JP2009041623A - Oscillation inscribed planetary gear structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、揺動内接遊星歯車構造に関する。 The present invention relates to a swinging inscribed planetary gear structure.
例えば特許文献1において、ロボットの関節部分を駆動するための揺動内接遊星歯車装置が提案されている。この揺動内接遊星歯車装置10は、図6に示されるように、ロボット(図示略)の一部を構成する土台12に固定された状態でロボットの他の一部を構成する可動部材14を回転可能に支持・駆動するものである。
For example, Patent Document 1 proposes a swinging inscribed planetary gear device for driving a joint portion of a robot. As shown in FIG. 6, the swinging inscribed
揺動内接遊星歯車装置10は、モータ16と減速機構部18とから主に構成されている。モータ16の動力は、モータ軸20に取り付けられた図示せぬ入力歯車、外歯歯車22、図示されている1本の偏心体軸24、この偏心体軸24に設けられた偏心体軸歯車25の順に伝達され、センタ歯車23に至る。
The swinging inscribed
センタ歯車23は、他の2本の偏心体軸24(図には示されていない)にそれぞれ設けられた偏心体軸歯車25(図には示されていない)と噛合しており、これにより、計3本の偏心体軸24(前記1本のみ図示)が回転するようになっている。
The
各偏心体軸24にはそれぞれ偏心体26A、26Bが一体的に形成されており、該偏心体26A、26Bの偏心回転により外歯歯車28A、28Bが内歯歯車30に内接噛合しながら揺動回転する。そして、この外歯歯車28A、28Bの揺動回転の自転成分が、第1、第2キャリヤ32A、32Bから取出され、ボルト34を介して前記可動部材14に伝達される。
この揺動内接遊星歯車装置10では、前記センタ歯車23は、3個の偏心体軸歯車25と噛合することによって半径方向に支持されている。また、センタ歯車23の軸方向の位置は、外歯歯車28A、28Bとの間に油膜を介して滑り摩擦が生じる状態で挟まれることによって規制されている。なお、図の符号43、45はOリング、44A、44Bはオイルシールである。
In this oscillating inscribed
このような構成の揺動内接遊星歯車装置10にあっては、センタ歯車23を外歯歯車28A、28Bと滑り接触させることによってその軸方向の位置決めを行うようにしていたため、外歯歯車28A、28Bが偏心揺動を行う際に、センタ歯車23の歯先端面が該外歯歯車28A、28Bと衝突してしまうことがある。
In the oscillating internal
衝突が発生した場合に、センタ歯車23の歯先にわずかでもバリ等が存在していると、該センタ歯車23の歯面あるいは外歯歯車28A、28Bが損傷し、摩耗が促進されてしまう。また、損傷によって潤滑油内に浮遊することとなった歯車粉(鉄粉)が他の部位でさまざまな悪影響を及ぼすことも考えられる。
In the event of a collision, if even a slight burr or the like is present at the tooth tip of the
そのため、そのような事態に至らないように、センタ歯車の歯先端面は面取り処理等を行なわざるを得ず、その分加工時間と加工コストがかかるという問題があった。 Therefore, in order to avoid such a situation, the tooth tip surface of the center gear has to be chamfered and the like, and there is a problem that machining time and machining cost are increased accordingly.
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、特にセンタ歯車の歯先端面処理等を行わなくでも、こうした不具合が発生しないように工夫した揺動内接遊星歯車装置を提供することその課題としている。 The present invention has been made to solve such conventional problems, and in particular, a swinging inscribed planet devised so that such a problem does not occur even if the tooth tip surface treatment of the center gear is not performed. An object of the present invention is to provide a gear device.
本発明は、複数の偏心体軸にそれぞれ備えられた偏心体によって揺動回転する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた揺動内接遊星歯車構造において、駆動源側からの動力を受けて、前記複数の偏心体軸を同時に駆動するセンタ歯車を備え、且つ、該センタ歯車が、前記外歯歯車と軸方向に隣接し、且つ該外歯歯車と軸方向に隙間を有した状態で、当該揺動内接遊星歯車構造の半径方向中央部に配置されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。 The present invention relates to an oscillating internal planetary gear structure including an external gear that oscillates and rotates by eccentric bodies respectively provided on a plurality of eccentric body shafts, and an internal gear that internally meshes with the external gear. And a center gear that simultaneously drives the plurality of eccentric shafts by receiving power from the drive source side, and the center gear is adjacent to the external gear in the axial direction, and the external gear The above-mentioned problem is solved by adopting a configuration in which the oscillating inscribed planetary gear structure is arranged in the center in the radial direction with a gap in the axial direction.
本発明においては、センタ歯車を外歯歯車と軸方向に隙間を有した状態で組み込みようにしている。この結果、センタ歯車が外歯歯車と衝突すること自体を皆無にすることができるようになり、いわば原因を絶つことで、衝突に起因する不具合の発生が完全に防止される。 In the present invention, the center gear and the external gear are incorporated with a gap in the axial direction. As a result, it is possible to completely eliminate the collision of the center gear with the external gear, and by eliminating the cause, the occurrence of problems due to the collision can be completely prevented.
本発明によれば、センタ歯車が外歯歯車に隣接して配置されている構成でありながら揺動回転する外歯歯車との干渉を完全に防止することができ、両歯車の摩耗、損傷等を確実に防止できる。 According to the present invention, although the center gear is arranged adjacent to the external gear, it is possible to completely prevent the interference with the external gear that oscillates and rotates. Can be reliably prevented.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図4は、本発明の実施形態の一例に係る揺動内接遊星歯車構造が適用されたロボットの関節駆動装置の断面図、図1はその要部拡大図である。又、図2、図3は、それぞれ図4の矢示II−II線、III−III線に沿う断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a joint drive device for a robot to which a swinging inscribed planetary gear structure according to an example of an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 1 is an enlarged view of a main part thereof. 2 and 3 are sectional views taken along lines II-II and III-III in FIG. 4, respectively.
この関節駆動装置110は、ロボット(図示略)の関節部分に組み込まれるもので、該ロボットの一部を構成する土台112に固定された状態で、ロボットの他の一部を構成する可動部材114を回転可能に支持・駆動するものである。
This
関節駆動装置110は、図4に示されるように、可動部材114上に配置されたモータ116と、揺動内接噛合遊星歯車構造の減速機構部118とから主に構成されている。減速機構部118のケーシング117は、土台112にボルト119を介して連結されている。
As shown in FIG. 4, the
モータ116のモータ軸120の先端にはピニオン122が形成されており、ギヤ124と噛合している。ギヤ124は、スプライン126を介して伝動軸128と一体化されている。伝動軸128には伝動ピニオン130が形成されている。伝動ピニオン130は、センタ歯車132と噛合している。センタ歯車132付近の具体的構成については、後に詳述する。
A
図1〜図3を合わせて参照して、このセンタ歯車132は、前記伝動ピニオン130と噛合すると共に、偏心体軸歯車138、140、142とも同時に噛合している。各偏心体軸歯車138、140、142は、それぞれ偏心体軸144、146、148と一体化されている。
1 to 3, the
偏心体軸144は、偏心体150A、150Bを備え、テーパローラ軸受149A、149Bによって両持ち指示されている。偏心体軸146は、偏心体152A、152B(偏心体152Bの方は図示されていない)を備え、図示せぬテーパローラ軸受によって両持ち指示されている。偏心体軸148は、偏心体154A、154B(偏心体154Bの方は図示されていない)を備え、図示せぬテーパローラ軸受によって両持ち指示されている。偏心体150A、152A、154Aには、ころ156A、158A、160Aを介して外歯歯車162Aが嵌合している。又、図3と同様の態様で偏心体150B、152B、154Bも、それぞれころ156B、158B、160B(ころ158B、160Bは図示されていない)を介して外歯歯車162Bと嵌合している。外歯歯車162A、160Bの偏心位相差は180°である。
The
外歯歯車162A、162Bは、内歯歯車170に内接噛合している。外歯歯車162A、162Bの歯数は118である。内歯歯車170は、ケーシング117と一体化されている。この実施形態では内歯歯車170の内歯はころ状の外ピン172によって構成されており、且つ、本来120個あるべき内歯(外ピン172)のうち、2つずつが交互に間引いた状態で形成(配置)されている。
The
外歯歯車162A、162Bの軸方向両側には、第1、第2キャリヤ(出力部材)176A、176Bが、軸受178A、178Bを介してケーシング117に回転自在に支持されている。第1、第2キャリヤ176A、176Bは、キャリヤピン181〜186によって連結・一体化されている。前述の可動部材114は、第1キャリヤ176Aにボルト188を介して連結されている。外歯歯車162A、162Bは、スペーサ163を挟んで該軸受178Aの内輪178A1と軸受178Bの内輪178B1とに挟まれることにより、その軸方向の位置が拘束されている。
First and second carriers (output members) 176A and 176B are rotatably supported on the
ここで、センタ歯車132付近の構成について詳細に説明する。
Here, the configuration near the
センタ歯車132の内側にはセンタ軸部材136が配置されている。センタ軸部材136は、制御ケーブル139を通すためのセンタホロー孔136Bを備え、第1、第2キャリヤ176A、176Bによってその軸方向の移動が規制されている。即ち、第1キャリヤ176Aの内側当接面176A1とセンタ軸部材136のモータ側当接面136Cとがそれぞれ当接している。また、第2キャリヤ176Bの内側当接面176B1とセンタ軸部材136の反モータ側当接面136Dとが当接している。結果として、センタ軸部材136は第1、第2キャリヤ176A、176Bに挟まれ、軸方向の動きが規制されている。
A
一方、センタ軸部材136の軸方向第1キャリヤ176A寄りの外周には突起部136Fが形成されている。センタ歯車132は、一方側がこの突起部136Fによって軸方向移動が拘束され、他方側がスペーサ139を介してセンタ軸部材136に固定された止め輪137によって軸方向の動きが拘束されている。符号134はセンタ歯車132を回転可能に支持するころであり、符号195は、このころ134を保持するためのリテーナである。この構成により、結局、センタ歯車132は、センタ軸部材136を介して第1、第2キャリヤ176A、178Bによってその軸方向の動きが拘束されていることになる。ころ134は、センタ軸部材136を内輪、センタ歯車132を外輪とする大きな軸受の転動体として機能する。
On the other hand, a protrusion 136F is formed on the outer periphery of the
上述したように、外歯歯車162A、162Bがスペーサ163を挟んだ状態で軸受178A、178Bのそれぞれの内輪178A1、170B1に挟まれことによってその軸方向の動きが規制されている。そしてセンタ歯車132がセンタ軸部材136によってその軸方向の動きが規制されるが、その際に、センタ歯車132が外歯歯車162A、162Bに対して所定の隙間δ1、δ2を有して組み込まれているのが、この実施形態の大きな特徴である。
As described above, the
なお、図の符号143は、センタ軸部材136と第1キャリヤ176Aとの間に設けら得たOリング、192は、土台112に一体形成されたリング部190のホロー孔190Aとセンタ軸部材136の対リング部外周部136Aとの間に配置されたオイルシール、194は第1キャリヤ176Aの外周とケーシング117の内周との間に配置されたオイルシール、196は第1キャリヤ176Aの伝動軸孔177と伝動軸128との間に配置されたオイルシールである。減速機構部118は、これらのOリング143、オイルシール192、194、196とにより、その内外がシールされている。
In the figure,
なお、伝動軸孔177は、伝動軸128を通すための孔であるが、同様の孔117Bが他に2か所開けられている。これは組み付け時の利便性を考慮したためである。即ち、組み付けの際に全ての孔(伝動軸128が通る伝動軸孔177、キャリヤピン181〜186が通るキャリヤピン孔181H〜186H、偏心体軸144、146、148が通る偏心体軸孔144H、146H、148H)が塞がってしまうと、外歯歯車162A、162Bを径方向から持って差込まなければならなくなるため、極めて不便である。そこで、(伝動軸128の通っていない)余分の孔177Bを形成して使用することとすれば、そこに指を入れて組み込むことができ、組み付けが非常に容易になる。また、完成後はこの孔177Bが潤滑剤の通り道になって給排が容易になると共に潤滑性能を向上させることができる。この実施形態では、孔177Bは伝動軸孔177と同一の大きさとしてあるが、この目的から、孔177Bと伝動軸孔177は必ずしも同一の大きさとする必要はない。
The
次に、この関節駆動装置110の作用を説明する。
Next, the operation of the
モータ116の動力は、モータ軸120に形成されたピニオン122、該ピニオン122と噛合するギヤ124、該ギヤ124とスプライン126を介して連結されている伝動軸128を介して伝動ピニオン130に至る。伝動ピニオン130が回転すると、これと噛合しているセンタ歯車132が回転し、更に、該センタ歯車132と噛合している3個の偏心体軸歯車138、140、142が回転し、偏心体軸144、146、148が同一方向に同一の回転速度で回転する。この結果、偏心体軸144、146、148上の偏心体150A、152A、154Aによって外歯歯車162Aが内歯歯車170に内接しながら揺動回転する。又、これと同時に、偏心体軸144、146、148の偏心体150B、152B、154Bによって外歯歯車162Bが前記外歯歯車162Aと180°の位相差を持って同様に内歯歯車170に内接噛合しながら揺動回転する。
The power of the
内歯歯車170と外歯歯車162A、162Bとの歯数差(本来の内歯歯車170の歯数120と外歯歯車162A、162Bの歯数118との差)は、それぞれ2であるため、外歯歯車162A、162Bが1回揺動を行なうと、その歯数差分だけ外歯歯車162A、162Bは自転することになる。この自転成分が偏心体軸144、146、148を介して第1、第2キャリヤ176A、176Bに伝達される。
The difference in the number of teeth between the
第1キャリヤ176Aは、ボルト188を介して可動部材114と一体化されているため、可動部材114は該可動部材114に配置されているモータ116ごと減速された回転速度で回転する。
Since the
ここで、外歯歯車162A、162Bは、スペーサ163を挟んだ状態で軸受178Aの内輪178A1と軸受178Bの内輪178B1とに挟まれることにより、その軸方向の位置が拘束されている。また、センタ軸部材136は第1、第2キャリヤ176A、176Bに挟まれ、軸方向の動きが規制された状態で組み込まれており、且つ、センタ歯車132は、センタ軸部材136の突起部136F、止め輪137によってスペーサ139を介して挟まれることによって、その軸方向の動きが拘束されている。更に、この状態で、センタ歯車132が外歯歯車162A、162Bに対して所定の隙間δ1、δ2を有して状態で組み込まれているため、センタ歯車132は、通常運転中は、外歯歯車162A、162Bと衝突(接触)することがない。そのため衝突に起因した不具合も生じない。但し、万一接触したときのことを考えて、センタ歯車132の歯先端面は、これを面取り処理しておくことが好ましい。
Here, the
また、センタ歯車132は、センタ軸部材136に、ころ134を介していわゆる軸受支持されているため、例えば上記従来例のように、センタ歯車(23)が3本の偏心体軸に組み込まれた偏心体軸歯車(25)との噛合によって半径方向に支持される構造と較べて非常に円滑に回転することができ、該センタ歯車23のふらつきが防止され、低振動性、低騒音性、及び高効率性を実現できる。また、偏心体軸144、146、148とは別の伝動軸128から各偏心体軸144、146、148に同時にトルクを振り分けるため、トルクバランスが良い。
Further, since the
次に、図5を用いて本発明の他の実施形態の一例を示す。 Next, an example of another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
先の実施形態では、センタ歯車132のセンタ軸部材136に対する軸方向の移動規制を、センタ軸部材136に形成した突起部136Fや止め輪137を用いて行っていたが、図5(A)〜(D)に示した各例では、凹部と該凹部に転接する転動体との組合せを用いた構成を採用している。
In the previous embodiment, the movement of the
図5の(A)では、センタ歯車232の内周に球面状の転動面としての第1凹部232Kが形成されると共に、センタ軸部材236の外周にも球面状の転動面としての第2凹部236Kが形成されている。そして、該第1凹部232K及び第2凹部236Kにそれぞれ2点で(合計4点で)同時に当接するボール(転動体)239を介して、センタ歯車232がセンタ軸部材236に、その軸方向移動が規制された状態で回転自在に支持されている。符号295は、ボール234を保持するリテーナである。
In FIG. 5A, a
図5の(B)では、センタ歯車332及びセンタ軸部材336が、それぞれ直角2等辺三角柱の直角を挟んだ2面332K1、332K2、及び、336K1、336K2を転動面として有している。その上で、当該計4つの転動面332K1、332K2、336K1、336K2のうち、平行する一対の転動面332K1、336K1と、332K2、336K2に、転動体としてのころ333が交互に90度向きを変えて線接触している。即ち、この図5(B)では、センタ軸部材336を内輪、センタ歯車332を外輪、ころ334を転動体とするいわゆるクロスローラが形成されている。この例では、ころ334がセンタ軸部材336及びセンタ歯車332に対してそれぞれ「線接触」しているため、伝達容量を高く確保することができ、耐久性をより向上させることができる。
In FIG. 5B, the
図5(C)では、基本的な構成は、ボール334、リテーナ495、センタ軸部材436、及びその第2凹部436Kについては、図5(A)と同一であるが、センタ歯車432が、第1凹部432Kの頂点を通り軸と直角の平面を含む分割面で分割されることによって2つの部材432Aと432Bとで形成され、両部材432A、432Bがボルト435で連結されている例が示されている。
5C, the basic configuration is the same as that in FIG. 5A with respect to the
図5(D)では、同様の趣旨によりセンタ軸部材536が第2凹部536Kの頂点を通り軸と直角の平面を含む分割面で分割されることによって2つの部材536Aと536Bとで形成されている例が示されている。両部材536A、536BはOリング535を介して圧入連結されている。ボール534、リテーナ595、センタ歯車532、及びその第1凹部232Kについては、図5(A)と同一である。
In FIG. 5D, for the same purpose, the
このように、センタ歯車、あるいはセンタ軸部材が、第1凹部又は第2凹部の頂点を通り軸と直角の平面を含むで分割面とされていると、第1、第2凹部の間に転動体を組み込む作業が容易になり、また装置全体をよりコンパクト化できるというメリットが得られる。 As described above, when the center gear or the center shaft member is divided into a plane that passes through the apex of the first recess or the second recess and includes a plane perpendicular to the axis, the center gear or the center shaft member is rolled between the first and second recesses. The work of incorporating the moving object becomes easy, and the merit that the entire apparatus can be made more compact can be obtained.
なお、本発明においては、外歯歯車およびセンタ歯車の軸方向移動規制をどのように行うかについては、特に限定されるものではない。例えば、外歯歯車やセンサ歯車は互いに接触しない隙間さえ有していれば軸方向に移動可能であっても良い。要は、両者が軸方向において所定の隙間を有した状態で回転自在に組み込まれていれば本発明の目的を達成することができる。 In the present invention, there is no particular limitation on how to restrict the axial movement of the external gear and the center gear. For example, the external gear and the sensor gear may be movable in the axial direction as long as they have a gap that does not contact each other. In short, the object of the present invention can be achieved if both of them are rotatably assembled with a predetermined gap in the axial direction.
複数の偏心体軸を装置の半径方向中央に配置されたセンタ歯車によって駆動するタイプの揺動内接噛合遊星歯車装置に適応できる。 The present invention can be applied to a swinging intermeshing planetary gear device of a type in which a plurality of eccentric body shafts are driven by a center gear arranged at the center in the radial direction of the device.
112…土台
114…可動部材
116…モータ
128…伝動軸
130…伝動ピニオン
132…センタ歯車
134…ころ(転動体)
136…センタ軸部材
137…止め輪
139…スペーサ
144、146、148…偏心体軸
150A、150B、152A、152B、154A、154B…偏心体
162A、162B…外歯歯車
170…内歯歯車
176A、176B…第1、第2キャリヤ
178A、178B…軸受
232K、232K…第1、第2凹部
181、186…キャリヤピン
190…リング部
195…リテーナ
DESCRIPTION OF
136 ... Center shaft member 137 ... Retaining
Claims (7)
駆動源側からの動力を受けて、前記複数の偏心体軸を同時に駆動するセンタ歯車を備え、且つ、
該センタ歯車が、前記外歯歯車と軸方向に隣接し、且つ該外歯歯車に対して軸方向に隙間を確保した状態で配置されている
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。 In an oscillating internal planetary gear structure including an external gear that is oscillated and rotated by an eccentric body provided on each of a plurality of eccentric body shafts, and an internal gear that is internally meshed with the external gear,
A center gear that simultaneously receives the power from the drive source side and drives the plurality of eccentric body shafts; and
The oscillating internal planetary gear structure characterized in that the center gear is arranged in the axial direction adjacent to the external gear and with a clearance secured in the axial direction with respect to the external gear.
前記センタ歯車の内側に、その軸方向の動きが規制されたセンタ軸部材を備え、
前記センタ歯車が、前記センタ軸部材によってその軸方向の動きを拘束された状態で配置されることにより、前記外歯歯車との前記隙間が確保されている
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。 In claim 1,
Provided inside the center gear is a center shaft member whose axial movement is restricted,
The center gear is disposed in a state in which movement in the axial direction is restricted by the center shaft member, so that the clearance with the external gear is secured. Gear structure.
前記外歯歯車が軸方向に位置決めされた状態で配置されている
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。 In claim 1 or 2,
The oscillating inscribed planetary gear structure, wherein the external gear is arranged in a state of being positioned in the axial direction.
前記センタ歯車の内周に第1凹部が形成されると共に、前記センタ軸部材の外周に第2凹部が形成され、
該第1凹部及び第2凹部に同時に当接する転動体を介して、前記センタ歯車が前記センタ軸部材に、その軸方向の動きが規制された状態で回転自在に支持されている
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。 In claim 2 or 3,
A first recess is formed on the inner periphery of the center gear, and a second recess is formed on the outer periphery of the center shaft member,
The center gear is rotatably supported by the center shaft member in a state in which movement in the axial direction is restricted via a rolling element that simultaneously contacts the first recess and the second recess. Swing inscribed planetary gear structure.
前記第1、第2凹部が球面状の転動面を有し、前記転動体がボールである
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。 In claim 4,
The swinging planetary gear structure characterized in that the first and second recesses have spherical rolling surfaces, and the rolling elements are balls.
前記第1、第2凹部が、それぞれ直角2等辺三角柱の直角を挟んだ2面を含む転動面を有し、前記転動体が、当該計4つの転動面のうちの平行する一対の転動面に交互に90度向きを変えて線接触するころで構成されている
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。 In claim 4,
Each of the first and second recesses has a rolling surface including two surfaces sandwiching a right angle of a right isosceles triangular prism, and the rolling element is a pair of parallel rolling surfaces out of the total four rolling surfaces. An oscillating inscribed planetary gear structure, characterized in that it is composed of rollers that are in line contact with the moving surface by alternately turning 90 degrees.
前記センタ歯車、センタ軸部材の少なくとも一方が、軸と直角の平面を含む分割面で分割されている
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。 In any one of Claims 4-6,
At least one of the center gear and the center shaft member is divided by a dividing surface including a plane perpendicular to the shaft.
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