JP4684120B2

JP4684120B2 - 偏心揺動型減速機

Info

Publication number: JP4684120B2
Application number: JP2006034759A
Authority: JP
Inventors: 昌兆栗田
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2026-02-13
Also published as: JP2007211944A

Description

この発明は、クランク軸によりピニオンを偏心回転させることで減速するようにした偏心揺動型減速機に関する。

従来の偏心揺動型減速機としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
実開平０３−０００１４８号公報

このものは、内周に多数の内歯が設けられた外側ケース、および、外側ケースの一側面に他側面が接触した状態で締結された締結体を有する外側部材と、外側部材内に収納され、外周に前記内歯に噛み合うとともに、歯数が該内歯より若干少ない外歯を有するピニオンと、クランク部がピニオンに挿入され、回転することでピニオンを偏心回転させるクランク軸と、前記外側部材内に挿入され、前記クランク軸を回転可能に支持するキャリアと、外側部材とキャリアとの間に介装され、これら外側部材とキャリアとの相対回転を許容する軸受とを備え、前記外側ケースの一側面に環状突出部を形成する一方、締結体の他側面に前記環状突出部が嵌合される環状凹部を形成したものである。

そして、一般に、このような偏心揺動型減速機においては、前記外側ケースと締結体との間を通って内部の潤滑剤（油、グリース）等が外部に漏出したり、塵や埃等が内部に侵入する事態を防止するため、外側ケースと締結体との間にＯリングを介装するようにしているが、このようなＯリングは、製作作業を容易にするため、環状突出部の外周面に半径方向外側が開口している環状の収納溝を形成した後、該収納溝に収納し環状凹みの内周面によって位置規制するようにしている。

ここで、このような偏心揺動型減速機の出力側に大きな荷重が作用したときにおいても、前記環状突出部の変形量を所定値以下に抑えるためには、該環状突出部をある一定の肉厚以上とする必要があるが、従来の偏心揺動型減速機にあっては、前述のような位置にＯリングを収納する収納溝が形成されているため、環状突出部は、前記必要な一定肉厚に収納溝の深さが加えられてかなりの肉厚となってしまい、この結果、偏心揺動型減速機が大径化してしまうというという課題があった。

この発明は、製作費が安価でありながら、小径化を図ることができる偏心揺動型減速機を提供することを目的とする。

このような目的は、内周に多数の内歯が設けられた外側ケース、および、外側ケースの一側面に他側面が接触した状態で締結された締結体を有する外側部材と、外側部材内に収納され、外周に前記内歯に噛み合うとともに、歯数が該内歯より若干少ない外歯を有するピニオンと、クランク部がピニオンに挿入され、回転することでピニオンを偏心回転させるクランク軸と、前記外側部材内に挿入され、前記クランク軸を回転可能に支持するキャリアと、外側部材とキャリアとの間に介装され、これら外側部材とキャリアとの相対回転を許容する軸受とを備え、前記外側ケースの一側面または締結体の他側面のいずれか一方に環状突出部を形成する一方、締結体の他側面または外側ケースの一側面の残り他方に前記環状突出部が嵌合される環状凹部を形成した偏心揺動型減速機において、前記環状突出部の先端面と該先端面に対向する環状凹部の側面とを平行に延在させるとともに、前記先端面と前記側面との間において半径方向内側が開口している収納溝を形成し、かつ、Ｏリングを前記収納溝に収納するとともに、前記軸受のアウターレースにより位置規制することで、外側ケースと締結体との間をシールすることにより、達成することができる。

この発明においては、環状突出部の先端面と該先端面に対向する環状凹部の側面との間において半径方向内側が開口している収納溝を形成するとともに、該収納溝にＯリングを収納したので、環状突出部は、変形量を所定値以下に抑えることができる必要最低限の肉厚、即ち、従来の外周面に形成した収納溝の深さ分を差し引いた一定肉厚で充分であり、この結果、偏心揺動型減速機の小径化を容易に図ることができる。また、前記収納溝に収納されたＯリングを軸受のアウターレースにより位置規制することで、該アウターレースを軸受の一部として、また、Ｏリングの位置規制部材として機能させるようにしたので、Ｏリングの位置規制を行うための新たな部材を設ける必要がなくなり、構造が簡単になるとともに、安価に製作することができる。

以下、この発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１、２、３において、11は基端部が図示していない産業用ロボット10の駆動手段に取り付けられた締結体であり、この締結体11は前記駆動手段から回転駆動力を付与されることで、垂直軸回りに回転することができる。12は略円筒状を呈する外側ケースであり、この外側ケース12の軸方向中央部内周には周方向に等距離離れた多数の内歯としてのピン歯13が設けられている。そして、前記外側ケース12と締結体11とは、外側ケース12の一側面と締結体11の他側面とが接触した状態で複数のボルト14により共締めされて着脱可能に締結されている。

前記外側ケース12の一側面または締結体11の他側面のいずれか一方、ここでは外側ケース12の一側面で、該一側面と前記締結体11の他側面とが接触するほぼリング状をした接触領域の半径方向内側部には、軸方向一側（締結体11）に向かって突出した環状突出部15が形成されており、この環状突出部15は周方向に連続して延びている。

16は締結体11の他側面または外側ケース12の一側面の残り他方、ここでは締結体11の他側面で、前記接触領域の半径方向内側部に形成された環状凹部であり、この環状凹部16に前記環状突出部15が嵌合された状態で、前述のように外側ケース12と締結体11とが締結されている。ここで、前述した締結体11、外側ケース12は全体として、偏心揺動型減速機の固定部としての外側部材17を構成するが、前記締結体11は産業用ロボット10の旋回ヘッド（第１部材）としての役割も果たしている。

前記外側部材17内、詳しくは外側ケース12内にはリング状を呈するピニオン20が複数（ここでは２個）軸方向に並べられて収納され、これらピニオン20の外周には多数のトロコイド歯形からなる外歯21がそれぞれ形成されている。ここで、前記ピニオン20の外歯21の歯数は前記ピン歯13の歯数より若干、ここでは１個だけ少なく、また、これらピニオン20と外側ケース12とは内接した状態で外歯21とピン歯13とが噛み合っているが、２つのピニオン20の最大噛み合い部（噛み合いの最も深い部位）は 180度だけ位相がずれている。

各ピニオン20には複数（３個）の軸方向に貫通した貫通孔22が形成され、これらの貫通孔22は周方向に等距離離れて配置されている。23は外側ケース12（外側部材17）内に挿入されたキャリアであり、このキャリア23はピニオン20の軸方向両外側に配置された略リング状を呈する一対の端板部24と、これら端板部24同士を連結するとともに、貫通孔22内に遊嵌された複数（貫通孔22と同数）の柱部25とから構成されている。

26は前記一側に向かって突出した環状突出部15の先端面（一端面）27と、該先端面27に対向する環状凹部16の側面28との間に間隙を設けることで、外側部材17の内周面に、前記先端面27、側面28および環状凹部16の内周面29によって形成された収納溝であり、この収納溝26は周方向に連続して延びるとともに、前記先端面27と側面28との間において半径方向内側が開口している。前記収納溝26には合成ゴム等からなる断面円形のＯリング33が収納され、このＯリング33は前述の先端面27と側面28とにより軸方向両側から押し潰されることで、締結体11と外側ケース12との間をシールし、これらの間を通って偏心揺動型減速機内の潤滑剤等が外部に漏出したり、塵や埃等が内部に侵入する事態を防止する。

そして、このように環状突出部15の先端面27と該先端面27に対向する環状凹部16の側面28とを平行に延在させるとともに、前記先端面27と前記側面28との間において半径方向内側が開口している収納溝26を形成するとともに、該収納溝26にＯリング33を収納すれば、環状突出部15の肉厚を、従来の環状突出部の肉厚からその外周面に形成されていた収納溝の深さ分を差し引いた必要最小限の一定肉厚としても、偏心揺動型減速機の出力側に大きな荷重が作用したときにおける該環状突出部15の変形量を所定値以下に容易に抑えることができ、この結果、環状突出部15の厚さを従来より薄くすることができて偏心揺動型減速機の小径化を容易に図ることができる。

34は前記キャリア23と外側部材17、詳しくは両端板部24の外周と外側ケース12の軸方向両端部内周との間に介装された一対のアンギュラ玉軸受であり、これらの軸受34によりキャリア23と外側部材17とは相対回転が許容される。ここで、これら軸受34のうちの一方の軸受、ここでは軸方向一側に配置された軸受34ａのアウターレース35ａは収納溝26の前記開口を 2/3以上塞ぐよう、外側ケース12の軸方向一側端部内周に嵌合固定されている。この結果、アウターレース35ａの外周面は収納溝26に収納されたＯリング33の半径方向内側部に当接し、該Ｏリング33が収納溝26から半径方向内側にはみ出さないよう位置規制している。

このように、前記収納溝26に収納されたＯリング33を軸受34ａのアウターレース35ａにより位置規制するようにすれば、該アウターレース35ａを軸受34ａの一部として、また、Ｏリング33の位置規制部材として機能させることができ、これにより、Ｏリング33の位置規制を行うための新たな部材を設ける必要がなくなり、構造が簡単となるとともに、安価に製作することもできる。

40は各ピニオン20に成形された軸方向に延びる複数（３個）のクランク軸孔であり、これらのクランク軸孔40は周方向に等距離離れるとともに、貫通孔22と交互に配置されている。41は複数本（クランク軸孔40と同数）のクランク軸であり、これらのクランク軸41は周方向に等角度離れて配置されている。これらクランク軸41の軸方向両端部とキャリア23、詳しくは両端板部24との間には軸受42がそれぞれ介装され、これにより、前記クランク軸41の軸方向両端部はキャリア23に回転可能に支持される。

前記クランク軸41は軸方向中央部にクランク軸41の中心軸から等距離だけ偏心したピニオン20と同数（２個）のクランク部43を有し、これらクランク部43は軸方向に若干距離だけ離れるとともに、互いに 180度だけ位相がずれている。そして、前記クランク軸41のクランク部43はピニオン20のクランク軸孔40内にそれぞれ針状ころ軸受44を介して挿入されており、この結果、前記ピニオン20とクランク軸41とは相対回転が許容されている。なお、45は軸方向他側に配置されている軸受34ｂより軸方向他側の外側部材17（外側ケース12）内周とキャリア23（端板部24）の外周との間に介装されたオイルシールである。

48は前記外側部材17、詳しくは締結体11の一側面に複数のボルト49によって取り付けられた駆動モータであり、この駆動モータ48の出力軸50は偏心揺動型減速機の中心軸と同軸であるとともに、その先端（他側端）に第１外歯車54が設けられている。55は少なくともいずれか１本、ここでは全てのクランク軸41の軸方向一側端にそれぞれ取り付けられ、前記第１外歯車54より大径である第２外歯車であり、これらの第２外歯車55は前記第１外歯車54の周囲に配置されるとともに、該第１外歯車54に噛み合っている。

そして、前記駆動モータ48の回転が第１、第２外歯車54、55により減速されて全てのクランク軸41に同時に伝達されると、これらのクランク軸41は自身の中心軸回りに回転し、これにより、クランク軸41のクランク部43がピニオン20のクランク軸孔40内において偏心回転してピニオン20が偏心揺動回転をする。このとき、前記ピニオン20の外歯21の歯数が外側ケース12のピン歯13の歯数（ピン数）より若干少ないので、キャリア23は大幅に減速されて低速で回転する。

前記偏心揺動型減速機の回転部、ここではキャリア23の他側端には産業用ロボット10の第２部材としての先端側アーム56の基端部が複数のボルト57によって固定されており、この先端側アーム56は、駆動モータ48が作動してキャリア23が低速回転すると、基端部を中心に締結体11（旋回ヘッド）に対して回転（揺動）することができる。そして、前述のように外側部材17（外側ケース12）を固定側と、キャリア23を回転側とすると、従来多用されている形式と同一となり、従来と同様の感覚で使用することができる。

次に、前記実施例１の作用について説明する。
前述のような産業用ロボット10において先端側アーム56を締結体11に対して回転（揺動）させる場合には、駆動モータ48を作動して出力軸50を回転させる。この出力軸50の回転は、第１外歯車54および第２外歯車55により減速されながら全てのクランク軸41に伝達され、これらクランク軸41を自身の中心軸回りに同一方向に同一回転速度で回転させる。

このとき、クランク軸41のクランク部43がピニオン20のクランク軸孔40内において偏心回転してピニオン20を偏心揺動回転させるが、前記ピニオン20の外歯21の歯数が外側ケース12のピン歯13の数より１個だけ少ないので、キャリア23はピニオン20の偏心揺動回転により大幅に減速されて低速回転し、先端側アーム56を基端部を中心として回転（揺動）させる。

ここで、前述のように環状突出部15の先端面27と環状凹部16の側面28との間に半径方向内側が開口している収納溝26を形成するとともに、該収納溝26にＯリング33を収納したので、環状突出部15の厚さを従来より薄くすることができ、これにおり、偏心揺動型減速機の小径化を容易に図ることができる。

また、前記Ｏリング33を軸受34ａのアウターレース35ａにより位置規制することで、該アウターレース35ａを軸受の一部として、また、Ｏリング33の位置規制部材として機能させるようにしたので、Ｏリング33の位置規制を行うための新たな部材を設ける必要がなくなり、構造が簡単となるとともに、安価に製作することができる。

なお、前述の実施例においては、全て（３本）のクランク軸41に第２外歯車55を取り付けるとともに、１個の第１外歯車54にこれら全ての第２外歯車55を噛み合わせるようにしたが、この発明においては、いずれか１本のクランク軸のみに第２外歯車を取り付けるとともに、第１外歯車に第２外歯車を１対１で噛み合わせるようにしてもよい。この場合には、モータの配置の自由度が向上する。
また、前述の実施例においては、偏心揺動型減速機のピン歯13の歯数と外歯21との歯数差が１であったが、この発明においては２以上であってもよい。

さらに、前述の実施例においては、外側ケース12の軸方向一側端部内周に固定されたアウターレース35ａによりＯリング33の位置規制を行うようにしていたが、この発明においては、締結体の軸方向他側端部内周に、あるいは、収納溝を跨ぐよう外側ケースの軸方向一側端部内周、締結体の軸方向他側端部内周の双方に、アウターレースを固定し、このアウターレースによりＯリングの位置規制を行うようにしてもよい。

また、前述の実施例においては、外側ケース12の一側面に環状突出部15を、締結体11の他側面に環状凹部16をそれぞれ形成したが、この発明においては、締結体の他側面に環状突出部を、外側ケースの一側面に環状凹部をそれぞれ形成してもよい。さらに、前述の実施例においては、外側部材17を偏心揺動型減速機の固定部と、キャリア23を偏心揺動型減速機の回転部としたが、この発明においては、キャリアを固定部と、外側部材を回転部としてもよい。

また、前述の実施例においては、締結体11の基端部を駆動手段に取り付けることで、締結体11を垂直軸回りに回転させたが、この発明においては、締結体の基端部を揺動手段に取り付け、該締結体をその基端部を中心として揺動させるようにしてもよく、あるいは、締結体の基端部を固定部材に取り付けるようにしてもよい。さらに、前述の実施例においては、Ｏリング33を先端面27と側面28とにより軸方向両側から押し潰すようにしたが、この発明においては、環状凹部の内周面と軸受のアウターレースとによりＯリングを半径方向両側から押し潰すようにしてもよい。

この発明は、クランク軸によりピニオンを偏心回転させることで減速するようにした偏心揺動型減速機の産業分野に適用できる。

この発明の実施例１を示す正面断面図である。図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。Ｏリング近傍の正面断面図である。

符号の説明

11…締結体 12…外側ケース
13…内歯 15…環状突出部
16…環状凹部 17…外側部材
20…ピニオン 21…外歯
23…キャリア 26…収納溝
27…先端面 28…側面
33…Ｏリング 34…軸受
35ａ…アウターレース 41…クランク軸
43…クランク部

Claims

内周に多数の内歯が設けられた外側ケース、および、外側ケースの一側面に他側面が接触した状態で締結された締結体を有する外側部材と、外側部材内に収納され、外周に前記内歯に噛み合うとともに、歯数が該内歯より若干少ない外歯を有するピニオンと、クランク部がピニオンに挿入され、回転することでピニオンを偏心回転させるクランク軸と、前記外側部材内に挿入され、前記クランク軸を回転可能に支持するキャリアと、外側部材とキャリアとの間に介装され、これら外側部材とキャリアとの相対回転を許容する軸受とを備え、前記外側ケースの一側面または締結体の他側面のいずれか一方に環状突出部を形成する一方、締結体の他側面または外側ケースの一側面の残り他方に前記環状突出部が嵌合される環状凹部を形成した偏心揺動型減速機において、前記環状突出部の先端面と該先端面に対向する環状凹部の側面とを平行に延在させるとともに、前記先端面と前記側面との間において半径方向内側が開口している収納溝を形成し、かつ、Ｏリングを前記収納溝に収納するとともに、前記軸受のアウターレースにより位置規制することで、外側ケースと締結体との間をシールするようにしたことを特徴とする偏心揺動型減速機。