JP2588386B2 - 制御装置に使用される遊星歯車減速機の出力軸支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内歯歯車をピンとローラの組み合わせより
なる円弧歯形等で構成し、外歯歯車をエピトロコイド平
行曲線よりなるトロコイド形歯形等で構成すると共に、
外歯歯車には内ピンあるいは内ピンと内ローラが遊嵌さ
れており、内外両歯車を内接噛合させて外歯歯車に嵌合
された偏心体によって外歯歯車を揺動回転させ、入力回
転を減速して出力する遊星歯車減速機に関し、さらに詳
しくは該遊星歯車減速機の出力軸の支持構造を簡素化し
た装置に関する。

（従来の技術） 内接噛合形遊星歯車機構を用いた減速機は種々提案さ
れている。これらの減速機の中でも内歯歯車がピン又は
ピンとローラの組み合わせによりなる円弧歯形であり、
外歯歯車がエピトロコイド平行曲線よりなるトロコイド
形歯形であって、この外歯歯車には内ピンあるいは内ピ
ンと内ローラが遊嵌されており、内外両歯車を内接噛合
させて外歯歯車に嵌合された偏心体によって外歯歯車を
揺動回転させ、入力軸を減速して出力する遊星歯車増減
速機は「サイクロ減速機」（登録商標）として著名であ
り、この「サイクロ減速機」は大トルクの伝達が可能で
ある上、減速比が大きいため種々の減速機構として使用
されている。

以下に、公知の「サイクロ減速機」の一例を第３図に
よって説明する。

入力軸１が挿入連結される中空の偏心体軸２には偏心
体3₁、3₂が設けられている。偏心体軸２の中空部分には
スプライン溝４が形成されている。外歯歯車5₁、5₂は偏
心体3₁、3₂にローラ６を介して嵌合されている。外歯歯
車5₁、5₂はその外周にトロコイド歯形からなる外歯７を
有している。また、内歯歯車８は外側のケーシングを兼
用しており、かつ内歯歯車８は固定されている。この内
歯歯車８は外歯歯車5₁、5₂と内接噛合するピン９からな
る円弧歯形を有している。外ピン９は外ローラ（図示し
ない）を設ける構造とすることもできる。前記外歯歯車
5₁、5₂には内ピン穴10が形成されており、内ピン穴10に
は内ピン11が内ローラ12を介して遊嵌されている。内ピ
ン11は保持フランジ13に密嵌されている。内ピン保持フ
ランジ13には取り付けボルト用穴14が形成されており、
取り付けボルト15によって内ピン保持フランジ13が出力
軸16に固定されている。外歯歯車5₁、5₂にはカバー17が
固定されており、該カバー17と偏心体軸２との間及び内
ピン保持フランジ13と偏心体軸２との間には軸受18が設
けられている。そして、入力回転軸１の端部にはスプラ
イン19が形成されており、この入力軸１を偏心体軸２の
中空部分に挿入してスプライン19をスプライン溝４に係
合させることにより、入力回転軸１と偏心体軸２とを連
結する。

例えばロボットの手首等の出力軸16は端部にフランジ
16Aを有し、該フランジ16Aが内ピン保持フランジ13に連
結されている。出力軸16は軸受ケーシング20に通されて
おり、該軸受ケーシング20の両端で軸受21により支持さ
れている。軸受ケーシング20は内歯歯車８側に固定され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来公知の減速機取付構造では次のような
欠点があった。

外歯歯車の回転を内ピン11に与え、この内ピン11から
回転を取り出す構造となっているので、内ピン保持フラ
ンジ13、出力軸16及びフランジ16A、軸受ケーシング2
0、更には軸受21をそれぞれ必要とし、出力軸側の構造
が複雑となり、かつ軸方向長さ長くなる欠点があった。
このため、制御機構、特にロボット用の駆動装置等、小
型かつ精密制御機構として使用するには、大きさ、重
量、剛性、慣性力の面で難点があった。

また、内ピン11が内ピン保持フランジ13に対して片持
状となっているので、これが制御装置として使用される
場合に、振れが生じて制御装置の安定性が低下するおそ
れがあった。

一方、内ピン保持フランジの外周に軸受を設けた構造
の遊星歯車減速機の出力軸支持装置も公知である。（特
開昭58−200835号公報参照） しかしながら、上記公知の内ピン保持フランジ外周に
軸受を設けた構造の遊星歯車減速機の出力軸支持装置
は、その用途が制御装置用とはなっておらず、その上、
内ピンが両持構造となっている分だけ、構造が複雑かつ
組立て分解が困難であり、高コストとなっている。

そこで本発明の目的は、遊星歯車減速機の出力軸の構
造を簡素化すると同時に軽量化した出力軸支持装置を提
供することにより、制御装置に使用した場合に効果的と
したある。

（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、入力回転軸と連結され
る偏心体軸と、該偏心体軸に設けられた少なくとも１個
以上の偏心体と、該偏心体に嵌合された外歯歯車と、該
外歯歯車と内接噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車に形
成された内ピン穴と、該内ピン穴に遊嵌された内ピンあ
るいは内ピンと内ローラと、該内ピンあるいは内ピンと
内ローラとを片持状に保持する内ピン保持フランジとか
らなり、前記内歯歯車あるいは内ピン保持フランジのど
ちらか一方を固定し、他方から減速回転を取り出すよう
にした遊星歯車減速機において、前記内ピン保持フラン
ジの外周面にＶ字溝を環状に一体形成して軸受の内輪と
し、その外周に設けられたＶ字状の支持外輪との間にク
ロスローラからなる転動体を支持すると共に、支持外輪
を前記内歯歯車と一体又は一体的に固定し、軸受の内輪
を省略すると同時に出力軸側を簡素化し、更には出力軸
の振れを防止したところにある。

（実施例） 以下、図によって詳しく説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。以下
の説明において、第４図に示す従来公知の構成と同一部
分について同一符号を付すものとし、その説明は簡単に
行なうにとめるものとする。

入力軸１が挿入連結される中空の偏心体軸２には偏心
体3₁、3₂が設けられている。偏心体軸２の中空部分には
スプライン溝４が形成されている。外歯歯車5₁、5₂は前
記偏心体3₁、3₂にローラ６を介して嵌合されている。こ
の外歯歯車5₁、5₂はその外周にトロコイド歯形からなる
外歯７を有している。内歯歯車８は外側のケーシングを
兼用しており、かつ該内歯歯車８は後述する固定側又は
可動側に装着されている。又、内歯歯車８は前記外歯歯
車5₁、5₂と内接噛合する外ピン９からなる円弧歯形を有
している。この外ピン９は外ローラを（図示しない）被
冠する構造としてもよい。前記外歯歯車5₁、5₂には内ピ
ン穴10が形成されており、内ピン穴10には内ピン11が内
ローラ12を介して遊嵌されている。内ピン11は内ピン保
持フランジ13に片持状に密嵌されている。内ピン保持フ
ランジ13には取り付けボルト用穴14が形成されており、
取付けボルト15によって内ピン保持フランジ13が固定側
又は可動側16に固定されている。ここで、固定側あるい
は可動側という表現は、内歯歯車８を固定すると、内ピ
ン保持フランジ13が回転し、内ピン保持フランジ13を固
定すると、内歯歯車８が回転する。本発明がその両者を
含むものとしてなされているので、このような表現にし
たものである。尚、以下では第１図に図示された構成は
内歯歯車８側が固定され、内ピン保持フランジ13が回転
して出力するものとして説明する。

外歯歯車5₁、5₂にはカバー17が固定されており、内ピ
ン保持フランジ13と偏心体軸２との間及びカバー17と偏
心体軸２との間には軸受18が設けられている。入力回転
軸１の端部にはスプライン19が形成されており、この入
力回転軸１を偏心体軸２の中空部分に挿入してスプライ
ン19をスプライン溝４に係合させることにより入力回転
軸１と偏心体軸２とを連結する。

以上までの構成は、第３図に示す従来公知の遊星歯車
減速機と同一であるが、従来公知の出力軸支持構造に対
し、本発明では以下に説明するような出力軸の支持構造
となっている。内ピン保持フランジ13の外周と内歯歯車
８との間にクロスローラ軸受22を形成している。このク
ロスローラ軸受22は内ピン保持フランジ13の外周に一体
的かつ環状に形成されたＶ型の溝23と、Ｖ型の溝23に嵌
合されたそろばん球状のクロスローラ24と、クロスロー
ラ24の外周側にＶ字状に設けられた支持外輪25とからな
っている。そして、支持外輪25は左右に２分割され、ク
ロスローラ24の外側の２辺を支持する構造となってい
る。また支持外輪25を保持する枠体26は内歯歯車に固定
されている。

以上のように構成された本発明の遊星歯車減速機の作
用について以下説明する。

入力回転軸１の回転は、偏心体軸２に伝動され、外歯
歯車5₁、5₂を介して内ピン11及び内ピン保持フランジ13
の減速回転となって取り出される。内ピン保持フランジ
13は図示しない被回転部材に連結され、入力回転軸１の
回転が被回転部材の減速回転となって伝達される。

この時、内ピン保持フランジ13と支持外輪25との間に
形成した軸受をクロスローラ軸受とすることによって、
ラジアル方向の荷重にもスラスト方向の荷重にも十分に
耐えられるものとなる。

更に、内輪が省略されているので軸半径方向の大きさ
が低減され、又、内ピン保持フランジ13の外周に直接軸
受を設ける構造をしているので、軸方向の長さも低減で
きる。

第２図に示すものは本発明の他の実施例を示す断面図
であり、第１図に示す減速機と対比して入力回転軸と偏
心体軸の構造を除き、他の構造は同一の構造であるか
ら、その説明を省略し、入力回転軸と偏心体軸の構造に
ついてのみ説明する。

この実施例は、偏心体軸27の一端に傘歯車28が固定さ
れ、偏心体軸27と直交する方向に延びる入力回転軸29に
設けられた傘歯車30と噛み合うことにより、力回転軸29
と直交する方向に出力回転を取り出すようにしたもので
ある。

従って、この実施例によると例えばロボットの関節部
分のように入、出力の方向の異なる構造のものに効果的
な減速機構を提供することができる。

（発明の効果） 以上のように構成された本発明の効果を述べると次の
とおりである。

減速機の出力端の構造が簡素化され、軸半径方向及び
軸方向の長さが低減されるものとなる。このため、減速
機が小型かつ軽量となり、例えばロボットの関節機構部
の駆動装置の如き小型かつ精密な制御機構として使用す
るにふさわしいものとなる。

また、小型、軽量であるため、慣性力が低減し、かつ
その分だけ可搬重量が低減すると共に、ロボット関節部
のような、狭い部分でも組付性がよくなる。

更に第３図に示すように、傘歯車を設けて入力回転軸
と出力軸とが直交する構造とした構成によると、小型か
つ軽量な直交伝動機構を得るものができるものとなる。

クロスローラ軸受を使用しているので、内ピンを片持
状して構造を簡素化しても、出力軸の振れが最小限に低
減されるものとなり、制御装置の出力軸支持装置として
効果的なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第３図は従来公知の減速
機及び出力軸の機構を示す断面図である。 1:入力回転軸、2:偏心体軸、3₁、3₂:偏心体、4:スプラ
イン溝、5₁、5₂:外歯歯車、6:コロ、7:外歯、8:内歯歯
車、9:外ピン、10:内ピン穴、11:内ピン、12:内ロー
ラ、13:内ピン保持フランジ、14:取り付けボルト用穴、
15:取り付けボルト、16:固定側又は可動側、17:カバ
ー、18:軸受、19:スプライン、20:軸受ケーシング、21:
軸受け、22:クロスローラ軸受け、23:V型の溝、24:ロー
ラ円錐軸受けコロ、25:支持外輪、26:枠体、27:偏心体
軸、28:傘歯車、29:入力回転軸、30:傘歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 弘 富山市西長江７−１ (72)発明者 本間 敬章 高岡市千石町９−１ (72)発明者 江田 賢二 大府市朝日町６丁目１番地 住友重機械 工業株式会社名古屋製造所内 (56)参考文献 特開 昭58−20035（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−37136（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−112450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−106744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−113340（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸回転軸と連結される偏心体軸と、該
   偏心体軸に設けられた少なくとも１個以上の偏心体と、
   該偏心体に嵌合された外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛
   合する内歯歯車と、前記外歯歯車に形成された内ピン穴
   と、該内ピン穴に遊嵌された内ピンあるいは内ピンと内
   ローラと、該内ピンあるいは内ピンと内ローラとを片持
   状に保持する内ピン保持フランジとからなり、前記内歯
   歯車あるいは内ピン保持フランジのどちらか一方を固定
   し、他方から減速回転を取り出すようにした遊星歯車減
   速機において、 前記内ピン保持フランジの外周面にＶ字溝を環状に一体
   形成して軸受の内輪とし、その外周に設けられたＶ字状
   の支持外輪との間にクロスローラからなる転動体を支持
   すると共に、前記支持外輪を前記内歯歯車と一体又は一
   体的に固定したことを特徴とする制御装置に使用される
   遊星歯車減速機の出力軸支持装置。