特開 2024-131600 歯車装置のケース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131600

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】歯車装置のケース

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/03 20120101AFI20240920BHJP

   F16H 1/32 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

F16H57/03

F16H1/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041968

(22)【出願日】2023-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】前野 良太

【テーマコード（参考）】

3J027

3J063

【Ｆターム（参考）】

3J027FA17

3J027FA36

3J027GB03

3J027GC02

3J027GE11

3J027GE27

3J063AB15

3J063AC01

3J063BA01

3J063BB12

3J063BB41

3J063CD41

3J063XC01

(57)【要約】

【課題】ケースのフランジをコンパクトに構成する。
【解決手段】歯車装置１のケース３０は、内周面に軸方向に沿う複数のピン溝３２ｇを有する筒状形状のケース本体３１と、ケース本体３１の外周面からの距離が所定の高位領域３３ａ、及び、外周面からの距離が高位領域３３ａよりも短い低位領域３３ｂを有するフランジ３３と、少なくとも低位領域３３ｂに対応する周方向位置において、ケース本体３１のピン溝３２ｇの径方向外側位置に配置され、ケース本体３１のピン溝３２ｇ部分よりも硬度又は剛性の大きい補強部３５と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に軸方向に沿う複数のピン溝を有する筒状形状のケース本体と、
前記ケース本体の外周面からの距離が所定の高位領域、及び、前記外周面からの距離が前記高位領域よりも短い低位領域を有するフランジと、
少なくとも前記低位領域に対応する周方向位置において、前記ケース本体の前記ピン溝の径方向外側位置に配置され、前記ケース本体のピン溝部分よりも硬度又は剛性の大きい補強部と、
を備える歯車装置のケース。

【請求項2】

前記補強部は、前記ケース本体のピン溝部分よりも剛性の大きい素材で構成される、
請求項１に記載の歯車装置のケース。

【請求項3】

前記補強部の軸方向長さは、前記フランジの軸方向長さよりも大きい、
請求項１に記載の歯車装置のケース。

【請求項4】

前記補強部は、径方向から見て、前記ピン溝の軸方向範囲の８０％以上と重なっている、
請求項１に記載の歯車装置のケース。

【請求項5】

前記補強部は、径方向から見て、前記ピン溝の軸方向範囲の全体と重なっている、
請求項４に記載の歯車装置のケース。

【請求項6】

前記フランジは、複数の前記低位領域を周方向に間欠的に有し、
前記補強部は、前記複数の低位領域の各々に対応して、周方向に間欠的に設けられる、
請求項１に記載の歯車装置のケース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯車装置のケースに関する。

【背景技術】

【0002】

減速機等の歯車装置では、内周面に複数のピン溝を有するケースの外周部に、径方向の高さ（厚さ）が一様でないフランジが設けられる場合がある。この種のケースでは、内周面のピン溝を加工する場合に、フランジが薄く剛性が低い部分でケースが撓み変形を起こすおそれがある。これを回避するためには、フランジが薄い部分のピン溝を加工するときに切削工具の押し付け力を弱める必要があり、より多くの加工時間を要してしまう。

【0003】

そこで、特許文献１に記載の技術では、ケース外周面のフランジを、ピン溝の軸方向領域の所定範囲以上をカバーするように設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－６７３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ピン溝の軸方向領域に対応させてフランジを軸方向に厚くする必要が生じる。フランジが厚くなると、モータ等との取り合い位置の変化や重量の増加等を招来してしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ケースのフランジをコンパクトに構成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、歯車装置のケースであって、
内周面に軸方向に沿う複数のピン溝を有する筒状形状のケース本体と、
前記ケース本体の外周面からの距離が所定の高位領域、及び、前記外周面からの距離が前記高位領域よりも短い低位領域を有するフランジと、
少なくとも前記低位領域に対応する周方向位置において、前記ケース本体の前記ピン溝の径方向外側位置に配置され、前記ケース本体のピン溝部分よりも硬度又は剛性の大きい補強部と、
を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ケースのフランジをコンパクトに構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る歯車装置の縦断面図である。

【図2】実施形態に係る歯車装置の横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0010】

［歯車装置の全体構成］
図１は、本実施形態に係る歯車装置１の縦断面図であり、図２は、歯車装置１の横断面図である。図１は、図２のＥＦＧＨ線での断面図である。図２は、右半部が図１のII矢視図、左半部が図１のIII－III線での断面図である。
以下では、図中の中心軸Ａｘに沿った方向を「軸方向」、中心軸Ａｘに垂直な方向を「径方向」、中心軸Ａｘを中心とする回転方向を「周方向」という。また、軸方向のうち、外部の被駆動部材と連結される側（図１の左側）を「負荷側」といい、負荷側とは反対側（図１の右側）を「反負荷側」という。

【0011】

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る歯車装置１は、振り分け型の偏心揺動型減速機である。具体的に、歯車装置１は、偏心体２１ａ、２１ｂを有する偏心体軸２１と、軸心（中心軸Ａｘ）からオフセットされた貫通孔に偏心体２１ａが通される第１の外歯歯車２２Ａと、軸心からオフセットされた貫通孔に偏心体２１ｂが通される第２の外歯歯車２２Ｂとを有する。

【0012】

偏心体軸２１は、図示しないモータの出力軸と噛合する偏心体軸歯車２３を有し、当該偏心体軸歯車２３を介して入力軸から回転が入力される。外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの貫通孔は、周方向の複数箇所（例えば３箇所）に設けられており、複数の偏心体軸２１が通される。偏心体２１ａ、２１ｂは、偏心体軸受２７Ａを介して回転自在に外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの貫通孔に配置される。

【0013】

さらに、歯車装置１は、出力軸（キャリア体）２４と、出力軸２４の反負荷側に固定される支持板２４１と、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂと噛合う内歯歯車３２を有するケース（ケーシング）３０とを備える。偏心体軸２１と出力軸２４との間及び偏心体軸２１と支持板２４１との間には、偏心体軸用軸受２７Ｂがそれぞれ配置される。ケース３０は、主軸受２８ａ、２８ｂを介して出力軸２４と支持板２４１とを回転自在に支持する。出力軸２４は、図示しない被駆動部材に固定される。

【0014】

このような構成により、歯車装置１では、モータの駆動により偏心体軸歯車２３を介して偏心体軸２１に回転運動が伝達されると、偏心体２１ａ、２１ｂが回転して外歯歯車２２Ａ、２２Ｂを互いに異なる位相で偏心揺動させる。この偏心揺動により、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂと内歯歯車３２との噛み合う位置が周方向に変化し、両者の歯数が異なることで、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂが回転（自転）する。そして、外歯歯車２２Ａ、２２Ｂの自転成分が出力軸２４を介して被駆動部材に出力される。

【0015】

［ケースの具体構成］
ケース３０は、筒状形状に形成されたケース本体３１と、ケース本体３１の内周面に設けられた内歯歯車３２と、ケース本体３１の外周部に設けられた鍔状のフランジ３３とを有する。
ケース３０は、本実施形態では鋳造品であり、例えばＦＣＤ４５０等のダクタイル鋳鉄製である。ただし、ケース３０の素材は特に限定されず、例えばダクタイル鋳鉄以外の鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金鋳物（ダイキャスト含む）等で構成されてもよい。

【0016】

内歯歯車３２は、内歯として機能する複数の内歯ピン３２ｐと、複数の内歯ピン３２ｐを保持する複数のピン溝３２ｇとを有する。各内歯ピン３２ｐは、軸方向に延在する円柱状のピンである。各ピン溝３２ｇは、軸方向に沿う断面略半円状の溝であり、ケース３０の内周面に周方向に等間隔に形成されて内歯ピン３２ｐが回転自在に配置される。

【0017】

フランジ３３は、ケース本体３１の外周部のうち、ピン溝３２ｇの径方向外側位置に配置されている。具体的に、フランジ３３は、円筒鍔の周上４個所（図２の上下左右の各位置）を接線方向に沿って切除（Ｄカット）した形状に形成されている。これにより、フランジ３３は、ケース本体３１の外周面からの（径方向）距離が所定の高位領域３３ａと、ケース本体３１の外周面からの（径方向）距離が高位領域３３ａよりも短い低位領域３３ｂとを有している。つまり、高位領域３３ａがＤカットされていない円弧状部分であり、低位領域３３ｂがＤカットされた直線状部分である。
高位領域３３ａには、軸方向に沿った複数のボルト穴（貫通孔）３３ｈが形成されている。ボルト穴３３ｈには、ケース３０をモータアダプタ等に締結するボルト（図示省略）が挿通される。
高位領域３３ａおよび低位領域３３ｂは、周方向に交互に配置され、それぞれ４つが周方向に間欠的に配置されている。
なお、高位領域３３ａ及び低位領域３３ｂの位置や数量は特に限定されない。

【0018】

ケース本体３１の内部には、当該ケース本体３１を補強するための４つの補強部３５が配置されている。
補強部３５は、各低位領域３３ｂに対応して、周方向に間欠的に設けられる。具体的に、補強部３５は、低位領域３３ｂに対応する周方向位置において、ケース本体３１のピン溝３２ｇの径方向外側位置に配置されている。
補強部３５の軸方向長さは、フランジ３３の軸方向長さよりも大きく、本実施形態ではフランジ３３の軸方向長さの２倍程度である。また、補強部３５は、径方向から見て、ピン溝３２ｇの軸方向範囲の８０％以上と重なっているのが好ましく、ピン溝３２ｇの軸方向範囲の全体と重なっているのがより好ましい。本実施形態の補強部３５は、ピン溝３２ｇの軸方向範囲の全体（全域）よりもやや広い範囲に亘って配置されている。
なお、補強部３５は、少なくとも低位領域３３ｂに対応する周方向位置に配置されていれば、その位置や数量は特に限定されず、例えば全周に亘ってリング状に設けられてもよい。

【0019】

補強部３５の素材は、本実施形態では、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼であり、鋳包みによりダクタイル鋳鉄製のケース３０に一体的に鋳造される。ただし、補強部３５は、ケース本体３１のうち当該補強部３５以外の部分（例えばピン溝３２ｇ部分）よりも剛性の大きい（高い）素材で構成されていればよく、その素材は特に限定されない。例えば、補強部３５は、ダクタイル鋳鉄のヤング率１７６ＧＰａに対して、これによりも大きいヤング率（例えば２００ＧＰａ程度）を有する一般構造用圧延鋼（例えばＳＳ４００）等の金属材料であってもよい。

【0020】

［実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、ケース３０は、少なくともフランジ３３の低位領域３３ｂに対応する周方向位置において、ケース本体３１のピン溝３２ｇの径方向外側位置に配置され、ケース本体３１のピン溝３２ｇ部分よりも剛性の大きい補強部３５を備えている。
そのため、補強部３５によって低位領域３３ｂの剛性が向上する。これにより、ケース本体３１の内周面のピン溝を加工する場合に、切削工具の押し付け力を弱めたりすることなく、低位領域３３ｂでの撓み変形を抑制できる。したがって、ピン溝の軸方向領域に対応させてフランジを厚くする必要があった従来に比べ、ケース３０のフランジ３３をコンパクトに構成することができる。
ひいては、ケース３０の軽量化を図ることができ、歯車装置１をロボットの手先等に適用した場合に、可搬重量や動作速度に優れるロボットを実現できる。また、補強部３５としてさらに剛性の高い鋼材を鋳包みすることで切削速度を従来よりも上げることも可能である。

【0021】

また、本実施形態によれば、補強部３５の軸方向長さは、フランジ３３の軸方向長さよりも大きい。
これにより、フランジ３３の低位領域３３ｂの剛性をより確実に向上させることができる。

【0022】

また、本実施形態によれば、補強部３５は、好ましくは、径方向から見て、ピン溝３２ｇの軸方向範囲の８０％以上と重なっており、より好ましくは、ピン溝３２ｇの軸方向範囲の全体と重なっている。
これにより、ピン溝３２ｇに対応する軸方向範囲の剛性をより確実に向上させることができる。

【0023】

［変形例］
上記実施形態では、別体の補強部３５をケース３０と一体的に鋳包みすることで、当該補強部３５によりフランジ３３の低位領域３３ｂの剛性を補うこととした。
しかし、補強部として、「剛性」ではなく、低位領域３３ｂに対応する部分の「硬度」を向上させたものを適用してもよい。つまり、補強部は、少なくとも低位領域３３ｂに対応する周方向位置において、ケース本体３１のピン溝３２ｇの径方向外側位置に配置され、ケース本体３１のピン溝３２ｇ部分よりも「硬度」の大きいものであってもよい。

【0024】

このような補強部の実現手法としては、例えば高周波焼入れが挙げられる。ピン溝３２ｇの加工前に、高周波焼入れによってケース３０のうち上記補強部の硬度を向上させればよい。
これにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。

【0025】

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、本発明に係る歯車装置の一例として、振り分け型の偏心揺動型減速機を例示した。しかし、本発明に係る歯車装置は、ケース（ケース本体）の内周面にピン溝を有するものであれば特に限定されない。例えば、センタークランク型の偏心揺動型減速機や単純遊星型減速機、撓み噛合い式減速機等であってもよい。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0026】

１ 歯車装置
３０ ケース
３１ ケース本体
３２ 内歯歯車
３２ｇ ピン溝
３２ｐ 内歯ピン
３３ フランジ
３３ａ 高位領域
３３ｂ 低位領域
３３ｈ ボルト穴
３５ 補強部

【図1】

【図2】