JPS60211146A - 歯車減速装置 - Google Patents

歯車減速装置

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JPS60211146A
JPS60211146A JP59065937A JP6593784A JPS60211146A JP S60211146 A JPS60211146 A JP S60211146A JP 59065937 A JP59065937 A JP 59065937A JP 6593784 A JP6593784 A JP 6593784A JP S60211146 A JPS60211146 A JP S60211146A
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tooth
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Tatsuji Yuasa
湯浅 達治
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    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
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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] 本発明は差動遊星歯車機構を用いた歯車減速機構に関す
るものである。
[従来技術] 近年、ロボットその他の機械的な制御機構として、第1
図の例に示すような系統の差動遊星減速機が使用される
ことが多くなって外でいる。第1図(a)、(b)とも
に左側が入力軸1、右側が出力軸2になっており、入力
軸1には偏心軸3を有し、そのまわりに回転自在な外歯
歯車4が取付けられる。この外歯歯車4はケーシング5
に固定された内歯歯車6と噛み合っており、入力軸1が
回転すると、外歯歯車4は自転しながら公転する。その
自転によって出力軸2に取付けられた内歯歯車7を駆動
する場合が(a)の例であり、その自転を自在継手8で
出力軸に導く場合が(b)の例である。
この種の減速機では、例えば(1,)における外歯歯数
をZl、内歯数をZ2とすれば、減速比 iは、 1/’l = (Z2 Zl )/Z2 −−−−(1
)となるので、歯数差(Z2−Z、)が小さければ、大
減速比を得ることができる。
これらの遊星外歯歯車の代りに、歯車を薄肉円筒で作成
し、これを楕円状に弾性変形させて同様の噛合いを与え
ているものにハーモニックドライブ機構がある。
しかし、この機構では、弾性変形を利用しているため、
大出力の伝達には問題があり、最近では第1図の剛性歯
車機構も見直されるようになって来ている。
ところがこれらの剛性歯車機構は、後述するように噛合
率(同時噛合歯数)が小さく、かつ、歯形干渉t:上る
制限が多いので、歯数差を小さく設計するには種々困難
な問題がある。
[発明の目的] 本発明は、従来のものの上記の欠点を除外、幾何学的噛
合率を大きく設計するばかりでなく、僅かの歯のたわみ
(数μ程度)で実際の噛合率は飛躍的に向上することが
できる歯車減速装置を提供することを目的とするもので
ある。
[発明の構成] 本発明は、偏心回転軸のまわりに自由に回転し得るよう
支承された外歯歯車と、該外歯歯車に噛合う内歯歯車を
備えた歯車減速装置において、前記外歯歯車の歯形曲線
は、刻み円より外側のアデンダム歯形であり、かつ該刻
み円より歯数換算で3枚以内の僅かの差で小さい転υ円
に基づいて創成されるエビサイクロイドであり、刻み円
における圧力角が、はぼ、 であり、前記内歯歯車は前記外歯歯車の歯形で創成して
できる歯形を使用していることを特徴とする歯車減速装
置である。
発明者は、前述の目的を達成するために歯形干渉の限界
をどのように算出するかについて研究を重ね、本発明を
なすに至った。
この計算を容易にするためには、歯形曲線を刻み点の中
側に設計するデデンダム歯形か、外側に設計するアデン
ダム歯形で考えるかの二通りの方法がある。ところが前
者で設計すると、歯形は富士山状の裾拡がりの歯形とな
るので、後者の釣鐘状歯形と比較すると強度的に弱くな
る。ゆえに本発明は7デングム歯形を採用した。
[実施例J 本発明の実施例につき説明する。
第2図を参照して、外歯歯車の刻み円(半径R,)の周
囲に接して内歯歯車の刻み円(半径R2)を考え、その
転り運動により、当初P。点で接していたものが、接点
がPcに移動したとき後者刻み円上の当初接点はCに移
動するものとおく。
このようにして、Pc点を順次転り移動させたとき0点
が描く軌跡はエビサイクロイド曲線と呼ばれる。そして
、この曲線より外側に外歯歯車の歯形曲線があったとす
ると、内歯歯車の刻み円上の歯形点は、外歯歯形の歯肉
部分を通過せねばならない。これが干渉である。従って
、このエビサイクロイド曲線は、アデンダム外歯歯形に
対する干渉限界線を与えていると考えることができる。
これを限界サイクロイドと呼ぶ事とする。
限界サイクロイドを表裏の歯形曲線としても、外歯アデ
ンダム歯形を構成することはで軽るので、その場合の歯
形模型を第3図に示す。式(1)に明らかなように、絶
対歯数は多い方が減速比も大になるゆえ、歯形曲線は表
裏対称に山形に設計するのがよい。アデンダム歯形では
刻み円上の歯形点E、より内側の歯底曲線は、円弧など
の任意曲線で設計すればよく、刻み円から外側歯先円(
半径RA1)までの間を歯形曲線で構成するようになる
歯高(RAI −R1)が大きい程噛合率が大きくなる
ので、歯先円同心部A、A、は小さく設計した方がよい
。しかし、A、A、 をOに設計すると、工作上支障が
発生することがあるので、支障ない範囲でできるだけ小
さく設計するのがよい。
外歯歯車が限界サイクロイドで設計されたとき、内歯歯
車で外歯歯形と接触する歯形曲線は、刻み円上の点だけ
となる。即ち、その歯形は第4図に示すように、歯形設
計として要求されるのは歯本点E2だけであり、あとは
外歯外端の運動上支障ないよう逃げを考慮した歯底曲線
と内径同心円で歯形が構成される。
この両歯車の噛合い状態には、第5図によって次の関係
を考えることができる。即ち、歯先円と内歯刻み円の交
点CAの位相角マいは、である。そして、土平、の範囲
内の内歯刻み円上の表裏いずれかのR2点の数か呟噛合
率ξは、とおくことができる。
以上の説明によって判るように、外歯歯形を限界サイク
ロイドで設計したときには、内歯歯車歯形は接触点が移
動しないという欠点があるが、噛合率が大島く、−歯当
りの荷重分担は小さくなるという利点のあることが判る
。従って、この欠点を解消し、その利点を残すような歯
形を考えることが望ましい。
しかるに、歯形を剛体として設計したとしても、実稼働
状態では、僅かながら歯はたわむと考えるべきである。
従って、限界サイクロイドとは僅かに異なった歯形を考
えれば、実稼働状態では限界サイクロイドと同様の噛合
率になると見ることができる。また、その差異の与え方
によって、内歯接触点を移動させることができる。しか
しそのたわみは、ハーモニックドライブのような弾性歯
輪ではなく、剛体として考えられた歯車であるか呟数μ
論及至十数μmでその目的を達成しなければならない。
本発明の歯形は、このような目的を達成するために工夫
された歯形であり、それはエビトロコイド曲線に次の条
件を与えることによって達成することができた。即ち、
外歯歯車の刻み円(半径R,)より小さい転り円(半径
RG、 )を考え、R,= Z、M/2、 Rol =Zc + M/2としたとき、2、−2.、
≦ 3 −−−−−(4)と設計する。ここで、Zlは
整数であるが、Z G 1は必ずしも整数とは限らない
限界サイクロイドの歯本圧力角はOであるか呟エビトロ
コイドのE点における圧力角a):を小さく設計した方
が両曲線のE点における交叉角は小さくなるゆえ、 で設計する。このとき、第6図の関係を考え、RG 1
と接触して転る相手円(半径R61)側の中心から軌跡
をめる点までの距離をReとすれば、の関係があること
になる。ここでR62は、まず、歯先円径を仮定し、限
界サイクロイドの歯先円圧力角とエビトロコイド歯先円
圧力角とがほぼ等しくなるような値を選定する請求める
エビトロコイド曲線は、 の関係で、図に示す点Cの軌跡で得ることがで軽る。
このように設計された歯形は、第7図に示すように、限
界サイクロイド(図中破線)とは、歯本点Eでは僅かの
交叉角で交叉し、歯先に向うに従って僅かずっ遠ざかる
ような曲線となる。歯先における両曲線の間の距離は極
めて僅かであり、歯の実負荷時におけるたわみ量に匹敵
する程度に設計することは容易である。
これと噛合う内歯歯車は、上記で設計された歯車より僅
かに歯先円径の大島な歯車を考え、一般/ には当初計画された刻み円径(半径R2及びR,)の転
りを考え、第8図R2上にR1を転したときのR1形歯
形の包絡線によって、R2側の歯形をめることができる
。この創成運動を考えるために、R1側歯形は第3図に
示すように、歯先に同心内部A、A、を設けてお外、こ
こで考える若干大きい歯先円径は歯先が殆んど尖った状
態とするのがよい。
なお、内歯歯車の創成には、第9図に示すように、当初
計画とは異なった刻み円径(半径RI′及びR2′)で
創成を考えることもできる。このとき、R2−R,=R
2’−R,’ −−−(8)になるように設計すれば、
いわゆる不可思議歯車機構の設計となり、第1図(、)
の配列のとき、遊星外歯歯車は1個ですますことがで詐
る。ただし、R2’ / R+ ’側はR2/R,側よ
り噛合率は減少するので、R1’ とR1の差にはある
程度の制限がある。
本発明により、刻み円径より僅かに小さい転り円に対す
るエビトロコイド曲線を歯形曲線とし、その刻み円径に
おける圧力角がほぼ最小になるような外歯歯車を用いて
いるので、剛性歯車の割に幾何学的噛合い率が大きいば
かりでなく、負荷状態での噛合い接触は飛躍的に向上す
るので、大出力大減速に使用することができる歯車減速
機構を提供することができ、実用上極めて大なる効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例に関するもので、第1図(、)及
び(b)は、受歯数差の内歯歯車噛合いの利点が発揮さ
れる公知差動遊星減速機の模型図、第2図は刻み円の転
り運動によるエビサイクロイドの創成原理の説明図、第
3図はそのエビサイクロイド曲線を使用して、外歯歯車
歯形を構成した場合の歯形模型図、第4図は第3図のエ
ビサイクロイド歯形と噛合せることができる内歯歯車の
歯形模型図、第5図はこのエビサイクロイド歯形の内歯
噛合い範囲の位相角を示す説明図、第6図は本発明のエ
ビトロコイドの創成原理の説明図、第7図は本発明のエ
ビトロコイド歯形と前記サイクロイド曲線の比較説明図
、第8図は既知歯形による内歯歯車の創成原理の説明図
である。第9図は同一外歯歯形による内歯歯車の転位創
成原理の説明図である。 1−一一人力軸、2−m−出力軸、3−−一偏心軸、4
−−外歯歯車、5−−−ケーシング、6.7−−−内歯
歯車、8−m−自在継手。 特許出願人 株式会社 荏原製作所 代理人弁理士 高 木 正 行

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、偏心回転軸のまわりに自由に回転し得るよう支承さ
    れた外歯歯車と、該外歯歯車に噛合う内歯歯車を備えた
    歯車減速装置におい゛て、前記外歯歯車の歯形曲線は、
    刻み円より外側のアデンダム歯形であり、かつ該刻み円
    より歯数換算で3枚以内の僅かの差で小さい転9円に基
    づいて創成されるエビサイクロイドであり、刻み円にお
    ける圧力角が、はぼ、 であり、 前記内歯歯車は前記外歯歯車の歯形で創成してできる歯
    形を使用している ことを特徴とする歯車減速装置。
JP59065937A 1984-04-04 1984-04-04 歯車減速装置 Granted JPS60211146A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59065937A JPS60211146A (ja) 1984-04-04 1984-04-04 歯車減速装置
EP85302449A EP0161072B1 (en) 1984-04-04 1985-04-04 Mechanical reduction gear system
DE8585302449T DE3565167D1 (en) 1984-04-04 1985-04-04 Mechanical reduction gear system

Applications Claiming Priority (1)

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JP59065937A JPS60211146A (ja) 1984-04-04 1984-04-04 歯車減速装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60211146A true JPS60211146A (ja) 1985-10-23
JPS6313057B2 JPS6313057B2 (ja) 1988-03-23

Family

ID=13301371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59065937A Granted JPS60211146A (ja) 1984-04-04 1984-04-04 歯車減速装置

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EP (1) EP0161072B1 (ja)
JP (1) JPS60211146A (ja)
DE (1) DE3565167D1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0161072A1 (en) 1985-11-13
JPS6313057B2 (ja) 1988-03-23
DE3565167D1 (en) 1988-10-27
EP0161072B1 (en) 1988-09-21

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