JP4450903B2

JP4450903B2 - 単純遊星ローラユニットの連結構造

Info

Publication number: JP4450903B2
Application number: JP28811399A
Authority: JP
Inventors: 淳為永; 清次峯岸
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: JP2001108040A

Description

【０００１】
本発明は、摩擦ローラとして、太陽ローラ、遊星ローラ及びリングローラを備える単純遊星ローラユニットの連結構造に関する。
【０００２】
【背景技術】
摩擦ローラの摩擦力を利用して動力の伝動を行う摩擦伝動機構の１つに、摩擦ローラを用いた単純遊星ローラ機構がある。この単純遊星ローラ機構は静粛運転が可能であるにも拘らず大きな変速比、及び入出力軸間の同軸性を備えており、動力伝達装置としての利点も多い。
【０００３】
発明者等は、この点に着目し、図７、図８に示すような、この単純遊星ローラ機構を用いた単純遊星ローラユニットの製品化を考えた。
【０００４】
この単純遊星ローラユニット１は、摩擦ローラとして、太陽ローラ２と、該太陽ローラ２の外周に転接する遊星ローラ４と、この遊星ローラ４が自身の内周に転接するリングローラ８と、を備えている。遊星ローラ４はキャリア６によって保持されており、太陽ローラ２及びこのキャリア６には、同軸的に配置される第１軸１０及び第２軸１２がそれぞれ連結されて、各々が一体となって回転するようになっている。従って、この第１軸１０及び第２軸１２は、単純遊星ローラユニット１を介して間接的に連結されることで、所定の変速を行いながら回転動力の伝達を行う。
【０００５】
以下、構成等について更に具体的に説明する。
【０００６】
単純遊星ローラユニット１におけるリングローラ８は、周方向に一定の間隔（１２０°の間隔）で、中心軸線Ｌ方向のボルト孔８Ａを３つ備えており、このボルト孔８Ａを貫通するボルト１４によって、ケーシング１６（全体の図示は省略する）に固定されている。即ち、リングローラ８はいわゆる固定要素になっている。
【０００７】
このリングローラ８の両端面側には円板状の遊星ローラ規制部材１８Ａ、１８Ｂが前記ボルト１４によって固定されており、遊星ローラ４の軸方向移動を規制し、常に周方向に案内するようになっている。
【０００８】
キャリア６は、回転中心位置に軸挿入孔６Ａが貫通形成されており、この軸挿入孔６Ａに挿入される第２軸１２とスプライン結合し、一体となって回転するようになっている。更に、キャリア６は周方向に９０°間隔で中心軸線Ｌ方向のピン２０を４本備えており、このピン２０が遊星ローラに挿入されると共に、ピン２０と遊星ローラ４との間にニードルベアリング２２を介在させて遊星ローラ４の回転を円滑にしている。
【０００９】
更に、キャリア６の軸挿入穴６Ａの太陽ローラ２側端部は、円板状の太陽ローラ規制部材２６によって蓋がされており、この太陽ローラ規制部材２６に太陽ローラ２の端部が当接することで、太陽ローラ２の軸方向の移動が規制されている。
【００１０】
太陽ローラ２は、外周に遊星ローラ４が転接する接触面２８Ａが形成される円柱状のローラ部２８と、このローラ部２８の一端に同軸的且つ一体的に形成される円柱状の連結部３０とから構成されており、連結部３０の外周面には外スプライン３０Ａが形成されている。この小径部３０Ａは、カップリング３２を介して、同様に外スプラインが形成される第１軸１０と連結されており、共に一体となって回転する。
【００１１】
以上に示した単純遊星ローラユニット１の連結構造によれば、例えば、第１軸１０を入力軸、第２軸１２を出力軸（太陽ローラ２を入力要素、キャリア６を出力要素）にした場合には、太陽ローラ２の回転により、遊星ローラ４が自転を伴いつつ公転する。キャリア６にはピン２０を介して遊星ローラ４の公転運動のみが伝達され、この結果、第１軸１０と第２軸１２は一定の減速比でもって相対回転する。
【００１２】
次に、この太陽ローラ２の製造過程について説明する。
【００１３】
図１０（Ａ）に示されるように、太陽ローラ２を製造するための太陽ローラ用素材３２は、円柱状の大径部３４（将来のローラ部２８に対応する）と、この大径部の一端に同軸的且つ一体的に形成される円柱状の小径部３６（将来の連結部３０に対応する）とで構成される。なお、この太陽ローラ用素材３２は、棒状の部材を所定の間隔で切断することによって得られる円柱状部材から、冷間鍛造によって製造されたものである。
【００１４】
次に、図１０（Ｂ）に示されるように、小径部３６の軸方向両端側に凹部３６Ｂを周方向に形成する。その後図１０（Ｃ）に示されるように、小径部３６の外周面に転造によって外スプライン３０Ａを形成する。この際既に、小径部３６の両端に凹部３６Ｂが形成されているので、転造工具の中央部分のみを用いてスプライン加工を施すことができ、転造用工具の端部の損傷が防止される。
【００１５】
その後、大径部３４の外周面を研磨することで、そこに遊星ローラ４が転接する接触面２８Ａを形成し、太陽ローラ２が完成する。
【００１６】
なお、小径部の凹部３６Ｂ加工によって残された軸端側の突起部３６Ｃは、将来、この外スプライン３０Ａを雌スプラインに挿入する際のガイドとして機能する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような単純遊星ローラユニット１を大量生産するためには、各摩擦ローラの製造を完全に自動化することが好ましい。しかしながら、この自動化を達成するためには、大量の太陽ローラ用素材３２を自動搬送する必要があるが、この太陽ローラ用素材３２は図１１に示されるように、微妙な振動が生ずるだけで簡単に転倒する。一旦転倒した太陽ローラ用素材３２は直線的に転がらないため、搬送機の途中で引掛かったり、又は、大径部３４と小径部３６が反転して加工機械に搬入されることがあった。
【００１８】
このような状況を回避するためには、作業員によって常時太陽ローラ用素材３２の搬送状態を監視し、転倒が生じたらそれを復帰させる必要があり、効率が悪い上にコストも上昇した。
【００１９】
又、人手によらず自動機械によって、大量の（バルク状の）太陽ローラ用素材３２を、大径部３４と小径部３６の方向を揃えて一直線上に整列させることは大変困難であり、複雑な機構の搬送装置を必要とした。
【００２０】
更に、大径部３４の外周面の研磨は、小径部３６をチャック等により挟持した「片持ち支持状態」で行うことが多く、大変不安定な支持状態のため、研磨の精度を低下させる要因になっていた。
【００２１】
又、太陽ローラ素材３２の安定が悪いものは、いわゆるセンタレス研削（砥石自身によって太陽ローラを挟み込みながらの研削）の際に、研削砥石との離れ際（研削抵抗がほとんどゼロとなる付近）に太陽ローラ３２が微視的に暴れ、ローラ表面精度を悪くすることがあった。
【００２２】
又、キャリア６の製造過程においても、軸挿入孔６Ａを形成した後に、切削により太陽ローラ規制部材２６を設置する開口部６Ｂ（図７参照）を形成する必要があり、加工数の増加により製造コストが上昇し、又太陽ローラ規制部材２６を開口部６Ｂに嵌合させ、これが落下しない状態で太陽ローラ２、遊星ローラ４等を組付けなければならないため、単純遊星ローラユニット１の組立が困難であった。
【００２３】
本発明は、上記に示したような問題点に鑑みてなされたものであり、製造過程の自動化に貢献して製造コストの低廉化を図ることができる太陽ローラ用素材を用いて製造した太陽ローラを備える単純遊星ローラユニットの組立・組付けを容易にする単純遊星ローラユニットの連結構造を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、第１軸及び第２軸を同軸に配置し、摩擦ローラとして、円柱状の大径部の両端側に円柱状の２つの小径部が同軸的且つ一体的に形成されると共に該２つの小径部の外径及び軸方向寸法が互いに一致している太陽ローラ用素材を用いて製造された太陽ローラと、前記円柱状の大径部に形成されたローラ部の外周の接触面に転接する遊星ローラと、該遊星ローラが自身の内周に転接するリングローラと、を備える単純遊星ローラユニットを前記第１軸と第２軸の間に介在させて、前記第１軸と第２軸との間で回転動力を伝達する単純遊星ローラユニットの連結構造であって、前記第１軸を前記太陽ローラの前記２つの小径部の一方に連結すると共に、前記第２軸を前記遊星ローラが保持されるキャリアに連結し、前記第２軸の軸端を前記２つの小径部の他方に当接させることで、前記太陽ローラの軸方向の移動が規制され、且つ前記他方の小径部の径方向外側において、該他方の小径部と前記キャリアとの間に隙間が確保されている構成にしたことによって上記目的を達成するものである。
【００２５】
この太陽ローラ用素材によれば、大径部の両端に２つの小径部を備えることで軸方向の重心のバランスをとっているため、一方の小径部の重みによる転倒（太陽ローラ用素材が傾斜して小径部の端部が搬送面に接する状態）を防止することができる。従って、大径部を転がすようにして、太陽ローラ用素材を直線的に滑らかに搬送することができるため、自動搬送及び加工機械への自動挿入を容易に行うことができ、太陽ローラの製造の自動化が達成される。特に、後述するように小径部と大径部の径差を利用したレール搬送を行うことができるようになり、効率を大きく向上させることも可能となる。
【００２６】
又、両端の２つの小径部の外径及び軸方向寸法を互いに一致させていることから、結局この太陽ローラ用素材が、大径部の中心を境に軸方向に左右対称な構造となっているため、加工機械への挿入方向を考慮する必要がなくなり、更なる自動化が達成される。つまり、例えば、各太陽ローラ用素材を並列配置して大径部を転がして一直線方向に搬送する場合も、又、太陽ローラ用素材を長手方向に直列的に整列させて、ベルト等によって搬送する場合も、その整列・配置の際に各々の「太陽ローラ用素材の向き」を考慮する必要がなくなる。
【００２７】
結果として、加工機械への搬入ミスがなくなり、誤って大径部にスプラインを形成したりすることもなくなって歩留りを高めることが可能になる。
【００２８】
更に、この２つの小径部は、大径部の表面を研磨する際の支持部としての役割を有する。つまり、２つの小径部をそれぞれチャック等によって挟持した状態（両持ち支持状態）で安定して大径部の外周を研磨することができるので、研磨の高速度化及び高精度化を達成することができる。
【００２９】
なお、太陽ローラ用「素材」とは、太陽ローラの製造過程における一態様を意味する。即ち、この太陽ローラ用素材も実際は円柱状部材から冷間鍛造等によって製造されるものであり、太陽ローラの製造過程における中間体としての意義を有する。
【００３０】
この太陽ローラ用素材を利用した太陽ローラの製造方法としては、冷間鍛造又は切削加工のいずれかによって、上記のような太陽ローラ用素材を形成する工程と、転造又は冷間鍛造のいずれかによって、２つの小径部の少なくとも一方の外周面にスプラインを形成する工程と、を有するような場合がある。
【００３１】
このような製造方法を採用すれば、太陽ローラ用素材を形成する工程を含めて、太陽ローラが完成するまでの一連の流れ作業を完全に自動化することができるため、大幅なコストの低減が図られると共に大量生産が可能になる。なお、小径部に形成される上記スプラインは、カップリングやホロータイプの軸と周方向に係合可能なものであればよく、軸方向の溝を周方向に一定の間隔で多数形成するものであってもよく、また、１つのキー溝を形成するものであってもよく、更には、小径部の断面を多角形状にするものであってもよい。
【００３２】
更に、２つの小径部の両方にスプラインを形成することも好ましく、遊星ローラユニットを組立てる際に太陽ローラの設置方向を考慮する必要がなくなるため、この場合も組立の自動化が達成される。
【００３３】
この太陽ローラ用素材を用いて製造された太陽ローラは、この太陽ローラを用いた単純遊星ローラユニットを回転軸と連結させる際に、例えば以下のようにして用いられる。
【００３４】
図１、図２に示されるように、第１軸Ａ及び第２軸Ｂを同軸に配置し、摩擦ローラとして、上記の太陽ローラＣ、太陽ローラＣの外周に転接する遊星ローラＥ、この遊星ローラＥが自身の内周に転接するリングローラＦを有する単純遊星ローラユニットを第１軸Ａと第２軸Ｂの間に介在させて、第１軸Ａと第２軸Ｂとの間で回転動力を伝達する単純遊星ローラユニットの連結構造がある。
【００３５】
ここで、太陽ローラＣの２つの小径部の一方Ｃ1に第１軸Ａを連結すると共に、遊星ローラＥを保持するキャリアＤに第２軸Ｂを連結し、第２軸Ｂの軸端Ｂ1 を２つの小径部の他方Ｃ2の端部に当接させて、太陽ローラＣの軸方向の移動を規制する。
【００３６】
詳細には、キャリアＤの回転中心位置には貫通孔が形成されており、一方からはこの貫通孔に周方向に係合する第２軸が挿入され、他方からは太陽ローラＣが周方向に隙間を有しながら途中まで挿入されている。従って、太陽ローラは、第１軸Ａ及び第２軸Ｂの間に設置されることになり、軸方向の移動が規制されるため、遊星ローラＥとの接触状態を維持することができる。
【００３７】
結果として、本発明の案出過程の例で示したような太陽ローラ規制部材や、この規制部材のためのキャリアの切削加工が不要になるため、太陽ローラユニット全体の製造コストが低減される。
【００３８】
又、太陽ローラＣとキャリアＤは一定の変速比で相対回転するため、摩擦抵抗を防止するためにも接触面積はできるだけ小さい方が好ましい。本発明の場合は、大径部ではなく小径部の端面が第２軸Ｂの軸端Ｂ1に当接するので、図８に示したような、大径部が太陽ローラ規制部材に当接する場合と比較して、回転抵抗及び騒音を低減することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
図３、図４に、本発明の実施形態に係る単純遊星ローラユニット１００の連結構造を示す。
【００４１】
なお、以下の説明においては、図７、８に示した案出過程の例の構成と同一又は類似の部分には下２桁が同一の番号を付し、明らかな重複説明は省略する。
【００４２】
この単純遊星ローラユニットは、摩擦ローラとして、太陽ローラ１８０と、キャリア１８２に保持されると共に、太陽ローラ１８０の外周に転接する遊星ローラ１０４と、この遊星ローラ１０４が自身の内周に転接するリングローラ１０８と、を備えている。キャリア１８２には、その回転中心位置に第２軸１１２を挿入可能な軸挿入孔１０６Ａが形成されているが、図７で示したような太陽ローラ規制部材は設けられていない。
【００４３】
太陽ローラ１８０は、外周に遊星ローラ１０４が転接する接触面１２８Ａを有するローラ部１２８と、このローラ部１２８の一方の端部に同軸且つ一体的に設けられ、外周に外スプライン１３０Ａが形成された連結部１３０と、ローラ部１２８の他端側に同軸且つ一体的に設けられる小径部１８４と、を備えており、連結部１３０はカップリング１３２を介して第１軸１１０と連結されている。
【００４４】
キャリア１８２の軸挿入孔１０６Ａには、周方向に大きな遊びを有して小径部１８４が挿入されており、この小径部１８４の反対側からは、キャリア１８２と周方向に係合する第２軸１１２が挿入されている。従って、太陽ローラ１８０が軸方向に移動しようとすると、一方では連結部１３０が第１軸１１０の軸端に当接し、他方では小径部１８４が第２軸１１２の軸端に当接するため、軸方向の移動が規制されている。
【００４５】
次に、この太陽ローラ１８０の製造方法について説明する。
【００４６】
まず、図５（Ａ）に示されるように、棒状部材を一定の間隔で切断することによって得られた円柱状部材から、冷間鍛造によって、太陽ローラ用素材１９０を形成する。この太陽ローラ用素材１９０は、遊星ローラ１０４との接触面が（将来）形成され得る円柱状の大径部１９２と、この大径部１９２の両端に同軸的且つ一体的に形成される円柱状の２つの小径部１８４と、を備える。この２つの小径部１８４は、外径Ｄ及び軸方向寸法Ｓが互いに一致しており、結果として、大径部１９２の中心を境にして軸方向に対称な形状になっている。
【００４７】
次に、転造によって、小径部１８４の一方の外周面にスプライン１３０Ａを形成し（図５（Ｂ））、その後、大径部１９２の外周面を研磨して接触面１２８Ａを形成し、図３に示す太陽ローラ１８０を得る。即ち、大径部１９２が図３に示すローラ部１２８に対応し、小径部１８４の一方が図３の連結部１３０に対応する。
【００４８】
この製造方法において採用した太陽ローラ用素材１９０は左右対称構造であるため、搬送中の転倒（傾いた状態で静止すること）がない。従って、この太陽ローラ用素材１９０を円滑に搬送することができるため、作業員の監視負担が大幅に低減される。又、スプラインを小径部に形成する転造加工機にこの太陽ローラ用素材１９０を搬入する際も、（左右対称形状であることから）どちらの小径部１８４から挿入してもかまわないため、更なる監視負担の軽減及び加工ミスの防止が図られる。又、大径部１９２と小径部１８４との径差を利用して、例えば図６で示されるような２本のレール１９４を用いた搬送を行うこともできるようになる等、搬送装置の構造も単純化できる。
【００４９】
結果として、上記のような太陽ローラの製造方法によれば、製造の自動化を大幅に推進することができるため、製造コストが大幅に低減され、且つ短時間に大量の太陽ローラを製造するとができる。
【００５０】
次に、上記実施形態で示した単純遊星ローラユニットの連結構造を、ギヤドモータに適用した例について説明する。
【００５１】
なお、以下の発明においては、図２及び図３に示した単純遊星ローラユニット１００の連結構造と同一又は類似の部分には下２桁が同一の番号を付して、明らかな重複説明を省略する。
【００５２】
図７に示すギヤドモータ２００は、ケーシング２１６に収容された単純遊星ローラユニット２０１と、このケーシング２１６の一方の端部に一体的に連結されたモータユニット２５０と、ケーシング２１６の他方の端部に一体的に設けられた減速ユニット２５２と、を備える。
【００５３】
モータユニット２５０のモータ軸２５０Ａ（図３における第１軸１１０に対応）は、カップリング２３２を介して太陽ローラ２０２と連結されている。
【００５４】
減速機ユニット２５２は、キャリア２０６と連結される入力軸２５４（図３における第２軸１１２に対応）と、これと同軸的に配置される出力軸２５６とを備えている。入力軸２５４の外周上には、所定位相差（この例では１８０°）をもって軸方向に隣接して２つの偏心体２５８Ａ、２５８Ｂが嵌合され、これら偏心体２５８Ａ、２５８Ｂが、入力軸２５４と一体に回転するようになっている。それぞれの偏心体２５８Ａ、２５８Ｂの外周には、ベアリングを介して外歯歯車２６０Ａ、２６０Ｂが設けられている。この外歯歯車２６０Ａ、２６０Ｂは、ケーシング２６２に一体的に設けられた、入力軸２５４と同軸上の内歯歯車２６４に対して内接噛合しており、自己の自由な自転が規制されながら、入力軸２５４回りを偏心揺動回転する。
【００５５】
出力軸２５６には、軸方向に突出された内ピン２５６Ａが周方向に一定の間隔で設けられており、外歯歯車２６０Ａ、２６０Ｂに形成された内ピン孔２６６に遊嵌している。そして、この遊嵌状態によって、外歯歯車２６０Ａ、２６０Ｂの偏心成分が吸収され、自転成分のみが出力軸２５６に伝達されるようになっている。
【００５６】
なお、上記のように構成された揺動内接噛合遊星歯車構造は、特願平３−７０５０２０号等に示されているように、一般的に広く知られているものであるため、他の構造及び作用等の詳細な説明は省略する。
【００５７】
この減速機ユニット２５２によれば、例えば外歯歯車２６０Ａ、２６０Ｂの歯数をＮ、内歯歯車２６４の歯数をＮ＋１とした場合、その歯数差は１である。そのため、入力軸２５４の１回転毎に、外歯歯車２６０Ａ、２６０Ｂは固定された内歯歯車２６４に対して１歯分だけずれる（自転する）。このことは、入力軸２５４の回転が、１／Ｎの回転に減速されて出力軸２５６に伝達することを意味する。
【００５８】
従って、このギヤドモータ２００によれば、シンプルな連結構造の単純遊星ローラユニット２０１が採用されているため、全体として製造コストが低減されている。
【００５９】
【発明の効果】
製造過程を自動化できる太陽ローラ用素材を得ることができ、結果として、この太陽ローラ用素材によって製造された太陽ローラを用いることで、シンプルな単純遊星ローラユニットの連結構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る単純遊星ローラユニットの連結構造を概念的に示す部分断面図
【図２】図１のII−II断面図
【図３】本発明の実施形態に係る単純遊星ローラユニットの連結構造を示す部分断面図
【図４】図３のIV−IV断面図
【図５】同単純遊星ローラユニットの太陽ローラの製造工程を示す模式図
【図６】同太陽ローラの製造工程における搬送状態を示す模式図
【図７】同単純遊星ローラユニットの連結構造をギヤドモータに適用した状態を示す部分断面図
【図８】本発明の背景技術となる単純遊星ローラユニットの連結構造を示す部分断面図
【図９】図８のIX−IX断面図
【図１０】同単純遊星ローラユニットの太陽ローラの製造工程を示す模式図
【図１１】同太陽ローラの転倒状態を示す模式図
【符号の説明】
１００、２００…単純遊星ローラユニット
１０４、２０４…遊星ローラ
１０６Ａ…軸挿入孔
１０８、２０８…リングローラ
１１０…第１軸
１１２…第２軸
１８０、２８０…太陽ローラ
１８２、２８２…キャリア
１８４…小径部
１９０…太陽ローラ用素材
１９２…大径部

Claims

第１軸及び第２軸を同軸に配置し、
摩擦ローラとして、円柱状の大径部の両端側に円柱状の２つの小径部が同軸的且つ一体的に形成されると共に該２つの小径部の外径及び軸方向寸法が互いに一致している太陽ローラ用素材を用いて製造された太陽ローラと、前記円柱状の大径部に形成されたローラ部の外周の接触面に転接する遊星ローラと、該遊星ローラが自身の内周に転接するリングローラと、を備える単純遊星ローラユニットを前記第１軸と第２軸の間に介在させて、前記第１軸と第２軸との間で回転動力を伝達する単純遊星ローラユニットの連結構造であって、
前記第１軸を前記太陽ローラの前記２つの小径部の一方に連結すると共に、前記第２軸を前記遊星ローラが保持されるキャリアに連結し、
前記第２軸の軸端を前記２つの小径部の他方に当接させることで、前記太陽ローラの軸方向の移動が規制され、且つ
前記他方の小径部の径方向外側において、該他方の小径部と前記キャリアとの間に隙間が確保されている構成にした
ことを特徴とする単純遊星ローラユニットの連結構造。