JP3934336B2

JP3934336B2 - 単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法及び同機構の製造方法

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Publication number: JP3934336B2
Application number: JP2000389226A
Authority: JP
Inventors: 卓芳賀; 貴志畠中; 末男深谷
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: KR20020050739A; JP2002188693A; CN100594311C; CN1370937A; US20020091030A1; CN101418845A; DE10163383A1; US6719658B2; JP3934344B2; TW523575B; JP2002206600A; KR100816673B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法、及び単純遊星歯車機構の製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
単純遊星歯車機構は、太陽歯車と、キャリヤに支持されたキャリヤピンによって支持され、該太陽歯車と外接する遊星歯車と、該遊星歯車が内接する内歯歯車とを備える。この単純遊星歯車機構は、コンパクトで比較的大きな減速比が得られること、及び各要素の固定、入力、出力を変更することで減速比（あるいは増速比）を容易に変更できること等から様々な用途に広く利用されている。
【０００３】
又、最近の工場の生産ラインは、多品目を同時に製造するために複雑化しており、従来のように単一の動力でライン全体を動かすのではなく、個々の部分にそれ専用の減速機付モータを配置して多様化に対応すると共により効率の高い生産が行われるように配慮されており、この意味でも、モータに連結する減速機のタイプとして、コンパクト化が可能な単純遊星歯車機構が注目されている。
【０００４】
ところで、ロボットのアームのように、正逆回転が繰り返され、且つ所定の絶対位置に確実に位置決めすることが要求されるような用途においては、各歯車のバックラッシの存在が問題となる。即ち、歯車の噛合には、不可避的にバックラッシが存在するが、このバックラッシが大きすぎると逆転指令が出されて例えば太陽歯車が逆転を開始したとしても、その逆転が出力部材（例えばキャリヤ）の逆転となって直ぐに反映されなかったり、あるいは停止位置が狂ったりするという問題が発生する。そのため、バックラッシの低減はこの種の減速機での大きな課題となっている。
【０００５】
バックラッシを低減する最も基本的な方法は、大きさの僅かに異なる複数の歯車を予め用意しておき、組付けの際に、最も隙間なく噛合する歯車を選択するというものであり、現実には多くの分野で実際に行われている。一般的には、内歯歯車及び太陽歯車が選択の対象とされる。
【０００６】
しかしながら、この方法は、多量の在庫点数を必要とし、又組付けの作業性が極端に低下するため、結果としてコスト高になり易いという問題がある。即ち、単純遊星歯車機構の場合、各歯車（太陽歯車、遊星歯車及び内歯歯車）の大きさのばらつきの他に、キャリヤピンのキャリヤに対する支持位置のばらつきの問題が加わるため、例えば遊星歯車の寸法が小さかった場合に、上記方法によって適切なバックラッシを得るには、太陽歯車として適正寸法より大きなものを組付ける必要がある上に、更に内歯歯車として適正寸法よりも小さいものを選択する必要がある。
【０００７】
更には、特定の位置において各歯車がバックラッシ無く噛合し得たとしても、これを実際に回転させようとしたときに、（バックラッシが小さいが故に）他の位置において歯車同士が干渉して回転抵抗が極端に大きくなったりすることがあり、如何なる回転位置においても常に極小のバックラッシで且つ円滑に回転し得るように組付けるには大変な時間コストを伴なう試行錯誤が要求された。
【０００８】
試行錯誤なく、あるいは少ない試行錯誤で所定の効果を得ようとした場合には、歯車自体の加工精度自体を非常に高めておく必要がある。
【０００９】
そこで、このような試行錯誤によってバックラッシを低減するのではなく、構造上の工夫を施すことによってバックラッシをより簡易な方法で低減する技術もいくつか提案されている。
【００１０】
特開昭６３−６２４８号では、遊星歯車を４個備えた単純遊星歯車機構において、互いに向かい合う一対を組にして、一方の組の遊星歯車に係るキャリヤピンの位置を周方向へオフセットして取り付け、いわゆるシザーズ状態にして低バックラッシを実現する方法が提案されている。
【００１１】
特開平０５−２４０３１５号では、同じく遊星歯車を４個備えると共に、互いに向かい合う一対を組にして、一方の組の遊星歯車のキャリヤピンの位置を軸方向にオフセットして取り付けると共に、内歯歯車をこのオフセットされた遊星歯車に合わせて軸方向に２分割し、この内歯歯車の一方を円周方向に捩じってシザーズ状態を形成し、両サイドに配置されたキャリヤの一方から正転出力を、他方から逆転出力を取り出すことにより低バックラッシを実現する方法が提案されている。
【００１２】
特開平０８−６１４３８号においては、単純遊星歯車機構の内歯歯車を弾性体によって形成し、遊星歯車との噛み合いによるバックラッシを「負」とすることによって低バックラッシを実現する構造を提案している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば前述の特開昭６３−６２４８号に開示されているような構造でバックラッシを低減する方法は、確かに正転及び逆転の双方においてバックラッシを低減できるものの、遊星歯車を４個備えていながら正転の時も逆転の時も、それぞれ２個ずつしか動力の伝達に寄与させることができず、伝達トルク容量が半減するという問題があった。又、正転のトルク容量と逆転のトルク容量とを同一に維持するには、それぞれに関与する遊星歯車の数を揃える必要があり、現実的には事実上４個に限定されることから、設計の自由度が小さいという問題もあった。
【００１４】
又、これに関連し、周知のように、各歯車の寸法誤差、あるいは組付け位置の誤差を吸収（あるいは許容）するという観点では、いわゆる４点支持よりも３点支持の方が優れるが、この技術にあっては向かい合う一対を組にしてバックラッシの調整を行うという構造上、３点支持に相当する遊星歯車を３個のみ用いた構造を採用することができないという問題もあった。
【００１５】
同様に、特開平０５−２４０３１５号に開示されているような構造で低バックラッシを実現する方法も、動力伝達は４個の遊星歯車のうちの２個でしか行うことができず、従って、伝達トルク容量を高く維持することができず、また３点支持による構造を採用することができないという問題を有していた。
【００１６】
又、特開平０８−６１４３８号に開示されているような構造でバックラッシを低減する方法は、全遊星歯車が正転及び逆転の双方に寄与できるという利点はあるものの、内歯歯車を弾性体で形成する必要があることから、加工性が悪く、又強度的にも十分な強さを維持するのが困難であるという問題があった。又、内歯歯車と各遊星歯車との噛合位置が移動する度に内歯歯車が変形することから、耐久性の面でも不利になり易いという問題もあった。
【００１７】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであって、全ての遊星歯車を正転及び逆転の双方に関与させることができ、簡単な手順で各位置において極小のバックラッシ状態の組付けを実現することを主たる課題とし、合わせてこれに関連する製造方法を提供することをその課題としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、太陽歯車と、キャリヤに支持されたキャリヤピンによって支持され、該太陽歯車と外接する遊星歯車と、該遊星歯車が内接する内歯歯車と、を備えた単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法において、前記キャリヤピンとして、該キャリヤピンの軸心に対して偏心しており且つ該キャリヤピンの軸心に対して偏心している方向が当該単純遊星歯車機構の軸心に対する半径方向に可変とされたクランク部を有するキャリアピンを用意する工程と、前記遊星歯車を、この半径方向に可変とされたクランク部の軸心を回転中心として回転自在に支持する工程と、前記太陽歯車としてまたぎ歯厚の異なる複数の太陽歯車を準備する工程と、前記内歯歯車に対して前記遊星歯車を組み込む工程と、前記複数の太陽歯車の中から適正なバックラッシが得られるまたぎ歯厚を有する太陽歯車を選択・抽出すると共に、該選択・抽出した太陽歯車を、既に組み込まれた各遊星歯車に囲まれた中央部に、前記クランク部の偏心方向を前記半径方向外側へとシフトした状態で組み込む工程と、を有することにより、上記課題を解決したものである。
【００１９】
本発明では、遊星歯車を支持するキャリヤピンは、従来のような単純な円筒形ではなく、該キャリヤピンの軸心に対して偏心したクランク部を有する。換言すると、「単純遊星歯車機構のキャリヤピンの軸心の接線方向（後述する基準偏心方向と一致）と、キャリヤピンの軸心とクランク部の軸心を結んだ直線とのなす角度（偏心角α）」が変化することにより、クランク部の軸心が単純遊星歯車機構の軸心に対して半径方向（以下単に「半径方向」という場合がある。）に変化する。遊星歯車は、この半径方向に可変とされたクランク部の軸心を回転中心として回転自在に支持される。
【００２０】
従来は、該バックラッシが基本的に円周方向における歯と歯の間において存在する「遊び」であることから、これを低減するために、噛合する歯同士を相対的に「円周方向」にシフトさせる手法を採用しており、又この発想から抜け出せていなかった。これに対し本発明は、クランク部の軸心を「半径方向」に可変としているのが大きな特徴である。
【００２１】
この構成により、遊星歯車を実際に回転支持するクランク部の軸心（即ち遊星歯車の実質的な回転中心位置）は、内歯歯車や太陽歯車との関係で最もバランスの取れた位置に調心可能となり、各種製造ばらつきに極めて柔軟に対応することができるようになる。そのため、例えば、太陽歯車のみ大きさを僅かに変えて複数用意しておき、この中から組付け時に適切な大きさの太陽歯車を選択するだけで、遊星歯車のキャリヤピンの位置のズレを含めて各歯車の製造誤差を一度に吸収することも可能となる。
【００２２】
何よりも、全ての遊星歯車を正転方向にも、逆転方向にも動力伝達に寄与させることができ、又、遊星歯車の数を奇数にも偶数にも設定できることから、例えば、後述するように、利点の多い遊星歯車３個を用いた「３点支持構成」とすることもできるようになる。
【００２３】
なお、本発明は、遊星歯車の支持位置を半径方向に調整する構成であることから、例えば本構成によって遊星歯車を内歯歯車側に寄せた場合には、基本的に、太陽歯車側はむしろバックラッシが大きくなる。そのため、太陽歯車側においてその調整を行うのが好ましいことになる。しかしながら、本発明は、必ずしもバックラッシが拡大された側の歯車を「選択・調整」して組み込むことを必須とするものではなく、全歯車について予め定められた設計寸法で製造し、それらをそのまま組み込むような構成においても十分利点が得られる。
【００２４】
即ち、通常遊星歯車の軸心は固定されており、この軸心位置の誤差による影響も考慮する必要があったことから、例えば太陽歯車の設計上の寸法はどうしても小さめに、内歯歯車の設計上の寸法はどうしても大きめに設定せざるを得なかった。しかしながら、本発明では、遊星歯車が自動調心機能を有するため、加工誤差に対する余裕が生じ、設計上のバックラッシをより小さめに設定しても加工誤差による悪影響が顕在化しにくいという利点が得られる。
【００２５】
又、遊星歯車は内歯歯車及び太陽歯車の双方に対して応力あるいは反力がバランスした位置に位置決めされることになるため、バックラッシを最小にしたような状況であっても、極めて円滑に回転することができるという効果も得られる。
【００２６】
なお、本発明においては前記クランク部を具体的にどのようにして形成するかについては特に限定されず、種々の構成が採用できる。
【００２７】
例えば、前記キャリヤピンに、前記遊星歯車を回転可能に支持可能な偏心カムを、該キャリヤピンと回転方向に一体化した状態で設け、且つ、該キャリヤピンを、前記キャリヤによって回転自在に支持することにより、前記キャリヤピンのクランク部を形成することができる。「回転方向に一体化」させる場合、完全に一体物で形成してもよく、複数の部材を合体して結果として回転方向に一体化させてもよい。「回転自在に支持する」場合は、両者間にベアリング等を介在させてもよい。
【００２８】
又、前記キャリヤピンの外周に、前記遊星歯車を回転自在に支持可能な偏心カムを、該キャリヤピンに対して回転自在に組み込むことにより、前記キャリヤピンのクランク部を形成することもできる。
【００２９】
ところで、本発明をより合理的に適用するには、遊星歯車の個数は、例えばこれを３個に設定するのがよい。
【００３０】
それは、遊星歯車は、内歯歯車の内側で且つ太陽歯車の外側という拘束された軌道上を自転しながら公転する必要があることから、各歯車の寸法誤差や組付け誤差を吸収するという観点では、いわゆる３点支持に相当する遊星歯車が３個という構成が最も合理的だからである。
【００３１】
本発明では、全ての遊星歯車がトルク伝達に寄与することができ、且つ、遊星歯車の個数が偶数である必要もないため、遊星歯車の数はトルク伝達容量の観点でも、バックラッシ低減のために必要とされる個数の観点でも、該遊星歯車の数を問題なく「３」に設定することができる。
【００３２】
なお、前記キャリヤピンのそれぞれのクランク部の偏心方向（基準偏心方向）は、該単純遊星歯車機構の軸心と当該キャリヤピンの軸心とを結ぶ直線に対して同一の側に向けられているようにするとよい。
【００３３】
本発明では、その構造上、各遊星歯車において、キャリヤピンの軸心と遊星歯車の回転中心とがズレていることに起因して遊星歯車を外側に押し出したり、あるいは内側に引き込んだりするモーメント（ラジアル方向の力）が発生することがある。しかしながら、このように全ての遊星歯車のキャリヤピンの基準偏心方向を同一の側に維持して組み込むことにより、このモーメントによる悪影響を軽減できる場合が多いことが確認されている。
【００３４】
ここで「基準偏心方向」とは、キャリアピンの軸心に対してクランク部の軸心が基本的に偏心している方向、即ち偏心の基準となる方向を意味している。具体的には、この方向はキャリアピンの接線方向にとられ（必ずしも完全一致でなくともよい）、この基準偏心方向を基準にしてクランク部がキャリアピンの軸心を中心として揺動されることにより、該クランク部の軸心が半径方向に可変とされる。
【００３５】
従って、「基準偏心方向が単純遊星歯車機構の軸心と当該キャリヤピンの軸心とを結ぶ直線に対して同一の側に向けられている」というのは、クランク部の軸心が、キャリアピンの軸心に対して正転方向側に偏心しているか、あるいは逆転方向側に偏心しているかが統一されているということである。
【００３６】
又、このモーメントの発生に関して正逆方向での影響の差を微少にするには、遊星歯車を敢えて偶数個備え、且つ隣り合うキャリヤピンのクランク部の基準偏心方向が、該単純遊星歯車機構の軸心と当該キャリヤピンの軸心とを結ぶ直線に対して交互に逆側に向けられているようにすると良い。
【００３７】
即ち、この遊星歯車を外側に押し出したり、内側に引き込んだりする力は、正転時と逆転時とで反転する。従って、正転及び逆転での該モーメントの影響差を軽減するには、確率的に正転時の挙動と逆転時の挙動が等しくなるような対応で組付けておくのが最も合理的である。
【００３８】
なお、これらのモーメントは、歯車及びキャリヤピンの支持孔の製造誤差が微少であり、且つ誤差の範囲も規定できるため、設計を工夫することにより現実的には殆ど無視できるレベルに抑えることができることが確認されている。
【００３９】
ところで、本発明の最も大きな特徴は、キャリヤピンのクランク部が有する自動調心機能にあり、この機能があるが故に、例えば運転中においても、リアルタイムでその時の内歯歯車、遊星歯車、太陽歯車の三者のトルク関係（半径方向のトルク関係）がバランスした状態に保たれるという利点が得られる。従って、ここで太陽歯車をフロート状態（その軸心が減速機の軸心に対して微少に変化し得る状態：例えばスプラインや後述する態様による結合状態）で組み込むようにした場合には、全ての遊星歯車における半径方向のトルク関係が相互にバランスした状態がリアルタイムで維持されることになる。特に、遊星歯車の個数が３個とされていた場合には、理論上全ての遊星歯車における半径方向のトルク関係が常に完全にバランスした状態で運転することができ、用途によっては極めて大きなメリットとなり得る。
【００４０】
しかしながら、その一方で、この自動調心機能は、前述したように運転時に半径方向のモーメントの発生を伴なうことから、例えば高速回転させるような用途に使用する場合には、微少な製造ばらつきの影響を大きく受けて円滑な回転・支持が却って阻害されることも有り得る。
【００４１】
そこで、一度最適な状況に組み込みが完了した場合には、この自動調心機能を敢えて無効にするべく、キャリヤピンのクランク部の偏心方向が固定できるような構成としておくのは良いアイデアである。
【００４２】
本発明において、キャリヤピンのクランク部の偏心方向を固定した場合には、その固定した状態におけるクランク部の軸心が従来のキャリヤピンの軸心に相当する「通常の」単純遊星歯車機構と同一の構成となる。このことは換言すると、従来の試行錯誤による最適寸法の部品の選択によって最良の状態とされた単純遊星歯車機構と同一の構成が、太陽歯車１個の調整のみで簡単に実現できることに他ならない。
【００４３】
このように、本発明によれば、遊星歯車に自動調心機能を持たせることができることから、まず内歯歯車及び遊星歯車を組み込むと共に、大きさの異なる複数の太陽歯車の中から、適正な大きさの太陽歯車を選択的に抽出し、この抽出された太陽歯車を、既に組み込まれた遊星歯車の中心部に、クランク部の偏心方向を調整しながら組み込むことにより、バックラッシを極小にした単純遊星歯車機構を製造することが簡単に実現できるようになる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００４５】
図１は、本発明に係る単純遊星歯車機構が適用された単純遊星歯車減速機の概略縦断面図である。
【００４６】
この単純遊星歯車減速機Ｒ１の単純遊星歯車機構Ｓ１は、太陽歯車１２と、該太陽歯車１２と外接する３個の遊星歯車１４と、該遊星歯車１４が外接する内歯歯車１６と、を備える。
【００４７】
前記太陽歯車１２は、入力軸１８に直接歯切りされている。この入力軸１８は、モータの出力軸（共に図示略）が挿入される凹部１８Ａを有し、ねじ部１８Ｂに螺合する締めボルト（図示略）を介して該出力軸と連結されている。
【００４８】
なお、モータは連結用のボルト穴２０Ａを介して継カバー２０に連結されており、該継カバー２０はボルト２０Ｂを介して減速機Ｒ１のケーシング２２に連結されている。
【００４９】
又、前記遊星歯車１４はキャリヤ２４に支持されたキャリヤピン３０を介して回転自在に支持されている。なお、このキャリヤピン３０周りの構造については後に詳述する。
【００５０】
キャリヤ２４は、ベアリング２６を介してケーシング２２に回転自在に支持されており、厚い円板状の本体プレート２４Ａと、この本体プレート２４Ａに立設され前記３個の遊星歯車１４の間に位置決めされた３本の支柱２４Ｂと、この支柱２４Ｂの端面にボルト２８を介して連結されるカバープレート２４Ｃと、から主に構成される。
【００５１】
このキャリヤ２４の本体プレート２４Ａには、ボルト４０を介して出力軸４２と一体化されたフランジ４２Ａが連結され、該キャリヤ２４の自転が出力軸４２の回転として取り出される。
【００５２】
前記内歯歯車１６は、ケーシング２２と一体的に形成されている。ケーシング２２は取付孔２２Ａを介して図示せぬ外部の固定部材に固定される。
【００５３】
従って、この減速機Ｒ１は、太陽歯車入力、内歯歯車固定、キャリヤ出力の単純遊星歯車機構を備えていることになる。
【００５４】
なお、図の符号５０はシール部材である。
【００５５】
ここで、この実施形態の最も大きな特徴である遊星歯車１４の支持構造について詳細に説明する。
【００５６】
図２〜図４（図４は概念図）を合わせて参照して、遊星歯車１４は、３個備えられ、それぞれキャリヤ２４に支持されたキャリヤピン３０によって支持されている。このキャリヤピン３０は、該キャリヤピン３０の軸心Ｐｏに対して偏心しており、且つ該キャリヤピン３０に対する偏心方向（偏心角α）が可変とされたクランク部３２を備える。なお、ここで「偏心角α」とは、基準偏心方向（キャリアピンの軸心に対してクランク部の軸心が基本的に偏心している方向、即ち偏心の基準となる方向＝接線方向）Ｔａと、キャリヤピンの軸心とクランク部の軸心を結んだ直線とのなす角度を意味している。なお、この基準偏心方向Ｔａは、この例では接線方向と一致させているが、必ずしも完全一致させなくてもよい。この基準偏心方向を基準にしてクランク部３２がキャリアピン３０の軸心Ｐｏを中心として偏心角αだけ揺動されることにより、該クランク部３２の軸心Ｃｏが半径方向に可変とされる。
【００５７】
遊星歯車１４は、このクランク部３２の軸心Ｃoを回転中心として回転自在に支持される。
【００５８】
より具体的に説明すると、キャリヤピン３０の外周にはキャリヤピン３０の軸心Ｐoを偏心量ｅだけずらした偏心カム３４が設けられている。この偏心カム３４は、自身の外周に遊星歯車１４を（ベアリング３６を介して）回転自在に支持する。この偏心カム３４はキャリヤピン３０とは回転方向に一体化されている。
【００５９】
又、キャリヤピン３０自体はキャリヤ２４の本体プレート２４Ａに形成された孔２４Ｄ及びカバープレート２４Ｃに形成された孔２４Ｅに回転自在に両持ち支持されている（図１参照）。
【００６０】
この構造は、図４に示されるように、キャリヤピン３０が、該キャリヤピン３０の軸心Ｐoに対して偏心量ｅだけ偏心しており、且つキャリヤピン３０に対して偏心している方向（偏心角α）が半径方向に可変とされたクランク部３２を備え、遊星歯車１４が、このクランク部３２の軸心Ｃoを回転中心として回転自在に支持されていることと概念的に同義である。
【００６１】
次に、図５〜図７を用いてこの減速機Ｒ１の作用を説明する。
【００６２】
今、遊星歯車１４の寸法（具体的にはまたぎ歯厚）が適正であったとする。この場合、図５に示されるように、遊星歯車１４のクランク部３２の偏心方向はほぼ基準偏心方向Ｔａ（偏心角α＝０°）に近い偏心角α１で組み付けられる。なお、このとき、それぞれのキャリヤピン３０のクランク部の基準偏心方向Ｔａは、単純遊星歯車機構の軸心Ｒｏと当該キャリヤピン３０の軸心Ｐｏとを結ぶ直線（キャリヤピン３０の軌道の法線Ｎｏ）に対して円周方向同一の側に揃えるようにする（図５の例ではＡ側に統一）。
【００６３】
この状態で、適正バックラッシを得るには、適正またぎ歯厚の太陽歯車１２を選んで各遊星歯車１４に囲まれた中央部分に組み込めばよい。これにより、即ち適正またぎ歯厚の太陽歯車１２を選択して組み込むだけで、遊星歯車１４の支持位置（Ｃｏ）を含めた３種の歯車（太陽歯車１２、遊星歯車１４、及び内歯歯車１６）の適正な組合せバランスの調整作業が完了し、バックラッシの小さい減速機Ｒ１を得ることができる。
【００６４】
なお、ここで、それぞれのキャリヤピン３０のクランク部３２の基準偏心方向Ｔａを同一の方向（図示の例では全てＡ側の方向）に揃えるようにしたのは、各遊星歯車１４において発生する半径方向のモーメントの方向（外周側へ向けた押出し方向あるいは内周側へ向けた引込み方向）を揃えることができ、その結果、全周における各モーメントを互いに相殺し易くするためである。
【００６５】
一方、例えば遊星歯車１４（Ｓ）の寸法（またぎ歯厚）が適正値よりも小さかった場合は、図６に示されるように、キャリヤピン３０のクランク部３２の偏心角αは、正の値α2となる。即ち、クランク部３２の軸心Ｃｏは基準偏心方向Ｔａ（偏心角α＝０°）に対して半径方向大側にシフトされる。なお、このときも、それぞれのキャリヤピン３０のクランク部３２の偏心方向は、全体で互いに相殺させるためにそれぞれ同一の方向（図６の例では全てＡ側の方向）に揃えるようにする。
【００６６】
この状態で、適正バックラッシを得るには、適正またぎ歯厚よりも大きな太陽歯車１２（Ｇ）を選んで各遊星歯車１４（Ｓ）の中央部分に組み込めばよい。これにより、即ち適正またぎ歯厚よりも大きな太陽歯車１２（Ｇ）を選択して組み込むだけで、遊星歯車１４（Ｓ）の支持位置（Ｃｏ）を含めた３種の歯車の適正な組合せバランスの調整作業は完了し、バックラッシの小さい減速機Ｒ１を得ることができる。
【００６７】
なお、内歯歯車１６の寸法（オーバピン寸法）が適正値よりも大きかった場合も全く同様に考えることができ、適正またぎ歯厚よりも大きな太陽歯車１２（Ｇ）を選択して組み込むだけで、遊星歯車１４の支持位置を含めた三種の歯車の適正な組合せバランスの調整作業が完了し、バックラッシの小さい減速機Ｒ１を得ることができる。
【００６８】
更に、例えば内歯歯車１６（Ｓ）の寸法が適正値よりも小さかった場合は、図７に示されるように、キャリヤピン３０のクランク部３２の偏心角αは、負の値α3となる。即ち遊星歯車１４は基準偏心方向Ｔａに対して半径方向小側にシフトした位置で組み付けられる。なお、このときも、それぞれのキャリヤピン３０のクランク部３２の基準偏心方向Ｔａは、それぞれ同一の方向（図７の例では全てＡ側の方向）に揃えるようにする。この状態で、適正バックラッシを得るには、適正またぎ歯厚よりも小さな太陽歯車１２（Ｓ）を選んで各遊星歯車１４の中央部分に組み込めばよい。これにより、即ち適正またぎ歯厚よりも小さな太陽歯車１２（Ｓ）を選択して組み込むだけで、遊星歯車１４の支持位置（Ｃｏ）を含めた三種の歯車の適正な組合せバランスの調整作業が完了し、バックラッシの小さい減速機Ｒ１を得ることができる。
【００６９】
又、この状況は、遊星歯車１４の寸法が適正値よりも大きかった場合と同様であり、従って適正またぎ歯厚よりも小さな太陽歯車１２（Ｓ）を選択して組み込むだけで、バックラッシの小さい減速機Ｒ１を得ることができる。
【００７０】
このように、内歯歯車１６、あるいは遊星歯車１４のいずれが大きくても、又小さくても、最後に組付ける太陽歯車１２の調整のみで適正バックラッシの減速機Ｒ１を得ることができる。
【００７１】
なお、遊星歯車１４は一般的には同時に加工されるため、各遊星歯車１４間において寸法のばらつきが生じる可能性は小さいが、もし３個の遊星歯車１４間において寸法にばらつきがあった場合には、最も大きな寸法の遊星歯車を基準にバックラッシが最適化される。この場合、この最も大きな寸法の遊星歯車１４によって逆転開始直後においても動力伝達が行われ、又、これより小さな寸法の遊星歯車は、逆転の開始直後には（バックラッシが存在しているため）動力伝達に寄与できないが、逆転が開始されるとその回転によってクランク部の偏心方向が自動的に調整され、バックラッシが詰められるため、それ以降は（全遊星歯車均等ではないが）動力伝達に寄与する。この点が従来のシザーズ型のバックラッシ低減機構と最も異なる本実施形態の大きな利点である。
【００７２】
なお、この実施形態では、太陽歯車１２は、入力軸１８に直接歯切りされており、該太陽歯車１２の軸心Ｓo（＝Ｒo）が固定状態に維持されていたが、この太陽歯車１２をフロート状態で、即ち、例えばスプライン結合や、後述する実施形態のように、その軸心Ｓoが減速機Ｒ１の軸心Ｒoに対して変化できるようにした状態で組み込むようにすると、３個の遊星歯車１４間でその大きさに製造ばらつきがあっても、３個全てについて適正バックラッシとなる減速機Ｒ１を製造することができ、理論上常に全遊星歯車均等で動力伝達に寄与させることができる。
【００７３】
即ち、この実施形態では、遊星歯車１４の個数を３個に設定してある。そのため、最後に組み込まれる太陽歯車１２は、いわば３個の遊星歯車１４によって「３方向から３点支持」されることによってその軸心Ｓｏが調整されることになる。そのため、たとえ各遊星歯車１４の寸法にばらつきがあっても、太陽歯車１２の軸心Ｓoがそれに追随して変化することで、個々の遊星歯車１４それぞれにおいて上記バランス調整が行われるようになる。従って、内歯歯車１６、あるいは遊星歯車１４のいずれが大きくても、又は小さくても、又、たとえ個々の遊星歯車１４間において寸法のばらつきがあったとしても、最後に組付ける太陽歯車１２の軸心Ｓoが自動的に修正され、全遊星歯車１４の噛合部分においてバックラッシが適正に調整された減速機Ｒ１を得ることができる。
【００７４】
ところで、これまでの実施形態においては、キャリヤピン３０と一体的に偏心カム３４を設け、キャリヤピン３０をキャリヤ２４の孔２４Ｄ、２４Ｅによって回転自在に両持ち支持するようにしていたが、本発明においてはキャリヤピン３０のクランク部３２を具体的にどのような構成によって実現するかについては、特に限定されない。
【００７５】
例えば、図８に示されるように、キャリヤ２４によってキャリヤピン７０を固定的に支持すると共に、このキャリヤピン７０に対して偏心カム７２を回転自在に組み込むようにしても、同様の効果が得られる。
【００７６】
この場合は、必ずしもキャリヤピン７０を両持ち支持する必要がないため、キャリヤ２４によって該キャリヤピン７０を片持ち支持するような構成とすることもでき、カバープレート２４Ｃを省略できる分、コストを低減でき、また軸方向長を短縮することもできる。
【００７７】
なお、これまでの実施形態では、本発明の自動調心機能を利用して、組付けの最後に適正な大きさの太陽歯車を選択することにより、バックラッシを低減させるようにしていたが、本発明は、必ずしも太陽歯車の「選択」を必須とするものではなく、予め定められた寸法の太陽歯車をそのまま組み込むような構成としてもよい。
【００７８】
この場合でも、従来は遊星歯車の軸心が固定されていたため、太陽歯車の設計上の寸法はどうしても小さめに設定せざるを得なかったが、本発明では、遊星歯車が自動調心機能を有するため、多少大きめに設定してもこれを吸収し易いという利点が得られる。
【００７９】
又、各部品の製造誤差あるいは組付け誤差があったとしても、遊星歯車をより円滑に回転させることができる。
【００８０】
なお、太陽歯車を組み込む際に、（選択せずに）設計に従って製造された太陽歯車をそのまま組み込んだ場合の減速機全体のバックラッシは、各遊星歯車の中で最も小さいバックラッシとなっている部分でのそれに一致するようになる。
【００８１】
ところで、上記実施形態にみられるように、本発明では遊星歯車を３個備えるようにすると、自動調心機能を最も有効に発揮することができるようになるが、本発明はもとより遊星歯車の数は特に限定されない。従って、これを４個に設定することも可能であり、この場合でも４個全てを動力伝達に寄与させることができる。
【００８２】
ここで、遊星歯車の数を４個とした場合には、図９に示されるように、向かい合う一対を組にして、一方の組の遊星歯車１４に係るキャリヤピン３０のクランク部３２の基準偏心方向Ｔａと、他方の組の遊星歯車１４に係るキャリヤピン３０のクランク部３２の基準偏心方向Ｔａとを互いに逆方向に向けるという構造を採用することもできる。図９の例では、図の上下方向に位置する遊星歯車１４のキャリヤピン３０についてはＡ側に、図の左右方向に位置する遊星歯車１４のキャリヤピン３０についてはＢ側にそれぞれ向けるようにしている。
【００８３】
この構造の利点は以下のとおりである。
【００８４】
即ち、本発明では、クランク構造によって遊星歯車１４の実質的な回転中心をキャリヤピン３０の軸心Ｐoから外すようにしている。そのため、クランク部３２の偏心方向（偏心角α）がキャリヤピン３０の軸心Ｐoに対してその基準偏心方向（接線方向）Ｔａに一致していない限り、不可避的にキャリヤピン３０を半径方向外側に押し出したり、あるいは内側に引き込んだりするモーメントが発生する。
【００８５】
このモーメントは、正転と逆転とで押出しあるいは引込みが逆になるため、正転時と逆転時とでその挙動に微妙な差が生じる恐れがある。そこで、向かい合う一対を組にして、一方の組と他方の組とでその基準偏心方向がＡ側かＢ側かを逆にしておくことで、正転時及び逆転時の挙動の差を（確率的に）最小限に抑えることができるようになる。
【００８６】
なお、この効果は、遊星歯車１４の数が偶数でさえあれば、その個数に拘らず同様に得ることができる。この場合は、隣り合う遊星歯車１４の基準偏心方向を交互に逆に設定するとよい。
【００８７】
次に、キャリヤピン３０のクランク部３２の偏心方向（偏心角α）を固定する構造について説明する。
【００８８】
本発明においては、既に述べたように、そのクランク部の構造上、（偏心方向αが基準偏心方向Ｔａに一致していない限り）キャリヤピン３０を半径方向外側に押し出したり、あるいは内側に引き込んだりするモーメントが発生する。そこで、例えば最も適正な大きさを有する太陽歯車１２を組み込んだ後、その偏心方向（偏心角α）を固定してしまう方法が考えられる。
【００８９】
即ち、本発明では、太陽歯車１２のみの選択によって、バックラッシを低減した減速機を容易に得ることができる。この段階でクランク部３２の偏心方向（偏心角α）を固定すると、あたかもクランク部３２の軸心Ｃoが従来のキャリヤピンに相当している「通常の」内接噛合遊星歯車機構と全く同一の状態が形成される。
【００９０】
この内接噛合遊星歯車機構は、バックラッシが最小に抑えられており、且つ運転時に遊星歯車１４を半径方向外側に押出したり、あるいは内側に引き込んだりする力が発生しない。
【００９１】
従って、例えば高速状態で運転されるような用途に使用する場合には、一度最良の状態に調整した後、クランク部３２の偏心方向を固定してしまった方がむしろその良好な運転状態をそのまま長期に亘って維持できる可能性がある。
【００９２】
図１０に記載された減速機Ｒ２は、この設計思想に基づいてキャリヤピン１３０のクランク部１３２の偏心方向を固定できるようにしている。即ち、この図１０に係る減速機Ｒ２においては、偏心カム１３４の軸方向長さＬ1を遊星歯車１１４の軸方向長さＬ2より若干大きめに設定してある。このように構成しておくと、適正な大きさの太陽歯車１１２を選択的に組み込んだ後にボルト１２８の締め込みを行うと、偏心カム１３４の両端部１３４Ａ、１３４Ｂがキャリヤ１２４の本体プレーム１２４Ａの偏心カム側の端部及びカバープレート１２４Ｃの偏心カム側の端部によって強く挟持され、偏心カム１３４の偏心方向が固定され、以降遊星歯車１１４はこの状態における偏心カム１３４の軸心（クランク部１３２の軸心Ｃo）を固定回転中心として回転することになる。
【００９３】
この組付け後にクランク部１３２の偏心方向（偏心角α）を固定する方法は、運転時のクランク部１３２のモーメントの発生を伴なわないため、正転時と逆転時とで挙動の差が全く発生しないというメリットがあり、従って、このモーメントを相殺するのが構造的に難しい、遊星歯車の数が３を含む奇数に設定された単純遊星歯車機構に適用すると特に有効である。
【００９４】
なお、その他の構成については、先の実施形態と同一であるため、図中で下２桁が同一の符号を付すにとめ、重複説明は省略する。
【００９５】
最後に、図１１を参照して、太陽歯車をフロート構造とした上で、本発明を２段型の減速機に適用した具体例について詳述する。
【００９６】
この具体例に係る単純遊星歯車減速機Ｒ２は、太陽歯車１２と、該太陽歯車１２と外接する３個の遊星歯車１４と、該遊星歯車１４が内接する内歯歯車１６と、を備えた（前述した実施形態と同様の）単純遊星歯車機構Ｓｅに対し、その前段側に、太陽歯車７２と、該太陽歯車７２と外接する３個の遊星歯車７４と、該遊星歯車７４が内接する内歯歯車７６と、を備えた単純遊星歯車機構Ｓｐを付設し、２段型としたものである。
【００９７】
単純遊星歯車機構Ｓｐの太陽歯車７２は、その入力軸７８に一体的に歯切りされている。この入力軸７８は、モータの出力軸（共に図示略）が挿入される凹部７８Ａを有し、ねじ部７８Ｂに螺合する締めボルト（図示略）を介して該出力軸と連結されている。
【００９８】
なお、モータは連結用のボルト穴８０Ａを介して（ケーシングの一部である）継カバー８０に連結されており、該継カバー８０はボルト８０Ｂを介して継ケーシング８２及び本体ケーシング２２に連結されている。
【００９９】
前記内歯歯車７６は、この継ケーシング８２と一体化されている。
【０１００】
これらの構成は、基本的に先の実施形態の対応個所と同様の構成である。
【０１０１】
前記遊星歯車７４は、全周で３個配置されている。但し、各遊星歯車７４はそれぞれキャリヤ８４のキャリヤピン孔８４Ｄに圧入されたキャリアピン９０によって、ベアリング９２を介して回転自在に支持されている。このキャリヤピン９０はクランク部を有していない。即ち、キャリヤピン９０の軸心Ｐｏと遊星歯車７４の回転中心は従来と同様に一致しており、偏心していない。
【０１０２】
なお、キャリアピン９０の端面付近には、リング状のアキシャルプレート９４が組み込まれている。
【０１０３】
キャリヤ８４は単純遊星歯車機構Ｓｐの出力軸を兼ねており、後段の単純遊星歯車機構Ｓｅの入力軸１８が該キャリヤ８４に直接圧入されている。
【０１０４】
従って、この減速機Ｒ１は、太陽歯車入力、内歯歯車固定、キャリヤ出力の単純遊星歯車機構を２段備えており、その後段側が本発明に係る偏心構造の単純遊星歯車機構とされていることになる。
【０１０５】
図１１から明らかなように、単純遊星歯車機構Ｓｐのキャリアピン９０はキャリア８４に圧入状態で挿入されているため、キャリアピン９０とキャリア８４は一体と見なせる。また、キャリヤ８４と単純遊星歯車機構Ｓｅの入力軸１８も圧入状態で連結されているため、一体と見なせる。更に、この入力軸１８には太陽歯車１２が一体的に形成されている。この太陽歯車１２にはアキシャルプレート８６に回転自在に係合する突出部１２Ａが形成されており、該アキシャルプレート８６によって、軸方向の移動が規制されると共に、半径方向の回転の支持がなされている。従って、結局２つのアキシャルプレート８４、８６の間にキャリアピン９０、キャリヤ８４、入力軸１８、太陽歯車１２からなる中間要素群が一体的に配置される構成となっている。
【０１０６】
この中間要素群の図中右端側の支持は、単純遊星歯車機構Ｓｐの太陽歯車７２、遊星歯車７４、及び内歯歯車７６が一種の大きな軸受としての機能を果たすことがそのまま利用されており、特に専用の軸受は設けられていない。即ち中間要素群全体をこのアキシャルプレート８６と前段側の単純遊星歯車機構Ｓｐそのものとにおいて両持ち支持するようにし、この部分での軸受を一切省略するようにしている。
【０１０７】
この結果、前段側の単純遊星歯車機構Ｓｐには従来通りのバックラッシ或いは「がた」が存在することから、このバックラッシ或いは「がた」の存在により後段側の単純遊星歯車機構Ｓｅの太陽歯車１２が半径方向に若干フロートされた状態が維持されている。
【０１０８】
なお、前段側の単純遊星歯車機構Ｓｐにおいて従来と同様に存在するバックラッシ或いは「がた」の影響は、後段側の単純遊星歯車機構Ｓｅの存在により、その減速比分の１に軽減される。従って実用上殆ど無視し得るものとなる。
【０１０９】
一方、前段側の単純遊星歯車機構Ｓｐは、このバックラッシの存在により比較的高速で回転しても極めて滑らかに回転することができる。また、後段側の単純遊星歯車機構Ｓｅの太陽歯車１２を半径方向に若干フロートさせた状態を維持した上で、遊星歯車１４が自動調心されるため、常に全遊星歯車１４がバックラッシのない均等負荷状態で回転することができる。この自動調心は、前段で既に減速されている分、「低速回転状態」で行われるため、極めて円滑に、且つ確実に実現される。
【０１１０】
即ち、この実施形態は、前段側に敢えて従来型の単純遊星歯車機構を持ってくることにより、前段側の高速回転の円滑性を得、又、そのバックラッシ或いはがたの存在を後段側の太陽歯車のフロート支持に積極的に利用し、後段側の本発明本来の機能を最大限に引き出すようにしたものである。
【０１１１】
この実施形態においても、前述した本発明の種々のバリエーションは無論採用可能であり、相応の効果が得られる。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、遊星歯車（遊星ローラ）に自動調心機能を持たせることができるため、各種寸法誤差や組付け誤差の如何に拘らず、運転時の円滑性をそれだけ向上させることができる。又、この自動調心機能を利用して適正な大きさの太陽歯車（太陽ローラ）を選択的に組み込むという簡単な方法で、バックラッシの小さな減速機、あるいはより適正な与圧力が付与された減速機を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内接噛合遊星歯車機構が適用された減速機の縦断面図
【図２】上記減速機におけるキャリヤピンの構造を示す正面図及び側面図
【図３】上記キャリヤピンの斜視図
【図４】上記キャリヤピンの構造を概念的に示した斜視図
【図５】上記内接噛合遊星歯車機構において適正な大きさの内歯歯車に対して適正な大きさの遊星歯車が組み込まれた時のキャリヤピンのクランク部の状態を示す線図
【図６】上記内接噛合遊星歯車機構において適正な大きさの内歯歯車に対して適正値より小さな遊星歯車が組み込まれた時のキャリヤピンのクランク部の状態を示す線図
【図７】上記内接噛合遊星歯車機構において適正値より小さな内歯歯車に対して適正な大きさの遊星歯車が組み込まれた時のキャリヤピンのクランク部の状態を示す線図
【図８】クランク部の他の例を示す部分断面図
【図９】遊星歯車を４個組み込んだ時の偏心方向の好ましい態様を示した線図
【図１０】キャリヤピンのクランク部の偏心方向を固定可能とした減速機を示す図１相当の縦断面図
【図１１】本発明を２段型の遊星歯車減速機に適用した例を示す図１相当の縦断面図
【符号の説明】
Ｒ１…減速機
Ｓ１…単純遊星歯車機構
１２…太陽歯車
１４…遊星歯車
１６…内歯歯車
１８…入力軸
２０…継カバー
２２…ケーシング
２４…キャリヤ
３０…キャリヤピン
３２…クランク部
３４…偏心カム
Ｒｏ…減速機（単純遊星歯車機構）の軸心
Ｐo…キャリヤピンの軸心
Ｃo…クランク部（クランク部）の軸心
Ｓｏ…太陽ローラの軸心
Ｔａ…基準偏心方向
ｅ…偏心量
α…偏心角

Claims

太陽歯車と、キャリヤに支持されたキャリヤピンによって支持され、該太陽歯車と外接する遊星歯車と、該遊星歯車が内接する内歯歯車と、を備えた単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法において、
前記キャリヤピンとして、該キャリヤピンの軸心に対して偏心しており且つ該キャリヤピンの軸心に対して偏心している方向が当該単純遊星歯車機構の軸心に対する半径方向に可変とされたクランク部を有するキャリアピンを用意する工程と、
前記遊星歯車を、この半径方向に可変とされたクランク部の軸心を回転中心として回転自在に支持する工程と、
前記太陽歯車としてまたぎ歯厚の異なる複数の太陽歯車を準備する工程と、
前記内歯歯車に対して前記遊星歯車を組み込む工程と、
前記複数の太陽歯車の中から適正なバックラッシが得られるまたぎ歯厚を有する太陽歯車を選択・抽出すると共に、該選択・抽出した太陽歯車を、既に組み込まれた各遊星歯車に囲まれた中央部に、前記クランク部の偏心方向を前記半径方向外側へとシフトした状態で組み込む工程と、を有する
ことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１において、
前記キャリヤピンに、前記遊星歯車を回転自在に支持可能な偏心カムを、該キャリヤピンと回転方向に一体化した状態で設け、且つ、
該キャリヤピンを、前記キャリヤによって回転自在に支持することにより、
前記キャリヤピンのクランク部の形成が実現されている
ことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１において、
前記キャリヤピンの外周に、前記遊星歯車を回転自在に支持可能な偏心カムを、該キャリヤピンに対して回転自在に組み込むことにより、
前記キャリヤピンのクランク部の形成が実現されている
ことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記遊星歯車を３個備えたことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記キャリヤピンの軸心に対してぞれぞれのクランク部の偏心方向が、該単純遊星歯車機構の軸心と当該キャリヤピンの軸心とを結ぶ直線に対して同一の側に向けられている
ことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記遊星歯車を偶数個備え、且つ相隣り合うキャリヤピンのクランク部の偏心方向が、該単純遊星歯車機構の軸心と当該キャリヤピンの軸心とを結ぶ直線に対して交互に逆側に向けられている
ことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記キャリヤピンのクランク部の偏心方向が固定可能とされている
ことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記太陽歯車が、フロート状態で組み込まれている
ことを特徴とする単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法。
請求項１〜８のいずれかに記載された単純遊星歯車機構を利用して、
内歯歯車及び遊星歯車を組み込むと共に、
大きさの異なる複数の太陽歯車の中から、適正の大きさの太陽歯車を選択的に抽出し、
この抽出された太陽歯車を、既に組み込まれた前記遊星歯車の中心部に、前記キャリヤピンのクランク部の偏心方向を調整しながら組み込む
ことを特徴とする単純遊星歯車機構の製造方法。