JP2010164064A - 低背面間隙精密遊星式歯車減速機構 - Google Patents

Abstract

【課題】低背面間隙精密遊星式歯車減速機構の提供。
【解決手段】減速機構は殻体５０内に遊星歯車ユニット６を設置し、遊星歯車ユニットは、モーターに接続する太陽歯車ユニットを利用し駆動され、遊星歯車ユニットは出力軸を備える遊星アーム６０上に複数の遊星歯車６１を設置し、遊星歯車６１は殻体５０内壁の内歯及び太陽歯車と噛み合い、遊星歯車は平歯セクション６２と斜歯セクション６３を備え、殻体５０は平歯セクション６２に対応する内平歯５１を形成し、太陽歯車７０は斜歯セクション６３に対応する斜歯セクション７１を形成し、遊星歯車６１の回転時に、遊星歯車ユニットの繰り返し噛み合い回数を減らし、磨耗量を減少させ、使用寿命を延長し、同時に対応する斜歯セクション６３、７１を利用し、組み立て時に背面間隙を調節可能で、磨耗時には背面間隙自動調節の作用を発揮し、噛み合いをより確実にすることができ、震動と騒音を低減する。
【選択図】図３

Description

本発明は遊星式歯車減速機構に関し、特に磨耗と損壊の問題を低減可能で、運転をさらにスムーズにすることができる低背面間隙精密遊星式歯車減速機構に関する。

動力源であるモーターは、受動部品を直接駆動する等、通常は回転速度が比較的速いため、回転速度が速過ぎ、慣性量が高くトルク低減の現象を招き、受動部品の構造を損壊させ、使用寿命に影響を及ぼす恐れがあり、同時に、操作の利便性と安全性にも影響を与えるため、一般に、モーターの出力軸上には減速機を設置し、回転速度を低下させる。減速機の種類は非常に多く、伝統的な大小の歯車を対応させる方式により、減速の目的を達成する構造の他に、現在最もよく目にする構造は、特許文献１、特許文献２、特許文献３等の遊星式歯車減速機構である。これら遊星式歯車減速機構は、体積が大きく、構造が複雑で、運転時に騒音と震動を生じる、という伝統的な減速機構が抱える問題を解決することができるため、様々に運用されている。

図１に示すように従来の遊星式歯車機構は、内歯刻みを備える殻体１０内に、遊星歯車ユニット２０を設置する。出力軸を備える該遊星歯車ユニット２０は、外縁に歯刻みを備える複数の遊星歯車２１により構成し、該各遊星歯車２１は、該殻体１０の内歯刻みと相互に噛み合い、噛み合い部Aを形成し、しかも該遊星歯車ユニット２０内には、モーターに連接する太陽歯車ユニット３０を設置する。該太陽歯車ユニット３０は、太陽歯車３１を備え、該太陽歯車３１と該各遊星歯車２１との間は、相対して噛み合い、それぞれ噛み合い部Bを形成する。これによりモーターが回転する時、該太陽歯車ユニット３０の太陽歯車３１を通して、該遊星歯車ユニット２０の遊星歯車２１を作動させ、該殻体１０に対して回転させ、このようにして遊星歯車ユニット２０出力軸の回転速度を低下させる目的を達成する。

上記した構造は、減速の目的を達成することはできるが、該遊星歯車２１と該太陽歯車３１は、加工誤差等の素因により、組み立て時に、背面間隙が過大或いは過小であるという現象が生じる。よって、組み立て時に校正を繰り返し行い、背面間隙が比較的適した組合せを模索しなければならない。これでは時間の浪費で、また組み立ての難度とコストを拡大させ、さらには、遊星歯車２１と太陽歯車３１の最適な背面間隙組合せの達成が容易でないため、使用の性能と寿命に悪影響を及ぼす。

該遊星歯車ユニット２０の遊星歯車２１は、周縁の歯刻みが、該殻体１０及び該太陽歯車３１の歯刻みと相互に噛み合うことで回転するため、該遊星歯車２１と該殻体１０の内歯刻みが相互に噛み合い作動後、さらに該太陽歯車３１と噛み合い作動する必要がある。よって、それが受ける磨耗量は比較的多く、これにより遊星歯車２１は磨耗量が多くなり、該殻体１０及び該太陽歯車３１との間には、間隙が形成され易い。これでは、減速機構が容易に損壊してしまう他に、該殻体１０、該遊星歯車２１と該太陽歯車３１は、加工精度と磨耗により背面間隙が生じてしまう。背面間隙は調節できないため、回転時の震動と騒音を引き起こし、さらにひどい場合には、磨耗により遊星歯車噛み合いの誤差を招き、機器を破壊してしまい、遊星式歯車減速機構の使用寿命に重大な影響を及ぼす。

すなわち、従来の遊星式歯車減速機構は、磨耗面積が繰り返されるため、磨耗により震動、騒音、使用寿命の短縮という減少を招いており、改良が必要である。本発明は、従来の遊星式歯車減速機構の上記した欠点に鑑みてなされたもので、自動調節が可能で、磨耗量が大きく、背面間隙が生じた後にも調節ができないという従来の技術に存在する欠点を克服することができる。

中華民国特許公告第４６３８９２号 中華民国特許公告第５８２４６１号 米国特許第５,６８７,４８０号

本発明が解決しようとする課題は、遊星歯車の磨耗量を減少させ、しかも背面間隙が生じた後には、噛み合いを微調節することができ、使用寿命を延長し、噛み合い精度を高めることができる低背面間隙精密遊星式歯車減速機構を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記の低背面間隙精密遊星式歯車減速機構を提供する。
低背面間隙精密遊星式歯車減速機構は、殻体、遊星歯車ユニット、太陽歯車ユニットを備え、
該殻体は環状体を呈し、該殻体の内縁には内平歯を備える。
該遊星歯車ユニットは、該殻体内に設置し、該遊星歯車ユニットは、出力軸を備える遊星アームにより構成し、該遊星アームは、該殻体内において複数の遊星歯車を設置し、該各遊星歯車の外縁には、該殻体内平歯と噛み合う平歯セクションを形成し、また該各遊星歯車は、平歯セクションの外縁とは異なり、中心へと向かう斜歯セクションを形成する。
該太陽歯車ユニットは、該遊星歯車ユニット間に設置し、該太陽歯車ユニットは、モーターと接続して駆動する太陽歯車を備え、該太陽歯車の外縁は斜歯セクションを呈し、該斜歯セクションは、該遊星歯車の斜歯セクションに対応する。

本発明は、遊星式歯車減速機構の磨耗を減少させることができ、しかもその使用寿命を延長でき、同時に背面間隙を生じても、調節が可能であるため、その噛み合いの確実性を高めることができる。さらに、震動と騒音を低下させる機能をも備えるため、その付加価値を高め、製品の競争力とコストパフォーマンスを強化することができる。

歯車の噛み合い状態を説明する従来の遊星式歯車減速機構の断面概略図である。 遊星歯車と太陽歯車及び殻体内のこぎり歯刻み間の位置関係を説明する従来の遊星式歯車減速機構の断面概略図である。 歯車の噛み合い状態を説明する本発明一実施形態による遊星式歯車減速機構の断面概略図である。 歯車の噛み合い状態を掲示する本発明一実施形態による遊星式歯車減速機構において、第二実施形態を示す断面概略図である。

以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。本発明は、磨耗量が少なく、背面間隙を調節可能な遊星式歯車減速機構で、図示の具体的実施形態及びその構成部品において、前と後、左と右、頂点部と底部、上部と下部、水平と垂直に関しては、すべて説明の便のために用いるのみで、本発明を限定するものではなく、また本発明の構成部材を任意の位置、或いは空間に限定するものでもない。図と説明書中において指定するサイズは、本発明の特許請求範囲を離脱しない範囲において、本発明の実施形態の設計と必要に基づき、変化を加えることができる。

図３示すように、本発明一実施形態による低背面間隙精密遊星式歯車減速機構は、中空の殻体５０、殻体５０内に設置し、出力軸を備える遊星歯車ユニット６、遊星歯車ユニット６内に設置し、しかもモーターに接続し駆動する太陽歯車ユニット７からなる。

殻体５０内縁には、遊星歯車ユニット６と噛み合う内平歯５１を備え、遊星歯車ユニット６は、遊星アーム６０を備える。しかも、遊星アーム６０は、殻体５０内に複数の遊星歯車６１を設置し、各遊星歯車６１の外縁には、平歯セクション６２を形成する。平歯セクション６２は、殻体５０の内平歯５１に対応し、また各遊星歯車６１は、平歯セクション６２の外縁とは異なり、中心へと向かう斜歯セクション６３を形成する。これにより太陽歯車ユニット７と噛み合い、しかも斜歯セクション６３の傾斜角度は約１.５度から３度で、本発明は２度を最適実施形態とする。

太陽歯車ユニット７は、モーターを接続し駆動する太陽歯車７０を備え、太陽歯車７０の外縁は、斜歯セクション７１を呈する。斜歯セクション７１は、遊星歯車ユニット６の各遊星歯車６１の斜歯セクション６３に対応する。斜歯セクション７１の傾斜角度は、約１.５度から３度で、本発明は２度を最適実施形態とする。これにより、太陽歯車７０は同時に、遊星歯車ユニット６の各遊星歯車６１と噛み合い、しかも太陽歯車７０は前後位置を利用し、遊星歯車６１に対して、背面間隙の調節を行う。これにより、磨耗を減少させ、しかも背面間隙を調節可能な低背面間隙精密遊星式歯車減速機構を構成する。

上記した構造設計を通して、本発明は実際の運用時に、図３に示すように、太陽歯車ユニット７の太陽歯車７０がモーター（図示なし）の駆動受け、回転する時、太陽歯車７０を通して、遊星アーム６０上の遊星歯車６１を作動させる。並びに、遊星歯車６１の、殻体５０内縁の内平歯５１に相対する回転の関係により、遊星アーム６０の出力端は、減速出力を実現し、遊星歯車ユニット６の遊星歯車６１は、平歯セクション６２と斜歯セクション６３を利用し、それぞれ殻体５０の内平歯５１及び太陽歯車７０の斜歯セクション７１と噛み合う。

よって、本発明一実施形態の遊星歯車６１と太陽歯車７０は、たとえ加工誤差が存在していたとしても、対応する斜歯セクション６３、７１を設置するため、組み立て時に自動的に校正され、背面間隙が過大或いは過小となる、従来の構造に存在する問題は発生しない。つまり、組合せ及び組み立てが容易であるという効果を備え、組み立ての利便性を増進し、しかも製造と組み立てのコストを低下させることができ、使用における性能を向上させ、使用寿命を延長することができる。

また、遊星歯車６１は、平歯セクション６２及び斜歯セクション６３と殻体５０及び太陽歯車７０によりそれぞれ噛み合うため、同時に噛み合い磨耗するという従来の構造に存在する問題は発生しない。本発明遊星歯車６１の同一歯面の磨耗量は、大幅に減り、遊星歯車６１の平歯セクション６２は、殻体５０の内歯刻みとだけ噛み合い、遊星歯車６１の斜歯セクション６３は、太陽歯車７０とだけ噛み合い作動する。このようにして、遊星歯車６１と殻体５０内歯刻み及び太陽歯車７０の噛み合い位置区間をずらすことができ、これにより遊星歯車６１の磨耗を減らし、ひいては遊星歯車６１の使用寿命を延長することができる。

さらに、遊星歯車６１に、磨耗或いは加工誤差により背面間隙が生じる時には、遊星歯車６１と太陽歯車７０の斜歯セクション６３、７１の係合関係を利用し、噛み合い調整の作用を生じることができる。これにより、その噛み合いの確実性を確保し、遊星歯車６１と太陽歯車７０の運転をさらに一層スムーズとし、震動と騒音の発生を減らすことができ、さらに不要な磨耗を回避し、噛み合いの誤差の発生を防止し、さらにその使用寿命を延長することができる。

図４は、歯車の噛み合い状態を掲示する本発明一実施形態による遊星式歯車減速機構において、第二実施形態を示す断面概略図である。図４に示すように、殻体５０内縁には、遊星歯車ユニット６が噛み合う内斜歯５２を備え、遊星歯車６は遊星アーム６０を備え、しかも、遊星アーム６０は、殻体５０内に複数の遊星歯車６５を設置する。各遊星歯車６５の外縁には、斜歯セクション６６を形成し、斜歯セクション６６は、殻体５０の内斜歯５２に対応し、しかも内斜歯５２と斜歯セクション６６の傾斜角度は約１.５度から３度で、本発明は２度を最適実施形態とする。これにより、遊星歯車６５は、前後位置を利用し、殻体５０に対して背面間隙を自動的に調節する。

各遊星歯車６５は、斜歯セクション６５の外縁とは異なり、平歯セクション６７を形成し、これにより太陽歯車ユニット７と噛み合う。太陽歯車ユニット７は、モーターに接続し駆動する太陽歯車７０を備え、太陽歯車７０の外縁は平歯セクション７２を呈する。平歯セクション７２は、遊星歯車ユニット６の各遊星歯車６５の平歯セクション６７に対応し、これにより太陽歯車７０は、遊星歯車ユニット６の各遊星歯車６５と同時に噛み合い、上記した第一実施形態と相同の機能と効果を備える。

本発明の技術特徴に基づき、太陽歯車７０と遊星歯車６５斜歯セクション６６の噛み合いの特徴は、遊星歯車６５と殻体５０の相互歯車の噛み合いにおいて使用し、その平歯セクション噛み合いの特徴を、斜歯方式の噛み合いの特徴に変えるだけで、相同の機能を発揮することができる。

１０ 殻体
２０ 遊星歯車ユニット
２１ 遊星歯車
３０ 太陽歯車ユニット
３１ 太陽歯車
A 噛み合い部
B 噛み合い部
５０ 殻体
５１ 内平歯
５２ 内斜歯
６ 遊星歯車ユニット
６０ 遊星アーム
６１ 遊星歯車
６２ 平歯セクション
６３ 斜歯セクション
６５ 遊星歯車
６６ 斜歯セクション
６７ 平歯セクション
７ 太陽歯車ユニット
７０ 太陽歯車
７１ 斜歯セクション
７２ 平歯セクション

Claims (7)

1. 低背面間隙精密遊星式歯車減速機構は、殻体、遊星歯車ユニット、太陽歯車ユニットを備え、
   前記殻体は環状体を呈し、前記殻体の内縁には内平歯を備え、
   前記遊星歯車ユニットは、前記殻体内に設置し、前記遊星歯車ユニットは、出力軸を備える遊星アームにより構成し、前記遊星アームは、前記殻体内において複数の遊星歯車を設置し、前記各遊星歯車の外縁には、前記殻体内平歯と噛み合う平歯セクションを形成し、また前記各遊星歯車は、平歯セクションの外縁とは異なり、中心へと向かう斜歯セクションを形成し、
   前記太陽歯車ユニットは、前記遊星歯車ユニット間に設置し、前記太陽歯車ユニットは、モーターと接続して駆動する太陽歯車を備え、前記太陽歯車の外縁は斜歯セクションを呈し、前記斜歯セクションは、前記遊星歯車の斜歯セクションに対応することを特徴とする低背面間隙精密遊星式歯車減速機構。
2. 前記遊星歯車と前記太陽歯車の斜歯セクションの傾斜角度は約１.５度から３度で、これにより前記太陽歯車は、前後位置を利用し、前記遊星歯車に相対して背面間隙を自動的に調節することを特徴とする請求項１に記載の低背面間隙精密遊星式歯車減速機構。
3. 前記遊星歯車と前記太陽歯車の斜歯セクションの傾斜角度は、約２度で、これにより前記太陽歯車は、前後位置を利用し、前記遊星歯車に相対して背面間隙を自動的に調節することを特徴とする請求項１或いは２に記載の低背面間隙精密遊星式歯車減速機構。
4. 低背面間隙精密遊星式歯車減速機構は、殻体、遊星歯車ユニット、太陽歯車ユニットを備え、
   前記殻体は環状体を呈し、前記殻体の内縁には内斜歯を備え、
   前記遊星歯車ユニットは、前記殻体内に設置し、前記遊星歯車ユニットは、出力軸を備える遊星アームにより構成し、前記遊星アームは、前記殻体内において複数の遊星歯車を設置し、前記各遊星歯車の外縁には、前記殻体内斜歯と噛み合う斜歯セクションを形成し、また前記各遊星歯車は、斜歯セクションの外縁とは異なり、平歯セクションを形成し、
   前記太陽歯車ユニットは、前記遊星歯車ユニット間に設置し、前記太陽歯車ユニットは、モーターと接続して駆動する太陽歯車を備え、前記太陽歯車の外縁は平歯セクションを呈し、前記平歯セクションは、前記遊星歯車の平歯セクションに対応することを特徴とする低背面間隙精密遊星式歯車減速機構。
5. 前記殻体の内斜歯と前記遊星歯車の斜歯セクションの傾斜角度は約１.５度から３度で、これにより前記遊星歯車は、前後位置を利用し、前記殻体に相対して背面間隙を自動的に調節することを特徴とする請求項４に記載の低背面間隙精密遊星式歯車減速機構。
6. 前記殻体の内斜歯と前記遊星歯車の斜歯セクションの傾斜角度は約２度で、これにより前記遊星歯車は、前後位置を利用し、前記殻体に相対して背面間隙を自動的に調節することを特徴とする請求項４或いは５に記載の低背面間隙精密遊星式歯車減速機構。
7. 低背面間隙精密遊星式歯車減速機構は、殻体、遊星歯車ユニット、太陽歯車ユニットを備え、
   前記殻体は環状体を呈し、前記殻体の内縁には内斜歯を備え、
   前記遊星歯車ユニットは、前記殻体内に設置し、前記遊星歯車ユニットは、出力軸を備える遊星アームにより構成し、前記遊星アームは、前記殻体内において複数の遊星歯車を設置し、前記各遊星歯車の外縁には、前記殻体内斜歯と噛み合う斜歯セクションを形成し、また前記各遊星歯車は、斜歯セクションの外縁とは異なり、中心へと向かう別の斜歯セクションを形成し、
   前記太陽歯車ユニットは、前記遊星歯車ユニット間に設置し、前記太陽歯車ユニットは、モーターと接続して駆動する太陽歯車を備え、前記太陽歯車の外縁は斜歯セクションを呈し、前記斜歯セクションは、前記遊星歯車の中心へと向かう斜歯セクションに対応することを特徴とする低背面間隙精密遊星式歯車減速機構。

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