(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
図1は、本発明の実施形態の一例が適用された減速装置(回転装置)Gの全体構成を示す断面図である。
【0016】
始めに、この減速装置Gの減速機構の構成から説明する。
【0017】
減速装置Gは、センタクランクタイプと称される偏心揺動型の遊星歯車減速装置である。
【0018】
減速装置Gの入力軸10は、モータ(全体は図示略)16のモータ軸18と一体化されている。入力軸10には、キー20を介して偏心体軸22が連結されている。偏心体軸22には、2つの偏心体24が一体に形成されている。
【0019】
偏心体24の外周には、ころ26を介して2枚の外歯歯車30が揺動可能に組み込まれている。外歯歯車30を2枚並列に備えているのは、必要な伝達容量の確保および回転バランス性の確保を意図したためである。各外歯歯車30は、揺動しながら内歯歯車32に内接噛合している。
【0020】
内歯歯車32は、この実施形態では、中央ケーシング31(本実施形態における他の部材に相当)と一体化された内歯歯車本体32Aと、該内歯歯車本体32Aに支持された円柱状の支持ピン32Bと、該支持ピン32Bの外周に回転自在に組み込まれ、内歯歯車32の内歯を構成する外ローラ32Cとで主に構成されている。内歯歯車32の内歯の数(外ローラ32Cの数)は、外歯歯車30の外歯の数よりも僅かだけ(この例では1だけ)多い。
【0021】
各外歯歯車30は、該外歯歯車30を貫通する内ピン孔30Aを備える。内ピン孔30Aには、内ピン36が貫通している。内ピン36の外周には、摺動促進部材としてローラ部材38が配置されている。ローラ部材38は、一部が内ピン孔30Aの内周に当接している。ただし、ローラ部材38の外径は、内ピン孔30Aの内径よりも、偏心体24の偏心量の2倍に相当する分だけ小さい。つまり、ローラ部材38は、内ピン孔30Aに、(偏心量の2倍に相当する)隙間を有して一部のみが当接している。
【0022】
外歯歯車30の軸方向側部にはキャリヤ体40が配置され、内ピン36は、該キャリヤ体40の内ピン保持穴40Aに圧入・固定されている。
【0023】
キャリヤ体40は、出力軸(本実施形態における軸に相当)50と一体化されている。出力軸50は、一対の第1軸受51および第2軸受52によってケーシング60に支持されている。この例では、第1軸受51および第2軸受52は、玉軸受によって構成されている。
【0024】
以下、
図1に加え、
図2〜
図5を合わせて参照して、第1軸受51および第2軸受52近傍のケーシング60の構成についてより詳細に説明する。
【0025】
図2は、本減速装置Gのケーシング60を負荷側から見た斜視図、
図3は本減速装置Gのケーシング60を反負荷側から見た斜視図、
図4、
図5は、それぞれ
図1の矢示IV−IV線、およびV−V線に沿う断面図である。
図4、
図5は、本実施形態の理解を容易にするために、各断面を模式的に描写している。なお、
図1は、
図5の矢示I−I線に沿う断面図に相当している。
【0026】
本実施形態に係る減速装置(回転装置)Gは、ケーシング60と、出力軸50と、ケーシング60と出力軸50との間に配置され出力軸50を支持する第1軸受51および第2軸受52を有している。第2軸受52は、第1軸受51よりも負荷側で出力軸50を支持している。
【0027】
第1軸受51の軸方向寸法は、L51、外径は、d51である。第2軸受52の軸方向寸法は、L52、外径は、d52である。なお、第1軸受51の外径d51は、後述する第1軸受配置部64の内周面64Sの内径D64Sに相当し、第2軸受52の外径d52は、後述する第2軸受配置部66の内周面66Sの内径D66Sにそれぞれ相当している。本実施形態では、反負荷側の第1軸受51の方が、負荷側の第2軸受52よりも、軸方向寸法および外径とも、わずかに大きい(L51>L52、d51>d52)。
【0028】
ケーシング60は、当該ケーシング60の外周を構成する本体部62を有している。本体部62は、負荷側がわずかに外径が小さいほぼ円筒形状に形成されている。本実施形態の本体部62の肉厚は、R62である。
【0029】
ケーシング60の本体部62の軸方向反負荷側の端部には、フランジ部88が、径方向外側に延在されている。フランジ部88には、減速装置Gの中央ケーシング(他の部材)31が連結ボルト70(70A〜70H)によって連結されている。連結ボルト70は、この例では、8本備えられ、
図2〜
図5ではボルト孔のみが図示されている。一方、ケーシング60の本体部62の軸方向負荷側には、カバー体72が固定ボルト74によって連結されている。
【0030】
ケーシング60には、本体部62から内側に突出して第1軸受51が配置される第1軸受配置部64が設けられている。
【0031】
第1軸受配置部64は、本体部62の軸方向反負荷側の端部であって、フランジ部88よりは負荷側の位置に形成されている。第1軸受配置部64は、本体部62から内側にリング状に突出している。第1軸受配置部64の軸方向寸法は、L64、本体部62からの突出寸法は、R64、内周面64Sの内径は、D64Sである。第1軸受配置部64の軸方向寸法L64と突出寸法R64は、この例ではほぼ等しい寸法に設定されている(L64≒R64)。つまり、第1軸受配置部64は、ケーシング60の本体部62から内側に向けて突出して設けられた、断面がほぼ正方形のリング状の補強体と捉えることができる。
【0032】
第1軸受配置部64の軸方向寸法L64は、第1軸受51の軸方向寸法L51とほぼ等しい。第1軸受51は、圧入により、ケーシング60の第1軸受配置部64の内周面64Sと出力軸50の外周50A1との間に配置される。第1軸受51は、後述する連結部68の軸方向反負荷側端面68Qに当接するまで押し込まれることによって軸方向に位置決めされている。
【0033】
また、ケーシング60には、本体部62から内側に突出して第2軸受52が配置される第2軸受配置部66が設けられている。
【0034】
第2軸受配置部66は、本体部62の軸方向負荷側端部に位置し、本体部62から内側にリング状に突出している。第2軸受配置部66の軸方向寸法はL66であり、本体部62からの突出寸法は、R66、内周面66Sの内径は、D66Sである。本実施形態では、第2軸受配置部66は、ケーシング60の軸方向負荷側端面を構成する部材と一体化されている(第2軸受配置部66自体が、ケーシング60の軸方向負荷側端面を構成している)。
【0035】
第2軸受配置部66の軸方向寸法L66と第2軸受52の軸方向寸法L52は、ほぼ等しい。第2軸受52は、ケーシング60の第2軸受配置部66の内周面66Sと出力軸50の外周50A2との間に配置される。出力軸50の外周50A2は、第1軸受51が配置されている出力軸50の前記外周50A1より僅かに径が小さい。ただし、本実施形態では、第2軸受52は、圧入によってではなく、止め輪61によって第2軸受配置部66よりも若干負荷側の位置に組み込まれている。具体的には、第2軸受52の外周に止め輪61が嵌め込まれ、該止め輪61をケーシング60の本体部62の負荷側端面62Aと、該負荷側端面62Aに連結されたカバー体72の反負荷側端面72Aとで挟み込んでいる。これにより、第2軸受52は、第2軸受配置部66の軸方向やや負荷側に位置決めされている。
【0036】
ケーシング60は、さらに、第1軸受配置部64と第2軸受配置部66とを連結する連結部68を備える。連結部68は、本体部62から隔離して該本体部62の内側に設けられ、周方向に間欠的に複数(この例では6本:68A〜68F)設けられている。
【0037】
より具体的に説明すると、
図5は、
図1の矢示V−V線に沿う断面(第1軸受配置部64と第2軸受配置部66との間における出力軸50と直角の断面)を示している。
図1および
図5から明らかなように、この例では、連結部68は、軸と直角の断面がほぼ長方形とされ、周方向に間欠的に(ほぼ等間隔に)6本設けられている(68A〜68F)。連結部68は、第1軸受配置部64と第2軸受配置部66の径方向内側部同士を連結している。連結部68は、本体部62とは、径方向寸法R68だけ隔離している。つまり、連結部68は、第1軸受配置部64と第2軸受配置部66には接触しているが、本体部62とは接触していない。
【0038】
連結部68の最内径D68は、第1軸受配置部64の内周面64Sの内径D64Sよりも小さい(D68<D64S)。つまり、連結部68の径方向内側の一部は、第1軸受配置部64の内周面64Sよりも内側に突出量δ(D68−D64S)だけ突出している。前述したように、この突出量δ(D68−D64S)だけ突出した連結部68の軸方向反負荷側端面68Qによって第1軸受51の軸方向の位置規制が行われている。要するならば、連結部68の最内径D68が、第1軸受配置部64の内周面64Sの内径D64Sよりも小さく、第1軸受配置部64の内周面64Sから径方向内側に突出した連結部68の軸方向反負荷側端面68Qによって第1軸受51の軸方向の位置規制が行われている。
【0039】
本実施形態に係るケーシング60は、軸方向に沿って設けられた据え付け部76を、本体部62の径方向外側の2箇所に有している。各据え付け部76の間隔(各据え付け部76の外部部材(この例では床面)82と当接する端面の中央位置の間隔)W76は、本体部62の反負荷側の外形幅(軸と直角の面での外形の幅)W62よりも大きい。つまり、据え付け部76は、本体部62の外形幅W62よりも幅広の間隔が確保された位置で、外部部材82に固定される構成とされている。
【0040】
また、本実施形態に係るケーシング60は、当該減速装置Gを外部部材82に据え付けるための据え付け部76とケーシング60の本体部62とを連結する脚部78を2脚備えている。
【0041】
図4および
図5から明らかなように、脚部78は、内部に中空部78Aを有し、軸と直角の断面において、据え付け部76側からケーシング60の本体部62側に向かって二股に分れる断面形状を有している。しかし、本実施形態に係るケーシング60の脚部78は、単に内部が空洞になっていて該脚部78の断面形状が据え付け部76側からケーシング60の本体部62側に向かって二股に分れているだけでなく、該脚部78の外面(脚部78の軸方向負荷側端面)から二股に分れるリブ80をさらに有している点に特徴がある。要するに、特に、
図2に明確に描写されているように、脚部78の外面78Eにも、該外面78Eから突出するリブ80が設けられている。つまり、脚部78自体の中空部78Aが閉じている外面78Eからリブ80が突出している。このリブ80は、脚部78の外面78Eから軸方向負荷側に(外観できる状態で)突出し、かつ据え付け部76側からケーシング60の本体部62側に向かって二股(符号80X、80Y)に分れている。
【0042】
また、本実施形態に係るケーシング60は、既に説明した連結部68とは別の補強部84(84A〜84E)が周方向に間欠的に設けられている。連結部68と補強部84は、少なくとも一部の連結部68と補強部84が、径方向から見たときに重なっている。
【0043】
より具体的には、第1軸受配置部64には、周方向に間欠的に肉抜き部86(86A〜86E)が5箇所設けられている(符号86A〜86C、および、脚部78の中空部78Aに連続する86D、86E)。そして、該肉抜き部86と肉抜き部86との間(5箇所)が、当該補強部84(84A〜84E)を構成している。つまり、周方向に間欠的に6本配置された連結部68(68A〜68F)とは別の補強部84が周方向に間欠的に5箇所に設けられている。
【0044】
なお、補強部の数は、連結部の本数と同一に設定してもよい。この場合は、連結部と補強部の周方向位置を、より合致させ易くなるというメリットが得られる。
【0045】
本実施形態では、据え付け部76(あるいは脚部78)から遠い位置にある2本の連結部68B、68Cと、2個の補強部84B、84Cが、径方向から見たときに重なっている。なお、本実施形態では、軸方向反負荷側に位置する第1軸受配置部64にのみ肉抜き部86が形成されており、負荷側に位置する第2軸受配置部66には肉抜き部86は設けられていない。
【0046】
また、本実施形態に係るケーシング60は、該ケーシング60の本体部62の外周面から径方向外側に延在されたフランジ部88を有する。該フランジ部88には中央ケーシング31(他の部材)と連結ボルト70によって結合するための結合部90(90A〜90H)が、周方向に複数(この例では8個)設けられている。結合部90と結合部90との間の部分91の一部の肉厚(軸方向寸法)L91は、結合部90自体の肉厚L90よりも小さい(L91<L90)。つまり、結合部90以外の部分91の一部の肉厚L91は、結合部90の肉厚L90よりも薄く形成されている。
【0047】
なお、据え付け部76(あるいは脚部78)から遠い位置にある結合部90Cと結合部90Dの間のフランジ部88の肉厚はL90であり、特に薄くは形成されていない。また、脚部78近傍の結合部90A、90Hの間のフランジ部88の肉厚、結合部90F、90Gの間のフランジ部88の肉厚も、ともにL90であり、特に薄くは形成されていない。しかし、結合部と結合部との間の部分の肉厚を、全て、結合部の肉厚よりも薄く形成するようにしてもよい。
【0048】
また、本実施形態に係るケーシング60では、据え付け部76同士は、特に補強部材によって連結されていない。参考までに、従来は、例えば、
図6に示されるように、ケーシングP60の本体部P62の径方向外側において、据え付け部P76は、補強部材P77によって連結されていた。なお、
図6では、本実施形態に対応する部位に、Pの接頭符号を付している。
【0049】
しかし、本実施形態に係るケーシング60では、連結部68を合理的に備えた構成により、各据え付け部76は、脚部78を介して本体部62と連結されているだけであり、据え付け部76同士を連結する補強部材を省略できている。つまり、本実施形態に係るケーシング60の本体部62の、周方向における2個の据え付け部76の間については、(他の部材と連結するための)フランジ部88が径方向外側に設けられているほかは、本体部62の径方向外側に位置する補強部材は設けられていない。
【0050】
次に本実施形態に係る減速装置(回転装置)Gの作用を説明する。
【0051】
モータ16のモータ軸18の回転によって、該モータ軸18と一体化されている減速装置Gの入力軸10が回転すると、キー20を介して入力軸10と連結されている偏心体軸22が回転する。偏心体軸22が回転すると、該偏心体軸22と一体的に形成されている偏心体24が回転し、入力軸10が1回回転する毎に、ころ26を介して外歯歯車30が1回揺動回転する。この結果、外歯歯車30と内歯歯車32の噛合位置が、順次ずれていく現象が発生し、外歯歯車30は、内歯歯車32との歯数差分、すなわち「1歯分」だけ、固定状態にある内歯歯車32に対して相対回転する(自転する)。
【0052】
この自転成分が、内ピン36を介して外歯歯車30の軸方向側部に配置されたキャリヤ体40に伝達され、キャリヤ体40と一体化されている出力軸50が回転する。この結果、(内歯歯車32と外歯歯車30の歯数差:この例では1)/(外歯歯車30の歯数)に相当する減速比の減速を実現することができる。
【0053】
このように、本減速装置Gの出力軸50には、外歯歯車30の揺動に伴って複雑に変化する荷重が掛かる(単なる回転による連続的な荷重とは異なる荷重が掛かる)。そのため、該出力軸50を支持している第1軸受51および第2軸受52は、その複雑に変化する荷重を受けることになる。したがって、該第1軸受51および第2軸受52を支持しているケーシング60には、該第1軸受51および第2軸受52が受ける荷重に対して、安定した反力を提供するだけの強度(剛性)が必要となる。
【0054】
こうした観点から、従来は、第1軸受配置部P64および第2軸受配置部P66の間の本体部P62の肉厚も、大きく確保するようにしていた。そのため、ケーシングP60の重量は、大きくならざるを得ず、コストの増大を招くとともに、取り扱いも不便であった。
【0055】
本実施形態に係るケーシング60においては、先ず、第1軸受配置部64および第2軸受配置部66は、ケーシング60の外周を構成する本体部62から内側に突出して設けられ、必要な強度が確保される。その上で、本実施形態に係るケーシング60は、第1軸受配置部64および第2軸受配置部66とを連結する連結部68を備える。この連結部68は、本体部62から隔離して該本体部62の内側に設けられ、周方向に間欠的に複数(この例では6本)設けられる。発明者らが行ったFEM解析によれば、この構成により、ケーシング60に必要とされる強度を確保しつつ、特にケーシング60の本体部62の肉厚R62を従来より大きく低減することができることが確認できている。
【0056】
さらに、本実施形態に係るケーシング60は、減速装置Gを外部部材(床面)82に据え付けるための据え付け部76と、該据え付け部76と本体部62とを連結する脚部78と、を備えている。この脚部78の外面78Eには、該外面78Eから軸方向負荷側に突出するリブ80が設けられ、該リブ80は、据え付け部76側からケーシング60の本体部62側に向かって二股に分れている(符号80Xと80Y)。つまり、単に脚部78が内部に中空部78Aを有し、結果として脚部78の断面が据え付け部76側から本体部62側に向かって二股に分れているだけの構成と異なり、閉じた空間を有する脚部78の外面78Eからリブ80が直接突出して設けられ、かつ二股に分けられることで、脚部78全体を外側から補強している。このため、脚部78の強度をより高めることができている。
【0057】
さらに、本実施形態に係るケーシング60では、連結部68とは別の補強部84が周方向に間欠的に設けられ、一部の連結部68(68B、68C)と、一部の補強部84(84B、84C)が、径方向から見たときに重なっている。そのため、当該連結部68と第1軸受配置部64および第2軸受配置部66とが連結されている部分の強度をより高めることができる(連結部68の補強効果をより高めることができる)。
【0058】
特に、本実施形態においては、据え付け部76(あるいは脚部78)から遠い位置にある2本の連結部68B、68Cと2個の補強部84B、84Cが、径方向から見たときに重なっている。FEM解析によれば、本体部62のうち、据え付け部76(あるいは脚部78)から遠い位置にある部分の方が、据え付け部76から近い位置にある部分よりも強度的に厳しくなり易い(応力が高くなり易い)という傾向がある。本実施形態においては、据え付け部76から遠い位置にある連結部68B、68Cの周辺の補強を、より確実に行うことができる。
【0059】
なお、本実施形態においては、据え付け部76から遠い位置にある連結部68B、68Cと補強部84B、84Cのみについて、径方向から見たときに重なるように構成していたが、例えば全ての連結部と補強部が、径方向から見たときに重なるように構成してもよい。
【0060】
また、本実施形態に係るケーシング60では、第1軸受配置部64側においては、周方向に間欠的に肉抜き部86が設けられ、該肉抜き部86と肉抜き部86との間が、補強部84を構成している。このため、補強部84による補強効果が得られると共に、この肉抜き部86を、ケーシング60内に存在する潤滑剤を、中央ケーシング31内との間で行き来させる潤滑剤通路として活用することができる。また、肉抜き部86が形成されている分、一層の軽量化を実現することができる。
【0061】
さらに、本実施形態に係るケーシング60では、本体部62の外周面から径方向外側に延在されたフランジ部88を有し、該フランジ部88には他の部材(中央ケーシング31)と結合するための結合部90が周方向に複数設けられ、かつ、該結合部90と結合部90との間の部分91の肉厚L91が、当該結合部90の肉厚L90よりも小さく設定されている。これにより、フランジ部88においても、合理的な軽量化が実現できている。
【0062】
なお、前述したように、このフランジ部の結合部と結合部との間の肉厚については、必ずしも結合部と結合部との間の全ての肉厚を、結合部の肉厚よりも薄く設定する必要はない。本実施形態においても、強度的に厳しくなり易い据え付け部76から遠い位置にある結合部90C、90Dの間と、脚部78の近傍に位置する結合部90G、90Hの間については、結合部90と結合部90との間の肉厚をL90に維持して薄くはしておらず、全体としてより強固なフランジ部88を構成している。
【0063】
なお、上記実施形態においては、回転装置として、偏心揺動型の減速装置が例示されていたが、本発明に係る回転装置の基本構成は、これに限定されず、要は、ケーシングと、軸と、ケーシングと軸との間に配置され軸を支持する第1軸受および第2軸受と、を有する回転装置であれば、本発明を適用することができる。
【0064】
また、上記実施形態においては、軸として、減速装置の出力軸が例示されていたが、本発明に係る軸は、出力軸に限定されず、入力軸であってもよく、また、入力軸と出力軸との間に組み込まれた中間軸であってもよい。
【0065】
また、上記実施形態においては、連結部として、軸と直角の断面がほぼ長方形の連結部が、周方向にほぼ等間隔に6本設けられていたが、連結部の断面形状、本数、形成態様は、これに限定されず、例えば円径の断面形状であってもよく、また、6本以外の本数であってもよい。連結部の形成の態様も、必ずしも周方向に等間隔でなくてもよい。さらに、補強部を設ける場合であっても、必ずしもそれぞれの周方向位置を対応させなくてもよい。