JPWO2006077825A1

JPWO2006077825A1 - 揺動内接噛合式の遊星歯車装置

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Publication number: JPWO2006077825A1
Application number: JP2006553893A
Authority: JP
Inventors: 峯岸　清次; 清次峯岸
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: WO2006077825A1; JP4897496B2

Abstract

複数の外歯歯車を、偏心体軸に設けた複数の偏心体によってそれぞれ揺動回転させる揺動内接噛合式の遊星歯車装置に関する。前記複数の偏心体のうち、少なくとも２つの偏心体の外径が異なっており、該２つの偏心体のうち、小さい外径を有する偏心体の外周と前記外歯歯車との間に、独立した内輪を有する摺動促進体を備える。更に、該２つの偏心体のうち、大きい外径を有する偏心体の外周と前記外歯歯車との間に、内輪を有しない摺動促進体を備える。

Description

本発明は、揺動内接噛合式の遊星歯車装置に関する。

内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する複数の外歯歯車とを有し、該外歯歯車を、偏心体軸に形成した複数の偏心体によってそれぞれ揺動回転させるように構成した揺動内接噛合式の遊星歯車装置が広く利用されている。

例えば、特開２０００−６５１６２号公報において、図５に示されるような遊星歯車装置が開示されている。この遊星歯車装置１０は、入力軸１２、第１、第２偏心体１４、１６、第１、第２外歯歯車１８、２０、内歯歯車２２、相対回転取り出し機構Ｋ、及び出力要素として第１、第２支持フランジ２４、２６を備える。前記第１、第２外歯歯車１８、２０が軸方向に沿って２列に並べられているのは、伝達容量の増大を意図したためである。

前記入力軸１２はホローシャフト（中空軸）とされ、遊星歯車装置１０の半径方向中央に配置されている。入力軸１２は、偏心体軸を兼用しており、前記第１、第２偏心体１４、１６は、この入力軸１２の外周に一体的に形成されている。第１、第２偏心体１４、１６は、その偏心位相が互いに１８０度ずれているが、それぞれの外周の半径（外径）は同一である。

第１、第２外歯歯車１８、２０は、第１、第２ローラ（摺動促進体）３４、３６を介して第１、第２偏心体１４、１６の外周にそれぞれ装着されている。

前記相対回転取り出し機構Ｋは、第１、第２外歯歯車１８、２０を貫通する第１、第２内ピン孔４０、４２と、該内ピン孔４０、４２と遊嵌する内ピン４４とによって実現されている。

図示せぬモータによって入力軸１２が回転されると、第１、第２偏心体１４、１６が該入力軸１２と一体的に（逆位相で）偏心回転する。そのため、入力軸１２が１回回転すると該偏心体１４、１６の外周に装着されている外歯歯車１８、２０が１回揺動する。この結果、停止状態にある内歯歯車２２に対して、第１、第２外歯歯車１８、２０が内歯歯車２２との歯数差に相当する分だけそれぞれ相対回転する。この相対回転が、第１、第２内ピン孔４０、４２及び内ピン４４（相対回転取り出し機構Ｋ）を介して第１、第２支持フランジ２４、２６のいずれか側から減速出力として取り出される。

しかしながら、上述したような従来の遊星歯車装置においては、入力軸（偏心体軸）の中央に一体的に形成されている２つの偏心体が、（位相は異なっているものの）その外径が同一とされていた。そのため、外歯歯車と間に第１、第２ローラを組み込む場合に、第１ローラについては軸方向一方側から、第２ローラについては軸方向他方側からを組み込みを行わなければならず、組付け性が悪いという問題があった。

また、片側のローラの組み込みを行った後に他方側の組み込みを円滑に行えるようにするためには、組み込み終えた側のローラをその段階で何らかの手段によって外れないように維持しておく必要があるという問題もあった。そのため、結局、各列のローラの軸方向の位置規制手段をそれぞれ独立して設けておかないと、組付け性が更に低下することになり、これが部品点数の増加、組付け工数の増加の原因となっていた。

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、偏心体と外歯歯車との間に介在される摺動促進体を、一方の側のみから組み込むことができるようにすることをその課題としている。

本発明は、内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する複数の外歯歯車とを有し、該外歯歯車を、偏心体軸に設けた複数の偏心体によってそれぞれ揺動回転させる揺動内接噛合式の遊星歯車装置において、前記複数の偏心体のうち、少なくとも２つの偏心体の外径が異なっており、該２つの偏心体のうち、小さい外径を有する偏心体の外周と前記外歯歯車との間に、独立した内輪を有する摺動促進体を備え、且つ該２つの偏心体のうち、大きい外径を有する偏心体の外周と前記外歯歯車との間に、内輪を有しない摺動促進体を備えた構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、少なくとも２つの偏心体についてそれぞれの外径を異ならせるとともに、外歯歯車との間にそれぞれ介在される摺動促進体に関し、その１つについては内輪を有する構成とし、他の１つについては内輪を有しない構成を採用した。そのため、少なくともこの２つの列については、たとえ偏心体の外径が異なっていても、内輪の外周における偏心体の実質的な外径を等しくすることができる。したがって、大きな外径の偏心体の（内輪無しの）摺動促進体、→小さな外径の偏心体の（内輪付きの）摺動促進体、の順に、摺動促進体を小さい外径を有する偏心体の側のみから組み込むことができ、且つ、ローラ等の摺動促進体、或いは外歯歯車等については、これらを共通化できる。

本発明によれば、偏心体と外歯歯車との間に介在される摺動促進体を、一方側のみから組み込むことができ、組付け性を向上させることができると共に、各列においてほぼ同一の動力伝達特性及び耐久性を確保することができる。

本発明の実施形態の一例を示す遊星歯車装置の断面図図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図図１の矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図上記実施形態の変形例をギヤドモータに適用した例を示す断面図従来の遊星歯車装置の一例を示す断面図

以下図面に基づいて、本発明の実施形態の例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例に係る遊星歯車装置を示す、図５相当の縦断面図である。

概略から説明すると、この遊星歯車装置１１０は、入力軸（偏心体軸）１１２、第１、第２偏心体１１４、１１６、第１、第２外歯歯車１１８、１２０、内歯歯車１２２、相対回転取り出し機構Ｋ１、及び出力要素として第１、第２支持フランジ１２４、１２６を備える。第１、第２外歯歯車１１８、１２０が軸方向に沿って２列に並べられているのは、伝達容量の増大を意図したためである。

前記入力軸１１２は、中空部１１２Ｈを有するホローシャフト（中空軸）とされている。入力軸１１２は、装置全体の半径方向中央に配置され、ボール軸受（一方の偏心体軸軸受）１３０及びニードル軸受（他方の偏心体軸軸受）１３２によって第１、第２支持フランジ１２４、１２６に支持されている。

前記第１、第２偏心体１１４、１１６は、偏心体軸としても機能している入力軸１１２の外周に一体的に形成されている。各偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａの中心Ｏｅ１、Ｏｅ２は入力軸１１２の軸心Ｏｉに対して所定量ΔＥ１だけ偏心している。第１、第２偏心体１１４、１１６は、その偏心位相が互いに１８０度ずれており、且つ外周の半径はそれぞれＲ１、Ｒ２であって同一ではない（後述）。

前記第１、第２外歯歯車１１８、１２０は、第１、第２ローラ（摺動促進体）１３４、１３６を介して第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａにそれぞれ装着されている。第１ローラ１３４にのみ内輪１３４Ａが付設されている（後述）。各外歯歯車１１８、１２０は、該外歯歯車１１８、１２０を貫通する第１、第２内ピン孔１４０、１４２を備える。第１、第２内ピン孔１４０、１４２には内ローラ１４３付きの内ピン１４４が遊嵌されている。内ピン１４４は第１、第２支持フランジ１２４、１２６にそれぞれ嵌入されている。前記相対回転取り出し機構Ｋ１は、この内ピン孔１４０、１４２と内ピン１４４（内ローラ１４３）との遊嵌構造によって実現されている。

第１、第２外歯歯車１１８、１２０は、単一の内歯歯車１２２の内歯（ピン）１２２Ａに内接噛合している。内歯歯車１２２は、ケーシング１２７と一体化されている。

前記第１、第２支持フランジ１２４、１２６は、テーパードローラ軸受１４６、１４８によってケーシング１２７に支持されており、キャリヤボルト１５０によって一体化されている。なお、この実施形態では、第１支持フランジ１２４が図示せぬ相手機械に対する出力軸として機能している。

以下、各部の主要構成について詳細に説明する。

図１から明らかなように、この実施形態では、ボール軸受１３０に対応する部分の入力軸１１２の外周１１２Ｂ、第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａ、更にはニードル軸受１３２に対応する入力軸１１２の外周１１２Ｎが、ボール軸受１３０の側からニードル軸受１３２の側に向かって順次大径に形成されている。

より具体的には、入力軸１１２は、そのボール軸受１３０に対応する部分の外周１１２Ｂの外径が、入力軸１１２の中心Ｏｉを中心とする半径Ｒｏの真円とされている。

第１偏心体１１４の外周１１４Ａは、半径Ｒ１の真円である。なお、Ｒ１＝Ｒｏ＋ΔＥ１である。この外周１１４Ａの中心はＯｅ１であって入力軸１１２の中心ＯｉからΔＥ１だけ偏心している。そのため、この外周１１４Ａは、中心Ｏｉに最も近く偏心した部分において、ボール軸受１３０に対応する部分の外周１１２Ｂと共通の外側線Ｌ１を有している。

第２偏心体１１６の外周１１６Ａは、半径Ｒ２の真円とされている。ここで、Ｒ２＞Ｒ１、より詳しくはＲ２＝Ｒ１＋２・ΔＥ１である。この外周１１６Ａの中心Ｏｅ２は、入力軸１１２の中心ＯｉからΔＥ１だけ、第１偏心体１１４の中心Ｏｅ１と逆の方向に偏心している。

入力軸１１２のニードル軸受１３２に対応する部分の外周１１２Ｎは、中心Ｏｉを中心とした半径Ｒ３の真円とされている。Ｒ３＝（Ｒ２＋ΔＥ１）である。したがって、この外周１１２Ｎは、第２偏心体１１６の外周１１６Ａの中心Ｏｉから最も遠く偏心した部分と共通の外側線Ｌ２を有している。

この入力軸１１２のニードル軸受１３２に対応する部分の外周１１２Ｎは最も大径であって厚い肉厚部１１２Ｅを有している。そのため、図示せぬモータ（駆動源）からの動力を受けるための歯車１６０を、この肉厚部１１２Ｅにボルト１６２を介して固定するようにしている。

第１外歯歯車１１８は、前記第１ローラ（摺動促進体）１３４を介して第１偏心体１１４の外周１１４Ａに組み込まれている。第１ローラ１３４は、独立した内輪１３４Ａを有するが（図２参照）、外輪は有していない。第１ローラ１３４の直径はｄ１である。内輪１３４Ａの半径方向の厚さＤ１は、前記Ｒ２とＲ１との差２・ΔＥ１に設定されている。

第２外歯歯車１２０は、第２ローラ（摺動促進体）１３６を介して第２偏心体１１６の外周１１６Ａに組み込まれている。第２ローラ１３６は内輪も外輪も備えておらず、この第２偏心体１１６の外周１１６Ａと第２外歯歯車１２０の内周１２０Ａとの間に直接転接可能に配置されている（図３参照）。第２ローラ１３６の直径ｄ２は、第１ローラ１３４の直径ｄ１に等しい（ｄ１＝ｄ２）。

前記ボール軸受１３０は、内輪１３０Ａ及び外輪１３０Ｂの双方を備える。しかし、前記ニードル軸受１３２は、外輪１３２Ａを有するが、内輪は有しておらず、個々のニードル１３２Ｂが直接的に入力軸１１２と接触している。なお、図１の符号１６５は、該ニードル軸受１３２の軸方向の位置決めを行うための突起である。即ち、この実施形態では、ニードル軸受１３２のニードル１３２Ｂの組み込みを容易にするため、図１の右方向からニードル軸受１３２を組み込むようにしている。

第２ローラ１３６と入力軸１１２のニードル軸受１３２に支持される部分との間には、第２ローラ１３６の端部と入力軸１１２の摺動干渉を軽減するための差し輪１８０が介在されている。また、第２ローラ１３６と第１ローラ１３４の内輪１３４Ａとの間には両者１３６、１３４Ａの摺動干渉を軽減するための差し輪１８２が介在されている。さらに、この内輪１３４Ａとボール軸受１３０の内輪１３０Ａとの間には、両者１３４Ａ、１３０Ａの摺動干渉を軽減するための差し輪１８４が介在されている。

符号１９０は、該ボール軸受１３０の内輪１３０Ａの軸方向の位置決めを行う止め輪である。この止め輪１９０は、差し輪１８０、第２ローラ１３６、差し輪１８２、第１ローラ１３４の内輪１３４Ａ、差し輪１８４、及びボール軸受１３０の内輪１３０Ａを介して、結果として第１、第２外歯歯車１１８、１２０の軸方向の位置規制も行っている。ボール軸受１３０の外輪１３０Ｂの軸方向位置は、突起１８６および止め輪１８８によって規制されるように構成されている。

なお、符号１９２、１９４はオイルシールである。

次に、この遊星歯車装置１１０の作用を説明する。

図示せぬモータの駆動により、歯車１６０を介して入力軸１１２が回転すると、第１、第２偏心体１１４、１１６が該入力軸１１２と一体的に（逆位相で）偏心回転する。そのため、入力軸１１２が１回回転すると該第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａに装着されている第１、第２外歯歯車１１８、１２０が１回揺動する。この結果、停止状態にある内歯歯車１２２に対して、第１、第２外歯歯車１１８、１２０が内歯歯車１２２との歯数差に相当する分だけそれぞれ相対回転する。この相対回転が、第１、第２内ピン孔１４０、１４２及び内ピン１４４（相対回転取り出し機構Ｋ１）を介して第１、第２支持フランジ１２４、１２６側に取り出される。これにより、（内歯歯車１２２と第１外歯歯車１１６（或いは第２外歯歯車１１８）の歯数差）／（外歯歯車１１６（１１８）の歯数）に相当する減速比の減速を実現することができる。減速出力は、第１支持フランジ１２４の側から相手機械に対して提供される。

ここで、入力軸１１２のボール軸受１３０の対応部分の外周１１２Ｂ、第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ，１１６Ａが、ボール軸受１３０の側からニードル軸受１３２の側に向かって順次大径となるように形成されているため、差し輪１８０、第２ローラ１３６、差し輪１８２、内輪１３４Ａ及び第１ローラ１３４、差し輪１８４、及びボール軸受１３０を、この順に図１の左側から組付けてゆくことができ、最後に止め輪１８８、１９０によって各部材の軸方向の位置決めを行えばよいため、組付けの作業性が非常によい。

なお、一方側のみからの組付けを行うには、例えば、偏心体のそれぞれの外径を異ならせると共に、各列の偏心体ごとに直径が異なるローラを用意する手法が考えられる。この場合、偏心体の外径の小さい側からローラを挿入し、大径の偏心体に対して小径のローラ、小径の偏心体に対して大径のローラの順に組み込んでゆく。しかしながら、この手法は、各列ごとに直径の異なるローラを組み込まなければならず、部品の種類が増えるだけでなく、各列ごとにその動力伝達特性や耐久性が異なってしまう恐れがある。本実施形態においては、このような良好な作業性を確保するにあたって、第１偏心体１１４の側の第１ローラ１３４にのみ、内輪１３４Ａを組み込むように工夫したため、第１、第２ローラ１３４、１３６は、その直径ｄ１、ｄ２を等しく設定することができ（同一のローラとすることができ）、各列の動力伝達特性の均一性及び耐久性の均一性を得ることができる。また、ローラとしての部品の種類も１種類で共通化できる。

尤も、本発明においては、このローラ径を異ならせる手法を禁止するものではなく、例えば、外歯歯車が３列以上組み込まれている場合には、そのうち２つの偏心体については、内輪の有無による手法を用い、これとローラ径を異ならせる手法との組合せで、一方側のみからの全てのローラの組み込みを実現するようにするのは自由である。

また、本実施形態においては、共通の外側線Ｌ１、Ｌ２を有するように第１ローラ１３４の内輪１３４Ａの半径方向の厚さＤ１や入力軸１１２の肉厚を設定するようにしていたため、入力軸１１２の肉厚増大を必要最小限に抑えることができ、特に入力軸１１２の半径方向のコンパクト化が図られている。

また、入力軸１１２を支持する軸受（偏心体軸軸受）の１つが「内輪の存在しないニードル軸受」とされているため、極めて狭い半径方向の占有容積で、大きなラジアル荷重を受けることができる。そのため、確保できた肉厚部１１２Ｅを歯車１６０を固定するためのボルト１６２の螺合スペースとして合理的に利用することも可能となっている。

さらには、入力軸１１２を支持する軸受の１つが「ボール軸受」とされているため、このボール軸受１３０の部分で入力軸１１２のスラスト荷重を確実に受け止めることができ、一方の軸受に内輪を有しない（スラスト荷重を受けない）ニードル軸受を採用することができる。

以上のような、作用の相乗により、結果として組み付け性、動力伝達特性や耐久性の均一性を高く維持しながら、装置のコンパクト化（特に半径方向のコンパクト化）を実現でき、非常に大径の中空部１１２Ｈを確保することができている。

なお、この実施形態では、ニードル軸受１３２のニードル１３２Ｂの組み込みを容易にするため、図１の右方向からニードル軸受１３２を組み込むようにしているが、ニードル軸受１３２に対応する部分の外周１１２Ｎは、第２偏心体１１６の外周１１６Ａに比べて、等しいか又は更に大きく設定されているため、前記突起１６５の軸方向位置をニードル軸受１３２の反対側に移動し、ニードル軸受１３２をも図の左側から組み付けるようにすることも可能である。

また、本発明では、偏心体軸軸受の構成は、必ずしも上記例に限定されるものではなく、両方ともニードル軸受でも良いし、ボール軸受でも良し、また、テーパードローラ軸受であっても良く、これらの組合せでも良い。各内輪も、設計よっては、あってもなくても良い。

また、上記例では、共通の外側線Ｌ１、Ｌ２を有するようにして該入力軸の肉厚を順次上昇させることにより、特に入力軸の半径方向のコンパクト化を図っていたが、例えば、組み込む摺動促進体の内輪の厚さによっては、２つの偏心体の外周に、偏心量ΔＥ１の２倍以上の外径差を持たせても良い。

図４に、上記実施形態の変形例にサーボモータＭを連結し、産業用ロボット駆動用のギヤドモータＧＭとした適用例を示す。

ここでは、前述の歯車１６０の代わりに（大径の）歯付プーリ２６０がボルト２６２を介して入力軸２１２の肉厚部２１２Ｅに取り付けられている。一方、サーボモータＭのモータ軸２９６にも（小径の）歯付プーリ２９８が設けられ、歯付ベルト２９７を介して両者２６０、２９８が連結されている。入力軸２１２には強いラジアル荷重が掛かるが、ニードル軸受２３２によって確実に受け止めることができる。

なお、図の符号２９５は、広く確保した入力軸２１２の中空部２１２Ｈに挿通したワイヤハーネス、２９９はロボットアタッチメントの一部を示している。

その他の構成は、先の実施形態と同様であり、同様の作用効果が得られるため、図中で主な部分に下２桁が先の実施形態と同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。

コンパクトで大径の中空軸を有する減速装置として、産業用のロボットや、コンベア等の用途に広く適用できる。

Claims

内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する複数の外歯歯車とを有し、該外歯歯車を、偏心体軸に設けた複数の偏心体によってそれぞれ揺動回転させる揺動内接噛合式の遊星歯車装置において、
前記複数の偏心体のうち、少なくとも２つの偏心体の外径が異なっており、
該２つの偏心体のうち、小さい外径を有する偏心体の外周と前記外歯歯車との間に、独立した内輪を有する摺動促進体を備え、且つ
該２つの偏心体のうち、大きい外径を有する偏心体の外周と前記外歯歯車との間に、内輪を有しない摺動促進体を備えた
ことを特徴とする揺動内接噛合式の遊星歯車装置。
請求項１において、
前記偏心体軸が、前記偏心体を挟んで一対の偏心体軸軸受で支持されており、このうち、一方の偏心体軸軸受が支持する部分の該偏心体軸の外周、及びそれぞれの偏心体の外周が、当該一方の偏心体軸軸受の側から他方の偏心体軸軸受の側に向かって順次大径に形成されている
ことを特徴とする揺動内接噛合式の遊星歯車装置。
請求項１または２において、
前記偏心体軸軸受の一つがボール軸受であり、かつ、他の一つがニードル軸受である
ことを特徴とする揺動内接噛合式の遊星歯車装置。
請求項３において、
前記ボール軸受が内輪を備えたボール軸受であり、前記ニードル軸受が内輪を有しないニードル軸受である
ことを特徴とする揺動内接噛合式の遊星歯車装置。
請求項２〜４のいずれかにおいて、
前記一方の偏心体軸軸受が支持する部分の該偏心体軸の外周、それぞれの偏心体の外周、及び前記他方の偏心体軸軸受が支持する部分の前記偏心体軸の外周が、該一方の偏心体軸軸受の側から他方の偏心体軸軸受の側に向かって順次大径に形成され、且つ、
該他方の偏心体軸軸受側に形成される偏心体軸の肉厚部に、駆動源側から当該偏心体軸へ動力を伝達するための部材が固定されている
ことを特徴とする揺動内接噛合式の遊星歯車装置。