JP2003222201A - 遊星歯車減速機及びこの減速機を用いた駆動装置 - Google Patents
遊星歯車減速機及びこの減速機を用いた駆動装置Info
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- JP2003222201A JP2003222201A JP2002024283A JP2002024283A JP2003222201A JP 2003222201 A JP2003222201 A JP 2003222201A JP 2002024283 A JP2002024283 A JP 2002024283A JP 2002024283 A JP2002024283 A JP 2002024283A JP 2003222201 A JP2003222201 A JP 2003222201A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 産業用ロボットのアクチュエータ等に用いら
れる小型の減速機を有する駆動装置において、当該減速
機の大型化を回避しつつ、より高い静粛性を確保する。 【解決手段】 入力軸3に一体的に結合された太陽ギヤ
14と、太陽ギヤ14の周囲を自転しつつ公転する複数
の遊星ギヤ15と、遊星ギヤ15と噛合する、ハウジン
グ2に固定されたリングギヤ16と、各遊星ギヤ15の
回転軸を軸支し、遊星ギヤ15の公転により太陽ギヤ1
4の回転軸を中心として自転する出力軸5とを具備し、
各ギヤ14〜16をはす歯に形成して、太陽ギヤ14と
遊星ギヤ15との噛み合いにおける全噛み合い率を2.
0〜3.5の範囲に設定するとともに、少なくとも遊星
ギヤ15にクラウニングを施す。
れる小型の減速機を有する駆動装置において、当該減速
機の大型化を回避しつつ、より高い静粛性を確保する。 【解決手段】 入力軸3に一体的に結合された太陽ギヤ
14と、太陽ギヤ14の周囲を自転しつつ公転する複数
の遊星ギヤ15と、遊星ギヤ15と噛合する、ハウジン
グ2に固定されたリングギヤ16と、各遊星ギヤ15の
回転軸を軸支し、遊星ギヤ15の公転により太陽ギヤ1
4の回転軸を中心として自転する出力軸5とを具備し、
各ギヤ14〜16をはす歯に形成して、太陽ギヤ14と
遊星ギヤ15との噛み合いにおける全噛み合い率を2.
0〜3.5の範囲に設定するとともに、少なくとも遊星
ギヤ15にクラウニングを施す。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットの
アクチュエータ、印刷用輪転機の洗浄装置、自動包装
機、工作機械など様々な用途に用いられる小型遊星歯車
減速機付駆動装置及びその減速機に関する。
アクチュエータ、印刷用輪転機の洗浄装置、自動包装
機、工作機械など様々な用途に用いられる小型遊星歯車
減速機付駆動装置及びその減速機に関する。
【0002】
【従来の技術】複数の関節部を介して連結された複数の
アームを有する産業用ロボットは、深夜にも操業される
ことがあるので高い静粛性が求められている。このよう
な産業用ロボットの静粛性を向上する手段の一つとし
て、上記各関節部を回転駆動して上記各アームを所定の
方向に駆動するアクチュエータから発生する作動音自体
を低減することが考えられる。
アームを有する産業用ロボットは、深夜にも操業される
ことがあるので高い静粛性が求められている。このよう
な産業用ロボットの静粛性を向上する手段の一つとし
て、上記各関節部を回転駆動して上記各アームを所定の
方向に駆動するアクチュエータから発生する作動音自体
を低減することが考えられる。
【0003】一般に、上記アクチュエータは、例えば小
型のサーボモータと減速機等とで構成され、このモータ
の駆動軸出力を所定の減速比で減速してその出力を上記
関節部に伝達するものである。産業用ロボット等に用い
られるアクチュエータでは、小型で且つ大きな減速比を
得る必要があるため、遊星歯車を用いた減速機が用いら
れている。特に、モジュール(歯車の歯形の大きさを表
す単位)が0.3〜1程度で、且つリングギヤの歯数が
72以下の小型の減速機が広く用いられている。
型のサーボモータと減速機等とで構成され、このモータ
の駆動軸出力を所定の減速比で減速してその出力を上記
関節部に伝達するものである。産業用ロボット等に用い
られるアクチュエータでは、小型で且つ大きな減速比を
得る必要があるため、遊星歯車を用いた減速機が用いら
れている。特に、モジュール(歯車の歯形の大きさを表
す単位)が0.3〜1程度で、且つリングギヤの歯数が
72以下の小型の減速機が広く用いられている。
【0004】この種の減速機においては、各ギヤ間の噛
み合い率を増大させると、伝達する力を分担する歯数が
増加することにより、相互に噛み合う1組の歯が負担す
る力が小さくなるため、噛み合い率の増大に応じて当該
減速機の静粛性が向上することが知られている。したが
って、同一の歯数で比較した場合、各ギヤがすぐ歯(直
歯)のものよりはす歯のものの方が噛み合い率が増大す
るため、作動音が低減される。
み合い率を増大させると、伝達する力を分担する歯数が
増加することにより、相互に噛み合う1組の歯が負担す
る力が小さくなるため、噛み合い率の増大に応じて当該
減速機の静粛性が向上することが知られている。したが
って、同一の歯数で比較した場合、各ギヤがすぐ歯(直
歯)のものよりはす歯のものの方が噛み合い率が増大す
るため、作動音が低減される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】はす歯のギヤにあって
は、各ギヤのねじれ角(歯すじと当該ギヤの軸心となす
角)の増大に伴って噛み合い率が大きくなるので、静粛
性を向上させることが可能ではあるが、ねじれ角の増大
に伴って、ギヤが動力を伝達する際に生じるアキシャル
力(軸方向に作用する力)が大きくなるため、それに対
応するべく軸受を大型化する必要がある。
は、各ギヤのねじれ角(歯すじと当該ギヤの軸心となす
角)の増大に伴って噛み合い率が大きくなるので、静粛
性を向上させることが可能ではあるが、ねじれ角の増大
に伴って、ギヤが動力を伝達する際に生じるアキシャル
力(軸方向に作用する力)が大きくなるため、それに対
応するべく軸受を大型化する必要がある。
【0006】すなわち、図7に示すように、はす歯ギヤ
の各歯のねじれ角をβとすると、各歯には、噛み合う相
手側のギヤの歯からの回転力Fによって軸方向にアキシ
ャル力Ftanβが発生するため、このアキシャル力Ftan
βに耐え得る軸受を用いなければならない。そして、ね
じれ角βが大きくなると、上記アキシャル力Ftanβが
増大するため、この増大に伴って減速機全体が大型化す
るという問題が生じる。
の各歯のねじれ角をβとすると、各歯には、噛み合う相
手側のギヤの歯からの回転力Fによって軸方向にアキシ
ャル力Ftanβが発生するため、このアキシャル力Ftan
βに耐え得る軸受を用いなければならない。そして、ね
じれ角βが大きくなると、上記アキシャル力Ftanβが
増大するため、この増大に伴って減速機全体が大型化す
るという問題が生じる。
【0007】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
減速機の大型化を回避しつつ、より高い静粛性を確保し
た小型の遊星歯車減速機及びこの減速機を用いた駆動装
置を提供することを目的とする。
減速機の大型化を回避しつつ、より高い静粛性を確保し
た小型の遊星歯車減速機及びこの減速機を用いた駆動装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、入力軸に一体的に結合された太陽ギヤと、太陽ギヤ
の周囲を自転しつつ公転する複数の遊星ギヤと、遊星ギ
ヤと噛合する、ハウジングに固定されたリングギヤと、
各遊星ギヤの回転軸を軸支し、遊星ギヤの公転により太
陽ギヤの回転軸を中心として自転する出力軸とを具備
し、前記各ギヤのモジュールが0.3〜1の範囲に設定
され、且つ前記リングギヤが歯数72以下に形成されて
いる遊星歯車機構を備えた遊星歯車減速機において、前
記各ギヤがはす歯に形成されているとともに、前記太陽
ギヤと前記遊星ギヤとの噛み合いについての正面噛み合
い率と重なり噛み合い率との和が2.0〜3.5の範囲
に設定されていることを特徴とするものである。
は、入力軸に一体的に結合された太陽ギヤと、太陽ギヤ
の周囲を自転しつつ公転する複数の遊星ギヤと、遊星ギ
ヤと噛合する、ハウジングに固定されたリングギヤと、
各遊星ギヤの回転軸を軸支し、遊星ギヤの公転により太
陽ギヤの回転軸を中心として自転する出力軸とを具備
し、前記各ギヤのモジュールが0.3〜1の範囲に設定
され、且つ前記リングギヤが歯数72以下に形成されて
いる遊星歯車機構を備えた遊星歯車減速機において、前
記各ギヤがはす歯に形成されているとともに、前記太陽
ギヤと前記遊星ギヤとの噛み合いについての正面噛み合
い率と重なり噛み合い率との和が2.0〜3.5の範囲
に設定されていることを特徴とするものである。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の遊星歯車減速機において、前記太陽ギヤ及び前記遊星
ギヤの歯のねじれ角は、10°〜20°の範囲に設定さ
れていることを特徴とするものである。
の遊星歯車減速機において、前記太陽ギヤ及び前記遊星
ギヤの歯のねじれ角は、10°〜20°の範囲に設定さ
れていることを特徴とするものである。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載の遊星歯車減速機において、少なくとも前記遊
星ギヤは、クラウニングが施されていることを特徴とす
るものである。
2に記載の遊星歯車減速機において、少なくとも前記遊
星ギヤは、クラウニングが施されていることを特徴とす
るものである。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし
3のいずれかに記載の遊星歯車減速機において、少なく
とも前記遊星ギアの刃先部の歯厚は、荷重を受けたとき
にほぼインボリュート曲線で規定される歯厚になるよ
う、無荷重時、インボリュート曲線で規定される歯厚よ
りも薄くしたことを特徴とするものである。
3のいずれかに記載の遊星歯車減速機において、少なく
とも前記遊星ギアの刃先部の歯厚は、荷重を受けたとき
にほぼインボリュート曲線で規定される歯厚になるよ
う、無荷重時、インボリュート曲線で規定される歯厚よ
りも薄くしたことを特徴とするものである。
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項1ないし
4のいずれかに記載の遊星歯車減速機において、前記リ
ングギヤは、正転位歯車であることを特徴とするもので
ある。
4のいずれかに記載の遊星歯車減速機において、前記リ
ングギヤは、正転位歯車であることを特徴とするもので
ある。
【0013】請求項6に記載の発明は、請求項1ないし
5のいずれかに記載の遊星歯車減速機とモータとが組み
合わせられ、そのモータの出力軸の回転を前記遊星歯車
減速機を介して所定の減速比で減速して出力する駆動装
置である。
5のいずれかに記載の遊星歯車減速機とモータとが組み
合わせられ、そのモータの出力軸の回転を前記遊星歯車
減速機を介して所定の減速比で減速して出力する駆動装
置である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る遊星歯車減速
機及びこの減速機を用いた駆動装置の実施形態について
説明する。まず、遊星歯車減速機の基本構成について説
明した後、本発明の特徴部分の構成について説明するこ
ととする。
機及びこの減速機を用いた駆動装置の実施形態について
説明する。まず、遊星歯車減速機の基本構成について説
明した後、本発明の特徴部分の構成について説明するこ
ととする。
【0015】図1は、第1の実施形態に係る遊星歯車減
速機付き駆動装置の断面図である。
速機付き駆動装置の断面図である。
【0016】図1に示すように、遊星歯車減速機1は、
ハウジング2、入力軸3、遊星歯車機構4及び出力軸5
が回転軸O上に配設されてなり、これらの部材2〜5を
介して、モータMの出力を所定の減速比で減速して図略
の被駆動部材に伝達するように構成されている。
ハウジング2、入力軸3、遊星歯車機構4及び出力軸5
が回転軸O上に配設されてなり、これらの部材2〜5を
介して、モータMの出力を所定の減速比で減速して図略
の被駆動部材に伝達するように構成されている。
【0017】ハウジング2は、段付き円筒形状を有し、
入力軸側の第1のハウジング6と出力軸側の第2のハウ
ジング7とがボルト8で一体化されたものである。モー
タMは、第1のハウジング6の入力軸3側の端部に形成
された第1フランジ61にボルト9で取り付けられてい
る。
入力軸側の第1のハウジング6と出力軸側の第2のハウ
ジング7とがボルト8で一体化されたものである。モー
タMは、第1のハウジング6の入力軸3側の端部に形成
された第1フランジ61にボルト9で取り付けられてい
る。
【0018】入力軸3は、径の異なる複数の円柱状周面
を有する部材であり、軸方向の中央部分31においてボ
ールベアリング10により第1のハウジング6に対して
回転自在に支持されている。ボールベアリング10は、
第1のハウジング6の軸方向中央部分31の凹溝62に
嵌め込まれた規制部材11と、第1のハウジング6の左
端側に形成された内方に膨出する第2フランジ63とに
より軸方向に固定されている。
を有する部材であり、軸方向の中央部分31においてボ
ールベアリング10により第1のハウジング6に対して
回転自在に支持されている。ボールベアリング10は、
第1のハウジング6の軸方向中央部分31の凹溝62に
嵌め込まれた規制部材11と、第1のハウジング6の左
端側に形成された内方に膨出する第2フランジ63とに
より軸方向に固定されている。
【0019】入力軸3のモータ軸Mb側に位置する連結
部32は、回転軸Oに直交する方向において略C字型の
断面を有し、入力軸3とモータMの駆動軸Mbとを連結
する部位である。連結部32の略C字型の周方向の両端
部には、該端部間の間隙321を介して一方向に延びる
雌ネジ部322が形成されている。この連結部32の略
C字型の中央孔323にモータMのモータ軸Mbを内嵌
した状態で雌ネジ部322にボルト12を螺合すること
により、モータ軸Mbが連結部32にクランプされ、入
力軸3とモータ軸Mbとが連結されている。
部32は、回転軸Oに直交する方向において略C字型の
断面を有し、入力軸3とモータMの駆動軸Mbとを連結
する部位である。連結部32の略C字型の周方向の両端
部には、該端部間の間隙321を介して一方向に延びる
雌ネジ部322が形成されている。この連結部32の略
C字型の中央孔323にモータMのモータ軸Mbを内嵌
した状態で雌ネジ部322にボルト12を螺合すること
により、モータ軸Mbが連結部32にクランプされ、入
力軸3とモータ軸Mbとが連結されている。
【0020】入力軸3の出力軸5側に位置する嵌合部3
3は、太陽ギヤ14の嵌合部142が圧入される筒状の
部位である。嵌合部33と第2フランジ63との間には
オイルシール部13が介在されている。このオイルシー
ル部13は、第2のハウジング7内に充填されている潤
滑油が第1のハウジング6内に漏出するのを防止するた
めのものであり、例えば、公知のごとく、ゴム製の薄膜
体13aを、コイルバネを輪状にした付勢バネ13bで
取り囲んで、嵌合部33の表面に押し付けることにより
構成されている。なお、潤滑油として、例えば、鉱油ま
たは混成油に石鹸類が混和されたグリースを用いる。
3は、太陽ギヤ14の嵌合部142が圧入される筒状の
部位である。嵌合部33と第2フランジ63との間には
オイルシール部13が介在されている。このオイルシー
ル部13は、第2のハウジング7内に充填されている潤
滑油が第1のハウジング6内に漏出するのを防止するた
めのものであり、例えば、公知のごとく、ゴム製の薄膜
体13aを、コイルバネを輪状にした付勢バネ13bで
取り囲んで、嵌合部33の表面に押し付けることにより
構成されている。なお、潤滑油として、例えば、鉱油ま
たは混成油に石鹸類が混和されたグリースを用いる。
【0021】遊星歯車機構4は、回転軸O上に配設され
た太陽ギヤ14と、この太陽ギヤ14の周囲に等間隔で
配設され、該太陽ギヤ14に噛合する複数(例えば3
つ)の遊星ギヤ15(図面上では1つの遊星ギヤのみ図
示する)と、この遊星ギヤ15に噛合するリングギヤ1
6等で構成されている。各ギヤ14〜16の歯は、はす
歯に形成されており、この歯に関する部分については後
述する。
た太陽ギヤ14と、この太陽ギヤ14の周囲に等間隔で
配設され、該太陽ギヤ14に噛合する複数(例えば3
つ)の遊星ギヤ15(図面上では1つの遊星ギヤのみ図
示する)と、この遊星ギヤ15に噛合するリングギヤ1
6等で構成されている。各ギヤ14〜16の歯は、はす
歯に形成されており、この歯に関する部分については後
述する。
【0022】太陽ギヤ14は、外周面にはす歯が形成さ
れた略円柱状のギヤ部141と、ギヤ部141より小径
で、該ギヤ部141から軸方向モータM側に延びる円柱
状の嵌合部142とを有する。ギヤ部141は、遊星ギ
ヤ15と噛み合う一方、嵌合部142は、入力軸3の連
結部33に圧入されており、これにより、入力軸3と一
体となってギヤ部141が回転するようになっている。
れた略円柱状のギヤ部141と、ギヤ部141より小径
で、該ギヤ部141から軸方向モータM側に延びる円柱
状の嵌合部142とを有する。ギヤ部141は、遊星ギ
ヤ15と噛み合う一方、嵌合部142は、入力軸3の連
結部33に圧入されており、これにより、入力軸3と一
体となってギヤ部141が回転するようになっている。
【0023】各遊星ギヤ15は、中央部分に、軸方向に
貫通する貫通孔151が形成されており、出力軸5に植
設されたピン部材17が、軸受18を介して貫通孔15
1に嵌合されている。
貫通する貫通孔151が形成されており、出力軸5に植
設されたピン部材17が、軸受18を介して貫通孔15
1に嵌合されている。
【0024】リングギヤ16は、連結ピン19により第
2のハウジング7に周方向に固定されているとともに、
ハウジング2に形成された凹部21内に、ボールベアリ
ング20とともに軸方向に並設されて軸方向に固定され
ている。
2のハウジング7に周方向に固定されているとともに、
ハウジング2に形成された凹部21内に、ボールベアリ
ング20とともに軸方向に並設されて軸方向に固定され
ている。
【0025】これにより、各遊星ギヤ15は、太陽ギヤ
14の回転に伴ってピン部材17の位置を中心として回
転(以下、この回転を自転という)しつつ、太陽ギヤ1
4の位置を中心として回転(以下、この回転を公転とい
う)する。
14の回転に伴ってピン部材17の位置を中心として回
転(以下、この回転を自転という)しつつ、太陽ギヤ1
4の位置を中心として回転(以下、この回転を公転とい
う)する。
【0026】出力軸5は、異なる複数の外径を有してな
る円柱部51と、この円柱部51から各遊星ギヤ15間
の間隙及びその背後に遊星ギヤ15を囲い込むように延
設された延設部52とを有する部材であり、遊星ギヤ1
5の公転により回転軸Oを中心にして回転するものであ
る。当該出力軸5と遊星ギヤ15とを連結する上記ピン
部材17は、出力軸5の延設部52に植設されている。
る円柱部51と、この円柱部51から各遊星ギヤ15間
の間隙及びその背後に遊星ギヤ15を囲い込むように延
設された延設部52とを有する部材であり、遊星ギヤ1
5の公転により回転軸Oを中心にして回転するものであ
る。当該出力軸5と遊星ギヤ15とを連結する上記ピン
部材17は、出力軸5の延設部52に植設されている。
【0027】出力軸5は、第2のハウジング7に対し
て、ボールベアリング20により軸方向入力軸側の端部
が、ボールベアリング21により軸方向中央部分がそれ
ぞれ回転自在に支持されている。
て、ボールベアリング20により軸方向入力軸側の端部
が、ボールベアリング21により軸方向中央部分がそれ
ぞれ回転自在に支持されている。
【0028】出力軸5の適所と第2のハウジング7の出
力軸側端部との間には、オイルシール部13と略同様の
構成を有するオイルシール部22(ゴム製の薄膜体22
a,付勢バネ22b)が介在されており、このオイルシ
ール部22により、第2のハウジング7内に充填されて
いる潤滑油が外部に漏出するのを防止するように構成さ
れている。
力軸側端部との間には、オイルシール部13と略同様の
構成を有するオイルシール部22(ゴム製の薄膜体22
a,付勢バネ22b)が介在されており、このオイルシ
ール部22により、第2のハウジング7内に充填されて
いる潤滑油が外部に漏出するのを防止するように構成さ
れている。
【0029】以上の構成により、モータMから入力軸3
に伝達された動力が、遊星歯車機構4の太陽ギヤ14に
伝達されるとともに、この太陽ギヤ14の回転により、
遊星ギヤ15が自転しつつ該太陽ギヤ14の周囲を公転
し、この公転により出力軸5が回転する。その結果、モ
ータMの出力が所定の減速比で減速されて出力される。
なお、減速比は、太陽ギヤ14及びリングギヤ16の歯
数をそれぞれZ1,Z2とすると、Z1/(Z1+Z
2)となる。
に伝達された動力が、遊星歯車機構4の太陽ギヤ14に
伝達されるとともに、この太陽ギヤ14の回転により、
遊星ギヤ15が自転しつつ該太陽ギヤ14の周囲を公転
し、この公転により出力軸5が回転する。その結果、モ
ータMの出力が所定の減速比で減速されて出力される。
なお、減速比は、太陽ギヤ14及びリングギヤ16の歯
数をそれぞれZ1,Z2とすると、Z1/(Z1+Z
2)となる。
【0030】次に、本実施形態に係る遊星歯車減速機1
及びそれを用いた駆動装置の特徴部分について具体的に
説明する。
及びそれを用いた駆動装置の特徴部分について具体的に
説明する。
【0031】本実施形態に係る遊星歯車減速機1を用い
た駆動装置は、前述のように産業用ロボットのアクチュ
エータ等に使用されるものであり、例えば、軸方向寸法
L=110mm、径方向寸法D=50mm程度の小型の
ものである。各ギヤ14〜16のモジュールは0.3〜
1.0程度であり、リングギヤの歯数は72以下であ
る。
た駆動装置は、前述のように産業用ロボットのアクチュ
エータ等に使用されるものであり、例えば、軸方向寸法
L=110mm、径方向寸法D=50mm程度の小型の
ものである。各ギヤ14〜16のモジュールは0.3〜
1.0程度であり、リングギヤの歯数は72以下であ
る。
【0032】本実施形態の遊星歯車減速機1では、太陽
ギヤ14及び遊星ギヤ15の歯のねじれ角を例えば15
°に形成している。太陽ギヤ14及び遊星ギヤ15の全
噛み合い率を表1に示す。表1は、本実施形態に係る遊
星歯車減速機1の噛み合い率と、各ギヤの歯がすぐ歯に
形成された従来の遊星歯車減速機における噛み合い率と
を比較したものである。なお、この表1では、減速比を
1/3、1/5及び1/9に設定し、上記噛み合い率を
各減速比ごとに分けて示している。なお、正面噛み合い
率ε1及び重なり噛み合い率ε2の算出方法は周知であ
り、正面噛み合い率ε1は、全接触弧の長さをピッチ円
で除することにより算出され、重なり噛み合い率ε2
は、演算式ε2=bsinβ/πm(ねじれ角β、歯幅
b、直角モジュールm)から算出される。
ギヤ14及び遊星ギヤ15の歯のねじれ角を例えば15
°に形成している。太陽ギヤ14及び遊星ギヤ15の全
噛み合い率を表1に示す。表1は、本実施形態に係る遊
星歯車減速機1の噛み合い率と、各ギヤの歯がすぐ歯に
形成された従来の遊星歯車減速機における噛み合い率と
を比較したものである。なお、この表1では、減速比を
1/3、1/5及び1/9に設定し、上記噛み合い率を
各減速比ごとに分けて示している。なお、正面噛み合い
率ε1及び重なり噛み合い率ε2の算出方法は周知であ
り、正面噛み合い率ε1は、全接触弧の長さをピッチ円
で除することにより算出され、重なり噛み合い率ε2
は、演算式ε2=bsinβ/πm(ねじれ角β、歯幅
b、直角モジュールm)から算出される。
【0033】
【表1】
【0034】表1に示すように、本実施形態において
は、減速比が1/3に設定された減速機の場合、ねじれ
角を15°にすると、正面噛み合い率が1.5、重なり
噛み合い率が1.2(全噛み合い率を2.7)となる。
また、減速比が1/5に設定された減速機の場合、正面
噛み合い率が1.5、重なり噛み合い率が1.3(全噛
み合い率を2.8)となり、減速比が1/9に設定され
た減速機の場合、正面噛み合い率が1.1、重なり噛み
合い率が1.2(全噛み合い率を2.3)となる。
は、減速比が1/3に設定された減速機の場合、ねじれ
角を15°にすると、正面噛み合い率が1.5、重なり
噛み合い率が1.2(全噛み合い率を2.7)となる。
また、減速比が1/5に設定された減速機の場合、正面
噛み合い率が1.5、重なり噛み合い率が1.3(全噛
み合い率を2.8)となり、減速比が1/9に設定され
た減速機の場合、正面噛み合い率が1.1、重なり噛み
合い率が1.2(全噛み合い率を2.3)となる。
【0035】これに対し、従来のものにおいては、減速
比が1/3に設定された減速機の場合、噛み合い率が
1.6となり、減速比1/5に設定された減速機の場
合、噛み合い率が1.5となり、減速比が1/9に設定
された減速機の場合、噛み合い率が1.2となる。
比が1/3に設定された減速機の場合、噛み合い率が
1.6となり、減速比1/5に設定された減速機の場
合、噛み合い率が1.5となり、減速比が1/9に設定
された減速機の場合、噛み合い率が1.2となる。
【0036】本実施形態の遊星歯車減速機1において
は、上記のように太陽ギヤ14及び遊星ギヤ15の全噛
み合い率を2.0〜3.5の範囲に設定することによ
り、従来の遊星歯車減速機に比して高い静粛性が得られ
る。
は、上記のように太陽ギヤ14及び遊星ギヤ15の全噛
み合い率を2.0〜3.5の範囲に設定することによ
り、従来の遊星歯車減速機に比して高い静粛性が得られ
る。
【0037】表2は、本実施形態及び従来の遊星歯車減
速機について、作動音の音量の計測結果を示したもので
ある。
速機について、作動音の音量の計測結果を示したもので
ある。
【0038】
【表2】
【0039】表2に示すように、減速比1/3の遊星歯
車減速機については音量が8dB、減速比1/5の遊星
歯車減速機については音量が13dB、減速比1/9の
遊星歯車減速機については音量が16dB低減した。
車減速機については音量が8dB、減速比1/5の遊星
歯車減速機については音量が13dB、減速比1/9の
遊星歯車減速機については音量が16dB低減した。
【0040】このように、各ギヤの歯の形状をはす歯に
形成し、その全噛み合い率を2.0〜3.5の範囲に設
定することにより、遊星歯車減速機1の静粛性を向上す
ることができる。また、はす歯のねじれ角を15°とし
たことにより、遊星ギヤ15が太陽ギヤ14から受ける
回転力をFとすると、アキシャル力は、Ftan15°と
なり、回転力Fの約27%であって比較的小さな値とな
る。したがって、遊星歯車減速機1の静粛性を向上する
にあたり、アキシャル力の増大に伴う当該遊星歯車減速
機1の大型化を回避することができる。
形成し、その全噛み合い率を2.0〜3.5の範囲に設
定することにより、遊星歯車減速機1の静粛性を向上す
ることができる。また、はす歯のねじれ角を15°とし
たことにより、遊星ギヤ15が太陽ギヤ14から受ける
回転力をFとすると、アキシャル力は、Ftan15°と
なり、回転力Fの約27%であって比較的小さな値とな
る。したがって、遊星歯車減速機1の静粛性を向上する
にあたり、アキシャル力の増大に伴う当該遊星歯車減速
機1の大型化を回避することができる。
【0041】なお、太陽ギヤ14及び遊星ギヤ15の歯
のねじれ角は、上記の値に限らず、10°〜20°の範
囲で設定すれば、アキシャル力が比較的小さい範囲で全
噛み合い率が2.0〜3.5の範囲に設定されることに
なり、遊星歯車減速機1の静粛性を向上させることがで
きる。
のねじれ角は、上記の値に限らず、10°〜20°の範
囲で設定すれば、アキシャル力が比較的小さい範囲で全
噛み合い率が2.0〜3.5の範囲に設定されることに
なり、遊星歯車減速機1の静粛性を向上させることがで
きる。
【0042】本実施形態においては、上記噛み合い率の
設定に加えて、図2の矢印Aに示すように、太陽ギヤ1
4及び遊星ギヤ15の歯は、各歯に負荷が作用したとき
の噛み合いの当たりを良好にするべく、ギヤの歯すじに
沿って膨らみを付けるクラウニングが施されている。ま
た、図3に示すように、クラウニング量aは、本実施形
態では歯幅(W)25mmあたり0.016〜0.03
4mmに設定すればよい。これにより、噛み合うギヤの
各軸が平行とならないことに起因して、両ギヤの歯が歯
幅の端部で過大な接触圧力で接触するのを防止すること
ができる。よって、この接触による騒音を低減すること
ができ、遊星歯車減速機の静粛性を向上することができ
る。
設定に加えて、図2の矢印Aに示すように、太陽ギヤ1
4及び遊星ギヤ15の歯は、各歯に負荷が作用したとき
の噛み合いの当たりを良好にするべく、ギヤの歯すじに
沿って膨らみを付けるクラウニングが施されている。ま
た、図3に示すように、クラウニング量aは、本実施形
態では歯幅(W)25mmあたり0.016〜0.03
4mmに設定すればよい。これにより、噛み合うギヤの
各軸が平行とならないことに起因して、両ギヤの歯が歯
幅の端部で過大な接触圧力で接触するのを防止すること
ができる。よって、この接触による騒音を低減すること
ができ、遊星歯車減速機の静粛性を向上することができ
る。
【0043】なお、上記実施形態では、太陽ギヤ14及
び遊星ギヤ15の両方にクラウニングを施しているが、
少なくとも遊星ギヤ14にすればよい。
び遊星ギヤ15の両方にクラウニングを施しているが、
少なくとも遊星ギヤ14にすればよい。
【0044】また、各ギヤの歯に荷重が作用すると、該
歯が変形し、歯あたりが理想的な状態から変化する。こ
れに起因して騒音が発生するので、この騒音を低減する
べく、本実施形態においては、各ギヤ14〜16の歯先
のすみ肉部近傍の位置において歯先修正を施している。
歯が変形し、歯あたりが理想的な状態から変化する。こ
れに起因して騒音が発生するので、この騒音を低減する
べく、本実施形態においては、各ギヤ14〜16の歯先
のすみ肉部近傍の位置において歯先修正を施している。
【0045】即ち、駆動歯車が被駆動歯車を回転する場
合,まず,駆動歯車の歯元と被駆動歯車の歯先が接触す
る。このときに歯車にピッチ誤差があったり,トルクを
伝達することによる歯車の弾性変形があれば駆動歯車と
被駆動歯車のあたりが強くなり,騒音を発生する。この
騒音を低減するために,荷重を受けたときにほぼインボ
リュート曲線で規定される歯厚になるよう、無荷重時、
インボリュート曲線で規定される歯厚よりも薄くして,
騒音を低減している。
合,まず,駆動歯車の歯元と被駆動歯車の歯先が接触す
る。このときに歯車にピッチ誤差があったり,トルクを
伝達することによる歯車の弾性変形があれば駆動歯車と
被駆動歯車のあたりが強くなり,騒音を発生する。この
騒音を低減するために,荷重を受けたときにほぼインボ
リュート曲線で規定される歯厚になるよう、無荷重時、
インボリュート曲線で規定される歯厚よりも薄くして,
騒音を低減している。
【0046】本実施形態では、図4の実線で示すよう
に、歯の厚み方向において、歯の先端をb=0.006
〜0.012mm削り落とすとともに、歯の高さ方向に
おいて、歯の先端から距離c=0.25〜0.48mm
の位置に向かって切削量を漸次減少させて切削を行って
いる。このように、歯あたりを修正することによりこの
歯あたりの変化に起因して発生する騒音を低減すること
ができ、遊星歯車減速機の静粛性を向上することができ
る。
に、歯の厚み方向において、歯の先端をb=0.006
〜0.012mm削り落とすとともに、歯の高さ方向に
おいて、歯の先端から距離c=0.25〜0.48mm
の位置に向かって切削量を漸次減少させて切削を行って
いる。このように、歯あたりを修正することによりこの
歯あたりの変化に起因して発生する騒音を低減すること
ができ、遊星歯車減速機の静粛性を向上することができ
る。
【0047】また、本実施形態においては、図5に示す
ように、リングギヤ16を所定の歯切り用工具24によ
り歯切りを行う際に、工具24の基準ピッチ線L2をリ
ングギヤ16の基準ピッチ線L1に対し正転位γ(転位
係数+0.5)して歯切りされている。なお、L3は、
リングギヤ16の基準ピッチ円を示す。
ように、リングギヤ16を所定の歯切り用工具24によ
り歯切りを行う際に、工具24の基準ピッチ線L2をリ
ングギヤ16の基準ピッチ線L1に対し正転位γ(転位
係数+0.5)して歯切りされている。なお、L3は、
リングギヤ16の基準ピッチ円を示す。
【0048】これにより、リングギヤ16と遊星ギヤ1
5との干渉を防止できるので、この干渉に起因して発生
する騒音を低減することができ、遊星歯車減速機1の静
粛性を向上することができる。なお、転位係数は、上記
の値に限らず、+0.3〜+1.5の範囲で設定すると
よい。
5との干渉を防止できるので、この干渉に起因して発生
する騒音を低減することができ、遊星歯車減速機1の静
粛性を向上することができる。なお、転位係数は、上記
の値に限らず、+0.3〜+1.5の範囲で設定すると
よい。
【0049】なお、本発明は、複数段の遊星歯車機構を
備えた遊星歯車減速機にも適用することが可能である。
備えた遊星歯車減速機にも適用することが可能である。
【0050】図6は、軸方向に2つの遊星歯車機構が並
設された遊星歯車減速機の断面図である。なお、本実施
形態に係る遊星歯車減速機は、第1の実施形態に係る遊
星歯車減速機1と、主に遊星歯車減速機構の部分が相違
するので、この相違点について説明することとし、その
他の部分については説明を省略する。なお、第1の実施
形態の遊星歯車減速機1における部材と同様の機能を有
する部材については、第1の実施形態の部材の番号
に「’」を付して表している。
設された遊星歯車減速機の断面図である。なお、本実施
形態に係る遊星歯車減速機は、第1の実施形態に係る遊
星歯車減速機1と、主に遊星歯車減速機構の部分が相違
するので、この相違点について説明することとし、その
他の部分については説明を省略する。なお、第1の実施
形態の遊星歯車減速機1における部材と同様の機能を有
する部材については、第1の実施形態の部材の番号
に「’」を付して表している。
【0051】本実施形態に係る遊星歯車減速機1’にお
いては、モータ軸Mbに連結された入力軸3’が、第1
の遊星歯車減速機構41の太陽ギヤ411に連結されて
いる。この太陽ギヤ411は、等間隔に配設された複数
の遊星ギヤ412と噛み合い、各遊星ギヤ412は、第
1のハウジング6’に連結ピン23で固定されたリング
ギヤ413と噛み合っている。
いては、モータ軸Mbに連結された入力軸3’が、第1
の遊星歯車減速機構41の太陽ギヤ411に連結されて
いる。この太陽ギヤ411は、等間隔に配設された複数
の遊星ギヤ412と噛み合い、各遊星ギヤ412は、第
1のハウジング6’に連結ピン23で固定されたリング
ギヤ413と噛み合っている。
【0052】第2の遊星歯車減速機構42は、第1の遊
星歯車減速機構41と同一軸心O上であって、第1の遊
星歯車減速機構41より出力軸5’側に配設されてい
る。
星歯車減速機構41と同一軸心O上であって、第1の遊
星歯車減速機構41より出力軸5’側に配設されてい
る。
【0053】太陽ギヤ421は、外周面にはす歯が形成
された略円筒状のギヤ部4211と、径の異なる複数の
円柱状周面を有し、最小径の部位がギヤ部4211の中
央孔4212に圧入により内嵌される嵌合部4213と
を有する。ギヤ部4211は、等間隔に配設された複数
の遊星ギヤ422と噛み合う一方、嵌合部4213は、
最大径の部位において第1の遊星歯車減速機構41の遊
星ギヤ412とピン部材24により連結されている。こ
れにより、第1の遊星歯車減速機構41の遊星ギヤ41
2が太陽ギヤ421の位置を中心として回転(公転)す
ることにより、嵌合部4213と一体的にギヤ部421
1が回転(自転)する。
された略円筒状のギヤ部4211と、径の異なる複数の
円柱状周面を有し、最小径の部位がギヤ部4211の中
央孔4212に圧入により内嵌される嵌合部4213と
を有する。ギヤ部4211は、等間隔に配設された複数
の遊星ギヤ422と噛み合う一方、嵌合部4213は、
最大径の部位において第1の遊星歯車減速機構41の遊
星ギヤ412とピン部材24により連結されている。こ
れにより、第1の遊星歯車減速機構41の遊星ギヤ41
2が太陽ギヤ421の位置を中心として回転(公転)す
ることにより、嵌合部4213と一体的にギヤ部421
1が回転(自転)する。
【0054】遊星ギヤ422は、ピン部材17’により
軸受18’を介して出力軸5’に回転自在に支持されて
おり、遊星ギヤ412が太陽ギヤ421の位置を中心と
して回転(公転)することにより出力軸5’が回転(自
転)する。
軸受18’を介して出力軸5’に回転自在に支持されて
おり、遊星ギヤ412が太陽ギヤ421の位置を中心と
して回転(公転)することにより出力軸5’が回転(自
転)する。
【0055】以上の構成により、モータMの出力が遊星
歯車減速機構41,42によって所定の減速比で減速さ
れて出力される。
歯車減速機構41,42によって所定の減速比で減速さ
れて出力される。
【0056】このように構成された遊星歯車減速機1’
の各ギヤ411〜413,421〜423に対して、第
1の実施形態のように噛み合い率の設定等を行うことに
より、減速機1’の静粛性を向上することができる。
の各ギヤ411〜413,421〜423に対して、第
1の実施形態のように噛み合い率の設定等を行うことに
より、減速機1’の静粛性を向上することができる。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、入力軸に一体的に
結合された太陽ギヤと、太陽ギヤの周囲を自転しつつ公
転する複数の遊星ギヤと、遊星ギヤと噛合する、ハウジ
ングに固定されたリングギヤと、各遊星ギヤの回転軸を
軸支し、遊星ギヤの公転により太陽ギヤの回転軸を中心
として自転する出力軸とを具備し、前記各ギヤのモジュ
ールが0.3〜1の範囲に設定され、且つ前記リングギ
ヤが歯数72以下に形成されている遊星歯車機構を備え
た遊星歯車減速機において、各ギヤをはす歯に形成する
とともに、前記太陽ギヤと前記遊星ギヤとの噛み合いに
ついての正面噛み合い率と重なり噛み合い率との和を
2.0〜3.5の範囲に設定することにより、噛み合い
率がすぐ歯のものより大きくなるので、減速機の大型化
を回避しつつ、より高い静粛性を確保することができ
る。
結合された太陽ギヤと、太陽ギヤの周囲を自転しつつ公
転する複数の遊星ギヤと、遊星ギヤと噛合する、ハウジ
ングに固定されたリングギヤと、各遊星ギヤの回転軸を
軸支し、遊星ギヤの公転により太陽ギヤの回転軸を中心
として自転する出力軸とを具備し、前記各ギヤのモジュ
ールが0.3〜1の範囲に設定され、且つ前記リングギ
ヤが歯数72以下に形成されている遊星歯車機構を備え
た遊星歯車減速機において、各ギヤをはす歯に形成する
とともに、前記太陽ギヤと前記遊星ギヤとの噛み合いに
ついての正面噛み合い率と重なり噛み合い率との和を
2.0〜3.5の範囲に設定することにより、噛み合い
率がすぐ歯のものより大きくなるので、減速機の大型化
を回避しつつ、より高い静粛性を確保することができ
る。
【0058】また、本発明によれば、少なくとも前記遊
星ギヤに、歯幅25mmあたり0.016〜0.034
mmのクラウニングを施すことにより、遊星歯車減速機
の静粛性をより一層向上することができる。
星ギヤに、歯幅25mmあたり0.016〜0.034
mmのクラウニングを施すことにより、遊星歯車減速機
の静粛性をより一層向上することができる。
【0059】また、本発明によれば、歯の先端から歯の
高さ方向に所定の距離だけ離間した所定の位置に向かっ
て切削量を漸次減少させ、且つ、前記距離は0.25〜
0.48mm、前記歯の先端における切削量を0.00
6〜0.012mmの範囲にそれぞれ設定して歯先修正
を行うことにより、遊星歯車減速機の静粛性をより一層
向上することができる。
高さ方向に所定の距離だけ離間した所定の位置に向かっ
て切削量を漸次減少させ、且つ、前記距離は0.25〜
0.48mm、前記歯の先端における切削量を0.00
6〜0.012mmの範囲にそれぞれ設定して歯先修正
を行うことにより、遊星歯車減速機の静粛性をより一層
向上することができる。
【0060】また、本発明によれば、前記リングギヤ
を、転位係数+0.3〜+1.5で歯切りした正転位歯
車とすることにより、遊星ギヤとリングギヤとの噛み合
い遊星歯車減速機の静粛性をより一層向上することがで
きる。
を、転位係数+0.3〜+1.5で歯切りした正転位歯
車とすることにより、遊星ギヤとリングギヤとの噛み合
い遊星歯車減速機の静粛性をより一層向上することがで
きる。
【図1】 本発明に係る遊星歯車減速機及びそれを用い
た駆動装置の一実施形態の構成を示す図である。
た駆動装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図2】 クラウニングについての説明図である。
【図3】 クラウニング量を説明するための説明図であ
る。
る。
【図4】 歯先修正についての説明図である。
【図5】 転位についての説明図である。
【図6】 軸方向に2つの遊星歯車機構を並設した本発
明に係る遊星歯車減速機の変形例の構成を示す図であ
る。
明に係る遊星歯車減速機の変形例の構成を示す図であ
る。
【図7】 はす歯ギヤに発生するアキシャル力の説明図
である。
である。
1 遊星歯車減速機
2 ハウジング
3 入力軸
32 連結部
33 嵌合部
4 遊星歯車機構
5 出力軸
51 円柱部
52 延設部
14 太陽ギヤ
141 ギヤ部
142 嵌合部
15 遊星ギヤ
151 貫通孔
16 リングギヤ
17 ピン部材
M モータ
Mb モータ軸
Claims (6)
- 【請求項1】 入力軸に一体的に結合された太陽ギヤ
と、太陽ギヤの周囲を自転しつつ公転する複数の遊星ギ
ヤと、遊星ギヤと噛合する、ハウジングに固定されたリ
ングギヤと、各遊星ギヤの回転軸を軸支し、遊星ギヤの
公転により太陽ギヤの回転軸を中心として自転する出力
軸とを具備し、前記各ギヤのモジュールが0.3〜1の
範囲に設定され、且つ前記リングギヤが歯数72以下に
形成されている遊星歯車機構を備えた遊星歯車減速機に
おいて、 前記各ギヤがはす歯に形成されているとともに、 前記太陽ギヤと前記遊星ギヤとの噛み合いについての正
面噛み合い率と重なり噛み合い率との和が2.0〜3.
5の範囲に設定されていることを特徴とする遊星歯車減
速機。 - 【請求項2】 前記太陽ギヤ及び前記遊星ギヤの歯のね
じれ角は、10°〜20°の範囲に設定されていること
を特徴とする請求項1に記載の遊星歯車減速機。 - 【請求項3】 少なくとも前記遊星ギヤは、クラウニン
グが施されていることを特徴とする請求項1または2に
記載の遊星歯車減速機。 - 【請求項4】 少なくとも前記遊星ギアの刃先部の歯厚
は、荷重を受けたときにほぼインボリュート曲線で規定
される歯厚になるよう、無荷重時、インボリュート曲線
で規定される歯厚よりも薄くしたことを特徴とする請求
項1ないし3のいずれかに記載の遊星歯車減速機。 - 【請求項5】 前記リングギヤは、正転位歯車であるこ
とを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の遊
星歯車減速機。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の遊
星歯車減速機とモータとが組み合わせられ、そのモータ
の出力軸の回転を前記遊星歯車減速機を介して所定の減
速比で減速して出力する駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002024283A JP2003222201A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 遊星歯車減速機及びこの減速機を用いた駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002024283A JP2003222201A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 遊星歯車減速機及びこの減速機を用いた駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003222201A true JP2003222201A (ja) | 2003-08-08 |
JP2003222201A5 JP2003222201A5 (ja) | 2004-09-16 |
Family
ID=27746768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002024283A Pending JP2003222201A (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 遊星歯車減速機及びこの減速機を用いた駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003222201A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005155782A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Mach Eng:Kk | フレキシブルアクチュエーター |
JP2005227683A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Shimonishi Giken Kogyo Kk | 原稿圧着板の開閉装置 |
JP2007057015A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Aisin Aw Co Ltd | 車輌用駆動装置 |
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