(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】
【0004】
前記特許文献1に開示された偏心揺動型歯車装置においては、自転同期部材の間に、潤滑を要するところにグリースを行き渡らせるための溝が半径方向に延びるようにキャリアに形成されている。しかしながら、この構成では以下の問題がある。すなわち、歯車装置の駆動中においては、キャリアが回転することによって遠心力が作用するため、半径方向外側の端部から外側にグリースが流れ出てしまう。したがって、キャリアの中央部に位置するクランク軸受については、潤滑を行うことは困難である。また、自転同期部材の間に溝を形成しているため、自転同期部材自体がグリースを必要とする部材であっても当該自転同期部材にグリースは行き渡らない。
【0005】
そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クランク軸受の潤滑を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記の目的を達成するため、本発明は、偏心部が形成されたクランク軸と、前記クランク軸を回転可能に支持するクランク軸受と、前記偏心部が挿入される挿通孔を有すると共に歯部を有する揺動歯車と、前記揺動歯車の前記歯部と噛み合う内歯を有する外筒と、前記クランク軸受が取り付けられ、前記偏心部の回転に伴う前記揺動歯車の揺動によって前記外筒との間で相対的な回転数差を生じさせるキャリアと、を備え、前記キャリアには、中央貫通孔と、該中央貫通孔から径方向にずれた位置に配置され且つ前記クランク軸受が取り付けられる取付部と、前記揺動歯車に対向する面において前記中央貫通孔と前記取付部との間に位置し
て前記中央貫通孔と前記取付部とを繋ぎ且つ
前記揺動歯車に対向する面から凹むように形成されて潤滑油を貯留可能な油溝と、が形成されている偏心揺動型歯車装置である。
【0007】
本発明では、潤滑油を貯留可能な油溝が、クランク軸受を取り付けるための取付部に対して中央貫通孔側に形成されている。このため、キャリアが回転して遠心力が発生したときに、油が取付部から油溝を通して径方向の外側に流れ出てしまうことを防止することができる。しかも、油溝が中央貫通孔と取付部との間に位置し
て前記中央貫通孔と前記取付部とを繋ぎ且つ
前記揺動歯車に対向する面から凹むように形成されているので、遠心力によって油が中央貫通孔から油溝に流入し易くすることができる。これにより、クランク軸受の潤滑を維持することができる。また、油溝は、キャリアにおいて揺動歯車に対向する面に形成されているため、油溝を形成する加工の手間が増えることを抑制することができる。
【0008】
ここで、前記キャリアは、基板部と、この基板部と別体に形成されるとともに前記揺動歯車に対して前記基板部とは反対側に配置される端板部とを有し、前記取付部は、前記基板部に形成された基板側取付部と、前記端板部に形成された端板側取付部とを有していてもよい。また、前記クランク軸受は、前記基板側取付部に取り付けられる基板側軸受と、前記端板側取付部に取り付けられる端板側軸受とを有していてもよい。この場合、前記油溝は、前記基板部において前記揺動歯車に対向する面に形成された基板側溝と、前記端板部において前記揺動歯車に対向する面に形成された端板側溝とを有しているのが好ましい。
【0009】
この態様では、揺動歯車の両側においてそれぞれクランク軸を支持する軸受が配置されていて、各軸受すなわち、基板側軸受及び端板側軸受がそれぞれ基板側溝及び端板側溝に貯留された潤滑油によって潤滑される。したがって、クランク軸を長手方向の両側で支持することができるとともに、双方の軸受の潤滑を確保することができる。
【0010】
前記クランク軸
受を含む複数のクランク軸受が前記キャリアの周方向に間隔をおいて配置されていてもよく、また前記取付部を含む複数の取付部が前記複数のクランク軸受に対応して設けられていてもよい。この場合には、前記油溝を含む複数の油溝が前記複数の取付部に対応して設けられているのが好ましい。
【0011】
この態様では、複数のクランク軸が設けられているので、径の小さなクランク軸で揺動歯車を駆動することができ、しかも各クランク軸受の潤滑を確保することができる。
【発明の効果】
【0012】
以上説明したように、本発明によれば、クランク軸受の潤滑を行えるようにすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0015】
本実施形態に係る偏心揺動型歯車装置(以下、歯車装置と称する)は、例えばロボットの旋回胴や腕関節等の旋回部、各種工作機械の旋回部等に減速機として適用されるものである。
【0016】
図1に示すように、第1実施形態に係る歯車装置1は、図略の入力軸を回転させることによってクランク軸10を回転させ、クランク軸10の偏心部10a,10bに連動して揺動歯車14,16を揺動回転させることにより、入力回転から減速した出力回転を得るように構成されている。これにより、例えばロボットのベース(一方の相手部材)と旋回胴(他方の相手部材)との間で相対回転を生じさせることができる。
【0017】
図1〜
図3に示すように、歯車装置1は、外筒2と、キャリア4と、複数(例えば3つ)のクランク軸10と、揺動歯車14,16と、複数(例えば3つ)の伝達歯車20とを備えている。
【0018】
外筒2は、歯車装置1の外面を構成するものであり、略円筒形状を有している。外筒2の内周面には、多数のピン溝2bが形成されている。各ピン溝2bは、外筒2の軸方向に延びるように配置され、軸方向に直交する断面において半円形の断面形状を有している。これらのピン溝2bは、外筒2の内周面に周方向に等間隔で並んでいる。
【0019】
外筒2は、多数の内歯ピン3を有している。各内歯ピン3は、ピン溝2bにそれぞれ取り付けられている。具体的に、各内歯ピン3は、対応するピン溝2bにそれぞれ嵌め込まれており、外筒2の軸方向に延びる姿勢で配置されている。これにより、多数の内歯ピン3は、外筒2の周方向に沿って等間隔で並んでいる。これらの内歯ピン3には、第1揺動歯車14の第1外歯14a及び第2揺動歯車16の第2外歯16aが噛み合う。
【0020】
外筒2には、フランジ部が設けられており、このフランジ部は、例えばロボットのベースに固定するための締結具(ボルト)を挿通するための挿通孔2cが形成されている。
【0021】
キャリア4は、外筒2と同軸上に配置された状態で外筒2内に収容されている。キャリア4は、外筒2に対して同じ軸回りに相対回転する。具体的に、キャリア4は、外筒2の径方向内側に配置されており、この状態で、軸方向に互いに離間して設けられた一対の主軸受6によって外筒2に対して相対回転可能に支持されている。
【0022】
キャリア4は、基板部4aと複数(例えば3つ)のシャフト部4cとを有する基部5と、端板部7と、を備えている。
【0023】
基板部4aは、外筒2内において軸方向の一端部近傍に配置されている。この基板部4aの径方向中央部には断面円形の中央貫通孔4dが設けられている。
図2に示すように、中央貫通孔4dの周囲には、複数(例えば3つ)の取付凹部4eが周方向に等間隔で設けられている。取付凹部4eは、後述するクランク軸受のうち基板側軸受12aを取り付ける取付部(基板側取付部)を構成するものであり、第1揺動歯車14に対向する面に開口する凹状に形成されている。
【0024】
基板部4aには、キャリア4を例えばロボットの旋回胴に固定するための図略の締結具(ボルト)を締結するための締結孔4gが形成されている。
【0025】
端板部7は、基板部4aとは別体に形成されていて、基板部4aに対して軸方向に離間して設けられており、外筒2内において軸方向の他端部近傍に配置されている。すなわち、端板部7は、揺動歯車14,16に対して基板部4aとは反対側に配置されている。
【0026】
端板部7の径方向中央部には断面円形の中央貫通孔7aが設けられている。端板部7の中央貫通孔7aと、基板部4aの中央貫通孔4dとは、キャリア4の径方向中央部においてキャリア4の回転軸方向に延びるように貫通形成されたキャリア4の中央貫通孔を構成している。
【0027】
図3に示すように、中央貫通孔7aの周囲には、複数(例えば3つ)の取付孔7bが基板部4aの複数の取付凹部4eと対応する位置に設けられている。取付孔7bは、後述するクランク軸受のうち端板側軸受12bを取り付ける取付部(端板側取付部)を構成するものであり、第2揺動歯車16に対向する面に一端部が開口する貫通孔状に形成されている。すなわち、キャリア4にクランク軸受を取り付けるための取付部は、基板部4aに形成された取付凹部4e(基板側取付部)と、端板部7に形成された取付孔7b(端板側取付部)とを有している。
【0028】
3つのシャフト部4cは、基板部4aと一体的に設けられており、基板部4aの一主面(内側面)から端板部7側へ直線的に延びている。この3つのシャフト部4cは、周方向に等間隔で配設されている(
図2参照)。各シャフト部4cは、ボルト9によって端板部7に締結されている(
図1参照)。すなわち、端板部7にはボルト挿通孔7cが形成され、シャフト部4c(基部5)には、その先端面から軸方向に延びるように締結孔4fが形成されている。そして、端板部7のボルト挿通孔7cに、基部5と反対側からボルト9が挿入されている。このボルト9は、シャフト部4cの締結孔4fに螺合されている。これにより、基板部4a、シャフト部4c及び端板部7が一体化されている。
【0029】
基部5に対する端板部7の位置決めは、位置決めピン11によってなされる。位置決めピン11は、端板部7を貫通する貫通孔7dからシャフト部4cの先端面に開口するピン孔4hに挿入されている。
【0030】
入力軸(図示省略)は、図略の駆動モータの駆動力が入力される入力部として機能するものである。入力軸は、端板部7の中央貫通孔7a及び基板部4aの中央貫通孔4dに挿入されていてもよい。入力軸は、その軸心が外筒2及びキャリア4の軸心と一致するように配置されており、軸回りに回転する。入力軸の先端部の外周面には入力ギア(図示省略)が設けられている。
【0031】
3つのクランク軸10は、外筒2内において入力軸の周囲に等間隔で配置されている(
図2参照)。
【0032】
各クランク軸10は、クランク軸受によってキャリア4に対して軸回りに回転可能に支持されている(
図1参照)。クランク軸受は、取付凹部4eに取り付けられる基板側軸受12aと、取付孔7bに取り付けられる端板側軸受12bとを有する。具体的に、各クランク軸10の軸方向の一端部には、基板側軸受12aが取り付けられており、この基板側軸受12aは、基板部4aに設けられた取付凹部4eに装着されている。すなわち、取付凹部4eは、基板側軸受12a(クランク軸受)の数(3つ)に対応するように複数設けられている。一方、各クランク軸10の軸方向の他端部には、端板側軸受12bが取り付けられており、この端板側軸受12bは、端板部7に設けられた取付孔7bに装着されている。すなわち、取付孔7bは、端板側軸受12b(クランク軸受)の数(3つ)に対応するように複数設けられている。これにより、クランク軸10は、基板部4a及び端板部7に回転可能に支持されている。
【0033】
各クランク軸10は、軸本体10cと、この軸本体10cに一体的に形成された偏心部10a,10bとを有する。第1偏心部10aと第2偏心部10bは、両クランク軸受12a,12bによって支持された部分の間に軸方向に並んで配置されている。第1偏心部10aと第2偏心部10bは、それぞれ円柱形状を有しており、いずれも軸本体10cの軸心に対して偏心した状態で軸本体10cから径方向外側に張り出している。第1偏心部10aと第2偏心部10bは、それぞれ軸心から所定の偏心量で偏心しており、互いに所定角度の位相差を有するように配置されている。
【0034】
クランク軸10の一端部、すなわち、端板部7の取付孔7b内に取り付けられる部分の軸方向外側の部位には、伝達歯車20が取り付けられる被嵌合部10dが設けられている。各クランク軸10の被嵌合部10dには、それぞれ伝達歯車20が外嵌されている。伝達歯車20は、図略の入力軸のギアと噛み合う外歯20aを有しており、入力軸の回転を対応するクランク軸10に伝達する。伝達歯車20は、クランク軸10の回転軸と同じ軸回りにこのクランク軸10と一体的に回転する。
【0035】
外筒2内には、端板部7及び基板部4aの互いに対向する双方の内面と、外筒2の内周面とで囲まれた閉空間が形成されている。
【0036】
第1揺動歯車14は、外筒2内の前記閉空間に配設されているとともに各クランク軸10の第1偏心部10aに第1ころ軸受18aを介して取り付けられている。第1揺動歯車14は、各クランク軸10が回転して第1偏心部10aが偏心回転すると、この偏心回転に連動して内歯ピン3に噛み合いながら揺動回転する。
【0037】
第1揺動歯車14は、外筒2の内径よりも少し小さい大きさを有している。第1揺動歯車14は、第1外歯14aと、中央部に形成された貫通孔14bと、複数(例えば3つ)の第1偏心部挿通孔14cと、複数(例えば3つ)のシャフト部挿通孔14dとを有している。第1外歯14aは、揺動歯車14の周方向全体に亘って滑らかに連続する波形状を有している。
【0038】
貫通孔14bは、第1揺動歯車14の径方向中央部に設けられている。貫通孔14bには、入力軸(図示省略)が遊びを持った状態で挿通されていてもよい。
【0039】
3つの第1偏心部挿通孔14cは、第1揺動歯車14において貫通孔14bの周囲に周方向に等間隔で設けられている。各第1偏心部挿通孔14cには、第1ころ軸受18aが介装された状態で各クランク軸10の第1偏心部10aがそれぞれ挿通されている。
【0040】
3つのシャフト部挿通孔14dは、第1揺動歯車14において中央の貫通孔14bの周りに周方向に等間隔で設けられている。各シャフト部挿通孔14dは、周方向において、3つの第1偏心部挿通孔14c間の位置にそれぞれ配設されている。各シャフト部挿通孔14dには、対応するシャフト部4cが遊びを持った状態で挿通されている。
【0041】
第2揺動歯車16は、外筒2内の前記閉空間に配設されているとともに各クランク軸10の第2偏心部10bに第2ころ軸受18bを介して取り付けられている。第1揺動歯車14と第2揺動歯車16は、第1偏心部10aと第2偏心部10bの配置に対応して軸方向に並んで設けられている。第2揺動歯車16は、各クランク軸10が回転して第2偏心部10bが偏心回転すると、この偏心回転に連動して内歯ピン3に噛み合いながら揺動回転する。
【0042】
第2揺動歯車16は、外筒2の内径よりも少し小さい大きさを有しており、第1揺動歯車14と同様の構成となっている。すなわち、第2揺動歯車16は、第2外歯16a、貫通孔16b、複数(例えば3つ)の第2偏心部挿通孔16c及び複数(例えば3つ)のシャフト部挿通孔16dを有している。これらは、第1揺動歯車14の第1外歯14a、貫通孔14b、複数の第1偏心部挿通孔14c及び複数のシャフト部挿通孔14dと同様の構造を有している。各第2偏心部挿通孔16cには、第2ころ軸受18bが介装された状態でクランク軸10の第2偏心部10bが挿通されている。
【0043】
キャリア4には、潤滑油を貯留可能な油溝25が形成されている。油溝25は、クランク軸10(又は取付凹部4e又は取付孔7b)の数に対応して複数設けられている。各油溝25は、基板部4aにおいて第1揺動歯車14に対向する面に形成された基板側溝27と、端板部7において第2揺動歯車16に対向する面に形成された端板側溝29とを有している。
【0044】
取付凹部4eは、中央貫通孔4dの周囲に間隔をおいて複数(図例では3つ)設けられているので、基板側溝27も中央貫通孔4dの周囲に間隔をおいて複数(図例では3つ)設けられている。
【0045】
基板側溝27は、基板側軸受12aを取り付けるための取付凹部4e(基板側取付部)と中央貫通孔4dとの間に位置している。そして、基板側溝27は、基板部4aの内側面(第1揺動歯車14に対向する面)において、取付凹部4eと中央貫通孔4dとを繋ぐ溝として形成されている。基板側溝27は、基板部4aの内側面(第1揺動歯車14に対向する面)と略平行な底部27aと、底部27aの周方向両側の端部から立ち上がった壁部27bとを有し、基板部4aの内側面から凹むように形成されている。底部27aの外端部は取付凹部4eに繋がっており、底部27aの内端部は中央貫通孔4dに繋がっている。これにより、基板部4aの内側面においても、取付凹部4eに配設された基板側軸受12aに隣接する位置において潤滑油を貯留可能となっている。基板部4aにおいて第1揺動歯車14に対向する面と、第1揺動歯車14との間には間隙が形成されているので、基板側溝27内だけでなくこの間隙を通して内歯ピン3と外歯14aとの噛み合わせ部や主軸受6にも潤滑油が行き渡る。
【0046】
取付孔7bは、中央貫通孔7aの周囲に間隔をおいて複数(図例では3つ)設けられているので、端板側溝29も中央貫通孔7aの周囲に間隔をおいて複数(図例では3つ)設けられている。
【0047】
端板側溝29は、端板側軸受12bを取り付けるための取付孔7b(端板側取付部)と中央貫通孔7aとの間に位置している。そして、端板側溝29は、端板部7の内側面(第2揺動歯車16に対向する面)において、取付孔7bと中央貫通孔7aとを繋ぐ溝として形成されている。各端板側溝29は、端板部7の内側面に略平行な底部29aと、底部29aの周方向両側の端部から立ち上がった壁部29bとを有し、端板部7の
内側面から凹むように形成されている。底部29aの外端部は取付孔7bに繋がっており、底部29aの内端部は中央貫通孔7aに繋がっている。これにより、端板部7の内側面においても、取付孔7bに配設された端板側軸受12bに隣接する位置で潤滑油を貯留可能となっている。端板部7において第2揺動歯車16に対向する面と、第2揺動歯車16との間には間隙が形成されているので、端板側溝29内だけでなくこの間隙を通して内歯ピン3と外歯16aとの噛み合わせ部や主軸受6にも潤滑油が行き渡る。
【0048】
以上説明したように、本実施形態では、潤滑油を貯留可能な油溝25がクランク軸受(基板側軸受12a、端板側軸受12b)を取り付けるための取付部(取付凹部4e,取付孔7b)に対して中央貫通孔4d,7a側に形成されている。このため、キャリア4が回転して遠心力が発生したときに、油が取付部(取付凹部4e,取付孔7b)から油溝25を通して径方向外側に流れ出てしまうことを防止することができる。しかも、油溝25が中央貫通孔4d,7aと取付部(取付凹部4e,取付孔7b)との間に位置しているので、油が中央貫通孔4d,7aから油溝25に流入し易くすることができる。これにより、クランク軸受(基板側軸受12a、端板側軸受12b)の潤滑を維持することができる。また、油溝25は、キャリア4において揺動歯車14,16に対向する面に形成されているため、油溝25を形成する加工の手間が増えることを抑制することができる。
【0049】
また本実施形態では、取付凹部4eが第1揺動歯車14に対向する面に開口する凹状に形成されて、底部27aが取付凹部4eに繋がるように基板側溝27が形成される一方で、取付孔7bが第2揺動歯車16に対向する面に開口する孔状に形成され、底部29aが取付孔7bに繋がるように端板側溝29が形成されている。このため、油溝25内に潤滑油が貯留され、その一方で、凹状又は孔状に形成されて油溝25に繋がる取付部(取付凹部4e又は取付孔7b)にも潤滑油が溜まるため、クランク軸受(基板側軸受12a、端板側軸受12b)の潤滑性を向上することができる。
【0050】
また本実施形態では、揺動歯車14,16の両側においてそれぞれクランク軸10を支持する軸受(基板側軸受12a及び端板側軸受12b)が配置されていて、これら基板側軸受12a及び端板側軸受12bがそれぞれ基板側溝27及び端板側溝29に貯留された潤滑油によって潤滑される。したがって、クランク軸10を長手方向の両側で支持することができるとともに、双方の軸受12a,12bの潤滑を確保することができる。
【0051】
また本実施形態では、複数のクランク軸10が設けられているので、径の小さなクランク軸10で揺動歯車14,16を駆動することができ、しかも各クランク軸受の潤滑を確保することができる。
【0052】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記各実施形態では、2つの揺動歯車14,16が設けられた構成としたが、これに限られるものではない。例えば、1つの揺動歯車が設けられる構成、又は3つ以上の揺動歯車が設けられる構成であってもよい。
【0053】
また、前記各実施形態では、外筒2がベースに固定されて、キャリア4が外筒2に対して相対的に回転する例について説明したが、これに限られるものではない。キャリア4がベース等の固定体に固定され、外筒2がキャリア4に対して相対的に回転してもよい。
【0054】
また、前記各実施形態では、クランク軸受が基板側軸受12aと端板側軸受12bとを有する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、基板側軸受12a及び端板側軸受12bの何れか一方のみが設けられた構成としてもよい。この場合、基板部4a及び端板部7のうち、軸受12a,12bが設けられたものにのみ、油溝25が設けられる構成とすればよい。