JP3198112B2 - コンパクト型歯車装置 - Google Patents

コンパクト型歯車装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はコンパクト型の差動歯車装置に関するもので
ある。この歯車装置は、狭い空間内で駆動入力軸と出力
主軸との間に高い歯数比を達成し得るように設計されて
いる。前記出力主軸は、２つの端位置間を回転可能であ
る。また、この歯車装置は、工業用ロボットに使用する
に特に適している。
背景技術 1:50〜1:150の範囲、又はこれ以上の高い歯数比を実
現するには、通例、多数の歯車から成る歯車ユニット、
又は比較的広い空間を要する種類の歯車装置が必要とさ
れる。こうした事情は、僅かの空間しか利用できない多
くの種類の作業の場合、たとえば関節式腕を有するロボ
ットの場合には、きわめて不都合な障害となる。本発明
は、歯車の出力主軸の周囲の狭い空間内へ組付け可能な
歯車ユニットに関するものである。
US−Ａ−1802112により公知の差動減速歯車の場合に
は、きわめて高い歯数比が実現できる。しかし、この歯
車の欠点は、８個の歯車を要し、このため高額の製造費
用と広い空間とが必要となる点にある。
発明の要約 本発明は、歯車ハウジングと、このハウジングに対し
て回転可能な出力主軸とを有するコンパクト型歯車に関
するものである。歯車ハウジングは、このハウジング内
へ突入している駆動軸を備えたモータを支持している。
駆動軸には、大きいほうの第１かさ歯車と、小さいほう
の第２かさ歯車とが配置され、更に、主軸を横方向に貫
通して延びる横軸が配置され、この横軸が主軸内に回転
可能に軸受けされている。この横軸の両側には、等しい
大きさの２つの第１及び第２の冠歯車が、主軸上に回転
可能に取付けられ、横軸に取付けられた第３のかさ歯車
と噛合うようにされている。第２冠歯車より直径の大き
い第３冠歯車が、主軸周囲に回転可能に配置され、第２
冠歯車に固定されている。本発明の特徴は、次の点であ
る。すなわち、駆動軸が主軸の法平面と或る角度をなす
ように配置され、前記小さいほうの第２かさ歯車が第１
冠歯車と噛合うように配置されており、これに対し、大
きいほうの第１かさ歯車が、公知の形式で第３冠歯車と
噛合うように配置されている点である。第２かさ歯車と
第１冠歯車との間の歯車比は、第１かさ歯車と第３冠歯
車との間の歯車比とは異なっている。
本発明により、中間軸の数の少ないコンパクト型歯車
装置が得られる。これは出力主軸が同時に冠歯車軸を構
成しているからである。入力駆動軸と出力主軸との間の
歯車比は、第１と第２の冠歯車間の回転速度差が小さく
なれば、それだけ大となる。このことは、第２かさ歯車
・第１冠歯車間の歯数比と、第１かさ歯車・第３冠歯車
間の歯数比との差が小さくなれば、それだけ歯車の総歯
数比は大となることを意味している。1:150を超える歯
数比も、たとえばロボットの場合に可能な寸法と関連し
て実現可能である。
図面の簡単な説明 第１図は歯車を収容した歯車ハウジングの横断面図で
ある。
第２図はコンパクト型歯車装置を有するロボットの略
示図である。ロボットの一方の脚は、コンパクト型歯車
装置とモータとを示すために、除去されている。
第３図は第２図のロボットを側方から見た詳細図で、
定位置のスタンドの両脚が示されている。
好適実施例の説明 第１図には、符号１で歯車ハウジングが、符号２で駆
動モータが示されている。モータ２は、最高約3500rpm
まで速度調節可能である。モータ２は、また、歯車ハウ
ジング１内へ駆動軸３を突入させている。主軸４は、歯
車ハウジング１を貫通して直線状に延びている。この実
施例では、この主軸４が太く構成され、歯車ハウジング
１と、モータ２と、歯車ハウジングに取付けられたロボ
ット腕５とを支持し得るようにされている。モータ２の
駆動軸３上には、大きいほうの第１かさ歯車６と、小さ
いほうの第２かさ歯車７とが、プレスばめにより固定さ
れている。第１かさ歯車６は、駆動軸３の外側にプレス
ばめされているのに対し、第２かさ歯車７のほうは、そ
の軸部８が駆動軸３の穴内へプレスばめされている。こ
のため、駆動軸３は、外側と内側の双方からプレスばめ
されていることになる。この構成は、軸材料の半径方向
への延びが低減されるため、好ましい構成である。
主軸４を横方向に貫通する回転可能の横軸９は、軸受
10,11を介して主軸４内に軸受けされている。横軸９
は、また、第３のかさ歯車12を備えている。横軸９の各
端側には、等しい大きさの２つの第１、第２の冠歯車1
3,14が回転可能に主軸４に取付けられている。冠歯車1
3,14は軸受15,16に軸受けされている。冠歯車13,14は、
また、第３歯車12と噛合っている。これらの歯車間の遊
びは、横軸９上のナット17によって制御される。ナット
17を締付ることにより、横軸９は第１図で見て下方へ移
動する。これにより、歯車が円錐形であるため、歯車間
の遊びが減少する。
第３冠歯車18は冠歯車14に固定されている。第１冠歯
車13は第２かさ歯車と噛合い、第３冠歯車18は第１かさ
歯車６と噛合っている。冠歯車13・歯車７間の歯数比、
すなわち、冠歯車13の歯数を歯車７の歯数で除した値
が、冠歯車18・歯車６間の歯数比、すなわち冠歯車18の
歯数を歯車６の歯数で除した値より幾分大であれば、冠
歯車18と冠歯車14とが、冠歯車13より幾分速い速度で、
冠歯車13とは逆方向に回転する。駆動軸３と歯車の回転
方向が第１図に示した方向であり、かつ歯車ハウジング
１が固定されている場合には、横軸９は、その回転方向
に冠歯車14を伴って回転する。言いかえると、第３かさ
歯車12が第１図で内方へ運動し、第１図で右方から見て
主軸４を時計回り方向に回転する。他方、主軸４がロボ
ット・スタンドに固定されている場合は、歯車ハウジン
グ１、モータ２、ロボット腕５が、図面右方から見て逆
時計回り方向に主軸４を中心として回転する。この主軸
４は、軸受19,20を介してハウジング１内に軸受けされ
ている。ハウジング１には適宜にオイルが充填されてい
る。主軸４は、パッキン箱21,22によりハウジング１に
対し密封されている。
たとえば、歯車６の歯数がZp1＝９に等しく選ばれ、
歯車７の歯数がZp2＝９に、冠歯車13,14の歯数がZk1＝Z
k2＝40に、冠歯車18の歯数がZk3＝38に、それぞれ等し
く選ばれているとすれば、冠歯車13と歯車７との間の歯
数比は、次の値となる： また、歯車18・歯車６間の歯数比は次の値となる： もし駆動軸３が１回転すれば、冠歯車13は次の値だけ回
転する： また冠歯車18は、冠歯車14と共に次の値だけ回転する： 結果として生じる冠歯車13,14の回転値の差は次の値と
なる： 0.238−0.2250＝0.0118 横軸９が主軸４を強制的に部分回転させる部分回転値Vn
を得るには、冠歯車13,14が逆方向に回転する点を考慮
する必要があり、次の値が得られる： 駆動軸３が１回転すれば、主軸４は、規定（stated）歯
数で0.0059回転だけ運動する。この値は、 の歯車比に相当する。
この例で歯車寸法を考えると、次の値が選ばれる： 歯車７の直径＝27mm 歯車６の直径＝36mm 冠歯車13,14の直径＝120mm 冠歯車18の直径＝152mm 第２図はスタンド23を有するロボットを示した図で、
スタンドの一方の脚は、モータ２を有する歯車ハウジン
グ１を示すために除去されている。歯車ハウジング１に
は、ロボット腕５も取付けられている。主軸４（図示せ
ず）は、この場合、スタンド23に固定されている。この
ことは、モータ２の駆動軸を操作すると、モータ２とロ
ボット腕５とを有する歯車ハウジング１が主軸４を中心
として、かつまたスタンド23に対して回転することを意
味する。上方ロータ腕24は、複数リンクと、好ましく
は、歯車ハウジング1a及びモータ2aを有する付加的なコ
ンパクト型歯車とを介して制御される。第２図から分か
ると思われるが、モータ２はロボット腕５の釣合錘とし
て役立っている。これは本発明の１つの付加的利点であ
る。
第３図は第２図を側方から見た図で、スタンド23と、
ロボット腕５と、モータ２を有する歯車ハウジング１と
を示した図である。
既述のように、歯車６と歯車７とを、反対方向の２つ
のプレスばめにより駆動軸３に結合することによって、
駆動軸３と歯車6,7との間に大きい値のトルク伝達が可
能となる。また、駆動軸３のたわみは僅かであり、これ
は、歯車6,7から逆の歯荷重を受けるためである。付加
的な１つの利点は、横軸９に設けられた歯車12が、２組
の歯、すなわち２個の冠歯車13,14の歯から駆動モーメ
ントを主軸４に伝える点である。
このコンパクト型歯車装置は１つの欠点を有してい
る。すなわち主軸４は全回転ができない点である。これ
は、かさ歯車７が横軸９のかさ歯車12に対しぶつかるか
らである。しかし、ロボット腕や特定の昇降装置の場合
には、主軸４が約300゜回転すれば十分である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 1/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コンパクト型歯車装置であって、歯車ハウ
    ジング（１）と、この歯車ハウジング（１）に対し回転
    可能な出力主軸（４）と、歯車ハウジング（１）内へ突
    入している駆動軸（３）を有して歯車ハウジング（１）
    により支持されたモータ（２）とが備えられ、前記駆動
    軸（３）には、大きいほうの第１かさ歯車（６）と、小
    さいほうの第２かさ歯車（７）とが配置されており、更
    に、主軸（４）に対し横方向に主軸に固定された横軸
    （９）と、この横軸の両側に取付けられた等しい大きさ
    の２個の第１（13）冠歯車及び第２（14）冠歯車とが備
    えられ、これら冠歯車（13,14）は、主軸（４）上に回
    転可能に配置され、かつ向い合った側が、横軸（９）に
    配置された第３かさ歯車（12）と噛合うようにされてお
    り、更にまた、第３冠歯車（18）が備えられ、この第３
    冠歯車（18）が、第２冠歯車（14）より大きい直径を有
    し、主軸（４）の周囲に回転可能に配置され、かつ第２
    冠歯車（14）に固定されており、前記第１かさ歯車
    （６）が第３冠歯車（18）と噛合っているコンパクト型
    歯車装置において、 前記駆動軸（３）が、主軸の法平面に対し角度をなすよ
    うに配置されており、更に、前記第２かさ歯車（７）が
    前記第１冠歯車（13）と噛合っており、更にまた、第２
    かさ歯車（７）と第１冠歯車（13）との間の歯数比が、
    第１かさ歯車（６）と第３冠歯車（18）との間の歯数比
    と異なることを特徴とするコンパクト型歯車装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載のコンパクト型歯車装置にお
    いて、主軸（４）がロボット・スタンド（23）に固定さ
    れており、かつまた、ロボット腕（５）が、歯車ハウジ
    ング（１）と、モータ（２）と、ロボット腕（５）とが
    一緒に主軸（４）を中心として回転可能となるように、
    歯車ハウジング（１）に取付けられていることを特徴と
    する歯車装置。
  3. 【請求項３】請求項２記載のコンパクト型歯車装置にお
    いて、ロボット腕（５）とモータ（２）とが、歯車ハウ
    ジング（１）の両側に配置されることによって、モータ
    （２）がロボット腕（５）の釣合錘をなしていることを
    特徴とする歯車装置。
  4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか１項に記載のコ
    ンパクト型歯車装置において、横軸（９）が主軸（４）
    を横方向に貫通し、主軸内に回転可能に軸受け支持され
    ていることを特徴とする歯車装置。
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WO1994015114A1 (en) 1994-07-07
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