JP2015083329A - 偏心揺動型の減速装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク軸の加工精度が高く、伝達ロスや振動を、より小さく抑えることのできる偏心揺動型の減速装置の製造方法を提供する。【解決手段】振り分け歯車３０を装着するための歯車装着部と、それぞれが第１、第２外歯歯車（遊星歯車）１４，１６を揺動させる第１、第２偏心部２０，２２とを備えたクランク軸１８を有する偏心揺動型の減速装置１０の製造方法であって、クランク軸１８を軸心Ｏ３周りに回転可能に支持し、該クランク軸１８を軸心Ｏ３周りで回転させた状態で、該クランク軸１８の歯車装着部と第１、第２偏心部２０，２２とを、軸心Ｏ３周りの支持状態を変えずに加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、偏心揺動型の減速装置の製造方法に関する。

特許文献１に、図６〜図８に示されるような偏心揺動型の減速装置が開示されている。

この減速装置９１０では、第１、第２外歯歯車９１４、９１６が、揺動しながら内歯歯車９１２に内接噛合している。第１、第２外歯歯車９１４、９１６を揺動させるために、内歯歯車９１２の軸心Ｏ１からオフセットした位置に複数（この開示例では３本）のクランク軸９１８（９１８Ａ〜９１８Ｃ）が、該第１、第２外歯歯車９１４、９１６を貫通した状態で設けられている。

３本のクランク軸９１８は、それぞれ軸方向同位置において偏心位相の揃えられた第１偏心部９２０（９２０Ａ〜９２０Ｃ）を有するとともに、同様に軸方向同位置において偏心位相の揃えられた第２偏心部９２２（９２２Ａ〜９２２Ｃ）を有している。全クランク軸９１８を同期して回転させることにより、第１偏心部９２０によって第１外歯歯車９１４が揺動され、第２偏心部９２２によって第２外歯歯車９１６がそれぞれ揺動される。

３本のクランク軸９１８を同期して回転させるために、各クランク軸９１８の端部には、スプラインで構成される歯車装着部９２４（９２４Ａ〜９２４Ｃ）がそれぞれ形成されている。この歯車装着部９２４には、継軸９２６側からの動力を各クランク軸９１８に伝達する振り分け歯車９３０（９３０Ａ〜９３０Ｃ）が連結されている。

各振り分け歯車９３０は、継軸９２６に形成された入力歯車９３２と同時に噛合している。これにより、継軸９２６の入力歯車９３２が回転することによって、各クランク軸９１８が同一の回転速度で同一の方向に同一のトルクで回転するように構成されている。

特開２０１０−２８６０９８号公報（図１〜図３）

このような偏心揺動型の減速装置９１０にあっては、クランク軸９１８を回転駆動する振り分け歯車９３０が装着される歯車装着部９２４と第１、第２外歯歯車９１４、９１６を回転させるための第１、第２偏心部９２０、９２２が、正確な位置関係を維持した状態で加工されていないと、第１、第２外歯歯車９１４、９１６の円滑な揺動が阻害され、伝達ロスが増大したり、振動が発生したりする要因となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、クランク軸の加工精度が高く、伝達ロスや振動を、より小さく抑えることのできる偏心揺動型の減速装置の製造方法を提供することをその課題としている。

本発明は、歯車を装着するための歯車装着部と遊星歯車を揺動させるための偏心部とを備えたクランク軸を有する偏心揺動型の減速装置の製造方法であって、前記クランク軸を軸心周りに回転可能に支持し、該クランク軸を軸心周りで回転させた状態で、該クランク軸の前記歯車装着部と前記偏心部とを、前記軸心周りの支持状態を変えずに加工す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。

本発明では、クランク軸の歯車装着部と偏心部が、該クランク軸の軸心周りの支持状態を変えずに加工される。そのため、歯車装着部と偏心部との位相精度を高く維持した加工を行うことができる。

本発明によれば、クランク軸の加工精度が高く、伝達ロスや振動を、より小さく抑えることのできる偏心揺動型の減速装置の製造方法を得ることができる。

本発明の実施形態の一例が適用される偏心揺動型の減速装置の全体断面図 上記減速装置のクランク軸を取り出して示した（Ａ）正面図および（Ｂ）端面図 上記クランク軸を加工するときの概略支持構造図 入力歯車、振り分け歯車、およびクランク軸の関係を示す概略配置図 本発明の他の実施形態の一例が適用される偏心揺動型の減速装置のクランク軸の（Ａ）正面図および（Ｂ）端面図 従来の偏心揺動型の減速装置の全体断面図 図６の矢視ＶII−ＶII線に沿う断面図 図６の矢視ＶIII−ＶIII線に沿う断面図

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。

図１は、本発明の実施形態の一例が適用される偏心揺動型の減速装置の全体断面図である。先ず、この減速装置の全体構成から説明する。

減速装置１０は、いわゆる振り分けタイプと称される偏心揺動型の減速装置である。減速装置１０は、内歯歯車１２と、該内歯歯車１２に内接噛合する第１、第２外歯歯車（遊星歯車）１４、１６と、を備えるとともに、該内歯歯車１２の軸心Ｏ１からＲ１だけオフセットした位置に、第１、第２外歯歯車１４、１６を揺動させるための複数（この例では３本）のクランク軸１８（１８Ａ〜１８Ｃ：図１では１８Ａのみ図示）を備えている。

この実施形態に係る減速装置１０では、モータ（図示略）の動力は、継軸（入力軸）２６を介して入力される。継軸２６の反モータ側の端部には、入力歯車３２が直切り形成されている。

入力歯車３２は、複数（この例では３個）の振り分け歯車３０（３０Ａ〜３０Ｃ：図１では３０Ａのみ図示）と同時に噛合している。各振り分け歯車３０は、歯車装着部２４を介して、それぞれクランク軸１８に連結されている（後述）。

３本のクランク軸１８は、内歯歯車１２の軸心Ｏ１からＲ１だけオフセットした円周上において、それぞれ円周方向に１２０度の間隔で配置されている。各クランク軸１８には、それぞれの軸方向同位置に第１偏心部２０が形成され、該第１偏心部２０と隣接してそれぞれの軸方向同位置に第２偏心部２２が形成されている。各クランク軸１８の第１偏心部２０同士および第２偏心部２２同士は、偏心位相が揃えられている。第１偏心部２０と第２偏心部２２の偏心位相差は１８０度である（互いに離反する方向に偏心している）。

クランク軸１８および振り分け歯車３０の近傍の構成については、後に詳述する。

各クランク軸１８の第１偏心部２０の外周には、ころで構成された第１クランク軸受３４を介して第１外歯歯車１４が組み込まれている。各クランク軸１８の第２偏心部２２の外周には、ころで構成された第２クランク軸受３６を介して第２外歯歯車１６が組み込まれている。これにより、３本のクランク軸１８上の第１偏心部２０が同期して回転することで第１外歯歯車１４を揺動させ、同様に、３本のクランク軸１８上の第２偏心部２２が同期して回転することで第２外歯歯車１６を揺動させることができる。第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６の偏心位相差は、（第１偏心部２０と第２偏心部２２の偏心位相差を受けて）１８０度である。

第１、第２外歯歯車１４、１６の軸方向両側には、第１、第２キャリヤ３８、４０が配置されており、各クランク軸１８は、第１、第２軸受配置部１９、２１において、一対の円錐ころ軸受で構成された第１、第２クランク軸軸受４４、４６（クランク軸１８を支持する軸受）を介して第１、第２キャリヤ３８、４０に支持されている。第１、第２キャリヤ３８、４０は、一対のアンギュラ玉軸受４８、５０を介してケーシング５２に支持されている。なお、第１、第２キャリヤ３８、４０は、第１キャリヤ３８から一体的に突出され、第１、第２外歯歯車１４、１６を貫通するキャリヤピン３８Ｐを介してボルト５３等により連結・一体化されている。

第１、第２外歯歯車１４、１６は、内歯歯車１２に内接噛合している。内歯歯車１２は、この実施形態ではケーシング５２と一体化された内歯歯車本体１２Ａと、該内歯歯車本体１２Ａに回転自在に組み込まれ、該内歯歯車１２の内歯を構成する外ピン１２Ｂとで構成されている。内歯歯車１２の歯数（外ピン１２Ｂの本数）は、第１、第２外歯歯車１４、１６の歯数よりも僅かだけ（この例では１だけ）多い。

本実施形態では、ケーシング５２にはボルト（ボルト孔５２Ａのみ図示）を介してロボットの第１アーム（図示略）が連結され、第１キャリヤ３８には、ボルト（タップ穴３８Ｂのみ図示）を介してロボットの第２アーム（図示略）がそれぞれ連結される。なお、符号６１は、オイルシールである。

次に、この偏心揺動型の減速装置１０の作用を説明する。

図示せぬモータが回転すると、継軸２６の先端に形成された入力歯車３２が回転する。入力歯車３２は、３個の振り分け歯車３０と同時に噛合しているため、該入力歯車３２と振り分け歯車３０の噛合により、３本のクランク軸１８が入力歯車３２と振り分け歯車３０との歯数比に減速された状態で同一の方向に同一の回転速度で同期して回転する。

各振り分け歯車３０は、それぞれ歯車装着部２４を介してクランク軸１８と連結されている。そのため、各クランク軸１８の軸方向同位置にそれぞれ形成された３個の第１偏心部２０が同期して回転して第１外歯歯車１４を揺動させると共に、クランク軸１８の軸方向同位置にそれぞれ形成された３個の第２偏心部２２が同期して回転して第２外歯歯車１６を揺動させる。

第１、第２外歯歯車１４、１６は、それぞれ内歯歯車１２に内接噛合しているため、第１、第２外歯歯車１４、１６が１回揺動する毎に、該第１、第２外歯歯車１４、１６は、内歯歯車１２に対して歯数差分（この実施形態では１歯分）円周方向の位相がずれる（自転する）。この自転成分は、各クランク軸１８の内歯歯車１２の軸心Ｏ１周りの公転として第１、第２キャリヤ３８、４０に伝達される。第１、第２キャリヤ３８、４０は第１キャリヤ３８と一体化されたキャリヤピン３８Ｐおよびボルト５３等を介して互いに連結されているため、結局、継軸（入力軸）２６の回転によって、ケーシング５２に対して、第１キャリヤ３８に連結された部材（図示略）を相対的に回転させることができる。

ここで、図２を合わせて参照して、クランク軸１８（およびその周辺）の構成を、製造方法の説明と共に詳細に説明する。

従来は、図６に示されるように、クランク軸９１８の振り分け歯車９３０の装着部（歯車装着部）９２４は、「スプライン」によって構成されていた。そして、第１、第２偏心部９２０、９２２は、該歯車装着部９２４のスプラインの歯部に基準歯部を設け、クランク軸９１８の位相を管理した状態で、スプラインの歯部を径方向外側からチャッキングすることで、加工機械に対するクランク軸９１８の円周方向の位相（位置）を特定し、この状態でクランク軸９１８を軸心周りで回転させながら、該クランク軸９１８の２つの第１、第２偏心部９２０、９２２を研削するようにしていた。

換言するならば、先ず、歯車装着部９２４を加工し、次いで、この加工された歯車装着部９２４のスプラインの歯部を活用してクランク軸９１８の加工機械に対する円周方向の位相を特定して第１、第２偏心部９２０、９２２を加工するという製造方法が採用されていた。すなわち、歯車装着部９２４を加工するときと、第１、第２偏心部９２０、９２２を加工するときとで、クランク軸９１８の支持の仕方（支持状態）が変わっていた。

本実施形態は、この２段階の製造方法が、歯車装着部と偏心部の位相精度を低下させる大きな要因と捉え、クランク軸の軸心周りの支持状態を変えずに（同一の支持状態のまま）、歯車装着部と偏心部とを加工するようにしている。

以下、より具体的に説明する。

先ず、クランク軸１８となる丸棒素材（図示略）を鍛造あるいは粗旋削によって最終形状に近い形状にまで粗加工する。本実施形態では、図２、図３に示されるように、この段階で、クランク軸１８の軸方向反歯車装着部側の端部に、回し金６０を固定するためのいわゆる捨てボス６２を設けておくようにしている。ここで、「捨てボス」とは、研削加工のときに、クランク軸１８をチャッキングするために、わざわざ設けた部分を指している。捨てボス６２を敢えて設けるのは、従来、第１、第２偏心部を加工する際にクランク軸のチャッキングに使用していた歯車装着部自体が、本実施形態では、該第１、第２偏心部と共に加工する「被加工部位」となるため、該歯車装着部をチャッキングする部位とすることができないためである。

換言するならば、図３に示されるように、捨てボス６２の外周を回し金６０にて径方向外側から掴むと共に、捨てボス６２のない側の端面６３の中心６３Ａを、センタ（円錐状に先の尖った回転軸）６６で従動支持する。これにより、捨てボス６２側の回し金６０を回転板６４で回すことにより、クランク軸１８を軸心Ｏ３周りで回転させることができる。

この研削加工を行う工作機械としては、例えば、カム研削盤（図示略）を用いることができる。カム研削盤は、親カムにならってカムを研削する工作機械で、ワークの回転角と工具のワークに対する進退動を同期させて加工できる。そのため、振り分け歯車３０の歯車装着部２４と、第１、第２偏心部２０、２２とをクランク軸１８の軸心Ｏ３周りの支持状態を変えずに、そのまま連続して加工することができる。更には、クランク軸１８の安定した支持を継続できるため、当該カム研削盤により、歯車装着部２４、第１、第２偏心部２０、２２に加え、当該クランク軸１８の軸受を配置する第１、第２軸受配置部１９、２１をも、該クランク軸１８の軸心周りの支持状態を変えずに加工することができる。これにより、クランク軸１８を加工精度を一層高めることができ、伝達ロスや振動を、より小さく抑えることのできる偏心揺動型の減速装置を得ることができるようになる。なお、符号６７は、止め輪６９（図１）を嵌め込むための止め輪溝である。止め輪溝６７は、同じカム研削盤で加工してもよいし、別途の加工としてもよい。

なお、前記捨てボス６２は、減速装置１０のクランク軸１８本来の機能とは関係のない部分であるため（クランク軸１８の軸心周りの支持状態を変えずに加工するという目的のために、設けたものであるため）、クランク軸１８を加工した後に切断するようにしてもよい。図１の例では、加工後に捨てボス６２を切断してある（もちろん残したままでもよい）。なお、捨てボス６２に、歯車装着部２４と第１、第２偏心部２０、２２の位相を管理するためのマークを施すようにすると、精度の良い加工が可能である。これについては後述する。

本実施形態では、このように、歯車装着部２４と第１、第２偏心部２０、２２とを、カム研削盤で研削加工するが、この際に、「同一の工具（砥石）」で加工するようにしている。つまり、本実施形態では、削り代と送り速度とを調整することにより、歯車装着部２４と第１、第２偏心部２０、２２の両方を、粗研削、仕上げ研削とも、同一の工具で、研削するようにしている。より具体的には、この実施形態では、図３の矢印Ａ〜Ｅの順、すなわち、歯車装着部２４、第２軸受配置部２１、第２偏心部２２、第１偏心部２０、第１軸受配置部１９の順で、各部位毎に粗研削、仕上げ研削を、工具を変えることなく、行っている。なお、この順序は不同でよい。これにより、工具の取り付けばらつきに起因する加工誤差あるいは偏心位相のずれ等を、極小に抑えることができる。

尤も、本発明では、歯車装着部と偏心部とを、完全に同一の工具のみで加工することは、必ずしも要求していない。例えば、歯車装着部と偏心部とを別の工具で加工してもよい。また、歯車装着部あるいは第１または第２偏心部の粗研削と仕上げ研削とで別の工具を使用するようにしてもよい。さらには、第１、第２偏心部にのみ超仕上げ用の別の工具を使用してもよい。

歯車装着部２４の具体的断面形状について、図４を合わせて参照しながら、より詳細に説明する。本実施形態においては、歯車装着部２４は、（スプラインではなく）クランク軸１８の軸方向に直交する断面の形状が「多角形」となるように加工するようにしている。なお、本実施形態においては、多角形として「正六角形」が採用されている。歯車装着部２４（２４Ａ〜２４Ｃ）に装着される振り分け歯車３０（３０Ａ〜３０Ｃ）の径方向中央には、当該歯車装着部２４の「多角形」に合致する嵌合孔３０ｐ（３０Ａｐ〜３０Ｃｐ）が形成される。それは、現状、カム研削盤によって、歯車装着部２４をスプライン状に研削加工することは困難であり、また、歯車装着部２４は、要は、振り分け歯車３０とクランク軸１８との間で動力の伝達が行われればよく、必ずしもスプラインである必要はないからである。多角形とすることで、同一のカム研削盤でより簡易に歯車装着部２４を研削加工することができる。

なお、歯車装着部２４に装着される振り分け歯車３０の径方向中央には、当然、当該歯車装着部２４の断面形状に合致する多角形の嵌合孔３０ｐ（３０Ａｐ、３０Ｂｐ、３０Ｃｐ）が形成されることになる。

なお、前述したように、本実施形態では、捨てボス６２を設けるようにしているため、該捨てボス６２に何らかのマーク（例えば後述する図５（Ｂ）のような放射状のマーク、あるいは捨てボス６２の外周に形成した軸と平行のマーク、さらには、止めねじの嵌まる円錐穴やポンチ穴をマークとしてもよい）を形成するようにしておくと、歯車装着部２４および第１、第２偏心部２０、２２を、この捨てボス６２のマークを基準としてクランク軸１８の位置（位相）を特定した加工ができる。これにより、簡単で、誤差の生じにくい加工が可能となる。

尤も、本発明では、クランク軸に必ず捨てボスを形成しなければならない訳ではない。例えば、図５（Ａ）に示されるように、捨てボスを形成せず、クランク軸１１８の端面１１８Ａに、爪等を介して一体的に係合すると共に該クランク軸１１８の軸心周りに回転する回転支持工具（いわゆる爪付きセンタ、あるいはフェースドライバとも称される支持工具：図示略）を係合させるようにしてもよい。これにより、他端１１８Ｂ側の径方向中央を通常のセンタによる従動支持として、あるいは他端１１８Ｂ側も爪付きの回転支持工具を係合させて、当該回転支持工具によってクランク軸１１８を軸心周りに回転させることができる。

この場合も、クランク軸１１８の端面に歯車装着部１２４と第１、第２偏心部１２０、１２２の位相を管理するためのマーク１６８を施すようにすると、精度よく加工することができる。図５（Ｂ）の例では当該マーク１６８を放射状に形成しているが、マークの形状は、これに限定されるものではなく、例えば十字状のマークでもよい。

また、上記実施形態では、クランク軸を３本有する減速装置が示されていたが、本発明における減速装置のクランク軸の本数は、特に３本に限定されない。すなわち、２本でも４本以上でもよい。

また、歯車装着部の断面形状は、本実施形態のように、正六角形に限定されず、角部の数が６以外の多角形でもよいし、正多角形でなくてもよい。また、角部が円弧形状とされてもよい。さらには、多角形にも限定されず、歯車装着部と偏心部を軸心周りの支持状態を変えずに加工できる形状であればよい。例えば、Ｄカットやスプラインであってもよい。スプラインのように偏心部と同一の工具で加工するのが困難な場合には、軸心周りの支持状態は変えずに異なる工具で加工すればよい。

さらには、本発明に係る偏心揺動型の減速装置の製造方法は、歯車を装着するための歯車装着部と遊星歯車を揺動させるための偏心部とを備えたクランク軸を内歯歯車の軸心上に１本のみ有し、モータからの動力が、前記歯車装着部に装着された歯車を介して、当該クランク軸に入力されるタイプの偏心揺動型の減速装置（ｎ＝１の減速装置）の製造方法としても適用可能である。

１０…減速装置
１２…内歯歯車
１４、１６…第１、第２外歯歯車
１８…クランク軸
１８Ａ…端部
２０、２２…第１、第２偏心部
２４…歯車装着部
２６…継軸（入力軸）
３０…振り分け歯車

Claims (10)

1. 歯車を装着するための歯車装着部と遊星歯車を揺動させるための偏心部とを備えたクランク軸を有する偏心揺動型の減速装置の製造方法であって、
   前記クランク軸を軸心周りに回転可能に支持し、該クランク軸を軸心周りで回転させた状態で、
   該クランク軸の前記歯車装着部と前記偏心部とを、前記軸心周りの支持状態を変えずに加工する
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記歯車装着部と前記偏心部とを、同一の工具で加工する
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
3. 請求項１または２において、
   前記歯車装着部は、前記クランク軸の軸方向に直交する断面の形状が多角形に加工される
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記歯車装着部および前記偏心部に加え、前記クランク軸を支持する軸受を配置する軸受配置部を、前記軸心周りの支持状態を変えずに加工する
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記クランク軸に、回し金を固定するための捨てボスを設け、該捨てボスに前記回し金を固定して、前記クランク軸を加工する
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
6. 請求項５において、
   前記捨てボスを、前記歯車装着部、前記偏心部、および前記軸受配置部を加工した後に切断する
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
7. 請求項５または６において、
   前記捨てボスに、前記歯車装着部と前記偏心部の位相を管理するためのマークが付けられる
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記歯車装着部と前記偏心部の加工として、研削加工を行う
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、
   前記クランク軸の端面に係合し、該クランク軸の軸心周りに回転する回転支持工具により前記クランク軸を回転させる
   ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。
10. 請求項９において、
    前記クランク軸の端面に、前記歯車装着部と前記偏心部の位相を管理するためのマークが付けられる
    ことを特徴とする偏心揺動型の減速装置の製造方法。

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