JP5779766B2 - バックラッシュを制御した遊星歯車減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、同軸で回転方向のトルクを変化させる遊星歯車減速装置に関する。

近年、モーターに代表される回転型の駆動源に於いて、出力トルクを維持した状態での小型化が進んでいる。この様なモータは、小径化と同時に軸方向の長さを延長することによって駆動源の出力を確保すると共に、遊星歯車減速装置を出力軸に繋げることで全体的な出力トルクを維持している。

この様な小型モータに用いる遊星歯車減速装置はその用途から、高い加工精度と、駆動時に於ける機械的な損失の抑制とが要求されている。この為、従来の小型モータ用遊星歯車減速装置は、駆動時に於ける機械的損失が加工精度によって大きく左右されるという課題を有していた。

前記課題に対して、工業用途で用いられる汎用の遊星歯車減速装置では特開昭５８−１２４８４９（以下特許文献１として記載）に記載されるようなバックラッシュを抑制する構造が出願後、公開されており、機械的損失の少ない状態での動力伝達を可能としている。前記特許文献１記載の構造では、遊星歯車として傘歯車を用い、該遊星歯車に対して回転軸方向の付勢手段を設けた構造となっている。

また、前記特許文献１記載の構造とは別に、特開昭６３−００６２４８（以下特許文献２として記載）に記載の構造では、二つの平歯車を重ねて一つの遊星歯車として用いる構成となっている。この為、前記特許文献１記載の構造で必要とされた付勢手段を設けることなく、バックラッシュを低減させることが可能となっている。

特開昭５８−１２４８４９号公報 特開昭６３−００６２４８号公報

上述した効果を有している反面、特許文献１及び２に記載の遊星歯車減速装置は汎用モータを対象とした構造となっている。この為、直径１０ｍｍ前後の小型モータに対して用いる際に、部品点数、強度等の面から小型化する事が難しいという課題を有している。加えて、通常の遊星歯車減速装置と比較して部品点数が増加している為、同サイズの小型モータと比較して各部品が小さくなり、より高い加工精度が必要となってしまう。

このような課題を解決する為、本願記載の発明は小型化に際して加工精度を要求されることなく、容易にバックラッシュを低減させる事が可能な遊星歯車減速装置を提供することを目的としている。

上記目的のために、本発明に於ける第１の態様に記載の発明では、軸方向に対して垂直な方向に分割したハウジング間の接続部に遊星歯車を配置した構造を特徴としている。より具体的には、ハウジングを遊星歯車減速装置の回転軸に対して垂直な方向に分割して別部品として構成し、該ハウジングに組み込む遊星歯車が、該分割されたハウジング同士の連結部上に配置された構造となっていることを特徴としている。

また、本発明では、前記ハウジングの分割面が回転軸方向に沿った面を有していることを特徴としている。より具体的には、前記ハウジング間の連結部分が段部によって構成されており、この段部が互いに嵌合することでハウジング同士が連結される構造を特徴としている。

また、本発明に於ける第３の態様に記載の発明では、前記第２の態様の連結部をレーザー溶着によって固定したことを特徴としている。より具体的には、前記嵌合部の固着手段としてレーザー溶着を用いたことを特徴としている。

この様な構造を用いた事で、本発明記載の遊星歯車減速装置は、隣接するハウジングに設けた内歯車を互いに回転方向にずらし、該ハウジングの連結部上の遊星歯車に対する前記内歯車の歯厚を調整する事ができる。より具体的には遊星歯車側の歯に対して、内歯車側の歯を歯幅方向で重ねた構成とし、この重ねた内歯車を互いにずらすことで、遊星歯車に対する内歯車側の歯厚を調整することを可能としている。この為、本発明の遊星歯車減速装置は隣接する内歯車の各端面同士が部分的に重なった構造となる。

前記効果の為、本発明記載の構造は特許文献１及び２に記載の構造と比較して各部品の小型化による影響が少なく、ハウジングの分割のみでバックラッシュを低減させることができる。加えて、ハウジング以外の部品について同サイズの遊星歯車減速装置と共有できるため、他の遊星歯車減速装置に対しても容易に本発明の効果を付与することが可能となる。

また、ハウジングを分割した構造を用いている為、遊星歯車減速装置の段毎にバックラッシュを調整していくことを可能としている。従って、遊星歯車の歯厚等を段別に設定した場合でも、個別にバックラッシュ調整を行うことができる。

また、本発明に記載の構造はハウジングによってバックラッシュを調整している。この為、遊星歯車減速装置の組立後、動作を確認しながらバックラッシュを調整することが可能となる。また、内部に組み込む遊星歯車に関して、高い加工精度を必要とせずに当該効果を得られるという利点をも有している。

更に、本発明に記載した構造を用いる事で、分割したハウジングの連結に際して内歯車のズレを生じることなくハウジング同士を連結することができる。また、段部がガイドとして機能する為、バックラッシュの調整時に於いても分割面に沿って回転させる構造となり、バックラッシュ調整時に遊星歯車と内歯車との間に生じるガタツキを抑制することが可能となる。

また、前記述べた効果に加えて、本発明第３の態様では前記第２の態様で用いた連結部分をレーザー溶着によって固定したことを特徴としている。この為、前記分割面を含んだ連結部を溶着によって固定する構造となり、突き合わせ状態で溶着する構造と比較して広い固着面積による高い固定強度を得ることが出来る。

また、レーザーを用いて溶着する為、バックラッシュを調整した状態で瞬時に固定することができる。この為、調整した位置からズレを生じることなく、バックラッシュを最適化することが可能となる。加えて、溶着によって各ハウジングを連結することで、駆動時の振動による分解を防ぎ、耐久性を強化した構造とすることができる。

本発明の最良の実施形態に於いて用いる遊星歯車減速装置の全体斜視図 本発明の最良の実施形態に於いて用いる遊星歯車減速装置の側断面図 本発明の最良の実施形態に於いて用いる遊星歯車減速装置の分解斜視図 本発明の原理を示す説明図

以下に、図１〜４を用いて、本発明に於ける最良の実施形態を示す。尚、各図中での同じ部品に対する部品番号は省略する。

図１に本実施形態に於いて用いる遊星歯車減速装置の全体斜視図を、図２に同側断面図を、図３に同分解斜視図を、そして図４にバックラッシュ調整時の原理を示す説明図をそれぞれ示す。図１から解るように、本実施例に於いて用いる遊星歯車減速装置は出力側ハウジング１０、中間ハウジング１１、入力側ハウジング１２を連結した構成の遊星歯車減速装置となっている。また、各ハウジング間の連結部について、レーザー溶着によって固定した構造となっている。

また、図４から解るように、本実施例では隣接するハウジング１１を図中矢印方向にずらすことで、遊星歯車９に対する内歯車Ｅ１（破線部）及びＥ２（実線部）の位置を調整し、遊星歯車−内歯車間のバックラッシュ調整を可能にしている。

また、図２から解るように、本実施形態で用いる遊星歯車減速装置は各ハウジング連結部の境界上に遊星歯車９を配置した構造となっている。この為、通常の遊星歯車減速装置とは異なり、連結するキャリア６、キャリアピン８によって構成した太陽キャリア部よりもハウジングの段数が一段多い構成となっている。また、出力シャフト１及び各太陽歯車７はキャリア５及びキャリア６にそれぞれ固定されており、遊星歯車９はキャリアピン８に対して回転自在に固定されている。また、出力シャフト１は軸受３を介してハウジング基部４に支持されており、リング２によって固定された構造となっている。尚、本実施形態ではハウジング基部４に設けた段部Ｄ１に出力側ハウジング１０を嵌合し、レーザー溶着によって固定する構造となっており、中間ハウジング１１、入力側ハウジング１２及びキャップ１３の連結部についても同様の固定構造を用いている。

また、図３から解るように、本実施形態に於いて用いる遊星歯車減速装置は、前記ハウジング間の連結部を、ハウジング内壁の内歯車Ｅに対して同心円状に形成した段部Ｄ２で嵌合した構成としている。この為、隣接したハウジング同士を回転方向にずらす際に、段部Ｄ２がガイドとして機能する構造となっている。

このような構造を用いたことで、本実施形態で用いる遊星歯車減速装置は、ハウジング毎に設けられた隣接する両内歯車Ｅを回転方向で相互に移動させ、両内歯車Ｅに嵌合している遊星歯車９のバックラッシュ調整を可能にしている。より具体的には、遊星歯車の軸方向に分割された方向で、嵌合する内歯車Ｅを軸方向に重なっている状態から回転方向にずらし、遊星歯車９に対する内歯車Ｅの歯厚を変化させる事で遊星歯車−内歯車間のバックラッシュを調整している。従って、バックラッシュ調整後の隣接した内歯車の各端面Ｆは部分的に重なった状態で固定される。また、ガイド機能によって隣接するハウジング間の軸ブレが減少し、高い同軸精度でバックラッシュを調整することができた。

また、本実施形態ではハウジング同士の固定部を、レーザー溶着によって固定している。この為、バックラッシュの調整後、各ハウジングを段部Ｄ２で溶着する構造となり、広い溶着面積による高い固着強度を得ることが可能となった。更に、レーザー溶着を用いて瞬時にハウジング同士の固定を行う為、バックラッシュの調整と隣接するハウジング同士の溶着とを並行して行うことができた。

以上述べた効果に加えて、本実施形態では、ハウジング以外の構成について従来の遊星歯車減速装置と共有できる構造となっている。この為、ハウジング以外の部品について、他の遊星歯車減速装置の部品を使用することが可能となっている。

尚、本実施形態ではバックラッシュの調整を各遊星歯車９の段毎に行う構造となっている。この為、ハウジング内に設けた内歯車Ｅ及び遊星歯車９等の軸方向寸法を各段毎に異なった構成とし、遊星歯車減速装置全体の使用目的に合わせたトルク特性を得ることもできる。

以上述べた様に、本実施形態に記載の遊星歯車減速装置を用いたことで、小型化に際して加工精度を要求されることなく、容易にバックラッシュを低減させる事が可能な遊星歯車減速装置を提供することが可能となった。

１ 出力シャフト
２ リング
３ 軸受
４ ハウジング基部
５、６ キャリア
７ 太陽歯車
８ キャリアピン
９ 遊星歯車
１０ 出力側ハウジング
１１ 中間ハウジング
１２ 入力側ハウジング
１３ キャップ
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２ 内歯車
Ｆ 内歯車端面
Ｄ１，Ｄ２ 段部

Claims (2)

1. 内周に内歯車を設けた筒状のハウジングに遊星歯車を組み込んだ遊星歯車減速装置であって、前記内歯車が、前記遊星歯車減速装置の回転軸に対して垂直な方向に、前記遊星歯車とかみ合う位置で段部を形成して分割され、隣接する前記内歯車同士の歯形が前記回転軸を中心とした回転方向にずれた位置で直接相互に連結し、固定されている遊星歯車減速装
2. 前記相互に連結されたハウジング同士が、レーザー溶着によって固定されている請求項２に記載の遊星歯車減速装置

Images