JPS63270946A - 多段減速機 - Google Patents

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） 本発明は複数個の減速機を組み合わせてなる多段減速機
に関し、更に詳しくは、例えばロボットのアーム回転等
に用いられる制御用多段減速（戊に関するものである。

（従来の技術） 従来、例えばロボットの駆動系に使用する制御用減速は
としては、ハーモニックドライブと称される減速機が広
く使用されている。この減速機は撓み可能な薄いリング
に外歯を形成し、該リングをウェブジェネレータによっ
て向か〜１合う２個の内歯歯Ｉｔｓ（一方が固定、他方
が可回転となっている）に押し付けて可回転の歯車を両
内歯歯車の歯数差だけ回転させるものである。

このハーモニックドライブ減速機によると、小形軽量化
が得られる反面、撓み可能な薄肉部品で減速部を構成し
でいるため、高剛性の面で欠けるので、駆動力が大きく
高剛性が要求される駆動系の制御用減速機としては必ず
しも満足ナベきものではなかった。

一方剛性が大きく、比較的大きな滅連比を得ることが可
能なトロコイド系歯形を有する内接噛合形遊星歯車減速
機として、ｆ５７．８図に示すものがある。

即ち、内歯歯１１１８が外ピンクよりなる円弧歯形であ
り、外歯歯車５１．５□がエビトロコイド平行曲線より
なるトロコイド形歯形であって、この外歯歯車５４．５
□には内ビン１１遊嵌されている。更に内ビン１１には
内ローラ１１．Ａが遊嵌されており、前記内外両歯車を
内接噛合させて外歯歯車５１．５□に嵌合した偏心体３
１．３２によって外歯歯車５３．５□を揺動回転させ、
入力回転を減速しで出力するものである。

この遊星歯車減速成は「サイクロ減速機」（登録商標）
として著名であり、この「サイクロ減速成」は大トルク
の伝達が可能である上、滅連比も大きいため種々の減速
機構として使用されている。

この第７．８図に示す内接噛合歴遊星歯車減速磯では、
入力軸１の回転が出力７ランジ１２を介して図示しない
出力軸に伝達され、入力軸１の１回転が出力軸を １／外歯歯車の歯数 だけ回転させる。

また、内接噛合歴遊星歯車減速磯としては第９図及び第
１０図に示すものも知られている。

この減速機は第７図及びｆ５８図に示す内接噛合形遊星
歯車減３１１磯と同様のものであるが、入力軸２１の回
転複数個の偏心クランク軸２５に伝え、これによって外
歯歯車２２１．２２２を揺動回転させる点で異なるが、
基本的にはトロコイド系歯形を持つ外歯歯車を揺動回転
させる点につい′Ｃは前記した第７図及び１８図に記載
したものと同様である。

即ち、入力軸２１に設けられたピニオン２４によって、
偏心クランク軸２５に設けられた面部部外歯歯車２６を
回転させる。そして、偏心クランク軸２５に形成された
偏心体２７．．２７２を介しで外歯歯車２２１．２２□
を揺動回転させる。前記偏心クランク軸２５はキャリヤ
２８及び止め板２９に３本軸支されている。外画歯車２
２１．２２□には前記キャリヤ２８が挿通される開口が
形成されている。外歯歯車２２１．２２□は固定された
内歯ｍ阜２３に設けられた外ピン３０＆：噛合して減速
回転し、該回転を偏心クランク軸２５を介してキャリヤ
２８に出力する。

この第９図及びｆ５１０図に示した減速機の外歯歯車２
２１．２，２□の歯数は内歯歯１１１２３に設けられた
外ピン３０の本数より一枚少ないため、外歯歯車２２１
．２２２は偏心クランク軸２５の１回の揺動回転によっ
て １／外歯歯車の数 に減速されて自転し、該自転を偏心クランク軸２５を介
してキャリヤ２８に伝える。

前記した第７〜１０図に示した各種のトロコイド系歯形
を有する内接噛合歴遊星歯車減速機は、高剛性であり、
かっ〃夕やズレが少ないため、大きな駆動力を必要とす
ると共に高い制御精度が要求される産業用ロボットの閃
節槻構等として使用されるのに適している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記内接噛介形Ｊ！！星歯車減速機でも完全
剛体ではないため、理論的には外歯歯車と外ビンとは全
数噛合うかも知れないが、実際に噛合している数（所謂
有効噛合数）はこれより少ない。

このため、従来の歯数差が１のものでは、大トルクを伝
達するためには限界があり、結果として大形化しなけれ
ばならず、例えばロボ・ン卜の駆動機構の様に本来要求
される小形軽量の要請に十分合致しない場合もあった。

そこで、本発明の目的は、トロコイド系歯形を有する内
接噛合歴遊星歯車減速磯の剛性を更に高め、小形かつ軽
量化を図り得る減速機、殊に制御用として好適な減速機
を提供せんとするにある。

（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、歯数差が成敗の内接噛介
形遊星歯車減速成を少なくとも最終段減速機に使用して
多段減速機を構成したところにある。

本発明の上記構成の内、歯数差が２或いは２以上の内接
噛合形道星歯車減速成によって高剛性を有すると共に、
大トルクの伝達可能な多段減速機とすることにより高減
速比を得るものである。

（実施例） 以下、第１図乃至１３図及び第５図によって本発明の一
実施例を詳しく説明する。

中間偏心体軸４１は、この実施例では入力軸（図示しな
い）が回転可能に挿入できるように中空となっており、
かつこの中間偏心体軸４１には偏心体４２い４２□が設
けられている。前記偏心体４２１．４２２にコロ４３を
介して外歯歯車４４２．４４□が嵌合されている。この
外歯歯車４４１．４４□はその外周にトロコイド歯形か
らなる外歯を有している。内歯歯Ｊｉ１４５は前記外歯
歯車４４．．４４２と内接噛合する外ビン４Ｇからなる
円弧歯形を有している。この外ピン４６は外ローラをそ
の外周に遊嵌する構造としてもよい。前記外歯歯車４４
い４４□には内ピン穴４７が形成されており、内ビン穴
４７には内ピン４８が遊嵌されている。この内ピン４８
には内ローラ４８Ａを遊嵌しており、訊内ピン４８は次
段の入力部に密嵌されている。尚、内ローラ４８Ａは省
略可能である。

内歯歯ｌ１１４５は両側から固定カバー４９及び固定カ
バー５０によって挟持されており、これらを挿通するボ
ルト５１によって一体に固定されている。偏心体軸６２
と中間偏心体軸４１との間及び一方の固定カバー４９と
中間偏心体軸４１との間にはそれぞれ軸受け５１が設け
られている。

以上に説明した第１段の減速部は従来公知の内接噛合歴
遊星歯車減速磯と同一構成であるが、本児明では、この
第１段の減速部に次に説明する第２段の減速部が付加さ
れている。

中空の偏心体軸６２には偏心体６３４．６３２が設けら
れている。外歯ｍ車６５１．６５２は偏心体６３．．６
３２にコロ６６を介して嵌合されており、かつ外歯歯車
６５１．６５□はその外周にトロコイド歯形からなる外
歯を有している。

また、内歯歯車６８は外歯歯＄６５．．６５□と内接噛
合する外ピン６９からなる円弧歯形を有している。この
外ビン６９には外ローラを遊嵌する構造としてもよい。

前記外歯歯車６５３．６５□には内ビン穴７０が形成さ
れており、内ピン穴７０には内ピン７１が遊嵌されてい
る。

内ビン７１には内ローラ７１Ａが遊嵌されており、内ビ
ン７１は出力７ランノ７２に密嵌されている。出力フラ
ンシフ２は出力側軸（図示しない）に連結されている。

前記内歯歯車６８は固定カバー７４．７５によって両側
がら挟持されており、ボルト７６によって挟持固定され
ている。偏心体軸６２と出力フランシフ２の間には紬受
け７７が設けられている。

以上に説明した２段組み合わせの内接噛合歴遊星歯車減
速成において、本発明では少なくとも核部の減速機の内
歯歯車と外歯歯車との歯数差が２或いは２以上となって
いる。

第２図は歯数差が２となった外歯歯ＩｆＬ６５　＋と外
ピン６９との噛み合いの状態を示すものであり、この例
では減速比が　１／２７　となっている。

この歯数差が２或いは２以上の外歯の創成について、以
下に簡単に声明する。

例えば、ｆｉＳ４図に示すように、外歯歯１７１Ｇは歯
形を創成する時、基円（図示しない）上におかれた転円
（図示しない）が転がり始めてＭ周（Ｍは複数であり、
この例では２である）した時スタート点Ｓに戻るように
して創成するか、或いは複数枚のトロコイド歯形を有す
る外歯歯車を円周方向に例えば２枚の場合には１／２ず
らして重ね合わせた時に重なり合った部分の内側（重畳
部分）を歯形とすることによってもη成されている。第
４図では斜線の部分が外歯歯車となる。

上記歯数差をＭ（複数）としたトロコイド系歯形を有す
る内接噛合歴遊星歯車減速磯は有効噛合歯数が多いので
、伝達トルクも増大し、小形、高剛性の面では有効なも
のであるが、減速比が歯数差１のものと比べると大きく
採れないという難点があった。（歯数差が２の場合、１
１５ないし１１５０の減速比が適当である）上記実施例
によると、歯数差が複数の減速機では高剛性かつ小形軽
量化が得られるものとなり、かつ２段に組み合わせて減
速するので高減速比も得られるものとなる。

又、２段以上に組み合わせた多段域Ｍ磯の最終段に歯数
差が２以上の内接噛合歴遊星歯車減速槻を配置している
ので、大きなトルクの伝達も可能となる。

なお、多段減速機において、重量的に支配的なのは最終
段の減速機部分であり、それより前段の減速機部分はは
伝達トルクとしては小さい（１／最終段の減速比）もの
で足りるから小形、軽量のものでよく、全体としての重
量軽減のメリットを損なうものではない。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、ｆｊＳ
３図に示すような構成とすることもできる。

第３図の実施例では、第１段が太陽歯車と遊星歯車とを
持つ、いわゆるプラネタリ−形の遊星歯車ｆｉ１ｍから
なり、誤遊星歯１￥Ｌ歳病で減速した出力がＰｔ５２段
の内接噛合歴遊星歯車減速磯の偏心体軸２に与えられる
ようになっているものである。

偏心体軸８１の中空部分には軸受８２が設けられ、該軸
受８２には入力軸８３が軸受されている。入力軸８３の
端部には外歯太陽歯車８４が設けられている。この外歯
太陽歯車８４に噛合する遊星歯ｆｌ１８５が設けられ、
該遊星歯車８５はＮ星歯阜釉８６に回転自在に支持され
ている。、ｉ星歯車軸８６は偏心体軸８１に設けた遊星
キャリヤ８７に固定されている。この遊星キャリヤ８７
は偏心体軸８１と一体或いは別体に設けられるものであ
る。内歯太陽歯車８８はｉ星歯車８５と内接噛合するよ
うに後述の出力７ランノ７２に一体或いは別体に設けら
れている。

次に第２段について説明するが、ｆｊＳ２　Ｐｉの枯或
は曲記第１図の実施例のｆ５２段と同一であるから同一
の符号を付して説明する。

中空の偏心体軸８１には偏心体６３Ｉ、６３□が設けら
れている。外歯歯車Ｇ５Ｉ、６５□は偏心体６３１．６
３２にコロ６６を介して嵌合されており、かつ外歯歯車
６５．．６５□はその外周にトロコイド歯形からなる外
歯を有している。

また、内歯歯車６８は外歯歯車６５１．６５２と内接噛
合する外ビン６９からなる円弧歯形を有している。この
外ピン６９には外ローラを遊嵌する構造としてもよい。

前記外歯歯車６５１．６５２には内ピン穴７０が形成さ
れており、内ビン穴７０には内ビン７１が遊嵌されてい
る。

内ビン７１には内ローラ７１ＡｆＪｒＪ！！嵌されてお
り、内ピン７１は出力フランシフ２に密嵌されている。

出力フランシフ２は出力側軸（図示しない）に連結され
ている。

前記内歯歯車６８は固定カバー７４（固定カバー５０と
同じ）、固定カバー７５によって両側から挟持されてお
り、ボルト７Ｇによって挟持固定されている。７７１星
キヤリヤ８７と出力７ランノ７２の間及びカバー７４と
偏心体軸８１との間には軸受け７７が設けられている。

上記実施例においても、第２段の内接噛合形３！！星歯
車減速成が歯数差が２或いは２以上となっている。

以上に説明した本発明の実施例では、内７１．９合形１
１星歯車減速成が内ビンによる回転伝達の形式であるが
、本発明は以下の第５図及びＰｔ５６図に示すような伝
達方式の内接噛合歴遊星歯車減速成を用いてもよい。本
発明では、最終段のトロコイド系歯形を有する内接噛合
歴遊星歯車減速磯の外歯と外ビンの歯数差が２以上であ
れば足りるものである。

尚、ｆｊ５５図及びｆｊＳ６図に示す内接噛合歴遊星歯
車減速成はｆ５９図及び第１０図に示す内接噛合形″Ｍ
星歯車減速成と殆ど同一であり、外ピンと外歯との歯数
差が２（或いは２以上でもよい）であること、及び外歯
歯車に創成された外歯がｆＩＳ４図に示す歯形となって
いる点だけ異なるに過ぎない。そこで、ｆｊｓ５図及び
ｆｆ１６図の説明は、１９図及び第１０図と同一符号で
行なう。

入力軸２１に設けられたピニオン２４によって、偏心ク
ランク軸２５に設けられた前段部外歯歯車２６を回転さ
せる。そして、偏心クランク軸２５に形成された偏心体
２７１．２７□を介して外歯歯ｌ１１２２．，２２□を
揺動回転させる。

前記偏心クランク１Ｉｌｂ２５はキャリヤ２８及び止め
板２９に３本軸支されているが、その数は自由である。

入力軸２１はキャリヤ２８を貫通して設けられているが
、この構造に限定されない。

外歯歯車２２１，２２゜には前記キャリヤ２８が挿通さ
れる開口が形成されている。この開口によって外歯歯車
２２い２２２の揺動回転が吸収される。外歯歯車２２５
．２２２は内歯歯車２３に設けられた外ピン３０に噛合
して減速回転（自転）し、該回転を偏心クランク紬２５
を介してキャリヤ２８に出力する。

以上説明した他に、本発明は３段以上に減速機を組み合
わせて構成することも可能であり、そのうちの一部を前
記した内接噛合形３！１．星歯車減速成とし、更にその
内接噛合歴遊星歯車減速槻の内の一部を歯数差が２或い
は２以上とすることも可能である。

（発明の効果） 以上のように構成された本発明の効果を述べると次のと
おりである。

多段に組み合わせた少なくとも最終段の減速機を歯数差
が２或いは２以上のトロコイド系歯形を有する内接噛合
形Ｒ星歯車減速機としているから有効噛合歯数が多くな
り、噛合部が高剛性となって、伝達トルクを増大させる
ことができる。このため、最終段減速機は人、出力トル
クが大きくても装置の小形、軽量化が図られる。

しかも、歯数差が２或いは２以上とすることによる減速
比の低下は、そのｔＪ段に設けた減速機によって解消で
きるので、減速比の選定も比較的低減速比から高減速比
まで任意に選定することが可能であり、減速機全体とし
ては小形かつ軽量化を図り得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は＠ｉ
図のＣ−Ｃ断面の一例を示す断面図、第３図は本発明の
他の実施例を示す断面図、第４図は歯数差が２或いは２
以上の外歯歯車の歯形の創成を説明する図、第５図は他
の内接噛合形″１０．星歯車減速磯を示す断面図、ｒｊ
Ｓ６図は１５５図のＤ−Ｄ断面図、第７図は従来公知の
内接噛合形Ｍ星歯車減速機を示す断面図、第８図ｒｌＳ
７図のＡ−Ａ断面図、ＰＩＳ９図は従来公知の他の内接
噛合形、ｉｉ星歯車減速はの断面図、第１０図は第９図
のＢ−Ｂ断面図である。 ２１：入力軸　２２い２２２：外歯歯車２３：２４：ｌ
：’ニオン　２５：偏心クランク軸２６：前段部外歯歯
１７１２７．．２７□：偏心体２８：キャリヤ　２９：
止め板　３０：外ビン４１：中間偏心体軸　４２．．４
２□：偏心体４３：コロ　４４０．４４□：外歯歯車４
５：内歯歯］＄１　４６：外ピン　４７：内ピン穴４８
：内ピン　４９：固定カバー ５０：固定カバー　５１：ボルト ６２：偏心体軸　６３１．６３□：偏心体６５、．６５
□：外歯歯！ｆｌ　　６６：コロ６８：内歯歯車　６９
：外ピン　７ｏ：内ピン穴７１：内ピン　７２：出力７
ランノ ７４：固定カバー　７５：固定カバー ７６：ボルト　７７：軸受　８１：偏心体軸８２：軸受
　８３：入力軸　８４：外歯太陽歯車８５：遊星歯車　
８６：遊星歯車軸 ８７：Ｒ星キャリヤ　８８：内歯太陽歯車復代理人弁理
士　辻　三　部（ばか１名）第１図 ｒ 第２図 第３図 第４ｖＡ ｇＳ図 ―。 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数個の減速機を組み合わせた多段減速機において、
   前記減速機の内、少なくとも最終段減速機が内接噛合形
   遊星歯車減速機であり、該内接噛合形遊星歯車減速機の
   噛合する内歯歯車と外歯歯車の歯数差が２枚以上である
   ことを特徴とする多段減速機。