JPH0239077Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、遊星歯車装置に関し、詳しくは、太
陽歯車とその周囲を公転しつつ自転する遊星歯車
とのバツクラツシユを除去するように改良した遊
星歯車装置に関する。これは、例えば産業用ロボ
ツトアームの屈曲作動を高精度で可能にする屈曲
機構の分野で利用されるものである。

〔従来技術〕

第１図に示すように遊星歯車装置では、太陽歯
車１に噛み合つて公転しながら自転する遊星歯車
２が、太陽歯車１を軸承する遊星腕３の他端に軸
承されている。これがロボツトアームの一関節と
して使用される場合には、遊星歯車２の一部分に
手首４が固着され、図示しない機構により遊星腕
３が矢符５方向に回動されると、手首４が所望の
位置に移動するようになつている。

ところで、太陽歯車１と遊星歯車２との噛み合
いにバツクラツシユがあると、遊星腕３の回動量
に対応した手首４の移動が正確に得られず、ロボ
ツトの作動に誤差が生じる。これを解決したもの
として、例えば第２図ａに示すように、一つの太
陽歯車１に同軸に支承された二つの遊星歯車２
Ａ，２Ｂを噛み合わせ、これらの遊星歯車が第２
図ｂに示すように周方向に若干ずれたようにして
装着されているものがある。これによれば、遊星
歯車のいずれか一方が太陽歯車１に常時噛み合
い、遊星腕３の回動による手首４の移動が正確と
なる。これに類似するものとして第３図に示すよ
うに、太陽歯車１に逆方向のやまば歯面を刻設す
ると共にこれに噛み合う二つのやまば歯面を形成
する遊星歯車２ａ，２ｂを設け、この遊星歯車を
軸方向に微小量移動させてバツクラツシユを除去
したものがある。

しかし、いずれの遊星歯車装置においても遊星
歯車が二つ必要となり、太陽歯車の歯幅を大きく
しなければならない問題がある。とりわけ、前者
の装置においては、実質的に一つの遊星歯車でト
ルクを伝達することになり、歯元応力を勘案する
と一つの遊星歯車の歯幅を二倍にしなければなら
ず、装置の大型化が余儀なくされて小型で精度の
高いロボツトアームの実現が阻まれる問題があ
る。

〔考案の目的〕

本考案は上述の問題を解決するためになされた
もので、その目的は、ロボツトアームの小型かつ
軽量化を維持しつつ太陽歯車と遊星歯車とのバツ
クラツシユ除去を可能にし、高精度の作動を実現
することができる遊星歯車装置を提供することで
ある。

〔考案の構成〕

本考案の特徴を第４図ａおよびｂにより説明す
ると、以下の通りである。

(i) 太陽歯車１と遊星歯車２とを軸承する遊星腕
１０に、歯車１，２の正規の中心間距離Ｌ２よ
りも短い中心間距離Ｌ１を有する軸承孔１１，
１２が形成され、その軸承孔の少なくとも一方
の軸承孔１２に連なつて、遊星腕１０の端部１
０ａに開口する切り込み溝１３が設けられてい
る。

(ii) 切り込み溝１３が拡開されたときの溝幅１３
ｂを元の溝幅１３ａ以下に縮めて、その切り込
み溝１３に連なる軸承孔１２の孔中心を他の軸
承孔１１の方向へ接近させ、両歯車１，２が噛
み合うときのバツクラツシユを除去する中心位
置調整体１４が、遊星腕１０に取り付けられて
いる。

〔作用〕

遊星腕１０の軸承孔１１に太陽歯車１を取り付
けた後、軸承孔１２に遊星歯車２を軸承するに先
立ち、遊星腕１０の端部１０ａに開口する切り込
み溝１３が拡開される。その溝幅１３ａが大きく
なるにしたがつて、切り込み溝１３に連なる軸承
孔１２の円孤が、第４図ｃの二点鎖線のように広
げられ、実質的に軸承孔１２が大径化するように
遊星腕１０の一部が変形する。その結果、軸承孔
１２は切り込み溝１３の方向へ広がつたことにな
り、その円弧の孔中心が当初の点Ａから点Ｂへと
切り込み溝１３の方向へずれる。それによつて、
その軸承孔１２の孔中心が他の軸承孔１１の孔中
心から遠ざかる。遊星腕１０に形成された軸承孔
１１と１２との中心位間距離Ｌ１は、もともと太
陽歯車１と遊星歯車２との正規の中心間距離Ｌ２
よりも短く形成されている。しかし、軸承孔１２
の孔中心が変位したことにより、軸承孔１１と１
２との中心間距離は当初の距離Ｌ１より大きくな
り、しかも太陽歯車１と遊星歯車２との中心間距
離Ｌ２に等しいかそれより大きくなるまで、切り
込み溝１３は拡開される。

そのような拡開状態で軸承孔１２に遊星歯車２
が装着される。なお、遊星歯車２の軸に軸受が予
め取り付けられている場合にはその軸受が挿入さ
れ、また、軸受が挿入されない場合には、その遊
星歯車２の軸自体が軸承孔１２に装着される。軸
承孔１１と１２との中心間距離は正規の中心間距
離Ｌ２以上に大きくなつているので、両歯車１，
２は正規に噛み合うかそれよりやや浅い噛み合い
状態となる。そこで、拡開されている切り込み溝
１３の溝幅１３ｂを中心位置調整体１４により縮
める。溝幅１３ｂが元の幅１３ａに戻るにつれて
広げられていた軸承孔１２の円弧も狭められ、軸
承孔１２が小径化される。軸承孔１２の孔中心は
他の軸承孔１１の方向へ実質的に接近したことに
なり、軸承孔１１と１２との中心間距離は正規の
中心間距離Ｌ２よりも第４図ｃの実線で示す距離
Ｌ１に近づくか、それを越えて破線で示す軸承孔
の中心間距離Ｌ３に近づく。すなわち、孔中心は
点Ａもしくは点Ｃに移動し、太陽歯車１と遊星歯
車２とはその正規の中心間距離Ｌ２よりも短い間
隔で軸承されることになる。したがつて、正規の
中心間距離で軸承されて噛み合つていたならばバ
ツクラツシユの生じる両歯車１，２は、軸承間距
離が短くなつたことにより、その噛み合い時のバ
ツクラツシユが除去され、遊びのない噛み合いの
もとに高い精度で相互に作動する。

〔実施例〕

以下、本考案をその実施例に基づいて、詳細に
説明する。

第４図ａはその１実施例の要部を示し、図中、
１は太陽歯車、２は遊星歯車で、それぞれが１つ
で同等の歯幅を有している。１０はこれらの歯車
１，２を軸受１９，２０を介して軸承する遊星腕
で、両歯車，２が噛み合う第４図ｂに示した正規
の中心間距離Ｌ２よりも短い中心間距離Ｌ１を有
する軸承孔１１，１２が、その遊星腕１０の製作
時に形成されている。なお、そのときの軸承孔１
２の孔中心は、第４図ｃに示す点Ａであり、歯車
１と２との噛み合いにおいては通常正規であると
されている両軸受１９，２０の中心間距離Ｌ２の
孔中心の点Ｂより図のごとく左側にある。そし
て、軸承孔の少なくとも一方の軸承孔例えば１２
に連なつて、遊星腕１０の端部１０ａに開口する
切り込み溝１３が設けられ、これに交差して切り
込み溝１３の溝幅１３ａ〔第４図ａ参照〕を縮め
るボルトなどの中心位置調整体１４が設けられて
いる。この中心位置調整体１４は、第４図ｃに示
すように、切り込み溝１３が拡開されて点Ａが点
Ｂへ移動された後の溝幅１３ｂを縮めて、その切
り込み溝１３に連なる軸承孔１２の変位後の孔中
心である点Ｂを他の軸承孔１１の方向すなわち点
Ａもしくは点Ｃへ移動させ、両歯車１，２が噛み
合うときのバツクラツシユを除去するためのもの
である。すなわち、第４図ａに示す溝幅１３ａが
広げられるとその円弧が第４図ｃの二点鎖線で示
すように一時的に広がり、そのときの切り込み溝
１３に連なる軸承孔１２の中心は点Ａより点Ｂへ
移動する。中心位置調整体１４により、溝幅１３
ａから拡開されている溝幅１３ｂが縮められる
と、孔中心である点Ｂが実線で示した軸承孔１２
の元の孔中心である点Ａもしくはさらに点Ｃへ移
動して、両歯車１，２の両軸受１９，２０〔第４
図ａ参照〕の正規の中心間距離Ｌ２より短いＬ１
もしくはそれ以下のＬ３となるようになつてい
る。なお、必要に応じて他方の軸承孔１１にも同
様の切り込み溝を設けておいてもよいが、本実施
例においては軸承孔１２のみに設けられている。
また、中心位置調整体１４は上述のボルトに限ら
ず他の公知のクランプ機構を採用してもよいこと
は言うまでもない。

このような遊星腕１０によれば、次のようにし
て平歯の太陽歯車１と遊星歯車２とのバツクラツ
シユを除去することができる。

予め軸受１９の取り付けられた太陽歯車１が、
その軸受１９を遊星腕１０の軸承孔１１に装着す
ることにより軸承された後に、遊星腕１０の切り
込み溝１３を図示しないツールを用いて拡開す
る。溝幅が１３ａから１３ｂに広げられ、軸承孔
１１と１２との当初の中心間距離Ｌ１が、太陽歯
車１と遊星歯車２との正規の両軸受１９，２０の
中心間距離Ｌ２もしくはそれより大きくなるよう
に、実線で示した軸承孔１２〔第４図ｃ参照〕の
円弧が二点鎖線のように広げられ、その直径が大
きくされる。その軸承孔１２の孔中心は点Ａから
点Ｂもしくはそれ以上右側へ変位したようにな
り、第４図ｄに示すように、遊星歯車２に取り付
けられた軸受２０は、軸承孔１２の紙面手前から
紙面の裏側方向に向けて挿入される。軸受２０の
中心２０ａは、点Ｂと一致するかもしくは左にあ
り、遊星歯車２と太陽歯車１との軸受中心間距離
は、両歯車の噛み合い時の滑りを回避する正規の
Ｌ２もしくはそれ以上の間隔となる。その状態で
は両歯車１，２の噛み合いが浅すぎるかバツクラ
ツシユが生じるので、中心位置調整体１４である
ボルトを締め付ける。そして、二つの軸承孔１
１，１２の中心間距離がＬ２より小さくなるま
で、中心位置調整体１４で切り込み溝１３の溝幅
１３ｂが縮められる。溝幅１３ｂが元の幅１３ａ
に戻るにつれてて広げられていた軸承孔１２の円
弧も狭められ、軸承孔１２が第４図ｃの二点鎖線
で示す状態から実線で示す状態のように小径化さ
れる。中心位置調整体１４の締め付け量が多くな
ると、破線で示した霊ように軸承孔１２の孔中心
はさらに点Ｃに移り、軸受２０が挿入された軸承
孔１２の孔中心は他の軸承孔１１の方向へ実質的
に接近する。したがつて、軸承孔１１と１２との
中心間距離がＬ１もしくはＬ３となり、第４図ｅ
に示すように、太陽歯車１と遊星歯車２とはその
正規の両軸受１９，２０の中心間距離Ｌ２よりも
短い間隔Ｌ１もしくはＬ３で軸承されることにな
る。したがつて、正規の両軸受１９，２０の中心
間距離Ｌ２で軸承されて噛み合つていたならばバ
ツクラツシユの生じる両歯車１，２は、両軸受１
９，２０の中心間距離がＬ１もしくはＬ３と短く
なつたことにより、その噛み合い時のバツクラツ
シユが除去され、遊びのない噛み合いのもとに高
い精度で相互に作動する。なお、両歯車の噛み合
いが深くなると、遊星歯車２と太陽歯車１との歯
面における滑り接触が生じることになるが、ロボ
ツトアームの屈曲機構においては遊星歯車装置２
が高速で回転することはほとんどないし、また常
時回転しているものでもないので、上述のバツク
ラツシユの除去に伴う滑り接触の弊害はほとんど
生じない。

このような遊星歯車装置をロボツトアームに適
用した例が第５図ａおよびｂである。１５は図示
しないロボツト本体に固着された支持体で、太陽
歯車１がその軸１ａを介して固着されている。駆
動軸１６が別途駆動されるとこれに一体のベベル
ギヤ１７が回転し、これに噛み合うベベルギヤ１
８が軸１ａを中心に回転する。このベベルギヤ１
８には上述の遊星腕１０が一体化されているの
で、遊星腕１０が軸１ａを中心に回動して遊星歯
車２の軸２ａが中心間距離Ｌ１を半径として振れ
回る。その結果、遊星歯車２が太陽歯車１の周囲
を公転しながら自転して、遊星歯車２に固着され
ている手首４が所望の方向に移動する。このよう
な作動において、太陽歯車１と遊星歯車２との噛
み合いにおけるバツクラツシユが上述したように
して遊星腕１０により除去されているので、ベベ
ルギヤ１８による遊星腕１０の回動量に対応して
手首４が正確に移動する。ところで、歯車１，２
の噛み合いによつて歯面が摩耗してバツクラツシ
ユが生じても、切り込みの間隙を再度調整してバ
ツクラツシユを除去することができる。

なお、遊星腕１０は図示するように歯車１およ
び２の両側に設けられていて、その挙動は一体的
に行なわれる。図によれば太陽歯車１の軸１ａお
よび遊星歯車２の軸２ａはそれぞれの歯車に固着
され、その各軸が遊星腕１０の軸承孔１１，１２
において軸受１９，２０でもつて支承されている
が、各軸を遊星腕１０に嵌着固定し、その軸に各
歯車１，２を軸承しても同様である。したがつ
て、前述した第４図ｂにおける遊星腕１０に設け
られた遊星腕１０の製作時の中心間距離Ｌ１の二
つの軸承孔１１，１２は、軸受が介在されること
なくそれぞれの軸を直接支承するものであつても
よい。要は、各歯車１，２と遊星腕１０とが相対
的に回転自在であるよう支承されておればよい。
なお、第５図ａおよびｂは一関節であるロボツト
アームを示しているが、実際には、遊星歯車装置
がそれぞれの軸で連結されて多関節を形成し、ロ
ボツトアームが各関節で次々と屈曲し、先端の手
首が所望の位置に変位するようになつている。ま
た、図示しない機構により支持体１５が回転され
るとアームが屈曲した状態で手首４を振り回すよ
うに作動することもできる。

〔考案の効果〕

本考案は以上説明した実施例から判るように、
太陽歯車と遊星歯車を軸承する遊星腕に、両歯車
の正規の中心間距離よりも短い中心間距離を有す
る軸承孔を形成し、その少なくとも一方の軸承孔
に連なる切り込み溝を設けたので、切り込み溝の
溝幅を広げると両歯車をほぼ正規の中心間距離を
保持して軸承することができ、かつ、その後に位
置調整体により溝幅を縮めるとその中心間距離を
短くすることができる。このようにして、バツク
ラツシユを除去することができるようにした遊星
歯車装置を産業用ロボツトのアームの屈曲機構と
して採用すると、遊星腕の作動に追随して遊星歯
車が遊びを伴うことなく正確に作動する。加え
て、遊星歯車装置自体は従前と異ならない小型か
つ軽量が維持され、ロボツトの性能向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遊星歯車装置の概略正面図、第
２図ａは二つの平歯車からなる遊星歯車でバツク
ラツシユを除去した装置の従来例、第２図ｂは同
図ａの噛み合い状態図、第３図は二つのやまば歯
車からなる遊星歯車でバツクラツシユを除去した
装置の従来例、第４図ａは本考案の遊星歯車装置
の正面図、第４図ｂは遊星歯車装置に使用される
遊星腕の正面図、第４図ｃは切り込み溝の拡開状
態ならびに中心位置調整体による締め付け状態に
おける軸承孔の変形とそれによる孔中心の変位を
説明する作用図、第４図ｄおよび第４図ｅは装着
段階の説明図、第５図ａは本考案の適用例である
ロボツトアームの正面図、第５図ｂは同図ａの
−線矢視図である。 １……太陽歯車、２……遊星歯車、１０……遊
星腕、１０ａ……端部、１１，１２……軸承孔、
１３……切り込み溝、１３ａ，１３ｂ……溝幅、
１４……中心位置調整体、Ｌ１……遊星腕に形成
された軸承孔の当初の中心間距離、Ｌ２……太陽
歯車と遊星歯車との正規の中心間距離。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 太陽歯車と遊星歯車とを軸承する遊星腕に、そ
   の両歯車の正規の中心間距離よりも短い中心間距
   離を有する軸承孔が形成され、 その軸承孔の少なくとも一方の軸承孔に連なつ
   て、上記遊星腕の端部に開口する切り込み溝が設
   けられ、 この切り込み溝が拡開されたときの溝幅を縮め
   て、その切り込み溝に連なる軸承孔の孔中心を他
   の軸承孔の方向へ接近させ、上記両歯車が噛み合
   うときのバツクラツシユを除去する中心位置調整
   体が遊星腕に取り付けられ、 ていることを特徴とする遊星歯車装置。