JP4209088B2

JP4209088B2 - 多段遊星ローラ減速機

Info

Publication number: JP4209088B2
Application number: JP2001056162A
Authority: JP
Inventors: 久義高橋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JP2002257205A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段遊星ローラ減速機に関し、特に、構造を簡素化して回転むらの発生を防止した多段遊星ローラ減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遊星ローラ減速機は、ケースに固定された円筒状の内ローラと、内ローラの中心軸と同軸に回転自在な太陽ローラと、太陽ローラの外周面と内ローラの内周面との間に挟まれた複数の遊星ローラとを有する。原動機により太陽ローラを回転させると、遊星ローラは、太陽ローラに圧接されているので、太陽ローラの回りを自転しながら公転する。
【０００３】
この場合、遊星ローラの公転運動を取り出せば、太陽ローラの回転数を減速させ、回転トルクを増大させた回転運動を取り出すことができる。また、遊星ローラ減速機を多段に接続すれば、太陽ローラの回転数を大幅に減速させ、回転トルクを大幅に増大させることができる。
【０００４】
図４は、本出願人が特開平７−５４９４６号公報において提案した多段遊星ローラ減速機の上半分の側断面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。従来の多段遊星ローラ減速機の構成を図４及び図５により説明する。
【０００５】
図４に示すように、従来の多段遊星ローラ減速機は、電動モータ等の原動機１の回転軸３０に連結された第１の太陽ローラ２と、ケース１２の内面に固着され、断面が溝形で円環状に形成された第１の内ローラ３と、第１の太陽ローラ２の外周面と第１の内ローラ３の内周面との間に形成される円環状の空間に３個以上等ピッチで配設された第１の遊星ローラ４とを有する。
【０００６】
第１の遊星ローラ４には、中心にあけられた貫通孔に軸受６が設けられ、軸受６内に遊星ピン７が回転自在に挿通される。このため、図５において、例えば、第１の太陽ローラ２が時計方向に回転すると、複数の第１の遊星ローラ４は、第１の太陽ローラ２の回りで反時計方向に自転しながら時計方向に公転する。
【０００７】
遊星ピン７の一端は、中間キャリア２２のフランジ部２２ｂで支持され、フランジ部２２ｂの外周面は、ローラベアリング２８を介してケース１２によって支持される。また、中間キャリア２２の中心部には、第２の太陽ローラ２２ａが突出して設けられ、第２の太陽ローラ２２ａの先端は、後述する出力軸２５のフランジ部２５ａに設けられたローラベアリング４１により支持される。
【０００８】
これらの第１の太陽ローラ２、第１の内ローラ３、第１の遊星ローラ４、軸受６、遊星ピン７及び中間キャリア２２によって第１の遊星ローラ減速機構１０が構成される。この場合、第２の太陽ローラ２２ａは、第１の遊星ローラ減速機構１０の出力軸であるとともに、後述する第２の遊星ローラ減速機構２０の入力軸となっている。
【０００９】
従来の多段遊星ローラ減速機は、更に、矩形断面の充実体により円環状に形成され、その外周面がケース１２の内周面と隙間を持たせて配設される第２の内ローラ２３と、第２の太陽ローラ２２ａの外周面と第２の内ローラ２３の内周面との間の円周上に３個以上等ピッチに配設され、これらに圧接されて回転する第２の遊星ローラ２４とを有する。第２の遊星ローラ２４は、中心にあけられた貫通孔に軸受２６が設けられ、軸受２６内に遊星ピン２７が回動自在に挿通される。
【００１０】
出力軸２５は、その中央部がローラベアリング２９を介してケース１２に回動自在に支持される。また、出力軸２５と一体に形成されたフランジ部２５ａは、キャリアとして遊星ピン２７の一端を支持すると共に、その外周面がローラベアリング３１を介してケース１２に回動自在に支持される。
【００１１】
これらの第２の太陽ローラ２２ａ、第２の内ローラ２３、第２の遊星ローラ２４、軸受２６、遊星ピン２７及び出力軸２５のフランジ部２５ａによって第２の遊星ローラ減速機構２０が構成される。
【００１２】
一方、第１の内ローラ３、ローラベアリング２８、間座４２、第２の内ローラ２３及びローラベアリング３１は、ケース１２と原動機１のフランジ部１ａとの間に挟まれ、共通の締付手段としてのボルト１４によって締付けられる。
【００１３】
このため、内ローラ３は、回転軸方向に押圧されて溝巾が狭められ、内周半径が小さくなる方向に変形し、第１の遊星ローラ４及び第１の太陽ローラ２との間に動力伝達に必要な圧力を発生させる。また、第２の内ローラ２３は、側面から第２の遊星ローラ２４との連れ回りを防止する摩擦力が付与される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の多段遊星ローラ減速機は、第１の遊星ローラ減速機構１０及び第２の遊星ローラ減速機構２０により、約１／１０から１／１００の減速比が得られ、その逆数倍の伝達トルクが得られる。
【００１５】
しかしながら、従来の多段遊星ローラ減速機は、中間キャリア２２及び出力軸２５のラジアル荷重を受ける手段として大径のローラベアリング２８、３１を使用しており、大径のローラベアリングが高価であるため多段遊星ローラ減速機の価格が高くなる欠点がある。
【００１６】
また、ローラベアリング２８、３１は、中間キャリア２２及び出力軸２５とケース１２との間に設けられているので、第１の遊星ローラ減速機構１０及び第２の遊星ローラ減速機構２０の各部材の姿勢位置を拘束する。このため、各部材に無理な力が生じて摩耗を早めたり、あるいはこれを避けるために各部材の寸法精度及び組立精度を高くする必要があり、多段遊星ローラ減速機の価格増加の原因となる。
【００１７】
更に、従来の多段遊星ローラ減速機では、原動機１として一般の小型電動モータを使用するため、出力軸２５にスラスト荷重が生じた場合に、そのスラスト荷重が高回転するモータ軸に設けられた小径の軸受にかかり、電動モータの耐久信頼性を低下させる欠点がある。
【００１８】
また、小型電動モータは、通電時（ロータ回転時）にロータとケースとの間に遊隙を持たせ、非通電時にロータを一方向に付勢する波板ばねによってケースに寄せて停止させる構造となっている。このため、従来の多段遊星ローラ減速機を従動機器と共に運転すると、軸方向に揺動し回転むらが発生する欠点がある。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、大径のローラベアリングを省略して価格を低下させると共に、構造を簡素化して回転むらの発生を防止することができる多段遊星ローラ減速機を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、減速ユニットを複数段連結し、ケース内に収容する多段遊星ローラ減速機において、減速ユニットのそれぞれは、ケースに支持される円筒状の内ローラと、内ローラの中心軸と同軸に回転自在な太陽ローラと、太陽ローラと同軸に回転自在な回転軸と、回転軸と一体に形成されるフランジ部とを有するキャリアと、キャリアのフランジ部で回転自在に支持されると共に、太陽ローラの外周面と内ローラの内周面との間に圧接配置される複数の遊星ローラとを有し、キャリアは、フランジ部の外周面とケースの内周面との間に隙間を設けて配置され、回転軸が次段の減速ユニットの太陽ローラと連結され、ケースは、キャリアの回転軸と直角な側壁面を有し、各段の減速ユニットの内ローラは、ケースの側壁面からの圧力により支持されると共に、入力段の減速ユニットの内ローラを溝形断面の円環状とし、出力段の減速ユニットの内ローラを矩形充実断面の円環状とし、入力段及び出力段の減速ユニットの内ローラの外周面と、ケースの内周面との間に隙間を設けたことを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、大径のローラベアリングを省略して構造を簡素化し、与圧したローラ群が有する自動調心作用を利用して組立て作業を容易化できるので、多段遊星ローラ減速機のコスト低減に寄与することができる。
【００２２】
更に、上記に加えて、複数段連結された減速ユニットのうち、隣接する減速ユニットの内ローラ間に、外周面がケースの内周面と接触する円筒状の間座が配置され、複数段連結された減速ユニットのうち、入力段の減速ユニットの内ローラとケースの側壁面との間にシムが設けられることを特徴とする。
また、上記の発明における好ましい態様として、複数段連結された減速ユニットのうち、入力段の減速ユニットの遊星ローラとケースの側壁面との間にスラストリングが設けられ、各段の減速ユニットの遊星ローラとキャリアとの間にスラストワッシャが設けられることを特徴とする。更に、複数段連結された減速ユニットのうち、入力段の減速ユニットの太陽ローラに、原動機と連結されるカプラが一体に設けられることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、スラストリング及びスラストワッシャによって回転部分の組立部材の軸方向の移動範囲を小さく拘束したので、電動モータの軸受に大きなスラスト荷重を与えることなく、回転むらの発生を防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態の多段遊星ローラ減速機の側断面図である。また、図２は、図１の矢印４５の方向から見た側面図であり、図３は、図１の矢印４６の方向から見た側面図である。
【００２６】
図１、図２に示すように、本実施の形態の多段遊星ローラ減速機は、断面が方形の汎用の電動モータ１に接続されて駆動される。電動モータ１は、フランジ部１ａと、ロータ１ｂと、回転軸３０とを有し、更に、回転軸３０に固設されるボールベアリング１ｃと、ボールベアリング１ｃが嵌装されるベアリング受孔１ｄと、ベアリング受孔１ｄの一方に嵌装されるワッシャ状の波板ばね１ｅとを有する。
【００２７】
ベアリング受孔１ｄには、軸方向に比較的大きい遊隙が設けられている。ロータ１ｂは、常時、波板ばね１ｅによって一方向に押付けられて停止しているが、通電時は、ステータに電磁的に引かれて中央に移動し回転可能となる。回転軸３０は、第１の太陽ローラ２と一体に形成されたカプラ２ａに結合される。
【００２８】
本実施の形態の多段遊星ローラ減速機は、回転軸３０に連結される第１の太陽ローラ２と、断面が溝形で円環状に形成された第１の内ローラ３と、第１の太陽ローラ２の外周面と第１の内ローラ３の内周面との間に形成される円環状の空間に３個以上等ピッチで配設され、その外周面が第１の太陽ローラ２の外周面と第１の内ローラ３の内周面にそれぞれ圧接される第１の遊星ローラ４とを有する。
【００２９】
第１の遊星ローラ４には、中心にあけられた貫通孔に軸受６が設けられ、軸受６内に遊星ピン７が回動自在に挿通される。遊星ピン７の一端は、中間キャリア２２のフランジ部２２ｂで支持されると共に、中間キャリア２２の中心部には、第２の太陽ローラ２２ａが突出して設けられる。第２の太陽ローラ２２ａの先端は、後述する出力軸２５のフランジ部２５ａに設けられたローラベアリング４１により回動自在に支持される。
【００３０】
これらの第１の太陽ローラ２、第１の内ローラ３、第１の遊星ローラ４、軸受６、遊星ピン７及び中間キャリア２２によって第１の遊星ローラ減速機構１０が構成される。なお、第２の太陽ローラ２２ａは、第１の遊星ローラ減速機構１０の出力軸であるとともに、後述する第２の遊星ローラ減速機構２０の入力軸となっている。
【００３１】
本実施の形態の多段遊星ローラ減速機は、更に、矩形断面の充実体により円環状に形成され、その外周面がケース１２の内周面と隙間を持たせて配設された第２の内ローラ２３と、第２の太陽ローラ２２ａの外周面と第２の内ローラ２３の内周面との間の円周上に３個以上等ピッチで配設され、これらに圧接しながら回転する第２の遊星ローラ２４とを有する。第２の遊星ローラ２４は、中心にあけられた貫通孔に軸受２６が設けられ、軸受２６内に遊星ピン２７が回動自在に挿通される。
【００３２】
出力軸２５は、その中央部がローラベアリング２９を介してケース１２により回動自在に支持される。また、出力軸２５と一体に形成されたフランジ部２５ａは、キャリアとして遊星ピン２７の一端を支持する。
【００３３】
第２の太陽ローラ２２ａ、第２の内ローラ２３及び第２の遊星ローラ２４は押圧力が与えられて強く圧接しており、これらと軸受２６、遊星ピン２７及び出力軸２５のフランジ部２５ａによって第２の遊星ローラ減速機構２０が構成される。
【００３４】
一方、電動モータ１は、断面が方形の接続ケース５１によりケース１２と連結される。ケース１２の外側面には、図３に示すように、接続ケース５１のフランジ部５１ａと接続される円形のフランジ部１２ａと、被駆動機器に接続される方形のフランジ部１２ｂとが設けられる。
【００３５】
ケース１２の内面には、図１に示すように、円筒内壁面１２ｃと、円筒内壁面１２ｃに垂直に形成され、第２の内ローラ２３に当接する側壁面１２ｄとが設けられる。
【００３６】
また、接続ケース５１の減速機側の側面には、フランジ部５１ａの内側で第１の内ローラ３に対応する部分に円環状の突出部５１ｂが設けられ、その内側に、スラストリング５２が嵌装される受座５１ｃが設けられる。スラストリング５２は、第１の遊星ローラ４の側面と摺動自在に接触し、第１の遊星ローラ４の軸方向の位置を規制する。
【００３７】
また、突出部５１ｂと第１の内ローラ３との間にはシム５３が介装され、第１の内ローラ３と第２の内ローラ２３との間には円筒状の間座５４が介装される。シム５３及び間座５４は、第１の内ローラ３及び第２の内ローラ２３の軸方向の位置を規制する。
【００３８】
また、第１の遊星ローラ４と中間キャリア２２のフランジ部２２ｂとの間には、スラストワッシャ５５が介装され、第２の遊星ローラ２４と出力軸２５のフランジ部２５ａとの間には、スラストワッシャ５６が介装される。
【００３９】
なお、第１の内ローラ３及び第２の内ローラ２３の外径はケース１２の円筒内壁面１２ｃの内径より若干小さく、両者の間には適宜の隙間ができるようになっているので、寸法誤差や取付誤差を吸収することができる。一方、間座５４とケース１２との間は隙間のないはめ合い接合となっている。
【００４０】
このように、シム５３、第１の内ローラ３、間座５４及び第２の内ローラ２３は、接続ケース５１の突出部５１ｂとケース１２の側壁面１２ｄとの間に挟まれ、共通の締付手段としてのボルト１４によって締付けられる。なお、シム５３の厚さによって、第１の内ローラ３及び第２の内ローラ２３に与える押圧力を調整することができる。
【００４１】
従って、第１の内ローラ３は、回転軸方向に押圧されて溝巾が狭められ、内周半径が小さくなる方向に変形して、第１の遊星ローラ４及び第１の太陽ローラ２との間に動力伝達に必要な圧力を発生する。一方、第２の内ローラ２３は、側面から、第２の遊星ローラ２４との連れ回りを防止する摩擦力が付与される。
【００４２】
この場合、第１の太陽ローラ２の外径をＤ１、第１の内ローラ３の内径をＤ２とすると、第１の遊星ローラ減速機構１０の減速比Ｎ１は、
Ｎ１＝Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）
となる。また、第２の太陽ローラ２２ａの外径をＤ３、第２の内ローラ２３の内径をＤ４とすると、第２の遊星ローラ減速機構２０の減速比Ｎ２は、
Ｎ２＝Ｄ３／（Ｄ３＋Ｄ４）
となる。従って、多段遊星ローラ減速機全体の減速比Ｎは、
Ｎ＝Ｎ１×Ｎ２
となる。なお、本実施の形態の多段遊星ローラ減速機では、減速にともなって第２の遊星ローラ減速機構２０における伝達トルクが大きくなるが、第２の内ローラ２３は断面が矩形の充実体となっているので、強い押圧力を与えて大きな力を伝達することができる。
【００４３】
次に、本実施の形態の多段遊星ローラ減速機における回転軸の調心作用について説明する。前述のように、第２の内ローラ２３、第２の遊星ローラ２４及び第２の太陽ローラ２２ａは、強い与圧のもとに互いに接触し、一体の円盤を形成するので、出力軸２５は、第２の内ローラ２３の側面に垂直になる。従って、第２の内ローラ２３の側面をケース１２の側壁面１２ｄに接触させることにより、出力軸２５をケース１２の軸心に平行にする調心作用が生じる。
【００４４】
また、出力軸２５はケース１２の先端部に設けられたローラベアリング２９に支承されているので、出力軸２５には、ローラベアリング２９の軸心を通りケース１２の軸心に平行になろうする調心作用が生じる。
【００４５】
このため、出力軸２５は、上記２つの調心作用によりケース１２の軸心に平行になるが、各部材に誤差がある場合は、ケース１２に対して内ローラ２３が半径方向に位置をずらして吸収する。
【００４６】
一方、第１の内ローラ３、第１の遊星ローラ４及び第２の太陽ローラ２２ａも同様の条件下にあり、シム５３を介して第１の内ローラ３を接続ケース５１の突出部５１ｂに圧接すると、第２の太陽ローラ２２ａの軸心をケース１２の軸心に平行にする調心作用が生じる。
【００４７】
また、第２の太陽ローラ２２ａの先端は、出力軸２５のフランジ部２５ａに設けられたローラベアリング４１に支承されているので、第２の太陽ローラ２２ａはローラベアリング４１の軸心を通りケース１２の軸心に平行な姿勢になろうとする調心作用が生じる。
【００４８】
このため、第２の太陽ローラ２２ａは、上記２つの調心作用によりケース１２の軸心に平行になろうとするが、この場合は、第１の太陽ローラ２が電動モータ１の出力軸３０によって規制されるので、不静定構造となり、各部材の形状精度及び電動モータ１の取付け精度を上げる必要がある。なお、第１の遊星ローラ４と遊星ピン７との間に適宜の遊隙を設ければ、精度誤差を吸収することが可能である。
【００４９】
このように、本実施の形態の多段遊星ローラ減速機によれば、第１の遊星ローラ減速機構１０及び第２の遊星ローラ減速機構２０の調心作用によって、第２の太陽ローラ２２ａ及び出力軸２５が一直線に並ぶので、組立て作業を容易にしてコストの低減に寄与することができる。
【００５０】
また、第１の遊星ローラ減速機構１０及び第２の遊星ローラ減速機構２０の横方向の運動が、接続ケース５１と第１の遊星ローラ４の間のスラストリング５２、第１の遊星ローラ４と中間キャリア２２の間のスラストワッシャ５５、中間キャリア２２の軸部に設けた段部、及び第２の遊星ローラ２３と第２のキャリア２５ａの間のスラストワッシャ５６によって規制され、出力軸２５から不測のスラスト荷重が入っても軸方向に大きな移動を起すことを防止することができる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態では、減速ユニットを２段連結した多段遊星ローラ減速機について説明したが、本発明は、更に多数の減速ユニットを連結した多段遊星ローラ減速機についても適用することができる。
【００５２】
本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、大径のローラベアリングを省略して構造を簡素化し、与圧したローラ群が有する自動調心作用を利用して組立て作業を容易化できるので、多段遊星ローラ減速機のコスト低減に寄与することができる。
【００５４】
また、スラストリング及びスラストワッシャ等によって回転部分の組立部材の軸方向の移動範囲を小さく拘束したので、電動モータの軸受に大きなスラスト荷重を与えることなく、回転むらの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による多段遊星ローラ減速機の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態による多段遊星ローラ減速機の左側面図である。
【図３】本発明の実施の形態による多段遊星ローラ減速機の右側面図である。
【図４】従来の多段遊星ローラ減速機の上半分の側断面図である。
【図５】従来の多段遊星ローラ減速機のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１電動モータ
２第１の太陽ローラ
３第１の内ローラ
４第１の遊星ローラ
１０第１の遊星ローラ減速機構
１２ケース
１２ｃ内筒内壁面
１２ｄ側壁面
１４ボルト
２０第２の遊星ローラ減速機構
２２中間キャリア
２２ａ第２の太陽ローラ
２３第２の内ローラ
２４第２の遊星ローラ
２５ａフランジ部（キャリア）
５１接続ケース
５１ｂ突出部
５２スラストリング
５３シム
５４間座
５５スラストワッシャ
５６スラストワッシャ

Claims

減速ユニットを複数段連結し、ケース内に収容する多段遊星ローラ減速機において、
前記減速ユニットのそれぞれは、前記ケースに支持される円筒状の内ローラと、
前記内ローラの中心軸と同軸に回転自在な太陽ローラと、
前記太陽ローラと同軸に回転自在な回転軸と、前記回転軸と一体に形成されるフランジ部とを有するキャリアと、
前記キャリアのフランジ部で回転自在に支持されると共に、前記太陽ローラの外周面と前記内ローラの内周面との間に圧接配置される複数の遊星ローラとを有し、
前記キャリアは、前記フランジ部の外周面と前記ケースの内周面との間に隙間を設けて配置され、前記回転軸が次段の減速ユニットの太陽ローラと連結され、
前記ケースは、前記キャリアの回転軸と直角な側壁面を有し、各段の減速ユニットの内ローラは、前記ケースの側壁面からの圧力により支持されると共に、
入力段の減速ユニットの内ローラを溝形断面の円環状とし、出力段の減速ユニットの内ローラを矩形充実断面の円環状とし、前記入力段及び出力段の減速ユニットの内ローラの外周面と、前記ケースの内周面との間に隙間を設け、
前記複数段連結された減速ユニットのうち、隣接する減速ユニットの内ローラ間に、外周面が前記ケースの内周面と接触する円筒状の間座が配置され、
前記複数段連結された減速ユニットのうち、入力段の減速ユニットの内ローラと前記ケースの側壁面との間にシムが設けられることを特徴とする多段遊星ローラ減速機。
請求項１において、
前記複数段連結された減速ユニットのうち、入力段の減速ユニットの遊星ローラと前記ケースの側壁面との間にスラストリングが設けられ、
各段の減速ユニットの遊星ローラとキャリアとの間にスラストワッシャが設けられることを特徴とする多段遊星ローラ減速機。
請求項１または２において、
前記複数段連結された減速ユニットのうち、入力段の減速ユニットの太陽ローラに、原動機と連結されるカプラが一体に設けられることを特徴とする多段遊星ローラ減速装置。