JP4373597B2 - 揺動内接噛合遊星歯車機構及び角度伝達誤差低減方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚の外歯歯車が組み込まれた揺動内接噛合遊星歯車機構に関するものであり、特に、回転動力を伝達する際の角度伝達誤差（角速度の変動）を低減させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、第１軸と、該第１軸に設けた偏心体を介してこの第１軸に対して偏心回転可能な状態で取付けられた複数枚の外歯歯車と、該複数枚の外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、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、を備えた揺動内接噛合遊星歯車機構が広く知られている。なお、このように外歯歯車を複数枚にしてあるのは、伝達できるトルク容量を増大させるためである。
【０００３】
２枚の外歯歯車を採用した従来例を図１２及び図１３に示す。この従来例は、前記第１軸１を入力軸、第２軸２を出力軸とすると共に、内歯歯車１０を固定することによって上記機構を「減速機」に適用したものである。
【０００４】
入力軸１には所定位相差（この例では１８０°）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を介して外歯歯車５a、５ｂが取付けられている。この外歯歯車５a、５ｂには内ローラ孔６a、６ｂが複数個設けられ、内ピン７及び内ローラ８が嵌合されている。
【０００５】
前記外歯歯車５a、５ｂの外周にはトロコイド歯形等の外歯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。内歯歯車１０の内歯は具体的には外ピン１１がピン溝１３に遊嵌され、回転し易く保持された構造とされている。
【０００６】
前記外歯歯車５a、５ｂを貫通する内ピン７は、出力軸２に固着又は嵌入されている。
【０００７】
入力軸１が１回転すると偏心体３a、３ｂが１回転する。この偏心体３a、３ｂの１回転により、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が、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。
【０００８】
今、例えば外歯歯車５a、５ｂの歯数を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１０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１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。
【０００９】
この外歯歯車５a、５ｂの回転は内ローラ孔６a、６ｂ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及び内ピン７を介して出力軸２へと伝達される。
【００１０】
ここにおいて、内ローラ孔６a、６ｂ及び内ピン７（内ローラ８）は「等速度内歯車機構」を形成している。
【００１１】
この結果、減速比−１／Ｎの減速が達成される。なお、この減速比を一般的に表現すると、減速比Ｉ＝−（内歯の数−外歯の数）／（外歯の数）となる。
【００１２】
なお、この従来例では、揺動内接噛合遊星歯車機構の内歯歯車１０を固定し、第１軸１を入力軸、第２軸２を出力軸としていたが、第２軸２を固定し、第１軸１を入力軸、内歯歯車１０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。
【００１３】
ところで、このように２枚の外歯歯車５a、５ｂを備え、且つ内歯と外歯の歯数差が「１」となる揺動内接噛合遊星歯車機構を設計・製作する際においては、外歯歯車５a、５ｂの歯数は奇数に設定され、又、この外歯歯車５ａ、５ｂは２枚の素材を重ねた状態で、外歯９及び内ローラ孔６ａ、６ｂ等が同時加工（同一のチャッキングでまとめて加工）されることによって、２枚まとめて製造されるのが一般的である。そして更に、このように製造された２枚の外歯歯車５a、５ｂは、その一方のみを１８０度相対回転させて偏心体３ａ、３ｂに組み込まれ、内歯歯車１０と噛合させられる。
【００１４】
このようにするのは、揺動内接噛合遊星歯車機構においては以下の２つの条件を満たす必要があると一般的に考えられていたからである。
【００１５】
（１）２枚の外歯歯車５a、５ｂの噛み合い状態を一致させる。つまり図１４に模式的に示されるように、一方の外歯歯車５ａが外歯９の間（つまり「谷」Ｔ）で噛み合っている状態の場合、他方の外歯歯車５ｂも「谷」Ｔで噛み合っているようにする。
【００１６】
（２）一対の内ローラ孔６ａ、６ｂに対して１つの内ピン７及び内ローラ６を挿入するために、これらの内ローラ孔６ａ、６ｂの位相が一致していなければならない。
【００１７】
例えば（１）の条件を満たすためには、内歯歯車１０の歯数を偶数（外歯歯車の枚数２の倍数）に設定しなければならない。これは、図１４に示したように、内歯歯車１０の特定の外ピン１１ａに対する１８０度反対側に、同じように外ピン１１ｂを用意しておかなければ、２枚の外歯歯車５ａ、５ｂの噛合状態を一致させることが出来ないからである。その結果歯数差が「１」の場合、外歯歯車５ａ、５ｂの歯数を奇数（偶数−１）に設定せざるを得ない。
【００１８】
従って、外歯の歯数が奇数となる以上、特定の「谷」Ｔに対する１８０度反対側には外歯９（点線参照）が必ず存在する。その結果、（２）の条件を満たすことを含めて、外歯歯車５ａ、５ｂの一方を１８０度相対回転させた状態で偏心させ、内歯歯車１０に組み込まなければならない。
【００１９】
なお、特開昭６０−２６０７３７号公報、あるいは米国特許３１２９６１１号等には平行軸歯車によって第１段の減速を行った後に、複数の偏心体軸を介して外歯歯車を揺動回転させるタイプの揺動内接噛合遊星歯車機構が提案されているが、入力軸の回転が複数本の偏心体軸に等しく減速分配されることを除いては、既に図１２及び図１３で説明した揺動内接噛合遊星歯車機構と殆ど同じ構造となっている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、インボリュート系歯形は、噛み合う歯車の中心間距離に誤差があっても（該中心間距離が固定されている限り）入力・出力回転速度比は設定値からずれることはないが、トロコイド歯形等のサイクロイド系歯形においては、中心間距離に誤差があると速度比が設定値から周期的にずれてしまうのが大きな特徴の１つとされている（例えば日刊工業新聞社、仙波正荘著、「歯車」第１巻１７頁）。
【００２１】
揺動内接噛合遊星歯車機構においては、上述したように、その外歯歯車５ａ、５ｂがトロコイド歯形等のサイクロイド系歯形で構成されている。従って、内歯歯車１０及び外歯歯車５ａ、５ｂのピッチ円中心間の距離に設計値に対する誤差があると、運転によってこの誤差が１回転毎に変動することにより、角度伝達誤差（入力回転角と出力回転角の理論値からのずれ）が周期的に現れ、これが回転方向の加振力の一因となるという問題があった。
【００２２】
特に、２枚の外歯歯車５ａ、５ｂを同時加工によって製造した場合、設計値からの誤差の位相方向が双方の外歯歯車５ａ、５ｂで一致してしまう。この外歯歯車５ａ、５ｂの一方を１８０度回転させて組み込んだ場合、同時加工された外歯９が同時に内歯歯車１０と噛み合うことになり、図１５に示されるように、外歯歯車５ａの角度伝達誤差Ａと外歯歯車５ｂの角度伝達誤差Ｂが重畳され、大きな角度伝達誤差Ｃ（＝Ａ＋Ｂ）となって現れるという問題があった。
【００２３】
この問題に関連するものとして特開平６−２４１２８３号公報で提案されている技術が存在する。これは、歯数差が「１」であるという従来の一般的な考え方を覆し、「歯数差を外歯歯車の枚数の整数倍」としたものである。外歯歯車が複数枚であることが本技術の前提なので、この提案では歯数差は常に２以上となっている。
【００２４】
例えば図１６に示されるように、２枚の外歯歯車３０５ａ、３０５ｂで考えた場合、内歯歯車３１０と外歯歯車３０５ａ、３０５ｂとの歯数差が「２」の整数倍、即ち偶数に設定され、そもそも内歯３１１の歯数は偶数であることから、外歯歯車３０５ａ、３０５ｂの各々の歯数も偶数に設定される。
【００２５】
この条件で２枚の外歯歯車３０５ａ、３０５ｂを重ねた状態で、それぞれの外歯３０９及び各外歯歯車を貫通する孔（例えば内ローラ孔）を加工すると共に、各外歯歯車３０５ａ、３０５ｂをそれぞれの偏心方向（１８０度反対方向）に単にずらし、「回転させることなく」組み込むようにする。
【００２６】
このようにすると、２枚の外歯歯車３０５ａ、３０５ｂにおける同時に加工された外歯の噛合タイミングが１８０度がずれることになるので、各外歯歯車３０５ａ、３０５ｂの角度伝達誤差が打ち消し合うように作用し、全体として偏心体軸１回転当り１回の角度伝達誤差を低減できる。
【００２７】
しかしながら、この特開平６−２４１２８３号公報でも指摘されているように、この技術は従来一般的であった「歯数差＝１」という考えを覆した結果得られたものである。
【００２８】
従って、揺動内接噛合遊星歯車構造の減速比ＩはＩ＝−（歯数差）／（外歯の数）となることから、外歯歯車５ａ、５ｂの外歯の数を一定と考えた場合、歯数差を「２」にすると歯数差「１」の場合と比較して、得られる減速比が半減する（数値としては２倍となる）という問題があった。
【００２９】
つまり、角度伝達誤差を低減させた上で従来と同等の減速比を得るには、外歯歯車５ａ、５ｂの歯数を２倍以上に増やす（これは外歯歯車が大きくなることを意味する）ことで従来通りの減速比を確保するか、或いは他の減速機構と組み合わせで２段減速以上の構成にしなければならず、結局、サイズアップや複数段減速等の他の要因で角度伝達誤差が増大してしまう可能性を有していた。
【００３０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高い増減速比と角度伝達誤差の低減が両立された、優れた伝達特性を有する揺動内接噛合遊星歯車機構を得ることを目的としている。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１軸と、該第１軸に対して、偏心体を介し互いに３６０／Ｘ（度）（Ｘ：２以上の整数）の位相差を有して偏心揺動回転するＸ枚の外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車と、前記Ｘ枚の外歯歯車の各々に形成される内ピン孔に該Ｘ枚分まとめて遊嵌する内ピンを有して前記外歯歯車の自転成分と同期可能な第２軸と、を備えるＸ枚式の揺動内接噛合遊星歯車機構において、前記内歯歯車を、前記Ｘ枚の外歯歯車のそれぞれに対応するようにＸ枚用意し、前記Ｘ枚の外歯歯車の歯数をそれぞれＸ＊ｎ（ｎ：整数）に設定すると共に、前記Ｘ枚に用意された内歯歯車の理想歯数をそれぞれ（Ｘ＊ｎ）＋１に設定し、前記Ｘ枚の内歯歯車を互いに１／Ｘ歯分だけ位相をずらして配置し、Ｘ枚の素材を重ねた状態で外歯を同時加工して製造された前記Ｘ枚の外歯歯車を、該Ｘ枚の内歯歯車に対して回転させることなく各偏心方向に移動させて組み込むようにして、上記目的を達成するものである。
【００３２】
本発明者は、外歯歯車と内歯歯車の歯数差を「１」とした状態で、角度伝達誤差を低減させることについて詳細に検討した結果、「複数枚の外歯歯車が１つの内歯歯車（の内歯）を共有する」という従来の考えを払拭して複数枚の内歯歯車を用意することに着目した。そして、外歯の歯数を外歯歯車の枚数Ｘの整数倍に設定し、それより１だけ歯数の多いＸ枚の内歯歯車を、１／Ｘ歯分だけ互いに位相をずらして設けるようにした結果、Ｘ枚の外歯歯車をそれぞれ最大偏心方向に非回転状態でスライドさせて組み込むことが出来るようになった。
【００３３】
この結果、従来の２枚以上の歯数差に限って実現されていた角度伝達誤差の低減を、１枚歯数差において達成することが可能となり、コンパクト且つ高増減速比を維持した状態で精密な回転速度制御が可能な揺動内接噛合遊星歯車機構を得ることが出来る。
【００３４】
具体的に外歯歯車の枚数Ｘが３となる場合について図１を参照して説明する。
【００３５】
本発明では、第１〜第３外歯歯車Ａ、Ｂ、Ｃに対応するように内歯歯車が３枚（第１〜第３：Ｈ、Ｉ、Ｊ）が用意される。第１〜第３外歯歯車Ａ、Ｂ、Ｃの歯数はそれぞれ３＊ｎ（ｎ：整数）つまり３の倍数に設定され、第１〜第３内歯歯車Ｈ、Ｉ、Ｊの歯数は（歯数差が「１」であることから）それぞれ（３＊ｎ）＋１に設定される。
【００３６】
更に第１〜第３内歯歯車Ｈ、Ｉ、Ｊは、互いに１／３歯分だけ位相をずらして配置される。例えば、第１内歯歯車Ｈを１／３歯分（角度α）だけ回転させたと仮定すれば、それは第２内歯歯車Ｉに一致し、この第２内歯歯車Ｉを１／３歯分（β：αと一致）だけ回転させたと仮定すれば、それは第３内歯歯車Ｊと一致することになる。
【００３７】
外歯歯車Ａ、Ｂ、Ｃは、３枚の素材を重ねた状態で外歯を同時加工することによって製造されており、この３枚の外歯歯車Ａ、Ｂ、Ｃが、３枚の内歯歯車Ｈ、Ｉ、Ｊに対して回転させることなく各最大偏心方向に移動（スライド）されて組み込まれる。実際にこのようにすれば、３枚の外歯歯車Ａ、Ｂ、Ｃと３枚の内歯歯車Ｈ、Ｉ、Ｊとを確実に噛合させることが出来る。
【００３８】
この結果、同時加工された外歯が同時に噛み合うことが無く、１２０度の位相差を有して噛み合うことになるので、図２に示されるように、各外歯歯車Ａ、Ｂ、Ｃの角度伝達誤差が互いに打ち消し合うように作用し、回転方向の振動を低減させることが出来る。又、３枚の外歯歯車Ａ、Ｂ、Ｃの噛合状態も一致させることが出来るようになる。
【００３９】
なお、Ｘ枚の外歯歯車を同時加工する際には、上記内ピンが挿入される内ピン孔（これは、内ピンに内ローラが被覆されている場合には内ローラ孔とも呼ばれる）、及び偏心体が挿入される偏心体孔も同時加工しておくことが好ましい。
【００４０】
ところで、本第１発明ではＸ枚の内歯歯車を用意しなければならず、部品点数が増加するという点で、出来る限り部品を共有化して簡潔な構造にすることが好ましい。従って望ましくは、Ｘ枚の内歯歯車が、筒状の単一の共通内歯枠と、該共通内歯枠の内周面に形成される（全理想歯数分とは限らない。この点については後述する）ピン溝と、各内歯歯車ごとに別個に設けられ、各内歯歯車の歯を構成し、前記ピン溝によって保持される外ピンと、を備えて一体的に構成されているようにする。
【００４１】
このようにすると、実際に内歯歯車を提供する役目を有している外ピン自体を共有することは勿論出来ないが、この外ピンを保持する共通内歯枠を共有することが出来るようになり、構造を簡潔にすることが出来る。この場合、共通内歯枠にＸ枚分のピン溝が形成されることから、Ｘ枚の内歯歯車の同軸度を高めることが出来る。
【００４２】
又このように内歯枠を共有する際、各内歯歯車の外ピンの数が前記理想歯数より少なくされ、一体的に構成される前記Ｘ枚の内歯歯車を軸方向から視た場合、前記Ｘ枚分の内歯歯車の前記外ピンが互いに干渉しない位置に各内歯歯車の外ピンを配設することが好ましい。
【００４３】
Ｘ枚の内歯歯車の内歯（外ピン）が軸方向から視て実際に干渉していたとしても、外ピン自体は内歯歯車毎に独立しているので構造上全く問題とならない。
【００４４】
しかし、加工の便宜の観点から、カッタを逃がすようにして、共通内歯枠の軸方向両端に至るまでピン溝を形成したいという要請があり、その際にピン溝が上記干渉状態であると、外ピンを保持できる程度に深い溝を形成することが困難となる。
【００４５】
この場合、上記発明のようにすれば複数の内歯歯車同士でピン溝が干渉しないで済むので、総てのピン溝を共通内歯枠の軸方向両端に至るまで形成することが出来るようになる。これは、１つのカッタで総てのピン溝をまとめて形成することが出来ることにも繋がり、各内歯歯車の同軸度が更に高められると共に製造コストも低減させることが出来る。なお、内歯歯車の内歯の歯数が比較的少なく、そもそも複数の内歯歯車の間で外ピンが干渉していない場合には上記の問題は生じない。
【００４６】
又、一般的には、前記外歯歯車の枚数Ｘが２又は３のいずれかに設定されていることが多く、その場合に上記発明を適用することが望ましい。
【００４７】
更に、上記共通内歯枠を採用する際に、外ピン又はピン溝の干渉を具体的に防止するには、例えば前記Ｘが２とされて、前記外歯歯車を第１外歯歯車及び第２外歯歯車の２枚によって構成すると共に、前記内歯歯車を第１及び第２内歯歯車の２枚によって構成し、前記第１及び第２外歯歯車の歯数を２＊（３ｍ＋１）（ｍ：正の整数）に設定すると共に、前記第１及び第２内歯歯車の理想歯数を共に２＊（３ｍ＋１）+１＝６ｍ＋３に設定し、更に、該第１及び第２内歯歯車を一体的に構成可能とする前記共通内歯枠に、該第１及び第２内歯歯車の理想歯数を合計した総理想歯数２＊（６ｍ＋３）に対して３分の１に省略された２＊（２ｍ＋１）個の前記ピン溝を、周方向に等間隔で形成し、第１内歯歯車の理想歯数（６ｍ＋３）に対して３分の１に省略された２ｍ＋１個の第１外ピン群と、第２内歯歯車の理想歯数（６ｍ＋３）に対して３分の１に省略された２ｍ＋１個の第２外ピン群を、該第１、第２内歯歯車の歯として前記２＊（２ｍ＋１）個の前記ピン溝を交互に用いて配設することが好ましい。
【００４８】
２枚の外歯歯車（歯数は２の倍数）を２枚の内歯歯車にそれぞれ組み込む場合、各内歯歯車の内歯の理想歯数は奇数（２の倍数＋１）となる。従って、２枚の内歯歯車の理想歯数の合計（これを総理想歯数という）は、奇数の２倍で偶数となり、この総理想歯数分の総てのピン溝を共通内歯枠の内周面に形成するとピン溝が干渉する可能性がある。
【００４９】
既に説明したようにピン溝及び外ビンを適宜省略すれば（即ちピン溝をまびけば）干渉を回避できるが、例えば、総理想歯数のピン溝を一本おきに省略すると、第１内歯歯車の第１外ピン群用のピン溝が総て残り、第２内歯歯車の第２外ピン群用のピン溝が零となる状況が起こりうる。
【００５０】
本発明では、各内歯歯車の理想歯数が３の倍数に設定されるので総理想歯数も３の倍数となり、この総理想歯数を３分の１に省略（つまり外ピン３本中の２本を省略）してピン溝が形成されるので、確実且つ全周に亘って等間隔に間引くことが可能になり、第１外ピン群と第２外ピン群のピン溝が交互に残ることになる。その点で、第１及び第２外歯歯車の噛み合い状態の均一化が図られ、角度伝達誤差を小さく維持することが出来るようになる。
【００５１】
又、複数の内歯歯車の間でのピン溝の干渉が回避された場合には、このピン溝の総てが内歯枠の軸方向両端にまで達しているように加工することが望ましい。
【００５２】
なお、上記の基本思想は角度伝達誤差の低減方法として捉えることも可能であり、例えば、前記Ｘ枚の外歯歯車の歯数をそれぞれＸ＊ｎ（ｎ：整数）に設定すると共に、該Ｘ枚の外歯歯車の各々と噛合するＸ枚の前記内歯歯車の理想歯数を（Ｘ＊ｎ）＋１に設定し、且つ、前記Ｘ枚の内歯歯車を互いに１／Ｘ歯分だけ位相をずらして配置し、Ｘ枚の素材を重ねた状態で外歯を同時加工して製造された前記Ｘ枚の外歯歯車を、前記Ｘ枚の内歯歯車に対して回転させることなく各偏心方向に移動させて組み込むようにすればよい。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００５４】
図３に、本発明の第１実施形態に係る揺動内接噛合遊星歯車機構が採用された減速装置１００を示す。なお、ここでは、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揺動内接噛合遊星歯車機構を「減速機構」として適用したものである。
【００５５】
減速装置１００は、第１軸である入力軸１０１と、この入力軸１０１に対して偏心体１０３ａ、１０３ｂを介し互いに３６０／２（度）の位相差を有して偏心揺動回転する第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂと、第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂのそれぞれと内接噛合する第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂと、外歯歯車１０５ａ、１０５ｂの自転成分と同期可能な第２軸である出力軸１０２と、を備える。
【００５６】
偏心体１０３ａ、１０３ｂは、入力軸１０１に所定位相差（この例では１８０°）をもって一体的に設けられている。それぞれの偏心体１０３a、１０３ｂは軸受１０４a、１０４ｂを介して、第１及び第２外歯歯車１０５a、１０５ｂの偏心体孔１１３ａ、１１３ｂに挿入され、その結果、第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂが偏心体１０３ａ、１０３ｂに対して回転自在となっている。
【００５７】
第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂの各々には内ローラ孔（内ピン孔）１０６ａ、１０６ｂが形成されており、この双方に対して、出力軸１０２に設けられる内ピン１０７及び内ローラ１０８がまとめて遊嵌している。この内ピン１０７及び内ローラ１０８が介在することで、外歯歯車１０５ａ、１０５ｂの自転と出力軸１０２の回転とが同期している。なお、内ピン１０７の一端は、出力軸１０２に固着又は嵌入され、他端はリング状のフランジ部材１１６に保持されている。
【００５８】
外歯歯車１０５a、１０５ｂの外周にはトロコイド歯形等の外歯１０９が形成されており、この外歯１０９が内歯歯車１１０a、１１０ｂと内接噛合している。
【００５９】
具体的に内歯歯車１１０a、１１０ｂは、円筒状の共通内歯枠１２０と、この共通内歯枠１２０の内周面に形成されるピン溝１２２と、このピン溝１２２に遊嵌状態で設置される外ピン１１１a、１１１ｂと、を備えており、この外ピン１１１a、１１１ｂが回転し易く保持されている。又、共通内歯枠１２０は特に図示しない外部部材に固定されるようになっている。
【００６０】
入力軸１０１が１回転すると偏心体１０３a、１０３ｂが１回転する。この偏心体１０３a、１０３ｂの１回転により、外歯歯車１０５a、１０５ｂが入力軸１０１の周りで揺動回転を行おうとするが、内歯歯車１１０ａ、１１０ｂによってその自転が拘束されるため、外歯歯車１０５a、１０５ｂは、この内歯歯車１１０ａ、１１０ｂに内接しながら微小な自転を含んだ揺動を行うことになる。この微少な自転が、内ピン１０７を介して出力軸１０２に伝達されることにより、所望の減速を得ることができる。
【００６１】
次に、外歯歯車１０５ａ、１０５ｂと内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの歯数等について詳細に説明する。
【００６２】
図４及び図５に示されるように、第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂの歯数はそれぞれ２＊ｎ（ｎ：整数であり、ここでは４０。歯数は「８０」となる）に設定される。歯数差「１」を得ようとすれば、第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの理想歯数はそれぞれ（２＊ｎ）＋１＝８１（ｎ＝４０）に設定される。なお、内歯歯車１１０ａ、１１０ｂに関して「理想歯数」と表現するのは、実際には図４又は図５のように理想歯数分の外ピン１１１ａ、１１１ｂが配設されるわけではなく、理想歯数より少ない状態で設置されるからである（後述）。つまり、この図４及び図５は実際の状態ではなく、仮想的な状態を示している。
【００６３】
ところで図４と図５とを比較すれば明らかなように、第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂは、互いに１／２（１／外歯歯車の枚数）歯分だけ位相がずらされて配置される。具体的な位相のずれα（度）は、内歯の数が８１であることからα＝（３６０／８１）×（１／２）である。即ち、第１内歯歯車１１０ａを角度αだけ回転させると第２内歯歯車１１０ｂの内歯の位相と一致する。
【００６４】
又、第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂは、２枚の素材を重ねた状態で、外歯１０９、内ピン孔１０６ａ、１０６ｂ及び偏心体孔１１３a、１１３ｂが同時加工されて製造されている。従って、切削加工上の誤差は、第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂで殆ど一致している。この第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂは、回転させることなく各偏心方向Ｅ１、Ｅ２に移動させられた状態（即ち平行離反させられた状態）で第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂに組み込まれる。
【００６５】
従って、歯数が偶数となる２枚の外歯歯車１０５a、１０５ｂを単にずらして組み込んだだけなので、外歯の噛み合い状態が双方で一致している。つまり、第１外歯歯車１０５ａが外歯１０９の間（つまり「谷」Ｔ）で噛み合う状態の場合、第２外歯歯車１０５ｂも「谷」Ｔで噛み合うことになる。
【００６６】
又同様に、同時加工された一対の内ローラ孔１０６ａ、１０６ｂも位相が一致していることになり、これらに対して１つの内ピン１０７及び内ローラ１０８をまとめて挿入することができる。この結果、出力軸１０２と外歯歯車１０５ａ、１０５ｂの自転が同期する。
【００６７】
次に外ピン１１１の省略（まびき）について説明する。
【００６８】
繰り返しになるが、図４及び図５は実際の状態ではなく、第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの理想歯数（８１）と、第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの内歯の位相関係を説明するために便宜上提示したものである。図４及び図５の状態を仮に重ね合わせた場合を考えると図６のようになり、第１外ピン群（斜線でしめす）１１１aと第２外ピン群１１１ｂとが（見た目では）干渉していることが解る。
【００６９】
そこで、実際には図７に示すように外ピン１１１a、１１１ｂ及びピン溝１２２が省略（まびき）されている。
【００７０】
第１及び第１内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの理想歯数は８１であったが、この理想歯数８１は６ｍ＋３（ｍ：１３）という３の倍数として考えることが出来る。これは、第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂの外歯の数８０が２＊（３ｍ＋１）（ｍ：１３）という条件を考慮して設定されているからである。
【００７１】
更に、第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂを一体的に構成する共通内歯枠１２０には、この第１及び第２内歯歯車の理想歯数を合わせた総理想歯数２＊（６ｍ＋３）＝１６２に対して３分の１に省略された２＊（２ｍ＋１）＝５４個のピン溝１２２が、周方向に等間隔で形成される。この際、既に述べたように内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの理想歯数は３の倍数であったことから、３分の１に省略しても余りが発生することが無く、ピン溝１２２を均等間隔で形成することが出来る。特に、図８に模式的に示されるように、ピン溝１２２が円筒状の共通内歯枠１２０の軸方向両端に至るまで形成することが好ましい。その際には、１つの切削カッタ１２４によって、第１及び第２外ピン群１１１a、１１１ｂ用のピン溝１２２を区別することなくまとめて形成すると、高精度且つ低コストで共通内歯枠１２０を製造することが出来る。
【００７２】
その状態で、図９に示されるように、第１内歯歯車１１０aの理想歯数６ｍ＋３＝８１に対して３分の１に省略された２ｍ＋１＝２７個の第１外ピン群１１１aと、第２内歯歯車１１０ｂの理想歯数６ｍ＋３＝８１に対して３分の１に省略された２ｍ＋１＝２７個の第２外ピン群１１１ｂとが、上記２＊（２ｍ＋１）＝５４個のピン溝１２２を交互に利用するようにして配設されている。なお、第１及び第２外ピン群１１１a、１１１ｂの間には、相互に外ピン群１１１a、１１１ｂが移動してしまうことを防止するために、規制リング１２６が挿入されている。
【００７３】
この結果、図７に戻って、一体的に構成される第１及び第２内歯歯車１１０a、１１０ｂを軸方向から視た場合、２枚分の内歯を構成する外ピン１１１ａ、１１１ｂが、互いに干渉しない程度に省略されていることになる。
【００７４】
なお、外歯歯車１０５a、１０５ｂの歯数が８０、内歯歯車１１０の理想歯数が８１であるので、その歯数差は１である。そのため、入力軸１０１の１回転毎に第１及び第２外歯歯車１０５a、１０５ｂは外部部材に固定される第１及び第２内歯歯車１１０a、１１０ｂに対して１歯分だけずれる（自転する）。従って、実際の外ピン（内歯）１１１a、１１１ｂの数は３分の１（２７）に省略されているにも拘らず、入力軸１０１の１回転が外歯歯車１０５a、１０５ｂの−１／８０の回転に減速される。この外歯歯車１０５a、１０５ｂの回転は、内ローラ孔１０６a、１０６ｂと内ローラ１０８の隙間によってその揺動成分が吸収され、自転成分のみが内ピン１０７を介して出力軸１０２へと伝達される。
【００７５】
この減速装置１００では、第１及び第２外歯歯車１０５a、１０５ｂにおいて同時加工された外歯１０９が、内歯歯車１１０a、１１０ｂに対して同時に噛み合うことが防止される。具体的には、同時加工された外歯１０９は、位相が１８０度ずれたタイミングで噛み合うことになる。従って、図１０に模式的に示されるように、第１外歯歯車１０５aと第１内歯歯車１１０aの噛み合いによっ生じる角度伝達誤差Ａと、第２外歯歯車１０５ｂと第２内歯歯車１１０ｂの噛み合いによって生じる角度伝達誤差Ｂとが、互いに半周期（１８０度）分だけ位相がずれて互いに打ち消し合うように作用し、全体としての角度伝達誤差Ｃ（＝Ａ＋Ｂ）を大幅に低減させることが出来る。
【００７６】
しかも、この角度伝達誤差の低減を、１枚歯数差の状態で達成することが可能となり、コンパクト且つ高減速比（２枚歯数差と比較して２倍の減速）を維持した状態で精密な回転速度制御が可能な揺動内接噛合遊星歯車機構を得ることが出来る。
【００７７】
又、第１及び第２内歯歯車１１０a、１１０ｂを構成する第１及び第２外ピン群１１１a、１１１ｂが、単一の共通内歯枠１２０によって保持されるので、減速装置１００の内部構造を簡潔にすることが出来る。更に、共通内歯枠１２０に形成される複数のピン溝１２２が１つのカッタ１２４によって切削形成されるので、第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの同軸度を高めることが出来る。
【００７８】
更に、上記のようにピン溝１２２及び外ピン１１１が適度に省略されているため、カッタ１２４を逃がすようにしながら、共通内歯枠１２０にピン溝１２２を容易に形成することができるようになり、製造コストを低減させることが出来る。
【００７９】
又、その省略（まびき）の際に、第１及び第２外ピン群１１１a、１１１ｂが交互且つ等間隔に残るように設定されているので、第１及び第２外歯歯車１０５ａ、１０５ｂの噛み合い状態が均等となり、角度伝達誤差を小さく維持することが出来るようになる。
【００８０】
なお、この実施形態では、製造コストの低減等の観点から、ピン溝１２２及び外ピン１１１ａ、１１１ｂをまびいているが、第１及び第２内歯歯車１１０ａ、１１０ｂの内歯（外ピン１１１a、１１１ｂ）が軸方向から視て実際に干渉していたとしても、外ピン１１１a、１１１ｂ自体は各内歯歯車１１０ａ、１１０ｂで独立しているので、構造上全く問題とならない。
【００８１】
例えば、図１１に示される第２実施形態に係る減速装置２００のように、共通内歯枠２２０の内周面に周方向に逃げ溝２２０ａを形成し、この逃げ溝２２０ａを境にして一方に第１外ピン群２１１ａ用のピン溝２２２を、他方に第２ピン群２１１ｂ用のピン溝２２２を、理想歯数のままで互いに半歯分位相をずらして形成することも可能である。なお、減速装置２００におけるその他の部分・部材等については、第１実施形態の減速装置１００とほぼ同様であるので、各部品等に関して下二桁が同一となる符号を採用することによって、図示及び説明を省略する。
【００８２】
この減速装置２００のようにすると、図４及び図５に示した理想歯数のままの状態の揺動内接噛合遊星歯車構造を採用することが可能となり、外歯歯車２０５ａ、２０５ｂに対して同時に噛み合う内歯（外ピン２１１ａ、２１１ｂ）の数が増し、トルク容量を増大させることが可能となる。
【００８３】
なお、この第１及び第２実施形態では、第１及び第２内歯歯車が共通内歯枠によって構成されている場合を示したが、本発明はそれに限定されず、２つ以上の内歯枠が連結された構造でも構わない。又、本発明は外歯歯車が２枚の場合に限定されず３枚以上であっても良い。
【００８４】
又この実施形態では、内歯歯車が固定され、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装置を構成可能である。更に、これらの入出力を逆転させることにより増速装置を構成することも可能である。
【００８５】
又、ここでは第１及び第２実施形態を示したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、これらの各部分等を適宜組み合わせた実施形態も存在し、更に、今回示した形態以外の各種実施形態も存在する。なお、明細書全文に表れてくる部材の形容（機能・形状）はあくまで例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、揺動内接噛合遊星歯車機構の特徴である高い減速比を維持した状態で、回転方向の振動（角度伝達誤差）を低減することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するために、揺動内接噛合遊星歯車機構の一構成例を概念的に示す図
【図２】同揺動内接噛合遊星歯車機構による角度伝達誤差を模式的に示す線図
【図３】本発明の第１実施形態に係る揺動内接噛合遊星歯車機構が適用された減速装置を示す断面図
【図４】図３のIV−IV断面において、内歯が理想歯数である場合を仮想的に示した図
【図５】図３のＶ−Ｖ断面において、内歯が理想歯数である場合を仮想的に示した図
【図６】図４及び図５を重ねることで、内歯の干渉状態を仮想的に示した図
【図７】同減速装置の実際の内歯歯車の内歯の構成を示した図
【図８】同減速装置の共通内歯枠を部分的に示す斜視図
【図９】同共通内歯枠に外ピンが設置された状態を示す斜視図
【図１０】同減速装置の角度伝達誤差を模式的に示す線図
【図１１】本発明の第２実施形態に係る減速装置の共通内歯枠を部分的に示す斜視図
【図１２】従来の揺動内接噛合遊星歯車機構が採用された減速装置を示す断面図
【図１３】図１２のXIII−XIII断面図
【図１４】同揺動内接噛合遊星歯車機構の噛合状態を示す模式図
【図１５】同揺動内接噛合遊星歯車機構の角度伝達誤差を示す線図
【図１６】歯数差「２」の揺動内接噛合遊星歯車機構の噛合状態を示す模式図
【符号の説明】
１００、２００…減速装置
１０１…第１軸
１０２…第２軸
１０５ａ…第１外歯歯車
１０５ｂ…第２外歯歯車
１０６…内ローラ孔
１０７…内ピン
１０８…内ローラ
１１０ａ、２１０ａ…第１内歯歯車
１１０ｂ、２１０ｂ…第２内歯歯車
１１１、２１１…外ピン
１２０、２２０…共通内歯枠
１２２、２２２…ピン溝

Claims (5)

1. 第１軸と、該第１軸に対して、偏心体を介し互いに３６０／Ｘ（度）（Ｘ：２以上の整数）の位相差を有して偏心揺動回転するＸ枚の外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車と、前記Ｘ枚の外歯歯車の各々に形成される内ピン孔に該Ｘ枚分まとめて遊嵌する内ピンを有して前記外歯歯車の自転成分と同期可能な第２軸と、を備えるＸ枚式の揺動内接噛合遊星歯車機構において、
   前記内歯歯車を、前記Ｘ枚の外歯歯車のそれぞれに対応するようにＸ枚用意し、
   前記Ｘ枚の外歯歯車の歯数をそれぞれＸ＊ｎ（ｎ：整数）に設定すると共に、前記Ｘ枚用意された内歯歯車の理想歯数をそれぞれ（Ｘ＊ｎ）＋１に設定し、
   前記Ｘ枚の内歯歯車を互いに１／Ｘ歯分だけ位相をずらして配置し、
   Ｘ枚の素材を重ねた状態で外歯を同時加工して製造された前記Ｘ枚の外歯歯車を、該Ｘ枚の内歯歯車に対して回転させることなく各偏心方向に移動させて組み込むようにした
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車機構。
2. 請求項１において、
   前記Ｘ枚の内歯歯車が、
   筒状の単一の共通内歯枠と、この共通内歯枠の内周面に形成されるピン溝と、各内歯歯車ごとに別個に設けられ、各内歯歯車の歯を構成し、前記ピン溝によって保持される外ピンと、を備えて一体的に構成されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車機構。
3. 請求項２において、
   各内歯歯車の外ピンの数が前記理想歯数より少なくされ、
   前記一体的に構成される前記Ｘ枚の内歯歯車を軸方向から視た場合、
   前記Ｘ枚分の内歯歯車の前記外ピンが互いに干渉しない位置に各内歯歯車の外ピンを配設した
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車機構。
4. 請求項３において、
   前記Ｘが２とされて、前記外歯歯車を第１外歯歯車及び第２外歯歯車の２枚によって構成すると共に、前記内歯歯車を第１及び第２内歯歯車の２枚によって構成し、
   前記第１及び第２外歯歯車の歯数を２＊（３ｍ＋１）（ｍ：正の整数）に設定すると共に、前記第１及び第２内歯歯車の前記理想歯数を共に２＊（３ｍ＋１）+１＝６ｍ＋３に設定し、更に、
   該第１及び第２内歯歯車を一体的に構成可能とする前記共通内歯枠に、該第１及び第２内歯歯車の前記理想歯数を合計した総理想歯数２＊（６ｍ＋３）に対して３分の１に省略された２＊（２ｍ＋１）個の前記ピン溝を、周方向に等間隔で形成し、
   第１内歯歯車の理想歯数（６ｍ＋３）に対して３分の１に省略された２ｍ＋１個の第１外ピン群と、第２内歯歯車の理想歯数（６ｍ＋３）に対して３分の１に省略された２ｍ＋１個の第２外ピン群を、該第１、第２内歯歯車の歯として前記２＊（２ｍ＋１）個の前記ピン溝を交互に用いて配設した
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車機構。
5. 第１軸と、該第１軸に対して、偏心体を介して互いに３６０／Ｘ（度）（Ｘ：２以上の整数）の位相差を有して偏心揺動回転するＸ枚の外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車と、前記Ｘ枚の外歯歯車の各々に形成される内ピン孔に該Ｘ枚分まとめて遊嵌する内ピンを有して前記外歯歯車の自転成分と同期可能な第２軸と、を備えるＸ枚式の揺動内接噛合遊星歯車機構における回転動力の角度伝達誤差の低減方法において、
   前記Ｘ枚の外歯歯車の歯数をそれぞれＸ＊ｎ（ｎ：整数）に設定すると共に、該Ｘ枚の外歯歯車の各々と噛合するＸ枚の前記内歯歯車の理想歯数を（Ｘ＊ｎ）＋１に設定し、且つ、
   前記Ｘ枚の内歯歯車を互いに１／Ｘ歯分だけ位相をずらして配置し、
   Ｘ枚の素材を重ねた状態で外歯を同時加工して製造された前記Ｘ枚の外歯歯車を、前記Ｘ枚の内歯歯車に対して回転させることなく各偏心方向に移動させて組み込む
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車機構の角度伝達誤差の低減方法。

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