JP3913163B2 - 遊星ローラ式減速機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸駆動装置に用いられる遊星ローラ式減速機の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械では、加工精度に悪影響のある振動を抑えるために遊星ローラが多用されており、大きな減速比を必要とする場合には、複数の遊星ローラを連結した多段遊星ローラ式減速機が使用されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、加工方法、加工物の特性により高速低トルク切削を要する場合と、低速高トルク切削を要する場合があり、これらの回転速度に対応するために、従来、主軸駆動装置には一般に汎用のモータと速比可変の歯車式減速装置との組合わせが多用されている(例えば、特許文献2参照)。近時サーボモータによって減速装置を用いずに可成り広い範囲の回転速度に対応できるようになっているが、技術の進歩により更に遊星ローラ式減速機の回転速度範囲の拡大が望まれていて、サーボモータを用いてもなお機械的に2段程度の変速を必要とする事情にある。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−257205号公報(第4頁、図1)
【特許文献2】
特開2002−310246号公報(第4−6頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
主軸駆動装置に歯車式減速装置を用いる場合には、歯車の噛合によって振動及び騒音が発生し、振動は精密加工の精度に不具合を生じ、製品品質を低下させるとともに騒音の発生原因ともなるという問題があった。
【0006】
本発明は、このような振動に起因する問題を解決するためになされたもので、サーボモータと組合わせて広い範囲の回転を得るための工作機械の主軸駆動装置に適用できる低振動、低騒音の遊星ローラ式減速装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)固定された内リングと、該内リングに噛合する遊星ローラと、該遊星ローラに噛合する太陽ローラを具えた入力軸と、該遊星ローラの軸を支持するキャリアとからなる遊星ローラ機構を前後に2段連結した、工作機械の主軸駆動装置に用いられる遊星ローラ式減速機において、該後段の遊星ローラ機構であって後端部に第1の係合手段を設けた最終伝動軸と、該後段の遊星ローラ機構に駆動力を伝達する該前段の遊星ローラ機構であって後端部に第2の係合手段を設けた上流伝動軸と、前記最終伝動軸および前記上流伝動軸の夫々の係合手段に選択的に係合する第3の係合手段を設け軸方向に摺動可能な切替軸と、該切替軸を軸方向に摺動させる切換手段とを備え、該切換手段により前記切替軸を該軸方向に摺動させることにより前記第3の係合手段を前記第1の係合手段または前記第2の係合手段のいずれかの係合手段と選択的に係合させると共に、前記第3の係合手段の、前記切替軸に設けられている二つの内スプラインのいずれかが、前記第1の係合手段および第2の係合手段のそれぞれに設けられている外スプラインのいずれかと選択的に切換え係合可能なスプライン機構であり、前記切替軸には、前記遊星ローラ式減速機からの出力が伝達される最終出力軸と係合可能な第4の係合手段を設けたことを特徴とする遊星ローラ式減速機。
【0008】
第2の手段は、上記(1)に記載の遊星ローラ式減速機において、次の通りのものである。
【0009】
(2)前記切換手段の駆動源がシリンダであることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の遊星ローラ式減速機の実施の形態を図1〜図3によって説明する。図1及び図2は、それぞれ低速切替時及び高速切替時の遊星ローラ式減速機の実施例の軸線に沿った縦断面図、図3はケースの一部を除いた正面図である。
【0011】
これらの図(主として図1を参照)において、ケース1は5個の円筒状のケースブロック1a、1b、1c、1d、1eからなり、各ケースブロックには左側からそれぞれ入力軸5、第1遊星ローラ機構10、第2遊星ローラ機構20、切替機構30、出力軸40が組込まれている。
【0012】
入力軸5は前端部(図の左側)をケース1の外に突出させ、胴部を2個のベアリングを介してケースブロック1a(フランジ)を貫通して回転自在に支承され、後端部は小径軸となってベアリングを介して後述のキャリア15に回転自在に支承されている。入力軸5と小径軸の間に第1遊星ローラ機構10の太陽ローラ11が形成されていて、太陽ローラ11は第1遊星ローラ機構10の一部となっている。
【0013】
第1遊星ローラ機構10はケースブロック1bに収められており、太陽ローラ11、太陽ローラ11と接触する遊星ローラ12、遊星ローラ12を回転自在に支承し一端を後述のキャリア15に固定した遊星ピン13、遊星ローラ12と内周面で接触しケースブロック1bに支持された内リング(外ローラ)14、キャリア15の中心部に一体に形成された第1伝動軸16とで成っている。
【0014】
第1伝動軸16は、ケースブロック1cの位置で第2遊星ローラ機構20の太陽ローラ21を形成し、後端部に外スプライン17を有し、ケースブロック1b、第2遊星ローラ機構20のキャリア25によってベアリングを介して回転自在に支承されており、さらに前端部はベアリングを介して回転自在に入力軸5の後端を支承し、後端部はローラベアリング36を介して摺動及び回転自在に後述の切替軸31と同心に係合している。
【0015】
なお敷延すれば、図3に示すように太陽ローラ11の外周面と遊星ローラ12の外周面、遊星ローラ12の外周面と内リング14の内周面は互いに与圧されて接触しており、摩擦によって接線力が伝えられるようになっている。
【0016】
第2遊星ローラ機構20は第1遊星ローラ機構10と類似の構造でケースブロック1cに収められている。太陽ローラ21は前述の第1伝動軸16に形成されている。遊星ローラ22、遊星ピン23、内リング24、キャリア25はほぼ第1遊星ローラ機構10のものと同様であり、遊星ピン23はキャリア25に固定されている。キャリア25の中心部には一体に形成された筒状の第2伝動軸(スリーブ軸)26が設けられ、後端外周部に外スプライン27が形成されており、ケースブロック1cによってベアリングを介して回転自在に支承され、キャリア側内周部はベアリングを介して第1伝動軸16を回転自在に支承している。
【0017】
切替機構30はケースブロック1dに収められている。前側の2段に段差のついた筒状部と後側の小径の実軸部とより成る切替軸31と、環状の摺動板32及び2個のシリンダ33とより成っている。切替軸31の2段の筒状部の前端大径部の内径側には第2遊星ローラ機構20の第2伝動軸26の外スプライン27と噛合する内スプライン34が、また筒状部の奥の小径部の内径側には、第1遊星ローラ機構10の第1伝動軸16の後端の外スプライン17と噛合する内スプライン35が設けられている。
【0018】
ベアリング36は内スプライン34と内スプライン35の間の位置で切替軸31側に保持され、第1伝動軸16との間を軸方向の摺動及び回転自在に連結するローラベアリングであり、またベアリング37はケースブロック1dに保持され、切替軸31の小径の筒部を摺動及び回転自在に支持するローラベアリングである。
【0019】
摺動板32は切替軸31の大径の筒部の外周部に形成された角溝に摺動自在に嵌入された環状の板で、ケースブロック1dに固設された2個のシリンダ33のロッドによって軸方向に進退動して切替軸31を二つの位置に移動させる移動手段を形成している。切替軸31の後端の実軸部には外スプライン38が設けられている。
【0020】
出力軸40はケースブロック1eによってベアリングを介して軸方向の運動を拘束されて回転自在に支承され、後端をケース1外に突出し、前端部は筒状になっていて内径側に内スプライン41を備えており、切替軸31の外スプライン38と常時噛合している。
【0021】
シリンダ33は、油あるいは空気等の作動流体により動作するものであり、シリンダ33の操作は、人手もしくは電気的制御により行われる。
【0022】
上記構成の遊星ローラ式減速機の作用を説明する。まず、第1遊星ローラ機構10及び第2遊星ローラ機構20の両方を用いた2段減速を行う低速切替の場合を図1によって説明する。
【0023】
切替軸31はシリンダ33のロッドを最大ストローク位置に伸ばして図1に示すように左側に移動させて、内スプライン34を第2遊星ローラ機構20の第2伝動軸26の外スプライン27と噛合させ、内スプライン35を自由に解放しておく。図示省略のサーボモータで入力軸5を回転させると、太陽ローラ11が摩擦によって遊星ローラ12を回転させるが、内リング14は固定されているので遊星ローラ12は内リング14との接点を瞬間中心として逆回転する。この逆回転によって遊星ローラ12は太陽ローラ11の周面を逆に戻り、遊星ピン13、従ってこれと一体のキャリア15及び第1伝動軸16は入力軸5より遅れて同方向に回転し、太陽ローラ11と遊星ローラ12の直径で決まる減速比で減速される。第1伝動軸16と一体の太陽ローラ21は第2遊星ローラ機構20の入力軸となり、第1遊星ローラ機構10と同様に減速して2段減速した回転を第2伝動軸26に出力する。第2伝動軸26は外スプライン27から内スプライン34を経て切替軸31に回転を伝え、切替軸31は外スプライン38から内スプライン41を経て出力軸40に回転を伝える。出力軸40の回転方向は入力軸5と同方向である。
【0024】
次に、第1遊星ローラ機構10のみを使って1段減速を行う高速切替の場合を図2によって説明する。
【0025】
切替軸31はシリンダ33のロッドを最小ストローク位置に縮めて図2に示すように右側に移動させて、内スプライン34を第2遊星ローラ機構20の第2伝動軸26の外スプライン27から解放させ、内スプライン35を第1伝動軸16の後端の外スプライン17と噛合させる。
【0026】
サーボモータで入力軸5を回転させると、第1遊星ローラ機構10で減速された回転は第1伝動軸16の先端の外スプライン17からこれと噛合する内スプライン35を経て切替軸31に伝わり、切替軸31は外スプライン38から内スプライン41を経て出力軸40に一段減速された回転を伝える。出力軸40の回転方向は入力軸5と逆方向である。この減速運転では、第2遊星ローラ機構は空回りをしている。
【0027】
なお、この装置では、高速回転中に高低減速の切替えは行わないので、切替軸31のスプラインの噛合はシリンダ33を働かせておけば、始動時の低速回転の間に容易に行われる。
【0028】
以上に説明した実施例は、2段減速機の例であるが、遊星ローラ機構を3段以上とすることも可能である。
【0029】
また、他の実施例として、第2伝動軸の後端部円筒内に切替軸の前端部が挿入されるような径とし、当該端部に形成されるスプラインを先の実施例に対し内外を入れ替えた形態としても同様の作用・効果が得られることは言うまでもない。
【0030】
さらに、シリンダ33を用いた機力装置に替えて、レバーやリンクを介した人力装置としてもよい。
【0031】
【発明の効果】
本発明の遊星ローラ式減速機によって次の効果が得られる。すなわち、サーボモータと組合わせて広い範囲の回転を得るための工作機械の主軸駆動装置に適用できる低振動、低騒音の遊星ローラ式減速装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の遊星ローラ式減速機の低速切替時の軸線に沿った縦断面図である。
【図2】 本発明の遊星ローラ式減速機の高速切替時の軸線に沿った縦断面図である。
【図3】 図1のケースの一部を除いた正面図である。
【符号の説明】
5…入力軸
10…第1遊星ローラ機構
11…太陽ローラ軸
13…遊星ピン
14…内リング
16…第1伝動軸
17…外スプライン
20…第2遊星ローラ機構
23…遊星ピン
24…内リング
26…第2伝動軸
27…外スプライン
31…切替軸
32…摺動板
33…シリンダ
34…内スプライン
35…内スプライン
36…ベアリング
37…ベアリング
38…外スプライン
40…出力軸
41…内スプライン
Claims (2)
- 固定された内リングと、該内リングに噛合する遊星ローラと、該遊星ローラに噛合する太陽ローラを具えた入力軸と、該遊星ローラの軸を支持するキャリアとからなる遊星ローラ機構を前後に2段連結した、工作機械の主軸駆動装置に用いられる遊星ローラ式減速機において、該後段の遊星ローラ機構であって後端部に第1の係合手段を設けた最終伝動軸と、該後段の遊星ローラ機構に駆動力を伝達する該前段の遊星ローラ機構であって後端部に第2の係合手段を設けた上流伝動軸と、前記最終伝動軸および前記上流伝動軸の夫々の係合手段に選択的に係合する第3の係合手段を設け軸方向に摺動可能な切替軸と、該切替軸を軸方向に摺動させる切換手段とを備え、該切換手段により前記切替軸を該軸方向に摺動させることにより前記第3の係合手段を前記第1の係合手段または前記第2の係合手段のいずれかの係合手段と選択的に係合させると共に、前記第3の係合手段の、前記切替軸に設けられている二つの内スプラインのいずれかが、前記第1の係合手段および第2の係合手段のそれぞれに設けられている外スプラインのいずれかと選択的に切換え係合可能なスプライン機構であり、前記切替軸には、前記遊星ローラ式減速機からの出力が伝達される最終出力軸と係合可能な第4の係合手段を設けたことを特徴とする遊星ローラ式減速機。
- 前記切換手段の駆動源がシリンダであることを特徴とする請求項1に記載の遊星ローラ式減速機。
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JP2002344818A JP3913163B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 遊星ローラ式減速機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002344818A JP3913163B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 遊星ローラ式減速機 |
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ID=32706157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002344818A Expired - Lifetime JP3913163B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 遊星ローラ式減速機 |
Country Status (1)
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2002
- 2002-11-28 JP JP2002344818A patent/JP3913163B2/ja not_active Expired - Lifetime
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