WO2014064906A1

WO2014064906A1 - 偏心揺動型歯車装置

Info

Publication number: WO2014064906A1
Application number: PCT/JP2013/006149
Authority: WO
Inventors: 和哉古田
Original assignee: ナブテスコ株式会社
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-05-01
Also published as: CN104755802A; JP2014084951A; KR20150079607A; DE112013005136T5

Abstract

　偏心揺動型歯車装置１は、偏心部（１０ａ，１０ｂ）と、揺動歯車（１４，１６）と、揺動歯車（１４，１６）の外歯（１４ａ，１６ａ）に噛み合う内歯ピン（３）を有する外筒（２）と、キャリア（４）と、オイルシールキャップ（３０）と、を備える。キャリア（４）及び外筒（２）により、揺動歯車（１４，１６）を収容する閉空間（Ｓ）が形成されている。キャリア（４）には、閉空間（Ｓ）に連通する貫通孔（４ｄ）及びクランク軸取付孔（４ｅ）が形成されている。オイルシールキャップ（３０）は、貫通孔（４ｄ）及びクランク軸取付孔（４ｅ）に配置されるとともに、金属粉を吸着可能な強磁性を有している。

Description

偏心揺動型歯車装置

　本発明は、偏心揺動型歯車装置に関するものである。

　従来、下記特許文献１に開示されているように、二つの相手側部材間で所定の減速比で回転数を減速する偏心揺動型歯車装置が知られている。この偏心揺動型歯車装置は、一方の相手部材に固定される外筒と、外筒内に配置されるとともに、もう一方の相手部材に固定されるキャリアとを備えている。キャリアは、シャフト部が一体的に形成された基板部と、基板部とは別体に形成された端板部とを有している。基板部と端板部との間には、クランク軸の偏心部に取り付けられた揺動歯車が挟み込まれ、この状態でシャフト部と端板部とがボルトによって互いに締結されている。そして、クランク軸の回転によって揺動歯車が外筒の内歯に噛み合いながら揺動回転すると、キャリアと外筒とは相対的に回転する。

　偏心揺動型歯車装置では軸受や歯車が使用されているため、潤滑剤が封入されている。軸受や歯車から金属摩耗粉が発生することがあり、また、偏心揺動型歯車装置が取り付けられる相手側である母体（例えば、産業用ロボット、工作機械等）側で発生した金属製異物（鉄粉、摩耗粉等）が偏心揺動型歯車装置に侵入してくることがある。これら摩耗粉や異物によって軸受や歯車が損傷することがあり、場合によっては早期破損に至る虞もある。

特開２００９－１９１９４６号公報

　本発明の目的は、金属粉による偏心揺動型歯車装置の損傷を未然に防止することである。

　本発明の一局面に従う偏心揺動型歯車装置は、第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して駆動力を伝達する歯車装置であって、偏心部と、前記偏心部が挿入される挿通孔を有すると共に歯部を有する揺動歯車と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に取り付け可能に構成され、前記揺動歯車の前記歯部と噛み合う内歯を有する外筒と、前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に取り付け可能に構成されるキャリアと、オイルシールキャップと、を備える。前記キャリア及び前記外筒により、前記揺動歯車を収容する閉空間が形成される。前記キャリア及び前記外筒の一方には、前記閉空間に連通する連通孔が形成される。前記オイルシールキャップは、前記連通孔に配置されるとともに、金属粉を吸着可能な強磁性を有している。

本発明の実施形態に係る偏心揺動型歯車装置の断面図である。前記偏心揺動型歯車装置を基板部側から見た側面図である。前記偏心揺動型歯車装置に設けられたオイルシールキャップの断面図である。本発明のその他の実施形態に係る偏心揺動型歯車装置に設けられたオイルシールキャップの断面図である。

　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の偏心揺動型歯車装置（以下、歯車装置と称する）１は、例えばロボットの旋回胴や腕関節等の旋回部、各種工作機械の旋回部等に減速機として適用されるものである。

　本実施形態に係る歯車装置１は、クランク軸１０の偏心部１０ａ，１０ｂを回転させることによって揺動歯車１４，１６を揺動回転させ、それによって入力回転から減速した出力回転を得るように構成されている。これにより、例えばロボットのベース（一方の相手部材）と旋回胴（他方の相手部材）との間で、相対回転を生じさせることができる。例えばベースは、第１の部材として例示され、例えば旋回胴は、第２の部材として例示される。

　図１及び２に示すように、歯車装置１は、外筒２と、キャリア４と、複数（例えば３つ）のクランク軸１０と、揺動歯車（第１揺動歯車１４、第２揺動歯車１６）と、複数（例えば３つ）の伝達歯車２０と、オイルシールキャップ３０と、を備えている。

　外筒２は、歯車装置１の外面を構成するものであり、略円筒形状を有している。外筒２の内周面には、多数のピン溝２ｂが形成されている。各ピン溝２ｂは、外筒２の軸方向に延びるように配置され、軸方向に直交する断面において半円形の断面形状を有している。これらのピン溝２ｂは、外筒２の内周面に周方向に等間隔で並んでいる。

　外筒２は、多数の内歯ピン３を有している。各内歯ピン３は、ピン溝２ｂにそれぞれ取り付けられている。具体的に、各内歯ピン３は、対応するピン溝２ｂにそれぞれ嵌め込まれており、外筒２の軸方向に延びる姿勢で配置されている。これにより、多数の内歯ピン３は、外筒２の周方向に沿って等間隔で並んでいる。これらの内歯ピン３には、第１揺動歯車１４の第１外歯１４ａ及び第２揺動歯車１６の第２外歯１６ａが噛み合う。

　外筒２には、フランジ部が設けられており、このフランジ部は、例えばロボットのベースに固定するための締結具（ボルト）を挿通するための挿通孔２ａが形成されている。

　キャリア４は、外筒２と同軸上に配置された状態で外筒２内に収容されている。キャリア４は、外筒２に対して同じ軸回りに相対回転する。具体的に、キャリア４は、外筒２の径方向内側に配置されており、この状態で、軸方向に互いに離間して設けられた一対の主軸受６によって外筒２に対して相対回転可能に支持されている。なお、外筒２とキャリア４との間には、環状のシール部材２５が設けられている。

　キャリア４は、基板部４ａと複数（例えば３つ）のシャフト部４ｃとを有する基部５と、この基部５とは別体に形成された端板部７と、を備えている。

　基板部４ａは、外筒２内において軸方向の一端部近傍に配置されている。この基板部４ａの径方向中央部には円形の貫通孔４ｄが設けられている。貫通孔４ｄの周囲には、複数（例えば３つ）のクランク軸取付孔４ｅ（以下、単に取付孔４ｅという）が周方向に等間隔で設けられている（図２参照）。

　基板部４ａには、キャリア４を例えばロボットの旋回胴に固定するための図略の締結具（ボルト）を締結するための締結孔４ｇが形成されている。

　端板部７は、基板部４ａに対して軸方向に離間して設けられており、外筒２内において軸方向の他端部近傍に配置されている。端板部７の径方向中央部には貫通孔７ａが設けられている。貫通孔７ａの周囲には、複数（例えば３つ）のクランク軸取付孔７ｂ（以下、単に取付孔７ｂという）が、基板部４ａの複数の取付孔４ｅと対応する位置に設けられている。

　外筒２内には、端板部７及び基板部４ａの互いに対向する双方の内面と、外筒２の内周面とで囲まれた閉空間Ｓが形成されている。つまり、外筒２とキャリア４とによって閉空間Ｓが形成されている。貫通孔４ｄ、７ａ及び取付孔４ｅ、７ｂは、外部と前記閉空間Ｓとを連通させる連通孔となっている。

　複数のシャフト部４ｃは、基板部４ａと一体的に設けられており、基板部４ａの一主面（内側面）から端板部７側へ直線的に延びている。この複数のシャフト部４ｃは、周方向に等間隔で配設されている。各シャフト部４ｃは、ボルト９によって端板部７に締結されている。すなわち、端板部７にはボルト挿通孔７ｃが形成され、シャフト部４ｃ（基部５）には、その先端面から軸方向に延びるように締結孔４ｆが形成されている。そして、端板部７のボルト挿通孔７ｃに、基部４と反対側からボルト９が挿入されている。このボルト９は、シャフト部４ｃの締結孔４ｆに螺合されている。これにより、基板部４ａ、シャフト部４ｃ及び端板部７が一体化されている。また、基部５及び端板部７は、位置決めピン１１によって互いに位置決めされている。

　複数のクランク軸１０は、外筒２内において中央の貫通孔４ｄ，７ａの周囲に等間隔で配置されている。各クランク軸１０は、一対のクランク軸受１２ａ，１２ｂによりキャリア４に対して軸回りに回転可能に支持されている。具体的に、各クランク軸１０の軸方向の一端部に第１クランク軸受１２ａが取り付けられており、この第１クランク軸受１２ａは、基板部４ａの取付孔４ｅに装着されている。一方、各クランク軸１０の軸方向の他端側の部位に第２クランク軸受１２ｂが取り付けられており、この第２クランク軸受１２ｂは、端板部７の取付孔７ｂに装着されている。これにより、クランク軸１０は、基板部４ａ及び端板部７に回転可能に支持されている。

　各クランク軸１０は、軸本体１０ｃと、この軸本体１０ｃに一体的に形成された偏心部１０ａ，１０ｂとを有する。第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂは、両クランク軸受１２ａ，１２ｂによって支持された部分の間に軸方向に並んで配置されている。第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂは、それぞれ円柱形状を有しており、いずれも軸本体１０ｃの軸心に対して偏心した状態で軸本体１０ｃから径方向外側に張り出している。第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂは、それぞれ軸心から所定の偏心量で偏心しており、互いに所定角度の位相差を有するように配置されている。

　第１揺動歯車１４は、外筒２内の閉空間Ｓに配置されるとともに各クランク軸１０の第１偏心部１０ａに第１ころ軸受１８ａを介して取り付けられている。各クランク軸１０が回転して第１偏心部１０ａが偏心回転すると、第１揺動歯車１４は、第１偏心部１０ａの偏心回転に連動して、内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転する。

　第１揺動歯車１４は、外筒２の内径よりも少し小さい大きさを有している。第１揺動歯車１４は、第１外歯１４ａと、中央部貫通孔１４ｂと、複数（例えば３つ）の第１偏心部挿通孔１４ｃと、複数（例えば３つ）のシャフト部挿通孔１４ｄとを有している。第１外歯１４ａは、揺動歯車１４の周方向全体に亘って滑らかに連続する波形状を有している。

　中央部貫通孔１４ｂは、第１揺動歯車１４の径方向中央部に設けられている。

　複数の第１偏心部挿通孔１４ｃは、第１揺動歯車１４において中央部貫通孔１４ｂの周囲に周方向に等間隔で設けられている。各第１偏心部挿通孔１４ｃには、第１ころ軸受１８ａが介装された状態で各クランク軸１０の第１偏心部１０ａがそれぞれ挿通されている。

　複数のシャフト部挿通孔１４ｄは、第１揺動歯車１４において中央部貫通孔１４ｂの周りに周方向に等間隔で設けられている。各シャフト部挿通孔１４ｄは、周方向において、隣り合う第１偏心部挿通孔１４ｃ間の位置にそれぞれ配設されている。各シャフト部挿通孔１４ｄには、対応するシャフト部４ｃが遊びを持った状態で挿通されている。

　第２揺動歯車１６は、外筒２内の閉空間Ｓに配設されるとともに各クランク軸１０の第２偏心部１０ｂに第２ころ軸受１８ｂを介して取り付けられている。第１揺動歯車１４と第２揺動歯車１６は、第１偏心部１０ａと第２偏心部１０ｂの位置に対応して軸方向に並んで設けられている。各クランク軸１０が回転して第２偏心部１０ｂが偏心回転すると、第２揺動歯車１６は、第２偏心部１０ｂの偏心回転に連動して内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転する。

　第２揺動歯車１６は、外筒２の内径よりも少し小さい大きさを有しており、第１揺動歯車１４と同様の構成となっている。すなわち、第２揺動歯車１６は、第２外歯１６ａ、中央部貫通孔１６ｂ、複数（例えば３つ）の第２偏心部挿通孔１６ｃ及び複数（例えば３つ）のシャフト部挿通孔１６ｄを有している。これらは、第１揺動歯車１４の第１外歯１４ａ、中央部貫通孔１４ｂ、複数の第１偏心部挿通孔１４ｃ及び複数のシャフト部挿通孔１４ｄと同様の構造を有している。各第２偏心部挿通孔１６ｃには、第２ころ軸受１８ｂが介装された状態でクランク軸１０の第２偏心部１０ｂが挿通されている。

　各クランク軸１０の一端部（すなわち、端板部７の取付孔７ｂ内に取り付けられる部分の軸方向外側の部位）には、それぞれ伝達歯車２０が取り付けられている。各伝達歯車２０は、図外の入力ギアと噛み合う外歯２０ａを有している。入力ギアは、図略の駆動モータから回転駆動力が入力される入力部として機能する。各伝達歯車２０は、対応するクランク軸１０の回転軸と同じ軸回りに当該クランク軸１０と一体的に回転し、入力ギアの回転をクランク軸１０に伝達する。各クランク軸１０が回転すると、偏心部１０ａ，１０ｂに取り付けられた揺動歯車１４，１６は、偏心部１０ａ，１０ｂの回転に伴って内歯ピン３に噛み合いながら揺動し、これによってキャリア４及び外筒２が互いに相対的に回転する。

　オイルシールキャップ３０は、閉空間Ｓ内に潤滑剤としての潤滑油を封入するために用いられており、キャリア４に形成されている連通孔、すなわち、外部と閉空間Ｓとを連通させる貫通孔に配置されている。具体的に、オイルシールキャップ３０は、基板部４ａの貫通孔４ｄ及びクランク軸取付孔４ｅに嵌め込まれている。

　オイルシールキャップ３０は、図３にも示すように、円板状の底板部３０ａと、この底板部３０ａの外周部から突出した円環状の円筒部３０ｂとを備えている。円筒部３０ｂは、貫通孔４ｄ又はクランク軸取付孔４ｅの内周面に密着している。これにより、キャリア４内に封入された潤滑油が漏れないようになっている。オイルシールキャップ３０は、金属製の剛性部材３０ｃを有している。このため、その剛性によって、円筒部３０ｂは、貫通孔４ｄ又はクランク軸取付孔４ｅの内周面に押し付けられている。

　剛性部材３０ｃは、鉄等の磁性材料で構成されるとともに磁化されている。剛性部材３０ｃが磁気を帯びているため、オイルシールキャップ３０は、金属粉を磁気力で吸着可能な強磁性を有している。

　以上説明したように、本実施形態では、オイルシールキャップ３０によって閉空間Ｓ内に潤滑剤を封入することができる。また、オイルシールキャップ３０が金属粉を磁気力で吸着可能に構成されている。このため、摩耗粉等の金属粉が貫通孔４ｄ内又はクランク軸取付孔４ｅ内に侵入してきた場合には、オイルシールキャップ３０は該金属粉を吸着することができる。したがって、金属粉が揺動歯車１４，１６の噛み合い部に噛み込んだり、クランク軸受１２ａ，１２ｂ、ころ軸受１８ａ，１８ｂ等の軸受部に噛み込んだりすることを防止することができる。それにより、歯車装置１が損傷することを防止することができる。

　しかも、本実施形態では、オイルシールキャップ３０に内蔵された剛性部材３０ｃが磁気を帯びた構成となっているため、磁石を外付けしなくても、オイルシールキャップ３０に磁気吸引機能を持たせることができる。

　なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、オイルシールキャップ３０に内蔵された剛性部材３０ｃが着磁された構成としたが、これに限られるものでない。例えば、図４に示すように、オイルシールキャップ３０は、連通孔を塞ぐ形状のキャップ本体３０ｆと、キャップ本体３０ｆに取り付けられた吸着部３０ｇとを有している。キャップ本体３０ｆは、底板部３０ｈと円筒部３０ｉとを有している。キャップ本体３０ｆは、鉄等の金属材料からなる剛性部材３０ｃを有している。吸着部３０ｇは、磁石によって構成されており、キャップ本体３０ｆに付着されている。吸着部３０ｇは、その磁気力によってキャップ本体３０ｆに付着されていてもよく、あるいは接着剤等によってキャップ本体３０ｆに付着されていてもよい。この形態では、キャップ本体３０ｆを加工しなくても、そのまま連通孔を塞ぐキャップとして機能させることができる。また、オイルシールキャップ３０は、このキャップ本体３０ｆに磁石からなる吸着部３０ｇを取り付けた構成となっているため、特別な加工をすることなく磁気吸引機能を持たせることができる。

　また前記実施形態では、貫通孔４ｄ及びクランク軸取付孔４ｅに配置されたオイルシールキャップ３０の何れにおいても、剛性部材３０ｃが強磁性を有する構成としたが、これに限られるものではない。代替的に、一方のオイルシールキャップ３０のみが金属粉を磁気力で吸着可能に構成されていてもよい。

　また前記実施形態では、オイルシールキャップ３０が基板部４ａの貫通孔４ｄ及びクランク軸取付孔４ｅに配置された構成としたが、これに限られるものではない。オイルシールキャップ３０は、端板部７の貫通孔７ａに配置されていてもよい。また伝達歯車２０が基板部４ａ側又は偏心部１０ａ，１０ｂ間に設けられる場合には、オイルシールキャップ３０は端板部７の取付孔７ｂに配置されていてもよい。また、外筒２に連通孔が形成される場合には、オイルシールキャップ３０は当該連通孔に配置されていてもよい。

　また前記実施形態では、２つの揺動歯車１４，１６が設けられた構成としたが、これに限られるものではない。例えば、１つの揺動歯車が設けられる構成、又は３つ以上の揺動歯車が設けられる構成であってもよい。

　また前記実施形態では、複数のクランク軸１０が中央の貫通孔４ｄ，７ａの周囲に配設された構成としたがこれに限られるものではない。例えば、１つのクランク軸１０がキャリア４の径方向中央部に配設されたセンタークランク式としてもよい。

　ここで、前記実施形態について概説する。

　(1) 本実施形態では、オイルシールキャップによって閉空間内に潤滑剤を封入することができる。また、オイルシールキャップが金属粉を磁気力で吸着可能に構成されているため、金属粉が連通孔内に侵入してきた場合には、オイルシールキャップは該金属粉を吸着することができる。したがって、金属粉が歯車の噛み合い部に噛み込んだり、軸受部に噛み込んだりすることを防止することができ、それによって偏心揺動型歯車装置が損傷することを防止することができる。

　(2) 前記オイルシールキャップは、前記連通孔を塞ぐ形状のキャップ本体と、磁石によって構成され、前記キャップ本体に取り付けられた吸着部とを有していてもよい。

　この態様では、キャップ本体を加工しなくても、そのまま連通孔を塞ぐキャップとして機能させることができる。また、オイルシールキャップは、このキャップ本体に磁石からなる吸着部を取り付けた構成となっている。このため、特別な加工をすることなく磁気吸引機能を持たせることができる。

　(3) 前記オイルシールキャップは、金属部材を有しており、前記金属部材は磁気を帯びていてもよい。

　この態様では、オイルシールキャップに設けられた金属部材が磁気を帯びた構成となっているため、磁石を外付けしなくても、オイルシールキャップに磁気吸引機能を持たせることができる。

　以上説明したように、本実施形態によれば、金属粉による偏心揺動型歯車装置の損傷を未然に防止することができる。

Claims

　第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して駆動力を伝達する歯車装置であって、
　偏心部と、
　前記偏心部が挿入される挿通孔を有すると共に歯部を有する揺動歯車と、
　前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に取り付け可能に構成され、前記揺動歯車の前記歯部と噛み合う内歯を有する外筒と、
　前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に取り付け可能に構成されるキャリアと、
　オイルシールキャップと、を備え、
　前記キャリア及び前記外筒により、前記揺動歯車を収容する閉空間が形成され、
　前記キャリア及び前記外筒の一方には、前記閉空間に連通する連通孔が形成され、
　前記オイルシールキャップは、前記連通孔に配置されるとともに、金属粉を吸着可能な強磁性を有している偏心揺動型歯車装置。
　請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置において、
　前記オイルシールキャップは、前記連通孔を塞ぐ形状のキャップ本体と、磁石によって構成され、前記キャップ本体に取り付けられた吸着部とを有する偏心揺動型歯車装置。
　請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置において、
　前記オイルシールキャップは、金属部材を有しており、前記金属部材は磁気を帯びている偏心揺動型歯車装置。