TWI404873B - Simple planetary gear reducer series - Google Patents

Description

簡單行星齒輪減速機的系列

本發明關於一種簡單行星齒輪減速機系列。

一種簡單行星齒輪減速機系列，其減速比不同，並且具備太陽齒輪、嚙合於該太陽齒輪之行星齒輪、該行星齒輪所內接嚙合之內齒輪、可旋轉地支承該行星齒輪之行星銷、支承該行星銷而與前述行星齒輪的公轉成分同步的輪架體，此減速機系列例如於專利文獻1中，將內齒輪於系列中設為共用零件。

專利文獻1：日本特開2007-64365號公報

然而，將一體形成於外殼之內齒輪設為共用零件時，若由太陽齒輪和內齒輪之齒數規定的減速比變小(低減速比)，則太陽齒輪變大行星齒輪變小，故輪架體上的行星銷之支承位置逐漸從輪架體之旋轉中心遠離。亦即，於低減速比之條件下，於輪架體之圓周方向上連結行星銷的中心的圓(下面稱之為節圓)之半徑變大，故行星銷之支承位置靠近內齒輪。

如專利文獻1所示般，於行星銷之外側配置支承輪架體之主軸承時，需要確保某種程度的行星銷與主軸承之間的輪架體的部份之壁厚，從此關係上由主軸承之內圈內徑限制行星銷直徑。根據行星銷直徑大小之限制，配置於行星銷與行星齒輪之間的行星軸承之大小亦受限制。故，在簡單行星齒輪減速機系列中，欲在減速比不同的減速機之間使內齒輪等零件共用化時，導致輸出轉矩之大小受限制。又，若為了確保輸出轉矩而加大行星銷直徑，則導致減速機本身大型化。

故，本發明係為了解決前述問題而完成者，其課題在於提供一種使內齒輪等零件共用化的同時，無需使構成系列之減速機本身大型化即可提高輸出轉矩之簡單行星齒輪減速機系列。

本發明係藉由如下解決上述課題者，一種減速比不同之簡單行星齒輪減速機系列，具備太陽齒輪、嚙合於該太陽齒輪之行星齒輪、該行星齒輪所內接嚙合之內齒輪、可旋轉地支承該行星齒輪之行星銷、支承該行星銷而與前述行星齒輪的公轉成分同步之輪架體，其中，具有第1副系列，前述第1副系列於前述輪架體之半徑方向上，於前述行星銷的支承位置之外側具備支承該輪架體之主軸承，該主軸承之內圈與該輪架體一體形成，形成有前述內齒輪之外殼成為共用，又，前述太陽齒輪、行星齒輪、及前述輪架體上的前述行星銷之支承位置根據前述減速比變更。

本發明之簡單行星齒輪減速機系列係於輪架體的半徑方向上，於行星銷的支承位置之外側設置主軸承，並將其主軸承之內圈與輪架體一體形成者。故，可以最大限度地設大主軸承，即使在低減速比之情況下，亦可確保行星銷與主軸承之間的輪架體部份之壁厚，同時還能夠設寬行星銷直徑。故，配置於行星齒輪與行星銷之間的行星軸承最終亦可設大。故，無需使減速機本身大型化即可提高輸出轉矩。同時，因未將主軸承之內圈設為個別部件，故能夠減少零件件數。此外，作為第1副系列，使形成有內齒輪之外殼共用化，故能夠謀求系列中總零件件數之減少、總庫存量之減少及零件成本之減少。

根據本發明，使內齒輪等零件共用化的同時，無需使減速機本身大型化即可提高輸出轉矩。

以下參照附圖，對本發明的實施方式之一例進行詳細說明。

如背景技術中所示般，本發明所涉及之簡單行星齒輪減速機系列由減速比不同的簡單行星齒輪減速機構成。

在本發明之第1實施方式中，利用圖1、圖2對簡單行星齒輪減速機系列中第1副系列之一例進行說明。於第1副系列之簡單行星齒輪減速機100(200)中，於輪架體124(224)之半徑方向上，於行星銷120(220)之支承位置之外側具備支承該輪架體124(224)之軸承(主軸承)134、138(234、238)，該軸承134、138(234、238)之內圈與該輪架體124(224)一體形成，並於外殼142(242)一體形成有內齒輪122(222)(作為本實施方式之變形例，亦可於外殼分體形成內齒輪。)。而且，於第1副系列中，其特點在於，外殼142和外殼242成為共用，又，太陽齒輪114(214)、行星齒輪116(216)、及輪架體124(224)中的行星銷120(220)之支承位置根據前述減速比變更。

在此，圖1、圖2中所示之簡單行星齒輪減速機100、200因僅於機械上減速比分別為約1/4和約1/10而不同，故對圖1之簡單行星齒輪減速機100進行詳細說明。

簡單行星齒輪減速機100具備太陽齒輪114、嚙合於該太陽齒輪114之行星齒輪116、該行星齒輪116所內接嚙合之內齒輪122、可旋轉地支承該行星齒輪116之行星銷120、支承該行星銷120而與前述行星齒輪116之公轉成分同步的輪架體124。再者，外殼142透過軸承134、138可旋轉地支承輪架體124。

前述太陽齒輪114壓入於輸入軸110。輸入軸110具有插入未圖示之電動機軸之插入孔110A，電動機軸插入於插入孔110A而結合輸入軸110和電動機軸。於太陽齒輪114中，例如設置有斜齒輪(亦可為正齒輪)而與行星齒輪116相嚙合。

前述行星齒輪116其多數配置於太陽齒輪114之外周，繞太陽齒輪114自轉的同時公轉。行星齒輪116透過行星軸承118支承於行星銷120。行星軸承118係於軸向O上將滾針分割成2個而以總滾子狀態配置之軸承。故，在太陽齒輪114和行星齒輪116相嚙合時，可以降低滾針之一端接觸。再者，滾針於沒有保持器的總滾子狀態下使用，故能夠將大轉矩傳遞至行星銷120。

前述內齒輪122包含與行星齒輪116相嚙合之齒形部而一體形成於外殼142。

前述行星銷120支承於輪架體124。行星銷120與輪架體124分體形成。故，行星銷120能夠以高表面精度(形狀或粗糙度等)進行加工，故能夠使行星軸承118長壽命化，並可以減少行星齒輪116之轉矩損失。

前述輪架體124成為連結輪架體主體126和輪架體板128之結構。輪架體主體126藉由螺栓130締結或固定於輪架體板128。故，輪架體124與行星齒輪116之公轉成分同步，用行星銷120取出該公轉成分而旋轉。再者，於輪架體124形成有壓入行星銷120之壓入孔126B、128B。該壓入孔126B、128B之形成位置根據減速比變更。輪架體主體126之與行星齒輪相反一側一體設有法蘭形狀之輸出軸132。於其端面設有多個螺栓孔，通過在其輸出軸132之螺栓孔連結未圖示之螺栓來連接對象機械之被驅動軸。

前述軸承134、138配置於輪架體124之半徑方向外側而作為主軸承，並而可旋轉地支承輪架體124。軸承134、138為角接觸滾珠軸承，分別具備球135、139和外圈136、140，它們的內圈和輪架體124一體形成。故，與內圈與輪架體分體設置時相比，無需設大外殼142之外形即可確保行星銷120與軸承134、138之間的輪架體124的部分126A、128A之壁厚，同時還能夠設寬行星銷120之直徑。

又，軸承134、138夾住內齒輪122於軸向O上配置。而且，軸承134、138以背面配合配置。故，能夠支承高徑向荷載和軸向荷載。再者，軸承134、138之外圈136、140與外殼142成為分體結構。故，亦即使軸承134、138不同，外殼142亦可在第1副系列中直接以共用使用。軸承134、138之內圈軌道面形成於輪架體124之外周面127、129。

再者，外殼142之外周142A作為與對象機械的未圖示之連結外殼相嵌合而安裝時成為基準之鎖扣部E發揮作用。於外殼142之軸向O上用螺栓148連結中段罩144和前段罩146。中段罩144與輸入軸110之間設有油封152。又，於中段罩144之內側配置有軸承112，中段罩144透過軸承112可旋轉地支承輸入軸110。軸承112藉由中段罩144和前段罩146於軸向O上被夾入而固定。再者，圖1之標記150係為了密封簡單行星齒輪減速機100之內外而配置於外殼142與輸出軸132之間的油封。

接著，說明簡單行星齒輪減速機100之作用。

例如，藉由未圖示之電動機之旋轉並透過輸入軸110而旋轉太陽齒輪114。若這樣，太陽齒輪114和行星齒輪116相嚙合而行星齒輪116自轉的同時，於太陽齒輪114之中心公轉。此時，與行星齒輪116內接嚙合之內齒輪122處於固定狀態，故從輪架體124取出行星齒輪116之公轉成分。輪架體124使安裝於輸出軸132的對象機械之被驅動軸旋轉。

在此，圖2所示之簡單行星齒輪減速機200亦與圖1之簡單行星齒輪減速機100相同地動作。但是，簡單行星齒輪減速機100之減速比為約1/4，相對於此，簡單行星齒輪減速機200之減速比成為約1/10。故，與太陽齒輪114之齒數相比，太陽齒輪214之齒數較少，又，與行星齒輪116之齒數相比行星齒輪216之齒數較多(從大小關係來講，與太陽齒輪114相比太陽齒輪214較小，又，與行星齒輪116相比行星齒輪216較大。)。在第1副系列中，將外殼142、242設為共用，故連結行星銷120、220的中心位置的各個圓(節圓)之半徑R1、R2不相等(R1>R2)，輪架體124亦與輪架體224不同。具體而言，行星銷120、220各自之壓入孔126B(128B)、226B(228B)之形成位置(壓入孔之節圓直徑)不同。亦即，根據減速比，例如減速比從約1/4變更為約1/10時，簡單行星齒輪減速機100之太陽齒輪114、行星齒輪116、輪架體124分別變更為太陽齒輪214、行星齒輪216、輪架體224。再者，於本實施方式中，雖然行星銷120、220亦成為共用，但作為本實施方式之變形例，行星銷亦可為非共用。

本實施方式為如下方式：於輪架體124(224)之半徑方向上，於行星銷120(220)之支承位置之外側設置軸承134、138(234、238)的同時，與輪架體124、224一體形成軸承134、138、234、238之內圈。故，能夠最大限度地設大軸承134、138(234、238)，例如亦即使於簡單行星齒輪減速機100為約1/4之低減速比的情況下，亦可確保支承行星銷120的輪架體124的部分126A、128A之壁厚，同時亦可設寬行星銷120之直徑。故，最終能夠設大配置於行星齒輪116與行星銷120之間的行星軸承118。故，無需使減速機本身大型化即可提高輸出轉矩。尤其於本實施方式中，因將行星銷120(220)與輪架體124(224)設為分體，故能夠使行星軸承118長壽命化。同時，未將軸承134、138(234、238)之內圈設為個別部件，故能夠減少零件件數。又，作為第1副系列，使一體形成內齒輪122(222)之外殼142(242)共用化，故能夠謀求系列中的總零件件數之減少、總庫存量之減少及零件成本之減少。

又，本實施方式中，軸承134、138(234、238)夾住內齒輪122(222)而於軸向O上被使用2個，又，軸承134、138(234、238)成為背面配合。故，能夠支承高徑向荷載和軸向荷載。

又，本實施方式因外殼142(242)為共用，故連接於對象機械之部分，亦即外殼142之外周142A成為相同形狀，故容易進行根據對象機械所需求之輸出轉矩或轉速，可容易進行於簡單行星齒輪減速機系列內之交換，交換時外殼142之外周142A作為鎖扣部E發揮作用，藉此能夠容易進行軸心對齊。

故，根據本實施方式，使內齒輪122、222共用化的同時，無需使減速機本身大型化即可提高輸出轉矩。

接著，在本發明之第2實施方式中，利用圖1、圖3對簡單行星齒輪減速機系列中第2副系列之一例進行說明。

本實施方式中，簡單行星齒輪減速機100和簡單行星齒輪減速機300構成第2副系列。亦即，於第2副系列中，簡單行星齒輪減速機100(300)於輪架體124(324)之半徑方向上，於行星銷120(320)之支承位置之外側具備支承該輪架體124(324)之軸承134、138(334、338)，該軸承134、138(334、338)之內圈與該輪架體124(324)一體形成，並於外殼142(342)一體形成有內齒輪122(322)(作為本實施方式之變形例，可於外殼分體形成內齒輪。)。而且，於第2副系列中，其特點在於，外殼142(342)根據減速比變更，又，將行星銷120、320之支承位置設為共用，藉此輪架體124和輪架體324成為共用。

在此，圖1、圖3中所示之簡單行星齒輪減速機100、300僅於機械上減速比分別為約1/4和約1/3而不同。故，省略關於簡單行星齒輪減速機100、300之構成要件和作用之說明。

簡單行星齒輪減速機300之減速比為約1/3，係更低於簡單行星齒輪減速機100之減速比的低減速比。在此，將外殼342與外殼142設為共用時，節圓之半徑R3變得更大於節圓之半徑R1，出現無法充分確保行星銷與主軸承之間的輪架體的部分之壁厚和行星銷之粗細的危險。故，為了充分確保行星銷與主軸承之間的輪架體的部份之壁厚和行星銷之粗細，簡單行星齒輪減速機300的節圓之半徑設成與簡單行星齒輪減速機100相同(R1=R3)。藉此，行星銷120、320之支承位置成為共用，能夠將輪架體324與輪架體124設為共用。再者，於第2副系列中，行星銷120、320成為共用。

亦即，第2副系列具备具有能夠與第1副系列相同地設大輸出轉矩之特徵之簡單行星齒輪減速機100(300)。於該減速機中，使輪架體124和輪架體324共用化，而並非使內齒輪122(322)共用化，藉此減少零件件數而能夠實現低成本化。

同時，雖然外殼142(342)不是共用的，但將節圓之半徑設為共用(R1=R3)，故能夠將外殼342之外形與外殼142之外形設為相同。亦即，因外殼342連接於對象機械之部分，亦即外殼342之外周342A與外周142A成為相同形狀，故根據對象機械所需求之減速比容易進行越過第2副系列之系列中的簡單行星齒輪減速機之交換，交換時外殼342之外周342A作為鎖扣部E發揮作用，藉此可容易進行軸心對齊。亦即，對於相同的對象機械，第2副系列具有與第1副系列之連接互換性。

又，可以將軸承134、138和軸承334、338設為相同，又，可以將與支承軸承134、138之外殼142的各個部分142B、142C對應的外殼342之各個部分342B、342C設為同等厚度。故，亦即使外殼142(342)不是共用的，亦可對越過第2副系列之系列中之簡單行星齒輪減速機確保同等輸出轉矩。

而且，通過由第1、第2副系列構成簡單行星齒輪減速機系列，可以彌補比僅以第1副系列之減速比更廣範圍之減速比，又，相對於相同的對象機械，根據減速比可以使第1、第2副系列無縫地對應。

接著，於本發明之第3實施方式中，利用圖4、圖5對簡單行星齒輪減速機系列中第1副系列之再者一例進行說明。

於實施方式係將第1實施方式之簡單行星齒輪減速機100(200)的各個軸承134、138(234、238)之角接觸滾珠軸承變更為角接觸滾子軸承之方式。故，除了軸承434、438(534、538)之滾子和外圈436、440(536、540)、以及對應於軸承434、438(534、538)的一體體形成內圈之(形成有內圈軌道面的)輪架體424(524)不同之外，與第1實施方式相同，故附加後2位數字相同之標記而省略說明。

在本實施方式中，對主軸承使用滾子，而不使用球，故能夠加大主軸承之耐荷載。故，與低轉矩損失特性優異的第1實施方式之第1副系列相比，可以對簡單行星齒輪減速機400、500進一步加大耐荷載，又，可以提高耐久性。在此，軸承434、438(534、538)之外圈436、440(536、540)與外殼442(542)成為分體，故可以使外殼442(542)共用的同時，容易變更軸承之種類。亦即，於簡單行星齒輪減速機之第1副系列中，可以採用角接觸滾珠軸承和角接觸滾子軸承來作為主軸承。此時，藉由主軸承之外圈與外殼成為分體結構，無需變更主軸承和與主軸承之種類對應的一體形成內圈之輪架體以外，即可根據輸出轉矩或耐久性之要求提供簡單行星齒輪減速機。再者，亦即使將本實施方式應用於第2副系列中，如果主軸承之種類相同，亦可將輪架體設為共用，又，可以獲得相應之效果。

對於本發明舉出上述實施方式進行了說明，但本發明不限於上述實施方式。亦即，可以進行不脫離本發明宗旨之範圍內的改善及設計之變更是毋庸置疑的。

例如，於上述實施方式中，輸出軸為法蘭形狀，但本發明不限於此，根據對象機械之被驅動軸之形狀容易變更輸出軸之形狀。例如，亦可於輪架體設置圓柱形狀之輸出軸而透過鍵槽與對象機械之被驅動軸連接。再者，向這種所謂的實體類型的輸出軸之變更(上述實施方式皆稱為法蘭類型)可容易僅通過在不損害本發明的作用效果之前提下構成輸出軸的零件(輪架體和輸出軸、或者輸出軸的追加)之變更來容易進行。亦即，因可以謀求除構成輸出軸之零件以外之共用化，故能夠謀求具備法蘭類型或實體類型的輸出軸的簡單行星齒輪減速機之低成本化和系列中的輸出軸的變動之擴張。

又，於上述實施方式中，以背面配合使用了2個軸承，但本發明未必一定限於此，亦可為使用1個軸承之情況。例如，亦可僅配置1個交叉滾子軸承而使用，將其外圈與外殼設為分體結構而構成。此時，亦可於對象機械之被驅動軸的軸向O上承受雙方向之軸向荷載，並能夠獲得與使用2個軸承時同樣的作用效果，進而實現簡單行星齒輪減速機的向軸向O之縮短。

又，亦即使是使用2個軸承時，亦可使用圓錐滾子軸承，其配合亦不限於背面，可以是正面配合或並列配合。

又，於上述實施方式中，雖然將行星銷與輪架體設為分體，但本發明不限於此。例如亦可將行星銷一體形成於輪架體。於此時的第1副系列中，準備根據減速比行星銷之形成位置不同之輪架體。在第2副系列中，可以將一體形成行星銷之輪架體直接以共用使用。

又，於上述實施方式中，對於減速比為約1/3、約1/4、約1/10之情況進行了說明，但本發明並不僅限於該等減速比。

又，於上述實施方式中，外殼被固定而於輪架體設置了輸出軸，但本發明未必一定限於此，亦可為輪架體被固定而外殼旋轉而獲得輸出的所謂框旋轉類型。

再者，於第1副系列中，根據減速比於輪架體中不同的部分不僅是行星銷之支承位置，亦可於其他部分產生。

100、200、300、400、500．．．簡單行星齒輪減速機

110、210、310、410、510．．．輸入軸

112、134、138、212、234、238、312、334、338、412、434、438、512、534、538．．．軸承

114、214、314、414、514．．．太陽齒輪

116、216、316、416、516．．．行星齒輪

118、218、318、418、518．．．行星軸承

120、220、320、420、520．．．行星銷

122、222、322、422、522．．．內齒輪

124、224、324、424、524．．．輪架體

126、226、326、426、526．．．輪架體主體

128、228、328、428、528．．．輪架體板

130、148、230、248、330、348、430、448、530、548．．．螺栓

132、232、332、432、532．．．輸出軸

136、140、236、240、336、340、436、440、536、540．．．外圈

142、242、342、442、542．．．外殼

144、244、344、444、544．．．中段罩

146、246、346、546．．．前端罩

圖1係本發明之第1實施方式所涉及之第1副系列簡單行星齒輪減速機之簡略剖視圖。

圖2同樣為第1副系列之其他簡單行星齒輪減速機之簡略剖視圖。

圖3係本發明之第2實施方式所涉及之第2副系列簡單行星齒輪減速機之簡略剖視圖。

圖4係本發明之第3實施方式所涉及之第1副系列簡單行星齒輪減速機之簡略剖視圖。

圖5同樣為第1副系列之其他簡單行星齒輪減速機之簡略剖視圖。

100．．．簡單行星齒輪減速機

116．．．行星齒輪

118．．．行星軸承

142A(E)．．．外殼之外周

142B．．．外殼之部份

126A．．．輪架體之部份

128A．．．輪架體之部份

126．．．輪架體主體

126B．．．壓入孔

128B．．．壓入孔

130．．．螺栓

128．．．輪架體板

127．．．輪架體之外周面

135．．．螺栓

150．．．油封

152．．．油封

139．．．螺栓

129．．．輪架體之外周面

112．．．軸承

148．．．螺栓

132．．．輸出軸

120．．．行星銷

114．．．太陽齒輪

136．．．外圈

134．．．軸承

142．．．外殼

122．．．內齒輪

140．．．外圈

138．．．軸承

110．．．輸入軸

110A．．．插入孔

144．．．中段罩

124．．．輪架體

146．．．前段罩

R1．．．節圓之半徑

O．．．軸向

Claims (4)

1. 一種簡單行星齒輪減速機系列，前述簡單行星齒輪減速機系列其減速比不同，並且具備太陽齒輪、嚙合於該太陽齒輪之行星齒輪、該行星齒輪所內接嚙合之內齒輪、可旋轉地支承該行星齒輪之行星銷、支承該行星銷而與前述行星齒輪之公轉成分同步之輪架體，其特徵在於，具有第1副系列，前述第1副系列於前述輪架體之半徑方向上，於前述行星銷的支承位置之外側具備支承該輪架體之主軸承，該主軸承之內圈與該輪架體一體形成，形成有前述內齒輪之外殼成為共用，並且前述太陽齒輪、行星齒輪、及前述輪架體中之前述行星銷之支承位置根據前述減速比變更；還具有第2副系列，前述第2副系列於前述輪架體之半徑方向上，於前述行星銷的支承位置之外側具備支承該輪架體之前述主軸承，該主軸承之內圈與該輪架體一體形成，前述外殼根據前述減速比變更，並且前述輪架體藉由將前述行星銷之支承位置設為共用而成為共用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之簡單行星齒輪減速機系列，其中，在前述第1副系列和第2副系列中，前述外殼於連接於對象機械之部分成為相同形狀。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之簡單行星齒輪減速機系列，其中，作為前述主軸承可以採用多種，使用與該主軸承之種類對應的內圈一體形成之輪架體，且該主軸承之外圈與前述外殼成為分體結構，藉此前述外殼不與該主軸承之種類有關而成為共用。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之簡單行星齒輪減速機系列，其中，前述主軸承於軸向上夾住前述內齒輪而被使用多個，該主軸承成為背面配合。