JPH0457908B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は弾性作用によるバツクラツシのない
歯車伝動装置に関する。

（従来の技術） 歯車は滑らかなかみ合いのために歯面間にバツ
クラツシが必要である。一方、伝動系にねじり振
動がある場合バツクラツシはたたかれ摩耗の原因
となる。また、減速比の大きい減速機は累積バツ
クラツシにより回転位置精度が低く、このような
減速機を備えた、たとえば産業ロボツトなどは高
い位置決め精度を得ることはできない。

歯車間においてバツクラツシを除去する機構と
してコイルばねを使用するものが提案されてい
る。一例を挙げると、一つの歯車ａに同軸の二つ
の歯車ｂ，ｃをかみ合わせ、同軸の二つの歯車
ｂ，ｃの一つｃは他方ｂに対し回転自在に軸に取
り付けられている。そして、同軸の二つの歯車
ｂ，ｃの間にコイルばねを介在させ、両歯車ｂ，
ｃが円周方向に反発するようになつている。した
がつて、両歯車ｂ，ｃは互に反対の歯面で歯車ａ
にかみ合うので、歯面間にがたを生じない。（機
械工学便覧改訂第６版７−107ページ参照） （発明が解決しようとする問題点） しかし、上記のような機構のバツクラツシのな
い歯車伝動装置では次のような問題があつた。

(イ) 産業ロボツトなどでは数百分の一程度の減速
比を必要とすることがある。従来のバツクラツ
シのない歯車伝動装置では減速比が小さい。

(ロ) 伝動系をコンパクトにするために、出力軸と
駆動軸とが同一軸線上にある歯車伝動装置を必
要とする場合がある。しかし、従来のバツクラ
ツシのない歯車伝動装置は両軸が平行に配置さ
れており、伝動装置全体が大型である。

そこで、この発明は小型でありながら高い減
速比を持つたバツクラツシがない歯車伝動装置
を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の歯車伝動装置はケーシング、ケーシ
ングの一端に支持された駆動軸、ケーシングの他
端に駆動軸と同一軸線上に支持された従動軸、入
力軸が前記駆動軸に連結された第１歯車列、第１
歯車列の出力軸に設けられた第１太陽歯車、第１
歯車列の入力軸に回転自在にはめ合う円筒状入力
軸を有する第２歯車列、前記駆動軸と第２歯車列
の入力軸とを連結する軸継手、前記第１歯車列の
出力軸に回転自在にはめ合う第２歯車列の円筒状
出力軸に設けられた第２太陽歯車、ならびに前記
従動軸に回転自在に保持され、それぞれ第１太陽
歯車および第２太陽歯車にかみ合うとともに前記
ケーシングの内周に設けられた内歯車にかみ合う
第１遊星歯車および第２遊星歯車とからなつてい
る。

前記軸継手は円周方向に間隔をおいた複数の長
穴を有し、前記駆動軸の先端寄りに設けられたフ
ランジ、円周方向に間隔をおいた複数の長溝を有
し、前記フランジを収容して駆動軸に回転自在に
はめ合う保持部材、半円筒面を有し、円周方向に
向き合つて対をなす複数組のばね受座、および対
となつたばね受座の間に挿入されたばねとからな
つている。ばね受座の半円筒面の中央部は前記長
穴の円弧状端面により、また半円筒面の端部は前
記長溝の円弧状端面により支持されている。

第１歯車列の入力軸と第２歯車列の入力軸とが
円周方向に互いに変位するように前記ばねを弾性
変形して前記第２歯車列の入力軸に前記保持部材
が連結されている。

（作用） 第１歯車列の入力軸と第２歯車列の入力軸とが
円周方向に互いに変位するように前記ばねが圧縮
されているので、第１歯車列の入力軸と第２歯車
列の入力軸との間に反発トルクが生じる。反発ト
ルクは、それぞれ歯車列を介して太陽歯車から遊
星歯車に伝達され、ケーシングに設けられた内歯
車により受け持たれる。反発トルクは従動軸の回
転を打ち消すように作用するので、従動軸は反発
トルクによつて回転することはない。この結果、
伝達トルクが反発トルクより小さい限り歯車列、
太陽歯車、遊星歯車などにおいて歯面間に遊びが
なくなる。

伝達トルクは駆動軸から従動軸に第１の歯車
列、遊星歯車および太陽歯車または第２の歯車
列、遊星歯車および太陽歯車を介して伝達され
る。

（実施例） 第１図〜第３図はこの発明の歯車伝動装置の一
実施例を示している。これら図面に示すように、
歯車伝動装置は主として、ケーシング１、駆動軸
１１、従動軸１５、それぞれ第１、第２の歯車列
２０，４０、太陽歯車２９，４９および遊星歯車
９１，９２ならびに軸継手６１より構成されてい
る。

ケーシング１は円筒状の第１および第２本体
２，３、中間フランジ４ならびに第１および第２
カバー５，６よりなつている。第１および第２本
体２，３の間に中間フランジ４を挟み込み、両端
に第１および第２カバー５，６を取り付けるよう
にしてこれらをボルト７で連結して、ケーシング
１を構成している。

ケーシング１の一端すなわち第１カバー５に駆
動軸１１が、また他端すなわち第２カバー６に従
動軸１５が駆動軸１１と同一軸線上に並ぶように
して、軸受１４，１８を介しそれぞれ回転自在に
支持されている。これら駆動軸１１および従動軸
１５にはそれぞれ伝動軸（いずれも図示しない）
が接続されている。

第１歯車列２０の入力軸３１の前部は軸受３６
を介してケーシング１の第１本体２に支持され、
後部は駆動軸１１の軸穴１２に入り込み、キー１
３を介して駆動軸１１に連結されている。入力軸
３１の前部には第１歯車列２０の第１歯車２１が
設けられている。ケーシング１の第１本体２およ
び中間フランジ４には軸受３７を介して第１歯車
列２０の３本の中間軸３２，３３，３４が回転自
在に支持されている。各中間軸３２，３３，３４
にはそれぞれ歯車２２，２４，２６と小歯車２
３，２５，２７とが設けられていおり、小歯車は
次の段の中間軸の歯車とかみ合つている。たとえ
ば、第１の中間軸３２の小歯車２３は第２の中間
軸３３の歯車２４にかみ合つている。第１歯車列
２０の出力軸３５はケーシング１の第１本体２と
従動軸１５の扇形支持部１６と軸受３８を介して
支持される。また、第１歯車列２０の出力軸３５
の先端寄りには第１太陽歯車２９が設けられてい
る。そして、第３の中間軸３４の、すなわち第１
歯車列２０の最後の小歯車２７が上記出力軸３５
に設けられた歯車２８にかみ合つている。

第２歯車列４０の入力軸５１は第１歯車列２０
の入力軸３１に回転自在にはめ合うように円筒状
をしており、後述の軸継手６１を介して前記駆動
軸１１に連結されている。また、第２歯車列４０
の入力軸５１には第２歯車列４０の第１歯車４１
が設けられている。第１歯車列２０と同様に、ケ
ーシング１の第１本体２および中間フランジ４に
は軸受５７を介して第２歯車列４０の３本の中間
軸５２，５３，５４が回転自在に支持されてい
る。各中間軸５２，５３，５４にはそれぞれ歯車
４２，４４，４６と小歯車４３，４５，４７とが
設けられていおり、小歯車は次の段の中間軸の歯
車とかみ合つている。第２歯車列４０の出力軸５
５は第１歯車列２０の出力軸３５に回転自在には
め合うように円筒状をしており、従動軸１５の扇
形支持部１６に軸受５８を介して支持されてい
る。また、第２歯車列４０の出力軸５５の先端寄
りには第２太陽歯車４９が設けられている。そし
て、第３の中間軸５４の、すなわち第２歯車列４
０の最後の小歯車４７が上記出力軸５５に設けら
れた歯車４８にかみ合つている。

上記第１歯車列２０の歯車および第２歯車列４
０の歯車は互いに干渉しないように軸方向に間隔
をおき、かつ第３図に示すように円周に沿つて配
列されている。

前記駆動軸１１と第２歯車列４０の入力軸５１
とを連結する軸継手６１は主としてフランジ６
２、保持部材６７、ばね受座８１およびコイルば
ね８９とから構成されている。

フランジ６２は前記駆動軸１１の先端寄りにキ
ー６３により固定されており、第４図に示すよう
に円周方向に90度ずつの間隔をおいて４個の長穴
６４が設けられている。長穴６４は軸方向に貫通
しており、両側面６５は弧状になつている。

保持部材６７は円筒状の本体６８と環状の保持
板７３とからなつている。本体６８の円板部６９
および保持板７３にはそれぞれ上記長穴６４に対
応するようにして円周方向に間隔をおいて４個の
長溝７０，７４が設けられている。長溝７０，７
４は長穴６４と同様に両側面７１，７５が弧状に
なつている。保持板７３は本体６８を塞ぐように
してこれに取り付けられている。このように構成
された保持部材６７は上記フランジ６２を収容よ
うにして駆動軸１１に回転自在にはめ合つてい
る。

ばね受座８１は半円筒面８２を有し、半円筒面
８２に続くばね受面８３に円柱状の突起８４が設
けられている。半円筒面８２の曲率半径は前記長
穴６４および長溝７０，７４の側端面６５，７
１，７５のものよりもやや小さくなつている。こ
のため、トルクを伝達するときにばね受座８１は
長穴６４および長溝７０，７４の側端面６５，７
１，７５を自由に転動することができ、コイルば
ね８９に横方向に向かう無理な力は加わらない。

コイルばね８９はばね受面８３が向き合つて対
をなすばね受座８１の間に挿入される。このと
き、コイルばね８９はずれ落ちないように円柱状
突起８４にはめ合つている。

コイルばね８９を装着したばね受座８１は上記
駆動軸１１に固定されたフランジ６２の長穴６４
を貫通し、半円筒面８２の中央部は長穴６４の円
弧状端面６５により、また、半円筒面６５の端部
は前記長溝７０，７４の円弧状端面７１，７５に
より支持されている。

第１歯車列２０の入力軸３１と第２歯車列４０
の入力軸５１とが円周方向に互いに変位するよう
に、コイルばね８９を圧縮変形して前記第２歯車
列４０の入力軸５１のフランジ５９に前記保持部
材６７をボルト８７により連結している。この結
果、第１歯車列２０の入力軸３１と第２歯車列４
０の入力軸５１との間に定格伝達トルク以上、た
とえば定格伝達トルクの1.5倍の反発トルクが与
えられる。

第５図に示すように前記従動軸１５の後端部
（第１図では右端）は扇形の支持部１６となつて
おり、ここにピン９５および軸受９６を介してそ
れぞれ一対の第１遊星歯車９１および第２遊星歯
車９２が回転自在に保持されている。第１遊星歯
車９１および第２遊星歯車９２はそれぞれ前記第
１太陽歯車２９および第２太陽歯車４９にかみ合
うとともにケーシング１の第２本体３の内周に沿
つて設けられた内歯車９９にかみ合つている。

以上のように構成された伝動歯車装置におい
て、駆動軸１１に反発トルク以下の伝達トルクが
加わると、いずれか一方の歯車列、たとえば第１
歯車列２０を介して駆動軸１１から従動軸１５に
伝達トルクが伝えられる。このとき、歯車伝動装
置は減速装置として作用する。駆動軸１１に反発
トルク以上の伝達トルクが加わると、両方の歯車
列２０，４０を介して駆動軸１１から従動軸１５
に伝達トルクが伝わる。また、駆動軸１１に逆方
向の伝達トルクが加わると、軸継手６１を経て他
方の歯車列、すなわち第２歯車列４０を介して駆
動軸１１から従動軸１５に伝達トルクが伝わる。
なお、上記とは逆に従動軸１５から駆動軸１６に
伝達トルクを伝えると、この歯車伝動装置は増速
装置として作用する。

上記実施例では減速比が１／591である。減速
比を変えるには、ケーシング１の第１本体２を取
り外して第１および第２歯車列２０，４０を所要
の減速比を持つた歯車列に取り換えればよい。

減速比１／591の実施例は、第１および第２歯
車列２０，４０が３段減速になつているが、２段
では、減速比は１／152となり、１段では、１／
39となる。また、第１図の実施例と異なる歯車比
にすれば、要求される歯車減速比を自由に与える
ことが可能である。

更に、第１図の実施例の遊星歯車減速比は１／
５であるが、減速比を小さくすれば、ケーシング
１の外径は小さくなり、所要の減速比は、第１お
よび第２歯車列２０，４０の歯車比、段数を適当
に選択することにより、設定可能となり、全長は
多少大きくなるが、全体として極めてコンパクト
になる。

最近、産業用ロボツトの適用範囲が非常に大き
くなり、負荷容量の増大、作動速度の高速化、お
よび位置決め精度の精密化が一段と進むことが予
想され、使用される減速機も、コンパクトで、高
減速で、更に入力軸と、出力軸の角度誤差は0.01
度以下を要求されている。これらの用途には、本
発明は最適で、他の歯車装置では、実現は困難で
ある。

この発明は上記実施例に限られるものではな
く、たとえば歯車あるいは長穴、長溝の個数を増
減してもよく、コイルばねに代えて皿ばねを用い
てもよい。また、扇形の支持部１６を弓形にすれ
ば形状は簡単になり、加工は容易になる。さらに
また、２個で１組となつた遊星歯車に代えて第６
図に示すように、３個１組の遊星歯車９３を円周
方向に120度の間隔をおいて設けてもよい。

（発明の効果） この発明による歯車伝動装置は、歯車群に反発
トルクを与える軸継手に歯車列および遊星歯車機
構を組み合わせている。したがつて、バツクラツ
シをなくし、小型でありながら大きな減速比を得
ることができる。また、第２歯車列の入力軸およ
び出力軸を円筒状にして第１歯車列の入力軸およ
び出力軸に回転自在にはめ合わせているので、駆
動軸と従動軸とを同一軸線上に配置することがで
き、このことからもバツクラツシのない歯車伝動
装置を小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の歯車伝動装置の一実施例を
示すもので、第３図の−線に沿う断面図、第
２図は上記装置の一部を示すもので、第３図の
−線に沿う断面図、第３図は歯車列の歯車の配
列を説明する正面図、第４図は上記装置に用いら
れる軸継手の一部断面正面図、第５図は上記装置
の遊星歯車を示す正面図、および第６図は遊星歯
車の配置の他の例を示す正面図である。 １……ケーシング、２，３……ケーシング本
体、５，６……ケーシングカバー、１１……駆動
軸、１５……従動軸、２０，４０……歯車列、２
１〜２８，３１〜３８……歯車、２９，４９……
太陽歯車、３１，５１……歯車列入力軸、３５，
５５……歯車列出力軸、６１……軸継手、６２…
…軸継手フランジ、６４……長穴、６５……長穴
端面、６７……保持部材、７０，７４……長溝、
７１，７５……長溝端面、８１……ばね受座、８
２……ばね受座半円筒面、８９……ばね、９１，
９２，９３……遊星歯車、９９……内歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシング１、ケーシング１の一端に支持さ
   れた駆動軸１１、ケーシング１の他端に駆動軸１
   １と同一軸線上に支持された従動軸１５、入力軸
   ３１が前記駆動軸１１に連結された第１歯車列２
   ０、第１歯車列２０の出力軸３５に設けられた第
   １太陽歯車２９、第１歯車列２０の入力軸３１に
   回転自在にはめ合う円筒状入力軸５１を有する第
   ２歯車列４０、前記駆動軸１１と第２歯車列４０
   の入力軸５１とを連結する軸継手６１、前記第１
   歯車列２０の出力軸３５に回転自在にはめ合う第
   ２歯車列４０の円筒状出力軸５５に設けられた第
   ２太陽歯車４９、ならびに前記従動軸１５に回転
   自在に保持され、それぞれ第１太陽歯車２９およ
   び第２太陽歯車４９にかみ合うとともに前記ケー
   シング１の内周に設けられた内歯車９９にかみ合
   う第１遊星歯車９１および第２遊星歯車９２とか
   らなり、前記軸継手６１が円周方向に間隔をおい
   た複数の長穴６４を有し、前記駆動軸１１の先端
   寄りに設けられたフランジ６２、円周方向に間隔
   をおいた複数の長溝７０を有し、前記フランジ６
   ２を収容して駆動軸１１に回転自在にはめ合う保
   持部材６７、半円筒面８２を有し、円周方向に向
   き合つて対をなす複数組のばね受座８１、および
   対となつたばね受座８１の間に挿入されたばね８
   ９とからなり、ばね受座８１の半円筒面８２の中
   央部は前記長穴６４の円弧状端面６５により、ま
   た半円筒面８２の端部は前記長溝７０，７４の円
   弧状端面７１，７５により支持されており、第１
   歯車列２０の入力軸３１と第２歯車列４０の入力
   軸５１とが円周方向に互いに変位するように前記
   ばね８９を圧縮して前記第２歯車列４０の入力軸
   ５１に前記保持部材６７を連結したことを特徴と
   する歯車伝動装置。