JP7210581B2 - 減速装置 - Google Patents
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Description
本発明は、減速装置に関する。
以前より、回転運動を減速し、減速した回転運動を被駆動部材に出力する減速装置がある。被駆動部材に連結されて回転運動を出力する部材のことを出力部材と呼ぶ。一般に、出力部材を含めて減速装置を構成する各部材は、鉄鋼などの高い強度を有する部材から構成される。
特許文献1には、軽量化されたベアリング及び軽量化された内歯歯車を備えた減速装置が開示されている。特許文献1のベアリングは、本体部材がアルミニウム合金等で構成され、軌道面形成部材が鉄系素材で構成されている。特許文献1の内歯歯車は、本体部材がアルミニウム合金等で構成され、歯部形成部材が鉄系素材で構成されている。
回転運動する部材が鉄鋼などの比重の高い素材で構成されると、内部機構の慣性モーメントが大きくなり、減速装置へ回転運動を入力するモータ等の負荷が増大するという課題が生じる。
しかしながら、このような課題を低減するために、例えば、被駆動部材に接触する第1部材を軽量素材に変更すると、第1部材の硬度と被駆動部材の硬度とに比較的に大きな差が生じることがある。硬度に差が有ると、被駆動部材を連結する際、被駆動部材と第1部材との一方に傷が生じやすくなるという課題が生じる。この部分に生じた傷は、出力部材と被駆動部材との連結精度を低下させる要因となる。
本発明は、内部機構の慣性モーメントを低減でき、かつ、被駆動部材を連結する際に部材間で傷が生じることを抑制できる減速装置を提供することを目的とする。
本発明に係る減速装置は、
内歯歯車と前記内歯歯車と噛合う外歯歯車とを含む減速機構と、第1部材と、を有し、前記減速機構により減速された回転運動を被駆動部材に伝達する減速装置であって、
前記第1部材と前記被駆動部材との間に配置される保護部材を有し、
前記第1部材は、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さくかつ前記被駆動部材よりも硬度の低い素材で構成され、
前記保護部材は、前記第1部材よりも硬度が高い素材で構成されている。
内歯歯車と前記内歯歯車と噛合う外歯歯車とを含む減速機構と、第1部材と、を有し、前記減速機構により減速された回転運動を被駆動部材に伝達する減速装置であって、
前記第1部材と前記被駆動部材との間に配置される保護部材を有し、
前記第1部材は、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さくかつ前記被駆動部材よりも硬度の低い素材で構成され、
前記保護部材は、前記第1部材よりも硬度が高い素材で構成されている。
本発明に係るもう一つの減速装置は、
内歯歯車と前記内歯歯車と噛合う外歯歯車とを含む減速機構と、第1部材と、を有し、前記減速機構により減速された回転運動を被駆動部材に伝達する減速装置であって、
前記第1部材と前記被駆動部材との間に配置される保護部材を有し、
前記第1部材は、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さくかつ前記被駆動部材よりも硬度の高い素材で構成され、
前記保護部材は、前記第1部材よりも硬度が低い素材で構成されている。
内歯歯車と前記内歯歯車と噛合う外歯歯車とを含む減速機構と、第1部材と、を有し、前記減速機構により減速された回転運動を被駆動部材に伝達する減速装置であって、
前記第1部材と前記被駆動部材との間に配置される保護部材を有し、
前記第1部材は、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さくかつ前記被駆動部材よりも硬度の高い素材で構成され、
前記保護部材は、前記第1部材よりも硬度が低い素材で構成されている。
本発明によれば、内部機構の慣性モーメントを低減でき、かつ、被駆動部材を連結する際に部材間に傷が生じることを抑制できるという効果が得られる。
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る減速装置を示す断面図である。本明細書では、回転軸O1に沿った方向を軸方向、回転軸O1から垂直な方向を径方向、回転軸O1を中心とする回転方向を周方向と定義する。
図1は、本発明の実施形態1に係る減速装置を示す断面図である。本明細書では、回転軸O1に沿った方向を軸方向、回転軸O1から垂直な方向を径方向、回転軸O1を中心とする回転方向を周方向と定義する。
本発明に係る減速装置1は、外歯歯車12が撓み変形されて回転運動が伝達される撓み噛合い式歯車装置である。減速装置1は、図1に示すように、起振体軸10、起振体軸10により撓み変形される外歯歯車12、外歯歯車12と噛合う第1内歯歯車22g及び第2内歯歯車23g、並びに、起振体軸受15を備える。さらに、減速装置1は、第1ケーシング22、第2内歯歯車23gを有する第2部材23、第2ケーシング24、第1カバー26、第2カバー27、保護部材28、軸受31、32、主軸受33、オイルシール41~43及びOリング45~47を備える。
これらのうち、起振体軸10、外歯歯車12、第1内歯歯車22g、第2内歯歯車23g及び起振体軸受15が本発明に係る減速機構の一例に相当する。また、第2カバー27は出力部材であり、本発明に係る第1部材の一例に相当する。
減速装置1は、例えば駆動システムに組み込まれて、図1の右側から回転運動が入力され、図1の左側へ減速した回転運動を出力する。回転運動が入力される方を「モータ側」と呼び、回転運動が出力される方を「負荷側」と呼ぶ。
起振体軸10は、中空軸状であり、回転軸O1に垂直な断面の外形が楕円状である起振体10Aと、起振体10Aの軸方向の両側に設けられ回転軸O1に垂直な断面の外形が円形である軸部10B、10Cとを有する。楕円状は、幾何学的に厳密な楕円である必要はなく、略楕円を含む。起振体軸10は、回転軸O1を中心に回転し、起振体10Aの回転軸O1に垂直な断面の外形形状の中心は回転軸O1と一致する。
外歯歯車12は、可撓性を有する円筒状の金属であり、外周に歯が設けられている。
起振体軸受15は、起振体10Aと外歯歯車12との間に配置される。起振体軸受15は、複数の転動体(コロ)15Aと、外輪15Bと、複数の転動体15Aを保持する保持器15Cとを有する。複数の転動体15Aは、起振体10Aの外周面と外輪15Bの内周面とを軌道面として転動する。起振体軸受15は、起振体10Aとは別体の内輪を有してもよい。
第1内歯歯車22gと第2内歯歯車23gは、一方が、外歯歯車12の軸方向の中央より片側の歯部に噛合し、他方が、外歯歯車12の軸方向の中央よりもう一方の片側の歯部に噛合する。
外歯歯車12と、起振体軸受15の外輪15B及び保持器15Cとの、軸方向の両側には、これらに当接して、これらが軸方向に変位することを抑止するスペーサリング36、37が設けられている。
第1ケーシング22及び第2ケーシング24は、互いに連結されて、第1内歯歯車22g、第2内歯歯車23g及び外歯歯車12の径方向外方を覆う。第1ケーシング22は、内周部の一部に内歯が設けられて第1内歯歯車22gを構成する。第1ケーシング22において第1内歯歯車22gの部分と他の部分とは、単一の素材により一体的に構成されている。第2ケーシング24は、内周部の一部に主軸受33の外輪24oが設けられている。第2ケーシング24の外輪24oの部分と他の部分とは、単一の素材により一体的に構成されている。
第2部材23は、第2ケーシング24の径方向内方でかつ起振体軸10の径方向外方に、少なくとも一部が配置され、外周部の一部に主軸受33の内輪23iが設けられ、内周部の一部に歯部が設けられて第2内歯歯車23gを構成する。内輪23iの部分と第2内歯歯車23gの部分とその他の部分とは単一の素材により一体的に構成されている。
主軸受33は、例えばクロスローラ軸受であり、第2部材23と第2ケーシング24との間に配置される。第2ケーシング24は、主軸受33を介して第2部材23を回転自在に支持する。主軸受33は、第2部材23に設けられた内輪23iと、第2ケーシング24に設けられた外輪24oと、内輪23iと外輪24oとの間に配置される複数の転動体とを有する。なお、主軸受33は、第2部材23と第2ケーシング24との間で、軸方向に離間した複数の軸受(アンギュラ玉軸受、テーパ軸受等)から構成されてもよい。
第1カバー26は、第1ケーシング22と連結されて、起振体軸10のモータ側の外周部を覆う。
第2カバー27は、第2部材23と連結されて、起振体軸10の負荷側の外周部を覆う。第2カバー27は、第2部材23の負荷側に配置されるフランジ部27f、並びに、第2部材23と軸受32との間に嵌入される中空軸部27iを有する。中空軸部27iには、その外周部にOリング46が装着される溝が設けられる。フランジ部27fの負荷側の端面は、被駆動部材62(図2)と軸方向に対向する軸方向対向面S1に相当する。
軸受31、32は、例えば玉軸受であり、内輪、外輪及び複数の転動体をそれぞれ有する。一方の軸受31は、起振体軸10のモータ側の軸部10Bと第1カバー26との間に配置される。もう一方の軸受32は、起振体軸10の負荷側の軸部10Cと第2カバー27の中空軸部27iとの間に配置される。第1カバー26及び第2カバー27は、軸受31、32を介して起振体軸10を回転可能に支持する。
一方のオイルシール41は、モータ側の端部で、起振体軸10と第1カバー26との間に配置され、モータ側への潤滑剤の流出を抑制する。もう一方のオイルシール42は、負荷側の端部で、起振体軸10と第2カバー27の中空軸部27iとの間に配置され、負荷側への潤滑剤の流出を抑制する。オイルシール43は、第2ケーシング24と第2部材23との間に配置され、この部分からの潤滑剤の流出を抑制する。
Oリング45~47はそれぞれ、第1ケーシング22と第1カバー26との間、第2部材23と第2カバー27との間、第1ケーシング22と第2ケーシング24との間に設けられ、これらの間で潤滑剤が移動することを抑制する。
保護部材28は、被駆動部材62(図2)と第2カバー27とが連結される際に、第2カバー27と被駆動部材62との間に介装される部材である。保護部材28は、軸方向に厚みを有し径方向に板面が広がる板状の部材で、軸方向に見て、第2カバー27の負荷側の端面とほぼ重なる環状の形態を有する。保護部材28の軸方向の厚みは、減速装置1の内部機構の慣性モーメントを低減させるために、第2カバー27のフランジ部27fの軸方向の厚みよりも薄い。保護部材28は、オイルシール42の径方向外側に配置される。
なお、保護部材28は、上記の形態に制限されず、例えば、その一部に軸方向に貫通する孔が設けられていても良いし、軸方向から見て、第2カバー27の負荷側の端面の一部と重ならない形状であってもよい。また、保護部材28は、周方向において複数に分割された形態としても良いし、フランジ部27fより厚くてもよい。保護部材28は、第2カバー27の少なくとも一部と軸方向に隣接する。ここで隣接とは、間隙を挟んだ隣接を包含する意味である。
<各部材の素材>
起振体軸10、第1内歯歯車22gを有する第1ケーシング22、及び、第2ケーシング24、第1カバー26、第2内歯歯車23gを有する第2部材23、外歯歯車12、起振体軸受15の外輪15B、スペーサリング36、37、主軸受33の内輪23i、主軸受33の外輪24o、並びに、保護部材28は、鉄鋼素材から構成される。
起振体軸10、第1内歯歯車22gを有する第1ケーシング22、及び、第2ケーシング24、第1カバー26、第2内歯歯車23gを有する第2部材23、外歯歯車12、起振体軸受15の外輪15B、スペーサリング36、37、主軸受33の内輪23i、主軸受33の外輪24o、並びに、保護部材28は、鉄鋼素材から構成される。
特に制限されないが、より具体的には、起振体軸10、第1内歯歯車22gを有する第1ケーシング22、及び、第2ケーシング24は、クロムモリブデン鋼などの鉄鋼素材から構成される。第1カバー26、及び、第2内歯歯車23gを有する第2部材23は、炭素鋼などの鉄鋼素材から構成される。外歯歯車12は、ニッケルクロムモリブデン鋼などの鉄鋼素材から構成される。起振体軸受15の外輪15B及びスペーサリング36、37は、高炭素クロム軸受鋼鋼材等の鉄鋼素材から構成される。主軸受33の内輪23iは炭素鋼などの鉄鋼素材から構成される。主軸受33の外輪24oは高炭素クロム軸受鋼などの鉄鋼素材から構成される。保護部材28は、炭素鋼などの鉄鋼素材から構成される。
第2カバー27は、アルミニウム、マグネシウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの軽量素材から構成される。これらの軽量素材は、上記の鉄鋼素材よりも比重が低く、上記の鉄鋼素材よりも硬度が低い。
<駆動システム>
図2は、図1の減速装置が組み込まれた駆動システムを示す図である。
図2は、図1の減速装置が組み込まれた駆動システムを示す図である。
第1ケーシング22及び第2ケーシング24には、軸方向に延びかつ互いに連通するボルト孔22h1、24h1が設けられている。一方のボルト孔24h1には雌ネジが設けられている。ボルト孔22h1、24h1は、周方向における複数の箇所に設けられている。
駆動システムの基部となる固定部材61は、複数のボルトB1(図2では1つのボルトB1を示す)を介して、第1ケーシング22及び第2ケーシング24に連結される。複数のボルトB1は、第1ケーシング22のボルト孔22h1を通して第2ケーシング24のボルト孔24h1と螺合する。なお、固定部材61は動かない構成である必要はなく、駆動システム全体が運動する機構の一部を構成する場合には、固定部材61が運動することもある。
モータ71は、固定部材61に固定される。モータ軸71Aは例えば連結部材72を介して起振体軸10に連結される。
第2部材23は、負荷側に回転軸O1を中心とする環状部23sを有し、環状部23sには、軸方向に延びるボルト孔23h1、23h2が設けられている。ボルト孔23h1、23h2には、雌ネジが設けられている。ボルト孔23h2は、周方向の複数の箇所に設けられている。
保護部材28と第2カバー27のフランジ部27fとには、第2部材23のボルト孔23h1、23h2に連通するボルト孔28h1、28h2、27h1、27h2が設けられている。ボルト孔28h2、27h2は、周方向の複数の箇所に設けられている。ボルト孔28h1、27h1、23h1は、仮止め用のボルトB2が締められて、保護部材28、第2カバー27及び第2部材23を互いに固定する。
駆動対象である被駆動部材62は、減速装置1の負荷側に配置され、複数のボルトB3(図2では1つのボルトB3を示す)を介して、第2カバー27及び第2部材23に連結される。複数のボルトB3は、保護部材28と第2カバー27とのボルト孔28h2、27h2に通されて、第2部材23のボルト孔23h2に螺合する。保護部材28及び第2カバー27は、被駆動部材62と第2部材23との間で共締めされる。
<動作説明>
モータ71が駆動して起振体軸10が回転すると、起振体10Aの運動が外歯歯車12に伝わる。このとき、外歯歯車12は、起振体10Aの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車12は、固定された第1内歯歯車22gと長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車12は起振体10Aと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車12の内側で起振体10Aが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車12は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸10の回転周期に比例する。
モータ71が駆動して起振体軸10が回転すると、起振体10Aの運動が外歯歯車12に伝わる。このとき、外歯歯車12は、起振体10Aの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車12は、固定された第1内歯歯車22gと長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車12は起振体10Aと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車12の内側で起振体10Aが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車12は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸10の回転周期に比例する。
外歯歯車12が撓み変形する際、その長軸位置が移動することで、外歯歯車12と第1内歯歯車22gとの噛合う位置が回転方向に変化する。ここで、外歯歯車12の歯数が100で、第1内歯歯車22gの歯数が102だとすると、噛合う位置が一周するごとに、外歯歯車12と第1内歯歯車22gとの噛合う歯がずれていき、これにより外歯歯車12が回転(自転)する。上記の歯数であれば、起振体軸10の回転運動は減速比100:2で減速されて外歯歯車12に伝達される。
一方、外歯歯車12は第2内歯歯車23gとも噛合っているため、起振体軸10の回転によって外歯歯車12と体2内歯歯車23gとの噛合う位置も回転方向に変化する。ここで、第2内歯歯車23gの歯数と外歯歯車12の歯数とが同数であるとすると、外歯歯車12と第2内歯歯車23gとは相対的に回転せず、外歯歯車12の回転運動が減速比1:1で第2内歯歯車23gへ伝達される。これらによって、起振体軸10の回転運動が減速比100:2で減速されて、第2部材23及び第2カバー27へ伝達され、この回転運動が被駆動部材62に出力される。
第2部材23から被駆動部材62へトルクが伝達される際、これらの間に共締めされている第2カバー27には、捩りモーメントが作用するだけで、第2内歯歯車23gの歯部又は主軸受33の軌道面のように大きな荷重が加わることがない。また、被駆動部材62に固定部材61に対して径方向の荷重が生じた場合、この荷重は、主に、主軸受33が受け、第2カバー27に大きく作用することはない。さらに、モータ71は固定部材61に固定されているので、モータ71から起振体軸10に大きなラジアル荷重が加えられることはなく、このため、軸受32を介して大きなラジアル荷重が第2カバー27に作用することもない。
このため、第2カバー27を上述のように軽量素材から構成しても、第2カバー27に大きな荷重が加わらないため、軽量素材の強度の低さが、減速装置1の運転に悪影響を及ぼすことがない。一方、第2カバー27が軽量化されることで、減速装置1の内部機構の慣性モーメントが低下し、その分、モータ71の負荷を低減できる。さらに、第2カバー27は、1つの軽量素材から一体的に構成されるので、複数種類の素材が複合させる部品と比較して、低いコストで製造できる。
一方、第2カバー27を軽量素材で構成すると、第2カバー27と被駆動部材62との硬度に比較的に大きな差が生じる場合がある。例えば、被駆動部材62が鉄鋼素材であれば、被駆動部材62の硬度よりも第2カバー27の硬度が低い。この場合、被駆動部材62を減速装置1に連結する際、被駆動部材62と第2カバー27とが直接に接触すると、第2カバー27に傷が生じる恐れがある。しかし、本実施形態では、被駆動部材62の負荷側の端面を保護部材28が覆っており、保護部材28は、第2カバー27よりも硬度が高い。したがって、被駆動部材62を連結する際に、これらの取り合い部に傷が生じにくく、被駆動部材62と減速装置1との高い連結精度が得られる。
以上のように、実施形態1の減速装置1によれば、第2カバー27は、第1内歯歯車22g、第2内歯歯車23g及び外歯歯車12よりも比重が小さく、かつ、被駆動部材62よりも硬度が低い。さらに、第2カバー27の負荷側には、第2カバー27よりも硬度が高い素材で構成された保護部材28が設けられている。したがって、第2カバー27の軽量化により減速装置1の内部機構の慣性モーメントを低減でき、かつ、減速装置1と被駆動部材62とを連結する際に、軽量素材の第2カバー27に傷が生じることを抑制し、被駆動部材62の高い連結精度が得られる。
また、実施形態1の減速装置1によれば、第2カバー27は、第2部材23と連結される。さらに、第2部材23は、主軸受33の内輪23iの軌道面を有し、かつ、第2内歯歯車23gと同じ素材で構成されている。したがって、減速装置1から被駆動部材62へトルクが伝達される際、大きな荷重(負荷)を第2部材23から被駆動部材62へ作用させ、第2カバー27には大きな荷重(負荷)がかからないように構成できる。これにより、第2カバー27の強度を低減させても、これが減速装置1の運転に悪影響を及ぼすことを抑制できる。
さらに、実施形態1の減速装置1によれば、第2部材23は、第2内歯歯車23gの部分と、環状部23sの部分とが単一の素材により一体的に構成されている。したがって、高い強度が要求される部分を一体的に構成することで部品コストを低減しつつ、軽量素材で構成される第2カバー27を第2部材23と連結させることで、軽量素材による第2カバー27の強度の低減が減速装置1に悪影響を及ぼすことを低減している。
なお、第1内歯歯車22g及び第2内歯歯車23gと、外歯歯車12との比重が互いに異なる場合には、第2カバー27は、これらのうち少なくとも一つよりも比重が低ければよく、それにより内部機構の慣性モーメントを低減できるという効果が得られる。
また、減速装置1の仕様に、連結対象となる被駆動部材62の硬度の許容範囲が定められる場合には、第2カバー27の硬度が、被駆動部材62の硬度の最大値よりも低い場合に、上記の保護部材28により同様の作用効果が奏される。
(実施形態2)
図3Aは、本発明の実施形態2に係る減速装置を示す断面図である。図3Bは、図3Aの一部を示す部分拡大図である。図4は、図3の減速装置が組み込まれた駆動システムを示す図である。
図3Aは、本発明の実施形態2に係る減速装置を示す断面図である。図3Bは、図3Aの一部を示す部分拡大図である。図4は、図3の減速装置が組み込まれた駆動システムを示す図である。
実施形態2の減速装置1A及び駆動システムは、主に、保護部材28Aの形態が異なり、その他は実施形態1と同様である。同様の構成要素については、実施形態1と同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
実施形態2において、第2カバー27及び第2部材23の負荷側の端部は、被駆動部材62の凹部62gにインロー嵌合される(図4を参照)。第2カバー27は、被駆動部材62と軸方向に対向する軸方向対向面S1と、被駆動部材62と径方向に対向する径方向対向面S2(図3A及び図3Bを参照)とを有する。
実施形態2の保護部材28Aは、第2カバー27の軸方向対向面S1及び径方向対向面S2に設けられている。すなわち、保護部材28Aは、実施形態1の板状の形態に加えて、第2カバー27の径方向対向面S2に沿った筒状の第1張出部28aを有する。第1張出部28aは、周方向の全域に設けられているが、第1張出部28aの周方向の一部に切欠きが有ってもよいし、第1張出部28aを含めて保護部材28Aが周方向において複数に分割されていてもよい。
保護部材28Aの外周面は、第2部材23の環状部23sの外周面と、ほぼ同一径であり、被駆動部材62の凹部62g(図4)は、保護部材28Aの第1張出部28aを超えて第2部材23の環状部23sにかかるようにインロー嵌合される。すなわち、被駆動部材62は保護部材28Aの外周にインロー嵌合される。
以上のように、実施形態2の減速装置1Aによれば、保護部材28Aが、第2カバー27の軸方向対向面S1と径方向対向面S2とに設けられているので、被駆動部材62を連結する際に、第2カバー27の径方向対向面S2にも傷が付くことを抑制できる。
(実施形態3)
図5は、本発明の実施形態3に係る減速装置を示す断面図である。
図5は、本発明の実施形態3に係る減速装置を示す断面図である。
実施形態3の減速装置1Bは、保護部材28Bの内周部に、第2カバー27に隣接するオイルシール42の一部に係合する(軸方向に対向する)第2張出部28bが設けられている。その他は、実施形態1とほぼ同様である。第2張出部28bは、実施形態2の保護部材28Aに設けてもよい。図5において、被駆動部材62は仮想線で示されている。
以上のように、実施形態3の減速装置1Bによれば、第2張出部28bにより、保護部材28Bを、オイルシール42の抜け止め部材として機能させることができる。
(実施形態4)
図6は、本発明の実施形態4に係る減速装置を示す断面図である。
図6は、本発明の実施形態4に係る減速装置を示す断面図である。
実施形態4の減速装置1Cは、本発明を偏心揺動型減速装置に適用した例である。減速装置1Cは、減速機構として、複数の偏心体81a、81b、81cを有する偏心体軸81と、揺動する複数の外歯歯車82A、82B、82Cと、これらの径方向外方を覆うケーシング83と、ケーシング83の内周部に設けられた内歯歯車83gを備える。内歯歯車83gは、ケーシング83の内周部に周方向に並ぶように設けられた複数のピン溝83aと、ピン溝83aに保持された複数の外ピンp2とを含む。外歯歯車82A、82B、82Cは、偏心体軸受85a、85b、85cを介して偏心体81a、81b、81cに外嵌され、偏心体軸81が回転することで揺動する。
減速装置1Cは、さらに、外歯歯車82A、82B、82Cの自転と同期して運動するキャリア87A、87Bと、キャリア87Bと共に被駆動部材63(図6において仮想線で示す)に連結される出力部材88と、出力部材88の負荷側の端面(軸方向対向面S1)に設けられた保護部材89とを備える。キャリア87A、87Bは、外歯歯車82A、82B、82Cの貫通孔に通された内ピン87cを有する。外歯歯車82A、82B、82Cが自転することで、この運動が内ピン87cを介してキャリア87A、87Bに伝達される。キャリア87A、87Bは、主軸受84a、84bを介してケーシング83に回転自在に支持されている。出力部材88は、本発明に係る第1部材の一例に相当する。
減速装置1Cが駆動システムに組み込まれる場合、駆動システムの基部となる固定部材は、ケーシング83に連結される。さらに、モータは固定部材に固定され、モータ軸は偏心体軸81に連結される。
負荷側のキャリア87B、出力部材88及び保護部材89には、負荷側の端面から軸方向に連通するボルト孔87h1、87h2、88h1、88h2、89h1、89h2がそれぞれ設けられている。ボルト孔87h1、87h2には、雌ネジが設けられている。一方のボルト孔87h1~89h1には、仮止め用のボルトが締められて、キャリア87B、出力部材88、保護部材89が互いに固定される。もう一方のボルト孔87h2~89h2は、周方向の複数の箇所に設けられ、これらには被駆動部材63を固定するボルトが締められる。これにより、被駆動部材63とキャリア87Bとが連結され、これらの間に出力部材88と保護部材89とが共締めされる。
ケーシング83、外歯歯車82A、82B、82C、偏心体軸81、キャリア87A、87B及び保護部材89は、鉄鋼素材から構成される。保護部材89は出力部材88よりも硬度が高い。
出力部材88は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金などの軽量素材から構成される。出力部材88は、減速装置1Cに連結される被駆動部材63よりも硬度が低い。
<動作説明>
モータの駆動により回転軸O1を中心に偏心体軸81が回転すると、偏心体81a、81b、81cが外歯歯車82A、82B、82Cの貫通孔の内側で偏心回転する。これにより、外歯歯車82A、82B、82Cが互いに異なる位相で揺動し、これらの揺動により外歯歯車82A、82B、82Cと内歯歯車83gとの噛合う位置が変化する。この噛合う位置は、偏心体81a、81b、81cが1回転するごとに、周方向に1周する。噛合う位置が一周すると、外歯歯車82A、82B、82Cと内歯歯車83gとの歯数差分、外歯歯車82A、82B、82Cが自転する。すなわち、偏心体軸81の回転運動が、”内歯歯車83gと外歯歯車82Aとの歯数差/外歯歯車82Aの総歯数”の比率で減速されて外歯歯車82A、82B、82Cの自転運動に変換される。この自転運動は、内ピン87cを介してキャリア87A、87Bに伝達され、被駆動部材63に出力される。
モータの駆動により回転軸O1を中心に偏心体軸81が回転すると、偏心体81a、81b、81cが外歯歯車82A、82B、82Cの貫通孔の内側で偏心回転する。これにより、外歯歯車82A、82B、82Cが互いに異なる位相で揺動し、これらの揺動により外歯歯車82A、82B、82Cと内歯歯車83gとの噛合う位置が変化する。この噛合う位置は、偏心体81a、81b、81cが1回転するごとに、周方向に1周する。噛合う位置が一周すると、外歯歯車82A、82B、82Cと内歯歯車83gとの歯数差分、外歯歯車82A、82B、82Cが自転する。すなわち、偏心体軸81の回転運動が、”内歯歯車83gと外歯歯車82Aとの歯数差/外歯歯車82Aの総歯数”の比率で減速されて外歯歯車82A、82B、82Cの自転運動に変換される。この自転運動は、内ピン87cを介してキャリア87A、87Bに伝達され、被駆動部材63に出力される。
実施形態4の減速装置1Cによれば、出力部材88及び保護部材89により、偏心揺動型減速装置においても、実施形態1と同様の作用効果が得られる。すなわち、出力部材88が軽量素材で構成されるため、内部機構の慣性モーメントを低減し、モータの負荷を軽減できる。さらに、減速装置1Cに被駆動部材63を連結する際に、保護部材89が出力部材88と被駆動部材63との間に介装されることで、出力部材88に傷が生じることを抑制できる。これにより、被駆動部材63の高い連結精度が得られる。
なお、実施形態4においても、実施形態2の保護部材28Aのように、保護部材89が出力部材88の径方向対向面S2にも設けられる構成を採用してよい。また、実施形態4においても、保護部材89にオイルシール91の一部にかけられる張出部を設け、保護部材89をオイルシール91の抜け防止部材として機能させてもよい。
(実施形態5)
図7は、本発明の実施形態5に係る減速装置を示す断面図である。実施形態5の減速装置1Dは、被駆動部材62に連結される部材と、比重の小さい素材から構成される部材とが異なるほかは、実施形態1の減速装置1とほぼ同様である。同様の構成要素については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図7は、本発明の実施形態5に係る減速装置を示す断面図である。実施形態5の減速装置1Dは、被駆動部材62に連結される部材と、比重の小さい素材から構成される部材とが異なるほかは、実施形態1の減速装置1とほぼ同様である。同様の構成要素については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
第2部材23Dは、環状部23sが保護部材28に接触する位置まで軸方向に延設されており、その他は、実施形態1の第2部材23と同様である。第2部材23Dは、保護部材28のボルト孔28h1、28h2と連通するボルト孔23h1D、23h2Dを有する。第2部材23Dは、被駆動部材62に連結部材(ボルト等)を介して連結される出力部材としても機能する。第2部材23Dは、実施形態1の第2部材23と同様に、鉄鋼素材から構成される。
軸受ハウジング27Dは、保護部材28と第2部材23Dとの間に介在するフランジ部27f(図1)が無く、その他は、実施形態1の第2カバー27と同様である。軸受ハウジング27Dは、実施形態1の第2カバー27と同様に、軽量素材から構成される。軸受ハウジング27Dは、第2部材23Dの環状部23sに内嵌される。軸受ハウジング27Dは、第2部材23Dと一体的に回転運動してもよいし、第2部材23Dに対して回転方向に摺動する構成としてもよい。軸受ハウジング27Dは、本発明に係る第1部材の一例に相当する。
保護部材28は、被駆動部材62と第2部材23Dとの間、並びに、被駆動部材62と軸受ハウジング27Dとの間に介在し、軸受ハウジング27Dの出力側の端面を覆う。保護部材28は、軸受ハウジング27Dの少なくとも一部と軸方向に隣接する。ここで隣接とは、間隙を挟んだ隣接を包含する意味である。
以上のように、実施形態5の減速装置1Dによれば、軸受ハウジング27Dが、第1内歯歯車22g、第2内歯歯車23g及び外歯歯車12よりも比重が小さく、かつ、被駆動部材62よりも硬度が低い。さらに、軸受ハウジング27Dの負荷側には、軸受ハウジング27Dよりも硬度が高い素材で構成された保護部材28が設けられている。したがって、軸受ハウジング27Dの軽量化により、減速装置1Dの内部機構の慣性モーメントを低減でき、かつ、減速装置1Dと被駆動部材62とを連結する際に、軽量素材の軸受ハウジング27Dに傷が生じることを抑制し、被駆動部材62の高い連結精度が得られる。
(実施形態6)
図8は、本発明の実施形態6に係る減速装置を示す断面図である。実施形態6の減速装置1Eは、軸受ハウジング27Eと保護部材28Eの形態が異なるだけで、他の構成要素は実施形態5の減速装置1Dと同様である。同様の構成要素については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図8は、本発明の実施形態6に係る減速装置を示す断面図である。実施形態6の減速装置1Eは、軸受ハウジング27Eと保護部材28Eの形態が異なるだけで、他の構成要素は実施形態5の減速装置1Dと同様である。同様の構成要素については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
保護部材28Eは、軸受ハウジング27Eと第2部材23Dの負荷側の端面を覆う。ただし、実施形態6では、保護部材28E、上記負荷側の端面のうち、軸受ハウジング27Eの径方向の一部(例えば外周寄りの範囲)を覆い、残りの部分(例えば中心寄りの範囲)を覆わない。保護部材28Eは、軸受ハウジング27Eの少なくとも一部と軸方向に隣接する。ここで隣接とは、間隙を挟んだ隣接を包含する意味である。その他は、実施形態1の保護部材28と同様である。
軸受ハウジング27Eは、上記保護部材28Eの形態により、負荷側に保護部材28Eが介在せずに、被駆動部材62に対向する端面T27Eを有する。ただし、端面T27Eは、軸方向において、保護部材28Eの負荷側の端面よりも、反負荷側に位置する。したがって、被駆動部材62が連結された際に、端面T27Eと被駆動部材62との間には間隙が介在し、端面T27Eは被駆動部材62に接触しない。軸受ハウジング27Eは、負荷側の端面に軸方向に高さが異なる段部D27Eを有し、段部D27Eの低まった箇所に保護部材28Eの一部が位置する。これにより、軸受ハウジング27Eが、被駆動部材62と接触する位置まで変位せず、軸受ハウジング27Eの負荷側の端面全体が保護される。軸受ハウジング27Eのその他の構成は、実施形態6の軸受ハウジング27Dと同一である。軸受ハウジング27Eは、本発明に係る第1部材の一例に相当する。
なお、被駆動部材62が、軸受ハウジング27Eの端面T27Eと対向する部分に切り欠き又は凹みがある形態であるか、あるいは、端面T27Eと対向する部分が無い形態である場合には、端面T27Eは、軸方向において、保護部材28Eの負荷側の端面と同一の位置にあってもよいし、被駆動部材62と接触しない範囲で、負荷側に突出していてもよい。
以上のように、実施形態6の減速装置1Eによれば、軸受ハウジング27Eが、第1内歯歯車22g、第2内歯歯車23g及び外歯歯車12よりも比重が小さく、かつ、被駆動部材62よりも硬度が低い。さらに、軸受ハウジング27Eの負荷側の一部には、軸受ハウジング27Eよりも硬度が高い素材で構成された保護部材28Eが設けられている。したがって、軸受ハウジング27Eの軽量化により、減速装置1Eの内部機構の慣性モーメントを低減でき、かつ、減速装置1Eと被駆動部材62とを連結する際に、軽量素材の軸受ハウジング27Eに傷が生じることを抑制し、被駆動部材62の高い連結精度が得られる。
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態1~3、5、6では、減速装置として、所謂筒型の撓み噛合い式歯車装置を適用した構成を一例に説明した。しかし、本発明において減速機構は特に限定されず、例えば所謂カップ型又はシルクハット型の撓み噛合い式歯車装置にも適用可能である。さらに、本発明は、実施形態4に示したようなセンタークランク型の偏心揺動型減速装置、偏心体を有する2個以上の軸が減速装置の軸心からオフセットして配置された所謂振り分け型の偏心揺動型減速装置、又は、単純遊星歯車装置に適用されてもよい。
また、上記実施形態では、第1部材の硬度が被駆動部材の硬度よりも低い構成を例にとって説明したが、第1部材の硬度が被駆動部材の硬度よりも高い構成であってもよい。例えば、第1部材がジェラルミンから構成され、被駆動部材がアルミニウムなどから構成される場合などを想定できる。このような場合には、保護部材を、樹脂あるいはゴムなど、第1部材よりも硬度の低い素材から構成してもよい。これにより、第1部材が被駆動部材に傷を付けてしまうことを抑制できる。
また、上記実施形態では、内歯歯車(第1内歯歯車22g、第2内歯歯車23g)及び外歯歯車12の両方の素材が、第1部材よりも比重が大きく、高硬度である例を示した。しかし、内歯歯車と外歯歯車のいずれか一方の素材が、第1部材と同等の比重で同等の硬度を有していてもよい。あるいは、内歯歯車と外歯歯車のいずれか一方の素材が、第1部材よりも比重小で低硬度であってもよい。本発明に係る第1部材、内歯歯車、外歯歯車、被駆動部材、保護部材の各素材は、実施形態に記載した例に限定されるものではない。本発明に係る減速装置においては、第1部材が内歯歯車と外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さく、第1部材が被駆動部材よりも硬度が低く、かつ、保護部材が第1部材よりも硬度が高いという関係を満たせばよい。あるいは、本発明に係る減速装置においては、第1部材が内歯歯車と外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さく、第1部材が被駆動部材よりも硬度が高く、かつ、保護部材が第1部材よりも硬度が低いという関係を満たせばよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本発明は、減速装置に利用できる。
1、1A、1B、1C、1D、1E 減速装置
10 起振体軸
12 外歯歯車
15 起振体軸受
22 第1ケーシング
22g 第1内歯歯車
23、23D 第2部材
23g 第2内歯歯車
24 第2ケーシング
26 第1カバー
27 第2カバー(第1部材、出力部材)
27D、27E 軸受ハウジング(第1部材)
28、28A、28B、28E 保護部材
28a 第1張出部
28b 第2張出部
31、32 軸受
33 主軸受
41~43 オイルシール
61 固定部材
62 被駆動部材
71 モータ
S1 軸方向対向面
S2 径方向対向面
81 偏心体軸
81a、81b、81c 偏心体
82A、82B、82C 外歯歯車
83 ケーシング
83g 内歯歯車
84a、84b主軸受
85a、85b、85c 偏心体軸受
87A、87B キャリア
87c 内ピン
88 出力部材
89 保護部材
10 起振体軸
12 外歯歯車
15 起振体軸受
22 第1ケーシング
22g 第1内歯歯車
23、23D 第2部材
23g 第2内歯歯車
24 第2ケーシング
26 第1カバー
27 第2カバー(第1部材、出力部材)
27D、27E 軸受ハウジング(第1部材)
28、28A、28B、28E 保護部材
28a 第1張出部
28b 第2張出部
31、32 軸受
33 主軸受
41~43 オイルシール
61 固定部材
62 被駆動部材
71 モータ
S1 軸方向対向面
S2 径方向対向面
81 偏心体軸
81a、81b、81c 偏心体
82A、82B、82C 外歯歯車
83 ケーシング
83g 内歯歯車
84a、84b主軸受
85a、85b、85c 偏心体軸受
87A、87B キャリア
87c 内ピン
88 出力部材
89 保護部材
Claims (9)
- 内歯歯車と前記内歯歯車と噛合う外歯歯車とを含む減速機構と、第1部材と、を有し、前記減速機構により減速された回転運動を被駆動部材に伝達する減速装置であって、
前記第1部材と前記被駆動部材との間に配置される保護部材を有し、
前記第1部材は、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さくかつ前記被駆動部材よりも硬度の低い素材で構成され、
前記保護部材は、前記第1部材よりも硬度が高い素材で構成されている、
減速装置。 - 前記第1部材は、前記減速機構により減速された回転が伝達される部材である、
請求項1記載の減速装置。 - 前記被駆動部材に連結され、前記減速機構により減速された回転運動を出力する出力部材を有し、
前記保護部材は、前記第1部材及び前記出力部材の両方の軸方向端面に当接している、
請求項1又は請求項2記載の減速装置。 - 前記第1部材は、被駆動部材に連結され減速機構により減速された回転運動を出力する出力部材である、
請求項1又は請求項2に記載の減速装置。 - 前記第1部材は、前記被駆動部材と軸方向に対向する軸方向対向面と、前記被駆動部材と径方向に対向する径方向対向面とを有し、
前記保護部材は、前記軸方向対向面及び前記径方向対向面に設けられ、
前記保護部材の外周に前記被駆動部材がインロー嵌合される、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の減速装置。 - 前記内歯歯車を回転可能に支持する軸受の内輪軌道面を有しかつ前記内歯歯車と同じ素材で構成された第2部材を有し、
前記第1部材は前記第2部材と連結されている、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の減速装置。 - 前記内歯歯車が第1内歯歯車と第2内歯歯車とを含む撓み噛合い式歯車装置であって、
前記第2部材は、前記第2内歯歯車と単一の素材により一体的に構成されている、
請求項6記載の減速装置。 - 前記保護部材は、前記第1部材に隣接するオイルシールの抜け止め部材として機能する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の減速装置。
- 内歯歯車と前記内歯歯車と噛合う外歯歯車とを含む減速機構と、第1部材と、を有し、前記減速機構により減速された回転運動を被駆動部材に伝達する減速装置であって、
前記第1部材と前記被駆動部材との間に配置される保護部材を有し、
前記第1部材は、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の少なくとも一方よりも比重が小さくかつ前記被駆動部材よりも硬度の高い素材で構成され、
前記保護部材は、前記第1部材よりも硬度が低い素材で構成されている、
減速装置。
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