JP7530796B2 - 減速機、及び減速機の偏心ギヤ - Google Patents

Description

本発明は、強度を向上することができる減速機、及び減速機の偏心ギヤに関する。

モータ等の駆動軸に連結された入力軸から回転が入力され、入力軸の回転数に比して少ない回転数によって回転するすると共にトルクを増加させて回転出力を取り出す減速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この減速機は、例えば、回転駆動力が入力されるインプットギヤと、インプットギヤに噛合して回転駆動される複数のスパーギヤと、複数のスパーギヤの回転軸に連結された偏心カムを有する複数のシャフトと、偏心カムを回転自在に支持する偏心ギヤと、偏心ギヤに形成されている外歯の歯数よりも少なくとも１つ多い歯数の内歯が形成されたケースとを備えている。

更にこの減速機は、偏心ギヤにおいて複数の偏心カムを回転自在に支持する複数の第１貫通孔と、複数の第１貫通孔の間において配置された複数の第２貫通孔とを有している。更にこの減速機は、複数のシャフトの両端を支持する一対の円板と、複数の第２貫通孔を通じて両端が一対の回転板に支持された複数の連結軸と、を備えている。上記構成により、この減速機は、インプットギヤの回転に連動して偏心ギヤがケース内の内歯に沿って偏心回転する。

特開２０１６－２０５４２１号公報

特許文献１に記載された減速機において、偏心ギヤに形成されている第２貫通孔と外歯との間の部分に厚みが薄い薄肉部が形成される。減速機が駆動中に薄肉部において外歯と内歯とが噛合した状態において荷重がかかった場合、薄肉部に変形が生じる虞がある。偏心ギヤが変形すると、外歯と内歯との接触点が減少し、変形が生じた薄肉部以外の部分における外歯と内歯との接触部分の荷重が増加する。減速機においてトルクを増加させるためには偏心ギヤがなるべく変形せず外歯と内歯との接触部分に荷重が集中しないことが望ましい。

本発明は、ギヤの強度を高めてトルクを増加させる減速機、及び減速機の偏心ギヤを提供することを目的とする。

本発明は、インプットギヤと、前記インプットギヤに噛合して回転する複数のスパーギヤと、前記スパーギヤに連結されたシャフトにおいて形成された偏心カムと、前記偏心カムを回転自在に支持する第１貫通孔と、前記第１貫通孔に隣接して配置され中心軸方向から見て非対称に形成された第２貫通孔とを有し、前記偏心カムの回転に連動して前記インプットギヤの回転軸に対して偏心回転する偏心ギヤと、を備える減速機である。

本発明によれば、第２貫通孔が非対称に形成されていることにより、回転駆動により荷重が負荷された際に、偏心ギヤの変形を減少させ、トルクを増加させることができる。

また、本発明の前記第２貫通孔は、前記偏心ギヤの周方向における一方側が他方側に比して肉抜きが少なく形成された肉厚部を有していてもよい。

本発明によれば、肉厚部が形成されていることにより、回転駆動による荷重が負荷された際に、偏心ギヤの噛合部分の変形を減少させることができる。

また、本発明は、前記複数のシャフトの両端を回転自在に支持する第１円板及び第２円板と、両端が前記第１円板と前記第２円板とに支持されると共に前記第１円板と前記第２円板の間において各前記第２貫通孔に挿通され軸方向に見た断面が非対称に形成されている複数の連結軸と、を備えていてもよい。

本発明によれば、連結軸の断面が非対称に形成されていることにより、連結軸の強度を増加させ、出力トルクを増加させることができる。

本発明は、偏心カムを回転自在に支持する第１貫通孔と、前記第１貫通孔に隣接して配置され中心軸方向から見て非対称に形成された第２貫通孔とを有し、前記偏心カムの回転に連動して偏心回転する減速機の偏心ギヤである。

本発明によれば、第２貫通孔が非対称に形成されていることにより、回転駆動により荷重が負荷された際に、偏心ギヤの変形を減少させ、トルクを増加させることができる。

本発明によれば、減速機においてギヤの強度を高めてトルクを増加させることができる。

本発明の実施形態における減速機の側面方向の断面図。 減速機の正面方向の断面図。

図１に示されるように、減速機１は、円筒形のケース２と、ケース２内に設けられた減速機構３を備える。ケース２の内周面には、内歯２Ｈが形成されている。内歯２Ｈは、円柱状に形成された複数のピン２Ｐと、複数のピン２Ｐを支持する略半円断面に形成されたピン溝２Ｍとにより形成されている。複数のピン溝２Ｍは、ケース２の中心軸方向から見て内周面に沿って配置されている。

ピン溝２Ｍは、ケース２の内周面において中心軸方向に沿って延在している。各ピン溝２Ｍに対して各ピン２Ｐが軸方向に沿って当接している。複数のピン２Ｐは、ケース２の中心軸方向から見て内周面に沿った複数のピン溝２Ｍに配置されている。上記構成により、ケース２の内周面には、中心軸方向に見て複数のピン２Ｐにより内歯２Ｈが形成されている。

減速機構３は、回転駆動力が入力されるインプットギヤ４を備える。インプットギヤ４は、例えば、入力された回転が伝達される連結板４Ｄと、連結板４Ｄに連結された第１シャフト４Ｓと、第１シャフト４Ｓに連結された第１ギヤ４Ｇとを備える。回転駆動力は、連結板４Ｄ側だけでなく、第１ギヤ４Ｇ側に入力されてもよい。連結板４Ｄは、例えば、円板状に形成されている。連結板４Ｄには、例えば、モータ（不図示）等により構成される駆動部の回転軸が連結されている。連結板４Ｄと第１シャフト４Ｓの一端側とは、第１シャフト４Ｓの軸線４Ｌと同心に連結されている。

第１シャフト４Ｓは、円柱状に形成されている。第１シャフト４Ｓは、円板状に形成された第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２の中心に回転自在に軸支されている。第１シャフト４Ｓの他端側には、所定の歯数の平歯を有する円板状に形成された第１ギヤ４Ｇが連結されている。インプットギヤ４は、例えば、第１シャフト４Ｓにおける第１ギヤ４Ｇ側がベアリングＢ１を介して第１円板Ｕ１に軸支されている。ベアリングＢ１は、例えば、ローラベアリングできる。ベアリングＢ１は、他の種類のベアリングであってもよい（以下同じ）。

インプットギヤ４は、例えば、第１シャフト４Ｓの連結板４Ｄ側がベアリングＢ２を介して第２円板Ｕ２に軸支されている。ベアリングＢ１，Ｂ２は、ボールベアリング、ローラベアリング等が用いられる。インプットギヤ４の周囲において、複数のスパーギヤ５が噛合している。本実施形態においては、インプットギヤ４の周囲において、３個のスパーギヤ５が均等に配置されている。スパーギヤ５は、３個以上設けられていてもよい。

回転駆動力が入力されたインプットギヤ４の回転によって、３個のスパーギヤ５が回転する。回転駆動力は、インプットギヤ４側だけでなく、３個のスパーギヤ５のうちの１個のスパーギヤ５側に入力されてもよい。この場合、スパーギヤ５の回転に連動してインプットギヤ４が回転する。スパーギヤ５は、例えば、第１ギヤ４Ｇと噛合する第２ギヤ５Ｇと、第２ギヤ５Ｇと同心に連結された第２シャフト５Ｓと、第２シャフト５Ｓに形成された第１偏心カム５Ｍ及び第２偏心カム５Ｎとを備える。第２シャフト５Ｓは、円柱状に形成されている。第２シャフト５Ｓの一端側は、第２円板Ｕ２にベアリングＢ４を介して回転自在に軸支されている。第２シャフト５Ｓの他端側は、第１円板Ｕ１にベアリングＢ３を介して回転自在に軸支されている。

第２シャフト５Ｓの他端側と、第２ギヤ５Ｇとは、第２シャフト５Ｓの軸線５Ｌ（回転軸）と同心に連結されている。第２ギヤ５Ｇは、例えば、円板状に形成されている。第２ギヤ５Ｇは、円板の周囲に所定の歯数の平歯を有する。第２ギヤ５Ｇが第１ギヤ４Ｇに回転駆動されると、第２シャフト５Ｓが連動して回転する。第２シャフト５Ｓには、第１偏心カム５Ｍ及び第２偏心カム５Ｎが一体に形成されている。第１偏心カム５Ｍ及び第２偏心カム５Ｎは、例えば、円柱状に形成されている。第１偏心カム５Ｍは、中心軸が第２シャフト５Ｓの軸線５Ｌからずれて偏心して形成されている。

第２偏心カム５Ｎは、中心軸が第２シャフト５Ｓの軸線５Ｌからずれて偏心して形成されている。第２偏心カム５Ｎの偏心方向は、第１偏心カム５Ｍの偏心方向と反対方向である。第１偏心カム５Ｍ及び第２偏心カム５Ｎは、スパーギヤ５に連結されたスパーギヤ５の第２シャフト５Ｓに連動して回転する。第１偏心カム５Ｍは、ケース２内に設けられた第１偏心ギヤ６を駆動する。

第１偏心ギヤ６は、円板状に形成されている。第１偏心ギヤ６の中心軸６Ｌ周りには円形の貫通孔６Ｄが形成されている。貫通孔６Ｄは、第１シャフト４Ｓの径に比して大きく形成されている。貫通孔６Ｄには、第１シャフト４Ｓが挿通されている。貫通孔６Ｄは、後述のように第１偏心ギヤ６が偏心回転した際に第１シャフト４Ｓが接触しない径に形成されている。

第１偏心ギヤ６の外周に沿って外歯６Ｃが形成されている。外歯６Ｃは、ケース２の内周面に沿って形成された内歯２Ｈと一部が噛合する。外歯６Ｃは、例えば、内歯２Ｈに比して歯数が１個以上少なく形成されている。第１偏心ギヤ６は、インプットギヤ４の軸線４Ｌ（回転軸）に対して偏心回転する。第１偏心ギヤ６は、外歯６Ｃが内歯２Ｈと一部が噛合しながらケース２の内周面に沿って滑らずに転がり、偏心回転する。

第１偏心ギヤ６は、例えば、３個の第１偏心カム５Ｍを回転自在に支持する３個の第１貫通孔６Ｈを有する。第１貫通孔６Ｈは、円形の開口に形成されている。第１貫通孔６Ｈには、第１偏心カム５ＭがニードルベアリングＢ５を介して回転自在に支持されている。第１偏心ギヤ６は、３個の第１貫通孔６Ｈの間において配置された３個の第２貫通孔６Ｋを有する。第２貫通孔６Ｋは、第１貫通孔６Ｈの数に応じて３個以上形成されていてもよい。

第２貫通孔６Ｋは、第１貫通孔６Ｈに隣接して配置され、第１偏心ギヤ６の中心軸６Ｌ方向から見て非対称に形成されている。第２貫通孔６Ｋは、外歯６Ｃとの間の厚みが最も薄く形成された領域である薄肉部６Ｐを有する。第２貫通孔６Ｋは、第１偏心ギヤ６の周方向における一方側が他方側に比して肉抜きが少なく形成された領域である肉厚部６Ｑを有する。

第１偏心ギヤ６は、減速機構３の動作による荷重が負荷された際に、薄肉部６Ｐが変形する。第１偏心ギヤ６は、減速機構３の動作による荷重が負荷された際に、肉厚部６Ｑが形成されていることにより、薄肉部６Ｐの変形を減少させることができる。肉厚部６Ｑが形成されていることにより、薄肉部６Ｐの変形によって、外歯６Ｃとピン２Ｐとの接触点が減少することを防止できる。

肉厚部６Ｑが形成されていることにより、変形した薄肉部６Ｐ以外の部分にあるピン２Ｐの接触荷重が増加することを防止できる。肉厚部６Ｑが形成されていることにより、第１偏心ギヤ６の強度を高めて減速機１のトルクを増加させることができる。第２偏心カム５Ｎは、ケース２内に設けられた第２偏心ギヤ７を駆動する。第２偏心ギヤ７は、円板状に形成されている。

第２偏心ギヤ７の中心軸７Ｌ周りには円形の貫通孔７Ｄが形成されている。貫通孔７Ｄは、第１シャフト４Ｓの径に比して大きく形成されている。貫通孔７Ｄには、第１シャフト４Ｓが挿通されている。貫通孔７Ｄは、後述のように第２偏心ギヤ７が偏心回転した際に第１シャフト４Ｓが接触しない径に形成されている。第２偏心ギヤ７の外周に沿って外歯７Ｃが形成されている。外歯７Ｃは、ケース２の内周面に沿って形成された内歯２Ｈと一部が噛合する。外歯７Ｃは、例えば、内歯２Ｈに比して歯数が１個以上少なく形成されている。第２偏心ギヤ７は、インプットギヤ４の軸線４Ｌ（回転軸）に対して偏心回転する。

第２偏心ギヤ７は、外歯７Ｃが内歯２Ｈと一部が噛合しながらケース２の内周面に沿って滑らずに転がり、偏心回転する。第２偏心ギヤ７は、第１偏心ギヤ６と連動して回転し、第１偏心ギヤ６の偏心方向と反対方向に偏心回転する。第２偏心ギヤ７と第１偏心ギヤ６とが連動して回転することにより、減速機１におけるバランスが保たれる。

第２偏心ギヤ７は、例えば、３個の第２偏心カム５Ｎを回転自在に支持する３個の第１貫通孔７Ｈを有する。第１貫通孔７Ｈは、円形の開口に形成されている。第１貫通孔７Ｈには、第２偏心カム５ＮがニードルベアリングＢ６を介して回転自在に支持されている。第２偏心ギヤ７は、３個の第１貫通孔７Ｈの間において配置された３個の第２貫通孔７Ｋを有する。第２貫通孔７Ｋは、第１貫通孔７Ｈの数に応じて３個以上形成されていてもよい。

第２貫通孔７Ｋは、第１貫通孔７Ｈに隣接して形成され、第２偏心ギヤ７の中心軸７Ｌ方向から見て非対称に形成されている。第２貫通孔７Ｋは、外歯７Ｃとの間の厚みが最も薄く形成された領域である薄肉部７Ｐを有する。第２貫通孔７Ｋは、第２偏心ギヤ７の周方向における一方側が他方側に比して肉抜きが少なく形成された領域である肉厚部７Ｑを有する。

第２偏心ギヤ７は、減速機構３の動作による荷重が負荷された際に、薄肉部７Ｐが変形する。第２偏心ギヤ７は、減速機構３の動作による荷重が負荷された際に、肉厚部７Ｑが形成されていることにより、薄肉部７Ｐの変形を減少させることができる。肉厚部７Ｑが形成されていることにより、薄肉部７Ｐの変形によって、外歯７Ｃとピン２Ｐとの接触点が減少することを防止できる。

肉厚部７Ｑが形成されていることにより、変形した薄肉部７Ｐ以外の部分にあるピン２Ｐの接触荷重が増加することを防止できる。肉厚部７Ｑが形成されていることにより、第２偏心ギヤ７の強度を高めて減速機１のトルクを増加させることができる。第２貫通孔６Ｋ，７Ｋには、連結軸Ｓが挿通される。連結軸Ｓの一端側は、３個の第２シャフト５Ｓの一端側を回転自在に支持する第２円板Ｕ２に連結されている。連結軸Ｓの他端側は、３個の第２シャフト５Ｓの他端側を回転自在に支持する第１円板Ｕ１に連結されている。連結軸Ｓは、３個の第２貫通孔６Ｋ，７Ｋに応じて３個設けられている。

連結軸Ｓは、一端ＳＡ側が第２円板Ｕ２から第２貫通孔６Ｋ，７Ｋを通じて突出している。連結軸Ｓにおいて、一端ＳＡ側及び他端ＳＢ側の軸ＳＬ方向に見た断面は、円柱状に形成されている。連結軸Ｓは、一端ＳＡ側が第２円板Ｕ２に支持されている。連結軸Ｓは、他端ＳＢ側が第１円板Ｕ１に支持されている。即ち、連結軸Ｓは、両端が第１円板Ｕ１と第２円板Ｕ２に支持されると共に、第１円板Ｕ１と前記第２円板Ｕ２の間において第２貫通孔６Ｋ，７Ｋに挿通されている。連結軸Ｓは、軸ＳＬ方向に見た断面が非対称に形成されている。

連結軸Ｓは、軸ＳＬ方向に見て、他端ＳＢ側が第１円板Ｕ１にピンＳＰにより位置決めされている。連結軸Ｓは、軸ＳＬ方向に見て、一端ＳＡ側が第２円板Ｕ２にピンＳＰにより位置決めされていてもよい。

次に、減速機１の動作について説明する。減速機１は、固定方法に応じて様々な回転駆動力の入力方法、回転出力の出力方法がある。

ケース２を固定対象物に固定した状態について説明する。インプットギヤ４に回転動力が入力されると、第１シャフト４Ｓを介して第１ギヤ４Ｇが連動して軸線４Ｌ回りに回転する。第１ギヤ４Ｇに噛合する複数の第２ギヤ５Ｇが連動して軸線５Ｌ回りに回転する。第２ギヤ５Ｇが回転すると第２シャフト５Ｓが連動して回転する。第２シャフト５Ｓの回転に連動して、第１偏心カム５Ｍ及び第２偏心カム５Ｎが軸線５Ｌ回りに偏心回転する。

第１偏心カム５Ｍの回転に連動して第１偏心ギヤ６がケース２の内周面に沿って軸線４Ｌ回りに偏心回転する。第２偏心カム５Ｎの回転に連動して第２偏心ギヤ７がケース２の内周面に沿って軸線４Ｌ回りに偏心回転する。第２偏心ギヤ７は、第１偏心ギヤ６の回転に対して半回転ずれて回転する。第１偏心ギヤ６及び第２偏心ギヤ７の回転に連動して第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２が同時に軸線４Ｌ回りにケース２に対して相対的に回転する。第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２は、連結板４Ｄの回転数に比して低い回転数により回転する。第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２の回転に連動して連結軸Ｓがインプットギヤ４の軸線４Ｌ回りに回転する。

第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２の回転に連動して複数のスパーギヤ５が軸線４Ｌ回りに公転する。第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２の回転に連動して複数の連結軸Ｓが軸線４Ｌ回りに公転する。この時、連結軸Ｓは、第１偏心ギヤ６の第２貫通孔６Ｋの内周に接触せずに第２貫通孔６Ｋの内周の形状に沿って相対的に移動する。同様に、連結軸Ｓは、第２偏心ギヤ７の第２貫通孔（不図示）の内周に接触せずに第２貫通孔の内周の形状に沿って相対的に移動する。

次に複数の連結軸Ｓを固定対象物に固定した場合について説明する。第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２を連動して停止させた状態にした状態において、インプットギヤ４に回転動力が入力されると、複数のスパーギヤ５が軸線５Ｌ回りに回転する。複数のスパーギヤ５の回転に連動して、第１偏心ギヤ６及び第２偏心ギヤ７が軸線４Ｌ回りに偏心運動する。第１偏心ギヤ６及び第２偏心ギヤ７の偏心運動に連動してケース２が第１円板Ｕ１及び第２円板Ｕ２に対して軸線４Ｌ回りに回転運動する。ケース２は、インプットギヤ４に比して低い回転数により回転する。ケース２に回転出力を伝達する回転対象物を連結すると、インプットギヤ４に比して減速されてトルクが増強された回転出力が得られる。

上述したように、減速機１によれば、第２貫通孔６Ｋが中心軸６Ｌ方向から見て非対称に形成され、肉厚部６Ｑが形成されていることにより、外歯６Ｃが内歯２Ｈと噛合する際に、薄肉部６Ｐの変形を抑制し、減速機１のトルクを増加させることができる。減速機１によれば、連結軸Ｓが軸ＳＬ方向から見て非対称に形成されていることにより、連結軸Ｓから出力されるトルクを増加させることができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、減速機１において連結軸Ｓは、３本以上設けられていてもよい。減速機１において回転駆動力は、インプットギヤ４だけでなく、スパーギヤ５入力してもよい。

１ 減速機、２ ケース、２Ｈ 内歯、２Ｍ ピン溝、２Ｐ ピン、３ 減速機構、４ インプットギヤ、４Ｄ 連結板、４Ｇ 第１ギヤ、４Ｌ 軸線、４Ｓ 第１シャフト、５ スパーギヤ、５Ｇ 第２ギヤ、５Ｌ 軸線、５Ｍ 第１偏心カム、５Ｎ 第２偏心カム、５Ｓ 第２シャフト、６ 第１偏心ギヤ、６Ｃ 外歯、６Ｄ 貫通孔、６Ｈ 第１貫通孔、６Ｋ 第２貫通孔、６Ｌ 中心軸、６Ｐ 薄肉部、６Ｑ 肉厚部、７ 第２偏心ギヤ、７Ｃ 外歯、７Ｄ 貫通孔、７Ｈ 第１貫通孔、７Ｋ 第２貫通孔、７Ｌ 中心軸、７Ｐ 薄肉部、７Ｑ 肉厚部、Ｂ１－Ｂ４ ベアリング、Ｂ５、Ｂ６ ニードルベアリング、Ｓ 連結軸、ＳＡ 一端、ＳＢ 他端、ＳＬ 軸、ＳＰ ピン、Ｕ１ 第１円板、Ｕ２ 第２円板

Claims (3)

1. インプットギヤと、
   前記インプットギヤに噛合して回転する複数のスパーギヤと、
   前記スパーギヤに連結されたシャフトにおいて形成された偏心カムと、
   前記偏心カムを回転自在に支持する第１貫通孔と、前記第１貫通孔に隣接して配置された第２貫通孔とを有し、前記偏心カムの回転に連動して前記インプットギヤの回転軸に対して偏心回転する偏心ギヤと、を備え、
   前記偏心ギヤの中心軸方向から見て、前記第２貫通孔自身は、前記偏心ギヤの周方向の中央を中心に前記周方向の両側が非対称に形成され、前記周方向の両側のうちの一方の肉抜きよりも他方の肉抜きが少なく形成されており、
   前記肉抜きが少なく形成された領域に肉厚部が形成されている、減速機。
2. 前記シャフトの両端を回転自在に支持する第１円板及び第２円板と、
   両端が前記第１円板と前記第２円板とに支持されると共に前記第１円板と前記第２円板の間において各前記第２貫通孔に挿通された複数の連結軸と、を備え、
   前記連結軸は、前記連結軸自身が軸方向に見た断面が前記周方向の中央を中心に前記周方向の両側が非対称に形成されている、
   請求項１に記載の減速機。
3. 偏心カムを回転自在に支持する第１貫通孔と、前記第１貫通孔に隣接して配置された第２貫通孔とを有し、
   前記第２貫通孔自身は、軸方向から見て周方向の中央を中心に前記周方向の両側が非対称に形成され、前記周方向の両側のうちの一方の肉抜きよりも他方の肉抜きが少なく形成されており、
   前記肉抜きが少なく形成された領域に肉厚部が形成されており、
   前記偏心カムの回転に連動して偏心回転する減速機の偏心ギヤ。

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