JP2009041625A - 揺動内接遊星歯車構造 - Google Patents

Abstract

【課題】センタ歯車の歯先端面処理等を行わなくでも、外歯歯車とセンタ歯車との衝突による不具合が発生しないように工夫した揺動内接遊星歯車構造を得る。
【解決手段】偏心体１５０Ａ、１５０Ｂ、１５２Ａ、１５２Ｂ、１５４Ａ、１５４Ｂによって揺動回転する外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂと、該外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂが内接噛合する内歯歯車１７０と、を備えた揺動内接遊星歯車構造において、駆動源側からの動力を受けて、前記複数の偏心体軸１４４、１４６、１４８を同時に駆動するセンタ歯車１３２が、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂと軸方向に隣接して配置され、且つセンタ歯車１３２の歯部１３２Ｃを外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂと接触させない凸部（干渉防止部）１３２Ａ，１３２Ｂを、軸方向における該センタ歯車１３２と外歯歯車１３２Ａ、１６２Ｂとの間に介在させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、揺動内接遊星歯車構造に関する。

例えば特許文献１において、ロボットの関節部分を駆動するための揺動内接遊星歯車構造の歯車装置が提案されている。この歯車装置１０は、図６に示されるように、ロボット（図示略）の一部を構成する土台１２に固定された状態でロボットの他の一部を構成する可動部材１４を回転可能に支持・駆動するものである。

歯車装置１０は、モータ１６と減速機構部１８とから主に構成されている。モータ１６の動力は、モータ軸２０に取り付けられた図示せぬ入力歯車、外歯歯車２２、図示されている１本の偏心体軸２４、この偏心体軸２４に設けられた偏心体軸歯車２５の順に伝達され、センタ歯車２３に至る。

センタ歯車２３は、他の２本の偏心体軸２４（図には示されていない）にそれぞれ設けられた偏心体軸歯車２５（図には示されていない）と噛合しており、これにより、計３本の偏心体軸２４（前記１本のみ図示）が回転するようになっている。

各偏心体軸２４にはそれぞれ偏心体２６Ａ、２６Ｂが一体的に形成されており、該偏心体２６Ａ、２６Ｂの偏心回転により外歯歯車２８Ａ、２８Ｂが内歯歯車３０に内接噛合しながら揺動回転する。そして、この外歯歯車２８Ａ、２８Ｂの揺動回転の自転成分が、第１、第２キャリヤ３２Ａ、３２Ｂから取出され、ボルト３４を介して前記可動部材１４に伝達される。

この歯車装置１０では、前記センタ歯車２３は、３個の偏心体軸歯車２５と噛合することによって半径方向に支持されている。また、センタ歯車２３の軸方向の位置は、外歯歯車２８Ａ、２８Ｂとの間に油膜を介して滑り摩擦が生じる状態で挟まれることによって規制されている。なお、図の符号４３、４５はＯリング、４４Ａ、４４Ｂはオイルシールである。

国際公開ＷＯ２００７／０３２４００Ａ１

このような揺動内接遊星歯車構造の歯車装置１０にあっては、センタ歯車２３を外歯歯車２８Ａ、２８Ｂと滑り接触させることによってその軸方向の位置決めを行うようにしていたため、外歯歯車２８Ａ、２８Ｂが偏心揺動を行う際に、センタ歯車２３の歯部が該外歯歯車２８Ａ、２８Ｂと衝突してしまうことがある。

衝突が発生した場合に、センタ歯車２３の歯先にわずかでもバリ等が存在していると、該センタ歯車２３の歯面あるいは外歯歯車２８Ａ、２８Ｂが損傷し、摩耗が促進されてしまう。また、損傷によって潤滑油内に浮遊することとなった歯車粉（鉄粉）が他の部位でさまざまな悪影響を及ぼすことも考えられる。

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、こうした不具合が発生しないように工夫した揺動内接遊星歯車装置を提供することその課題としている。

本発明は、複数の偏心体軸にそれぞれ備えられた偏心体によって揺動回転する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた揺動内接遊星歯車構造において、駆動源側からの動力を受けて前記複数の偏心体軸を同時に駆動するセンタ歯車が、前記外歯歯車と軸方向に隣接して当該揺動内接遊星歯車構造の半径方向中央部に配置されると共に、前記センタ歯車の歯部を前記外歯歯車と接触させない干渉防止部が、軸方向における該センタ歯車と前記外歯歯車との間に介在され、且つ該センタ歯車及び外歯歯車が、該干渉防止部を介して互いに軸方向に接触することによって前記センタ歯車の該外歯歯車側への軸方向の移動規制がなされる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、センタ歯車と外歯歯車との間に、該センタ歯車の歯部と外歯歯車との干渉を避けるための干渉防止部を設けるようにしている。この結果、センタ歯車が外歯歯車と衝突することがなくなり、いわば原因を絶つことで、衝突に起因する不具合の発生が完全に防止される。

また、センタ歯車の前記外歯歯車側への移動規制は、別途位置決め手段等を設けることなく当該干渉防止部を介して該外歯歯車自体によって規制することができる。

本発明によれば、揺動回転する外歯歯車との干渉を的確に防止することができ、両歯車の摩耗、損傷等を確実に防止できる。しかも、センタ歯車の軸方向の位置決めを外歯歯車自体によって実現できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図４は、本発明の実施形態の一例に係る揺動内接遊星歯車構造が適用されたロボットの関節駆動装置の断面図、図１はその要部拡大図である。又、図２、図３は、それぞれ図４の矢示II−II線、III−III線に沿う断面図である。

この関節駆動装置１１０は、ロボット（図示略）の関節部分に組み込まれるもので、該ロボットの一部を構成する土台１１２に固定された状態で、ロボットの他の一部を構成する可動部材１１４を回転可能に支持・駆動するものである。

関節駆動装置１１０は、図４に示されるように、可動部材１１４上に配置されたモータ１１６と、揺動内接噛合遊星歯車構造の減速機構部１１８とから主に構成されている。減速機構部１１８のケーシング１１７は、土台１１２にボルト１１９を介して連結されている。

モータ１１６のモータ軸１２０の先端にはピニオン１２２が形成されており、ギヤ１２４と噛合している。ギヤ１２４は、スプライン１２６を介して伝動軸１２８と一体化されている。伝動軸１２８には伝動ピニオン１３０が形成されている。伝動ピニオン１３０は、センタ歯車１３２と噛合している。センタ歯車１３２付近の具体的構成については、後に詳述する。

図１〜図３を合わせて参照して、このセンタ歯車１３２は、前記伝動ピニオン１３０と噛合すると共に、偏心体軸歯車１３８、１４０、１４２とも同時に噛合している。各偏心体軸歯車１３８、１４０、１４２は、それぞれ偏心体軸１４４、１４６、１４８と一体化されている。

偏心体軸１４４は、偏心体１５０Ａ、１５０Ｂを備え、テーパローラ軸受１４９Ａ、１４９Ｂによって両持ち指示されている。偏心体軸１４６は、偏心体１５２Ａ、１５２Ｂ（偏心体１５２Ｂの方は図示されていない）を備え、図示せぬテーパローラ軸受によって両持ち指示されている。偏心体軸１４８は、偏心体１５４Ａ、１５４Ｂ（偏心体１５４Ｂの方は図示されていない）を備え、図示せぬテーパローラ軸受によって両持ち指示されている。偏心体１５０Ａ、１５２Ａ、１５４Ａには、ころ１５６Ａ、１５８Ａ、１６０Ａを介して外歯歯車１６２Ａが嵌合している。又、図３と同様の態様で偏心体１５０Ｂ、１５２Ｂ、１５４Ｂも、それぞれころ１５６Ｂ、１５８Ｂ、１６０Ｂ（ころ１５８Ｂ、１６０Ｂは図示されていない）を介して外歯歯車１６２Ｂと嵌合している。外歯歯車１６２Ａ、１６０Ｂの偏心位相差は１８０°である。

外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂは、内歯歯車１７０に内接噛合している。外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂの歯数は１１８である。内歯歯車１７０は、ケーシング１１７と一体化されている。この実施形態では内歯歯車１７０の内歯はころ状の外ピン１７２によって構成されており、且つ、本来１２０個あるべき内歯（外ピン１７２）のうち、２つずつが交互に間引いた状態で形成（配置）されている。

外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂの軸方向両側には、第１、第２キャリヤ（出力部材）１７６Ａ、１７６Ｂが、軸受１７８Ａ、１７８Ｂを介してケーシング１１７に回転自在に支持されている。第１、第２キャリヤ１７６Ａ、１７６Ｂは、キャリヤピン１８１〜１８６によって連結・一体化されている。前述の可動部材１１４は、第１キャリヤ１７６Ａにボルト１８８を介して連結されている。外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂは、スペーサ１６３を挟んで該軸受１７８Ａの内輪１７８Ａ１と軸受１７８Ｂの内輪１７８Ｂ１とに挟まれることにより、その軸方向の位置が拘束されている。

ここで、センタ歯車１３２付近の構成について詳細に説明する。

主に図１を参照して、センタ歯車１３２の内側にはセンタ軸部材１３６が配置されている。センタ軸部材１３６は、制御ケーブル１３９（図４）を通すためのセンタホロー孔１３６Ｂを備え、第１、第２キャリヤ１７６Ａ、１７６Ｂによってその軸方向の移動が規制されている。即ち、第１キャリヤ１７６Ａの内側当接面１７６Ａ１とセンタ軸部材１３６のモータ側当接面１３６Ｃとがそれぞれ当接している。また、第２キャリヤ１７６Ｂの内側当接面１７６Ｂ１とセンタ軸部材１３６の反モータ側当接面１３６Ｄとが当接している。結果として、センタ軸部材１３６は第１、第２キャリヤ１７６Ａ、１７６Ｂに挟まれ、軸方向の動きが規制されている。

一方、センタ軸部材１３６の軸方向第１キャリヤ１７６Ａ寄りの外周には段差部１３６Ｆが形成されている。ころ１３４がこの段差部１３６Ｆとスペーサ１３８、止め輪１３７によってその軸方向の動きが拘束された状態で配置され、センタ歯車１３２はこのころ１３４を介してセンタ軸部材１３６に回転自在に支持されている。ころ１３４は、センタ軸部材１３６を内輪、センタ歯車１３２を外輪とする大きな軸受の転動体として機能する。

センタ歯車１３２は、その軸方向両側（外歯歯車側の面）にそれぞれ外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂ側に突出形成された凸部１３２Ａ、１３２Ｂを備える。この凸部１３２Ａ、１３２Ｂは、軸方向におけるセンタ歯車１３２と外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂとの間に介在されることによりセンタ歯車１３２の歯部１３２Ｃと外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂとが接触しないように機能する干渉防止部を構成する。また、この凸部（干渉防止部）１３２Ａ、１３２Ｂを介してセンタ歯車１３２の外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂ側への軸方向の移動規制がなされるようになっている。即ち、センタ歯車１３２は、結局、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂに挟まれることによってその軸方向の移動規制が行われていることになる。

なお、図１の符号１９５は、ころ１３４を保持するためのリテーナである。また、図４の符号１４３は、センタ軸部材１３６と第１キャリヤ１７６Ａとの間に設けら得たＯリング、１９２は、土台１１２に一体形成されたリング部１９０のホロー孔１９０Ａとセンタ軸部材１３６の対リング部外周部１３６Ａとの間に配置されたオイルシール、１９４は第１キャリヤ１７６Ａの外周とケーシング１１７の内周との間に配置されたオイルシール、１９６は第１キャリヤ１７６Ａの伝動軸孔１７７と伝動軸１２８との間に配置されたオイルシールである。減速機構部１１８は、これらのＯリング１４３、オイルシール１９２、１９４、１９６とにより、その内外がシールされている。

なお、伝動軸孔１７７は、伝動軸１２８を通すための孔であるが、同様の孔１１７Ｂが他に２か所開けられている。これは組み付け時の利便性を考慮したためである。即ち、組み付けの際に全ての孔（伝動軸１２８が通る伝動軸孔１７７、キャリヤピン１８１〜１８６が通るキャリヤピン孔１８１Ｈ〜１８６Ｈ、偏心体軸１４４、１４６、１４８が通る偏心体軸孔１４４Ｈ、１４６Ｈ、１４８Ｈ）が塞がってしまうと、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂを径方向から持って差込まなければならなくなるため、極めて不便である。そこで、（伝動軸１２８の通っていない）余分の孔１７７Ｂを形成して使用することとすれば、そこに指を入れて組み込むことができ、組み付けが非常に容易になる。また、完成後はこの孔１７７Ｂが潤滑剤の通り道になって給排が容易になると共に潤滑性能を向上させることができる。この実施形態では、孔１７７Ｂは伝動軸孔１７７と同一の大きさとしてあるが、この目的から、孔１７７Ｂと伝動軸孔１７７は必ずしも同一の大きさとする必要はない。

次に、この関節駆動装置１１０の作用を説明する。

モータ１１６の動力は、モータ軸１２０に形成されたピニオン１２２、該ピニオン１２２と噛合するギヤ１２４、該ギヤ１２４とスプライン１２６を介して連結されている伝動軸１２８を介して伝動ピニオン１３０に至る。伝動ピニオン１３０が回転すると、これと噛合しているセンタ歯車１３２が回転し、更に、該センタ歯車１３２と噛合している３個の偏心体軸歯車１３８、１４０、１４２が回転し、偏心体軸１４４、１４６、１４８が同一方向に同一の回転速度で回転する。この結果、偏心体軸１４４、１４６、１４８上の偏心体１５０Ａ、１５２Ａ、１５４Ａによって外歯歯車１６２Ａが内歯歯車１７０に内接しながら揺動回転する。又、これと同時に、偏心体軸１４４、１４６、１４８の偏心体１５０Ｂ、１５２Ｂ、１５４Ｂによって外歯歯車１６２Ｂが前記外歯歯車１６２Ａと１８０°の位相差を持って同様に内歯歯車１７０に内接噛合しながら揺動回転する。

内歯歯車１７０と外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂとの歯数差（本来の内歯歯車１７０の歯数１２０と外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂの歯数１１８との差）は、それぞれ２であるため、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂが１回揺動を行なうと、その歯数差分だけ外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂは自転することになる。この日転成分が偏心体軸１４４、１４６、１４８を介して第１、第２キャリヤ１７６Ａ、１７６Ｂに伝達される。

第１キャリヤ１７６Ａは、ボルト１８８を介して可動部材１１４と一体化されているため、可動部材１１４は該可動部材１１４に配置されているモータ１１６ごと減速された回転速度で回転する。

ここで、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂは、スペーサ１６３を挟んだ状態で軸受１７８Ａの内輪１７８Ａ１と軸受１７８Ｂの内輪１７８Ｂ１とに挟まれることにより、その軸方向の位置が拘束されている。また、センタ軸部材１３６は凸部１３２Ａ、１３２Ｂを介して外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂに挟まれ、該外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂにて軸方向の動きが規制された状態で組み込まれている。そのため、該凸部１３２Ａ、１３２Ｂの存在により、センタ歯車１３２の歯部１３２Ｃは、通常運転中は、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂと衝突（接触）することがない。そのため衝突に起因した不具合も生じない。但し、万一接触したときのことを考えて、センタ歯車１３２の歯先端面は、これを面取り処理しておくことが好ましい。

また、センタ歯車１３２は、センタ軸部材１３６に、ころ１３４を介していわゆる軸受支持されているため、例えば上記従来例のように、センタ歯車（２３）が３本の偏心体軸に組み込まれた偏心体軸歯車（２５）との噛合によって半径方向に支持される構造と較べて非常に円滑に回転することができ、該センタ歯車１３２のふらつきが防止され、低振動性、低騒静性、及び高効率性を実現できる。また、偏心体軸とは別の伝動軸１２８から各偏心体軸に同時にトルクを振り分けるため、トルクバランスが良い。

次に、図５を用いて本発明の他の実施形態の例を示す。

先の実施形態では、干渉防止部をセンタ歯車１３２の軸方向両側に設けた凸部１３２Ａ、１３２Ｂによって構成していたが、図５（Ａ）に示した例では、該干渉防止部が、外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂの軸方向センタ歯車２３２側の面に、該センタ歯車２３２側に突出形成された凸部２６２Ａ１、２６２Ｂ１によって構成されている。センタ歯車２３２及び外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂは、この外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂ自体に形成さた凹部２６２Ａ１、２６２Ｂ１を介して互いに軸方向に接触しており、センタ歯車２３２はその軸方向両側において外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂに、当該凸部２６２Ａ１、２６２Ｂ１を介して挟まれることによって軸方向の移動規制がなされている。

このような構成によっても、外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂ自体に形成された凸部（干渉防止部）２６２Ａ１、２６２Ｂ１の存在により、センタ歯車２３２の歯部２３２Ｃは、運転中において、外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂと干渉することがない。そのため干渉に起因した不具合も生じない。また、該凸部２６２Ａ１、２６２Ｂ１を介して外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂによってセンタ歯車２３２の軸方向の位置決めをそれぞれ行っているため、該位置決めのために別途の位置拘束手段を省くこともできる。

なお、この実施形態においては、センタ歯車２３２をころ等を介さずに計３個の偏心体軸歯車１３８、１４０、１４２（図５（Ａ）では１３８のみ図示）によって半径方向の支持がなされており、一層の部品点数の削減がなされている。その他の構成は先の実施形態と同様であるため、図中で同一部分に同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。

一方、図５の（Ｂ）に示した例では、干渉防止部が、軸方向におけるセンタ歯車３３２と外歯歯車３６２Ａ、３６２Ｂとの間に設けられたスペーサ３３３Ａ、３３３Ｂによって構成されている。スペーサ３３３Ａ、３３３Ｂは、その外周がセンタ歯車３３２の歯部３３２Ｃの半径方向内側に収められており、該歯部３３２Ｃが外歯歯車３６２Ａ、３６２Ｂと干渉するのを防止している。センタ歯車３３２及び外歯歯車３６２Ａ、３６２Ｂは、該スペーサ３３３Ａ、３３３Ｂを介して互いに軸方向に接触しており、センタ歯車３３２はその両側で外歯歯車２６２Ａ、２６２Ｂに（スペーサ３３３Ａ、３３３Ｂを介して）挟まれることによって軸方向の移動規制がなされている。

このような構成によっても、スペーサ（干渉防止部）３３３Ａ、３３３Ｂの存在により、センタ歯車３３２の歯部３３２Ｃは、通常運転中は、外歯歯車３６２Ａ、３６２Ｂと干渉することがない。そのため干渉に起因した不具合も生じない。

その他の構成は一番最初の実施形態と同様であるため、図中で同一部分に同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。

このほか、図示はしないが、例えば、前記凸部（１３２Ａ、１３２Ｂ、或いは２６２Ａ、２６２Ｂ）の代わりに、センタ歯車或いは外歯歯車に半径方向内側からセンタ歯車の歯部に至らない位置まで段部を突出形成するようにしても同様な作用効果が得られる。

このように、本発明においては、干渉防止部の具体的な構成については、特に限定されるものではない。

複数の偏心体軸を装置の半径方向中央に配置されたセンタ歯車によって駆動するタイプの揺動内接噛合遊星歯車装置に適応できる。

本発明の実施形態の一例が適用されたロボットの関節駆動装置の要部拡大縦断面図 図１の矢示II−II線に沿う断面図 図１の矢示III−III線に沿う断面図 前記実施形態に係る装置の全体縦断面図 本発明の他の実施形態の例を示す、センタ歯車付近の部分断面図 従来の揺動内接噛合遊星歯車構造の一例を示す縦断面図

符号の説明

１１２…土台
１１４…可動部材
１１６…モータ
１２８…伝動軸
１３０…伝動ピニオン
１３２…センタ歯車
１３２Ａ、１３２Ｂ…凸部（干渉防止部）
１３２Ｃ…センタ歯車の歯部
１３４…ころ（転動体）
１３６…センタ軸部材
１３７…止め輪
１３９…スペーサ
１４４、１４６、１４８…偏心体軸
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５２Ａ、１５２Ｂ、１５４Ａ、１５４Ｂ…偏心体
１６２Ａ、１６２Ｂ…外歯歯車
１７０…内歯歯車
１７６Ａ、１７６Ｂ…第１、第２キャリヤ
１７８Ａ、１７８Ｂ…軸受
１８１、１８６…キャリヤピン

Claims (5)

1. 複数の偏心体軸にそれぞれ備えられた偏心体によって揺動回転する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた揺動内接遊星歯車構造において、
   駆動源側からの動力を受けて前記複数の偏心体軸を同時に駆動するセンタ歯車が、前記外歯歯車と軸方向に隣接して配置されると共に、
   前記センタ歯車の歯部を前記外歯歯車と接触させない干渉防止部が、該センタ歯車と前記外歯歯車との間に介在され、
   前記センタ歯車の該外歯歯車側への軸方向の移動規制がなされる構成とした
   ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
2. 請求項１において、
   前記外歯歯車が、前記センタ歯車を挟んで軸方向に２枚設けられ、
   前記センタ歯車の軸方向両側に前記干渉防止部が配置され、前記センタ歯車が当該干渉防止部を介して両側の前記外歯歯車によって軸方向の移動規制がなされる
   ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
3. 請求項１または２において、
   前記干渉防止部が、前記センタ歯車の軸方向外歯歯車側の面に、該外歯歯車側に突出形成された段差部によって構成されている
   ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
4. 請求項１または２において、
   前記干渉防止部が、前記外歯歯車の軸方向センタ歯車側の面に、該センタ歯車側に突出形成された段差部によって構成されている
   ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
5. 請求項１または２において、
   前記干渉防止部が、前記センタ歯車と前記外歯歯車との間に設けられたスペーサによって構成されている
   ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
   

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