お、偏心体3aと3bは一体化されている。それぞれの
偏心体3a、3bには軸受4a、4bを介して2枚の外
歯歯車5a、5bが取付けられている。この外歯歯車5
a、5bには内ローラ孔6が複数個設けられ、内ピン7
及び内ローラ8が挿入されている。
たのは、動作時の滑りを分散(内ピン7及び外歯歯車5
a、5bの滑りを、内ピン7と内ローラ8の滑り及び内
ローラ8と外歯歯車5a、5bの滑りに分散)させるた
めである。
7及び内ローラ8は、出力軸2のフランジ部に固着又は
嵌入されている。
主に伝達容量の増大、強度の維持、回転バランスの保持
を図るためである。
コイド歯形や円弧歯形等の外歯9が設けられている。こ
の外歯9はケーシング12に固定された内歯歯車10と
内接噛合している。
1によって構成されている。外ピン11は外ピン孔13
に遊嵌され、回転し易く保持されている。なお、例えば
図5に示されるように、この外ピン11は、ときに外ロ
ーラ14で被覆される。これにより、動作時の滑りを分
散(図4で外ピン11と外ピン孔13とで滑らせていた
のを、図5で示されるように外ピン11Aと外ローラ1
4の滑り及び外ピン11Aと外ピン孔13の滑りとに分
散)させることができる。
軸1が1回転すると偏心体3a、3bが1回転する。偏
心体3a、3bが1回転すると、外歯歯車5a、5bも
入力軸1の周りで揺動・回転を行おうとする。しかしな
がら、内歯歯車10によってその自転が拘束されるた
め、外歯歯車5a、5bは、この内歯歯車10に内接し
ながらほとんど揺動のみを行うことになる。
N、内歯歯車10の歯数をN+1とした場合、その歯数
差は1である。そのため、入力軸1の1回転毎に外歯歯
車5a、5bはケーシング12に固定された内歯歯車1
0に対して1歯分だけずれる(自転する)ことになる。
これは、入力軸1の回転が外歯歯車の−1/Nの回転に
減速されたことを意味する。なお、マイナスの符号は逆
回転を意味している。
ラ孔6及び内ローラ8の隙間によってその揺動成分が吸
収され、自転成分のみが内ローラ8内の内ピン7を介し
て出力軸2へと伝達される。この結果、結局減速比−N
の減速が達成される。
機と例えばモータとを組合わせることにより、僅か1段
の減速機構で大きな減速比のギヤドモータを得ることが
できる。
歯車構造の内歯歯車を固定し、第1軸を入力軸、第2軸
を出力軸としていたが、第2軸を固定し、第1軸を入力
軸、内歯歯車を出力軸とすることによっても減速機を構
成可能である。更に、これらの入出力を逆転させること
により増速機を構成することも可能である。
心体を組込んでいたが、第1軸を平歯車を介して、「3
本の第1軸」に分散し、この分散した第1軸にそれぞれ
偏心体を組込み、該偏心体を介して外歯歯車を揺動回転
させるタイプのものも公知である。本発明は、このよう
なタイプの内接噛合遊星歯車構造であっても全く問題な
く適用し得る。
して示すように、内ピン7の外周と内ローラ8の内周の
間には、隙間δ1が設けられている。又、図7に誇張し
て示すように、外ピン11Aの外周と外ローラ14の内
周の間には隙間δ2が設けられている。この隙間δ1、
δ2は、2つの部材間に潤滑油膜を確保すると共に、互
いに接触する部材同士が円滑に滑ることができるように
するためのものである。
けると、内ピン7と内ローラ8、あるいは外ピン11A
と外ローラ14の間にがたが生じ、ひいては歯車伝達機
構全体にがたが生じるという問題が発生する。そのため
一方側の回転から他方側の回転に移るときに駆動側の回
転が直ちに被駆動側の回転となって現われないという欠
点があった。このような応答の遅れを以下「角度バック
ラッシュ」と呼ぶことにする。
星歯車構造が例えばサーボモータ等の制御機構として使
用された場合には、その制御程度を低下させるものとな
る。内接噛合遊星歯車構造において角度バックラッシュ
が発生する原因は種々考えられるが、このような角度バ
ックラッシュを無くす工夫として、従来例えば外歯歯
車、内歯歯車等を正転用と逆転用とに2分割したり、あ
るいは正転用や逆転用に役割分担させたりする等種々の
構造が知られている(特開昭59−106744号、特
開昭59−113340号等)。
しないタイプの内接噛合遊星歯車構造において)外ピン
と外ピン孔に関する隙間を極小にする方法として、特願
昭60−86571号(特公平5−86506)を提案
したりしている。
でも、これまでに角度バックラッシュを低減するために
内ピンと内ローラとの間の隙間δ1や外ピンと外ローラ
の間の隙間δ2に着目したものはなく、ここで発生する
角度バックラシュについては何ら対策がとられていない
というのが実情であった。
は外ピンと外ローラの間には、所定の潤滑油膜が常に形
成されなければならない;たとえ加工誤差や組付け誤
差、あるいは動力伝達時の各部材の変形により、内ピン
と内ローラ、あるいは外ピンと外ローラとの軸芯がずれ
るような状態が発生しても、2つの部材を円滑に滑らせ
る必要がある;という事情から、この隙間δ1、δ2は
無くすことができない構成(必須の構成)であると考え
られていたためである。
を設けることなく確保する方法として、例えばホワイト
メタルやフッ素樹脂のように低摩擦で馴染み性の良い素
材を用いることも考えられる。しかしながら、内接噛合
遊星歯車構造の内ローラや外ローラには、一般に入力軸
のトルクを数倍から100倍以上にまで増幅した大きな
トルクがかかるため、耐久性の観点から高硬度、高強度
の材料を用いなければならず、この方法は多くの場合採
用することはできない。
料を高精度に加工する必要があることから、内ローラや
外ローラの内外径は「研削」によって加工しなければな
らず、特に内径を研削によって加工する場合、(研削は
あくまで材料の結晶粒を剪断する加工であるため)仕上
げ粗さには限界(経済的には2〜3μ)があり、この粗
さで油膜を維持するためにはある程度の隙間δ1、δ2
の存在が必須であるという事情もあった。
ピンと内ローラの隙間δ1、あるいは外ピンと外ローラ
の隙間δ2は必須のものと考えられ、従ってこれに起因
する角度バックラッシュの発生は不可避的なものと考え
られていたものである。
なされたものであって、新たな不都合を何ら発生させる
ことなく角度バックラッシュを従来より大きく低減する
ことのできる内接噛合遊星歯車構造の内ローラ、あるい
は外ローラの製造方法を提供することを目的とする。
は、第1軸と、該第1軸の回転によって回転する偏心体
と、該偏心体を介して第1軸に対して偏心回転可能な状
態で組込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する
内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみ
を伝達する手段を介して連結された第2軸と、を備えた
内接噛合遊星歯車構造の、前記自転成分のみを伝達する
手段を構成するために円柱状の内ピンと共に用いられる
円筒状の内ローラの製造方法において、円柱状の内ロー
ラ素材の中央部を粗切削して、円筒状に粗形成する手順
と、該円筒状に粗形成された内ローラ素材の外周を、該
外周と対応する内周形状を有するチャック機器によって
全周においてほぼ均等の押圧力が発生するように全方向
からチャッキングする手順と、該全方向からの押圧チャ
ッキングをした状態で、前記内ローラ素材の内周壁をバ
ニシング加工する手順と、前記全方向からの押圧チャッ
キングを解放した状態で、バニシング加工された内ロー
ラ素材を熱処理する手順と、を含むことにより上記課題
を解決したものである。
て、前記チャック機器は、その内周が内ローラ素材より
剛性の低い素材で形成され、且つ、チャッキングした際
に該内周の径が内ローラ素材の外周の径より小さくなる
ように構成されており、これにより前記全方向からの均
等な押圧チャッキングが実現されることにより、上記課
題を解決したものである。
遊星歯車構造の内ローラに着目したものであり、全く同
様の構成を外ローラに適用したのが請求項3及び請求項
4である。
外ローラ)を製造する場合は、高硬度、高強度の材料を
高精度に加工する必要があることから、「研削」以外に
はその製造方法は全く考えられなかった。
トメタルやフッ素樹脂のように摩擦係数が非常に小さく
摺動馴染みが良好なものであれば、潤滑のための隙間を
ほとんど形成しなくても耐久性を低下させることなく良
好な滑り特性を維持できることに着目した。
硬度、強度の点で本発明が意図する内接噛合遊星歯車構
造の内ローラや外ローラに用いることはできない。
ば軸受鋼のような高硬度、高強度の素材で実現する方法
を試験・模索した。
ることができ)、摺動馴染みの良い内周壁を得るという
点で、バニシング加工が着目された。
ニシングローラによって転圧して(押しつぶして)鏡の
ような平滑な面に仕上げるもので、これ自体は公知の加
工法である。このバニシング加工は、塑性加工に属する
もので切削のように金属の結晶粒を剪断によって削り取
る加工とは異なるため、表面粗さの点で非常に平滑な内
周壁を得ることができる。
はセンタレス加工であり、又、一般には素材を外側から
チャッキングするときの押圧力に対する残留歪が残り、
真円加工には向かないとされている。実際、従来、内接
噛合遊星歯車構造の内ローラや外ローラの内周壁をバニ
シング加工によって製造している例は皆無である。
を加えた。即ち、チャック機器によって素材を外側から
固定する際に、「全方向から」半径方向内周側へ向けて
均等に押圧力が発生するようにチャッキングし、この状
態でバニシング加工するのである。
化された内周壁を有する内ローラ(あるいは外ローラ)
を得ることができる。
いは外ローラ)は、内周壁の摩擦係数が極めて小さいた
め、隙間δ1、δ2を小さくしても良好に潤滑油膜を形
成でき、耐久性上全く問題は無い。又、滑り特性も(隙
間δ1、δ2を小さくしながら)むしろ従来より良好な
結果が得られることが確認されている。
べ、加工時間を飛躍的に短くすることができ、又、加工
機械の低コスト化も図れる。
施の形態を詳細に説明する。
ラ、あるいは外ローラの製造方法に特徴があり、内接噛
合遊星歯車構造自体の構成については、従来の構成と特
に変わるところはない。従って、該内接噛合遊星歯車構
造自体の構成については、既に詳述済みであるため、説
明を省略する。
の製造方法を例にとって説明する。しかしながら、外ロ
ーラも全く同様の方法で製造可能である。
の各図は見易さを優先したため、縮尺は同一ではない。
い内ローラ素材30aを所定の長さLに切断し、内ロー
ラ素材30bとする。
の内ローラ素材30bの中央部を例えば中ぐり、リー
マ、旋削等の方法によって切削し、円筒形の内ローラ素
材30cを粗形成する。
は、その後旋盤によって該内ローラ素材30cの内周壁
32cの仕上げ処理にかかった。しかしながら、本発明
では、この仕上げ処理は行わず、ここでこの内周壁32
cをバニシング加工によって鏡面化する。
表面の凹凸をバニシングローラによって転圧して(押し
つぶして)鏡のような平滑な面に仕上げるもので、これ
自体は公知の加工法である。このバニシング加工は、塑
性加工に属し、切削のように金属の結晶粒を剪断によっ
て削り取る加工とは異なるため、表面粗さの点で非常に
平滑な内周壁を得ることができる。
素材30cを何らかの方法で固定し、図示せぬバニシン
グローラを貫通孔31cに挿入して加工する。
の固定を以下のように内ローラ素材30cの外周の「全
方向」から行う。
うに、この実施形態に係わるチャック機器50(50
A、50B)の内周は、内ローラ素材30cの外周に対
応した真円形状とされ、且つ、その内周径γ1は、チャ
ッキングした際に内ローラ素材30cの外周径γ2より
小さくなるように設定されている。
機器50Aは、上下2つに分割可能とされ、上下方向か
ら内ローラ素材30cを押圧力Faで押圧チャッキング
する構成とされている。一方、同図(B)に示されるチ
ャック機器50Bは、120°の方向に3分割可能とさ
れており、3方向から内ローラ素材30cを押圧力Fb
で押圧チャッキングする構成とされている。
器50A、50Bは、チャッキング時の内周径γ1が内
ローラ素材30cの外周径γ2より小さく設定されてお
り、しかも、チャック機器50A、50Bの内周の剛性
は、内ローラ素材30cの外周の剛性よりも低くなる関
係に設定されている。
ように、このような構成のチャック機器50(図1の例
では50Aが示されている)でチャッキングすると、剛
性の強弱の関係からチャック機器50Aの方のみが半径
方向外周側に圧縮変形しながら、内ローラ素材30cの
全方向から均等に押圧力が付与された状態のチャッキン
グが実現される。
Bと図示せぬバニシングローラの軸芯を管理しておくこ
とにより、あるいは、チャック機器50のチャッキング
によって内ローラ素材30c及びバニシングローラの位
置決めが確定するような構成としておくことにより、内
ローラ素材30cの「全方向押圧チャッキング」を実現
でき、真円で、且つ鏡面の内周壁32dを持った内ロー
ラ素材30dを得ることができる。
30dを熱処理する。この熱処理は、例えば内ローラ3
0を軸受鋼で製作する場合は、焼入れの後に焼戻しをす
る公知の方法でよい。全方向チャッキングをしているた
め、バニシング加工された内ローラ素材30dには特定
の方向の残留応力がほとんど発生しておらず、従って、
熱処理を行っても内周壁32dの真円が損なわれること
はない。
来と同様に内ローラ素材32dの外周を研削によって仕
上加工し完成された内ローラ30を得る。このような製
造方法を採用することにより、内ローラ30の内周壁3
2はバニシング加工によって鏡面化されるため、摩擦係
数が非常に小さくなり、内ピンとの円滑な滑りが期待で
きるようになる。又、熱処理によって内周壁32の表面
が高硬度、高強度になるため、耐久性も向上する。
を説明してきたが、本発明は外ローラに対しても全く同
様に適用できるのは言うまでもない。
によって製造された内ローラ(外ローラ)は、その内周
壁が鏡面化されているため、従来より小さな隙間であっ
ても十分に潤滑油膜を形成することができる。しかも、
隙間が小さい分、内ピン(外ピン)をほとんどがたを生
ずることなく保持することができる。従って、潤滑油膜
の形成(耐久性の維持)と角度バックラッシュの低減と
を両立できる。
って内ピン(外ピン)と内ローラ(外ローラ)の軸芯が
ずれるような力が働いたとしても、両者間の摩擦係数が
極めて小さく、摺動馴染みがよいことから、なお、良好
な滑り特性を維持することができ、動力損失の増大を招
くこともない。
工時間を大幅に短縮でき、且つ、加工機械自体のコスト
も低減できるようになる。
説明するための工程図
す断面図
ための一部破断の正面図
を説明するための要部拡大断面図
の図2相当の拡大断面図
の図2相当の拡大断面図
Claims (4)
- 【請求項1】第1軸と、該第1軸の回転によって回転す
る偏心体と、該偏心体を介して第1軸に対して偏心回転
可能な状態で組込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接
噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転
成分のみを伝達する手段を介して連結された第2軸と、
を備えた内接噛合遊星歯車構造の、前記自転成分のみを
伝達する手段を構成するために円柱状の内ピンと共に用
いられる円筒状の内ローラの製造方法において、 円柱状の内ローラ素材の中央部を粗切削して、円筒状に
粗形成する手順と、 該円筒状に粗形成された内ローラ素材の外周を、該外周
と対応する内周形状を有するチャック機器によって全周
においてほぼ均等の押圧力が発生するように全方向から
チャッキングする手順と、 該全方向からの押圧チャッキングをした状態で、前記内
ローラ素材の内周壁をバニシング加工する手順と、 前記全方向からの押圧チャッキングを解放した状態で、
バニシング加工された内ローラ素材を熱処理する手順
と、 を 含むことを特徴とする内接噛合遊星歯車構造の内ロー
ラの製造方法。 - 【請求項2】請求項1において、 前記チャック機器は、その内周が内ローラ素材より剛性
の低い素材で形成され、且つ、チャッキングした際に該
内周の径が内ローラ素材の外周の径より小さくなるよう
に構成されており、これにより前記全方向からの均等な
押圧チャッキングが実現されることを特徴とする内接噛
合遊星歯車構造の内ローラの製造方法。 - 【請求項3】第1軸と、該第1軸の回転によって回転す
る偏心体と、該偏心体を介して第1軸に対して偏心回転
可能な状態で組込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接
噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転
成分のみを伝達する手段を介して連結された第2軸と、
を備えた内接噛合遊星歯車構造の、前記内歯歯車の内歯
を構成するために円柱状の外ピンと共に用いられる円筒
状の外ローラの製造方法において、 円柱状の外ローラ素材の中央部を粗切削して、円筒状に
粗形成する手順と、 該円筒状に粗形成された外ローラ素材の外周を、該外周
と対応する内周形状を有するチャックによって全周にお
いてほぼ均等の押圧力となるように全方向からチャッキ
ングする手順と、 該全方向からの押圧チャッキングをした状態で、前記外
ローラ素材の内周壁をバニシング加工する手順と、 前記全方向からの押圧チャッキングを解放した状態で、
バニシング加工された外ローラ素材を熱処理する手順
と、 を 含むことを特徴とする内接噛合遊星歯車構造の外ロー
ラの製造方法。 - 【請求項4】請求項3において、 前記チャック機器は、その内周が内ローラ素材より剛性
の低い素材で形成され、且つ、チャッキングした際に該
内周の径が外ローラ素材の外周の径より小さくなるよう
に構成されており、これにより前記全方向からの均等な
押圧チャッキングが実現されることを特徴とする内接噛
合遊星歯車構造の外ローラの製造方法。
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