(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、このように、連結ピンの先端がキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される構造とされている偏心揺動型の減速装置にあっては、該連結ピンの先端近傍の強度を確保する制約から偏心体軸のホロー径を大きくするのが難しいという問題があった。
【0007】
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、連結ピンの先端がキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される構造とされている偏心揺動型の減速装置において、当該連結ピンの先端近傍の強度を確保しつつ、偏心体軸のホロー径を大きくすることをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、中空部を有する偏心体軸と、該偏心体軸上に設けられた偏心体によって揺動される外歯歯車と、該外歯歯車が揺動しながら内接噛合する内歯歯車と、前記偏心体軸を
第1軸受を介して支持する
第1キャリヤと、前記偏心体軸を第2軸受を介して支持する第2キャリヤと、該
第1キャリヤおよび第2キャリヤに連結されると共に先端が
前記第1キャリヤの軸方向の途中まで嵌入される連結ピンと、
ケーシングと、該ケーシングと前記第1キャリヤとの間に配置される第1主軸受と、を備えた偏心揺動型の減速装置であって、
前記連結ピンの先端と前記第1主軸受とが径方向から見て重なり、前記
第1軸受の外径は、
前記第2軸受の外径よりも大きく、かつ該
第1軸受は、軸方向外側から
前記第1キャリヤに組み込まれ、前記連結ピンの先端と軸方向に離れた位置に位置決めされる構成とされることにより、上記課題を解決したものである。
【0009】
本発明においては、一方のキャリヤを支持する軸受、すなわち、連結ピンの先端が軸方向の途中まで嵌入されている側のキャリヤに配置される軸受の外径を、他方のキャリヤに配置される軸受の外径よりも大きく設定している。そして、この軸受は、軸方向外側から当該一方のキャリヤに組み込まれ、かつ連結ピンの先端と軸方向に離れた位置に位置決めされる。
【0010】
これにより、偏心体軸のホロー径(中空部内径)を大きくしても、連結ピンの径方向内側および軸方向外側において、キャリヤの肉厚を厚く維持することができ、連結ピンの先端近傍の強度を確保できる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、連結ピンの先端がキャリヤの軸方向の途中まで嵌入される構造とされている偏心揺動型の減速装置において、当該連結ピンの先端近傍の強度を確保しつつ、偏心体軸のホロー径を大きくすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
図2は、本発明に係る偏心揺動型の減速装置の実施形態の一例を示す断面図、
図1は、その要部拡大断面図である。
【0015】
この減速装置G1は、偏心揺動型と称されるもので、産業用ロボット(図示略)の関節を駆動するために用いられる。
【0016】
減速装置G1の入力軸12は、大径の中空部12Aを有するホローシャフトで構成されている。中空部12Aは図示せぬ配線を通すために使用される。入力軸12の後述する第1キャリヤ32側の端部には、タップ穴12Bが形成されている。入力軸12は、このタップ穴12Bを利用して図示せぬ前段の部材(例えば歯車やプーリ)と連結されている。入力軸12には、偏心体14、16が一体に形成されている。すなわち、この実施形態では、入力軸12が、「偏心体軸」として機能している。
【0017】
偏心体14、16は、それぞれ(入力軸12の軸心O1から偏心量Δe1だけずれた)軸心O2、O3を有し、それぞれの外周が入力軸12の軸心O1に対して該偏心量Δe1分だけ偏心している。この例では、偏心体14、16は、180度の位相差を持って入力軸12と一体的に形成されている。
【0018】
偏心体14、16の外周にはころ軸受18、20が配置されている。ころ軸受18、20の外周には外歯歯車22、24が揺動可能に組み込まれている。外歯歯車22、24は、それぞれ内歯歯車26に内接噛合している。
【0019】
内歯歯車26は、ケーシング31と一体化された内歯歯車本体26A、および該内歯歯車26の「内歯」を構成する円柱状の外ピン26Bとで主に構成されている。外ピン26Bは、内歯歯車本体26Aの外ピン溝26Cに回転自在に支持されている。内歯歯車26の内歯の数(外ピン26Bの本数)は、外歯歯車22、24の外歯の数よりも僅かだけ(この例では1だけ)多い。
【0020】
外歯歯車22、24は、その軸心(O2、O3に同じ)からオフセットされた位置に複数の貫通孔22A、24Aが形成され、該貫通孔22A、24Aをピン状の連結部材である内ピン28が貫通している。また、外歯歯車22、24の軸方向両側には、一対の第1、第2キャリヤ32、34が配置されている。
【0021】
本実施形態では、第1キャリヤ32が本発明の「一方のキャリヤ」、第2キャリヤ34が本発明の「他方のキャリヤ」に相当している。内ピン28は、第1、第2キャリヤ32、34に連結されている。内ピン28の先端は、第1キャリヤ32の軸方向の途中まで嵌入している。第1、第2キャリヤ32、34は、第1、第2玉軸受40、42を介して前記偏心体軸たる入力軸12を回転自在に支持している。第1キャリヤ32側に配置された第1玉軸受40の外径d1は、第2キャリヤ34側に配置された第2玉軸受42の外径d3よりも大きい。第1キャリヤ32側に配置された第1玉軸受40は、該第1キャリヤ32の軸方向外側から組み込まれ、内ピン28とは軸方向にL1だけ離れた位置に位置決めされている。
【0022】
以下、主に
図1を参照して、これら第1、第2キャリヤ32、34、内ピン28、および第1、第2玉軸受40、42の周辺の構造をより詳細に説明する。
【0023】
第1、第2キャリヤ32、34は、背面合わせで組み込まれた一対のアンギュラ玉軸受36、38を介してケーシング31に支持されている。アンギュラ玉軸受36、38は、それぞれ転動体36A、38A、および外輪36B、38Bを有しているが、内輪は有していない(第1、第2キャリヤ32、34が転動面36C、38Cを有し、内輪として機能している)。
【0024】
内ピン28は、外歯歯車22、24の貫通孔22A、24Aを貫通して複数(この例では10本)、36度の間隔で設けられている。内ピン28は、外歯歯車22、24の自転成分と同期して入力軸12の軸心O1の周りを公転し、第1、第2キャリヤ32、34を入力軸12の軸心周りで回転させる。
【0025】
内ピン28は、第1、第2キャリヤ32、34に連結され、「連結ピン」として機能している。具体的には、第2キャリヤ34側では、内ピン28は、該第2キャリヤ34と一体化(一体的に形成)され、第2キャリヤ34から直接突出している。これに対し、第1キャリヤ32側では、該第1キャリヤ32の外歯歯車22側の側面に凹部32Dが形成されており、内ピン28は、その先端28Tがこの凹部32Dに嵌入されている。
図1から明らかなように、凹部32Dは、有底であり、内ピン28の先端は、第1キャリヤ32の軸方向の途中まで嵌入している。内ピン28は、先端28Tが凹部32Dに嵌入された状態で、ボルト45によって第1キャリヤ32と連結されている。
【0026】
なお、内ピン28の外周には、摺動促進体44が配置されている。内ピン28は、(摺動促進体44を介して)貫通孔22A、24Aの一部と常に当接している。一方、内ピン28と摺動促進体44と貫通孔22A、24Aの当接していない部分には、偏心体14、16の偏心量Δe1の2倍に相当する隙間δeが存在している。尤も、内ピン28の外周の摺動促進体44はなくてもよい。なお、前記凹部32Dの周囲には、摺動促進体44の位置規制を行う平面部32Eが形成されている。
【0027】
前述したように、第1キャリヤ32に配置される第1玉軸受40の外径d1は、第2キャリヤ34に配置される第2玉軸受42の外径d3よりも大きい(d1>d3)。ちなみに、第1玉軸受40は、内径D1も、第2玉軸受42の内径D3よりも大きい。これは、入力軸12の第1キャリヤ32側の端部には、前段の部材(例えば歯車やプーリ)と連結するための前記タップ穴12Bが形成されているため、該入力軸12の第1キャリヤ32側の肉厚R1を第2キャリヤ34側の肉厚R3よりも厚くする必要があるためである。
【0028】
第1、第2キャリヤ32、34には、台座部32S、34Sが形成されており、該台座部32S、34Sに入力軸12(偏心体軸)を支持する一対の第1、第2玉軸受40、42が配置されている。台座部32Sは、第1キャリヤ32の軸方向外側から加工されており、軸方向外側に向いた段部32S1を有している。第1玉軸受40は、軸方向外側から第1キャリヤ32に組み込まれ、該台座部32Sの段部32S1に当接している。
【0029】
一方、第2キャリヤ34の台座部34Sは、第2キャリヤ34の軸方向内側から加工されており、軸方向内側に向いた段部34S1を有している。第2玉軸受42は、軸方向内側から第2キャリヤ34に組み込まれ、該台座部34Sの段部34S1に当接している。すなわち、第1、第2玉軸受40、42は、両方とも、軸方向同一の側(
図1では右側)から組み込まれている。
【0030】
第1キャリヤ32に配置される第1玉軸受40(の内側端部40T)は、内ピン28の先端28Tと、軸方向にL1だけ離れている。換言するならば、内ピン28は、第1玉軸受40と軸方向に置ける配置位置が異なっており、径方向から見たときに重なっていない。すなわち、第1キャリヤ32の内ピン28の径方向内側には、軸受は存在しておらず、内ピン28の径方向内側には、厚い径方向寸法R5が確保されている。
【0031】
なお、第1キャリヤ32の内周縁部32Gは、軸方向外側にE1だけ突出している。第1玉軸受40は、この突出部32Eの軸方向スペースを利用して(具体的には、該第1玉軸受40の止め輪41の配置スペースとして利用して)配置されている。また、本実施形態では、第1玉軸受40の外輪40Aの一部も配置されている。
【0032】
また、この実施形態では、外歯歯車22の軸方向の移動規制は、第1キャリヤ32の凸部32Fによって行われている。すなわち、第1キャリヤ32の第2キャリヤ34側の側面には、入力軸12の軸心(=第1、第2キャリヤ32、34、内歯歯車26の軸心)O1と同軸にリング状の凸部32Fが、全周に亘って連続的に突出形成されている。
【0033】
この実施形態では、第2キャリヤ34の側面34Eには、産業用ロボットの前段(あるいは次段)のアームを連結するための複数のタップ穴34Tが形成されている。ただし、第2キャリヤ34側のタップ穴34Tは、内ピン28の位置とは径方向にも周方向にもずれた位置に形成されている。このタップ穴34Tの位置等は、次段のアームの形状等に応じて変えてよい。なお、産業用ロボットの前段(あるいは次段)のアームと相対回転させる図示せぬ次段(または前段の)アームは、ケーシング31のフランジ部31Fの貫通孔31F1を利用してケーシング31に固定される。
【0034】
なお、符号33は、オイルシールである。
【0035】
次に、この偏心揺動型の減速装置G1の作用を説明する。
【0036】
入力軸12が回転すると、該入力軸12と一体化されている偏心体14、16が偏心回転し、該偏心体14、16の外周にころ軸受18、20を介して組み込まれている外歯歯車22、24が180度の位相差で揺動される。外歯歯車22、24は、内歯歯車26に内接噛合しており、かつ、この実施形態では内歯歯車本体26Aがケーシング31と一体化されている。そのため、外歯歯車22、24は、入力軸12が1回回転する毎に、内歯歯車26(ケーシング31)に対して歯数差分(この例では1歯分)だけ相対回転する(自転する)。
【0037】
外歯歯車22、24の自転成分は、該外歯歯車22、24の貫通孔22A、24Aを貫通している摺動促進体44および内ピン28を介して第1、第2キャリヤ32、34に伝達され、該第1、第2キャリヤ32、34がケーシング31に対して外歯歯車22、24の自転成分と同一の速度で相対的に回転する。この結果、ケーシング31に連結されている産業用ロボットのアームと、第1キャリヤ32または第2キャリヤ34と連結されているアームとを、相対的に回転させることができる。
【0038】
ここで、この実施形態では、第1キャリヤ32に有底の凹部32Dが形成されている。内ピン28は、先端が該凹部32Dに嵌入された状態でボルト45によって第1キャリヤ32と連結されている。すなわち、内ピン28は、第1キャリヤ32の軸方向の途中まで嵌入した状態とされている。
【0039】
一方、第1キャリヤ32側に配置されて入力軸12を支持している第1玉軸受40は、その内径D1が第2玉軸受42の内径D3よりも大きく形成されている。これは、該入力軸12の第1キャリヤ32側にタップ穴12Bが形成されていることに起因している。そして、これに伴って第1玉軸受40の外径d1も第2玉軸受42の外径d3よりも大きく形成されている。
【0040】
しかしながら、この実施形態では、第1玉軸受40が第1キャリヤ32の軸方向外側から台座部32Sに組み込まれ、また、第1玉軸受40は、内ピン28の先端28Tと軸方向にL1だけ離れた位置に位置決めされている。そのため、内ピン28の径方向内側で肉厚R5、軸方向外側においてそれよりも大きな肉厚R6をそれぞれ確保することができる。
【0041】
したがって、第1玉軸受40の外径d1が大きいという状況でありながら、入力軸12の中空部12Aの大きさ(内径)を十分に大きく取り、かつ内ピン28の先端28Tの近傍の強度をより高く維持することができる。
【0042】
なお、この効果(特性)は、入力軸12の中空部12Aの大きさをそれほど大きく取る必要がない場合等にあっては、必要な強度を維持したまま、ケーシング31の外径d7をより小さく抑えるために活用することもできる。
【0043】
この実施形態では、さらに、第1キャリヤ32の内周縁部32Gが、軸方向外側にE1だけ突出した構成とされている。このため、第1玉軸受40を組み込むに当たって、この突出部32Eの軸方向スペースを利用して外輪40Aの一部と該第1玉軸受40の止め輪41を配置することができている。そのため、第1玉軸受40を第1キャリヤ32に対して相対的に軸方向外側にシフトさせた位置に位置決めしていながら、第1キャリヤ32自体の軸方向幅の増大を抑えることができる。その結果、第1キャリヤ32の重量増大、コスト増大を抑えることができている。なお、この実施形態では、突出部32Eに、第1玉軸受40の外輪40Aの一部と止め輪41が配置されているが、第1玉軸受40全体、あるいは止め輪41のみがこの突出部32Eに掛かるように配置してもよい。
【0044】
次に、
図3を参照して、本発明の他の実施形態の一例について説明する。
【0045】
この実施形態においても、内ピン68の先端は、第1キャリヤ70(一方のキャリヤ)の軸方向の途中まで嵌入している。第1、第2キャリヤ70、72は、第1、第2玉軸受82、84を介して偏心体軸たる入力軸80を回転自在に支持している。第1キャリヤ70側に配置された第1玉軸受82の外径d11は、第2キャリヤ側72側に配置された第2玉軸受84の外径d13よりも大きい。第1キャリヤ70側に配置された第1玉軸受82は、該第1キャリヤ70の軸方向外側から組み込まれ、内ピン68とは軸方向にL11だけ離れた位置に位置決めされている。
【0046】
この実施形態においては、内ピン68の最内径r11よりも第1キャリヤ70(一方のキャリヤ)に配置された第1玉軸受82の外径d11がΔd11だけ大きく設定されている。なお、ここで内ピンの最内径とは、減速装置の中心(軸心)から、内ピンまでの最短距離(径方向の最短距離)を指している。本発明では、第1玉軸受82が軸方向外側から組み込んでいるため、このような、寸法関係、すなわち、内ピン68の最内径r11よりも外径d11が大きいような第1玉軸受82をも、必要な強度を維持して組み込むことが可能である。このような構成であっても、第1玉軸受82が内ピン68の先端68Tと距離L11だけ離れて位置決めされているため、内ピン68の先端68Tの近傍の強度を確保しつつ、より大きなホロー径を確保できる。
【0047】
その他の構成については、先の実施形態と同様であり、同様の作用効果が得られる。したがって、
図3中で、先の実施形態と同一、または機能的に同一の部分に同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。
【0048】
なお、上記実施形態においては、偏心体軸(入力軸12)の一方のキャリヤ(第1キャリヤ32:内ピンが軸方向の途中まで嵌入されている側のキャリヤ)の側の軸方向端部にタップ穴(12B)が形成されていた。このように、一方のキャリヤの軸方向端部にタップ穴が形成されている場合には、第1玉軸受の内径を大きくしたいという要請が強く、それに伴って第1軸受の外径も大きくしたいという要請が高まるため、本発明の効果が特に顕著に現れることになる。しかしながら、本発明は、偏心体軸にタップ穴が必ず形成されていなければならないわけではなく、形成されていなくても、適用可能である。例えば、タップ穴に代えて、スプラインが形成されていてもよい。
【0049】
また、上記実施形態においては、一方のキャリヤの内周縁部が軸方向外側に突出し、該突出された部分の軸方向スペースを利用して一方のキャリヤ側の軸受(の止め輪)が配置されるようにしていた。しかしながら、本発明では、例えば、軸受と内ピンの先端との間に十分な軸方向距離を確保できるならば、必ずしも第1キャリヤの内周縁部を軸方向外側に突出させる必要はない。
【0050】
また、上記実施形態では、他方のキャリヤの側においては、内ピンは該他方のキャリヤと一体化されていた。この構成は、他方のキャリヤの側において、内ピンと偏心体軸の軸受等との干渉をより効果的に回避できるという効果が得られるが、本発明においては、他方のキャリヤの内ピンとの連結構成については、特にこの例に限定されず、例えば、圧入により他方のキャリヤと内ピンとを一体化する構成であってもよい。
【0051】
また、上記実施形態においては、偏心体軸(入力軸12)を支持する軸受として、玉軸受が採用されていたが、本発明において、偏心体軸を支持する軸受の種類は、玉軸受に限定されない。