JPS62141358A - 噛合機構における歯形 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は遊星歯車機構における外歯歯車と内歯歯車の歯
形、或はラック噛合機構のラック、ピニオンラック等の
歯形に関し、さらに詳しくは一歯当たりの荷重負担を低
減し、かつ遊びやガタを小さくした噛合機構に使用され
る歯形に関する。

（従来の技術） 例えば遊星歯ＩＩＬ機構は減速比が大きく、伝達荷重が
大きいため種々の減速機構に採用されている。これらの
遊星歯車機構の内、互いに異なった歯数を持つ２個の内
歯歯車を設け、該内歯歯車に環状の外歯歯車をたわみ変
形させて噛み合わせることにより、入力軸の１回転につ
いて２個の内歯歯車の歯数差だけ位相をずらせ、この位
相差を出力軸へ伝達して減速する機構もハーモニックギ
ヤ減速機と称されて公知である。（実公昭５（１−３６
１３７号公報、実公昭５０−４６１１５号公報、特公昭
４６−３２８８３号公報、特公昭４５−４．１１７２号
公報参照）このハーモニックギヤ減速機と称される減速
機を説明すると次のとおりである。

第４図、及び第５図を参照して、入力軸１には楕円形の
偏心体２が固定されており、偏心体２の外周には環状の
外歯歯車３が摺動自在に支持されている。環状の外歯歯
Ｊ＄１３はたわみ変形可能となっており、楕円形の偏心
体２の長軸側の２ｔＭ所で後述の内歯歯車と噛合し、短
軸側は内歯歯車とは噛合していない。外歯歯車３の外周
には２個の内歯歯車４．５が設けられ、内歯歯］１１４
はケーシング６に固定され、内歯歯ヰ■５は出力軸７に
連結されている。この天施例では、内歯歯、＋＄１４の
歯数は外歯歯車３と同数の歯数となっており、かつ内歯
歯車５の歯数が内歯歯車４と微少な歯数差となっている
。

偏心体２が１回だけ偏心回転すると、外歯歯］＄３が内
歯歯Ｊ１１４及び内歯歯１１ｉ５に噛み合い、内歯歯車
４が固定されているので、内歯歯］ＴＬ５がその歯数差
だけ相対的に変位し、歯数差の位相だけ出力軸７が回転
し、入力軸１の回転が出力軸７の減速回転となって取り
出される。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来のハーモニックギヤ減速機の噛合機
構では次のような欠点が生ずる。

まず、歯車伝動機構においては、遊びやガタに基づく伝
動不良があり、入力軸１の回転がそのまま出力軸７の回
転となって現れないことがある。このような入力軸１と
出力軸７との相対的な伝動不良を以下角度バックラッシ
ュということにする。

工業用ロボット、工作機械等の精密機械の位置決め制御
用減速機では高減速比で高効率、高剛性かつ低角度バッ
クラッシュ特性を要求されでいる。

第６図をも参照して、上記ハーモニックギヤ減速機では
、外歯歯車３の歯形８が三角あるいはインボリュート歯
形となっており、この歯形８が歯数差のある内歯歯４ｔ
５と噛み合う時の歯形軌跡の抱絡線は、歯形８の角部９
の軌跡によって定められる。即ち、低角度バックラッシ
ュとなる内歯歯１１５の歯形１０は外歯歯１１１３の歯
形８の角部９が描く抱絡線を基として決定されるものと
なっている。従って、トルクが歯形８の鋭角となってい
る角部９を介して歯形１０へ伝達されるものとなり、当
たり面の面圧が大きくなって歯の寿命を低下させるもの
となっている。

又、第７図に示されるように、外歯歯車３の歯形８が同
数歯数の内歯歯車４に噛み合う時の歯形軌跡においては
、歯形８の一部が抱絡線を形成することがなく、特別の
噛合位置においてのみ歯形８が最外部に位置する（歯形
８が内歯歯車４の歯形１１の最も内側に位置する）もの
となっている。このため、内歯歯車４の歯形１１の形状
は外歯歯車３の歯形８が最外部となった位置により決定
されるものとなり、この結果低角度バックラッシュは、
この歯形８が最外部となった位置でしか確保できないも
のとなり、この位置を境に歯形８と歯形１１との間隔が
徐々に離れ、噛み合いから外れて歯、１１１全体の噛合
率が下がってしまう。このため、−歯当たりの荷重分担
が増大し、歯の強度が低下するとともに、歯の変形によ
る見かけの角度バックラッシュが増大してしまうものと
なっている。

上記欠点は、次のような精密微小調整機構の噛合でも生
ずる。

第８図に示す機構は、２個の直線ラックとたわみ変形可
能なピニオンラックと噛合により微小変位を得る精密微
小調整８！構であり、案内面３１の上には往復動するカ
ム３２がローラベアリング３３を介して設けられている
。カム３２にはローラベアリング３４を介してたわみ変
形可能なピニオンラック３５が設けられている。

ビニジ゛ンラック３５は２個の直線ラック３６．３７と
噛合っている。直線ラック３６は可動となっており、直
線ラック３７は固定されている。

直線ラック３７は単位長さ当たりの歯数がピニオンラッ
ク３５と同数となっており、直線ラック３６と直線ラッ
ク３７とは単位長さ当たりの歯数ピッチが互いに異なっ
ている。

このため、カム３２が単位長さだけ摺動すると、２個の
直線ラック３６と直線ラック３７の歯数ピッチ差の位相
だけ可動ラックの変位となって取り出されるようになっ
ている。

上記精密微小調整機構に使用されている各ラックの歯形
も前記遊星歯車機構の歯形と同様な形状となっており、
やはり同様な欠点を有している。

本発明の目的は、上記噛合機構の欠点を改善し、高減速
比、高効率、高剛性であり、かつ低角度バックラッシュ
特性を持った噛合機構における歯形を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とするところは、たわみ変形可能な歯列の
歯形を円弧状の歯先と該円弧の接線からなる歯形とし、
２個の歯列の歯形を前記円弧状の歯先の運動軌跡の抱絡
線を基とした曲線あるいはそれを円弧と直線により近ａ
させた線としたところにある。

（実施例） 以下、図によって本発明の一実施例について説明する。

以下の説明においで、入力軸、出力軸、外歯歯車、外歯
歯車の歯数と同一歯数の内歯歯車、外歯歯車の歯数と異
なる歯数差の内歯歯車、ケーシングの構成は、第４．５
図に示す公知の遊星歯、ｌＴＩ磯溝と同一であるからそ
の構成の説明を省略し、同一符号を用いて記載する。

第１図は本発明の一実施例ｉこなる外歯歯車の山形の部
分正面図である。第２図は第１図の歯形の運動軌跡及び
円弧歯先の抱絡線を示す図、第３図は本発明の一実施例
になる内歯歯車の歯形さらにはその近似歯形を示す部分
正面図である。

第１図を参照して、外歯歯、］’ｆＬ３の歯形２１は円
弧からなる歯先２２と、その円弧の端部がら伸びる接線
２３とからなっている。歯形２１の歯先には応力集中を
避けるためのアール２４が設けられている。

上記のように構成された外歯歯車３の歯形２１が歯数の
異なる内歯歯車５と噛み合う時には、歯先２２が円弧状
となっているので当たり面の面圧が緩和され、歯の寿命
を増大させるものとなる。

又、上記のように構成された外歯歯車３の歯形２１が同
一歯数からなる内歯歯車４と噛み合う時には、第２図に
示すような運動軌跡を描き、歯先２２が円弧となってい
るので、歯先２２の一部の軌跡が図の２４で示す抱絡線
となる。そこで、第３図に示すように、第２閃の抱絡線
２４を基として内歯南東４の歯形２５．を形成するか、
あるいは抱絡＋ｆ＋１２４に近似する形状を円弧と直線
で形成して内歯歯ＪＩＬ４の歯形２５□とする。このよ
うにすると、外歯歯ＩＴＩ　３の歯形２１と内歯歯車４
の歯形２５１あるいは歯形２５２が広い領域で噛み合う
ようになり、低角度バックラッシュを達成できるものと
なる。

さらに、外歯歯車３の歯形２１は２個の内歯歯車４．５
と同時に噛み合っているので、外歯歯車３の歯形２１と
内歯歯車イ、の歯形２５１゜２５２との噛み合い領域と
、外歯歯ＪＴｉ３の歯形２１と内歯歯車５の歯形との噛
み合い領域とを同一位相に合わせると、その領域内では
外歯歯車３の歯形２１が内歯歯車４の歯形２５１．２５
２と内歯歯車５の歯形との両方によって同時に両側から
はさまれた状態となり、全体として低角度バックラッシ
ュ領域が拡大する。このため、噛み合い率が増大し、ね
じり剛性が向上し、高効率な伝動が初−られるものとな
る。

尚、本発明は上記遊星歯隼機構のみならず、第８図に示
された精密微小調整機構にも適用できることはその趣旨
からみて明白であり、これも本発明の実施例に含むもの
である。

さらに又、本発明は、１個のたわみ変形可能な歯列と、
ピッチの異なる２個の歯列とが設けられ、該２個の歯列
の内、一方が固定され、他方が可動となっており、前記
たわみ変形可能な歯列を同時に前記２個の歯列に噛合せ
、該噛合いを進行させることにより前記となっている歯
列に変位を与えるようにした噛合機構を利用する他の装
置にも適用し得ることもその趣旨がらみで明白であり、
これも本発明に含むものである。

（発明の効果） 上記のように構成された本発明の効果は次のとおりであ
る。

外歯歯車あるいはラックの歯形が円弧状の歯先となって
いるので、当たり面での面圧が低減し、歯の寿命が増大
する。

外歯歯車あるいはラックの歯形が円弧状となっているの
で、同一歯数の内歯歯車あるいはラックの歯形を飽路線
あるいはその近似形状とできるようになり、このため噛
み合い率が向上して低角度バックラッシュを達成でき、
かつ高剛性、高効率な伝動装置の噛合機構が得られるも
のとなる。

外歯歯車あるいはラックの歯形と２個の内歯歯車あるい
はラックの歯形との噛み合い領域を同一位相としたもの
では、一層の低角度バックラッシュと高剛性が得られる
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる外歯歯車あるいはラッ
クの歯形の部分正面図、第２図は第１図の歯形の運動軌
跡及び円弧歯先の抱絡線を示す図、１３図は本発明の一
実施例になる内歯歯車あるいはラックの歯形、さらには
その近似歯形を示す部分正面図、第４図は従来公知のバ
ー１１＝ 一モニックギャ減速磯の一例を示す断面図、第５図は第
４図のＡ−Ａ断面図、第６図は従来の外歯歯Ｔ１１の歯
形の運動軌跡と一方の内歯歯車との噛み合いを示す部分
正面図、第７図は従来の外歯歯１１ｉの運動軌跡と他方
の内歯歯車との噛み合いを示す部分正面図、第８図は精
密微小調整機構の一実施例を示す断面図である。 １：入力軸　２：偏心体　３：外歯歯車　４：内歯歯Ｊ
ｌｉ５：内歯歯阜　６：ケーシング　７：出力軸　８：
歯形　９：角部　１０：歯形　１１：歯形２１：歯形　
２２：歯先　２３：接線　２４：アール　２５．．２５
２：歯形　３１：案内面　３２：カム　３３．３４：ロ
ーラベアリング　３５：ピニオンラック　３６．３７：
直線ラック復代理人　弁理士　辻　三部 第４図 第５図 第６図　　　　第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸と、該入力軸に固定された偏心体と、該偏
   心体によりたわみ変形される環状の外歯歯車と、該外歯
   歯車と噛合する互いに歯数の異なる２個の内歯歯車と、
   該２個の内歯歯車のどちらか一方は固定され、他方は出
   力軸に連結されており、前記偏心体の１回の偏心回転に
   対して前記内歯歯車の歯数差の位相だけ出力軸の回転と
   なって取り出されるようにした噛合機構において、前記
   外歯歯車の歯形を円弧状の歯先と該円弧の接線からなる
   歯形とし、前記内歯歯車の歯形を前記円弧状の歯先の運
   動軌跡の飽絡線を基とした曲線あるいはそれを円弧と直
   線により近似させた線としたことを特徴とする噛合機構
   における歯形。
2. （２）往復動するカムと、該カムによりたわみ変形され
   るピニオンラックと、該ピニオンラックと噛合する２個
   の直線ラックと、該２個の直線ラックは単位長さ当たり
   の歯数ピッチが互いに異なっており、該２個のラックの
   どちらか一方は固定され、他方は可動となっており、前
   記カムの単位長さ当たりの摺動に対して前記２個の直線
   ラックの歯数ピッチ差の位相だけ可動ラックの変位とな
   って取り出されるようにした精密微小調整機構の噛合機
   構において、前記ピニオンラックの歯形を円弧状の歯先
   と該円弧の接線からなる歯形とし、前記直線ラックの歯
   形を前記円弧状の歯先の運動軌跡の飽絡線を基とした曲
   線あるいはそれを円弧と直線により近似させた線とした
   ことを特徴とする噛合機構における歯形。