JP4966136B2 - 偏心揺動型歯車装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボットの関節部などに用いられる偏心揺動型歯車装置に関する。

従来の偏心揺動型歯車装置としては例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

実公昭６２−３５６０号公報

特許文献１の偏心揺動型歯車装置は、内歯歯車と、軸方向に複数の第一貫通孔及び複数の第二貫通孔を有するとともに内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、伝達歯車を有するとともに外歯歯車の各第一貫通孔に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、軸方向に並設した一対の端板部及び該一対の端板部を連結するとともに外歯歯車の各第二貫通孔に遊嵌した断面が円形及びリブ形状の複数の柱部を有し、クランク軸を回転自在に支持する支持体とを備え、各クランク軸の伝達歯車が一対の端板部の間に位置する偏心揺動型歯車装置であって、内歯歯車が出力回転するものである。

この従来の偏心揺動型歯車装置は、支持体を構成する柱部の断面が円形であるため、各クランク軸の伝達歯車の歯先が柱部の円形外周に接触しないようにしなければならず、外径の大きい伝達歯車とできなかった。即ち、伝達歯車の歯先半径が柱部の円形外周に接触しない位置までしかとれないので、伝達歯車を回転させるために伝達歯車に噛み合わせる入力歯車の歯先半径との前段減速関係において、前段部で大きな減速比を得るようにできていなかった。

かかる課題に鑑み、本発明は、伝達歯車に噛み合わせる入力歯車の歯先半径との前段減速関係において前段部で大きな減速比が得られるように、伝達歯車の歯先半径が大きく設定できる偏心揺動型歯車装置を提供することを目的とする。

本発明の偏心揺動型歯車装置は、内歯歯車と、軸方向に複数の第一貫通孔及び複数の第二貫通孔を有するとともに内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、伝達歯車を有するとともに外歯歯車の各第一貫通孔に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、軸方向に並設した一対の端板部及び該一対の端板部を連結するとともに外歯歯車の各第二貫通孔に遊嵌した断面が円形の複数の柱部を有しクランク軸を回転自在に支持する支持体とを備え、各クランク軸の伝達歯車が一対の端板部の間に位置する偏心揺動型歯車装置において、伝達歯車の歯先半径が柱部の円形外周に接触する大きさ以上に設定されていて、各柱部の一端は一対の端板部の一方に一体的に形成されており、柱部の円形外周の一部は伝達歯車の歯先半径が柱部の円形外周に接触する位置から柱部の他端まで一様に切除されている。
また、各柱部の他端は一対の端板部の他方に形成した円形穴に挿入され、各柱部の他端及び一対の端板部の他方は各柱部の他端にねじ込まれたボルトで一体的に固定されており、柱部の他端の端面と一対の端板部の他方の円形穴の穴底面との間に、シール部材を設けている。
また、外歯歯車は複数個あり、外歯歯車には中心部に中空孔が形成され、各クランク軸の偏心部は各外歯歯車の第一貫通孔に係合し、各クランク軸の伝達歯車は偏心部のうちいずれか隣接する偏心部の間に形成されており、伝達歯車に噛み合う入力歯車が中空孔に挿入されている。

請求項１の発明によれば、伝達歯車の歯先半径を大きく設定できる偏心揺動型歯車装置が提供できる。また、柱部を太く形成しても、柱部の他端が切除された円形外周の一部を有しているので、柱部の他端を一対の端板部の他方に形成した円形穴に挿入する際の挿入力を低減でき、組立作業性を向上できる。
また、請求項２の発明によれば、偏心揺動型歯車装置内の潤滑剤が柱部の他端及び一対の端板部の他方から柱部の他端にねじ込まれたボルトに流出することを防止でき、該潤滑剤が該ボルト外周から外部へ流出することを防止できる。
また、請求項３の発明によれば、モータの出力軸を中空孔に挿入でき、中間部の伝達歯車と入力歯車が噛み合うことによって、モータへの距離を短くできることにより、装置をコンパクトにできる。

以下、本発明の第一実施例を図面に基づいて説明する。
図１乃至図４において、偏心揺動型歯車装置１００は、多数のピンからなる内歯１を有する内歯歯車３と、軸方向に複数（二個）の第一貫通孔５及び複数（四個）の第二貫通孔７を有するとともに内歯歯車３に噛み合う外歯歯車９と、伝達歯車１１を有するとともに外歯歯車９の各第一貫通孔５に偏心部１３が針状ころ軸受１５を介して係合して該外歯歯車９を偏心運動させる複数（二個）のクランク軸１７と、軸方向に並設した一対の端板部１９ａ，１９ｂ及び該一対の端板部１９ａ，１９ｂを連結するとともに外歯歯車９の各第二貫通孔７に遊嵌した断面が円形の複数の柱部２１を有しクランク軸１７を回転自在に支持する支持体２３とを備え、各クランク軸１７の伝達歯車１１が一対の端板部１９ａ，１９ｂの間に位置している。伝達歯車１１の歯先半径Ｒは柱部２１の円形外周に接触する大きさ以上に設定されていて、柱部２１の円形外周の一部は伝達歯車１１の歯先半径Ｒが柱部２１の円形外周に接触する位置で切除されている。当該切除部（切り欠き部）は符号Ｓで示している。（図３）各クランク軸１７の両端部分は円すいころ軸受１４で一対の端板部１９ａ，１９ｂに回転自在に支持されている。

切除部Ｓを設けない円形柱の場合は、柱部外周に伝達歯車の外周がかからないようにしながらその柱を太くすると、クランク軸が柱間に無い隣り合う柱間が図２の矢印Ｐのように接近し、且つ柱がクランク軸から離隔してしまう。その結果、支持体２３のねじり剛性が低下し、クランク軸１７を安定的に強く支持することができなくなる。しかしながら、本実施例においては、柱部２１の円形外周の一部は伝達歯車１１の歯先半径が柱部２１の円形外周に接触する位置で切除しているので、柱部２１を太くしても隣り合う柱間が図２の矢印Ｐのように接近することなく、且つ柱部２１がクランク軸１７から離隔してしまうことがない。従って、支持体２３のねじり剛性が低下せず、クランク軸１７を安定的に強く支持することができる。また、切除部Ｓは柱部２１に作用するトルク方向と直交しない方向で切除している。

各柱部２１の一端２５は一対の端板部の一方１９ａに一体的に形成されており、各柱部２１の他端２７は切除された円形外周の一部を有し、各柱部２１の他端２７を一対の端板部の他方１９ｂに形成した円形穴２９に挿入している。柱部の他端２７と一対の端板部の他方１９ｂに形成した円形穴２９とは微小の圧入、又は微小の隙間で結合される。また、各柱部２１の他端２７及び一対の端板部の他方１９ｂは柱部の他端２７にねじ込まれたボルト３１で一体的に固定されている。柱部の他端２７の端面３３と一対の端板部の他方１９ｂの円形穴２９の穴底面３５との間に、シール部材としてのＯリング３７を設けている。Ｏリング３７を収納する溝３８は柱部の他端２７の端面３３に形成している。Ｏリング３７を収納する溝は穴底面に形成しても良い。また、シール部材としてのＯリング３７は、柱部を切除しない場合においても有効である。その場合には、柱の外周または、円形穴の内周のどちらか一方にＯリングを設けることができる。

外歯歯車９は複数個（二個）あり、外歯歯車９には中心部に中空孔が形成され、各クランク軸１７の偏心部１３は各外歯歯車９の第一貫通孔５に係合し、各クランク軸１７の伝達歯車１１は二個の偏心部の間、偏心部が三個以上の場合は複数個の偏心部のうちいずれか隣接する偏心部の間、に形成されている。伝達歯車１１に噛み合う入力歯車４０が中空孔８及び一対の端板部の他方１９ｂの中空孔５０に挿入されている。入力歯車４０はモータの出力軸に固定するために、モータの出力軸に挿入される穴４１が形成されている。入力歯車４０は一対の端板部の他方１９ｂに軸受で回転自在に支持させても良い。
内歯歯車３及び支持体２３は一対のアンギュラ玉軸受６０で相対的に回転可能に支持されている。オイルシール７０は一対の端板部の一方１９ａの外周及び内歯歯車３の一方側端部の内周間に配設されている。

次に、本発明の第二実施例を図面に基づいて説明する。
図５において、偏心揺動型歯車装置２００は第一実施例の偏心揺動型歯車装置１００と比べて、柱部の個数及びクランク軸の個数が異なるだけであって、他の基本構成は該偏心揺動型歯車装置１００と同じであるので、当該相違の構成について主に説明する。
多数のピンからなる内歯２０１を有する内歯歯車２０３と、軸方向に複数（三個）の第一貫通孔２０５及び複数（三個）の第二貫通孔２０７を有するとともに内歯歯車２０３に噛み合う外歯歯車２０９と、伝達歯車２１１を有するとともに外歯歯車２０９の各第一貫通孔２０５に偏心部２１３が係合して該外歯歯車２０９を偏心運動させる複数（三個）のクランク軸２１７と、該一対の端板部を連結するとともに外歯歯車２０９の各第二貫通孔２０７に遊嵌した断面が円形の複数の柱部２２１を有し、クランク軸２１７を回転自在に支持する支持体とを備え、各クランク軸２１７の伝達歯車２１１が一対の端板部の間に位置している。伝達歯車２１１の歯先半径Ｒは柱部２２１の円形外周に接触する大きさ以上に設定されている。柱部２２１の円形外周の一部（二箇所）は伝達歯車２１１の歯先半径Ｒが柱部２２１の円形外周に接触する位置で切除されている。当該切除部（切り欠き部）は符号Ｓで示している。

クランク軸を三個とする場合、柱部は隣接する伝達歯車間に配置され限られた空間に設けなければならないが、柱部に切除部を設けたことによって柱部を太くでき、一対の端板部１９ａ，１９ｂで構成される支持体２３のねじり剛性がアップし、クランク軸を安定的に強くに支持できる。また、切除部Ｓは柱部２１に作用するトルク方向と直交しない方向で切除している。

次に実施例の作用について説明する。
偏心揺動型歯車装置の減速作用は公知なので簡潔に説明する。支持体２３を固定する場合、入力歯車４０から伝達歯車１１に回転力が伝達されると、各クランク軸１７は外歯歯車９を内歯歯車３に対して偏心揺動運動させる。外歯歯車９が内歯歯車３に噛み合っていることに起因して、内歯歯車３が減速回転された出力となる。内歯歯車３を固定する場合は、支持体２３が減速回転された出力となる。
ここで、伝達歯車１１の歯先半径Ｒが柱部２１の円形外周に接触する大きさ以上に設定されていて、柱部２１の円形外周の一部は伝達歯車１１の歯先半径Ｒが柱部２１の円形外周に接触する位置で切除している。従って、伝達歯車の歯先半径Ｒを大きく設定できる偏心揺動型歯車装置が提供できる。
また、各柱部２１の一端２５は一対の端板部の一方１９ａに一体的に形成されており、各柱部２１の他端２７は切除された円形外周の一部を有し、各柱部の他端２７を一対の端板部の他方１９ｂに形成した円形穴２９に挿入している。従って、柱部２１を太く形成しても、柱部の他端２７を一対の端板部の他方１９ｂに形成した円形穴２９に挿入する際の挿入力を低減でき、組立作業性を向上できる。
また、各柱部の他端２７及び一対の端板部の他方１９ｂは柱部の他端２７にねじ込まれたボルト３１で一体的に固定されており、柱部の他端２７の端面３３と一対の端板部の他方１９ｂの円形穴の穴底面との間に、シール部材３７を設けている。従って、偏心揺動型歯車装置内の潤滑剤が柱部の他端２７及び一対の端板部の他方１９ｂから柱部の他端２７にねじ込まれたボルト３１に流出することを防止でき、該潤滑剤が該ボルト３１外周から外部へ流出することを防止できる。
また、外歯歯車９は複数個あり、外歯歯車９には中心部に中空孔が形成され、各クランク軸１７の偏心部１３は各外歯歯車９の第一貫通孔５に係合し、各クランク軸１７の伝達歯車１１は偏心部１３のうちいずれか隣接する偏心部１３の間に形成されており、伝達歯車１１に噛み合う入力歯車４０が中空孔８に挿入されている。従って、モータの出力軸を中空孔５０に挿入でき、中間部の伝達歯車１１と入力歯車４０が噛み合うことによって、モータへの距離を短くできることにより、装置をコンパクトにできる。

以上のように本発明を実施例により説明をしたが、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で各種の変更が可能である。また、実施例における軸受の形態も例示であり、これに限定されるものではない。

本発明は、あらゆる産業分野に用いられる偏心揺動型歯車装置に利用できる。
特に、産業用ロボットの関節部や回転テーブル装置や工作機械の工具自動交換装置に用いられる偏心揺動型減速装置に最適である。

本発明に係る第一実施例の断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 支持体の柱部を示す断面図である。 図３の上面図の一部分である。 本発明に係る第二実施例の断面図である。

符号の説明

１００・・・偏心揺動型歯車装置
３・・・・内歯歯車
５・・・・第一貫通孔
７・・・・第二貫通孔
９・・・・外歯歯車
１１・・・伝達歯車
１３・・・偏心部
１７・・・クランク軸
１９ａ，１９ｂ・・・一対の端板部
２１・・・柱部
２３・・・支持体
Ｒ・・・伝達歯車の歯先半径
Ｓ・・・切除部

Claims (3)

1. 内歯歯車と、軸方向に複数の第一貫通孔及び複数の第二貫通孔を有するとともに内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、伝達歯車を有するとともに前記外歯歯車の各第一貫通孔に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、軸方向に並設した一対の端板部及び該一対の端板部を連結するとともに前記外歯歯車の各第二貫通孔に遊嵌した断面が円形の複数の柱部を有し前記クランク軸を回転自在に支持する支持体とを備え、前記各クランク軸の伝達歯車が前記一対の端板部の間に位置する偏心揺動型歯車装置において、前記伝達歯車の歯先半径が前記柱部の円形外周に接触する大きさ以上に設定されていて、前記各柱部の一端は前記一対の端板部の一方に一体的に形成されており、前記柱部の円形外周の一部は前記伝達歯車の歯先半径が前記柱部の円形外周に接触する位置から前記柱部の他端まで一様に切除されていることを特徴とする偏心揺動型歯車装置。
2. 前記各柱部の他端は前記一対の端板部の他方に形成した円形穴に挿入され、前記各柱部の他端及び前記一対の端板部の他方は前記各柱部の他端にねじ込まれたボルトで一体的に固定されており、前記柱部の他端の端面と前記一対の端板部の他方の前記円形穴の穴底面との間に、シール部材を設けていることを特徴とする請求項１記載の偏心揺動型歯車装置。
3. 前記外歯歯車は複数個あり、前記外歯歯車には中心部に中空孔が形成され、前記各クランク軸の偏心部は前記各外歯歯車の第一貫通孔に係合し、前記各クランク軸の伝達歯車は前記偏心部のうちいずれか隣接する偏心部の間に形成されており、前記伝達歯車に噛み合う入力歯車が前記中空孔に挿入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の偏心揺動型歯車装置。

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