JP4851826B2 - 内接揺動噛合型遊星歯車減速機 - Google Patents

Description

本発明は、内接揺動噛合型遊星歯車減速機に関する。

従来、特許文献１及び２に記載のギアドモータ１、２及び２´が知られている。

図３に、特許文献１記載のギアドモータ１を示す。図４に、特許文献２記載のギアドモータ２を示す。図５に、特許文献２記載のギアドモータ２´を示す。なお、これら各ギアドモータにおける同一又は類似する部分については、同一の符号を付して説明する。

各ギアドモータはいずれも、動力源であるモータ１０と、モータ１０のモータ軸１２に備わるピニオン又はプーリ１４と、外歯歯車３４を揺動させるための偏心体３２を備えた偏心体軸３０と、外歯歯車３４の自転成分を取り出すキャリア体３８（３８Ａ、３８Ｂ）とを備え、該キャリア体３８がキャリア体用軸受５０（５０Ａ、５０Ｂ）を介してケーシング４０に軸支されている。

ギアドモータ１では、ピニオン１４は大径の振り分け歯車２６に噛合しており、該振り分け歯車２６に形成された小歯車２６Ａが３本の偏心体軸３０（図３においては１本のみ現れている。）に備わる入力歯車２０のそれぞれと噛合している。又、この振り分け歯車２６は、軸受８０、８１によって回転自在に支持されている。

ギアドモータ２では、ピニオン１４は直接、偏心体軸３０（３本の偏心体軸３０のうちの１つ。図４において１つしか現れていない。）に備わる入力歯車２０と噛合している。更に当該入力歯車２０は、振り分け歯車２６と噛合しており、この振り分け歯車２６が他の２本の偏心体軸３０にそれぞれ備わる入力歯車２０（いずれも図示していない。）と噛合している。即ち、入力歯車２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）を備えた偏心体軸３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）が３本配置されており、そのうち１の入力歯車２０Ａがピニオン１４及び振り分け歯車２６と噛合し、その他の入力歯車２０Ｂ、２０Ｃは振り分け歯車２６とのみ噛合している。又、振り分け歯車２６は、軸受８０、８１で回転自在に支持されている。

ギアドモータ２´では、プーリ（ピニオンに相当する。）１４がベルトを介して入力プーリ（入力歯車に相当する。）２０と連結されており、該入力プーリ２０は偏心体軸３０に固定されている。偏心体軸３０の軸方向略中央付近には偏心体軸歯車２８が形成されており、該偏心体軸歯車２８が、振り分け歯車２６と噛合している。ここでも偏心体軸３０は図示されたもの以外に２本存在し、これらの偏心体軸３０にも偏心体軸歯車２８が形成され、振り分け歯車２６とそれぞれ噛合している。但し、図示されたもの以外の他の２本の偏心体軸３０には入力プーリ２０は備わっていない。又、振り分け歯車２６は軸受８０、８１で回転自在に支持されている。

特開２００２−１０６６５０号公報 特開２００２−１２２１９０号公報

ギアドモータ１では、モータ１０の回転が全ての偏心体軸３０に伝達される過程において、振り分け歯車２６を介して伝達されている。この振り分け歯車２６は、ピニオン１４と噛み合せるための大歯車と入力歯車２０と噛み合せるための小歯車２６Ａとで構成されており、ピニオン１４と該ピニオン１４から大きく軸心のずれた振り分け歯車２６とを直接噛合させるために、振り分け歯車２６の径が不可避的に大径となり更に形状も複雑となるため、コストが問題となる。

ギアドモータ２及び２´では、モータ１０の回転が全ての偏心体軸３０に伝達される過程において、ピニオン（又はプーリ）１４を１本の偏心体軸３０に備わる入力歯車（入力プーリ）２０に噛み合わせた（連結した）後で、この偏心体軸３０の回転によって振り分け歯車２６を回転させる。又、残りの偏心体軸３０はこの振り分け歯車２６によって回転させられる構成であり、振り分け歯車２６を比較的小径とすることが出来る。しかしながら、３本の偏心体軸３０を同時に回転させるものではないために、バックラッシのずれがあり、精度上好ましいものではない。又、ピニオン（又はプーリ）１４と入力歯車（又は入力プーリ）２０との噛合（又は連結）部分での減速比しか稼ぐことができず、高減速比が実現し難い。

本発明は、上記問題点を同時に解決するべくなされたものであって、低コスト且つ高減速比を実現できる内接揺動噛合型遊星歯車減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、入力された動力を、揺動する外歯歯車を介して減速し出力する内接揺動噛合型遊星歯車減速機であって、外部動力源の出力軸と等速で回転するピニオンと外接噛合して該ピニオンから駆動力を受ける入力歯車を備えた入力軸と、該入力軸に形成された入力軸歯車と、前記外歯歯車を揺動させるための偏心体を備えた複数の偏心体軸と、前記偏心体軸の少なくとも１つに形成され、該偏心体軸が動力を受け取るための偏心体軸歯車と、前記入力軸歯車及び前記偏心体軸歯車に噛合して、前記入力軸歯車の回転を前記複数の偏心体軸歯車に振り分けて伝達する振り分け歯車を備え、前記入力軸が、前記偏心体軸とは別に配置されていると共に、前記外歯歯車のピッチ円の内側であって該外歯歯車の中心からオフセットした位置で該外歯歯車を貫通する態様で配置されているように構成することで、上記課題を解決するものである。

このように構成することによって、入力歯車が動力源から動力を受け取る際、及び入力軸の入力軸歯車から（振り分け歯車を介して）偏心体軸歯車へ動力を伝達する際の２段階で減速することが可能となり、高減速比を実現できる。又、この場合に振り分け歯車を大径又は複雑な形状で用意する必要はなく、必要以上にコストを要することもない。

又、前記ピニオンよりも前記入力歯車を大歯車とし、且つ、前記入力軸歯車よりも前記偏心体軸歯車を大歯車として構成することで、高（大）減速比を稼ぐことも可能となる。

低コスト且つ高減速比を実現した内接揺動噛合型遊星歯車減速機を提供できる。

以下、添付図面を用いて、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例を示すギアドモータ１００の側断面図であり、図２は、図１における矢示II−II線に沿う断面図である。

ギアドモータ１００は、動力源となるモータ１１０と、内接揺動噛合型遊星歯車減速機１０１とから構成される。当該ギアドモータ１００は、自身の軸方向が上下方向となるように設置された、いわゆる「縦型」のギアドモータである。減速機構が収容されるケーシング１４０の上面側にモータ１１０が設置され、一方、ケーシング１４０の下面側には基台１４２がボルト１４４を介して連結されている。又、ギアドモータ１００の半径方向中央部分は、中空とされたホロー部Ｈが存在し、該ホロー部Ｈにケーブル１７０等を通して使用することが可能である。

ホロー部Ｈは、第１、第２キャリア体１３８Ａ、１３８Ｂを貫通する円筒フランジ１３１の内周に形成され、該円筒フランジ１３１は、取付ボルト１２９によって第２キャリア体１３８Ｂに固定されている。又、円筒フランジ１３１とモータ取付体１３９との間、及び、円筒フランジ１３１と第２キャリア体１３８Ｂとの間には、Ｏリング１６０が介在されており、減速機１０１内の潤滑剤が外部に漏れないようシールされている。

なお、円筒フランジ１３１は、動力伝達に直接寄与しないため、薄肉で形成されている。

モータ１１０のモータ軸１１２には、モータ軸１１２と一体的に（等速で）回転するようにピニオン１１４が備わっている。このピニオン１１４は、例えばモータ軸１１２に直切形成されていてもよいし、別部材としての歯車が固定されていてもよい。このピニオン１１４は、自身より径の大きな入力歯車１２０と外接噛合している。即ち、ピニオン１１４よりも入力歯車の方が大歯車として構成されている。入力歯車１２０は入力軸１２２に固定されている。入力軸１２２は、第１キャリア体１３８Ａ及び外歯歯車１３４を貫通する態様で配置されている。即ち、入力軸１２２は、外歯歯車１３４のピッチ円の内側に配置されている。その結果、入力軸１２２に固定されている入力歯車１２０と噛み合うピニオン１４４を、内歯歯車１３６のピッチ円内に配置することが可能となっている。又、入力軸１２２は、入力軸用軸受１５２Ａを介して第１キャリア体に対して回転自在に支持されており、更に、入力軸用軸受１５２Ｂを介して第２キャリア体１３８Ｂに対して回転自在に支持されている。本実施形態では、入力軸１２２は第２キャリア体１３８Ｂを貫通していない。

又、入力軸１２２の軸方向中程（入力軸１２２を支持する入力軸用軸受１５２Ａ、１５２Ｂの間）には、入力軸歯車１２４が入力軸１２２と一体的に形成されている。この入力軸歯車１２４は振り分け歯車１２６と噛合している。振り分け歯車１２６は、円筒フランジ１３１の外周に対してフロート状態で配置されている。

又、入力軸１２２と異なる位置に、互いに約１２０°位相を異ならせて３本の偏心体軸１３０が配置されている（図２参照）。それぞれの偏心体軸１３０の軸方向略中央部分には、偏心体軸歯車１２８が形成されており、この偏心体軸歯車１２８が、前述した振り分け歯車１２６と噛合している。即ち、フロート状態の振り分け歯車１２６の半径方向の位置は、上述した入力軸歯車１２４及び、３つの偏心体軸歯車１２８によって規制されている。なお、偏心体軸歯車１２８の径は入力軸歯車１２４の径よりも大径、即ち大歯車として構成されている。

又、偏心体軸歯車１２８の直ぐ上側及び下側、即ち、軸方向両側には、それぞれ偏心方向が異なる偏心体１３２が偏心体軸１３０と一体的に形成されている。更に、各偏心体１３２はそれぞれ偏心体用軸受１３３を介して外歯歯車１３４（の中空部）に嵌合している。即ち、振り分け歯車１２６は、その軸方向（上下方向）の位置を、２枚の外歯歯車１３４によって規制されているということを意味している。

又、外歯歯車１３４は、偏心体用軸受１３３を介して偏心体１３２を自身の中空部に嵌合させると同時に、ピン状の内歯１３６と噛合している。ピン状の内歯１３６の数は、外歯歯車１３４の歯の数と僅少の差を有するように設定されている。なお、本実施形態においては、当該内歯１３６とケーシング１４０とで内歯歯車を構成している。

各偏心体軸１３０は、偏心体軸用軸受１５４Ａを介して第１キャリア体に対して回転自在に支持されており、一方、偏心体軸用軸受１５４Ｂを介して、第２キャリア体１３８Ｂに対して回転自在に支持されている。

キャリア体１３８は、上面側に位置する第１キャリア体１３８Ａと下面側に位置する第２キャリア体１３８Ｂとから構成されており、８本のキャリアピン１３７及び当該キャリアピン１３７に連結されるキャリアボルト（図示しない）によって、一体的に連結されている。又、第１キャリア体１３８Ａは、キャリア体用軸受１５０Ａを介してケーシング１４０に回転自在に支持されており、第２キャリア体１３８Ｂは、キャリア体用軸受１５０Ｂを介してケーシング１４０に回転自在に支持されている。

次に、ギアドモータ１００の作用について説明する。

モータ１００が作動すると、モータ軸１１２の回転はピニオン１１４を介して入力歯車１２０へと伝達される。このとき、ピニオン１１４の径よりも入力歯車１２０の径の方が大径（大歯車）であるため、モータ軸１１２の回転は減速されて入力軸１２２へと伝達される。入力軸１２２が回転すると入力軸歯車１２４も回転するため、更に入力軸歯車１２４と噛合する振り分け歯車１２６も回転する。ここでも、入力軸歯車１２４の径よりも偏心体軸歯車１２８の径の方が大径（大歯車）である為、入力軸１２２の回転は更に減速されて偏心体軸歯車１２８に伝達される。このように、本実施形態のギアドモータ１００においては、モータ軸１１２の回転が偏心体１３２に伝達されるまでの過程において２段階に減速されており、高い減速比で減速された動力を、続く遊星歯車減速部（偏心体、外歯歯車、内歯）へと伝達することが可能とされている。即ち、遊星歯車減速部で無理に高減速比を得るような構成を採用する必要がない。

又、振り分け歯車１２６は、３つの偏心体軸歯車１２８と噛合することによって３本の偏心体軸１３０と連結されているため、入力軸１２２から伝達された動力を、同時に各偏心体軸１３０へ振り分けて伝達する。よって、振り分け方に起因するバックラッシのずれが生じることもない。振り分け歯車１２６の回転により、各偏心体軸１３０が回転を始めるが、各偏心体軸１３０には偏心体１３２が一体的に形成されているために、偏心体１３２が偏心回転することによって外歯歯車１３４を揺動回転させることとなる。このとき外歯歯車１３４は、僅少の歯数差を有する内歯１３６とも噛合しているため、外歯歯車１３４は僅かに自転しつつ殆ど揺動のみをすることになる。この揺動成分は偏心体軸１３０によってキャンセルされるため、外歯歯車１３４の僅かな自転成分のみが、キャリア体１３８へと伝達されて出力されてくる。

なお、本実施形態では、基台１４２によってケーシング１４０が固定されているために、ギアドモータ１００の動作によって、モータ１１０も含めたキャリア体１３８全体が回転することとなる。

本実施形態における振り分け歯車１２６は、上述したとおりフロート状態で配置されているが、その半径方向は入力軸歯車１２４及び偏心体軸歯車１２８によって位置規制されており、又、その軸方向は２枚の外歯歯車１３４で位置規制されているため、専用の軸受を用意して配置する必要がなく、軸受分のコスト及びスペースが不要となる。

又、本実施形態における振り分け歯車１２６は、キャリア体１３８の内部（第１、第２キャリア体１３８Ａ、１３８Ｂの間）に配置されているため、装置全体の軸方向の大きさをコンパクトに設計できる。

又、本実施形態では、入力軸１２２を外歯歯車１３４のピッチ円の内側に配置し、更に、入力軸１２２に固定される入力歯車１２０に噛み合うピニオン１４４を内歯歯車のピッチ円の内側に配置構成することを可能としている。その結果、動力源としてモータを取り付けた場合であっても、ギアドモータ全体を半径方向にコンパクトに構成でき、運転時に周囲に要するスペースも少なくてよい。

なお、上記説明した実施形態において、振り分け歯車は２枚の外歯歯車の間に配置されていたが、これに限定されるものではなく、例えば第１キャリア体１３８Ａと外歯歯車１３４の間に配置されていてもよいし、第２キャリア体１３８Ｂと外歯歯車１３４の間に配置されていてもよい。又、外歯歯車が２枚の構成とされていたが、これに限定されるものではなく、３枚以上であってもよいし、１枚であってもよい。

又、３本の偏心体軸１３０の全てに偏心体軸歯車１２８が形成されていたが、これに限定されるものではなく、揺動する外歯歯車１３４に従動して偏心回転する偏心体軸が存在してもよい。

又、モータ取付体１３９にピニオン１１４を有する軸を回転支持すると共に、この軸とモータ軸１１２とをスプライン等で連結する機構としてもよい。

本発明は、特に産業用ロボットの関節部分に利用すると好適である。

本発明の実施形態の一例を示すギアドモータの側断面図 図１における矢示II−II線に沿う断面図 特許文献１記載のギアドモータ１の側断面図 特許文献２記載のギアドモータ２の側断面図 特許文献２記載のギアドモータ２´の側断面図

符号の説明

１００…ギアドモータ
１０１…減速機（内接揺動噛合型遊星歯車減速機）
１１０…モータ
１１２…モータ軸
１１４…ピニオン
１２０…入力歯車
１２２…入力軸
１２４…入力軸歯車
１２６…振り分け歯車
１２８…偏心体軸歯車
１３０…偏心体軸
１２９…取付ボルト
１３１…円筒フランジ
１３２…偏心体
１３３…偏心体用軸受
１３４…外歯歯車
１３６…内歯
１３８…キャリア体
１３８Ａ…第１キャリア体
１３８Ｂ…第２キャリア体
１３９…モータ取付体
１４０…ケーシング
１４２…基台
１４４…ボルト
１５０…キャリア体用軸受
１５２…入力軸用軸受
１５４…偏心体軸用軸受
１６０…Ｏリング
１７０…ケーブル
Ｈ…ホロー部

Claims (3)

1. 入力された動力を、揺動する外歯歯車を介して減速し出力する内接揺動噛合型遊星歯車減速機であって、
   外部動力源の出力軸と等速で回転するピニオンと外接噛合して該ピニオンから駆動力を受ける入力歯車を備えた入力軸と、
   該入力軸に形成された入力軸歯車と、
   前記外歯歯車を揺動させるための偏心体を備えた複数の偏心体軸と、
   前記偏心体軸の少なくとも１つに形成され、該偏心体軸が動力を受け取るための偏心体軸歯車と、
   前記入力軸歯車及び前記偏心体軸歯車に噛合して、前記入力軸歯車の回転を前記複数の偏心体軸歯車に振り分けて伝達する振り分け歯車を備え、
   前記入力軸が、前記偏心体軸とは別に配置されていると共に、前記外歯歯車のピッチ円の内側であって該外歯歯車の中心からオフセットした位置で該外歯歯車を貫通する態様で配置されている
   ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
2. 請求項１において、
   前記ピニオンよりも前記入力歯車が大歯車であり、且つ、前記入力軸歯車よりも前記偏心体軸歯車が大歯車である
   ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。
3. 請求項１又は２において、
   前記ピニオンが、前記外歯歯車が噛合する内歯歯車のピッチ円よりも内側に配置されている
   ことを特徴とする内接揺動噛合型遊星歯車減速機。

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