JP5917422B2

JP5917422B2 - 減速機

Info

Publication number: JP5917422B2
Application number: JP2013016266A
Authority: JP
Inventors: 慶剛志津; 為永　淳; 淳為永; 健次白水
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: JP2014148989A; CN103968039A; DE102013020431A1; CN103968039B

Description

本発明は、減速機に関する。

特許文献１に、ケーシングとしての出力側ケーシングを備えた減速機が開示されている。この出力側ケーシングには、出力側端部外周と入力側端部内周にインロー部が設けられている。出力側端部外周のインロー部には、後段側部材としての相手機械がインロー嵌合される。入力側端部内周のインロー部には、前段側部材としての入力側ケーシングがインロー嵌合される。

特開２０１１−５２７８５号公報

特許文献１の減速機のケーシングにおいては、後段側部材とのインロー部が出力側端部外周に形成され、前段側部材とのインロー部が入力側端部内周に形成されているため、両方のインロー部を別々に加工する必要があり、前段側部材と後段側部材の軸心を精度よく一致させるのが難しく、また加工コストが掛かるという問題もあった。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、減速機を介して連結される前段側部材および後段側部材の軸心を精度よく一致させることができ、かつ加工コストを低減することのできる減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、ケーシングを備えた減速機であって、前記ケーシングに単一のインロー面が設けられ、当該単一のインロー面に、前記減速機の前段側部材と、該減速機の後段側部材の両方がインロー嵌合され、前記前段側部材および前記後段側部材の一方は、前記減速機の軸受の外輪にも外嵌され、かつ該外嵌が、前記単一のインロー面での嵌合よりも隙間の大きい嵌合とされ、前記ケーシングも前記軸受の外輪に外嵌されることにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、減速機のケーシングに形成された単一のインロー面に減速機の前段側部材および後段側部材の両方がインロー嵌合されるようにしている。そのため、共通のインロー面を使用することから、前段側部材および後段側部材の軸心を精度よく一致させることができ、かつ加工が１回で済むため、加工コストを低減できる。

また、本発明は、ケーシングを備えた減速機であって、前記ケーシングに２つのインロー面が離れて形成され、該２つのインロー面は、径が同一であり、かつ該２つのインロー面の間に当該インロー面よりも径の大きい部分が存在しない状態で形成されていることにより、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、減速機を介して連結される前段側部材および後段側部材の軸心を精度よく一致させることができ、かつ加工コストを低減することができる。

本発明の実施形態の一例に係る減速機の構成を示す断面図図１の減速機の矢視ＩＩ部分の部分拡大断面図本発明の他の実施形態の一例に係る減速機の構成を示す断面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例に係る減速機を詳細に説明する。

先ず、図１を参照して、減速機１０の全体概略構成から説明する。

この減速機１０は、偏心揺動型の減速機構１１を有する減速機であり、モータ１３のモータ軸１３Ａの回転を減速して相手機械（全体は図示略）１５の図示せぬ被動体を駆動する態様で使用される。減速機１０のインロー面１７を介したモータ１３と相手機械１５との連結構成については、後に詳述する。

減速機１０の入力軸１２は、中空部１２Ａを有するホローシャフトで構成されている。入力軸１２は、キー１２Ｂを介してモータ１３のモータ軸１３Ａと連結されている。入力軸１２には、偏心体１４、１６が一体的に形成されている。

偏心体１４、１６の軸心Ｏ２、Ｏ３は、入力軸１２の軸心Ｏ１に対して、偏心量Δｅ１分だけそれぞれ偏心している。この例では、偏心体１４、１６の偏心位相差は、１８０度である。

偏心体１４、１６の外周にはころ軸受１８、２０が配置されている。ころ軸受１８、２０の外周には外歯歯車（遊星歯車）２２、２４が揺動可能に組み込まれている。外歯歯車２２、２４は、それぞれ内歯歯車２６に内接噛合している。

内歯歯車２６は、ケーシング３１と一体化された内歯歯車本体２６Ａ、該内歯歯車本体２６Ａに支持された円柱状の外ピン２６Ｂ、および該外ピン２６Ｂに回転自在に外嵌され、内歯歯車２６の「内歯」を構成するローラ２６Ｃとで主に構成されている。内歯歯車２６の内歯の数（ローラ２６Ｃの数）は、外歯歯車２２、２４の外歯の数よりも僅かだけ（この例では１だけ）多い。

外歯歯車２２、２４には、その軸心（Ｏ２、Ｏ３に同じ）からオフセットされた位置に複数（この例では１０個）の貫通孔２２Ａ、２４Ａが円周方向に３６度の間隔で設けられている。また、外歯歯車２２、２４の軸方向両側部には、一対のキャリヤ（フランジ部材）３２、３４が配置されている。キャリヤ３２、３４は、アンギュラ玉軸受４０、４２を介してケーシング３１に支持されている。アンギュラ玉軸受４０、４２は、専用の内輪を有しておらず、キャリヤ３２、３４の外周部が該アンギュラ玉軸受４０、４２の内輪を兼用している。なお、キャリヤ３２、３４は、軸受３５、３７を介して前記入力軸１２を支持している。

負荷側のキャリヤ３４からは内ピン２８が一体的に突出形成されている。なお、内ピン２８は、キャリヤ３４と別体で形成され、例えば圧入等によってキャリヤ３４と連結される構成であってもよい。

この実施形態では、内ピン２８は、外歯歯車２２、２４の貫通孔２２Ａ、２４Ａに対応して、１０本突出して形成されており、それぞれが外歯歯車２２、２４の貫通孔２２Ａ、２４Ａを貫通している。キャリヤ３４は、出力軸４８と一体化されている。

なお、反負荷側のキャリヤ３２には、該キャリヤ３２の外歯歯車２２、２４側の側面に凹部３２Ｄが形成されている。内ピン２８は、その先端がこの凹部３２Ｄに嵌入された状態で、ボルト４５によってキャリヤ３２とキャリヤ３４とを連結している。

内ピン２８と外歯歯車２２、２４（の貫通孔２２Ａ、２４Ａの内周面）との間には、摺動促進部材たる滑りローラ４４が配置されている。滑りローラ４４は、常時外歯歯車２２、２４の貫通孔２２Ａ、２４Ａの内周面の一部と当接しており、当接していない側には、該貫通孔２２Ａ、２４Ａとの間に偏心体１４、１６の偏心量Δｅ１の２倍に相当する大きさ（２・Δｅ１）の隙間がそれぞれ確保されている。

次に、減速機１０のインロー面１７に関係する構造について説明する。

この減速機１０は、入力側にモータ１３が連結されると共に、全体が相手機械１５のベースプレート５０に取り付けられた状態で使用される。

モータ１３は、そのモータケーシング１３Ｂが第１ボルト５２を介してアダプタ５４に固定されている。モータ１３の固定されたアダプタ５４は、第２ボルト５６を介して減速機１０に取り付けられている。すなわち、本実施形態においては、アダプタ５４が前段側部材に相当している。

本実施形態においては、アダプタ５４は、モータ１３と減速機１０との間にあって、モータ１３と減速機１０とを連結する継部材としての機能を有すると共に、減速機１０のフロントケーシングとしての機能を兼用して有している。

このため、アダプタ５４は、減速機１０のケーシング３１の一部として、減速機１０内の潤滑剤を封止する機能を有しており、減速機１０の前記アンギュラ玉軸受４０の外輪４０Ａに外嵌されている。ただし、アダプタ５４が、減速機１０のケーシング３１（のケーシング本体５８）に連結される際に、２つのインロー部を有することによる干渉の発生を避けるために、図２に示されるように、当該アンギュラ玉軸受４０の外輪４０Ａとアダプタ５４との嵌合については、あえてインロー面１７でのインロー嵌合よりも隙間δの大きい非インロー嵌合としている。その上で、減速機１０のケーシング３１の一部として、減速機１０内の潤滑剤の封止を確実に担保するために、アンギュラ玉軸受４０の外輪４０Ａの嵌合部にはＯリング７０を配置している。具体的には、ケーシング本体５８の軸方向端面５８Ａと対向するアダプタ５４の端面５４Ａの内周側に、カギ型の凹部５４Ｂが形成されている。Ｏリング７０は、この凹部５４Ｂに組み込まれ、ケーシング本体５８、アダプタ５４、および該アダプタ５４の内周側に位置するアンギュラ玉軸受４０の外輪４０Ａの３つの部材の、計４つの面に当接し、減速機１０の内外を封止している。

なお、減速機１０のケーシング３１は、フロントケーシングとして機能している当該アダプタ５４、ケーシング本体５８、および負荷側カバー６０によって構成され、第２ボルト５６によって共締めされている。ケーシング本体５８は、前記偏心揺動型の減速機構１１を収容し、負荷側カバー６０は、主にキャリヤ３４と出力軸４８を収容している。

ここで、この実施形態では、ケーシング本体５８のアダプタ５４側端部の外周に、本発明に係るインロー面１７が帯状に突出形成されている。

インロー面１７は、ケーシング本体５８の外径ｄ１よりも僅かに大きな外径ｄ２を有し、仕上げ加工がなされている。

インロー面１７の軸方向長さは、Ｌ１であり、このうちアダプタ５４側のほぼ半分の軸方向長さＬ２が前記アダプタ５４の嵌合に寄与する前段側インロー面１７Ａとされている。また、残りの反アダプタ側のほぼ半分の軸方向長さＬ３が相手機械１５のベースプレート５０の嵌合に寄与する後段側インロー面１７Ｂとされている。すなわち、本実施形態においては、相手機械１５のベースプレート５０が、「後段側部材」に相当している。

本実施形態においては、前段側部材であるアダプタ５４および後段側部材である相手機械１５のベースプレート５０は、第３ボルト７２によって共締めされている。本実施形態では、アダプタ５４とベースプレート５０は、相互に相対回転しない部材同士である。

ただし、該アダプタ５４およびベースプレート５０は、必ずしも、固定状態にあるとは限らない。すなわち、減速機１０を単体で見るならば、一般にケーシング３１が固定体、出力軸４８が回転体であり、したがって、アダプタ５４およびベースプレート５０は、固定体である。しかし、用途により、当該減速機１０が、例えば、産業用の多軸ロボットの関節部分に使用される場合には、ケーシング３１および出力軸４８は、互いに相対回転している部材であって、「いずれが固定されているか」とも、また、「いずれが回転しているか」とも断定することはできない。つまり、減速機１０の実際の取り付け態様によっては、当該アダプタ５４およびベースプレート５０自体が減速機１０の出力軸４８に対して相対的に回転すると捉え得る場合もある。換言するならば、本実施形態に係るアダプタ５４およびベースプレート５０は、回転体であるか固定体であるかは問われない。

次に、この減速機１０の作用を説明する。

先ず、偏心揺動型の減速機構１１の作用から説明する。

入力軸１２が回転すると、該入力軸１２と一体化されている偏心体１４、１６が偏心回転し、該偏心体１４、１６の外周にころ軸受１８、２０を介して組み込まれている外歯歯車２２、２４が１８０度の位相差で揺動される。外歯歯車２２、２４は、内歯歯車２６に内接噛合しており、かつ、この実施形態では内歯歯車本体２６Ａがケーシング３１と一体化されている。そのため、外歯歯車２２、２４は、入力軸１２が１回回転する毎に、内歯歯車２６（ケーシング３１）に対して歯数差分（この例では１歯分）だけ相対回転する（自転する）。

外歯歯車２２、２４の自転成分は、該外歯歯車２２、２４の貫通孔２２Ａ、２４Ａを貫通している滑りローラ４４および内ピン２８を介してキャリヤ３２、３４に伝達され、該キャリヤ３２、３４がケーシング３１に対して外歯歯車２２、２４の自転成分と同一の速度で相対的に回転する。この結果、キャリヤ３４と一体化されている出力軸４８から（ケーシング３１に対する相対的に回転する）出力を取り出すことができる。

ここで、この実施形態においては、モータ１３は、第１ボルト５２によってアダプタ５４に連結され、該モータ１３が連結されたアダプタ５４が、減速機１０のケーシング本体５８の外周に形成された単一のインロー面１７の軸方向アダプタ側のほぼ半分の部分の前段側インロー面１７Ａに外嵌されて第２ボルト５６に共締めされて減速機１０のケーシング本体５８に連結される。

一方、相手機械１５のベースプレート５０は、同一のインロー面１７の軸方向反アダプタ側のほぼ半分の部分の後段側インロー面１７Ｂに外嵌されて、第３ボルト７２を介してアダプタ５４と共締めにて連結される。すなわち、本実施形態では、アダプタ５４とベースプレート５０は、相対回転せず、連結も直接的で強固である。

アダプタ５４およびベースプレート５０は、同一のインロー面１７にインロー嵌合（外嵌）されることにより、共通の軸心（Ｏ１と同じ）を維持した状態で連結されることになる。したがって、結果として、（減速機１０が介在されているにも拘わらず）モータ１３の軸心（Ｏ１）および相手機械１５の被動体の軸心（Ｏ１）を、より正確に一致させた連結が可能となる。

要するならば、通常、モータ１３および減速機１０の軸心（Ｏ１）のずれと、減速機１０および相手機械１５の軸心（Ｏ１）のずれは、「累積」されてしまうが、本実施形態では、モータ１３と相手機械１５とが、直接同一のインロー面１７で規定されるため、中間に減速機１０が介在されていながら、モータ１３と相手機械１５との間で軸心（Ｏ１）のずれの累積が生じないということである。このずれが累積しないという特性は、多軸（例えば６軸）の自由度を有する産業用ロボットの用途のように、複数の軸が直列的に連結されているような構成の機器に組み込むような場合に、特に有益である。

そして、それに加え、２つのインロー面の機能を有するインロー面１７自体は、単一（１個）であるため加工は１回で済み、加工コストを大きく低減することができる。

また、アダプタ５４は、減速機１０のケーシング３１の一部の機能を有し、アンギュラ玉軸受４０に外嵌されているものの、該外嵌部分については、インロー面１７でのインロー嵌合よりも隙間δの大きい非インロー嵌合とされているため、２つの嵌合部での干渉は発生せず、かつ、該アンギュラ玉軸受４０の外輪４０Ａの嵌合部にはＯリング７０が介在されているため、減速機１０内の潤滑剤の封止機能が損なわれることもない。

図３に本発明の他の実施形態の一例を示す。

この実施形態では、先の実施形態と同様な減速機１１０のケーシング１３１にインロー面１１７として、２つのインロー面１１７Ａ、１１７Ｂが離れて形成されている。この２つのインロー面１１７Ａ、１１７Ｂは、径が同一のｄ１０２であり、かつ該２つのインロー面１１７Ａ、１１７Ｂの間に、当該インロー面１１７Ａ、１１７Ｂよりも径の大きい部分が存在しない状態で形成されている。より具体的には、インロー面１１７Ａ、１１７Ｂは、間隔Ｌ１０４を空けてケーシング本体１５８の外周から帯状に突出して形成されている。ケーシング本体１５８の、インロー面１１７Ａの軸方向アダプタ側、インロー面１１７Ａおよび１１７Ｂの間、そしてインロー面１１７Ｂの軸方向反アダプタ側は、いずれも、外径がｄ１０１であって、該インロー面１１７Ａ、１１７Ｂの外径ｄ１０２よりも外径の大きな部分がない。このため、インロー面１１７Ａ、１１７Ｂは、軸方向いずれの側からも、１回の加工（同一のチャッキングによる同一の工具による加工）で同時に形成できる。そのため、実質的に同一のインロー面と捉えることができ、２つのインロー面１１７Ａ、１１７Ｂ間でずれが殆どない。また、加工コストも低減することができる。

さらに、この実施形態に係る構成は、インロー面１１７の実質的な形成長さ（軸方向長さ）Ｌ１０１を長く確保できるため、前段側部材のアダプタ１５４と後段側部材のベースプレート１５０の同心度をさらに向上させることができる。

また、インロー面１１７の中央部分の加工が省略できるため、加工する際の加工代（削り代）を小さく抑制することができ、同一の軸方向長さＬ１０１を有するインロー面（１１７）を連続的に形成する場合に比べて、より工具の寿命を延ばし、より加工時間を短縮し、より加工コストを低減することができる。

その他の構成は、先の実施形態と同一であるため、先の実施形態と同一または機能的に同一の部材には、図中で先の実施形態と下２桁が同一の符号を付すに止め、重複説明は省略する。

なお、ここで、本発明に係る前段側部材および後段側部材について、若干補足しておく。

本発明に係る減速機の動力伝達経路上で上流に配置される「前段部材」としては、駆動源としてのモータのほか、例えば、前段減速機、カップリング装置等がある。本発明に係る「前段側部材」には、これらの前段部材そのもののほか、該前段部材を減速機に連結するための部材、例えば、先の実施形態のように、前段部材であるモータが、アダプタ（継部材）を介して減速機に連結されている場合は、当該アダプタのような「前段部材を連結するための部材」が含まれる。

また、「前段側部材」の概念には、減速機と完全に独立した部材のほか、先の実施形態でのアダプタ５４のように、減速機に連結された状態において減速機の構成要素の一部となる部材が含まれる。

同様に、減速機の動力伝達経路上で下流に配置される「後段部材」としては、駆動対象である相手機械のほか、例えば、後段減速機、カップリング装置等がある。本発明でいう「後段側部材」には、これらの後段部材そのもののほか、該後段部材を減速機に連結するための部材が含まれる。

また、先の実施形態では採用されていなかったが、「前段側部材」と同様に、可能性として、本発明の「後段側部材」の概念には、減速機と完全に独立した部材のほか、減速機が連結された状態において減速機の構成要素の一部となる部材の概念が含まれる。したがって、例えば、減速機が相手機械に有機的に組み込まれ、相手機械の一部が、そのまま減速機のケーシングの一部を構成する態様となっていてもよい。

また、既に言及したように、実際の取り付け態様によっては、当該インロー面に嵌合される前段側部材および後段側部材は、減速機の出力軸に対して相対的に回転すると捉え得る場合もある。換言するならば、本発明に係る前段側部材および後段側部材は、回転体であるか、固定体であるかは問われない。

さらには、先の実施形態では、前段側部材および後段側部材は、共締めされていたが、本発明に係る前段側部材および後段側部材は、必ずしも共締めされている必要はなく、別個のボルトにて減速機のケーシングに連結されていてもよい。そもそも、前段側部材および後段側部材のうちの一方が他方に対して相対回転する構成であってもよい。例えば、前段側部材および後段側部材のうちの一方が、減速機のケーシングと当該インロー面を介して一体的に連結され、他方は、（例えば先の実施形態の出力軸４８と連結されることにより）該減速機のケーシングに対して当該インロー面の部分で滑り軸受の態様で相対回転する構成とされていてもよい。

また、先の実施形態では、前段側部材が当該インロー面のほかに別の嵌合面を有している場合に、別の嵌合面については、隙間を大きくして実質的に非インロー嵌合となるようにして干渉を避けるようにしていたが、本発明は、当該インロー面のほかに別のインロー面を有することを禁止するものではなく、相応の精度が確保できる場合には、複数のインロー面を用いて、前段側部材（あるいは後段側部材）をより正確に組み付けるように構成してもよい。

本発明に係る減速機は、先の実施形態のように入力軸および出力軸が同軸の減速機の場合に特に顕著な効果が得られるが、本発明では前段側部材と後段側部材が、共に単一または共通（同一径）のインロー面と嵌合し得る嵌合面を有していれば足り、減速機の減速機構の構成は特に限定されず、例えば、単純遊星歯車減速機構、平行軸減速機構、直交減速機構、あるいはこれらの組み合わせ等であってもよい。

１０…減速機
１７…インロー面
１７Ａ…前段側インロー面
１７Ｂ…後段側インロー面
３１…ケーシング
５０…ベースプレート（後段側部材）
５４…アダプタ（前段側部材）

Claims

ケーシングを備えた減速機であって、
前記ケーシングに単一のインロー面が設けられ、
当該単一のインロー面に、前記減速機の前段側部材と、該減速機の後段側部材の両方がインロー嵌合され、
前記前段側部材および前記後段側部材の一方は、前記減速機の軸受の外輪にも外嵌され、かつ
該外嵌が、前記単一のインロー面での嵌合よりも隙間の大きい嵌合とされ、
前記ケーシングも前記軸受の外輪に外嵌される
ことを特徴とする減速機。
請求項１において、
前記単一のインロー面に嵌合された前記前段側部材と前記後段側部材が共締めされる
ことを特徴とする減速機。
請求項１または２において、
前記軸受の外輪の嵌合部にＯリングが介在されている
ことを特徴とする減速機。
ケーシングを備えた減速機であって、
前記ケーシングに２つのインロー面が離れて形成され、
該２つのインロー面は、径が同一であり、かつ該２つのインロー面の間に当該インロー面よりも径の大きい部分が存在しない状態で形成されている
ことを特徴とする減速機。