JP6816148B2

JP6816148B2 - 精密遊星歯車

Info

Publication number: JP6816148B2
Application number: JP2018534201A
Authority: JP
Inventors: ジュゼッペ・フェリサ; ダニエーレ・フィオレッティ
Original assignee: サンプ・エッセ・ピ・ア・コン・ウニコ・ソシオ
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: JP2018527537A; CN108431453A; RU2018112570A; EP3350477A1; CN108431453B; US10859138B2; CA2998710A1; WO2017046767A1; RU2018112570A3; US20200240490A1; EP3350477B1; RU2744418C2; ITUB20153713A1

Description

本出願は、例えば、機械的な腕を動作させるためのロボット機械に適用される精密遊星歯車に関する。

詳細には、本発明は、機械的な腕の関節の近くに取り付けられるように構成され、かつ必要なトルクを伝達できると同時に、角度位置の正確な移送、小型の寸法、軽量、および外部負荷に対する剛性を保証する遊星歯車に関する。

遊星歯車それ自体の歯車に加えられる軸方向のスラストを補償するために、円錐歯車を有する遊星歯車が知られている。例えば特許文献１参照。

さらに、円錐歯車間のバックラッシュを制限するために、円錐歯車の歯を互いに接触状態に保つばねを備えた軸方向のスラストシステムを提供することが知られている。

上記で述べた遊星歯車は、十分に正確ではなく、かつ限定された歯数比を有するという欠点により影響を受ける。

ベベロイド歯車が、同様に知られている。ベベロイド歯車は、非特許文献１〜３で解析され、論じられている。

独国特許出願公開第１０２０１００４６９５８号明細書

H．E． Merritt、「Gears」、Pitman、London、1955年、165〜170頁 A．S． Beam、「Beveloid Gearing」、Machine Design、26巻、1954年12月、220〜238頁 S．C． Purkiss、「Conical Involute Gears： Part 1」、Machinery 89、1956年、1403〜1420頁 C．C． Liu、C．B． Tsay、「Contact characteristics of beveloid gears」、Mech． Mach． Theory、第37、2002年、333〜350頁

本発明の目的は、上記で述べた欠点を克服する遊星歯車を提供することである。

特に本発明の目的は、小型かつ安価であり、ならびに高い歯数比、良好な性能を有し、歯車間のバックラッシュのない精密遊星歯車を提供することである。

本発明によれば、添付の特許請求の範囲に記載の遊星歯車が提供される。

本発明は、次に、その非限定的な実施形態を示す添付図面を参照して述べられる。

本発明による遊星歯車の構造の概略図である。本発明による遊星歯車の分解図である。図２の遊星歯車の長手方向断面図である。本発明による遊星歯車の変形形態を示す図である。本発明による遊星歯車の細部の概略図である。本発明による直歯を有するベベロイド歯部を備えた歯車の理論的なモデルを示す図である。本発明による遊星歯車の他の変形形態を示す図である。

図１から図３において、数字１は、入力側Ｅおよび出力側Ｏを有する遊星歯車を全体として示している。「入力側Ｅ」により、特に電気モータである外部モータ（図示せず）に、知られた方法で接続される小歯車２を受け入れ、かつそれに結合されるように構成された遊星歯車１の側部を意味する。「出力側Ｏ」により、例えば、運動が伝達される機械的な腕など、構成要素（図示せず）に結合されるように構成された側部を意味する。

図２および図３によれば、遊星歯車１は、内側貫通空洞部４および長手方向軸Ｌ１を有する外側の円筒形ケーシング３を備える。空洞部４は、入力側Ｅの領域に位置する端部開口５と、出力側Ｏの領域に位置する端部開口６とをそれぞれ通り、ケーシング３の外側に向いている。空洞部４は、遊星歯車１を封止し、かつ汚染に対してそれを保護するように、潤滑剤封止システム（知られているため、図示せず）を収容することができるので有利である。

ケーシング３は、遊星歯車１の使用中は、静止したままであるように構成される。特に、ケーシング３は、遊星歯車１から、半径外側方向に突き出ている、穴８を有するフランジ７を備え、穴８は、ロボット機械のそれぞれの腕（図示せず）にケーシング３を固定できるねじ（図示せず）を通すために軸Ｌ１の周囲に一様に分散されている。

遊星歯車１は、角度的に、かつ軸方向に固定された方法で、ケーシング３に結合される固定環状歯車９をさらに備える。固定環状歯車９は、空洞部４の中に半径方向に突き出している。固定環状歯車９は、実質的に、軸Ｌ１に対して直角である。固定環状歯車９は、空洞部を、入力部分１０と出力部分１１へと分割する。

図によれば、固定環状歯車９は、ケーシング３と共に単一の部品として製作され、したがって、単一の本体を形成するが、そうすることにより、遊星歯車１の剛性が増加し、かつ遊星歯車１を組み立てるために必要な時間およびコストが低減される。本明細書で示されていない変形形態によれば、固定環状歯車９は、ケーシング３とは別個のものであり、ケーシング３に結合される。

遊星歯車１は、入力部分１０における開口７を通してケーシング３の中に挿入される遊星キャリア１２をさらに備える。遊星キャリア１２は、軸Ｌ１と同軸であり、軸Ｌ１の回りで回転するように取り付けられる。

具体的には、遊星キャリア１２は、小歯車２を、遊星歯車１の中へと挿入できる円形形状を有する中心開口部１４を有するディスク形状のプレート１３を備える。有利には、開口部１４は、遊星歯車１を封止し、かつ汚染に対してそれを保護するように、潤滑剤封止システム（知られているため、図示せず）を収容するように構成される。本明細書で示されていない変形形態によれば、開口部１４は、（知られた）軸受を収容するように構成され、その軸受は、遊星歯車１の機能および精度を向上させるために、小歯車２の位置を軸方向に、かつ／または半径方向に制約することができる。

知られた方法では、遊星歯車１は、前記遊星キャリア１２と前記ケーシング３の間で相対的な回転を確実に行えるように、遊星キャリア１２とケーシング３の間に介在する手段を備える。例えば、遊星歯車１は、遊星キャリア１２とケーシング３の入力部分１０との間で相対的な回転を可能にするように、遊星キャリア１２のプレート１３に嵌合される軸受ｃ１および各ガスケットｇ１を備える。

本明細書で示されていない変形形態によれば、遊星キャリア１２とケーシング３の間の軸受ｃ１は、外輪を備えておらず、軸受のローラは、適正に処理され、加工されたケーシング３の入力部分１０上を直接回転する。そうすることにより、占有されるスペースが低減され、かつ遊星歯車１の剛性および小型化が高められる。

遊星キャリア１２のプレート１３は、固定環状歯車９のそばに、軸Ｌ１に沿って配置されるが、固定環状歯車９とプレートとの間の相対摩擦を回避するために、環状歯車９から離間される。

遊星キャリア１２は、複数のピン１５をさらに備え、それぞれが、実質的に、軸Ｌ１に平行である軸Ｌ２を有する。

ピン１５は、軸Ｌ１の回りで一様に分散される。図示された例では、３本のピンがあり、それらはすべて、プレート１３の同じ側から、開口部６の方向に、空洞部４の中へと突き出ている。本明細書で示されていない変形形態によれば、ピン１５の数は異なっており、それは、遊星歯車１の用途のタイプに依存する。ピン１５が、遊星キャリア１２のプレート１３と共に単一の部品として製作されることは、遊星歯車１の剛性および抵抗力を増加させ、同時に、遊星歯車１の費用効果および小型化を向上させる。本明細書で示されていない変形形態によれば、各ピン１５は、遊星キャリア１２のプレート１３に接続された別個の要素である。

示された例では、各ピン１５は、円筒形の本体を有しており、本体は、長手方向に、端部分１６、および端部分とプレート１３の間に介在する中間部分１７を有する。端部分１６は、中間部分１７の直径よりも小さい直径を有する。各ピン１５は、各軸Ｌ２に対して同軸であり、かつ端部分１６の内側に作られたねじ穴１８を有する。穴１８は、ピン１５の自由端の近くに作られた開口部を通して外側に通じている。

遊星歯車１は、複数の遊星歯車１９をさらに備える。各遊星歯車１９は、ベベロイド歯部を有する歯車を備え、以下では、ベベロイド歯車と呼ぶ。

「ベベロイド歯部を有する歯車」または「ベベロイド歯車」により、歯付きのインボリュート歯車を意味しており、それは、一般に、ピッチ円筒の軸に沿ってテーパが付けられた歯Ｚの厚さｓ、歯の根元、および外径を備える円錐形のインボリュート歯車、またはベベロイド歯車（その理論的なモデルが図６に示されている）として知られている。ベベロイド歯車は、通常の円錐形歯車ではなく、軸線におけるすべての軸直角断面は、補正値ｘのそれ自体の値を有する直歯を備えた同じ円筒形歯車を表す。補正値ｘは、歯Ｚの長手方向に沿って直線的に変化するので、歯Ｚの厚さｓおよび高さｈは、歯Ｚの長手方向に沿って頂点Ｖから移動するとき増加する。

図６は、直歯を備えるベベロイド歯車の歯Ｚの理論的なモデルを示している。図６では、ｂｃは基礎円筒を示し、ｂｈは基礎円筒つるまき線を示し、それは、一方の歯面ｉｈ上で正であり、他方の歯面上で負である。１つの歯面ｉｈ上の基礎円筒つるまき線ｂｈが、他方の歯面ｉｈのものに等しく、かつ反対の値を有する場合、直歯を備えるベベロイド歯車が得られ、そうではない場合、歯車は、斜め歯車と定義される。すべてのインボリュートの原点は、基礎円筒つるまき線ｂｈから開始する。すべてのインボリュートは、頂上Ｋの領域で互いに合わさる。歯Ｚの歯面ｉｈは、インボリュートねじ面である。歯Ｚは、歯先面ｔｃおよび歯底面ｔｆを有し、それは、歯Ｚの長手方向に沿ってテーパが付けられている。直歯を備えるベベロイド歯車においては、軸線におけるすべての軸直角断面は、それ自体の補正値ｘを有する直歯を備えた円筒形歯車を表す。図６は、歯Ｚの正面の平坦な表面ｆｆを示す。

特に、各遊星歯車１９は、直歯を備えるベベロイド歯車を備える。各遊星歯車１９は、テーパγを有する。

固定環状歯車９は、遊星歯車１９のものと同様のベベロイド歯部を用いて内部に歯が付けられている。遊星歯車１９は、入力側Ｅを向いた頂点Ｖを有する。そうすることにより、遊星歯車１を取り付けた後に、小歯車２を挿入することができ、また電気的な構成要素（電気モータおよび小歯車）を取り外すことができ、また必要に応じて、遊星歯車１を分解する必要なく置き換えることができる。

各遊星歯車１９は、同軸であり、かつ実質的に円筒形状を有する内側貫通空洞部２９を有する。図で示された例によれば、遊星歯車１は、３つの遊星歯車１９を備える。各遊星歯車１９は、各ピン１５の中間部分１７の周囲に嵌め合わされ、固定環状歯車９とかみ合う。各遊星歯車１９は、そのテーパγが、固定環状歯車９のテーパに対して反対になるように取り付けられる。知られた方法では、遊星歯車１は、複数の軸受ｃ２を備え（図示された場合では、その３つ）、それぞれが、各ピン１５の周囲に嵌合し、かつピン１５と対応する遊星歯車１９との間に介在する。示された例では、軸受ｃ２は、針状ころ軸受である。

各ピン１５が、遊星キャリア１２のプレート１３に接続された別個の要素である場合、各ピン１５に対して硬化処理を施すことが可能であり、したがって、各ピン１５と各遊星歯車１９の間に嵌合された各軸受ｃ２は、内輪を備えることがなくなり、したがって、ピン１５と接触して直接回転するローラを有することができる。そうすることにより、遊星歯車１の寸法および重量が低減される。

遊星歯車１は、ロボット機械の各腕（図示せず）に運動を伝達するように構成された出力ブロック２１をさらに備える。出力ブロック２１は、実質的に円筒形の本体と、端開口部２３および２４を通って外方向に向いている内側空洞部２２とを有する。開口部２３は、入力側Ｅを向いており、開口部２４は出力側Ｏを向いている。出力ブロック２１は、軸Ｌ１に対して同軸であり、かつ軸Ｌ１の回りで回転するように取り付けられる。

出力ブロック２１は、次いで、可動環状歯車２５を備え、それは、角度的に、また軸方向に固定される方法で、出力ブロック２１に結合される。可動環状歯車２５は、空洞部２２の中へと、半径方向に突き出ている。可動環状歯車２５は、実質的に、軸Ｌ１に対して同軸である。

図によれば、可動環状歯車２５は、出力ブロック２１と共に単一の部品として製作され、単一の本体を形成する。そうすることにより、遊星歯車１の剛性が増加し、遊星歯車１を組み立てるのに必要な時間およびコストが低減される。本明細書で示されていない変形形態によれば、可動環状歯車２５は、出力ブロック２１に結合することができる。可動環状歯車２５は、出力ブロック２１と共に、軸Ｌ１の回りで回転することができる。

可動環状歯車２５は、遊星歯車１９のベベロイド歯車の歯部と相補的なベベロイド歯部で内部に歯が付けられている。言い換えると、可動環状歯車２５のテーパγは、各遊星歯車１９のテーパγとは反対のものである。

出力ブロック２１は、ケーシング３の出力部分１１へと挿入され、また可動環状歯車２５は、固定環状歯車９に隣接して配置される。固定環状歯車９は、各遊星歯車１９に対して相補的なものである。言い換えると、可動環状歯車２５は、固定環状歯車９のテーパγに等しいテーパγを有する。特に、可動環状歯車２５のテーパγは、各遊星歯車１９のテーパγとは反対のものである。

図によれば、固定環状歯車９は、入力側Ｅを向いている。固定環状歯車９の内径は、可動環状歯車２５の内径と比較して、より小さい大きさを有する。

可動環状歯車２５および固定環状歯車９は、互いに並んでいる。可動環状歯車２５および固定環状歯車９は、摩擦なしに、他方の環状歯車（９、固定されたもの）に対して環状歯車（２５、可動のもの）が回転できるようにするために、互いに対して十分に離間されている。可動環状歯車２５と固定環状歯車９の間に、区画ｖが存在し、区画ｖは、数ミリメートルの大きさを有することが好ましい。区画ｖの大きさは、確実に適切な潤滑を行うように、潤滑剤を軸受ｃの方向に流せるようなものであると有利である。区画ｖの大きさは、遊星歯車１の用途のタイプに依存する。

知られた方法では、遊星歯車１は、出力ブロック２１とケーシング３の間の相対的な回転を可能にするために出力ブロック２１上に嵌合された軸受ｃ３、ｃ４、ならびに各ガスケットｇ２、スペーサｄ、およびスペーサリングｒを備える。示された例によれば、遊星歯車１は、背中合わせに配置された１対の転がり軸受ｃ３、ｃ４を備える。有利には、区画ｖの大きさは、確実に適切な潤滑を行うようにするために、潤滑剤を軸受ｃ３、ｃ４の方向に流せるようにするものである。

出力ブロック２１は、フランジ２６をさらに備え、それは、出力ブロック２１の自由端の近くの遊星歯車１の中へと半径方向に突き出ている。任意選択で、遊星歯車１は、プラグ２７を備え（図３で示されている）、それは、出力ブロック２１の空洞部２２の中に、かつ近くに挿入され、内側当接面に押し付けられるように構成される。

各遊星歯車１９は、固定環状歯車９と可動環状歯車２５の両方と同時にかみ合う。具体的には、各遊星歯車１９は、単一のベベロイド歯車を備え、それが、固定環状歯車９と可動環状歯車２５の両方と同時にかみ合う。

遊星歯車１は、各遊星歯車１９に対して、バックラッシュ調整システム２８をさらに備え、それは、起こり得るバックラッシュを回避するために、固定環状歯車９および可動環状歯車２５に対して、各遊星歯車１９を軸方向に押すように構成される。

各システム２８は、順に、
− ピン１５の端部分１６に嵌合され、かつ各遊星歯車１９に突き当たるように軸方向に押されるディスク２９と、
− 端部分１６に嵌合され、かつディスク２９と接触する端部、および端部分１６から軸方向に突き出る別の端部を有するばね３０と、
− ディスク形状をしたプレート３１と、
− プレート３１を貫通して延び、かつピン１５のねじ穴１８の中にねじ込まれるねじ３２と
を備える。

ねじ３２は、ばね３０にプレロードをかけるために、ディスク２９および遊星歯車１９の方向にプレート３１を押すように構成される。穴１８の中にねじ３２をねじ込む程度を調整することにより、軸方向のバックラッシュをなくすために、各遊星歯車１９を、可動環状歯車２５および固定環状歯車９に押し付けるための軸方向力Ｆを調整することができる。本明細書で示されていない変形形態によれば、調整システム２８は、ねじに代えて、ねじと等価なプレロード要素、すなわち、ばね３０のプレロードを変化させるために、ディスク２９とプレート３１の間の相対的な位置を調整するように構成された構成要素を備えることができる。

図１から図３によれば、小歯車２は、ベベロイド歯部（円錐形のインボリュート歯車としても知られている）、およびシャフト３４を備えた歯車３３を備える。

小歯車２は、遊星キャリア１２の開口部１４を通して、かつ軸Ｌ１に対して同軸に、ケーシング３、出力ブロック２１、および遊星キャリア１２の中に挿入される。小歯車２の歯車３３は、各遊星歯車１９とかみ合う。歯車３３のテーパγは、各遊星歯車１９のテーパγとは反対のものである。

図４は、本発明による遊星歯車の変形形態１０１を示しており、特に、遊星歯車１０１は、中空の貫通シャフトを備えた遊星歯車である。

図４では、遊星歯車１と共通の要素は、同じ参照数字を維持する。遊星歯車１０１は、小歯車１０２を備え、小歯車１０２は、次いで、遊星歯車１０１を貫通して延び、その内側空洞部を介して、入力側Ｅを出力側Ｏに接続するように構成された中空シャフト４０を備える。

小歯車１０２は、シャフト４０から半径方向外側に突き出たベベロイド歯部を備えた歯車１３３を備える。固定環状歯車１０２は、遊星歯車１９のものと同様のベベロイド歯部を有する。固定環状歯車１０２のテーパγは、遊星歯車１９のテーパγとは反対のものである。小歯車１０２は、ケーシング３、出力ブロック２１、および遊星キャリア１２を通って挿入される。固定環状歯車１０２は、各遊星歯車１９とかみ合う。

図７は、本発明による遊星歯車の変形形態２０１を示す。

図７では、遊星歯車１と共通の要素は、同じ参照数字を維持する。遊星歯車２０１は、数字２１９で示された遊星歯車１９の変形形態を備える。具体的には、遊星歯車２１９は、溝部２５０を有する。溝部２５０は、軸Ｌ２に対して環状のものであり、かつ同軸である。溝部２５０は、遊星歯車２１９のベベロイド歯部上に作られた。溝部２５０は、２つの部分２５１および２５２を軸方向に分離する。部分２５１は、可動環状歯車２５とかみ合う。部分２５２は、固定環状歯車９および小歯車２とかみ合う。

溝部２５０は、各部分２５１と２５２の中間セクションにおけるせん断応力を減少させるので有利である。言い換えると、溝部２５０は、部分２５１の中間セクション、および同様に、部分２５２の中間セクションにおけるせん断応力を減少させる。そうすることにより、その使用中に、遊星歯車２１９に加わる疲労応力が低減され、したがって、遊星歯車２１９の寿命、ならびに遊星歯車２０１の持続期間および信頼性を高める。

溝部２５０は、遊星歯車２１９の各歯を一様に変形させることができるので有利である。そうすることにより、部分２５１および部分２５２を備える歯全体が、同時にかみ合って係合し、したがって、遊星歯車２０１が理想的な状態で動作できるようになり、その持続期間および信頼性を高める。

さらに図７では、数字２２８は、バックラッシュ調整システム２８の変形形態を示す。

図７によれば、システム２２８は、軸受ｃ５、カップ形状の本体２２９、ねじ２３２、ばね２３０、およびプレート２３１を備える。

軸受ｃ５は、軸Ｌ２に対して同軸であり、かつ各遊星歯車２１９に対して軸方向に突き当たるように取り付けられる。軸受ｃ５は、軸方向の針状ころ軸受である。

カップ形状の本体２２９は、軸受ｃ５に対して、軸方向に突き当たるように取り付けられ、軸受ｃ５は、カップ形状の本体２２９と遊星歯車２１９の間に介在する。

カップ形状の本体２２９は、軸Ｌ２に対して同軸である中心穴２５３を有する。

ねじ２３２は、ヘッド部２５４と、ねじ山２５６を有する軸部２５５とを備える。

プレート２３１は、ねじ２３２の軸部２５５に嵌合され、ヘッド部２５４と接触するように配置される。

ばね２３０は、ねじ２３２の軸部２５５に嵌合され、プレート２３１と接触状態にある。

ねじ２３２は、プレート２３１をカップ形状の本体２３２の方向に押して、ばね２３０にプレロードをかけるように、ピン１５のねじ穴１８の中にねじ込まれる。

穴１８の中へのねじ２３２をねじ込む度合いを調整することにより、軸方向のバックラッシュをなくすために、各遊星歯車２１９を、可動環状歯車２５および固定環状歯車９に押しつける軸方向力Ｆを調整することができる。

カップ形状の本体２２９と遊星歯車２１９の間に介在する軸受ｃ５が存在することにより、ユーザは、摩擦およびバックラッシュに起因する損失を低減し、遊星歯車２０１の内側の汚染物質を低減し、ねじ２３２がゆるむ可能性を制限し、かつばねをガイドすることが可能になるので有利である。

最後に、遊星歯車２０１は、軸受ｃ３およびｃ４に代えて、遊星歯車２０１の剛性を高める交差ころ軸受ｃ６を有する。

本明細書に示されていない変形形態によれば、上記で述べた遊星歯車１または１０１は、調整システム２８の代わりに、図７で示されたものと同様の調整システム２２８を有する。

本明細書に示されていない変形形態によれば、遊星歯車１または１０１は、入力側Ｅにインターフェースシステムを備え、インターフェースシステムは、ユーザが、様々な運動源に基づいて遊星歯車１をカスタマイズし、遊星歯車１の精度に影響を与えることなく、交換可能な減速前段（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｅ−ｓｔａｇｅ）を導入し、遊星歯車１の場合、中空の貫通シャフトを有するバージョンを取得できるようにする。図７においては、前記インターフェースシステムが図示されており、数字２５７で示されている。

図１は、上記で述べた遊星歯車１、１０１、または２０１の動作図を示す。具体的には、小歯車２または１０２が、ローマ数字Ｉで示され、各遊星歯車１９または２１９はＩＩで、固定環状歯車９はＩＩＩで、また可動環状歯車２５はＩＶで示されている。

固定環状歯車ＩＩＩと可動環状歯車ＩＶの間の歯Ｚの差は、遊星歯車ＩＩの数の倍数である。固定環状歯車ＩＩＩと可動環状歯車ＩＶの間の歯Ｚの差は、環状歯車ＩＩＩおよびＩＶの直径およびテーパの大きさを制限するために、遊星歯車ＩＩの数に等しいことが好ましく、そうでない場合、考えられている用途のタイプに対して大きすぎることになる。

固定環状歯車ＩＩＩおよび可動環状歯車ＩＶの歯数は、以下の式により調整される、
ｚ１＝ｚ２＋ｎ
式中、
ｚ１＝この場合、可動環状歯車ＩＶである、最大径を有する環状歯車の歯数、
ｚ２＝この場合、固定環状歯車ＩＩＩである、最小径を有する環状歯車の歯数、および
ｎ＝遊星歯車の数。

固定環状歯車ＩＩＩ、可動環状歯車ＩＶ、および遊星歯車ＩＩは、同じモジュールｍを有する。

図１によれば、遊星歯車１、１０１、または２０１は、２つの段Ｓ１およびＳ２を有する遊星歯車であり、ここで、段Ｓ１は、小歯車Ｉ、遊星歯車ＩＩ、および固定環状歯車ＩＩＩをかみ合わせることにより得られ、また段Ｓ２は、小歯車Ｉ、遊星歯車ＩＩ、および可動環状歯車ＩＶをかみ合わせることにより得られる。

図５で示された図を参照すると、固定環状歯車ＩＩおよび可動環状歯車ＩＶは、以下の関係によって互いに関係付けられる、

式中、
− ｘ_Ｂは、この場合、可動環状歯車ＩＶである、最大の内径を有する環状歯車とのかみ合いの中間Ｂ（図５で概略的に示されている）における遊星歯車ＩＩの補正の値であり、
− ｘ_Ａは、この場合、固定環状歯車ＩＩＩである、最小の内径を有する環状歯車とのかみ合いの中間Ａ（図５で概略的に示されている）における遊星歯車ＩＩの補正の値であり、
− ＬＡは、この場合、固定環状歯車ＩＩＩである、最小の内径を有する環状歯車の軸Ｌ２に沿った大きさであり、
− ＬＢは、この場合、可動環状歯車ＩＶである、最大の内径を有する環状歯車の軸Ｌ２に沿った大きさであり、
− ｖは、軸Ｌ２に沿った固定環状歯車ＩＩＩと可動環状歯車ＩＶの間の距離である、
− γは、遊星歯車ＩＩの、固定環状歯車ＩＩＩの、および可動環状歯車ＩＶのテーパである、また
− ｍは、固定環状歯車ＩＩＩの、可動環状歯車ＩＶの、および小歯車Ｉのモジュールである。

テーパγは、１°から３°の範囲の値を有することが好ましい。

知られた方法では、歯付きの環状歯車それ自体のピッチ円直径と歯数の間の比を、歯付きの環状歯車のモジュールｍと定義する。すなわち、知られた技法によれば、

式中、
− ２Ｒは、歯付き環状歯車の周囲の歯先円の直径であり、
− ｚは、歯付き環状歯車の歯数である。

使用する場合、小歯車Ｉは駆動しており、遊星歯車ＩＩを回転させ、その結果、遊星歯車ＩＩは、固定環状歯車ＩＩＩ上で回転し、次いで、駆動される可動環状歯車ＩＶを回転させる。

遊星歯車ＩＩと小歯車Ｉの両方に対してベベロイド歯車を使用することは、以下の利点を有する、
− ベベロイド歯車（ＩおよびＩＩ）は、円錐歯車の結合と同様に、共通する円錐の頂点Ｖを有する必要なく、交差する軸を用いて互いに結合することができる、
− 円錐角の値は、歯車の軸間の角度の値、または伝達比のいずれにも関連せず、したがって、ベベロイド歯車（ＩおよびＩＩ）は、互いに結合されて、任意のタイプの歯車比、および軸間の角度を得ることができる、
− 軸方向の動き、および軸間角度のわずかな変化も、遊星歯車１または１０１の動作に影響しないので、起こり得る組立の失敗の影響がなくなる、
− 円錐角の変化、歯Ｚの厚さの変化、またはつるまき線の変化を生ずるおそれのある加工の失敗は、ベベロイド歯車（ＩおよびＩＩ）の間のかみ合いに影響を与えることはない、
− ベベロイド歯車（ＩおよびＩＩ）が、平行な軸を用いて互いにかみ合うように取り付けられる場合、ベベロイド歯車を互いに対して軸方向に押すことにより、起こり得るバックラッシュがなくなる、および
− 互いにかみ合うベベロイド歯車（ＩおよびＩＩ）は、歯Ｚの面の中心付近で接触が行われるように構成され、そうすることにより、ベベロイド歯車（ＩおよびＩＩ）は、円錐歯車または円筒歯車と比較して、より精巧に、かつより静かに動作する。

各遊星歯車１９または２１９が、固定環状歯車９と可動環状歯車２５の両方と接触する単一のベベロイド歯車を備えることは、各遊星歯車１９または２１９が、研磨車の単一の動作で研磨できるようになるので有利である。言い換えると、各遊星歯車１９または２１９が単一のベベロイド歯車を備えることは、ユーザに、加工および組立時間を減少させ、遊星歯車１９または２１９の品質および精度を向上させ、かつわずかな許容差が得られ、したがって、全体として遊星歯車１、１０１、または２０１の精度を向上させることを可能にする。

バックラッシュ調整システム２８または２２８は、遊星歯車ＩＩ、固定環状歯車ＩＩＩ、および可動環状歯車ＩＶの中のバックラッシュを最小化する利点を有しており、したがって、このバックラッシュが角度伝達誤差の主原因であるため、遊星歯車ＩＩの、固定環状歯車ＩＩＩの、および可動環状歯車ＩＶのベベロイド歯車の中の角度伝達誤差が低減される。

上記で述べた調整システム２８または２２８は、特に小型である利点を有し、したがって、遊星歯車１、１０１、または２０１の長手方向に占めるスペースと重量を共に最小化する。

ねじ３２または２３２により、つまり、その移動量が広範囲に調整可能な締結手段によりプレロードが加えられる広範囲に可変の弾性係数を備えた調整器具であるばね３０または２３０を備える調整システム２８または２２８は、ユーザが、ばねのタイプ、および／またはねじ３２もしくは２３２をねじ込む程度を単に選択することにより、大きな範囲のプレロード力Ｆを取得できるようにする。そうすることにより、同じ遊星歯車１、１０１、または２０１を、様々なユーザに合わせて容易に、かつ迅速に調整することができ、特に、遊星歯車１９または２１９に対して作用する軸方向力Ｆが、使用中にその軸方向の動きに基づいて調整され得る。

各遊星歯車１９または２１９に対して、独立した調整システム２８または２２８を提供することは、遊星歯車１９または２１９ごとに特別な調整を可能にするので有利である。そうすることにより、各遊星歯車１９または２１９は、固定環状歯車９の、かつ／または可動環状歯車２５の、かつ／または遊星歯車１９もしくは２１９の起こり得る偏心もしくは調整不良にかかわらず、常にバックラッシュのないかみ合い状態にある。

各遊星歯車１９または２１９に対して小歯車２または１０２により伝達される負荷の一様な分散のおかげで、またピン１５の軸Ｌ２が、小歯車２または１０２の軸Ｌ１に平行であるため、遊星歯車１、１０１、または２０１は、高い剛性および精度を有し、雑音の発生が低減されるので有利である。これらの結果は、小歯車２のシャフト３４と遊星キャリア１２の開口部１４の間に軸受（図示せず）を適用することによっても改善されるので有利である。

上記で述べた遊星歯車１、１０１、または２０１は、従来の遊星歯車のものと比較して競争力のある性能により大幅な低減を保証する。

上記で述べられた遊星歯車１、１０１、または２０１は、非常に小型であり、精密な遊星歯車である。特に、遊星歯車１、１０１、または２０１においては、限られた数の構成要素により、製作者が精度を高め、剛性（したがって、位置決め精度）を増加させ、製作コストを低減させることができる。

遊星歯車１、１０１、または２０１は、その構造のおかげで、バックラッシュ、振動、および慣性を最小化しており、こうすることにより、迅速な加速、精巧な動作、および高い位置決め精度を保証する利点が得られる。

１遊星歯車
２小歯車
３ケーシング
４内側貫通空洞部
５端部開口
６端部開口
７フランジ
８穴
９固定環状歯車
１０入力部分
１１出力部分
１２遊星キャリア
１３プレート
１４中心開口部
１５ピン
１６端部分
１７中間部分
１８ねじ穴
１９遊星歯車
２１出力ブロック
２２内側空洞部
２３端開口部
２４端開口部
２５可動環状歯車
２６フランジ
２７プラグ
２８バックラッシュ調整システム
２９内側貫通空洞部、ディスク
３０ばね
３１プレート
３２ねじ
３３歯車
３４シャフト
４０中空シャフト
Ｉ小歯車
ＩＩ遊星歯車
ＩＩＩ固定環状歯車
ＩＶ可動環状歯車

Claims

精密遊星歯車であって、第１の回転軸（Ｌ１）を有する小歯車（Ｉ、２、１０２）と、可動環状歯車（ＩＶ、２５）と、固定環状歯車（ＩＩＩ、９）と、１つまたは複数の遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）とを備え、前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）および前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）は、前記第１の軸（ＬＩ）に対して同軸であり、各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）は第２の回転軸（Ｌ２）を有し、前記第１の軸（Ｌ１）および第２の軸（Ｌ２）は、互いに平行であり、各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）は、前記小歯車（Ｉ、２、１０２）、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）、および前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）と同時にかみ合っており、
前記遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）、および前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）は、歯付き環状歯車であり、
前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）および前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）の歯数は、以下の式により与えられる、
ｚ１＝ｚ２＋ｎ
式中、
ｚ１は、最大径を有する前記環状歯車の歯（Ｚ）の数であり、
ｚ２は、最小径を有する前記環状歯車の歯（Ｚ）の数であり、
ｎは、遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）の数であり、
前記小歯車（Ｉ、２、１０２）は、ベベロイド歯部を有する歯車を備え、各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）は、ベベロイド歯部を有する歯車を備え、ベベロイド歯部の外形は、前記歯車の前記歯（Ｚ）の長手方向に沿って直線的に変化し、
前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）および前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）は、以下の式により互いに関連付けられ、
式中、
ＬＡは、最小の内径を有する前記環状歯車の前記第２の軸（Ｌ２）に沿った大きさであり、
ＬＢは、最大の内径を有する前記環状歯車の前記第２の軸（Ｌ２）に沿った大きさであり、
ｘ _Ｂは、前記遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）における最大の内径を有する前記環状歯車とのかみ合い部分の中間における前記遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）の輪郭補正係数であり、
ｘ _Ａは、前記遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）における最小の内径を有する前記環状歯車とのかみ合いの中間における前記遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）の輪郭補正係数であり、
ｖは、前記第２の軸（Ｌ２）に沿った、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）と前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）の間の区画の大きさであり、
γは、前記遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）の、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）の、および前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）のテーパ（γ）であり、
前記遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）、および前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）は、同じモジュール
を有し、２Ｒは、前記歯付き環状歯車の周囲の歯先円の直径であり、ｚは、前記歯付き環状歯車の歯数である精密遊星歯車。
各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）は、前記第１の軸（Ｌ１）に対して半径方向に、前記小歯車（Ｉ、２、１０２）と前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）との間、および前記小歯車（Ｉ、２、１０２）と前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）との間の両方に介在する、請求項１に記載の遊星歯車。
前記小歯車（Ｉ、２、１０２）、前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）、および前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９、２１９）は、各遊星歯車（ＩＩ、１９）のテーパ（γ）と等しく、かつ反対の第２のテーパ（γ）を有する、請求項１または２に記載の遊星歯車。
前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）、および前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）は、前記第１の軸（Ｌ１）に沿って互いに対して隣に直接配置され、前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）と前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）との間に区画（ｖ）が設けられ、前記第１の軸（Ｌ１）に沿った区画（ｖ）の大きさは、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）と前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）の間の相互の摩擦を回避するように適合される、請求項１から３のいずれか一項に記載の遊星歯車。
各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）と、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）ならびに前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）との間のバックラッシュを制限するように構成された１つまたは複数の調整手段（２８、２２８）を備え、各調整手段（２８、２２８）は、各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）を、前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）および前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）に押しつける軸方向力（Ｆ）を加えるように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の遊星歯車。
各調整手段（２８、２２８）は、順に、各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）に係合する第１の当接要素（２９、２２９）と、ばね（３０；２３０）と、第２の当接要素（３１、２３１）と、ねじ（３２、２３２）とを備え、前記ばね（３０；２３０）は、前記第１と前記第２の当接要素（２９、３１、２２９、２３１）の間に介在し、前記ねじ（３２、２３２）は、前記第１の当接要素（２９、２２９）に対する前記第２の当接要素（３１、２３１）の位置を変化させ、それに従って、前記第１の当接要素（２９、２２９）に対して、結果として、前記各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）に対して、前記ばね（３０、２３０）のプレロードを変化させるように構成される、請求項５に記載の遊星歯車。
前記第１および前記第２の当接要素（２９、３１、２２９、２３１）は、２つのディスク要素であり、各調整手段（２８、２２８）の前記ねじ（３２、２３２）の周囲に、前記ばね（３０、２３０）、前記第１および前記第２の当接要素（２９、３１、２２９、２３１）が嵌合され、各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）を支持するピンは、少なくとも部分的に前記ねじ（３２、２３２）を収容するように構成されたねじ付きの穴（１８）を有し、各調整手段（２８、２２８）の前記ばね（３０、２３０）のプレロードは、前記ねじ（３２、２３２）を各穴（１８）の中にねじ込む程度に比例する、請求項６に記載の遊星歯車。
各調整手段（２２８）は、軸受（ｃ５）を備え、前記軸受（ｃ５）は、前記第１の当接要素（２２９）と前記各遊星歯車（ＩＩ、１９、２１９）の間に、前記第２の軸（Ｌ２）に沿って介在する、請求項６または７に記載の遊星歯車。
各遊星歯車（ＩＩ、２１９）のベベロイド歯部を有する前記歯車は、環状溝部（２５０）を有し、前記環状溝部（２５０）は、前記第２の軸（Ｌ２）に対して同軸であり、かつベベロイド歯部を有する前記歯車の第１の部分および第２の部分（２５１、２５２）を軸方向に分離し、前記第１の部分（２５１）は、前記可動環状歯車（ＩＶ、２５）とかみ合い、また前記第２の部分（２５２）は、前記固定環状歯車（ＩＩＩ、９）とかみ合う、請求項１から８のいずれか一項に記載の遊星歯車。