JPH05346142A - 回転制御装置に用いられる内接噛合形遊星歯車減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】内接噛合形遊星歯車減速機の用途として小形の
制御機構の減速機として使用し、更には角度バックラッ
シュ低減手段を設置する構造とすることにより制御装置
用に使用できるようにする。 【構成】入力軸１と、該入力軸の端部に設けられたピニ
オン２と、該ピニオンと噛合する複数の伝動歯車３ａ，
３ｂと、該伝動歯車の設けられた複数の偏心体軸４と、
該偏心体軸に設けられた偏心体６ａ，６ｂと、該偏心体
に支持されたトロコイドあるいは円弧歯形を有する外歯
歯車８ａ，８ｂと、該外歯歯車の外歯と噛合するピンあ
るいは円弧歯形からなる内歯を有する内歯歯車１０と、
からなる内接噛合形遊星歯車減速機であって、正、逆回
転する入力軸１の制御回転を減速して内歯歯車１０又は
外歯歯車８ａ，８ｂと支持ブロック１３の制御回転とし
て取り出し、更にはこれに角度バックラッシュ低減手段
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は円弧歯形を有する内歯歯
車にトロコイド系歯形あるいは円弧歯形等を有する外歯
歯車を内接噛合してなる遊星歯車減速機の用途に関し、
更には前記内接噛合形遊星歯車減速機に角度バックラッ
シュを低減させる手段を付加することによりこれを回転
制御機構に用いることを可能とした装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、制御動作を行なうロボットが多数
実用化されており、該ロボットの関節駆動機構として１
次側の回転を減速して２次側へ伝動する機構が設けられ
ている。１次側の回転を減速して２次側へ伝動する理由
は、減速によって２次側の出力やトルクを増大させると
同時に、１次側の制御誤差が減速比分だけ縮小されて２
次側へ現われるために２次側の回転制御あるいは位置制
御が精密に行なわれるからである。通常のロボットの関
節伝動機構は、減速機付きのモータを１次側の関節に設
け、該減速機付きモータの出力回転を２次側の関節に入
力伝動し、モータの出力回転を制御することにより２次
側の関節の回転(あるいは位置)を制御している。ロボッ
ト関節の減速機構に使用されている減速機は、外歯歯車
同士を外接噛合させた通常の歯車減速機、太陽歯車と遊
星歯車とを外接噛合させ、遊星歯車を固定内歯歯車に内
接噛合させた単純遊星歯車減速機、ハーモニックドライ
ブ(登録商標)と称される弾性リング状の内歯歯車と外歯
歯車を内接噛合させた減速機、等々である。

【０００３】一方、円弧歯形を有する内歯歯車とトロコ
イド系歯形を有する外歯歯車とを内接噛合させてなる遊
星歯車減速機は知られている。このような内接噛合形遊
星歯車装置は、相対的に小形、軽量であるにも拘わらず
大減速比が得られると言う特徴を有する上、大トルクの
伝達が可能であるため、モータの出力回転を減速して大
回転トルクを得る種々の駆動機構の減速機として使用さ
れている。その代表的な使用例が産業車両のクローラの
駆動装置である。以下に、図３及び図４を参照して、前
記従来公知の内接噛合形遊星歯車減速機を産業車両の減
速駆動機構として用いた装置について説明する。油圧モ
ータによって回転駆動される入力軸１の端部にはピニオ
ン２が設けられ、入力軸１の回りに等角度に設けられた
３個の伝動歯車３と噛み合って入力回転を分配してい
る。伝動歯車３は偏心体軸４に取り付けられ、回転自在
となっている。偏心体軸４は軸受け５ａ、５ｂによって
軸支され、その中間に２個の偏心体６ａ、６ｂが設けら
れている。偏心体６ａ、６ｂは互いに１８０度位相がず
らされて配置され、それぞれの偏心体６ａ、６ｂには外
歯７を有する外歯歯車８ａ、８ｂが偏心体軸受け９を介
して揺動回転可能に支持されている。外歯７は円弧又は
トロコイド形等からなっている。内歯歯車１０は外ピン
１１からなる内歯を有しており、図示の構造では内歯歯
車１０は外ケ−スと兼用となっている。ここで、外ケー
スはその外周に図示しないスプロケットを支持するもの
である。外歯歯車８ａ、８ｂは内周面が曲線からなる挿
通口１２を有しており、この挿通口１２を貫通して支持
ブロック１３が挿入されている。支持ブロック１３の端
部には止めブロック１４が設けられ、止めブロック１４
はピン１５とボルト１６によって支持ブロック１３に固
定されている。外ケース兼用の内歯歯車１０と止めブロ
ック１４との間及び支持ブロック１３との間には軸受け
１７ａ、１７ｂが設けられ、該内歯歯車１０を回転自在
に支持している。内歯歯車１０の減速回転は内歯歯車１
０の外周に設けられた回転取り出し部１８から取り出さ
れる。

【０００４】上記公知の産業車両の回転駆動機構の作用
は以下のとおりである。油圧モータの回転は入力軸１に
伝達され、入力軸１の回転はピニオン２を介して伝動歯
車３へ伝達される。伝動歯車３の歯数はピニオン２の歯
数よりも多くなっており、そのため伝動歯車３はその歯
数の比だけ減速された回転数となって減速回転される。
伝動歯車３は偏心体軸４を回転させ、該偏心体軸４に設
けられた外歯歯車８ａ、８ｂは中心Ｏｇが入力軸１の回
転中心Ｏｆとｅだけ偏心しているので、偏心体軸４の１
回転毎に外歯歯車８ａ、８ｂがＯｆの回りに１回転だけ
揺動回転し、外歯７と外ピン１１からなる内歯との噛み
合いが１歯ずつずれて内歯歯車１０が減速回転する。図
示の駆動装置は産業車両のクローラの駆動装置であるか
ら、内歯歯車１０の減速回転は回転取り出し部１８に固
定されたスプロケットからチエンに伝達され、無限軌条
を駆動するものである。尚、この例では、外歯歯車８
ａ、８ｂの外歯の歯数は内歯歯車１０の内歯である内ピ
ン１１の歯数よりも１つ多くなっている。上記公知の産
業車両の減速駆動機構に見られるように、従来、内接噛
合形遊星歯車減速機は大減速比、大トルクの出力を得る
ために使用されているのが実状であって、正転、逆転を
頻繁に繰り返す制御装置の減速機としては使用されてい
なかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記通常の
歯車減速機を小形の制御装置の減速機として使用した場
合、大減速比を得るためには大径の歯車を用いなければ
ならず、減速機構が大形化してしまうという欠点があ
る。又、通常の歯車減速機では大トルクの伝動が出来な
いので、大トルクの伝動を可能とするには軸径や歯車を
大形化しなければならず、この点においても減速機構が
大形化してしまう。単純遊星歯車減速機は、それ自身大
減速比を得られるが、内接噛合形遊星歯車減速機と比べ
ると相対的に大形化する上、大トルクの伝動が不可能で
ある。従って、単純遊星歯車減速機によっても減速機構
が大形化してしまう。次に、前述のハーモニックドライ
ブと称される機構は、本来小トルクの伝動しか行なわな
いので、小形であったとしても大トルクの伝動を必要と
する制御機構には不向きである。これに対して内接噛合
形遊星歯車減速機は、従来はクローラの駆動等のような
大形の伝動機構に使用されているだけで、小形の制御用
減速機として使用されることはなかった。しかしなが
ら、前記ロボット関節のような制御装置用の減速機は、
大出力や大伝動トルクが必要である。従って、１台で大
減速比の得られる内接噛合形遊星歯車減速機は該制御装
置用の減速機として非常に有利なものであることが分か
ってきた。その一方において、内接噛合形遊星歯車減速
機は、角度バックラッシュという避けられない技術的課
題があるので、これをそのまま正転、逆転の繰り返しの
多い制御装置用減速機として使用するには支障が有っ
た。即ち、角度バックラッシュは噛合部分の製造誤差や
取り付け部分の誤差によって生ずるものであるが、前述
の内接噛合形遊星歯車減速機は偏心体、外歯歯車、内歯
歯車、内ピン等の取り付け部品が多く、どうしても角度
バックラッシュが大きくなってしまう。このような角度
バックラッシュの大きい減速機構を制御機構の減速機と
して使用すると、入力回転が直ぐに出力回転として現わ
れないので、これを制御装置に使用すると制御精度の低
下を来たしてしまう。特に、正転から逆転への回転変換
が頻繁に行なわれるような制御装置に使用すると、その
都度角度バックラッシュによる遅れが生じてしまうの
で、このような回転変換の頻繁な制御態様を採る制御方
式には一層使用することが困難である。上記角度バック
ラッシュを除きかつ縮めるためには部品の加工精度を上
げたり、部品の選択や組み合わせに時間を浪費したり、
部品の取り付けに工夫を凝らして正転時の伝動機構と逆
転時の伝動機構とをそれぞれ分担させると良いことが分
かっている。そこで、本発明の目的は、内接噛合形遊星
歯車減速機の用途として制御機構の減速機として使用す
ることを提供するものであり、更には内接噛合形遊星歯
車において、角度バックラッシュ低減手段を設置する構
造とし、以て制御装置用に使用できるようにした装置を
提供せんとするにある。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明の特徴とすると
ころは、入力軸と、該入力軸の端部に設けられたピニオ
ンと、該ピニオンと噛合する複数の伝動歯車と、該伝動
歯車の設けられた複数の偏心体軸と、該偏心体軸に設け
られた偏心体と、該偏心体に支持されたトロコイドある
いは円弧歯形を有する外歯歯車と、該外歯歯車の外歯と
噛合するピンあるいは円弧歯形からなる内歯を有する内
歯歯車と、からなる内接噛合形遊星歯車減速機であっ
て、正、逆回転する入力軸の制御回転を減速して内歯歯
車の制御回転として取り出すことにある。

【０００７】又、本発明の他の特徴とするところは、偏
心体軸に設けられた偏心体が２個であり、外歯歯車が２
枚設けられているところにある。更に、本発明の特徴と
するところは、前記内接噛合形遊星歯車減速機におい
て、角度バックラッシュを低減する手段が設けられてい
るところにある。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。本
発明は内接噛合形遊星歯車減速機の用途として回転制御
装置の減速機に使用するものであるから、内接噛合形遊
星歯車減速機に角度バックラッシュ低減手段を設けてい
ない構造も含むものである。従って、本発明の実施例に
は前記公知の内接噛合形遊星歯車減速機を回転制御装置
の減速機として使用することが一つの実施例となる。
又、角度バックラッシュ低減手段を設けた構造とする
と、一層好ましい実施例となるので、以下に角度バック
ラッシュ低減手段を設けた実施例について説明する。図
１を参照して、油圧モータによって回転駆動される入力
軸１の端部にはピニオン２が設けられ、入力軸１の回り
に等角度に設けられた３個の伝動歯車３ａ、３ｂと噛み
合って入力回転を分配している。伝動歯車３ａ、３ｂは
偏心体軸４に取り付けられ、回転自在となっている。偏
心体軸４は軸受け５ａ、５ｂによって軸支されており、
その中間に２個の偏心体６ａ、６ｂが設けられている。
偏心体６ａ、６ｂは互いに１８０度位相がずらされて配
置され、それぞれの偏心体６ａ、６ｂには外歯７を有す
る外歯歯車８ａ、８ｂが偏心体軸受け９を介して揺動回
転可能に支持されている。外歯７の形状は円弧又はトロ
コイド形等からなっている。内歯歯車１０は外ピン１１
からなる内歯を有しており、図示の構造では内歯歯車１
０は外ケ−スと兼用となっている。ここで、外ケースは
その外周に図示しないスプロケットを支持するものであ
る。外歯歯車８ａ、８ｂは内周面が曲線からなる挿通口
１２を有しており、この挿通口１２を貫通して支持ブロ
ック１３が挿入されている。支持ブロック１３の端部に
は止めブロック１４が設けられ、止めブロック１４はピ
ン１５とボルト１６によって支持ブロック１３に固定さ
れている。外ケース兼用の内歯歯車１０と止めブロック
１４との間及び支持ブロック１３との間には軸受け１７
ａ、１７ｂが設けられ、該内歯歯車１０を回転自在に支
持している。内歯歯車１０の減速回転は内歯歯車１０の
外周に設けられた回転取り出し部１８から取り出され
る。以上までの構成は、前記図３、図４に示された公知
の内接噛合形遊星歯車減速機と略同一の構造であるが、
本発明では前記伝動歯車３ａ、３ｂが以下のようになっ
ている。伝動歯車３ａ、３ｂは軸方向に２個又は２分割
した構成となっており、止めボルト１９によって互いに
位相をずらせて固定されている。両伝動歯車３ａ、３ｂ
はキ−２０によって偏心体軸４に止めつけられている。
伝動歯車３ａは正転方向のトルク伝達を行ない、伝動歯
車３ｂは逆転方向のトルク伝達を行なうように、それぞ
れの伝動歯車３ａ、３ｂに役割分担をする。なお、役割
分担は正転、逆転がその反対でもよい。既に述べたよう
に、内接遊星歯車減速機には角度バックラッシュがあ
る。そこで、伝動歯車３ａを正転方向に合わせ、伝動歯
車３ｂは逆転方向に合わせ、両伝動歯車３ａ、３ｂの角
度バックラッシュをなくすように予め互いに角度バック
ラッシュ分だけずらせて両伝動歯車３ａ、３ｂを止め付
けている。この取り付け方法は、予め角度バックラッシ
ュを測定しておき、その分だけ互いに角度をずらせて伝
動歯車３ａ、３ｂを止めつけてもよいし、伝動歯車３ｂ
を正転又は逆転方向に合わせて取り付け、その後に伝動
歯車３ａを角度バックラッシュをなくすように角度をず
らせて止めボルト１９で取り付けてもよい。

【０００９】以上のように構成された本発明の角度バッ
クラッシュ低減手段を設けた実施例の作用を以下に説明
する。入力軸１の正転の場合には、油圧モータの回転は
入力軸１に伝達され、入力軸１の回転はピニオン２を介
して正転を分担する伝動歯車３ａへ伝達される。伝動歯
車３ａはピニオン２との歯数の比だけ減速された回転数
となって偏心体軸４を回転させる。該偏心体軸４に設け
られた正転を分担する外歯歯車８ａは内歯歯車１０を減
速回転させる。入力軸１の逆転の場合には、油圧モータ
の回転は入力軸１に伝達され、入力軸１の回転はピニオ
ン２を介して逆転を分担する伝動歯車３ｂへ伝達され
る。伝動歯車３ｂはピニオン２との歯数の比だけ減速さ
れた回転数となって偏心体軸４を回転させる。該偏心体
軸４に設けられた正転を分担する外歯歯車８ｂは内歯歯
車１０を減速回転させる。以上の説明において、正転、
逆転は両者共に角度バックラッシュがないか、あるいは
低減されているので、内歯歯車１０の回転の精度は高い
ものとなっている。

【００１０】図２は本発明の角度バックラッシュ低減手
段を設けた他の実施例を示すもので、伝動機構３ｃ、３
ｄを個別にキ−２０ａ、２０ｂで偏心体軸４に止めつけ
るものであり、止めつけるに当たって角度バックラッシ
ュ分だけ互いに位相をずらせるものである。この場合、
図示の如く偏心体軸４を２段とし、そこにそれぞれの伝
動歯車３₁、３₄が取り付けられるようにして取り付け作
業を簡単化してもよい。

【００１１】以上の他、角度バックラッシュをなくす手
段として、ピニオン２を軸方向に２分割し、２分割され
た個々のピニオンがそれぞれ正転と逆転の役割分担する
構造としても良い。又、偏心体６ａ、６ｂを角度バック
ラッシュ分だけずらせて設ける構造とし、それぞれの偏
心体６ａ、６ｂが正転と逆転の役割分担をする構造とし
ても良い。又、内歯歯車１０を固定し、外歯歯車８と支
持ブロック１３の回転を取り出す構造とすることもでき
る。更に、外歯歯車８ａ、８ｂを角度バックラッシュ分
だけずらせて設け、それぞれの外歯歯車８ａ、８ｂが正
転と逆転の役割分担をする構造とすることもできる。更
に又、個々の構成部品を精密に製作すると同時に、それ
らを正確に取り付けて角度バックラッシュを低減する構
造とすることも含むことは前述のとおりである。

【００１２】

【発明の効果】本発明の特徴とするところは、従来公知
の内接噛合形遊星歯車減速機の用途として、これを回転
制御装置に使用するものであり、これによって小形、大
減速比、大伝動トルクの得られる回転制御装置が提供さ
れるものとなる。入力軸に設けられたピニオンの回転を
複数の偏心体軸に設けられた伝動歯車に伝動する形式の
内接噛合形遊星歯車減速機の構造となっているので、ピ
ニオン、伝動歯車、外歯歯車、偏心体のいずれにも角度
バックラッシュ低減手段を付加することができるものと
なり、設計仕様の多様化が得られる。又、角度バックラ
ッシュの低減手段を設けた構造とすることにより、正転
から逆転へ移っても、遊びやガタがないので制御装置と
して使用した時、精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の一実施例を示す断面図である。 図２は本発明の他の実施例を示す断面図である。 図３は公知の遊星歯車機構を示す断面図である。 図４は図３のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１:入力軸 ２:ピニオン ３:伝動歯車 ４:偏心体軸
６ａ、６ｂ:偏心体 ７:外歯 ８ａ、８ｂ:外歯歯車 １０:内歯歯車 １１:
外ピン １３:支持ブロック １９:止めボルト ２０:キ−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸と、該入力軸の端部に設けられたピ
   ニオンと、該ピニオンと噛合する複数の伝動歯車と、該
   伝動歯車の設けられた複数の偏心体軸と、該偏心体軸に
   設けられた偏心体と、該偏心体に支持されたトロコイド
   あるいは円弧歯形を有する外歯歯車と、該外歯歯車の外
   歯と噛合するピンあるいは円弧歯形からなる内歯を有す
   る内歯歯車と、からなる内接噛合形遊星歯車減速機であ
   って、正、逆回転する入力軸の制御回転を減速して内歯
   歯車又は外歯歯車と支持ブロックの制御回転として取り
   出すことを特徴とする回転制御装置に用いられる内接噛
   合形遊星歯車減速機。
2. 【請求項２】偏心体軸に設けられた偏心体が２個であ
   り、外歯歯車が２枚設けられていることを特徴とする請
   求項１記載の回転制御装置に用いられる内接噛合形遊星
   歯車減速機。
3. 【請求項３】入力軸と、該入力軸の端部に設けられたピ
   ニオンと、該ピニオンと噛合する複数の伝動歯車と、該
   伝動歯車の設けられた複数の偏心体軸と、該偏心体軸に
   設けられた偏心体と、該偏心体に支持されたトロコイド
   あるいは円弧歯形を有する外歯歯車と、該外歯歯車の外
   歯と噛合するピンあるいは円弧歯形からなる内歯を有す
   る内歯歯車と、からなり、角度バックラッシュ低減手段
   を設けた内接噛合形遊星歯車減速機であって、正、逆回
   転する入力軸の制御回転を減速して内歯歯車又は外歯歯
   車と支持ブロックの制御回転として取り出すことを特徴
   とする回転制御装置に用いられる内接噛合形遊星歯車減
   速機。