JP5918705B2

JP5918705B2 - 遊星歯車装置

Info

Publication number: JP5918705B2
Application number: JP2013026125A
Authority: JP
Inventors: 洋鶴身; 哲三石川; 光藤　栄; 栄光藤; 慎一西部; 祐一西谷
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2033-02-13
Also published as: JP2014152921A

Description

本発明は、遊星歯車装置に関する。

特許文献１に、内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する外歯歯車とを有し、該外歯歯車を、ホロー軸に設けた偏心体によってそれぞれ揺動回転させるように構成した遊星歯車装置が記載されている。この遊星歯車装置では、外歯歯車の両側にフランジ部材が配置され、キャリヤボルトとナットで２つのフランジ部材が連結されている。そして、フランジ部材それぞれの内周にホロー軸が支持され、そのホロー軸の入力側端部に歯車が形成され、そこから動力が伝達される構成となっている。

ＷＯ２００６／０７７８２５号公報

しかしながら、この遊星歯車装置では、２つのフランジ部材をキャリヤボルトとナットとで連結しているのでナットとホロー軸の入力側軸受との間のフランジ部材の肉厚を確保しようとすると、ホロー軸の中空部を大きくとることが困難となる問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、遊星歯車装置を径方向に大きくすることなく、ホロー軸の中空部の大径化を実現可能な遊星歯車装置を提供することをその課題としている。

本発明は、内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する外歯歯車と、該外歯歯車の軸方向反入力側に配置される第１フランジ部材と、前記外歯歯車の軸方向入力側に配置される第２フランジ部材と、該第１フランジ部材および該第２フランジ部材の内周に配置された一対の軸受により支持されたホロー軸とを有する遊星歯車装置において、前記外歯歯車として、第１外歯歯車と、該第１外歯歯車よりも前記第２フランジ部材側に配置される第２外歯歯車と、を有し、前記ホロー軸は、入力側端部に設けられた動力伝達部材の連結部と、前記第１外歯歯車を揺動させる第１偏心体と、前記第２外歯歯車を揺動させる第２偏心体と、を有し、前記第１偏心体と前記第２偏心体は外径が同一とされ、前記第１偏心体と前記第１外歯歯車の間に配置される第１偏心体軸受と、前記第２偏心体と前記第２外歯歯車の間に配置される第２偏心体軸受と、を有し、前記第１偏心体軸受と前記第２偏心体軸受は同一の構成とされ、前記一対の軸受のうち、前記第２フランジ部材の内周に配置される軸受は、専用の内外輪を有さないニードル軸受とされ、前記第１フランジ部材および前記第２フランジ部材はボルトによって連結され、該ボルトは、前記第１フランジ部材にボルト頭部が配置されるとともに、前記第２フランジ部材に設けられたタップ穴に締結され、前記ニードル軸受のリテーナと前記第２偏心体軸受のリテーナとを軸方向で当接させることにより、上記課題を解決したものである。

本発明において、外歯歯車の軸方向入力側に配置される第２フランジ部材には、ボルトのタップ穴が設けられる構成とされている。加えて、この第２フランジ部材の内周に配置されホロー軸を支持する軸受が、専用の内外輪を有さないニードル軸受とされている。このため、第２フランジ部材の径方向の肉厚を確保しながら、ホロー軸の中空部を大径化することができる。

本発明によれば、遊星歯車装置を径方向に大きくすることなく、ホロー軸の中空部の大径化を実現することが可能となる。

本発明の実施形態の一例に係る遊星歯車装置の構成を示す断面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

まず、概略について以下に説明する。

遊星歯車装置１１０は、図１に示す如く、ホロー軸（入力軸または偏心体軸）１１２、第１、第２偏心体１１４、１１６、第１、第２外歯歯車（外歯歯車）１１８、１２０、内歯歯車１２２、相対回転取り出し機構Ｋ１、及び出力要素として第１、第２フランジ部材１２４、１２６を備える。第１、第２外歯歯車１１８、１２０が軸方向に沿って２列に並べられているのは、伝達容量の増大を意図したためである（なお、外歯歯車は２つに限られず、１つであってもよいし、３つ以上でもよい）。

前記ホロー軸１１２は、中空部１１２Ｈを有する軸とされている。ホロー軸１１２は、装置全体の径方向中央に配置され、一対の軸受（軸受１３０及びニードル軸受１３２）によって第１、第２フランジ部材１２４、１２６に支持されている。ホロー軸１１２の入力側端部１１２Ａには、タップ穴１１２Ｃが形成されている。

前記第１、第２偏心体（偏心体）１１４、１１６は、偏心体軸としても機能しているホロー軸１１２の外周に一体的に形成されている（設けられている）。即ち、ホロー軸１１２には第１、第２外歯歯車１１８、１２０を揺動回転させる第１、第２偏心体１１４、１１６が設けられている。各偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａの中心Ｏｅ１、Ｏｅ２はホロー軸１１２の軸心Ｏｉに対して所定量ΔＥ１だけ偏心している。第１、第２偏心体１１４、１１６は、その偏心位相が互いに１８０度ずれており、外周の半径は同一とされている。

前記第１、第２外歯歯車１１８、１２０は、第１、第２偏心体軸受１３４、１３６を介して第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａにそれぞれ装着されている。第１、第２偏心体軸受１３４、１３６は、ニードル１３４Ａ、１３６Ａとリテーナ１３４Ｂ、１３６Ｂとから構成され、互いに同一であり、専用の内外輪を備えておらず、第１、第２偏心体１１４、１１６および第１、第２外歯歯車１１８、１２０が内外輪を兼ねている（「ニードル」は「ころ」の概念を含んでいる）。各外歯歯車１１８、１２０は、各外歯歯車１１８、１２０を貫通する第１、第２内ピン孔１４０、１４２を備える。第１、第２内ピン孔１４０、１４２には回転可能な内ローラ１４３付きの内ピン１４４が遊嵌されている。内ピン１４４は第１、第２フランジ部材１２４、１２６にそれぞれ嵌入されている。前記相対回転取り出し機構Ｋ１は、この第１、第２内ピン孔１４０、１４２と内ピン１４４（内ローラ１４３）との遊嵌構造によって実現されている。

第１、第２外歯歯車１１８、１２０は、単一の内歯歯車１２２の内歯（ピン）１２２Ａに内接噛合している。即ち、第１、第２外歯歯車１１８、１２０はそれぞれ、第１、第２偏心体１１４、１１６によって揺動回転する。内歯歯車１２２の内歯１２２Ａを支持するピン溝は、ケーシング１２７と一体化されている。

前記第１、第２フランジ部材１２４、１２６は、軸受１４６、１４８によってケーシング１２７に支持されている。そして、第１、第２フランジ部材１２４、１２６は、ボルト１５０によって一体的に連結されている。ボルト１５０は、周方向に等間隔に複数配置されている。なお、この実施形態では、第１、第２フランジ部材１２４、１２６がキャリヤを構成し、第１フランジ部材１２４が図示せぬ相手機械に対する出力軸として機能している。即ち、タップ穴１２７Ａでケーシング１２７が図示せぬ固定部材に固定され、タップ穴１２４Ｄで第１フランジ部材１２４が図示せぬ相手機械の入力軸に固定される。

次に、主要構成となるホロー軸１１２、軸受１３０、ニードル軸受１３２、第１、第２偏心体軸受１３４、１３６、及び第１、第２フランジ部材１２４、１２６等について詳細に説明する。

第１、第２フランジ部材１２４、１２６はそれぞれ、第１、第２外歯歯車１１８、１２０の軸方向Ｏｉ反入力側、軸方向Ｏｉ入力側に配置されている。そして、第１フランジ部材１２４には軸方向外側の内径がその内側の内径に比べて大きくされた貫通孔１２４Ａが中心からオフセットした位置に、周方向に等間隔に複数設けられており、貫通孔１２４Ａの軸方向外側の部分にボルト１５０の頭部（ボルト頭部）１５０Ａが収納されるように配置される。そして、第２フランジ部材１２６にはボルト１５０のタップ部１５０Ｂに螺合するタップ穴１２６Ａが中心からオフセットした位置に、周方向に等間隔に複数設けられている。ボルト１５０は規格化された市販品であり、安価に入手することができる。ボルト１５０には、第１、第２フランジ部材１２４、１２６の軸方向Ｏｉ位置決め用（軸方向Ｏｉの間隔を規定するため）のパイプ１５２が外嵌されている。即ち、ボルト１５０がタップ穴１２６Ａに締結され第１、第２フランジ部材１２４、１２６が連結された際には、パイプ１５２の両端面１５２Ａはそれぞれ、第１フランジ部材１２４の端面１２４Ｂ、第２フランジ部材１２６の端面１２６Ｂに接触するようにされている。なお、内ピン１４４は、第１、第２フランジ部材１２４、１２６に圧入されている。

第１、第２フランジ部材１２４、１２６の内周１２４Ｃ、１２６Ｃに、ホロー軸１１２は、上述の如く、一対の軸受（軸受１３０及びニードル軸受１３２）により支持されている。軸受１３０は、第１フランジ部材１２４で支持される玉軸受であり、内輪と外輪とを備えている。これに対して、ニードル軸受１３２は、第２フランジ部材１２６で支持されるホロー軸１１２の入力側軸受であり、専用の内外輪がなくニードル（ころ）１３２Ａとリテーナ１３２Ｂとから構成される。いわば、ホロー軸１１２と第２フランジ部材１２６がそれぞれ、内軸と外輪を兼ねている。即ち、ニードル軸受１３２は、軸受１３０よりも大きなラジアル荷重を受けることが可能でありながら、軸受１３０より極めて狭い径方向の占有容積とすることができる。即ち、中空部１１２Ｈの内径を一定にしながら、ホロー軸１１２の反入力側端部（軸受１３０に対応する部分を含む）の外周１１２Ｂよりも、ホロー軸１１２の入力側端部（ニードル軸受１３２に対応する部分を含む）１１２Ａの外周１１２Ｎを大径とでき、入力側端部１１２Ａの肉厚を厚くすることができる。そのため、例えばモータ（図示せぬ）からの動力を受けるための図示しない歯車を、入力側端部１１２Ａにタップ穴１１２Ｃ（動力伝達部材の連結部）を形成してボルトを介して固定することができる。

なお、ニードル軸受１３２は、内外輪がなく、ニードル１３４Ａ、１３６Ａとリテーナ１３４Ｂ、１３６Ｂとから構成されている第１、第２偏心体軸受１３４、１３６と同一（同一寸法、同一形状の同一品）とされている。そして、ニードル軸受１３２のリテーナ１３２Ｂは、第２偏心体軸受１３６のリテーナ１３６Ｂと軸方向で当接している。

また、軸方向で、第１偏心体軸受１３４（若しくは第１偏心体１１４）と軸受１３０との間には、第１偏心体軸受１３４及び軸受１３０の位置調整用の差し輪１８２、１８４が介在されている。符号１８０、１８６、１９０はそれぞれ、ニードル軸受１３２、軸受１３０の外輪、軸受１３０の内輪の軸方向の位置決めを行う止め輪である。これらの止め輪１８０、１８６、１９０は、差し輪１８２、１８４を介して、第１、第２偏心体軸受１３４、１３６の軸方向の位置規制を行っている。なお、符号１９４はオイルシールである。

次に、この遊星歯車装置１１０の作用を説明する。

図示せぬモータの駆動により、図示せぬ歯車を介してホロー軸１１２が回転すると、第１、第２偏心体１１４、１１６がホロー軸１１２と一体的に（逆位相で）偏心回転する。そのため、ホロー軸１１２が１回回転すると第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａに装着されている第１、第２外歯歯車１１８、１２０が１回揺動する。この結果、固定状態にある内歯歯車１２２に対して、第１、第２外歯歯車１１８、１２０が内歯歯車１２２との歯数差に相当する分だけそれぞれ相対回転する。この相対回転が、第１、第２内ピン孔１４０、１４２及び内ピン１４４（相対回転取り出し機構Ｋ１）を介して第１、第２フランジ部材１２４、１２６側に取り出される。これにより、（内歯歯車１２２と第１外歯歯車１１８（或いは第２外歯歯車１２０）の歯数差）／（外歯歯車１１８（１２０）の歯数）に相当する減速比の減速を実現することができる。減速出力は、第１フランジ部材１２４の側から相手機械の入力軸に対して提供される。

このように、本実施形態において、第１、第２外歯歯車１１８、１２０の軸方向Ｏｉ入力側に配置される第２フランジ部材１２６には、ボルト１５０のタップ穴１２６Ａが設けられる構成とされている。加えて、この第２フランジ部材１２６の内周に配置されホロー軸１１２を支持する入力側軸受が、専用の内外輪を有さないニードル軸受１３２とされている。このため、従来のようなナットのためのスペースが不要であり、第２フランジ部材１２６のタップ穴１２６Ａとニードル軸受１３２の間の径方向の肉厚を確保しながら、第２フランジ部材１２６の内周径をより大きくすることができる。そして、このニードル軸受１３２は、極めて狭い径方向の占有容積なので、ホロー軸１１２の外径を最大化することができる。従って、十分な肉厚をホロー軸１１２の入力側端部１１２Ａに確保しながらホロー軸１１２の中空部１１２Ｈを大径化することができる。なお、肉厚の入力側端部１１２Ａは、動力伝達部材の連結部として合理的に利用することができ、ここでは入力側端部１１２Ａにタップ穴１１２Ｃが設けられている（動力伝達部材の連結部としては、タップ穴１１２Ｃの代わりに動力伝達部材が連結可能な構成、例えばスプライン等を設けるようにしてもよい）。タップ穴１１２Ｃにより、歯車の他にプーリなどもホロー軸１１２の入力側端部１１２Ａに連結可能とされている。

そして、ホロー軸１１２の入力側軸受がニードル軸受１３２であることから、その入力側端部１１２Ａで大きなラジアル荷重を受けることができ、大きな入力トルクの動力伝達が可能とされている。

さらには、ホロー軸１１２を支持する軸受１３０が「玉軸受」とされているため、この軸受１３０の部分でホロー軸１１２のスラスト荷重を確実に受け止めることができる。逆に言えば、このためにホロー軸１１２を支持する軸受のもう一つには、スラスト荷重を受けずにラジアル荷重のみを受け止めるニードル軸受１３２を採用することができる。

なお、ボルト１５０は、従来の加工精度の高いキャリヤボルトとは異なり、規格化された市販品で安価に入手することができる。加えて、従来必要とされていたキャリヤボルトに対応するナットが不要とされている。このため、従来に比べて装置のコストダウンを実現することが可能である。

以上のような、作用の相乗により、結果として動力伝達特性や耐久性の均一性を高く維持して、遊星歯車装置１１０を径方向に大きくすることなく、ホロー軸１１２の中空部１１２Ｈの大径化を実現することが可能である。

なお、本実施形態では、ホロー軸１１２を支持する軸受１３０の構成は、必ずしも上記例に限定されるものではなく、ニードル軸受でもよいし、テーパードローラ軸受であってもよい。内輪や外輪も設計によっては、あってもなくてもよい。

また、本実施形態では、ホロー軸１１２には各外歯歯車１１８、１２０を揺動回転させる第１、第２偏心体１１４、１１６が設けられている外歯歯車の揺動型の遊星歯車装置１１０が示されていたが、必ずしも上記例に限定されるものではない。偏心体がなく、例えばホロー軸に太陽歯車が設けられ、その太陽歯車と噛合する外歯歯車（遊星歯車）を有する単純遊星型の遊星歯車装置であってもよい。

コンパクトで大径のホロー軸を有する遊星歯車装置として、産業用のロボットや、コンベア等の用途に広く適用できる。

１１０…遊星歯車装置
１１２…ホロー軸
１１２Ｃ…タップ穴
１１２Ｈ…中空部
１１４…第１偏心体
１１６…第２偏心体
１１８…第１外歯歯車
１２０…第２外歯歯車
１２２…内歯歯車
１２４…第１フランジ部材
１２６…第２フランジ部材
１２７…ケーシング
１３０、１４６、１４８…軸受
１３２…ニードル軸受
１３４…第１偏心体軸受
１３６…第２偏心体軸受
１４０…第１内ピン孔
１４２…第２内ピン孔
１４３…内ローラ
１４４…内ピン
１５０…ボルト
１５２…パイプ
１８０、１８６、１９０…止め輪
１８２、１８４…差し輪
１９４…オイルシール

Claims

内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する外歯歯車と、該外歯歯車の軸方向反入力側に配置される第１フランジ部材と、前記外歯歯車の軸方向入力側に配置される第２フランジ部材と、該第１フランジ部材および該第２フランジ部材の内周に配置された一対の軸受により支持されたホロー軸とを有する遊星歯車装置において、
前記外歯歯車として、第１外歯歯車と、該第１外歯歯車よりも前記第２フランジ部材側に配置される第２外歯歯車と、を有し、
前記ホロー軸は、入力側端部に設けられた動力伝達部材の連結部と、前記第１外歯歯車を揺動させる第１偏心体と、前記第２外歯歯車を揺動させる第２偏心体と、を有し、
前記第１偏心体と前記第２偏心体は外径が同一とされ、
前記第１偏心体と前記第１外歯歯車の間に配置される第１偏心体軸受と、前記第２偏心体と前記第２外歯歯車の間に配置される第２偏心体軸受と、を有し、
前記第１偏心体軸受と前記第２偏心体軸受は同一の構成とされ、
前記一対の軸受のうち、前記第２フランジ部材の内周に配置される軸受は、専用の内外輪を有さないニードル軸受とされ、
前記第１フランジ部材および前記第２フランジ部材はボルトによって連結され、
該ボルトは、前記第１フランジ部材にボルト頭部が配置されるとともに、前記第２フランジ部材に設けられたタップ穴に締結され、
前記ニードル軸受のリテーナと前記第２偏心体軸受のリテーナとを軸方向で当接させる
ことを特徴とする遊星歯車装置。
請求項１において、
前記ボルトに、前記第１、第２フランジ部材の軸方向位置決め用のパイプが外嵌される
ことを特徴とする遊星歯車装置。
請求項１または２において、
前記ニードル軸受は、前記第１偏心体軸受および前記第２偏心体軸受と同一の構成とされている
ことを特徴とする遊星歯車装置。