JP4726185B2 - 偏心揺動型歯車装置 - Google Patents

Description

本発明は、外歯がトロコイド歯形であり、内歯がピン歯車である偏心揺動型歯車装置に関するものである。

偏心揺動型歯車装置は、例えば産業用ロボットの関節部に設けられてロボットのアーム部材を駆動する減速機等に用いられている。下記特許文献１には、外歯がペリトロコイド歯形からなり、内歯がピン歯車からなる偏心揺動型歯車装置が開示されている。この偏心揺動型歯車装置は、図４（ａ）、（ｂ）のように、外歯５１の歯先５１ａの先端部を切除することで、ピン５２を挿入する円形溝が形成された内歯部材本体の内径部との接触を避けるようにしたり、内歯５３のトルク伝達に寄与しない側のピン５２が強制的に自転させられる時間が減少し、内部発熱を低減して焼付による故障を解消するようにしている。

上述のように外歯５１の歯先５１ａの先端部を切除した場合、図４（ａ）の下方部分及び図４（ｂ）に示すように、偏心方向の１８０°対向位置でピン５２が遊んでしまうため、ピン５２が傾いたりピン溝５２ａから脱落し易くなってしまう。かかる事態が発生すると、ペリトロコイド歯形の外歯５１がピン５２を噛み込んでしまい異音が発生したり、ピン溝５２ａが変形したりする。また、歯車装置の出力がロックしてしまうこともある。

以上のような問題を解消するために、図５、図６に示すように、ピン５２を拘束（ピンの傾きを押さえる）するために、ピン押えリング５５を外歯５１と５１との間に配置したり（図５）、または、ピン押えリング５６を外歯５１と軸受５８との間に配置し、もう１つのピン押えリング５７を外歯５１と軸受５９との間に配置する（図６）必要があった（例えば、下記特許文献２参照）。

しかし、図５，図６のピン押えリング５５〜５７のようなピン押え部材を使用すると、部品点数が増加するとともに、装置が軸方向Ｐに大きくなり設計自由度が損なわれていた。
特開平０２−２６１９４３号公報 特開平０５−１８０２７８号公報

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、外歯歯車の歯先部を切除した構造を採用した場合にピン押え部材を省略でき設計自由度を向上できるようにした偏心揺動型歯車装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による偏心揺動型歯車装置は、内周に内歯ピンを有する内歯歯車と、前記内歯歯車に対して相対的に回転できるキャリアと、転動体とその転動体を支持する輪体とを有し前記キャリアの外周と前記内歯歯車の内周との間に配設された一対の軸受と、前記キャリアに回転自在に支持されたクランク軸と、歯先部が切除されたトロコイド歯形の外歯を外周に有して前記内歯ピンに前記外周が噛み合うとともに前記クランク軸のクランク部分に係合しかつ前記一対の軸受間に配設された外歯歯車と、を備え、前記クランク軸の回転によって前記外歯歯車が偏心揺動運動して前記内歯歯車又は前記キャリアから回転出力を取り出すように構成した偏心揺動型歯車装置において、前記一対の軸受の前記外歯歯車側の端面に前記内歯ピンの端部を受ける受け部と前記内歯ピンと平行に突き出た突き出し部とを形成し、前記受け部が前記突き出し部により溝状に形成され、前記内歯ピンを前記受け部で支持することにより前記内歯ピンの前記キャリア側への移動を規制することを特徴とする。

この偏心揺動型歯車装置によれば、一対の軸受の外歯歯車側の端面に形成した溝状の受け部で内歯ピンを受けて支持することにより、外歯歯車の歯先部が切除された構造を採用した場合に、外歯歯車に対し遊ぶ状態にある内歯ピンのキャリア側への移動を規制するので、従来のようなピン押え部材を省略でき、設計自由度を向上できるとともに、装置をピン押え部材の分だけ軸方向に短くすることができる。また、受け部は、軸受にピン押え機能を付加したので、専用の部品を使用する必要がなく、部品点数を少なくでき、コストメリットを得ることができる。

上記偏心揺動型歯車装置において前記一対の軸受の輪体は外輪と内輪を備え、前記受け部および前記突き出し部を前記外輪または前記内輪に形成するように構成できる。また、前記一対の軸受の前記外歯歯車側の端面で前記外歯歯車の軸方向への移動を規制するように構成できる。

本発明の偏心揺動型歯車装置によれば、外歯歯車の歯先部を切除した構造を採用した場合に従来のようなピン押え部材を省略できるので、部品点数を削減でき、設計自由度を向上できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態による偏心揺動型歯車装置の側断面図である。図２は図１の要部側断面図である。図３は図２の主軸受の外輪側面に設けた受け部とピンとの相対位置関係を示す部分正面図である。

図１に示す偏心揺動型歯車装置１０は、内周部に形成された複数のピン溝（図４参照）と各ピン溝に配置された複数のピン(内歯)１５ａとを有する内歯歯車１５と、内歯歯車１５に対して相対的に回転可能なキャリア１１と、キャリア１１の外周と内歯歯車１５の内周との間に配設されたラジアル玉軸受からなる一対の主軸受１９，２０と、キャリア１１に回転自在に支持された複数のクランク軸１６と、歯先部が切除されたトロコイド系のペリトロコイド歯形の外歯（図４参照）を外周に有して各ピン１５ａに外周が噛み合うとともにクランク軸１６のクランク部分１６ｃ、１６ｄに係合しかつ一対の主軸受１９，２０間に配設された外歯歯車１３，１４と、を備える。

外歯歯車１３，１４は、複数のクランク軸１６のクランク部分１６ｃ、１６ｄにより、コロ軸受１３ａ，１４ａを介して内歯歯車１５の中心軸線に対し偏心して公転運動可能に支持されている。

キャリア１１は、ブロック１１ａと、外歯歯車１３，１４に形成された複数の円形孔９内に位置する複数の柱部１１ｂと、複数の柱部１１ｂに複数のボルト１１ｄで固定された端円板１１ｃと、を備える。

キャリア１１は、内歯歯車１５に対し主軸受１９，２０を介して回転自在に結合され、クランク軸１６の両端部を円すいコロ軸受１６ａ、１６ｂを介してブロック１１ａ及び端円板１１ｃで回転自在に支持する。なお、円すいコロ軸受１６ａは止めリング１６ｅでブロック１１ａに取り付け固定され、円すいコロ軸受１６ｂは止めリング１６ｆで端円板１１ｃに取り付け固定されている。

複数のクランク軸１６の１つには、その軸端部１６ｇに入力歯車１７が止めリング１６ｈにより固定されて装着されている。キャリア１１及び外歯歯車１３，１４の略中心に貫通して形成された中空孔１２を通して入力歯車１７の外歯１７ａに噛み合う歯車を有する入力軸（図示省略）が配置される。

クランク軸１６が入力歯車１７等を介して外部のモータ等からの回転力が伝達されて回転することにより、入力歯車１７の外歯１７ａに噛み合う入力軸（図９参照）を介して外部のモータ等からの回転力が伝達されて回転することにより、外歯歯車１３，１４が公転運動しながら、外歯歯車１３，１４の歯数より例えば１つ歯数が多い内歯歯車１５のピン１５ａに噛合う。クランク軸１６の回転によって、公転１回につき歯数差（１）に対応して外歯歯車１３，１４が自転しながら偏心揺動運動することで、図１の偏心揺動型歯車装置１０は外側ケースとしての内歯歯車１５またはキャリア１１からその自転に対応して減速回転出力を取り出すことのできる減速機として動作するようになっている。

主軸受１９は、球状の転動体１９ａと、転動体１９ａを支持する外輪１９ｂと内輪１９ｃとから構成される輪体と、を有する。同様に、主軸受２０は、球状の転動体２０ａと、転動体２０ａを支持する外輪２０ｂと内輪２０ｃとから構成される輪体と、を有する。

主軸受２０は端円板１１ｃの段部に内輪２０ｃが外歯歯車１４の側面に接するように位置しブッシュ２０ｄにより押さえられ、また、主軸受１９はブロック１１ａの段部に内輪１９ｃが外歯歯車１３の側面に接するように位置している。

また、主軸受１９近傍の内歯歯車１５とブロック１１ａとの間にオイルシール１５ｃが配置されている。内歯歯車１５は、外側ケースを構成し、孔１５ｂでボルトにより例えばロボットのアーム等に取り付けられる。

次に、主軸受１９，２０の各端面に受け部を設けてピン１５ａを拘束する構成について図２、図３を参照して説明する。

図２のように、主軸受１９，２０の外輪１９ｂ、２０ｂには、外歯歯車１３，１４側の各端面においてピン溝（図４）内のピン１５ａを保持するようにピン１５ａとほぼ平行に若干突き出た突き出し部２２が設けられており、図３のように、突き出し部２２により溝状に受け部２１が形成されている。各ピン１５ａは、ピン１５ａの両端２３で受け部２１内に位置し支持されている。

外歯歯車１３，１４の歯先部が切除された構造を採用した場合に、図２、図３の受け部２１で各ピン１５ａを両端２３で受けて支持するので、図４（ａ）、（ｂ）のように外歯歯車１３，１４に対しピン１５ａが遊ぶ状態にあっても、かかるピン１５ａのキャリア１１側への移動を規制できる。

従って、本実施の形態による偏心揺動型歯車装置１０によれば、従来の図５，図６ようなピン押え部材５５〜５７が必要ないので、装置の設計自由度が向上するとともに、装置を軸方向Ｐに短く構成できる。主軸受１９，２０にピン押え機能を付加したので、専用の部品を使用する必要がなく部品点数を削減でき、コストメリットも得ることができる。

次に、本発明による別の実施の形態の偏心揺動型歯車装置について図９，図１０を参照して説明する。図９は別の実施の形態による偏心揺動型歯車装置の側断面図である。図１０は図９の要部側断面図である。

図９の偏心揺動型歯車装置１０’は、図１の構成と基本的に同じ構成であり、ピンを拘束する受け部を主軸受の内輪に形成した点が異なり、同一部分には同じ符号を付けてその説明を省略する。

図９のように、内歯歯車１５は、内周部が図１よりも装置１０’の中心側に突き出ており、複数のピン溝内に位置する複数のピン１５ａは、主軸受１９，２０の外輪１９ｂ、２０ｂを越えて内輪１９ｃ、２０ｃの近傍に位置している。このため、図９，図１０のように、内輪１９ｃ、２０ｃには、外歯歯車１３，１４側の各端面においてピン溝（図４）内のピン１５ａを保持するようにピン１５ａとほぼ平行に若干突き出た突き出し部２２が設けられており、突き出し部２２により溝状に受け部２１が形成されている。各ピン１５ａは、ピン１５ａの両端２３で受け部２１内に位置し支持されている。

上述のように、図９，図１０では、外歯歯車１３，１４の歯先部が切除された構造を採用した場合に、受け部２１で各ピン１５ａを両端２３で受けて支持するので、図４（ａ）、（ｂ）のように外歯歯車１３，１４に対しピン１５ａが遊ぶ状態にあっても、かかるピン１５ａのキャリア１１側への移動を規制できる。

また、図９，図１０では、主軸受１９，２０の内輪１９ｃ、２０ｃの突き出し部２２の端面で外歯歯車１３，１４の軸方向の移動を規制している。

なお、中空孔１２に入力軸１２ａが配置されており、入力軸１２ａの歯車が入力歯車１７の外歯１７ａに噛み合い、入力軸１２ａの回転により入力歯車１７が回転する。

図９，図１０の偏心揺動型歯車装置１０’によれば、図１，図２と同様に、従来の図５，図６ようなピン押え部材５５〜５７が必要ないので、装置の設計自由度が向上するとともに、装置を軸方向Ｐに短く構成できる。主軸受１９，２０にピン押え機能を付加したので、専用の部品を使用する必要がなく部品点数を削減でき、コストメリットも得ることができる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図１，図２では、主軸受１９，２０の内輪１９ｃ、２０ｃで、外歯歯車１３，１４が軸方向に移動するのを規制しているが、外輪の突き出し部２２の端面で外歯歯車１３，１４の軸方向の移動を規制しても良い。例えば、図１１のように、主軸受１９，２０の外輪１９ｂ、２０ｂの突き出し部２２でピン１５ａを受ける受け部２１を構成するとともに突き出し部２２の端面が外歯歯車１３，１４の側面で外歯歯車１３，１４が軸方向に移動するのを規制する。図１１では、内輪１９ｃ、２０ｃは外歯歯車１３，１４の側面から離れており、外歯歯車１３，１４の軸方向の移動規制に関与していない。

また、主軸受１９，２０の各端面に設ける受け部は図７，図８のように構成してもよい。即ち、図７のように、主軸受１９，２０の外輪１９ｂ、２０ｂの各端面においてピン溝（図４）内のピン１５ａを保持するようにピン１５ａとほぼ平行に若干突き出た一対の突き出し部２２、２４が設けられており、図８のように、突き出し部２２と２４との間に溝状に受け部２５が形成されている。各ピン１５ａは、ピン１５ａの両端２３で受け部２５内に位置し支持されている。受け部２５で各ピン１５ａを両端２３で受けて支持するので、外歯歯車１３，１４に対しピン１５ａが遊ぶ状態にあっても、かかるピン１５ａのキャリア１１側への移動を規制でき、図２，図３と同様の効果を得ることができる。

また、図２，図７では、受け部２１，２５を主軸受１９，２０の外輪１９ｂ、２０ｂの端面に形成したが、同様の受け部を内輪１９ｃ、２０ｃに形成するように構成してもよい（図９，図１０参照）。

本実施の形態による偏心揺動型歯車装置の側断面図である。 図１の要部側断面図である。 図２の主軸受の外輪側面に設けた受け部とピンとの相対位置関係を示す部分正面図である。 従来の偏心揺動型歯車装置を概略的に示す側面図（ａ）及びその一部拡大図（ｂ）である。 図４における問題を解決するための従来の構成を示す要部側断面図である。 図４における問題を解決するための従来の別の構成を示す要部側断面図である。 図２の変形例を示す要部側断面図である。 図７の主軸受の外輪側面に設けた受け部とピンとの相対位置関係を示す部分正面図である。 別の実施の形態による偏心揺動型歯車装置の側断面図である。 図９の要部拡大側断面図である。 図１，図２の別の変形例を示す要部側断面図である。

符号の説明

１０ 偏心揺動型歯車装置
１０’ 偏心揺動型歯車装置
１１ キャリア
１３，１４ 外歯歯車
１５ 内歯歯車
１５ａ ピン、内歯ピン
１６ クランク軸
１６ｃ、１６ｄ クランク部分
１９ 主軸受
１９ａ 転動体
１９ｂ 外輪
１９ｃ 内輪
２０ 主軸受
２０ａ 転動体
２０ｂ 外輪
２０ｃ 内輪
２１ 受け部
２３ ピンの両端（端部）
２５ 受け部
５２ａ ピン溝
Ｐ 軸方向

Claims (3)

1. 内周に内歯ピンを有する内歯歯車と、
   前記内歯歯車に対して相対的に回転できるキャリアと、
   転動体とその転動体を支持する輪体とを有し前記キャリアの外周と前記内歯歯車の内周との間に配設された一対の軸受と、
   前記キャリアに回転自在に支持されたクランク軸と、
   歯先部が切除されたトロコイド歯形の外歯を外周に有して前記内歯ピンに前記外周が噛み合うとともに前記クランク軸のクランク部分に係合しかつ前記一対の軸受間に配設された外歯歯車と、を備え、前記クランク軸の回転によって前記外歯歯車が偏心揺動運動して前記内歯歯車又は前記キャリアから回転出力を取り出すように構成した偏心揺動型歯車装置において、
   前記一対の軸受の前記外歯歯車側の端面に前記内歯ピンの端部を受ける受け部と前記内歯ピンと平行に突き出た突き出し部とを形成し、前記受け部が前記突き出し部により溝状に形成され、前記内歯ピンを前記受け部で支持することにより前記内歯ピンの前記キャリア側への移動を規制することを特徴とする偏心揺動型歯車装置。
2. 前記一対の軸受の輪体は外輪と内輪を備え、前記受け部および前記突き出し部を前記外輪または前記内輪に形成したことを特徴とする請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置。
3. 前記一対の軸受の前記外歯歯車側の端面で前記外歯歯車の軸方向への移動を規制することを特徴とする請求項１または２に記載の偏心揺動型歯車装置。

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