JP2008249110A - 偏心揺動歯車機構 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心揺動歯車機構の中央部貫通孔を、揺動体やキャリヤの強度低下を起こすことなく、できるだけ大きく確保・形成することができるようにする。
【解決手段】減速装置１１２の偏心揺動歯車機構ＥＭ１は、入力歯車１１６が設けられ、これと一体回転する駆動偏心体軸１１８と、該駆動偏心体軸１１８によって偏心揺動される揺動体１２２と、該揺動体１２２の自転成分と同期するキャリヤ１２６、１２８と、を備える。揺動体１２２に形成されている貫通孔１３３は、その中心Ｏ３が、揺動体１２２の中心Ｏ１に対してシフト量δ１だけ駆動偏心体軸１１８と半径方向反対側（図の上側）にずれている。
【選択図】図２

Description

本発明は、偏心揺動歯車機構に関する。

例えば、特許文献１に偏心揺動歯車機構を備えた減速装置が開示されている。この減速装置とほぼ同一の減速装置を図７〜図９に示す。

この減速装置１２は、その減速機構として、偏心揺動歯車機構ＥＭｏを備える。偏心揺動歯車機構ＥＭｏは、モータピニオン１４から動力を受ける入力歯車１６と、該入力歯車１６と一体的に回転する駆動偏心体軸１８と、該駆動偏心体軸１８によって（偏心体２０を介して）偏心揺動される揺動体（外歯歯車）２２と、該揺動体２２の自転成分と同期するキャリヤ２６、２８と、を備える。「キャリヤ２６、２８が揺動体２２の自転成分と同期する」というのは、キャリヤ２６、２８が回転可能な状態に組付けられているときは、揺動体２２の自転に伴ってキャリヤ２６、２８が（キャリヤピン３０を介して）該揺動体２２の自転と同一の速度で回転し、一方、キャリヤ２６、２８が固定状態に組付けられているときは、該キャリヤ２６、２８によって（キャリヤピン３０を介して）揺動体２２の自転が拘束されることを意味している。なお、この例では、キャリヤ２６、２８は外部部材３９に固定されている。したがって、揺動体２２は、キャリヤ２６、２８によってその自転が拘束される状態が維持されている。

図９に示されるように、揺動体２２は、自身の半径方向の中心Ｏ１に内径Ｄ１の軸方向の揺動体貫通孔３３を有する。揺動体２２の外周には、トロコイド形状の外歯３２が形成され、内歯歯車３４の内歯（ピン）３６に内接噛合している。内歯歯車３４はケーシング３８と一体化されている。キャリヤ２６、２８も、自身の半径方向の中心Ｏ２に内径Ｄ２（図７、図８参照）の軸方向のキャリヤ貫通孔４０、４２を有している。揺動体貫通孔３３、キャリヤ貫通孔４０、４２は、駆動偏心体軸孔７０や入力歯車１６等と干渉しない範囲でできるだけ大きく形成され、この減速装置１２を例えば産業用ロボット（図示略）の関節駆動の用途に使用する際に、その制御用ワイヤハーネス等を通すために用いられる。

なお、図８及び図９の符号４４は、駆動偏心体軸１８と同期して揺動体２２の偏心揺動を安定的に支持するための従動偏心体軸である。

モータピニオン１４の回転により入力歯車１６が回転すると、該入力歯車１６を介して駆動偏心体軸１８が回転し、この回転により、駆動偏心体軸１８に形成された偏心体２０を介して揺動体２２が揺動する。揺動体２２はキャリヤピン３０及びキャリヤ２６、２８を介してその自転が拘束されており、且つ、該揺動体２２に形成された外歯３２が内歯歯車３４の内歯３６と噛合している。このことから、結局、駆動偏心体軸１８の１回転（偏心体２０の該駆動偏心体軸１８周りの１回の偏心運動）により、内歯歯車３４（及びこれと一体化されたケーシング３８）が、該内歯歯車３４の内歯３６の歯数と揺動体２２の外歯３２の歯数の「差」に相当する分だけ自転することになる（いわゆる枠回転の減速作用）。

特開２００１−３２３９７２号公報

この種の減速装置における前記揺動体貫通孔やキャリヤ貫通孔は、その内径をできるだけ大きく確保したいという要求が強い。

しかしながら、この種の減速装置にあっては、その構成上、入力歯車が設けられたり揺動体やキャリヤを多数の軸あるいはピンが貫通しているため、形成され得る揺動体貫通孔やキャリヤ貫通孔の内径を大きく確保するのが至難であるという問題があった。

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、揺動体やキャリヤの強度を高く維持したまま、装置中央部にできるだけ面積の大きな貫通孔を形成することのできる偏心揺動歯車機構を提供することをその課題としている。

本発明は、入力歯車と、該入力歯車が設けられ、これと一体回転する駆動偏心体軸と、該駆動偏心体軸によって偏心揺動されると共に自身の半径方向中央部に軸方向の揺動体貫通孔を有する揺動体と、該揺動体の自転成分と同期すると共に自身の半径方向中央部に軸方向のキャリヤ貫通孔を有するキャリヤと、を備えた偏心揺動歯車機構において、前記揺動体貫通孔が、その軸直角断面が円形であって、且つその中心が前記揺動体の半径方向中心からずれている第１の構成と、前記キャリヤ貫通孔が、その軸直角断面が円形であって、且つその中心が前記キャリヤの半径方向中心からずれている第２の構成のうち、少なくとも一方の構成が成立していることにより、上記課題を解決したものである。

従来は、減速装置の中央部の揺動体貫通孔あるいはキャリヤ貫通孔（以下、纏めて単に中央部貫通孔と総称する）は、その中心が揺動体やキャリヤの中心と一致するように形成されていた。

これに対し、本発明では、中央部貫通孔の軸直角断面が円形の場合には、該中央部貫通孔の中心が揺動体あるいはキャリヤの半径方向中心からずれた位置に形成されるようにしている。あるいは、中央部貫通孔の軸直角断面そのものが非円形形状となるように形成するようにしている。この結果、揺動体やキャリヤを貫通している多数の軸、ピン、あるいは入力歯車に対して、中央部に貫通孔を合理的に形成することができるようになり、孔同士の間隔も確保しやすくなる。

本発明によれば、偏心揺動歯車機構の中央部貫通孔を、揺動体やキャリヤの強度を高く維持したまま、できるだけ大きく確保・形成することができるようになり、該偏心揺動歯車機構を搭載した減速装置の半径方向中央に最大限に面積の大きな中央部貫通孔を形成することが可能となる。

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１〜図３は、前記従来例の図７〜図９にそれぞれ対応する図である。

減速装置１１２は、入力歯車１１６と、該入力歯車１１６が設けられ、これと一体回転する駆動偏心体軸１１８と、該駆動偏心体軸１１８によって偏心揺動されると共に自身の半径方向中央部に軸方向の揺動体貫通孔１３３を有する揺動体（外歯歯車）１２２と、該揺動体１２２の自転成分と同期すると共に自身の半径方向中央部に軸方向のキャリヤ貫通孔１４０、１４２を有するキャリヤ１２６、１２８と、を備えた偏心揺動歯車機構ＥＭ１を備える。

「キャリヤ１２６、１２８が揺動体１２２の自転成分と同期する」というのは、キャリヤ１２６、１２８が回転可能な状態に組付けられているときは、揺動体１２２の自転に伴ってキャリヤ１２６、１２８が（キャリヤピン１３０を介して）該揺動体１２２の自転と同一の速度で回転し、一方、キャリヤ１２６、１２８が固定状態に組付けられているときは、該キャリヤ１２６、１２８によって（キャリヤピン１３０を介して）揺動体１２２の自転が拘束されることを意味している。なお、この実施形態では、キャリヤ１２６、１２８は外部部材１３９に固定されている。したがって、揺動体１２２は、キャリヤ１２６、１２８によってその自転が拘束される状態が維持されている。

偏心揺動歯車機構ＥＭ１の入力段側から説明してゆくと、図示せぬモータのモータ軸１１０にはピニオン１１４が形成されている。ピニオン１１４は入力歯車１１６と噛合している。入力歯車１１６は駆動偏心体軸１１８上に設けられており、該駆動偏心体軸１１８が入力歯車１１６と一体回転できるようになっている。駆動偏心体軸１１８には、偏心量ΔＥの偏心体１２０が形成されており、該偏心体１２０の外周に軸受１２１を介して揺動体１２２が組み込まれている。揺動体１２２の外周にはトロコイド形状の外歯１３２が形成されている。この外歯１３２は、内歯歯車１３４の内歯（ころ状のピン）１３４に内接噛合している。内歯歯車１３４はケーシング１３８と一体化され、キャリヤ１２６、１２８によって軸受１６１、１６３を介して回転自在に支持されている。

前記揺動体１２２は、前記駆動偏心体軸１１８の他に、２本の従動偏心体軸１４４及び６本のキャリヤピン１３０が貫通している。揺動体１２２は、自身に形成された偏心体軸孔１７１に円筒ころ軸受１２１を介して組み込まれている。駆動偏心体軸１１８は、入力歯車１１６の回転を受けて該入力歯車１１６と一体的に回転し、偏心体１２０上に組み込まれている前記ころ軸受１２１を介して揺動体１２２を揺動させるように機能する。

前記駆動偏心体軸１１８は、揺動体１２２の軸方向両サイドに配置されたキャリヤ１２６、１２８の軸孔１７０にテーパドローラ軸受１７２を介して支持されている。なお、この実施形態では、キャリヤ１２６、１２８はボルト（ボルト孔のみ図示）１３７を介して外部部材１３９に固定されている。

前記２本の従動偏心体軸１４４は、駆動偏心体軸１１８の偏心体１２０が形成されている軸方向位置と同じ軸方向位置に駆動偏心体軸１１８の偏心体１２０と同一の偏心量ΔＥを有する偏心体（図３において断面のみ図示）１５２が形成されており、この偏心体１５２が形成されている部位にころ軸受１５４を介して揺動体１２２の従動偏心体軸孔１４６に組み込まれている。なお、図２における符号１４７は、キャリヤ１２６に形成された従動偏心体軸孔を示しており、符号１４９は、該キャリヤ１２６における従動偏心体軸孔１４７と従動偏心体軸１４４との間に配置された軸受を示している。

前記キャリヤピン１３０は、ボルト１６２を介してキャリヤ１２６、１２８を連結している。キャリヤピン１３０は、揺動体１２２のキャリヤピン孔１６４に遊嵌している。

ここで、揺動体１２２の半径方向中央部には、揺動体貫通孔１３３が形成されている。又、キャリヤ１２６、１２８には、キャリヤ貫通孔１４０、１４２が形成されている。図２及び図３において、二点鎖線で示されているのが、前述した従来例における（図７〜図９における）揺動体貫通孔３３及びキャリヤ貫通孔４０（４２）にそれぞれ対応している。

図３から明らかなように、本実施形態における揺動体貫通孔１３３は、その内径Ｄ３が従来例における揺動体貫通孔３３の内径Ｄ１よりも大きく、且つ、その中心Ｏ３が、揺動体１２２の中心（＝従来の揺動体貫通孔３３の中心）Ｏ１に対してシフト量δ１だけ駆動偏心体軸１１８と半径方向反対側（図の上側）にずれている。なお、これは、見方を変えるならば、揺動体貫通孔１３３の中心Ｏ３が、揺動体１２２の中心Ｏ１に対して従動偏心体軸１４４側にシフト量δ１だけずれていると捉えることもできる。

又、図２から明らかなように、キャリヤ貫通孔１４０（１４２）は、その内径Ｄ４が従来例におけるキャリヤ貫通孔４０（４２）の内径Ｄ２よりも大きく、且つその軸心Ｏ４がキャリヤ１２６、１２８の中心（＝従来のキャリヤ貫通孔４０（４２）の中心）Ｏ２に対してシフト量δ２だけ駆動偏心体軸１１８と半径方向反対側（図の上側）にずれている。なお、これは、見方を変えるならば、キャリヤ貫通孔１４０（１４２）の中心Ｏ４が、キャリヤ１２６（１２８）の中心Ｏ３に対して従動偏心体軸１４４側にシフト量δ２だけずれていると捉えることもできる。なお、図１では、たまたま中心Ｏ１と中心Ｏ２、中心Ｏ３と中心Ｏ４、シフト量δ１とシフト量δ２が重なって見えているが、これは必ずしも同一を意味していない（図２、図３参照）。

次に、この減速装置１１２の作用を説明する。

モータピニオン１１４の回転により入力歯車１１６が回転すると、該入力歯車１１６を介して駆動偏心体軸１１８が回転し、この回転により、駆動偏心体軸１１８に形成された偏心体１２０を介して揺動体１２２が揺動する。揺動体１２２はキャリヤピン１３０及びキャリヤ１２６、１２８を介してその自転が拘束されている。また、該揺動体１２２に形成された外歯１３２が内歯歯車１３４の内歯１３６と噛合している。このことから、結局、駆動偏心体軸１１８の１回転（偏心体１２０の該駆動偏心体軸１１８周りの１回の偏心運動）により、内歯歯車１３４（及びこれと一体化されたケーシング１３８）が、該内歯歯車１３４の内歯１３６の歯数と該揺動体１２２の外歯１３２の歯数の「差」に相当する分だけ自転の拘束された揺動体１２２に対して自転することになる（いわゆる枠回転の減速作用）。

ここで、揺動体貫通孔１３３の内径Ｄ３は、従来の揺動体貫通孔３３の内径Ｄ１よりもほぼシフト量δ１の２倍分だけ大きく確保されている。また、それにもかかわらず、揺動体貫通孔１３３と大径の駆動偏心体軸孔１７０との間には従来と同程度の寸法Ｌ１が確保されており、高い強度が維持されている。また、揺動体貫通孔１３３自体は揺動体１２２の中心（＝従来の揺動体貫通孔３３の中心）Ｏ１に対してシフト量δ１だけ駆動偏心体軸１１８と半径方向反対側（従動偏心体軸１４４寄り：図の上側）にシフトされているが、このシフトされた側には、小径の従動偏心体軸孔１４６やキャリヤピン孔１６４が形成されているだけであるため、これらの孔１４６、１６４と揺動体貫通孔１３３との間にも、充分な寸法Ｌ２、Ｌ３がそれぞれ確保されている。このため、この部分でも十分な強度が維持されている。

同様に、キャリヤ１２６（１２８）のキャリヤ貫通孔１４０（１４２）についても、その内径Ｄ４は従来の内径Ｄ２よりも大きく、且つ駆動偏心体軸孔１７０、従動偏心体軸孔１４６に対してそれぞれ寸法Ｌ４，Ｌ５が確保されており、優れた強度特性を得ている。

この実施形態に係る構成は、揺動体貫通孔１３３、キャリヤ貫通孔１４０（１４２）の内径Ｄ３、Ｄ４を大きく確保しながら、貫通孔自体の形状は円形であるため、加工が容易という利点がある。

次に、図４〜図６を用いて、本発明の他の実施形態の一例を説明する。この実施形態における減速装置２１２は、１本の駆動偏心体軸２１８と８本の（内ローラ２８０Ａ付きの）内ピン２８０によって揺動体２２２が駆動される点に特徴がある。内ピン２８０自体は偏心部を有していないが、該内ピン２８０と内ピン孔２８２との隙間が丁度駆動偏心体軸２１８の偏心体２２０の偏心量と合致している。そのため、内ピン２８０は、先の実施形態の従動偏心体軸１４４とキャリヤピン１３０の機能（キャリヤ２２６、２２８の連結及び揺動体２２２の偏心揺動の支持）を兼ねることができる。

この構成に係る減速装置２１２にあっては、駆動偏心体軸孔２７０のみが大径であり、内ピン孔２８２は小径で且つそれぞれの揺動体２２２の中心Ｏ１からの距離が等しいため、図４〜図６に示されるように、揺動体貫通孔２３３は駆動偏心体軸孔２７０、更には入力歯車２１６との干渉を避けるように非円形形状（凹部を有する円形形状）とされている。この結果、揺動体貫通孔２３３は、その大半が円２５１、即ち揺動体２２２の中心と同心で且つ入力歯車２１６の歯先円の半径方向最内周側に接する円よりも半径方向外側に存在しており、非常に大きな開口面積が確保されている。

同様に、キャリヤ貫通孔２４０も、その大半が、キャリヤ２２６（２２８）の中心Ｏ２と同心で且つ入力歯車２１６の歯先円の半径方向最内周側に接する円２５３よりも該キャリヤ２２６（２２８）の半径方向外側に存在しており、揺動体貫通孔２３３とほぼ同形の非常に大きな開口面積が確保されている。

その他の構成および作用は、先の実施形態とほぼ同様であるため、図中で同一または類似する部位に下２桁が同一の符号付すに止め、重複説明を省略する。

なお、上記図４〜図６の例では、駆動偏心体軸孔２７０のみが内ピン孔２８２より大きく、且つ入力歯車２１６の寸法がこの駆動偏心体軸孔２７０とほぼ同一であることから、揺動体貫通孔２３３とキャリヤ貫通孔２４０を、それぞれ駆動偏心体軸孔２７０あるいは入力歯車２１６と干渉しないように、「１カ所のみ」に凹部１３５、１４５を有する「非円形形状」とされている。しかしながら、もとより本発明における揺動体貫通孔２３３とキャリヤ貫通孔２４０の具体的な形状は、これに限定されるものではない。要は、中央部貫通孔の形成に当たって干渉が生じる恐れのある孔や部材（即ち、揺動体あるいはキャリヤに形成されている貫通孔、内ピン、偏心体軸、あるいは入力歯車等）との干渉を避けるべく、軸方向から見たときに、これらの孔や部材と所定の距離を確保できるような非円形形状とされていればよい。例えば、軸方向から見たときにこれらの孔や部材と重なる大きさの円周上に沿って形成された大きさの円形部と、これらの孔や部材を避ける凹部と、を有するような非円形形状とされていればよい。また、図示はしないが、駆動偏心体軸が複数あるような場合（大径の孔が２以上あるような場合）には、それぞれの駆動偏心体軸を避けるために２以上の凹部を有するような形状に設計した中央部貫通孔を形成するようにしてもよい。もちろん、各軸との干渉を避けるように更に多くの凹部を有するような中央部貫通孔としてもよい。

本発明に係る減速装置は、例えば産業用ロボットの関節駆動装置のように、減速装置を貫通して太いワイヤハーネス等を通す必要のある用途に特に有用である。

本発明の実施形態に係る減速装置の一例を示す縦断面図 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 本発明の他の実施例に係る減速装置の一例を示す縦断面図 図４の矢視Ｖ−Ｖ線に沿う断面図 図４の矢視ＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図 従来の減速装置の一例を示す縦断面図 図７の矢視ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図 図７の矢視ＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図

符号の説明

１１４…モータピニオン
１１６…入力歯車
１１８…駆動偏心体軸
１２０…偏心体
１２２…揺動体
１２６、１２８…キャリヤ
１３０…キャリヤピン
１３４…内歯歯車
１３８…ケーシング
１３３…揺動体貫通孔
１４０、１４２…キャリヤ貫通孔
１４４…従動偏心体軸
１４６…従動偏心体軸孔
１６４…キャリヤピン孔
１７０…駆動偏心体軸孔

Claims (12)

1. 入力歯車と、該入力歯車が設けられ、これと一体回転する駆動偏心体軸と、該駆動偏心体軸によって偏心揺動されると共に自身の半径方向中央部に軸方向の揺動体貫通孔を有する揺動体と、該揺動体の自転成分と同期すると共に自身の半径方向中央部に軸方向のキャリヤ貫通孔を有するキャリヤと、を備えた偏心揺動歯車機構において、
   前記揺動体貫通孔が、その軸直角断面が円形であって、且つその中心が前記揺動体の半径方向中心からずれている第１の構成と、
   前記キャリヤ貫通孔が、その軸直角断面が円形であって、且つその中心が前記キャリヤの半径方向中心からずれている第２の構成のうち、
   少なくとも一方の構成が成立している
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
2. 請求項１において、
   前記揺動体貫通孔の中心が、前記揺動体の中心に対して前記駆動偏心体軸と半径方向反対側にずれている
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
3. 請求項１または２において、
   前記キャリヤ貫通孔の中心が、前記キャリヤの中心に対して前記駆動偏心体軸と半径方向反対側にずれている
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、更に、
   前記駆動偏心体軸と同期して前記揺動体の偏心揺動を支持する従動偏心体軸を備え、
   前記揺動体貫通孔の中心が、前記揺動体の中心に対して前記駆動偏心体軸と半径方向反対側にずれている
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、更に、
   前記キャリヤと一体化され、前記揺動体の自転成分と同期する複数の内ピンを備え、
   前記揺動体貫通孔の中心が、前記揺動体の中心に対して前記駆動偏心体軸と半径方向反対側にずれている
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
6. 入力歯車と、該入力歯車が設けられ、これと一体回転する駆動偏心体軸と、該駆動偏心体軸によって偏心揺動されると共に自身の半径方向中央部に軸方向の揺動体貫通孔を有する揺動体と、該揺動体の自転成分と同期すると共に自身の半径方向中央部に軸方向のキャリヤ貫通孔を有するキャリヤと、を備えた偏心揺動歯車機構において、
   前記揺動体貫通孔が、その軸直角断面が非円形形状である第１の構成と、
   前記キャリヤ貫通孔が、その軸直角断面が非円形形状である第２の構成のうち、
   少なくとも一方の構成が成立している
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
7. 請求項６において、
   前記揺動体貫通孔の一部が、前記揺動体の中心と同心で且つ前記入力歯車の歯先円の半径方向最内周側に接する円よりも該揺動体の半径方向外側に存在する
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
8. 請求項７において、
   前記揺動体貫通孔が、軸方向から見たときに、前記駆動偏心体軸及び入力歯車の少なくとも一方と重なる大きさの円周上に沿って形成された円形部と、前記駆動偏心体軸及び入力歯車との干渉を避ける凹部と、を有する非円形形状とされている
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
9. 請求項６〜８のいずれかにおいて、
   前記キャリヤ貫通孔の一部が、前記キャリヤの中心と同心で且つ前記入力歯車の歯先円の半径方向最内周側に接する円よりも該キャリヤの半径方向外側に存在する
   ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
10. 請求項９において、
    前記キャリヤ貫通孔が、軸方向から見たときに、前記駆動偏心体軸及び入力歯車の少なくとも一方と重なる大きさの円周上に沿って形成された円形部と、前記駆動偏心体軸及び入力歯車との干渉を避ける凹部と、を有する非円形形状とされている
    ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
11. 請求項６〜１０のいずれかにおいて、更に、
    前記揺動体の自転成分を取り出して前記キャリヤに伝達する内ピンを備え、
    前記揺動体貫通孔の一部が、前記揺動体の中心と同心で、且つ前記内ピンに接する最内周円よりも半径方向外側に存在する
    ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。
12. 請求項１１において、
    前記揺動体貫通孔が、軸方向から見たときに、前記内ピンと重なる大きさの円周上に沿って形成された円形部と、該内ピンとの干渉を避ける凹部と、を有する非円形形状とされている
    ことを特徴とする偏心揺動歯車機構。

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