JP2888691B2 - 内接噛合遊星歯車構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減速機、あるいは増速
機、特に小型で高出力が要請される減速機、あるいは増
速機に適用するのに好適な内接噛合遊星歯車構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、主回転軸と、該主回転軸に設けら
れたピニオンと、該ピニオンと噛合する複数の伝導歯車
と、該伝導歯車と共に回転する複数の偏心体軸と、該偏
心体軸に設けられた偏心体と、該偏心体に偏心体軸受を
介して支持され前記主回転軸に対して揺動回転する外歯
歯車と、該外歯歯車と噛合する内歯歯車と、前記偏心体
軸の両端を回転自在に支持すると共に自身は前記外歯歯
車の自転成分の回転を行う支持ブロック及び止めブロッ
クと、を備え、支持ブロック側から一体的に突出形成さ
れたキャリア体を介して支持ブロックと止めブロックが
連結されてキャリアを形成している内接噛合遊星歯車構
造を採用した減速機が、例えば米国特許３１２９６１１
号等により知られている。

【０００３】ところが、この種の公知の内接噛合遊星歯
車構造を採用した減速機においては、互いに噛み合う歯
車間や軸への取付手段に遊びやがたがあることから、正
転から逆転へ移るときに駆動側の逆転が直ぐに始動側の
逆転となって現われない現象（角度バックラッシュ）が
あるため、これをそのまま正転、逆転の繰返しの多い、
例えば産業用ロボットの関節装置のような制御装置用の
減速機として使用すると、前記角度バックラッシュによ
る制御精度の低下を招くという問題があった。

【０００４】そこで、公知の内接噛合遊星歯車減速機
で、内歯歯車の歯形がピンよりなる円弧歯形、外歯歯車
の歯形がトロコイド波形又は円弧歯形であって、外歯歯
車の歯数が内歯歯車の歯数よりも１だけ少ない組合せに
おいて、角度バックラッシュをより低減させるように構
成した減速機が特開昭６０−２６０７３７において提案
されている。

【０００５】図５及び図６に、この形式の内接噛合遊星
歯車構造の従来例を示す。

【０００６】これらの図において、符号１で示すものは
円筒状のケーシングであり、外フランジ２を有してい
る。ケーシング１内の中心部には、図示しないモータに
よって回転駆動される入力軸（主回転軸）３の先端が挿
入されている。

【０００７】ケーシング１内には、軸方向に間隔をおい
て支持ブロック４及び止めブロック５が互いに対向して
配置されている。これら支持ブロック及び止めブロック
４、５は、それぞれ軸受６a 、６b を介してケーシング
１の内周に回転自在に支持されている。

【０００８】図５において右側の支持ブロック４は、左
側の止めブロック５側に突出した複雑な形状のキャリア
体７（図６参照）を有しており、両ブロック４、５は、
このキャリア体７を介してボルト２９、ピン３０により
互いに連結・固定され、全体でキャリアを構成してい
る。

【０００９】又、ケーシング１内には、３本の偏心体軸
８が入力軸３と平行に配設されている。これら偏心体軸
８は、入力軸３と同心の円周上に周方向に等間隔をもっ
て配設されており、各々両端部が偏心体軸軸受９a 、９
b を介して、支持ブロック４及び止めブロック５の各偏
心体軸軸受孔１０a 、１０b に回転自在に支持されてい
る。

【００１０】各偏心体軸８の止めブロック５側の端部
は、偏心体軸軸受９a による支持部分よりも外方に突出
しており、その突出した部分には、スプライン１２を介
して伝動歯車１３が取付けられている。ここにおいて伝
動歯車１３はバックラッシ防止のために２枚重ねにして
取付けられている。

【００１１】即ち、２枚の伝動歯車体１３a 、１３b を
互いの位相をがた分だけずらして組み込むことにより正
転時、逆転時で伝動歯車体１３a 、１３b のいずれかに
より全くバックラッシを生じることなく動力伝達ができ
るようにしているものである。

【００１２】支持ブロック４及び止めブロック５の径方
向の中心には、それぞれ中心孔１４、１５が形成されて
おり、それら中心孔１４、１５を、前記入力軸３が貫通
している。そして、入力軸３の先端に、前記各偏心体軸
８に固定した伝動歯車１３と噛合するピニオン１６が固
定され、これにより、入力軸３の回転が、ピニオン１６
及び伝動歯車１３を介して、３本の偏心体軸８に等しく
分配されるようになっている。

【００１３】この場合、伝動歯車１３の歯数はピニオン
１６の歯数よりも多くなっており、各偏心体軸８は、伝
動歯車１３とピニオン１６の歯数比だけ減速回転され
る。

【００１４】各偏心体軸８の軸方向略中央部には、軸方
向に並んで２つの偏心体１７a 、１７b が設けられてい
る。これら偏心体１７a 、１７b は、互いに１８０°位
相がずれている。

【００１５】一方、支持ブロック４、止めブロック５の
間には、２枚の外歯歯車１８a 、１８b が配置されてい
る。各外歯歯車１８a 、１８b には、前記偏心体軸８の
貫通する３つの偏心体軸受孔１９a 、１９b が設けられ
ており、各偏心体軸受孔１９a 、１９b に、前記各偏心
体１７a 、１７b が偏心体軸受２０a 、２０b を介して
嵌合されている。これにより外歯歯車１８a 、１８b
は、図６に示すように、その中心Ｏg が入力軸３の回転
中心Ｏf に対して距離ｅだけ偏心した状態に支持され、
偏心体軸８の１回転毎に、入力軸３の回転中心Ｏf に対
して１回転だけ揺動回転するようになっている。

【００１６】前記外歯歯車１８a 、１８b は、円弧又は
トロコイド形の外歯２４を有するもので、その外周側に
は、外歯歯車１８a 、１８b が噛合する内歯歯車２５が
配設されている。内歯歯車２５は、ケーシング１の内周
に該ケーシング１と一体に形成されており、外ピン２６
からなる内歯を有している。

【００１７】外歯歯車１８a 、１８b の中央部には、図
６に示すように、複雑な曲線状輪郭を持つ挿入口（＝嵌
挿孔）２８a 、２８b が形成されている。そして、これ
ら挿入口２８a 、２８b を支持ブロック４のキャリア体
７が貫通し、該キャリア体７の端面が止めブロック５の
内端面に密着した状態で、前述したように両ブロック
４、５が、ボルト２９及びピン３０で互いに連結・固定
され、一体のキャリアが構成されている。

【００１８】キャリア体７は、支持ブロック４、止めブ
ロック５が受けた回転力を相互に伝達するものであり、
外歯歯車１８a 、１８b の挿入口２８a 、２８b は、外
歯歯車１８a 、１８b が揺動しても該キャリア体７と干
渉しないだけの大きさ、及び形状の開口として形成され
ている。

【００１９】次に作用を説明する。

【００２０】ここでは、まず、仮にケーシング１が固定
され、支持ブロック４、止めブロック５で構成したキャ
リアから回転出力を取り出す場合を想定して説明する。

【００２１】入力軸３が回転すると、ピニオン１６及び
伝動歯車１３を介して３つの偏心体軸８が同一方向（入
力軸３とは逆方向）に同一速度で回転する。３つの偏心
体軸８には、それぞれ２つの偏心体１７a 、１７b が設
けられており、当該偏心体１７a 、１７b が同方向に同
一速度で偏心回転することにより、２枚の外歯歯車１８
a 、１８b が入力軸３に対して揺動回転を行う。

【００２２】ここではケーシング１が固定、即ち内歯歯
車２５が固定されている場合を想定しているから、外歯
歯車１８a 、１８b は、内歯歯車２５によって自由な自
転が拘束された状態で、内歯歯車２５に内接しながら揺
動することになる。今、例えば外歯歯車１８a 、１８b
の歯数をＮ、内歯歯車２５の歯数をＮ＋１とした場合、
その歯数差は１である。従って、偏心体軸８が１回転す
る毎に、外歯歯車１８a 、１８b は内歯歯車２５に対し
て１歯分だけずれる（自転する）ことになる。

【００２３】この「ずれ」、即ち外歯歯車１８a 、１８
b の自転は、偏心体軸８を介して支持ブロック４、止め
ブロック５に伝わる。各ブロック４、５に伝わった回転
力は、両ブロック４、５がキャリア体７を介して一体化
されていることで、合力となって取り出される。なお、
両ブロック４、５は、偏心体軸８が１回転すると、−１
／Ｎ回転に減速される。

【００２４】上の説明では、ケーシング１を固定し、支
持ブロック４、止めブロック５側から出力を取り出す場
合の作用を述べたが、支持ブロック４、止めブロック５
を固定し、ケーシング１側から出力を取り出すこともで
きる。その場合は、ケーシング１に設けた外フランジ２
に相手部材を連結することになる。これによりケーシン
グ１から、前記支持ブロック４、５とは逆回転で（入力
回転に対して）１／（Ｎ＋１）回転の減速回転出力が取
り出される。

【００２５】このように、ケーシング１側を固定して両
ブロック４、５側から減速回転出力を取り出してもよい
し、両ブロック４、５側を固定して、ケーシング１側か
ら減速回転出力を取り出してもよい。即ち、減速機とし
て適用する場合には、前記二様の使用形態が可能であ
る。出力の取り出し方によって区別する場合、前者をキ
ャリア回転形、後者をケース回転形と呼ぶ。

【００２６】図５、６に示した従来の構造の場合は、ケ
ース回転形として使用することを前提として構成されて
いるので、伝動歯車１３側のケーシング１の開口部には
カバー３１が設けられている。

【００２７】なお、この形式の内接噛合遊星歯車構造
は、ケース回転形、キャリア回転形とも、入力、出力の
関係を逆転させることにより、増速機として利用するこ
とも可能である。

【００２８】偏心体軸８の本数は、２本でもよいが、実
用上は外歯歯車１８a 、１８b を安定して保持すると共
に、該外歯歯車１８a 、１８b を貫通する支持ブロック
４の柱部分のスペースとの兼ね合いにより、少なすぎ
ず、且つ多すぎない３本に止どめることが多い。

【００２９】なお、上述した従来例の支持ブロック、止
めブロック、及び伝動歯車の位置をスケルトン化すると
図７のようになる。

【００３０】又、従来知られている他の配置例として
は、例えば図８、あるいは図９に示されるようなものが
ある。図８に示される構成は、特開昭５７−３７１３７
において開示されているもので、着脱自在とした止めブ
ロックに伝動歯車が収まる切欠きを設け、該伝動歯車を
支持ブロックと止めブロックの間で、且つ止めブロック
側に組込むようにしたものである。

【００３１】一方、図９に示される構成は、伝動歯車を
支持ブロックの外側に設けるようにしたものである。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の回
転制御装置用の増減速機の分野においても、近年そのコ
ンパクト化、高剛性化がますます強く要求されるように
なってきている。

【００３３】一般に、高剛性化を実現するためには、キ
ャリア体を一体に備えている支持ブロックの側で相手機
械との連結をする方が好ましい。この点で前記図７、図
８の構成は不合理である。なお、この場合、必然的に駆
動源となるモータの軸（入力軸：主回転軸）は止めブロ
ックの側から挿入するようにした方がモータと相手機械
との配置上の干渉を防止でき、且つ内接噛合遊星歯車構
造自体の構成も簡素化できる。

【００３４】一方、入力軸（主回転軸）には、市販のモ
ータを直結することが多いため、該モータの軸長は一般
にある決まった長さを有する。そのため、ピニオン（及
び伝動歯車）は軸方向においてできるだけ支持ブロック
の相手機械取付面に近い位置に配置した方が前記入力軸
をそれだけ減速機内に取り込むことができるため、モー
タを取り付けた際の軸方向長をコンパクト化できる。

【００３５】以上の２つの点を考慮すると、前記３つの
配置のうちでは図９に示される配置が最も合理的という
ことになる。

【００３６】しかしながら、この場合は、支持ブロック
の相手機械取付面の多くの面積を伝動歯車が専有してし
まうため、該支持ブロックに相手機械取付のためのタッ
プ孔を十分大きく且つ多く開けるためのスペースを確保
することができず、取付にボルトのほかにいわゆるノッ
クを併用せざるを得ず、取扱いが不便になるという問題
がある。

【００３７】このような事情があるため、図７（図５、
図６）に示した従来例では両ブロック側から出力を取り
出さず、キャリア回転型としてケーシングから出力を取
り出す（ケーシングに設けた外フランジ２を介して相手
機械と連結する）ようにしているものである。

【００３８】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、ピニオン及び伝動歯車を入力側
から見て奥の方に設置して市販のモータ等を駆動源とし
て用いた場合に、その既に決まった軸長を減速機内に多
く取り込んで全体のコンパクト化を図ることができ、一
方、相手機械の取付面を支持ブロック上で広く確保で
き、その結果（取付タップを多く設けられることから）
ボルトのみによる締結だけで組付けを行うことができる
ような内接噛合遊星歯車構造を提供し、上記課題を解決
せんとしたものである。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明は、主回転軸と、
該主回転軸に設けられたピニオンと、該ピニオンと噛合
する複数の伝導歯車と、該伝導歯車と共に回転する複数
の偏心体軸と、該偏心体軸に設けられた偏心体と、該偏
心体に偏心体軸受を介して支持され前記主回転軸に対し
て揺動回転する外歯歯車と、該外歯歯車と噛合する内歯
歯車と、前記偏心体軸の両端を回転自在に支持すると共
に自身は前記外歯歯車の自転成分の回転を行う支持ブロ
ック及び止めブロックと、を備え、支持ブロック側から
一体的に突出形成されたキャリア体を介して支持ブロッ
クと止めブロックが連結されてキャリアを形成している
内接噛合遊星歯車構造において、前記ピニオン及び伝導
歯車を前記支持ブロック及び止めブロックの間に配置す
ると共に、前記支持ブロックと一体に形成されたキャリ
ア体の付根部に、前記伝導歯車を前記ピニオンに対して
半径方向外側から組込める大きさの切欠きを複数成形
し、この切欠き内に該伝導歯車を収容したことにより、
上記課題を解決したものである。

【００４０】なお、この構成をとることにより、止めブ
ロックの側から主回転軸を挿入することが容易に実現で
きるようになる。

【００４１】更に、支持ブロックの側で相手機械と連結
するような構成とすることも容易に実現できるようにな
る。

【００４２】

【作用】本発明においては、支持ブロックに一体形成さ
れたキャリア体の付根部に、伝導歯車を半径方向外側か
ら組付けできるような切欠きを設けたため、キャリア体
の強度を十分に保ったまま（太いまま）ピニオン及び伝
動歯車を、支持ブロックと止めブロックの間で、且つ支
持ブロック側に位置させることができるようになる。そ
の結果、高い剛性を維持したまま入力軸（主回転軸）を
減速機内に十分収納することができるため、モータを取
付けた状態での軸方向長を短縮化できる。

【００４３】更に、ピニオン及び伝動歯車が支持ブロッ
クの内側（外歯歯車側）に収容されているため、支持ブ
ロックの相手機械取付面を広く確保することができるよ
うになり、相手機械取付用のタップ孔を多く設けること
ができる。その結果、容易にキャリア回転型の構成とす
ることができ、しかもボルトのみによる締結だけで伝達
トルクを十分に確保できるため、例えばノック等を必要
とせず（従ってそのための相手機械との同時加工等も必
要とせず）組付け工数を大幅に削減できるようになる。

【００４４】なお、この明細書では、キャリア体の一体
形成された側のブロックを支持ブロック、そうでない側
を止めブロックと定義するようにしているが、この定義
は、例えば止めブロック側にキャリア体が全く突出形成
されていないことを要求するものではなく、実質的によ
り多くキャリア体が一体的に突出形成されている方を支
持ブロック、そうでない方を止めブロックと定義し得る
ものである。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図４を参照し
ながら説明する。

【００４６】図１において、ケーシング１０１は、複数
のボルト挿通孔１０２を有している。ケーシング１０１
内の中心部には、図示しない（汎用の）モータによって
回転駆動される入力軸（主回転軸）１０３の先端が図中
右側から挿入されている。

【００４７】ケーシング１０１内には、キャリア体１５
０が一体的に形成された支持ブロック（図中左側）１０
４と、止めブロック（図中右側）１０５とが互いに対向
して配置されている。

【００４８】支持ブロック１０４の外端面（図中左端
面）は相手部材取付面１０４a とされている。各ブロッ
ク１０４、１０５は、それぞれ軸受１０６a 、１０６b
を介してケーシング１０１の内周に回転自在に支持され
ている。

【００４９】両ブロック１０４、１０５は、止めブロッ
ク１０５側から連結ボルト１５５が連結ボルト孔１５７
に捩じ込まれることによって一体に連結・固定されてい
る。この際、キャリア体１５０の止めブロック１０５側
への突出高さＨによって両ブロック１０４、１０５の間
隔が一定に維持される。

【００５０】キャリア体１５０は、基本的にはその断面
が円形とされているが、支持ブロック１０４の付根部に
あたるところだけは、図３に示されるように、伝動歯車
１１３を矢示Ａの方向、即ち半径方向外側から組付けで
きるように切欠き１５１がそれぞれ形成されている。

【００５１】伝動歯車１１３は、入力軸１０３に取付け
られたピニオン１１６と噛合しており、これにより入力
軸１０３の回転がピニオン１１６及び伝動歯車１１３を
介して３本の偏心体軸１０８に等しく分配されるように
なっている。この場合、伝動歯車１１３の歯数はピニオ
ン１１６の歯数よりも多いため、各偏心体軸１０８は当
該伝動歯車１１３とピニオン１１６の歯数比だけ減速回
転される。

【００５２】その他の構成及び作用は、基本的に前述し
た従来例と同様であるため、図中で同一又は類似の部分
に下２桁が同一の符号を付すに止どめ、重複説明を省略
する。

【００５３】この実施例は、このような構成を採用して
いるため、キャリア体１５０はキャリアの剛性を保つの
に十分な太さを有することができ、又該キャリア体１５
０が支持ブロック１０４の側に一体形成されており、該
支持ブロック１０４に相手側部材が取付けられるため、
強度上非常に有利な構成となっている。

【００５４】又、キャリア体１５０が支持ブロック１０
４に一体形成されているにも拘らず、その付根部に伝動
歯車を半径方向外側から組込み可能な切欠きが設けられ
ているため、キャリア体１５０との干渉を避けながら伝
動歯車１１３を（止めブロック１０５側ではなく）支持
ブロック１０４側に設けることができるようになる。

【００５５】即ち、該伝動歯車１１３が軸方向において
支持ブロック１０４側に位置しているため、止めブロッ
ク側から挿入された入力軸１０３を十分にケース内の奥
（支持ブック側）にまで収容され、モータを取付たとき
の軸方向長を短くすることができるようになる。

【００５６】更に、ピニオン１１６及び伝動歯車１１３
が支持ブロック１０４の内側（外歯歯車のある側）に位
置しているため、支持ブロック１０４の相手部材取付面
１０４a の面積を十分に広く確保することができ、多数
の相手部材固定用のタップ孔１５６を形成することがで
きる。そのため、従来の図７、図８に示した例のよう
に、ピニオン１１６及び伝動歯車１１３がいずれかのブ
ロックの外側に位置しているものに比べ、相手部材に組
付ける際にノック等の必要がなく、従って、該ノック等
のために相手部材との同時加工を必要とすることもな
く、ボルトのみで据付を完了できるため、組立工数を非
常に削減することもできるようになる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、キ
ャリア体の強度を十分に維持しながら、ピニオン及び伝
動歯車を該キャリア体と干渉することなく支持ブロック
のキャリア体の付根部、即ち該支持ブロックと隣接した
内側に配置することができるようになる。その結果、支
持ブロックに相手機械の取付面を広く確保することがで
きるようになり、取付タップを多く設けられるため、ボ
ルトのみによる締結だけで伝達トルク容量を十分に確保
することができるようになる。

【００５８】従って、例えばノック等を必要とせず、そ
のための相手機械との同時加工も必要とせず、組付工数
を大幅に削減できる。

【００５９】又、キャリア体の一体成形された支持ブロ
ック側に相手機械を取付けられるため、止めブロック側
に相手機械を取付けるのに比べ、強度上も良好である。

【００６０】更に、このような構成をとることにより、
止めブロック側にモータを（相手機械と干渉することな
く）配置することができるようになり、しかもピニオン
及び伝動歯車が支持ブロック側に位置しているため、モ
ータの入力軸を十分奥の方まで（支持ブロックの側ま
で）収容できるため、市販のモータ等を駆動源として用
いるときには、その既に決まった軸長を減速機内に取込
むことができ、組み立てた際のコンパクト化を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内接噛合遊星歯車構造が採用され
た減速機の実施例を示す断面図

【図２】図１のII−II線に沿う断面図

【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図

【図４】図１の矢示４示図

【図５】従来の内接噛合遊星歯車構造を採用した減速機
の例を示す図１相当の断面図

【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図

【図７】図５及び図６に示した従来例のスケルトン図

【図８】他の従来例のスケルトン図

【図９】更に他の従来例のスケルトン図

【符号の説明】

１、１０１…ケーシング、 ３、１０３…入力軸（主回転軸）、 ４、１０４…支持ブロック、 ５、１０５…止めブロック、 ８、１０８…偏心体軸、 １３、１１３…伝動歯車、 １７a 、１７b 、１１７a 、１１７b …偏心体、 １８a 、１８b 、１１８a 、１１８b …外歯歯車、 ２０a 、２０b 、１２０a 、１２０b …偏心体軸受、 ２４、１２４…外歯、 ２５、１２５…内歯歯車、 １５０…キャリア体、 １５５…連結ボルト、 Ｐ…相手部材。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−214543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−37137（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−3048（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−11589（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−148（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−60640（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 1/32

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主回転軸と、該主回転軸に設けられたピニ
   オンと、該ピニオンと噛合する複数の伝導歯車と、該伝
   導歯車と共に回転する複数の偏心体軸と、該偏心体軸に
   設けられた偏心体と、該偏心体に偏心体軸受を介して支
   持され前記主回転軸に対して揺動回転する外歯歯車と、
   該外歯歯車と噛合する内歯歯車と、前記偏心体軸の両端
   を回転自在に支持すると共に自身は前記外歯歯車の自転
   成分の回転を行う支持ブロック及び止めブロックと、を
   備え、支持ブロック側から一体的に突出形成されたキャ
   リア体を介して支持ブロックと止めブロックが連結され
   てキャリアを形成している内接噛合遊星歯車構造におい
   て、前記ピニオン及び伝導歯車を前記支持ブロック及び止め
   ブロックの間に配置すると共に、 前記支持ブロックと一体に形成されたキャリア体の付根
   部に、前記伝導歯車を前記ピニオンに対して半径方向外
   側から組込める大きさの切欠きを複数成形し、この切欠
   き内に該伝導歯車を収容したことを特徴とする内接噛合
   遊星歯車構造。
2. 【請求項２】前記止めブロックの側から前記主回転軸が
   挿入される構成としたことを特徴とする請求項１に記載
   の内接噛合遊星歯車構造。
3. 【請求項３】前記支持ブロックの側で相手機械と連結さ
   れる構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載
   の内接噛合遊星歯車構造。