JPH03186639A

JPH03186639A - 減速装置

Info

Publication number: JPH03186639A
Application number: JP32361589A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sakamoto; 坂本　謙一
Original assignee: ENDO HAGURUMA SEISAKUSHO KK
Current assignee: ENDO HAGURUMA SEISAKUSHO KK
Priority date: 1989-12-13
Filing date: 1989-12-13
Publication date: 1991-08-14

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、例えば産業用ロボットにおける動力伝達装置
やエレベータの動力伝達装置等の高減速比および高出力
トルクが求められる動力伝達装置に用いられる減速装置
に関するものである。

（従来の技術）返電　省力（Ｌ　　高密度化あるいは安全性等の目的の
ため、多くの産業分野において作業の自動化や機械化が
行われてきている。このような自動化や機械化の一つに
産業用ロボットが研究開発されており、現在では多くの
分野で使用されている。

この産業用ロボットには、作業を正確に行うために、例
えば関節運動等の種々の動きをできるようにするばかり
でなく、その動きの制御もより高精度にかつ迅速に行う
ことをできるようにすることが求められる。また、この
ような産業ロボットには、作業を確実に行うために、高
出力トルクが得られるようにすることが求められる。

一方、建物内のエレベータやエスカレータ等の昇降装置
においても、この昇降装置の制御を高精度にかつ迅速に
行えるようにするとともに、高出力トルクを得られるよ
うにすることが求められている。

そこで、このような要求に応えるために、一般には駆動
モータの動力を大きく減速させることにより高出力トル
クを得るようにしており、その減速させる装置としては
、従来はウオームギヤまたは多段歯車を用いていること
が多い。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このようなウオームギヤはすべりが大き
いので、動力伝達ロスが大きくなるばかりでなく、その
制御も正確に行うことができない。

しかも、軸が直交し運動の自由度が限られてしまうので
、必然的に装置が大がかりとな、ってしまう。

また、多段歯車の場合には、多数の歯車を使用するので
、やはり装置が大がかりとなってしまう。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、制御をより正確に行うことができると
共に動力伝達ロスを少なくすることができ、しかも高減
速比が得られる減速装置を提供することである。

本発明の他の目的は、組付は性を向上させることができ
るとともに、コンパクトでかつ安価に製造することので
きる減速装置を提供することである。

（ｆｉ題を解決するための手段）前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、第１
リングギヤおよびこの第１リングギヤに噛み合う第１プ
ラネタリピニオンギヤを少なくとも備え、駆動力が入力
される第１遊星歯車機構と、前記第１プラネタリピニオ
ンギヤに同軸的に連結された第２プラネタリピニオンギ
ヤおよびこの第２プラネタリピニオンギヤが噛み合う第
２リングギヤを少なくとも備え、変速後の駆動力を出力
する第２遊星歯車機構とを備えた減速装置において、前
記第１プラネタリピニオンギヤと前記第２プラネタリピ
ニオンギヤとは互いに別体に形成されていることを特徴
としている。

また、請求項２の発明は、前記第１プラネタリピニオン
ギヤと前記第２プラネタリピニオンギヤとが互いに摩擦
係合により連結されていることを特徴としている。

更に、請求項３の発明は、前記摩擦係合が、前記第１プ
ラネタリピニオンギヤと前記第２プラネタリピニオンギ
ヤとのいずれか一方に一体に形成された回動軸の先端側
の外周面に形成されたテーパ面と、前記第１プラネタリ
ピニオンギヤと前記第２プラネタリピニオンギヤとのい
ずれか他方に形成された中心孔の内周面に形成された前
記テーパ面と同傾斜のテーパ面とにより行われることを
特徴としている。

（作用）このような構成をした本発明による減速装置においては
、遊星歯車機構を用いているので、動力伝達ロスが少な
く、制御が容易になる。

また、前記第１プラネタリピニオンギヤと前記第２プラ
ネタリピニオンギヤとは互いに別体に形成されているの
で、遊星歯車機構を組み立てるとき、第１プラネタリピ
ニオンギヤの歯の位相と第１リングギヤの歯の位樵　お
よび前記第２プラネタリピニオンギヤの歯の位相と第２
リングギヤの歯の位相を整合させながら組み立てること
ができるようになる。

特に、前記第１プラネタリピニオンギヤと前記第２プラ
ネタリピニオンギヤとを互いに摩擦係合させることによ
り、歯車の歯の位相合わせが簡単になるとともに、連結
部の構造が簡単になる。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明にかかる減速装置の一実施例の断面図で
ある。

第１図に示すように、減速装置１のハウジング２には、
図示しない動力源からの動力が入力される入力軸３が、
一対の軸受４，４によって回動自在に支持されている。

この入力軸３の動力源と反対側の端部には、サンギヤ５
が設けられている。

またハウジング２には、第１リングギヤ６が取り付けら
れている。更にサンギヤ５と第１リングギヤ６との間に
は、３個の第１プラネタリピニオンギヤ７、　７．　７
が介設されており、これら第１プラネタリピニオンギヤ
７の回動軸７ａが周方向に等間隔に位置されてキャリヤ
８に回転自在に取り付けられている（第１図にはピニオ
ンギヤ７は１個しか記載されていない）。そして、サン
ギヤ５、第１リングギヤ６、第１プラネタリピニオンギ
ヤ７およびキャリヤ８によって第１遊星歯車機構９が構
成されている。

各第１プラネタリピニオンギヤ７の各回動軸７ａのギヤ
７と反対側端部には、第２プラネタリピニオンギヤ１０
，１０．１０がそれぞれ設けられていると共に、これら
第２プラネタリピニオンギヤ１０．　　↓０，１０は、
出力軸１１に連結された第２リングギヤ１２に噛み合わ
されている。これら第２プラネタリピニオンギヤ１０と
出力軸１１とは一対の軸受１４，１４によりハウジング
２に回動自在に支持されている。キャリヤ８、第２プラ
ネタリピニオンギヤ１０および第２リングギヤ１２によ
り、第２遊星歯車機構１３が構成されている。

したがって、減速装置１は、第１遊星歯車機構９および
第２遊星歯車機構１３からなり、サンギヤ５．第１リン
グギヤ６および第２リングギヤ１２の３本の基本軸を持
つ３に型の遊星歯車機構が構成される。

第２図に示すように、回動軸７ａと第２プラネタリピニ
オンギヤ１０とが一体に形成されており、第１プラネタ
リピニオンギヤ７はこれら回動軸７ａおよび第２プラネ
タリピニオンギヤ１０とは別体に形成されている。回動
軸７ａの第１プラネタリピニオンギヤ７が設けられる部
分の外周面は、一端に向かって細くなるようなテーパ面
７ｂとされているとともに、第１プラネタリピニオンギ
ヤ７には、内周面がこのテーパ面７ｂと同傾斜角のテー
パ面７ｃとされた中心孔７ｄが穿設されている。そして
、この中心孔を回動軸７ａのテーパー部分７ｂに嵌合し
、回動軸７ａの一端に３本のボルト１５，１５．１５を
螺合することにより、押圧部材１６を介して、第１プラ
ネタリピニオンギヤ７が回動軸７ａに固定されている。

その場合、ボルト１５の締結により、第１プラネタリピ
ニオンギヤ７が押圧部材１６を介して軸方向右側に強力
に押圧されるので、回動軸７のテーパ面７ｂと中心孔７
ｄのテーパ面７ｃとが強力に摩擦係合するようになる。

したがって、第１プラネタリピニオンギヤ７と回動軸７
ａとは強固に結合するようになり、第１プラネタリピニ
オンギヤ７および回動軸７ａは滑ることなく一体に回動
するものとなる。

いま、第１プラネタリピニオンギヤ７が回動軸７ａに対
して相対摺動するために必要な第１プラネタリピニオン
ギヤ７のピッチ円上の接線力ｆを求める。テーパ面の傾
斜角をθ、摩擦係数をμ、テーパ一部の平均直径をｄ、
、第１プラネタリピニオンギヤ７のピッチ円径をｄ、、
第１プラネタリピニオンギヤ７を軸方向に押圧する力を
Ｐ、テーパ一部の面圧をＮとすると、Ｎ　”　Ｐ　／　（３ｉｎθ十ｐ　ｅｏｆｉθ）ｆ　　
＝　　ｐ−Ｎ−ｄ、／ｄ。

で表される。

このような３に型の遊星歯車機構を組み立てるにあたっ
ては、まず、第２リングギヤ１２に第２プラネタリピニ
オンギヤ１０を噛み合わせた後、第１リングギヤ６をハ
ウジング２に固定する。次いで、第１プラネタリピニオ
ンギヤ７を第１リングギヤ６に噛み合わせながら第２プ
ラネタリピニオンギヤ１０と一体の回動軸７ａに嵌合す
ると、自動的に第１プラネタリピニオンギヤ７と第２プ
ラネタリピニオンギヤ１０との相対位置は正確に規定さ
れる。その後、ボルト１５を締結することにより第１プ
ラネタリピニオンギヤ７を回動軸７ａに固定する。最後
に、サンギヤ５を第１プラネタリピニオンギヤ７に噛み
合わせて、３に型の遊星歯車機構が組み立てられる。

このように、第１プラネタリピニオンギヤ７を回動軸７
ａと別体に形成することにより、減速装置１を組み立て
るときに、第１プラネタリピニオンギヤ７の歯と第１リ
ングギヤ６の歯との位相の整合および第２プラネタリピ
ニオンギヤ１０の歯と第２リングギヤ１２の歯との位相
の整合を容易に行うことができるようになる。これによ
り、第１および第２遊星歯車機構９，１３の組付は性が
大幅に向上する。

次に、３に型の遊星歯車機構の減速比αを求める。第３
図に示すように各ギヤの歯数を、サンギヤ５の歯数Ａ、
第１プラネタリピニオンギヤ７の歯数Ｂ、第１リングギ
ヤ６の歯数Ｃ１第２プラネタリピニオンギヤ１０の歯数
Ｄ、第２リングギヤ１２の歯′数Ｅとすると、減速比α
は、α＝Ａ　（ＢＥ−ＣＤ）／ＢＥ　（Ａ＋Ｃ）で表さ
れる。この式から明らかなように、■　Ｂ＝Ｄのとき、
　Ｃ＝Ｅとなり、　α＝Ｏとなる。

すなわち、このときにはサンギヤ５が回転しても第２リ
ングギヤ１２は回転しない。

■ＢＥ−ＣＤ）Ｏのとき、サンギヤ５が回転すると第２
リングギヤ１２は同方向に減速回転する。

この場合の実施上の最大減速比は１／１３１０となる。

■ＢＥ−ＣＤ＜Ｏのとき、サンギヤ５が回転すると第２
リングギヤ１２は逆方向に減速回転する。

次に、この実施例の作用について説明する。作用の説明
にあたっては、各歯車の歯数が■の場合となるように設
定されているとする。

駆動源からの動力が入力されることにより入力軸３が回
転すると、サンギヤ５が回転するので、各第１プラネタ
リピニオンギヤ７が入力軸３の回転方向と逆方向に自転
する。第１リングギヤ６が固定されているので、各第１
プラネタリピニオンギヤ７は入力軸３の回転方向と同方
向に公転する。

したがって、第２プラネタリピニオンギヤ１０も第１プ
ラネタリピニオンギヤ７と共に自転と公転とを行う。こ
の第２プラネタリピニオンギヤ１０の自転と公転とによ
り、第２リングギヤ１２は入力軸３の回転方向と同方向
に減速回転するので、出力軸１１も同方向に減速回転す
る。

ところで、減速比αが非常に大きくなると伝達トルクＴ
も非常に大きくなるが、その伝達トルクＴは歯車の歯面
の強度により限定される。一般に歯面の強度Ｆは次式で
表される。すなわち、Ｆ＝ｄ−ｂ−に、２・ｋ２・ｉ／
（ｉ±１）（但し、　（±）は内歯歯車の時（−）とす
る）ここで、　ｉ：歯数光　ｄ：　ピニオンのピッチ円
径、ｂ：有効歯幅、ｋ、、　　ｋ２：　歯車の材質及び
熱処理と安全率とに応じて決まる定乳そして、伝達トルクＴは次式で表される。

Ｔ＝Ｆ・３・ｄ０／２ここで、ｄ、はピニオンに噛み合う大径側の歯車のピッ
チ円径である。

実際に、−例として具体的に数値を入れて、減速比α、
伝達トルクＴ、歯面強度Ｆおよび第１プラネタリピニオ
ンギヤ７の歯面における接線力ｆを求めてみる。いま、
例えばＡ＝１２、Ｂ＝２４、Ｃ＝６０．Ｄ＝２２、Ｅ＝
５８、モジュールＭ＝１．５、ｂ＝１５諷　ｄ、＝９０
臥　安全率＝１１５、θ＝２１５１’　４５″、ｄｖ＝
２１ｒ＆ｄ、＝３６風　μ＝０．１５、　Ｐ＝１５６０
に、とするとともに、内歯歯車の材料を焼入れ焼戻しし
た５０Ｍ４４０とし、ピニオンギヤを浸炭焼入れしたＳ
ＣＭ４２０ととすると α＝１／１１６．ＯＦ＝４１４．７２ｋｇＴ４５５ｋｇ
−ｍ　　　　　Ｎ＝７８００ｋｇｆ＝６８２．５ｋｇとなる。このように、この減速装置１により得られる減
速比αおよび伝達トルクＴは、非常に大きなものとなる
。また、第１プラネタリピニオンギヤ７の歯面における
テーパ部摩擦力による接線力ｆは歯面強度Ｆを上回り、
第１プラネタリピニオンギヤ７が破損したとしても、第
１プラネタリピニオンギヤ７はテーパ部で滑ることはな
い。したがって、第１プラネタリピニオンギヤ７と第２
プラネタリピニオンギャ１０とは、確実に一体的に回動
するものとなる。

なお１本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、種々の設計変更が可能である。

例えば前述の実施例では、第１プラネタリピニオンギヤ
を回動軸７ａおよび第２プラネタリピニオンギヤ１０と
は別体に形成するものとしているが、第２プラネタリピ
ニオンギヤ１０の方を別体に形成することもできる。

また、第１プラネタリピニオンギヤ１０をそれぞれ３個
ずつ設けるようにしているが、それらの個数は他の任意
の数に設定することもできる。

更に前述の実施例では、第１プラネタリピニオンギヤ７
を軸方向に押圧するボルト１５を３本設けるものとして
いるが、これらのボルト１５の数は伝達トルクの大きさ
に応じて適宜変更することができることは言うまでもな
い。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明の減速装置によ
れば、遊星歯車機構を用いているので、動力伝達ロスが
少なくなるとともに、コンパクトになる。したがって、
小型かつ軽量であるとともに、高出力トルクが得られる
ようになる。また、遊星歯車機構を用いることにより制
御が容易になる。

更に、遊星歯車機構を組み立てるとき、第１プラネタリ
ピニオンギヤの歯の位相と第１リングギヤの歯の位樵　
および前記第２プラネタリピニオンギヤの歯の位相と第
２リングギヤの歯の位相を整合させながら組み立てるこ
とができるので、組付は性が大幅に向上する。特に、前
記第１プラネタリピニオンギヤと前記第２プラネタリピ
ニオンギヤとを互いに摩擦係合させることにより、歯車
の歯の位相合わせが簡単になるとともに、連結部の構造
が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による減速装置の一実施例の断面図、第
２図は部分拡大図、第３図は遊星歯車歯車機構の模式図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１リングギヤおよびこの第１リングギヤに噛み
合う第１プラネタリピニオンギヤを少なくとも備え、駆
動力が入力される第１遊星歯車機構と、前記第１プラネ
タリピニオンギヤに同軸的に連結された第２プラネタリ
ピニオンギヤおよびこの第２プラネタリピニオンギヤが
噛み合う第２リングギヤを少なくとも備え、変速後の駆
動力を出力する第２遊星歯車機構とを備えた減速装置に
おいて、前記第１プラネタリピニオンギヤと前記第２プラネタリ
ピニオンギヤとは互いに別体に形成されていることを特
徴とする減速装置。
（２）前記第１プラネタリピニオンギヤと前記第２プラ
ネタリピニオンギヤとは互いに摩擦係合により連結され
ていることを特徴とする請求項１記載の減速装置。
（３）前記摩擦係合は、前記第１プラネタリピニオンギ
ヤと前記第２プラネタリピニオンギヤとのいずれか一方
に一体に形成された回動軸の先端側の外周面に形成され
たテーパ面と、前記第１プラネタリピニオンギヤと前記
第２プラネタリピニオンギヤとのいずれか他方に形成さ
れた中心孔の内周面に形成された前記テーパ面と同傾斜
のテーパ面とにより行われることを特徴とする請求項２
記載の減速装置。