JP2018009699A - Reduction gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は減速機に関する。 The present invention relates to a reduction gear.
減速機は入力軸、回転子、出力軸を備える。入力軸は外力で回転し、回転子は入力軸の回転速度を減速し、出力軸は回転子が減速した回転速度で回転する。一般に入力軸の軸心と出力軸の軸心を同心とする減速機は、波動歯車、遊星歯車等の高精度で複雑な機構を用いる。 The speed reducer includes an input shaft, a rotor, and an output shaft. The input shaft rotates with external force, the rotor reduces the rotational speed of the input shaft, and the output shaft rotates at the rotational speed reduced by the rotor. In general, a speed reducer in which the axis of an input shaft and the axis of an output shaft are concentric uses a highly accurate and complicated mechanism such as a wave gear or a planetary gear.
特許文献1に記載の増速機はロータを備える。ロータはオルダム継手を介し入力軸と連結する。ロータは内部に偏心輪を摺動回転自在に支持する。偏心輪は出力軸に結合する。出力軸は固定外歯車の貫通孔を貫通する。固定外歯車は筐体に固定し、ロータ内部の内歯車に噛合する。ロータは入力軸の回転に伴い回転し、固定外歯車の周囲を自転しつつ公転する。ロータの公転によって、偏心輪は出力軸の周囲を自転しつつ公転し、出力軸を回転する。
The speed increaser described in
特許文献1の増速機で入力軸一回転あたりの出力軸の回転数を表す減速比(変速比とも言う)は、内歯車と固定外歯車の歯車比に応じた比率になる。より大きな減速比を得るには、増速機はロータを大型化し、固定外歯車に対する内歯車の歯車比を大きくする必要がある。
A reduction gear ratio (also referred to as a gear ratio) representing the rotation speed of the output shaft per one rotation of the input shaft in the speed increaser of
本発明の目的は簡易な構成で大きな減速比を得られる減速機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a reduction gear capable of obtaining a large reduction ratio with a simple configuration.
本発明の一態様によれば、所定の軸方向の一方側に設け、前記軸方向に延びる軸心を中心に外力によって回転する入力軸と、前記軸方向の他方側に前記軸心と同心に設け、且つ前記入力軸とは独立に回転する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に連結し、前記入力軸の回転速度を減速して前記出力軸を回転する回転子とを備えた減速機において、前記回転子は、前記入力軸に接続し、且つ前記入力軸の軸心に対し所定の偏心量で偏心する偏心輪と、外歯車と、前記外歯車の径方向外側で前記外歯車に噛合し、前記外歯車より歯数が多い内歯車とを組とする少なくとも二組の歯車組とを備え、前記歯車組は、前記外歯車が前記偏心輪の外周に設けて前記偏心輪の回転軸を中心に回転可能で、且つ前記内歯車の軸心が前記入力軸の軸心と同心であり、前記二組の歯車組は前記軸方向に隣接し、且つ隣り合う前記歯車組の前記外歯車同士が接合し、接合する前記外歯車同士の外径は互いに異なり、前記出力軸は前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記内歯車に接続することを特徴とする減速機が提供される。 According to one aspect of the present invention, an input shaft is provided on one side in a predetermined axial direction and is rotated by an external force around an axial center extending in the axial direction, and concentric with the axial center on the other side in the axial direction. A reduction gear provided with an output shaft that rotates independently of the input shaft, and a rotor that is connected to the input shaft and the output shaft and that rotates the output shaft by reducing the rotational speed of the input shaft. In the machine, the rotor is connected to the input shaft and is eccentric with a predetermined eccentricity with respect to the axis of the input shaft, an external gear, and the external gear on the radially outer side of the external gear. And at least two sets of gear sets each having an internal gear with more teeth than the external gear, and the gear set is provided on the outer periphery of the eccentric ring. It can rotate around a rotation axis, and the axis of the internal gear is concentric with the axis of the input shaft. The two gear sets are adjacent to each other in the axial direction, and the outer gears of the adjacent gear sets are joined to each other, the outer diameters of the joined outer gears are different from each other, and the output shaft is the axial direction. A reduction gear is provided which is connected to the internal gear of the gear set located on the other side of the gear.
減速機は内歯車に対する外歯車の偏心量と、外歯車の外径とに応じた減速比を得る。減速機は歯車組が二組である。外歯車同士は接合し偏心輪の回転中心を中心に回転可能である。内歯車は軸心を中心に出力軸と一体に回転する。入力軸が一回転した時、外歯車は内歯車との歯数差の分だけ偏心輪の回転中心を中心に回転する。減速機は、二組の歯車組で十分な減速比を得ることができる。故に減速機は、回転子に波動歯車、遊星歯車等の高精度で複雑な機構を用いず、簡易な構成で、より大きな減速比を得ることができる。 The reduction gear obtains a reduction ratio according to the amount of eccentricity of the external gear with respect to the internal gear and the outer diameter of the external gear. The speed reducer has two sets of gears. The external gears are joined to each other and can rotate around the center of rotation of the eccentric ring. The internal gear rotates integrally with the output shaft about the shaft center. When the input shaft makes one revolution, the external gear rotates around the center of rotation of the eccentric wheel by the difference in the number of teeth from the internal gear. The reduction gear can obtain a sufficient reduction ratio with two gear sets. Therefore, the speed reducer can obtain a larger reduction ratio with a simple configuration without using a highly accurate and complicated mechanism such as a wave gear or a planetary gear for the rotor.
本態様において、前記入力軸は、前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記外歯車よりも前記軸方向の他方側に延びる先端部を有し、前記回転子は、前記先端部に接続して前記入力軸と共に回転する錘を備え、前記錘は、前記軸方向から見て前記入力軸の軸心に対し前記偏心輪の回転中心と反対側に重心位置を有してもよい。減速機は入力軸の先端部に錘を接続する。錘の重心位置は軸心に対し、軸方向視で偏心輪、軸受及び外歯車の重心位置と反対側に位置する。錘は、偏心輪の回転に伴い入力軸に作用する遠心力の不釣り合いを抑制する。故に減速機は入力軸の振動を低減できる。 In this aspect, the input shaft has a distal end portion that extends to the other side in the axial direction than the external gear of the gear set located on the other side in the axial direction, and the rotor is disposed on the distal end portion. A weight that is connected and rotates together with the input shaft may be provided, and the weight may have a center of gravity on the opposite side of the center of rotation of the eccentric wheel with respect to the axis of the input shaft when viewed from the axial direction. The reducer connects a weight to the tip of the input shaft. The center of gravity of the weight is located on the opposite side of the center of gravity of the eccentric wheel, the bearing, and the external gear as viewed in the axial direction with respect to the axis. The weight suppresses unbalance of centrifugal force acting on the input shaft as the eccentric wheel rotates. Therefore, the reduction gear can reduce the vibration of the input shaft.
本態様において、前記回転子は、前記歯車組を収容する筐体と、前記筐体に設け、前記錘が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体とを備えてもよい。減速機は偏心輪の回転に伴う入力軸の振動をより確実に低減できる。 In this aspect, the rotor may include a housing that houses the gear set, and a support that is provided in the housing and supports the tip portion in a state where the weight is rotatable. The reduction gear can more reliably reduce the vibration of the input shaft accompanying the rotation of the eccentric wheel.
本態様において、前記入力軸は、前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記外歯車よりも前記軸方向の他方側に延びる先端部を有し、前記回転子は、前記歯車組を収容する筐体と、前記筐体に設け、前記入力軸が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体とを備えてもよい。減速機は支持体で入力軸を補強し入力軸を細くできる。故に減速機は偏心輪の径方向の大きさをなるべく小さくし且つ偏心量を大きくできる。 In this aspect, the input shaft has a tip portion that extends to the other side in the axial direction than the external gear of the gear set located on the other side in the axial direction, and the rotor includes the gear set. You may provide the housing | casing to accommodate and the support body which is provided in the said housing | casing and supports the said front-end | tip part in the state which the said input shaft can rotate. The speed reducer can reinforce the input shaft with a support and make the input shaft thinner. Therefore, the reduction gear can reduce the size of the eccentric wheel in the radial direction as much as possible and increase the amount of eccentricity.
本態様において、前記偏心輪は、前記入力軸に固定し、且つ前記入力軸の軸心に対し偏心する内側偏心輪と、前記内側偏心輪の外周側に設けて前記内側偏心輪に固定し、且つ前記内側偏心輪の軸心に対し偏心する外側偏心輪とを備え、前記外側偏心輪は、前記内側偏心輪に対する回転位置を変更可能であってもよい。偏心輪は、内側偏心輪に外側偏心輪を固定する位置を変更し、入力軸に対する外側偏心輪の偏心量を変更できる。故に偏心輪は偏心量を調整し、内歯車に対し外歯車が深く噛み合った状態にできる。減速機は歯車組の隙間を減らし、回転力の伝達における損失を低減できる。 In this aspect, the eccentric wheel is fixed to the input shaft and is eccentric to the axis of the input shaft, and is provided on the outer peripheral side of the inner eccentric wheel to be fixed to the inner eccentric wheel. And an outer eccentric ring that is eccentric with respect to the axis of the inner eccentric ring, and the outer eccentric ring may be capable of changing a rotational position with respect to the inner eccentric ring. The eccentric ring can change the eccentric amount of the outer eccentric ring with respect to the input shaft by changing the position where the outer eccentric ring is fixed to the inner eccentric ring. Therefore, the eccentric wheel can adjust the amount of eccentricity so that the outer gear is deeply engaged with the inner gear. The speed reducer can reduce the gap in the gear set and reduce the loss in transmission of rotational force.
本態様において、前記偏心輪と前記外歯車の間に軸受を備えてもよい。減速機は偏心輪に対する外歯車の回転を円滑に行い、回転力の伝達における損失を低減できる。 In this aspect, a bearing may be provided between the eccentric wheel and the external gear. The speed reducer can smoothly rotate the external gear with respect to the eccentric ring, and can reduce loss in transmission of rotational force.
本態様において、前記歯車組は、前記軸方向の一方側から他方側に向けて、第一歯車組、第二歯車組、第三歯車組を有し、前記第二歯車組の外歯車は、前記第一歯車組の外歯車と一体に固定し、前記軸方向の長さが前記第一歯車組の外歯車よりも長く且つ前記軸方向の他方側が径方向外側に突出し、前記第二歯車組の外歯車の外径は、前記第一歯車組の外歯車の外径と異なり、前記第三歯車組の外歯車は、前記第二歯車組の外歯車と一体に形成し且つ前記第一歯車組の外歯車、前記第二歯車組の外歯車と異なる外径であり、前記第三歯車組の内歯車は、前記出力軸に固定し、前記第二歯車組の内歯車は、前記第三歯車組の内歯車と一体に形成し且つ前記出力軸及び前記第三歯車組の内歯車と前記軸方向に移動可能であり、前記出力軸が前記軸方向の他方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、前記出力軸が前記軸方向の一方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合してもよい。出力軸が軸方向に移動することで、減速機は、第二歯車組と第三歯車組を択一的に第一歯車組と接続する。第二歯車組の外歯車と第三歯車組の外歯車は外径が異なる。故に減速機は減速比を変更できる。 In this aspect, the gear set has a first gear set, a second gear set, and a third gear set from one side to the other side in the axial direction, and the external gear of the second gear set is: Fixed integrally with the external gear of the first gear set, the axial length is longer than the external gear of the first gear set, and the other side of the axial direction protrudes radially outward, the second gear set The external gear of the third gear set is different from the external diameter of the external gear of the first gear set, and the external gear of the third gear set is formed integrally with the external gear of the second gear set and the first gear The external gear of the set is different from the external gear of the second gear set, the internal gear of the third gear set is fixed to the output shaft, and the internal gear of the second gear set is the third gear It is formed integrally with the internal gear of the gear set and is movable in the axial direction with respect to the output shaft and the internal gear of the third gear set, and the output shaft is the shaft The internal gear of the second gear set meshes with the external gear of the second gear set, and the internal gear of the third gear set and the external gear of the third gear set mesh. When the output shaft moves to one side in the axial direction, the internal gear of the second gear set and the external gear of the second gear set are released from meshing, and the inner gear of the third gear set is released. The gear and the external gear of the third gear set may mesh with each other. As the output shaft moves in the axial direction, the speed reducer alternatively connects the second gear set and the third gear set to the first gear set. The outer gears of the second gear set and the third gear set have different outer diameters. Therefore, the reduction gear can change the reduction ratio.
本発明の一実施形態である減速機1の構造を説明する。減速機1は入力軸2の回転速度を減速して出力軸3を回転する機構である。
The structure of the
図1、図2に示す如く、減速機1は入力軸2、出力軸3、回転子4を備える。本実施形態の入力軸2はモータ6の回転軸である。入力軸2は上下方向に棒状に延び、モータ6の駆動で軸心AXを中心に回転する。以下説明では便宜上、軸方向は上下方向に沿い、図中に矢印で示す。入力軸2は先端部2A、中間部2B、基端部2Cを有する。モータ6は入力軸2の基端部2Cをモータ6内部にて回転可能に保持する。先端部2Aと中間部2Bはモータ6の上方に突出する。先端部2Aは径方向に段状に形成する。先端部2A上部の外径は先端部2A下部の外径よりも小さい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態の出力軸3は軸受8の内輪であり、円環状を呈す。軸受8は転がり軸受である。軸受8の外輪7は円環状を呈し出力軸3を回転可能に支持する。出力軸3は入力軸2の基端部2Cよりも上方に位置する。出力軸3は入力軸2の軸心AXと同心で入力軸2とは独立して回転する。以下説明では回転体の回転中心が軸心AXと同心の時、回転体の回転中心を便宜上、軸心AXとする。
The
回転子4は入力軸2と出力軸3の間に設ける。回転子4は入力軸2の回転速度を減速して出力軸3を回転する機構である。回転子4は筐体5、偏心輪30、軸受40、歯車組10、20、錘50、軸受60、保持体65を備える。筐体5は平面視円形の有底筒状で、底部中央に円形の開口部5Aを有する。入力軸2の先端部2Aと中間部2Bは開口部5Aを挿通する。モータ6は回転子4の下側に配置し、筐体5の底部下面に螺子で固定する。入力軸2の先端部2Aと中間部2Bは開口部5Aを介し回転子4内に突出する。筐体5外周の縁部5Bは上方に突出し周方向に一周する。縁部5Bは径方向に厚みを有する。軸受8の外輪7は筐体5の縁部5B上に螺子で固定する。
The
偏心輪30は内側偏心輪31と外側偏心輪36を備える。図3に示す如く、内側偏心輪31は軸方向に延びる円筒状を呈す。内側偏心輪31の軸方向の長さは、入力軸2の先端部2Aと中間部2Bの長さより若干短い。入力軸2の中間部2Bは内側偏心輪31の筒穴32内に配置する。筒穴32の内径は中間部2Bの外径と略同じである。内側偏心輪31の軸心BXは軸心AXに対し偏心する。内側偏心輪31は外周面33に螺子穴を有する。螺子穴は外周面33と筒穴32の内周面の間を径方向に貫通する。固定螺子34は螺子穴に締結し、内側偏心輪31を入力軸2の中間部2Bに固定する。故に内側偏心輪31は入力軸2に接続する。入力軸2の回転時、内側偏心輪31は入力軸2と一体に回転する。該時、内側偏心輪31の軸心BXは軸心AXの周囲を公転する軌道を通る。
The
外側偏心輪36は軸方向に延びる円筒状を呈す。外側偏心輪36の軸方向の長さは、内側偏心輪31の軸方向の長さと略同じである。内側偏心輪31は外側偏心輪36の筒穴37内に配置する。筒穴37の内径は内側偏心輪31の外周面33の外径と略同じである。外側偏心輪36の軸心CXは内側偏心輪31の軸心BXに対し偏心し、且つ軸心AXに対し偏心する。外側偏心輪36は外周面38に螺子穴を有する。螺子穴は外周面38と筒穴37の内周面の間を径方向に貫通する。固定螺子39は螺子穴に締結し、外側偏心輪36を内側偏心輪31に固定する。入力軸2の回転時、外側偏心輪36は入力軸2及び内側偏心輪31と一体に回転する。該時、外側偏心輪36の軸心CXは軸心AXの周囲を公転する軌道を通る。
The outer
外側偏心輪36は軸方向の下部に、外周面38を周方向に一周する溝部381を有する。開環状の止め輪41(図2参照)は溝部381に係合し、外周面38よりも径方向外側に突出する。
The outer
図1、図2に示す如く、軸受40は円筒状の針状ころ軸受である。軸受40の内輪は外側偏心輪36の外周面38に嵌合する。軸受40の外輪は歯車組10、20の外歯車16、26に嵌合する。軸受40の下端部は外側偏心輪36の止め輪41の上面に当接する。止め輪41は軸受40を軸方向に位置決めする。軸受40の軸方向の長さは偏心輪30の軸方向の略半分の長さであり、外歯車16と外歯車26の軸方向の厚みを足した長さに相当する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
歯車組10、20は筐体5内に収容し夫々、外歯車16、26と内歯車11、21を備える。歯車組20は歯車組10の上方に位置する。尚、各図面で各歯車の歯の図示は省略する。外歯車16は円環状の板状を呈し、外周面に沿って径方向外向きに突出する複数の歯を備える。内歯車11は円環状の板状を呈し、内周面に沿って径方向内向きに突出する複数の歯を備える。内歯車11は外歯車16の径方向外側に位置する。外歯車16と内歯車11は互いに噛合する。外歯車16の外径は内歯車11の内径よりも小さい。即ち外歯車16の歯数は内歯車11の歯数よりも少ない。外歯車16の軸方向の厚みは軸受40の軸方向の長さの略1/2である。
The gear sets 10 and 20 are accommodated in the
外歯車16の内周面は軸受40外周面の下部に嵌合する。外歯車16の軸心は外側偏心輪36の軸心CXと同心である。内歯車11は筐体5の底部上面且つ縁部5B内側に螺子で固定する。内歯車11の外径は筐体5の縁部5Bの内径と略同じである。内歯車11の軸心は入力軸2の軸心AXと同心である。軸心AXに対し軸心CXが偏心する偏心量Aは、外歯車16の外径の半径R1と内歯車11の内径の半径G1(図4参照)との差分に相当する。入力軸2の回転時、軸心CXは偏心量Aの長さ分、軸心AXから離れた位置を公転する。外歯車16は軸心AXの周囲を公転しつつ内歯車11と噛合する。外歯車16は内歯車11と噛合いつつ、軸心CXを中心に入力軸2とは独立して回転する。入力軸2が一方向に一回転した時、外歯車16は一回公転し、且つ入力軸2の回転方向と逆方向に内歯車11との歯数差の分だけ軸心CXを中心に回転する。
The inner peripheral surface of the
外歯車26は円環状の板状を呈し、外周面に沿って径方向外向きに突出する複数の歯を備える。内歯車21は円環状の板状を呈し、内周面に沿って径方向内向きに突出する複数の歯を備える。内歯車21は外歯車26の径方向外側に位置する。外歯車26と内歯車21は互いに噛合する。外歯車26の外径は内歯車21の内径よりも小さい。即ち外歯車26の歯数は内歯車21の歯数よりも少ない。外歯車26の軸方向の厚みは軸受40の軸方向の長さの略1/2である。
The
外歯車26の内周面は軸受40外周面の上部に嵌合する。外歯車26は外歯車16の上側に螺子止めで接合し、一体に固定する。即ち外歯車16と外歯車26は接合する。外歯車16と外歯車26は偏心輪30及び軸受40を介し、入力軸2の中間部2Bに設ける。外歯車26の軸心は外側偏心輪36の軸心CXと同心である。外歯車26の外径は外歯車16の外径よりも小さい。外歯車26の歯数は外歯車16の歯数よりも少ない。
The inner peripheral surface of the
内歯車21は、内歯車11上方に内歯車11とは非接触の状態で配置する。内歯車21の内径は内歯車11の内径よりも小さい。即ち内歯車21の歯数は内歯車11の歯数よりも少ない。内歯車21は内側の縁部に沿って一周し、且つ上面から上方へ突出する突部22を有する。突部22は軸受8の内輪、即ち出力軸3の軸穴3Aに係合し、出力軸3を位置決めする。内歯車21は出力軸3に螺子で固定する。即ち内歯車21は出力軸3に接続する。内歯車21の軸心は入力軸2の軸心AXと同心である。
The
外歯車26は、軸心AXに対し偏心量Aで偏心する軸心CXを中心に回転可能であり、且つ内歯車21と噛合する。入力軸2の回転時、外歯車26は軸心CXを中心に外歯車16と一体に回転する。内歯車21は外歯車26に従動し、軸心AXを中心に出力軸3と一体に回転する。
The
錘50は軸方向に厚みを有する円筒状の釣合い錘である。錘50の内周面51は外側偏心輪36の外周面38に嵌合する。錘50は外周面52に螺子穴を有し、螺子穴に固定螺子を締結して外側偏心輪36に固定する。錘50の固定位置は入力軸2の先端部2A下部に対応する。即ち錘50は偏心輪30を介し、先端部2A下部に接続する。錘50の軸心は軸心CXに対し偏心し、且つ軸心AXに対し偏心する。
The
軸心AXに対し軸心CXが偏心するので、偏心輪30、軸受40及び外歯車16、26の重心位置は平面視で軸心AXの位置と異なる。故に入力軸2の回転時、入力軸2は偏心輪30、軸受40及び外歯車16、26から遠心力の作用を受ける。錘50の重心位置は軸心AXの位置に対し、平面視で偏心輪30、軸受40及び外歯車16、26の重心位置と反対側に位置する。錘50の重さは偏心輪30、軸受40及び外歯車16、26の重さと略同じ重さである。故に入力軸2の回転時、錘50は入力軸2に作用する遠心力の不釣り合いを抑制する。
Since the axis CX is eccentric with respect to the axis AX, the positions of the centers of gravity of the eccentric 30, the
軸受60は円筒状の樹脂性軸受である。軸受60の筒穴は入力軸2の先端部2A上部に係合し、入力軸2を回転可能に支持する。軸受60は入力軸2の先端部2A上部を支持する。モータ6は入力軸2の基端部2Cを保持する。即ち軸受60とモータ6は入力軸2の両端を支持し、入力軸2を補強する。軸受60の下端部61は径方向外向きに鍔状に突出する。軸受60の下面は偏心輪30の上面に接触又は近接する。
The
保持体65は軸受8を介し、軸受60を筐体5に保持する。保持体65は円筒状を呈し、上部外周面が径方向外側に突出し、上部内周面が径方向内側に突出する。保持体65下部の外径は出力軸3の軸穴3Aの内径と略同じである。保持体65上部の外径は保持体65下部の外径よりも大きい。保持体65上部の開口部66の内径は軸受60の外径と略同じである。軸受60は開口部66に嵌合する。軸受60の下端部61は保持体65上部の下面に当接し、保持体65に対し軸受60を位置決めする。保持体65下部は軸方向上方から出力軸3の軸穴3A内に嵌合する。保持体65上部は出力軸3上面に当接し、出力軸3に対し保持体65を位置決めする。保持体65下部の開口部67の内径は、入力軸2の回転に伴う錘50の回転時に錘50の外周面が通る領域よりも大きい。故に保持体65下部は錘50の回転範囲に干渉しない。
The holding
図4を参照し偏心輪30が外歯車16と内歯車11の噛み合いを調整する動作を説明する。内側偏心輪31は固定螺子34を締結して入力軸2に固定した状態である。内側偏心輪31の軸心BXは入力軸2の軸心AXに対し偏心する。外側偏心輪36は固定螺子39を緩め、内側偏心輪31に対し回転可能にする。外側偏心輪36の軸心CXは軸心BXに対し偏心する。
The operation in which the eccentric 30 adjusts the meshing between the
外歯車16と内歯車11の間隙Bが0でない時、作業者は外側偏心輪36を内側偏心輪31に対し回転する。軸心CXの位置は平面視で軸心BXの周囲を移動する。軸心AXの位置に対する軸心BXの位置は変わらない。軸心CXの位置と軸心AXの位置との間の長さ、即ち偏心量Aは変化する。内歯車11の内径の半径G1は、偏心量Aと外歯車16の外径の半径R1と間隙Bとを足した長さに相当する。故に偏心量Aを調整し間隙Bが0又は0に近づく時、外歯車16は内歯車11と深く噛み合う状態になる。外側偏心輪36は固定螺子39を締結して内側偏心輪31に固定し、外歯車16と内歯車11が噛み合う状態を維持する。
When the gap B between the
図5、図6を参照し減速機1の動作を説明する。以下説明で各部位の位置関係及び回転向きは、減速機1を平面視した場合の向きを基準とする。入力軸2、出力軸3、回転子4の回転角度を、θを用いた変数で表し、単位はラジアンを使用する。マーカM1は偏心輪30上の所定の一点を示し、マーカM2は内歯車11上の所定の一点を示し、マーカM3は外歯車16上の所定の一点を示し、マーカM4は外歯車26上の所定の一点を示し、マーカM5は内歯車21上の所定の一点を示す。例えば図5に示す如く、内歯車11と外歯車16は噛合位置T11、T12で互いに噛合する。噛合位置T11は内歯車11における外歯車16との噛合位置である。噛合位置T12は外歯車16における内歯車11との噛合位置である。入力軸2はモータ6の駆動で軸心AXを中心に時計回りにθin回転する。マーカM1と矢印Jで示す如く、偏心輪30は軸心AXを中心に時計回りにθin回転する。外歯車16は軸心AXの周囲をθin公転する。マーカM2で示す如く、内歯車11は筐体5に固定するので回転しない。偏心輪30の回転後、内歯車11における外歯車16との噛合位置T21は、回転前の噛合位置T11に対し軸心AXを中心に時計回りにθinに相当する歯数分移動する。即ち偏心輪30回転後の噛合位置T21は、回転前の噛合位置T11に対し2πG1(θin/2π)=G1・θin移動する。G1は内歯車11の内径の半径である。
The operation of the
外歯車16は内歯車11との間に半径差がある。故にマーカM3と矢印Kで示す如く、外歯車16は公転しつつ、内歯車11との半径差に応じた外周長さの差分を自転することで、内歯車11との噛合を維持する。外歯車16における内歯車11との噛合位置T22は、外歯車16の自転と公転によって、回転前の噛合位置T12に対し軸心CXを中心に時計回り方向にθaに相当する歯数分移動する。外歯車16の噛合位置T22は、回転前の噛合位置T12に対し2πR1(θa/2π)=R1・θa移動する。R1は外歯車16の外径の半径である。内歯車11における外歯車16との噛合位置T21が噛合位置T11に対し移動する長さと、外歯車16における内歯車11との噛合位置T22が噛合位置T12に対し移動する長さは、同じである。故に、
G1・θin=R1・θa ・・・ (1)
が成り立つ。
The
G1 · θin = R1 · θa (1)
Holds.
図6に示す如く、入力軸2の回転前、内歯車21と外歯車26は夫々の噛合位置T31、T32で互いに噛合する。噛合位置T31は内歯車21における外歯車26との噛合位置である。噛合位置T32は外歯車26における内歯車21との噛合位置である。外歯車16と外歯車26は一体に回転する。故にマーカM4と矢印Pで示す如く、入力軸2がθin回転する間、外歯車26は軸心AXの周囲を時計回りに公転しつつ、軸心CXを中心に反時計回りに自転する。回転後、外歯車26における内歯車21との噛合位置T42は、回転前の噛合位置T32に対し軸心CXを中心に時計回り方向にθaに相当する歯数分移動する。即ち外歯車26における内歯車21との噛合位置T42は、回転前の噛合位置T32に対し2πR2(θa/2π)=R2・θa移動する。R2は外歯車26の外径の半径である。
As shown in FIG. 6, before the
内歯車21は外歯車26との間に半径差がある。故にマーカM5と矢印Qで示す如く、内歯車21は時計回りに自転することで、外歯車26との半径差に応じた外周長さの差分を解消し、外歯車26との噛合を維持する。内歯車21における外歯車26との噛合位置T41は、内歯車21の自転によって、回転前の噛合位置T31に対し軸心AXを中心に時計回り方向にθbに相当する歯数分移動する。内歯車21の噛合位置T41は、回転前の噛合位置T31に対し2πG2(θb/2π)=G2・θb移動する。G2は内歯車21の内径の半径である。外歯車26における内歯車21との噛合位置T42が噛合位置T32に対し移動する長さと、内歯車21における外歯車26との噛合位置T41が噛合位置T31に対し移動する長さは同じである。故に、
R2・θa=G2・θb ・・・ (2)
が成り立つ。
The
R2 · θa = G2 · θb (2)
Holds.
上記(1)、(2)式より、
θb=(G1/R1)・(R2/G2)・θin ・・・ (3)
となる。上述の如く、内歯車21は自転して外歯車26との噛合を維持する。内歯車21が自転する角度をθoutとする。θoutはθinと、外歯車26の公転と内歯車21の自転による噛合位置の移動分の角度θbとの差分である。故に、
θout=θin−θb ・・・ (4)
が成り立つ。(3)式に(4)式を代入すると、
θout={1−((G1・R2)/(R1・G2))}θin ・・・ (5)
となる。
From the above formulas (1) and (2),
θb = (G1 / R1) · (R2 / G2) · θin (3)
It becomes. As described above, the
θout = θin−θb (4)
Holds. Substituting (4) into (3),
θout = {1-((G1 · R2) / (R1 · G2))} θin (5)
It becomes.
偏心輪30の偏心量をAとし、外歯車16、26と内歯車11、21の夫々の噛合における間隙Bが0であるとみなすと、
R1+A=G1 ・・・ (6)
R2+A=G2 ・・・ (7)
が成り立つ。(5)式に(6)、(7)式を代入すると、
θout={((R1−R2)A)/(R1(R2+A))}θin ・・・ (8)
となる。減速比は入力軸2の1回転あたりの出力軸3の回転数、即ちθin/θoutと定義する。(8)式を変形すると、
θin/θout={R1(R2+A)}/{A(R1−R2)} ・・・ (9)
となる。
Assuming that the eccentric amount of the
R1 + A = G1 (6)
R2 + A = G2 (7)
Holds. Substituting Equations (6) and (7) into Equation (5),
θout = {((R1-R2) A) / (R1 (R2 + A))} θin (8)
It becomes. The reduction ratio is defined as the number of rotations of the
θin / θout = {R1 (R2 + A)} / {A (R1-R2)} (9)
It becomes.
減速比が1より大きい時、即ちθin/θout>1の時、回転子4は入力軸2の回転速度を減速して出力軸3を回転する。該時、出力軸3の回転方向は入力軸2の回転方向と同一である。R1、R2、Aは0より大きい値なので、θin/θout>1と(9)式より、R1>R2である。本実施形態の回転子4は入力軸2の回転速度を減速して出力軸3を回転できる。(9)式によれば(R1−R2)が0に近い値となる程θin/θoutは大きな値となる。即ち外歯車26の外径の半径R2を外歯車16の外径の半径R1に近付ける程、回転子4は減速比をより大きくできる。(9)式よりR1=R2の時、減速比が無限大となるので回転子4は回転しない。減速比が−1より小さい時、即ちθin/θout<−1の時、回転子4は入力軸2の回転速度を減速し、且つ入力軸2の回転方向とは反対方向に出力軸3を回転する。該時、R1、R2、Aは0より大きい値なのでR1<R2である。
When the reduction ratio is greater than 1, that is, when θin / θout> 1, the
以上説明の如く、減速機1は内歯車11、21に対する外歯車16、26の偏心量Aと、外歯車16、26の外径の半径R1、R2とに応じた減速比を得る。減速機1は歯車組10、20が二組である。外歯車26は外歯車16の上側に接合し、軸心CXを中心に回転可能である。内歯車21は外歯車26に従動し、軸心AXを中心に出力軸3と一体に回転する。入力軸2が一回転した時、外歯車16は内歯車11との歯数差の分だけ軸心CXを中心に回転する。減速機1は二組の歯車組10、20で十分な減速比を得ることができる。故に減速機1は、回転子4に波動歯車、遊星歯車等の高精度で複雑な機構を用いず、簡易な構成で、より大きな減速比を得ることができる。
As described above, the
減速機1は、入力軸2の先端部2A下部に錘50を接続する。錘50の重心位置は軸心AXの位置に対し、平面視で偏心輪30、軸受40及び外歯車16、26の重心位置と反対側に位置する。錘50は、偏心輪30の回転に伴い入力軸2に作用する遠心力の不釣り合いを抑制する。故に減速機1は入力軸2の振動を低減できる。
The
減速機1は軸受60で入力軸2の先端部2A上部を回転可能に支持した。故に減速機1は偏心輪30の回転に伴う入力軸2の振動をより確実に低減できる。
The
偏心輪30は、内側偏心輪31に外側偏心輪36を固定する位置を変更し、入力軸2に対する外側偏心輪36の偏心量Aを変更できる。故に偏心輪30は偏心量Aを調整し、内歯車11、21に対し外歯車16、26が深く噛み合った状態にできる。減速機1は、歯車組10、20の隙間を減らし、回転力の伝達における損失を低減できる。
The
減速機1は偏心輪30と外歯車16、26の間に軸受40を設けた。故に減速機1は偏心輪30に対する外歯車16、26の回転を円滑に行い、回転力の伝達における損失を低減できる。
The
本発明は上記実施形態に限定せず種々変更できる。外歯車16の外径は外歯車26の外径よりも小さくてもよい。該時、θin/θout<−1になり、減速比は−1より小さくなる。回転子4は入力軸2の回転速度を減速し、且つ入力軸2の回転方向とは反対方向に出力軸3を回転できる。
The present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified. The outer diameter of the
外歯車16と外歯車26は螺子で一体に固定したが、外歯車16と外歯車26を一体成形してもよい。該場合、減速機1は部品点数を減らし、回転子4の構成を簡易化できる。
Although the
錘50はなくてもよい。軸受60及び保持体65はなくてもよい。錘50と軸受60及び保持体65は何れか一方のみを設けてもよい。錘50がなく、軸受60及び保持体65がある構成の時、減速機1は軸受60で入力軸2を補強し入力軸2を細くできる。故に減速機1は偏心輪30の径方向の大きさをなるべく小さくし且つ偏心量Aを大きくできる。
The
偏心輪30は外側偏心輪36と内側偏心輪31によって偏心量Aを調整せず、予め偏心量Aを所定の大きさに設定した一部品からなってもよい。内歯車11、21と外歯車16、26は平歯車であれば容易に製造でき好ましいが、斜歯歯車、山歯歯車等を用いてもよい。
The
回転子4は二組の歯車組10、20を備えたが、四組以上の偶数組の歯車組を備えてもよい。例えば四組の歯車組を備えた時、回転子は以下の如き構成としてもよい。一組目と二組目の歯車組の外歯車は偏心輪及び軸受を介し入力軸に設ける。二組目の歯車組の内歯車は軸心AXを中心に回転可能な回転軸を固定する。三組目と四組目の歯車組の外歯車は偏心輪及び軸受を介し該回転軸に設ける。一組目と三組目の歯車組の内歯車は夫々筐体に固定する。四組目の歯車組の内歯車は出力軸に固定する。回転子の構成は歯車組が六組以上の偶数組ある場合も同様である。減速機は歯車組の組数の増加に応じて減速比をより大きくできる。
Although the
図7に示す如く、減速機101は減速比を変更可能な構成でもよい。減速機101の回転子104は筐体5、偏心輪130、軸受140、歯車組110、120、170を備える。筐体5、偏心輪130、軸受140の構成は上記実施形態の筐体5、偏心輪30、軸受40と略同じなので説明を省略する。歯車組110の外歯車116は軸受140の下部に嵌合する。歯車組110の内歯車111は筐体5の底部上面且つ縁部5B内に固定する。外歯車116と内歯車111は噛合した状態を維持する。歯車組120の外歯車126は外歯車116上方に位置し、外歯車116と一体に固定する。外歯車126は軸方向に外歯車116の二倍以上の長さを有し、上部が径方向外側に突出する。外歯車126の上部は外周に歯を有する歯車を構成する。外歯車126の下部は上部よりも外径が小さく、外周に歯を有さない。
As shown in FIG. 7, the
歯車組170の外歯車176は外歯車126の上に外歯車126と一体形成する。外歯車116、126、176の軸心は偏心輪130の軸心と同心である。外歯車116、126、176は、偏心輪130の軸心を中心に入力軸2とは独立して回転可能に設ける。外歯車126の歯車部分の外径は外歯車116の外径より大きく、外歯車176の外径は外歯車116の外径より小さい。
The
歯車組170の内歯車171は出力軸103の下に固定する。出力軸103は軸受108の内輪である。歯車組120の内歯車121は内歯車171の下に内歯車171と一体形成する。内歯車121は軸方向に内歯車111の二倍以上の長さを有し、下部が径方向内側に突出する。内歯車121の下部は内周に歯を有する歯車を構成する。内歯車121の上部は下部よりも外径が小さく、外周に歯を有さない。
The
内歯車111、121、171の軸心は入力軸2の軸心AXと同心である。内歯車121、171は軸心AXを中心に回転可能に設ける。内歯車121の歯車部分の内径は内歯車111の内径より大きく、内歯車171の内径は内歯車111の内径より小さい。軸受108の外輪107は筐体5に固定せず、軸方向に移動可能に設ける。故に出力軸103と内歯車121、171は軸方向に移動可能である。
The shafts of the
出力軸103が軸方向上方へ移動すると、内歯車121は外歯車126と噛合し、内歯車171は外歯車176との噛合状態を解除する。回転子104は歯車組110と歯車組120を介し、入力軸2の回転速度を減速し且つ入力軸2とは反対方向に出力軸103を回転する。出力軸103が軸方向下方へ移動すると、内歯車121は外歯車126との噛合状態を解除し、内歯車171は外歯車176と噛合する。回転子104は歯車組110と歯車組170を介し、入力軸2の回転速度を減速し且つ入力軸2と同方向に出力軸103を回転する。
When the
出力軸103が軸方向に移動することで、減速機101は歯車組120と歯車組170を択一的に歯車組110と接続する。歯車組120の外歯車126と歯車組170の外歯車176は外径が異なる。故に減速機101は減速比を変更できる。
As the
上記実施形態の軸受60が本発明の「支持体」に相当する。歯車組110が本発明の「第一歯車組」に相当し、歯車組120が本発明の「第二歯車組」に相当し、歯車組170が本発明の「第三歯車組」に相当する。 The bearing 60 of the above embodiment corresponds to the “support” of the present invention. The gear set 110 corresponds to the “first gear set” of the present invention, the gear set 120 corresponds to the “second gear set” of the present invention, and the gear set 170 corresponds to the “third gear set” of the present invention. .
1 減速機
2 入力軸
2A 先端部
3 出力軸
4 回転子
5 筐体
10、20、110、120、170 歯車組
11、21 内歯車
16、26 外歯車
30 偏心輪
31 内側偏心輪
36 外側偏心輪
40、60 軸受
50 錘
A 偏心量
AX 軸心
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記軸方向の他方側に前記軸心と同心に設け、且つ前記入力軸とは独立に回転する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸に連結し、前記入力軸の回転速度を減速して前記出力軸を回転する回転子と
を備えた減速機において、
前記回転子は、
前記入力軸に接続し、且つ前記入力軸の軸心に対し所定の偏心量で偏心する偏心輪と、
外歯車と、前記外歯車の径方向外側で前記外歯車に噛合し、前記外歯車より歯数が多い内歯車とを組とする少なくとも二組の歯車組と
を備え、
前記歯車組は、前記外歯車が前記偏心輪の外周に設けて前記偏心輪の回転軸を中心に回転可能で、且つ前記内歯車の軸心が前記入力軸の軸心と同心であり、
前記二組の歯車組は前記軸方向に隣接し、且つ隣り合う前記歯車組の前記外歯車同士が接合し、
接合する前記外歯車同士の外径は互いに異なり、
前記出力軸は前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記内歯車に接続すること
を特徴とする減速機。 An input shaft provided on one side in a predetermined axial direction and rotated by an external force around an axial center extending in the axial direction;
An output shaft provided concentrically with the shaft center on the other side in the axial direction, and rotating independently of the input shaft;
In a speed reducer that is connected to the input shaft and the output shaft, and includes a rotor that rotates the output shaft by reducing the rotational speed of the input shaft.
The rotor is
An eccentric wheel connected to the input shaft and eccentric with a predetermined eccentricity with respect to the axis of the input shaft;
An external gear, and at least two sets of gears that are meshed with the external gear on the outside in the radial direction of the external gear and have an internal gear with more teeth than the external gear,
In the gear set, the outer gear is provided on the outer periphery of the eccentric ring so that the outer gear can rotate around the rotation axis of the eccentric ring, and the axis of the inner gear is concentric with the axis of the input shaft,
The two gear sets are adjacent in the axial direction, and the external gears of the adjacent gear sets are joined together,
The outer diameters of the external gears to be joined are different from each other,
The output shaft is connected to the internal gear of the gear set located on the other side in the axial direction.
前記回転子は、前記先端部に接続して前記入力軸と共に回転する錘を備え、
前記錘は、前記軸方向から見て前記入力軸の軸心に対し前記偏心輪の回転中心と反対側に重心位置を有することを特徴とする請求項1に記載の減速機。 The input shaft has a tip portion that extends to the other side in the axial direction than the external gear of the gear set located on the other side in the axial direction;
The rotor includes a weight connected to the tip portion and rotating together with the input shaft,
2. The speed reducer according to claim 1, wherein the weight has a position of a center of gravity on a side opposite to a rotation center of the eccentric ring with respect to an axis of the input shaft when viewed from the axial direction.
前記歯車組を収容する筐体と、
前記筐体に設け、前記錘が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体と
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の減速機。 The rotor is
A housing that houses the gear set;
The speed reducer according to claim 2, further comprising: a support body provided on the housing and supporting the tip portion in a state where the weight is rotatable.
前記回転子は、
前記歯車組を収容する筐体と、
前記筐体に設け、前記入力軸が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体と
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の減速機。 The input shaft has a tip portion that extends to the other side in the axial direction than the external gear of the gear set located on the other side in the axial direction;
The rotor is
A housing that houses the gear set;
The speed reducer according to claim 1, further comprising: a support body provided on the casing and supporting the tip portion in a state where the input shaft is rotatable.
前記入力軸に固定し、且つ前記入力軸の軸心に対し偏心する内側偏心輪と、
前記内側偏心輪の外周側に設けて前記内側偏心輪に固定し、且つ前記内側偏心輪の軸心に対し偏心する外側偏心輪と
を備え、
前記外側偏心輪は、前記内側偏心輪に対する回転位置を変更可能であることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の減速機。 The eccentric ring is
An inner eccentric ring fixed to the input shaft and eccentric with respect to the axis of the input shaft;
An outer eccentric ring that is provided on the outer circumferential side of the inner eccentric ring, is fixed to the inner eccentric ring, and is eccentric with respect to the axis of the inner eccentric ring;
The reduction gear according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer eccentric wheel is capable of changing a rotational position with respect to the inner eccentric wheel.
前記軸方向の一方側から他方側に向けて、第一歯車組、第二歯車組、第三歯車組を有し、
前記第二歯車組の外歯車は、前記第一歯車組の外歯車と一体に固定し、前記軸方向の長さが前記第一歯車組の外歯車よりも長く且つ前記軸方向の他方側が径方向外側に突出し、
前記第二歯車組の外歯車の外径は、前記第一歯車組の外歯車の外径と異なり、
前記第三歯車組の外歯車は、前記第二歯車組の外歯車と一体に形成し且つ前記第一歯車組の外歯車、前記第二歯車組の外歯車と異なる外径であり、
前記第三歯車組の内歯車は、前記出力軸に固定し、
前記第二歯車組の内歯車は、前記第三歯車組の内歯車と一体に形成し且つ前記出力軸及び前記第三歯車組の内歯車と前記軸方向に移動可能であり、
前記出力軸が前記軸方向の他方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、
前記出力軸が前記軸方向の一方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の減速機。 The gear set is
From one side of the axial direction to the other side, having a first gear set, a second gear set, a third gear set,
The external gear of the second gear set is fixed integrally with the external gear of the first gear set, the axial length is longer than the external gear of the first gear set, and the other side in the axial direction has a diameter. Protruding outward in the direction,
The outer diameter of the external gear of the second gear set is different from the outer diameter of the external gear of the first gear set,
The external gear of the third gear set is formed integrally with the external gear of the second gear set and has an outer diameter different from that of the external gear of the first gear set and the external gear of the second gear set,
The internal gear of the third gear set is fixed to the output shaft,
The internal gear of the second gear set is formed integrally with the internal gear of the third gear set and is movable in the axial direction with the output shaft and the internal gear of the third gear set,
When the output shaft moves to the other side in the axial direction, the internal gear of the second gear set meshes with the external gear of the second gear set, and the internal gear of the third gear set and the third gear set The external gear of the release the meshing state,
When the output shaft moves to one side in the axial direction, the internal gear of the second gear set and the external gear of the second gear set are released from meshing, and the internal gear of the third gear set and the first gear are The reduction gear according to any one of claims 1 to 6, wherein the external gear of the three-gear set meshes.
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