JPH01229165A - フェースギャの歯形、該歯形の創成加工方法及び該歯形を利用した差動減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、両側面にフェースカムを設けた両面歯車か入
力軸に速段じた斜軸部に回転自在に支承され、がつ、前
記人力軸の回転に連動して佑振り回転運動し、該両面歯
車の両側に対向して配置され、それそ゛れ前記フェース
Ｉｙ　Ｖに噛み合うノー［−スキャを右する固定歯巾及
び可動山中（出力軸に連結される）と前記両面南中との
間にジを動減速機構が構成される差動減速装置に適合し
た前記フェースギヤの歯形と、そのｆＯＪ成加工方法並
びに該歯形を用いｌＪ差動減速装置に関するｂのである
。

従来の技術 上記のように首振り回転運動する両面歯車を用いた差動
減速装置に関しては、例えば狛聞昭０４−］２０３４７
号公報に記載されたものか知られている。

発明か解決しようとする課題 しかし、上記の差動減速装置は、人力軸に連動して首振
り回転する両面歯車と固定面歯車及び出力軸に連結され
る可動歯車との噛み合いが特殊゛（あるため、各歯Φの
創成ハ）コ丁か困難てｉ嬰）貨技ｊノ１（ｉ　ｎに種々
の問題点かあって、はとんど曹及していない。

本発明はこのような小情に鑑みなされたもので、上記の
差動減速装置に適合し、しかも各歯車の製作加工が粕モ
′「にできる歯形と、該歯形を創成加工する方法並びに
該歯形を利用した差動減速装置を提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、前）ボしだ差動
減速装置における前記固定面歯車及び可動面歯車のフェ
ースギヤの歯形をローラ又は円弧歯形とし、かつ、首振
り回転運動する前記両面歯車のフェースギヤの歯形とし
て前記ローラ又は円弧歯形に噛み合う特殊形状の歯形を
採用したものである。

本発明による特殊形状の前記歯形（よ後）ホするように
輪郭形状が山形のカムになるので、この歯形により構成
されるフェースギヤを通常のフェースキＶと区別するた
め、本明細書では「フェースカム」と称する。

次に、本発明に係るフェースカムの歯形の創成を第１図
ないし第７図に基づいて説明する。

第１図（Ｊｌ、本発明に係る）十−メカムを用いで構成
した差動減速装置の機構１３１埋を示しており、両側面
にフェースカム１１．１２を設（プた両面歯車１０は、
人力＠１１１に連設しｌこ斜軸部２に軸受３３を介して
回転自在に支承されている。人力！Ｉ（ＩＩ　１　ｉＪ
、軸受４，５で支承され、ぞの１１仙線Ａ−Ａ’　の周
りに回転する。

一方、両面歯車１０の両側に対向して配置される固定面
歯車１３と可動面歯車１４は、それぞれフェースカム１
１又は１２と１１６み合うローラ］５又は１６を軸線△
−Ａ′に対し成用状に配直しく構成されている。なお、
［１−ラ１５又は１６に代えて円弧歯形に形成してもよ
い。固定面歯巾１３はケーシング６に固定され、可動面
歯車１４は出力軸７（こ連結され、ケーシング６に対し
回転自在になっている。出力軸７は入力軸］と同軸上に
配置され、軸受８により支承されている。

上記構成の差動減速装置は、次のようにし゛（減速動作
を行なう。

入力軸］か１回転すると、両面歯車１０か斜１ｔｑｔ＋
　Ｇ　− 部２の首振り回転運動によって公転しながら、固定面歯
車１３のローラ１５の数とフェースカム１１の歯数差分
だけ自転する。同時に両面歯車１０は可動面歯車１４に
対しても首振り回転運動による公転を行なうが、フェー
スカム１１が固定面歯車１３によって拘束されているた
め、可動面歯車１４がローラ１６の数（歯数）とフェー
スカム１２の歯数差分と、両面歯車１０の自転弁との和
又は差だけ回転し、その結果、出力軸７が減速回転づ−
る。ここで和というのは前記歯数差分による可動面歯車
１４の回転方向と両面歯車１０の自転による回転方向が
同じ場合を言い、差というのは両者の回転方向か逆の場
合を言う。このように減速比が変わるのは、両面歯車１
０の両フェースカム１１．１２の歯数、固定面歯車１３
のローラ１５の数（歯数）及び可動面歯車１４のローラ
１６の数く歯数）の与え方によるものである。今、ロー
ラ１５の数（歯数）二Ｎ。

フェースカム１１の歯数：Ｎ２ フェースカム１２の歯数：Ｎ３ ０−ラ１６の数（＠数）：Ｎ。

とすれば、減速比ｉは次のように求められる。

ます、ローラ１５に対するフェースカム１１の公転によ
って与えられる両面歯車１０の自転弁ｉｔ　＝　１−Ｎ
＋　／Ｎ２ そして、１１の自転によるフェースカム１２とローラ１
６との減速比１２は ｉ　２−Ｎ　］　／　Ｎ　４ また、フェースカム１２の公転によっでローラ１６に与
える自転弁ｉ３は １３＝１−Ｎ３　／Ｎ。

したかつて、全体の減速比ｉは、 １−１．・ｉ２＋ｉ。

−（１−Ｎ、／Ｎ、）・（Ｎ、／Ｎ、）＋（１−Ｎ、　
／Ｎ、　） −１−Ｎ、　　・Ｎ、／Ｎ２　・Ｎ４となる。

ここで、Ｎ、−１９、Ｎ２＝１８、Ｎ５＝１９、Ｎ、　
−２０として減速比ｉを求めると１＝１−１９・１９／
１８・２０ −−１／３６０ また、Ｎ、−１８、Ｎ２＝１９、Ｎ５＝１９、Ｎ、−２
０にすると、 １＝１−１８・１９／１９・２０−１／１０となる。こ
のようにわすかな歯車比の変更により減速比の範囲が大
ぎく変化するところにこの差動減速機構の特徴かある。

なお、（＋）は入力ｆ！ｌｂ１と出力軸７か同一方向に
回転することを意味し、（−）は両者が逆方向【こ回転
することを意味する。

次に、両面歯車１０の両フェースカム１１，１２の歯形
について説明する。

上記構成の差動減速装置において、入力軸１を等角変位
させていくと、斜軸部２上の両面歯車１０の両フェース
カム１１．１２も一定の条件の下に角変位していくが、
両フェースカム１１．１２は斜軸部２に対して直交する
平面上に設けられているので、斜軸部２０角変位を考え
ればよい。そこで、第２図のように入力軸１と斜軸部２
を取り出して考察する。なお、以下の説明ではフェース
カム１１について述べるが、フェースカム１２について
も同様にして歯形を求めることかできる。

斜軸部２は入力軸１の軸線Ａ−Ａ’　に対しで一定の角
度α°だけ傾いて軸線Ａ−Ａ’　の回りに等角回転変位
する。今、軸線Ａ−Ａ’　と交叉する斜軸部２の中心○
から任意の距離ノたり離れた斜１１１１部２上の１つ点
か時計方向Ｉ＼０°角変位したどきのＰ′点における斜
軸部２の傾向角Ｂ及び傾向角Ｃを求める。

ノの軸線Ａ−Ａ’上の水平成分りは、 Ｌ−ノ・ｃｏｓα　　　　　（１） Ｐ′点の垂直成分をＹ、水平成分をＸとすれば、Ｒ＝Ｌ
−ｔａｎ　α（２） Ｘ＝Ｒ−ＣＯ３θ　　　　　（３） Ｙ＝Ｒ−ｓｉｎθ　　　　　（４） ににって求められる。故に ｔａｎＢ　＝Ｙ／Ｌ ｔａｎ　Ｃ＝　Ｘ　／　し て、これにそれぞれ（３）式、（４）式を代入覆るとｆ Ｂ　＝ｊａｎ　　（Ｒ−ＣＯ３θ／　Ｌ　）　　　　（
ｂ）Ｃ＝ｔａｎ’　　（Ｒ−ｓｉｎθ／Ｌ）　　　　（
６）そして（２）式よりＬ＝Ｒ／ｌε１１１αを代入づ
れ（，１１３＝ｊａｎ　　（Ｒ−ＣＯ３θ−ｔａｎα／
Ｒ）、’、１３　＝ｔａｎ−’　（ｃｏｓθ−ｔａｎα
）　　　　　（７）Ｃ＝ｔａｎ’　　（Ｒ−ｓｉｎ　Ｏ
−ｔａｎ　α／’Ｒ）、、Ｃ＝ｔａｎ”　　（ｓｉｎ６
１−　ｔａｎ　α）　　　　　（８）と、（７）式、（
８）式を得る。

ここで角度αは一定であるから、傾向角Ｂ及び傾向角Ｃ
は角変位θに対応して（７）弐及び（８）式により求め
られる角度たり変化していく。

次に、フェースカム１１の自転角変位を求める。

フェースカム１１は入力軸１に連動して等角変位し、入
力！ｌ！１１１１の回転に対して、ローラ１５の数（歯
数）Ｎ、とフェースカム１１の歯数Ｎ２との歯数差分自
転するから、差動歯数Ｄ＝Ｎ、−Ｎ２となる。Ｎ、は固
定されているから、ノＴ−スカム１１の自転歯数はＤ／
Ｎ２となり、これを角変位として求めると、人力軸］か
］回転したときのフェースカム］１の自転角変位へけ１
、Ａ＝Ｄ・３６０’　／Ｎ２　　　　ｔ９）となる。

したがって、人力軸］がθ°角変位したときの自転角変
位へへは、 ΔＡ＝Ａ　　・　θ／３６０−［つ　・　３　６０　　
・θ／Ｎ２　・３６０ 一〇・θ／　Ｎ　、　　　　　　　　＋１１）によって
求める。ここで、差動歯数り及び゛１東数Ｎ２は定数で
゛あるから、フェースカム１１の自転角変位△へは入力
軸１０角変位θに比例して変化りる。

以上説明した自転角変位△△及び傾向角［３，Ｃ（Ｊ、
ローラ１５に噛み合うフェースカム］］の角変位である
から、自転角変位へ八及び傾向角Ｂ。

Ｃの変化を求める前記（４）弐及び（６）式か歯形創成
式となる。

上記した歯形創成式によって１イられる歯形曲線は三次
元になり、平面的には表わけないが、第３図ないし第６
図を参照してフェースカム１］の外径上におりる近似歯
形の展開図について説明覆る。

なお、実際には、フェースカム１１か回転しなから傾動
する首振り運動？ｌｉｌうな−うが、第６図に爪刃Ｉ良
聞図て（ま相対的に考えて、）Ｔ−スカム］］を静止ざ
ゼ、ローラ１５が運動するものとする。

今、第３図に示すように、フェースカム１１の外径−七
に斜軸部２と同軸の円筒１７を考え、その半径をＫとす
ると、フェースカム１１の自転角変位△Ａに対応する円
筒１７上の円弧長さΔＳは、△Ｓ／２７ｒＫ−△Ａ／２
πより △Ｓ−△Ａ２・Ｋ　　　　　　　　　（１１）となる。

この（１１）式に（１０）式の△Ａ＝Ｄ・θ／Ｎ２を代
入すると、 ΔＳ＝Ｄ・θ・Ｋ／Ｎ２　　　　　　（１２）ところで
、入力軸１の角変位θ（Ｊ定回転角であり、１回転をｎ
分割した角度であるから、θ−２・π／ｎとして歯形の
変化を得ることができる。

これを（１２）式に代入りれば、 △５＝２−ｘ−に−Ｄ／ｎ−Ｎ２　（１３）によって歯
形をｎ分割したときの円弧長さ△Ｓか求められる。

ところで、円筒８展開して歯形を近似的に知るには、Ｃ
軸の角変位によるフェースカムの傾きも考えなければな
らない。第４図はＣ軸か最大角変−］３− 位した状態を示しており、第５図）、１．同要部の拡大
図（、ノー「−スカム１噛からローラのかたＪ、すＤＸ
は ＤＸ−ト１　・　ｓｉｎ　　Ｃ’　　　　　　　　　　
　　　　（１／ｌ）によって求まる４、展開図とりる■
合は前記の（１３）式に（１４）式を引ＣブばＸ軸方向
のローラセンタ位置を求めることかてぎる。すなわら、 Ｘｎ−△５−ＤＸ　　　　　　　　（１５）次に、ＹＩ
Ｉ！Ｉ１１方向の変位（Ｊ、傾向角Ｂによって近似的に
求める。

第３図に示す軸線Ａ−Ａ’　　と平行する方向へ変化す
る変位ｙを求めて作図する。　　　　　　　・・第３図
において、斜軸部２の中心○を通り軸線へ−Ａ′に直交
する直線ｃ−ｃ’　とローラ１５の軸線との軸間距離を
１１とし、フェースカム１１の外径上におりる中心点Ｑ
（円筒１７の外周の中心点）の傾向角Ｂに対応する変位
をｈとするとｈ−に−５ｉｎα Ｖ＝１−１−ｈとなり傾向角Ｂによって変化りる△ｈは −１／ｌ　　− △ｈ＝）（−ｓｉｎ　Ｂ したかって、 △Ｙ＝Ｈ−△ｈ　　　　　　　　　（１６）−Ｑ表わさ
れる。

歯形をｎ分割した場合、Ｙｒ］（Ｊ、 Ｙ　ｎ　＝　Ｈ−Ｋ　−５ｉｎ（ｊａｎ−１（ＣＯ３２
：ｙ／ｎ）−ｔａｎα）　　　　　　　　　（１７）で
求められる。

上記（１５）、（１７）式により歯形分割数ｎ＝２０、
差動歯数Ｄ−１とし°ｃｘｎ、ｙｎを計算し、ｘｎを水
平座標にそれぞれ直線を引きその交点を中心としだロー
ラ１５の直径に相当する円を順次描いて行りば、第６図
に示すように、求める近似歯形１８が得られる。

実施例 次に、前記（４）式及び（６）式ににり求められるフェ
ースカム１月の自転角変位△Ａ及び傾向角Ｂ、　Ｃに基
づいて実際の歯形１８を創成づる歯切装置を第７図ない
し第１１図を参照して説明する。

２０は垂直軸（Ｂ輔）の周りに斜軸部２の傾き角に相当
する一定角度αだり正逆方向へ回転変位するＢ軸用ＮＣ
サーキュラテーブル、２１は水平軸（Ｃ軸の周りに斜軸
部２の傾ぎ角に相当する一定角度のαだり正逆方向へ回
転変位するＣ軸用ＮＯサーキュラテーブル、２２【ま（
ｊｌ仙月］ＮＣサーキュラテーブル２１上に設置された
Ａ軸用ＮＣ回転装置で、Ｃ軸に直交するへ軸（水平軸）
の周りに回転する回転軸２３を備えており、該回転’１
４１１２３の先端部分にワーク取付部２４が設けられ、
該取付部２４に歯車素材となるワーク２５かをｉＮ合し
て固定する。２６は回転軸１３の自由端を支承するテー
ルス［〜ツクである。

２７は歯形１８を切削加工するエンドミルで、ローラ１
５と同一径を有し、フェースカム］１に対するローラ１
５の組立位置と同じ位置に配置され、ワーク２５の側面
を切削加工する。図中、ＤはＮＣ加工中心線で、Ａ軸、
Ｂ軸及び（Ｊｌの交点を通り、囲者の交点か加工原点と
なる。

上記構成の歯切装置により歯形創成加Ｔするには、第７
図のように、Ｂ’ｌｌｌ用ＮＧサーキュラテーブル２０
を角度αだけ加工中心線りに対して振った位置まで回転
変位させる。この時Ｃ！Ｎｌサーキュラテーブル２１は
公式との関係により水平に位置し、この位置てエン［〜
ミル２７か１ノーク２５の側面に当接する。

次に、Ａ軸用ＮＣ回転装置２２によってワーク２５を斜
軸部２の自転角変位△Ａずつ微小回転させると同時に、
Ｂｕｌｌ用ＮＣザ−キュラテーブル２０によって対応す
る傾向角Ｂだり回転させる。同時にＣ軸用ＮＣリ−−キ
コラデーブル２１も対応する傾向角Ｃだけ回転さける。

そして、第９図に示すように、Ｂ靴用ＮＣサーキュラテ
ーブル２０が加工中心線りに対して反対側に角度αだけ
振った位置においてＢ靴用ＮＣサーキュラテーブル２０
を逆方向に回転変位させ、第１０図、第１１図に示す位
置を経て再び第７図に示す位置まで戻ると、この間にエ
ンドミル２７によってワーク２５の側面に歯形１８の１
歯か加工される。以下、上記操作を繰り返して歯＠Ｎ２
のフェースカム１１か得られる。続いて、ワ−り２５の
使方の側面に歯数Ｎ３のフェースカム１２を同じように
切削加工して、第１２図に示すような両面歯車１０か完
成する。第１３図は、創成加工されたフェースカム」１
の歯形展開図を示している。

第１／図は、上記のＪ、゛）にして１Ｊ１目−されに両
面歯車１０を用い、第１図（こ示した機（苫原即に基づ
いて構成した差動減速装置を示している。。

入力軸１は、中間部分に軸線Ａ−Ａ’″（こ対して一定
角度αだり傾いた斜軸部２を有し、該斜ｉｋｌ＋部２に
両面歯車１０か軸受３を介して回転自在に支承される。

入力軸１は、軸受４、ニードル軸受５を介して支承され
、軸線Ａ−Ａ−の回りに回転りると共に、前記軸受４の
ハウジング３０かケーシングカバー６ａに対してねじ嵌
合３１されていて、ハウジング３０と一緒に軸線Ａ−Ａ
　”方向へ調整変位可能になっている。

出力！１１１７は、入力軸１と同軸−トに配設され、ク
ーーシング６の筒状部６ｂに軸受８，９を介して支承さ
れている。

一方、両面歯車１０の両側にス・１面して配置され−　
１ε３− る固定面歯車１３と可動面歯車１／′Ｉは、それぞれ円
盤１３ａと１４ａにフェースカム１１又は１２と噛み合
う所定数Ｎ、又はＮ、のローラ１５又１６を軸線Ａ−Ａ
−に対し放射状に配置して構成されている。

円％　１３　ａは、調節ねじ３２と固定ねじ３３とによ
って軸線へ−へ一方向へ調整変位可能な状態てケーシン
グ６に固定され、前記ハウジング３０のねじ嵌合３１と
、前記調整ねじ３２及び固定ねじ３３とによりバックラ
ツシコ調整機構か構成され、円盤１３ａの固定位置及び
人力軸１の支承位置を調整することにまりローラ１５と
フェースカム１１との噛み合い位置か容易、かつ正確に
調整できるようになっている。

円盤１４ａは出力軸７の内端に連設され、回転自在にな
っている。

上記構成の差動減速装置の減速比（は、第１図の機構原
理について説明しｉ＝ように、１＝１−Ｎｌ　　・Ｎ、
／Ｎ２　・Ｎ、となる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によるフコースカムの歯形は
、第１図に示した機構１京狸に基づくＸ動減速装置の歯
形に適合するものである。

しかも、上記フェースカムの歯形は同０、脣３佃１制御
のＮＣサーキ］ラデーフルを用いた本発明の創成歯切方
法によ・〕で、帖磨の高い歯切りハ［１−■−が能率良
くてきる。

まｌＪ、前記フェースカムの南中を用いた本発明の差動
減速装置は、次のよ゛うな′１！１徴をイ］し−Ｃいろ
。

（１）高減速比：１対で高減速比か１１１られる。

（２）１代イラーシ■：人力軸の慣性し一メン１〜ＧＤ
２が小さい。

（３）低バックラッシコ：軸方向の位置を調整づ−るＣ
とによってバックラッシュを少なく（さる。

（４）入出力同心： （５）高効率：理論的にころがり接触であるので、効率
が良い。

（１））高負荷に耐える：理論的に金歯数の１／３が１
〜ルクを伝達するので伝達１〜ルクか人さい。

（７）小型軽量：外径か小さく、軽量化できる。

（８）長寿命：ころかりであるから摩耗か少ない。

（９）メンテナンスか容易：構造か簡単でメンテナンス
か容易。

（１０）高速回転か可能：ころかり接触であるので、高
速回転に耐える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフェースカムの歯形を用いた差動
減速装置の別構原理図、第２図ないし第５図は同歯形創
成の説明図、第６図は同歯形の展開説明図、第７図ない
し第１１図は同歯形をフェースカムとして創成加工する
歯切装置の作動順序を示す概略平面図及び正面図、第１
２図は同フェースカムを加工した両面歯車の縦断面図、
第１３図は同フェース７Ｊムの展開断面図、第１４図は
第１２図の両面歯車を用いて構成した差動減速装置の要
部縦断正面図である。 １・・・入力軸　　　　　　２・・・斜軸部７・・・出
力軸　　　　　　１０・・・両面歯車１１．１２・・・
フェースギヤ（フェースカム〉１３・・・固定面歯車 ］４・・・可動歯車 １５．１６・・・ローラ又は円弧歯形 １８・・・歯形 ２０・・・Ｂ軸用ＮＣリーキコラデープル２１・・・Ｃ
軸用ＮＣサーキュラテーブル２２・・・Ａ軸用ＮＣｎ転
装買 ２３・・・回転１論１１ ２４・・・ワーク取付部 ２５・・・ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両側面にフェースギヤを設けた両面歯車１０が、
   入力軸１に連設した斜軸部２に回転自在に支承され、か
   つ、前記入力軸１の回転に連動して首振り回転運動し、
   該両面歯車１０の両側に対向して配置され、それぞれ前
   記フェースギヤに噛み合うフェースギヤを有する固定面
   歯車１３及び出力軸７に連結される可動面歯車１４と前
   記両面歯車１０との間に差動減速機構が構成される減速
   装置における歯形であつて、 前記固定面歯車１３及び可動面歯車１４のフェースギヤ
   の歯形はローラ１５及び１６又は円弧歯形とし、 前記両面歯車１０のフェースギヤ（フェースカム）１１
   、１２の歯形は、前記入力軸１の軸線Ａ−Ａ′に対する
   前記斜軸部２の傾き角度αと、前記軸線Ａ−Ａ′の周り
   の等角回転変位θとから求められる前記フェースギヤ１
   １、１２の傾向角Ｂ゜、Ｃ゜及び自転角度ΔＡ゜が、 Ｂ＝ｔａｎ＾−＾１（ｃｏｓθ・ｔａｎα）Ｃ＝ｔａｎ
   ＾−＾１（ｓｉｎθ・ｔａｎα）及び△Ａ＝Ｄ・θ／Ｎ Ｄ：噛み合うフェースギヤの差動歯数 Ｎ：両面歯車１０のフェースギヤの歯数 の３式を充足することを特徴とするフェースギヤの歯形
   。
2. （２）Ｂ軸の周りに一定角度αだけ正逆回転するＢ軸用
   ＮＣサーキュラテーブル２０と、該ＮＣサーキュラテー
   ブル２０上に設置され、Ｂ軸に直交するＣ軸の周りに一
   定角度αだけ正逆回転するＣ軸用ＮＣサーキュラテーブ
   ル２１と、該ＮＣサーキュラテーブル２１上に設置され
   、Ｃ軸に直交するＡ軸の周りに回転する回転軸２３を備
   えたＡ軸用ＮＣ回転装置２２と、 前記回転軸２３に設けられたワーク取付部２４と、 該ワーク取付部２４に装着したワーク２５の側面に当接
   するエンドミル２７とを用い、かつ、前記エンドミル２
   ７の直径は、前記ローラ１５及び１６と同一径とし、 前記Ａ軸用ＮＣ回転装置２２によつてワーク２５を前記
   斜軸部２の自転角変位ΔＡずつ微小回転させると同時に
   、Ｂ軸用ＮＣサーキュラテーブル２１によって対応する
   傾向角Ｂ及びＣ軸用ＮＣサーキュラテーブル２１によっ
   て対応する傾向角Ｃだけそれぞれ正逆回転させて、前記
   ワーク２５に歯形１８を加工するフェースギヤの歯形の
   創成加工方法。
3. （３）請求項（１）記載の歯形を具備した両面歯車１０
   と該両面歯車１０に噛み合う固定面歯車１１及び可動面
   歯車１２とを用いて構成した差動減速装置。