JPH08505209A - コンパクト型歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 歯車ハウジング１と出力主軸４とを有するコンパクト型歯車装置であって、前記主軸４が歯車ハウジング１に対し回転可能である。歯車ハウジング１は、ハウジング１内へ突入している駆動軸３を介してモータ２を支持している。駆動軸３上には、大きい第１かさ歯車６と、小さい第２かさ歯車７とが配置されている。主軸４を貫通して横方向に横軸９が延び、主軸４内に回転可能に軸受けされている。横軸９の両側には、等しい大きさの２個の第１冠歯車１３と第２冠歯車１４とが、回転可能に主軸４に取付けられている。冠歯車１３，１４は、向い合った側が、横軸９に設けられた第３かさ歯車１２と噛合っている。第２冠歯車１４より直径の大きい第３冠歯車１８は、主軸４を中心として回転可能に第２冠歯車１４に固定されている。小さいほうの第２かさ歯車７は第１冠歯車と、大きいほうの第１かさ歯車６は第３冠歯車１８と噛合っている。第２かさ歯車７・第１冠歯車１３間の歯数比は、第１かさ歯車６・第３冠歯車１８間の歯数比と異なる値である。

Description

【発明の詳細な説明】 コンパクト型歯車装置 技術分野 本発明はコンパクト型の差動歯車装置に関するものである。この歯車装置は、 狭い空間内で駆動入力軸と出力主軸との間に高い歯数比を達成し得るように設計 されている。前記出力主軸は、２つの端位置間を回転可能である。また、この歯 車装置は、工業用ロボットに使用するに特に適している。 背景技術 １：５０〜１：１５０の範囲、又はこれ以上の高い歯数比を実現するには、通 例、多数の歯車から成る歯車ユニット、又は比較的広い空間を要する種類の歯車 装置が必要とされる。こうした事情は、僅かの空間しか利用できない多くの種類 の作業の場合、たとえば関節式腕を有するロボットの場合には、きわめて不都合 な障害となる。本発明は、歯車の出力主軸の周囲の狭い空間内へ組付け可能な歯 車ユニットに関するものである。 ＵＳ−Ａ−１８０２１１２により公知の差動減速歯車の場合には、きわめて高 い歯数比が実現できる。しかし、この歯車の欠点は、８個の歯車を要し、このた め高額の製造費用と広い空間とが必要となる点にある。 発明の要約 本発明は、歯車ハウジングと、このハウジングに対して回転可能な出力主軸と を有するコンパクト型歯車に関するものである。歯車ハウジングは、このハウジ ング内へ突入している駆動軸を備えたモータを支持している。駆動軸には、大き いほうの第１かさ歯車と、小さいほうの第２かさ歯車とが配置され、更に、主軸 を横方向に貫通して延びる横軸が配置され、この横軸が主軸内に回転可能に軸受 けされている。この横軸の両側には、等しい大きさの２つの第１及び第２の冠歯 車が、主軸上に回転可能に取付けられ、横軸に取付けられた第３のかさ歯車と噛 合うようにされている。第２冠歯車より直径の大きい第３冠歯車が、主軸周囲に 回転可能に配置され、第２冠歯車に固定されている。本発明の特徴は、次の点で ある。すなわち、駆動軸が主軸の法平面と或る角度をなすように配置され、前記 小さいほうの第２かさ歯車が第１冠歯車と噛合うように配置されており、これに 対し、大きいほうの第１かさ歯車が、公知の形式で第３冠歯車と噛合うように配 置されている点である。第２かさ歯車と第１冠歯車との間の歯車比は、第１かさ 歯車と第３冠歯車との間の歯車比とは異なっている。 本発明により、中間軸の数の少ないコンパクト型歯車装置が得られる。これは 出力主軸が同時に冠歯車軸を構成しているからである。入力駆動軸と出力主軸と の間の歯車比は、第１と第２の冠歯車間の回転速度差が小さくなれば、それだけ 大となる。このことは、第２かさ歯車・第１冠歯車間の歯数比と、第１かさ歯車 ・第３冠歯車間の歯数比との差が小さくなれば、それだけ歯車の総歯数比は大と なることを意味している。１：１５０を超える歯数比も、たとえばロボットの場 合に可能な寸法と関連して実現可能である。 図面の簡単な説明 第１図は歯車を収容した歯車ハウジングの横断面図である。 第２図はコンパクト型歯車装置を有するロボットの略示図である。ロボットの 一方の脚は、コンパクト型歯車装置とモータとを示すために、除去されている。 第３図は第２図のロボットを側方から見た詳細図で、定位置のスタンドの両脚 が示されている。 好適実施例の説明 第１図には、符号１で歯車ハウジングが、符号２で駆動モータが示されている 。モータ２は、最高約３５００ｒｐｍまで速度調節可能である。モータ２は、ま た、歯車ハウジング１内へ駆動軸３を突入させている。主軸４は、歯車ハウジン グ１を貫通して直線状に延びている。この実施例では、この主軸４が太く構成さ れ、歯車ハウジング１と、モータ２と、歯車ハウジングに取付けられたロボット 腕５とを支持し得るようにされている。モータ２の駆動軸３上には、大きいほう の第１かさ歯車６と、小さいほうの第２かさ歯車７とが、プレスばめにより固定 されている。第１かさ歯車６は、駆動軸３の外側にプレスばめされているのに対 し、第２かさ歯車７のほうは、その軸部８が駆動軸３の穴内へプレスばめされて いる。このため、駆動軸３は、外側と内側の双方からプレスばめされていること になる。 この構成は、軸材料の半径方向への延びが低減されるため、好ましい構成である 。 主軸４を横方向に貫通する回転可能の横軸９は、軸受１０，１１を介して主軸 ４内に軸受けされている。横軸９は、また、第３のかさ歯車１２を備えている。 横軸９の各端側には、等しい大きさの２つの第１、第２の冠歯車１３，１４が回 転可能に主軸４に取付けられている。冠歯車１３，１４は軸受１５，１６に軸受 けされている。冠歯車１３，１４は、また、第３歯車１２と噛合っている。これ らの歯車間の遊びは、横軸９上のナット１７によって制御される。ナット１７を 締付ることにより、横軸９は第１図で見て下方へ移動する。これにより、歯車が 円錐形であるため、歯車間の遊びが減少する。 第３冠歯車１８は冠歯車１４に固定されている。第１冠歯車１３は第２かさ歯 車と噛合い、第３冠歯車１８は第１かさ歯車６と噛合っている。冠歯車１３・歯 車７間の歯数比、すなわち、冠歯車１３の歯数を歯車７の歯数で除した値が、冠 歯車１８・歯車６間の歯数比、すなわち冠歯車１８の歯数を歯車６の歯数で除し た値より幾分大であれば、冠歯車１８と冠歯車１４とが、冠歯車１３より幾分速 い速度で、冠歯車１３とは逆方向に回転する。駆動軸３と歯車の回転方向が第１ 図に示した方向であり、かつ歯車ハウジング１が固定されている場合には、横軸 ９は、その回転方向に冠歯車１４を伴って回転する。言いかえると、第３かさ歯 車１２が第１図で内方へ運動し、第１図で右方から見て主軸４が時計回り方向に 回転する。他方、主軸４がロボット・スタンドに固定されている場合は、歯車ハ ウジング１、モータ２、ロボット腕５が、図面右方から見て逆時計回り方向に主 軸４を中心として回転する。この主軸４は、軸受１９，２０を介してハウジング １内に軸受けされている。ハウジング１には適宜にオイルが充填されている。主 軸４は、パッキン箱２１，２２によりハウジング１に対し密封されている。 たとえば、歯車６の歯数がＺ_p1＝９に等しく選ばれ、歯車７の歯数がＺ_p2＝９ に、冠歯車１３，１４の歯数がＺ_k1＝Ｚ_k2＝４０に、冠歯車１８の歯数がＺ_k3＝ ３８に、それぞれ等しく選ばれているとすれば、冠歯車１３と歯車７との間の歯 数比は、次の値となる： また、歯車１８・歯車６間の歯数比は次の値となる： もし駆動軸３が１回転すれば、冠歯車１３は次の値だけ回転する： また冠歯車１８は、冠歯車１４と共に次の値だけ回転する： 結果として生じる冠歯車１３，１４の回転値の差は次の値となる： ０．２３６８−０．２２５０＝０．０１１８ 横軸９が主軸４を強制的に部分回転させる部分回転値Ｖ_nを得るには、冠歯車 １３，１４が逆方向に回転する点を考慮する必要があり、次の値が得られる： 駆動軸３が１回転すれば、主軸４は、規定（stated）歯数で０．００５９回転 この例で歯車寸法を考えると、次の値が選ばれる： 歯車７の直径＝２７mm 歯車６の直径＝３６mm 冠歯車１３，１４の直径＝１２０mm 冠歯車１８の直径＝１５２mm 第２図はスタンド２３を有するロボットを示した図で、スタンドの一方の脚は 、モータ２を有する歯車ハウジング１を示すために除去されている。歯車ハウジ ング１には、ロボット腕５も取付けられている。主軸４（図示せず）は、この場 合、スタンド２３に固定されている。このことは、モータ２の駆動軸を操作する と、モータ２とロボット腕５とを有する歯車ハウジング１が主軸４を中心として 、かつまたスタンド２３に対して回転することを意味する。上方ロータ腕２４は 、複 数リンクと、好ましくは、歯車ハウジング１ａ及びモータ２ａを有する付加的な コンパクト型歯車とを介して制御される。第２図から分かると思われるが、モー タ２はロボット腕５の釣合錘として役立っている。これは本発明の１つの付加的 利点である。 第３図は第２図を側方から見た図で、スタンド２３と、ロボット腕５と、モー タ２を有する歯車ハウジング１とを示した図である。 既述のように、歯車６と歯車７とを、反対方向の２つのプレスばめにより駆動 軸３に結合することによって、駆動軸３と歯車６，７との間に大きい値のトルク 伝達が可能となる。また、駆動軸３のたわみは僅かであり、これは、歯車６，７ から逆の歯荷重を受けるためである。付加的な１つの利点は、横軸９に設けられ た歯車１２が、２組の歯、すなわち２個の冠歯車１３，１４の歯から駆動モーメ ントを主軸４に伝える点である。 このコンパクト型歯車装置は１つの欠点を有している。すなわち主軸４は全回 転ができない点である。これは、かさ歯車７が横軸９のかさ歯車１２に対しぶつ かるからである。しかし、ロボット腕や特定の昇降装置の場合には、主軸４が約 ３００゜回転すれば十分である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コンパクト型歯車装置であって、歯車ハウジング（１）と、このハウジン グ（１）に対し回転可能な出力主軸（４）と、ハウジング（１）内へ突入してい る駆動軸（３）を介してハウジング（１）により支持されたモータ（２）とが備 えられ、前記駆動軸（３）には、大きいほうの第１かさ歯車（６）と、小さいほ うの第２かさ歯車（７）とが配置されており、更に、主軸（４）に対し横方向に 主軸に固定された横軸（９）と、この横軸の両側に取付けられた等しい大きさの 2個の第１（１３）及び第２（１４）の冠歯車とが備えられ、これら冠歯車（１ ３，１４）は、主軸（４）上に回転可能に配置され、かつ向い合った側が、横軸 （９）に配置された第３かさ歯車（１２）と噛合うようにされており、更にまた 第３冠歯車（１８）が備えられ、この冠歯車（１８）が、第２冠歯車（１４）よ り大きい直径を有し、主軸（４）の周囲に回転可能に配置され、かつ第２冠歯車 （１４）に固定されており、前記第１かさ歯車（６）が第３冠歯車と噛合ってい る形式のものにおいて、 前記駆動軸（３）が、主軸の法平面に対し角度をなすように配置されており、 更に、前記第２かさ歯車（７）が前記第１冠歯車（１３）と噛合っており、更に また、第２かさ歯車（７）・第１冠歯車（１３）間の歯数比が、第１かさ歯車（ ６）・第３冠歯車（１８）間の歯数比と異なることを特徴とするコンパクト型歯 車装置。 ２．請求項l記載のコンパクト型歯車装置において、主軸（４）がロボット・ スタンド（２３）に固定されており、かつまた、ロボット腕（５）が、歯車ハウ ジング（１）と、モータ（２）と、ロボット腕（５）とが一緒に主軸（４）を中 心として回転可能となるように、歯車ハウジング（１）に取付けられていること を特徴とする歯車装置。 ３．請求項２記載のコンパクト型歯車装置において、ロボット腕(5)とモータ （２）とが、歯車ハウジング（１）の両側に配置されることによって、モータ（ ２）がロボット腕（５）の釣合錘をなしていることを特徴とする歯車装置。 ４．請求項１から３のいずれか１項に記載のコンパクト型歯車装置において、 横軸（９）が主軸（４）を横方向に貫通し、主軸内に回転可能に軸受けされてい ることを特徴とする歯車装置。