(57)【要約】【課題】キャリアに設けられているボルトが緩んでしまうことを防止する。【解決手段】偏心揺動型歯車装置１は、偏心部１０ａと、偏心部１０ａが挿入される挿通孔を有すると共に外歯１４ａを有する揺動歯車１４と、外筒２と、キャリア４とを備える。キャリア４は、締結孔４ｆが形成された基部５と、ボルト挿通孔７ｃが形成された端板部７と、ボルト挿通孔７ｃに挿通されるとともに締結孔４ｆに締結されるボルト９とを有する。ボルト９は、鉄系材料で構成される。基部５は、アルミニウム合金等、縦弾性係数が鉄系材料の縦弾性係数よりも低い材料で構成される。外筒２とキャリア４は、偏心部１０ａの回転に伴う揺動歯車１４の揺動によって同心状に互いに相対的に回転可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して駆動力を伝達する歯車装置であって、
偏心部と、
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、
前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に取り付け可能に構成され、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、
前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に取り付け可能に構成されるキャリアと、を備え、
前記キャリアは、締結孔が形成された基部と、挿通孔が形成された端板部と、前記挿通孔に挿通されるとともに前記締結孔に締結されるボルトとを有しており、
前記ボルトは、鉄系材料で構成され、前記基部は、縦弾性係数が鉄系材料の縦弾性係数よりも低い材料で構成されており、
前記キャリア及び前記外筒は、前記偏心部の回転に伴って前記揺動歯車が前記内歯に噛み合いながら揺動することによって互いに相対的に回転する偏心揺動型歯車装置。
【請求項２】
前記基部は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置。
【請求項３】
前記外筒は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である請求項１または２に記載の偏心揺動型歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏心揺動型歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、二つの相手側部材間で所定の減速比で回転数を減速する偏心揺動型歯車装置が知られている。この偏心揺動型歯車装置は、一方の相手側部材に固定される外筒と、外筒内に配置されるとともに、もう一方の相手側部材に固定されるキャリアとを備えている。キャリアは、シャフト部が一体的に形成された基板部と、端板部とを有しており、基板部と端板部との間には、クランク軸の偏心部に取り付けられた揺動歯車が挟み込まれ、この状態でシャフト部と端板部とがボルトによって互いに締結されている。そして、揺動歯車が外筒の内歯に噛み合いながら揺動回転すると、キャリアと外筒とは相対的に回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７７９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
キャリアを構成する基板部、シャフト部、端板部は何れも鉄系材料で構成されることが一般的であり、またボルトについても同様である。シャフト部の締結孔に形成されたねじ山や、ボルトのねじ山には、加工誤差があるため、ボルトを締結したときに、ねじの全ての部分が噛み合っているとは限らない。すなわち、ねじ山のピッチが僅かにばらつくことにより、一部のねじ山のみが噛み合った状態になっている場合がある。この場合には、キャリアが衝撃を受けたときなどにボルトによる締結が緩んでしまうという問題がある。
【０００５】
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、キャリアに設けられているボルトが緩んでしまうことを防止することにある。
【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、第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して駆動力を伝達する歯車装置であって、偏心部と、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、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に取り付け可能に構成され、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、前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に取り付け可能に構成されるキャリアと、を備え、前記キャリアは、締結孔が形成された基部と、挿通孔が形成された端板部と、前記挿通孔に挿通されるとともに前記締結孔に締結されるボルトとを有しており、前記ボルトは、鉄系材料で構成され、前記基部は、縦弾性係数が鉄系材料の縦弾性係数よりも低い材料で構成されており、前記キャリア及び前記外筒は、前記偏心部の回転に伴って前記揺動歯車が前記内歯に噛み合いながら揺動することによって互いに相対的に回転する偏心揺動型歯車装置である。
【０００７】
本発明では、キャリアを構成し、ボルトが締結される締結孔が形成された基部が、縦弾性係数が鉄系材料より低い材料で構成されており、ボルトが鉄系材料で構成されている。このため、ボルトよりも基部の方が軟らかい。したがって、端板部の挿通孔に挿通されたボルトを基部に締結したときに、締結孔のねじ山が弾性変形し易い。このため、加工誤差によってねじ山のピッチが僅かに異なっている部分があったとしても、締結孔のねじ山のうち、当たりの強い部分が弾性変形することにより、ねじの軸方向の全体に亘って、均等にねじ同士を噛み合わせることができる。したがって、ボルトのねじ山と締結孔のねじ山とがその一部のみで噛み合うという事態を回避することができ、キャリアが衝撃を受けたときなどに、ボルトが緩んでしまうことを防止することができる。
【０００８】
なお、縦弾性係数が鉄系材料より低い材料には、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金が使われてもよい。アルミニウム合金は軽量であり、市場における入手性もよい。
【０００９】
ここで、前記外筒も、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であってもよい。この態様では、偏心揺動型歯車装置としての軽量化をさらに図ることができる。また、磁場の影響を受けにくくすることができる。また、外筒の伝熱性能を向上することができるため、外筒内部の熱を放出し易くすることができる。したがって、揺動歯車の昇温を抑制することができて、揺動歯車の熱膨張を抑制することができる。この結果、揺動歯車の歯部の面圧上昇を抑制できるため、揺動歯車の寿命を延ばすことができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、キャリアに設けられているボルトが緩んでしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る偏心揺動型歯車装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る偏心揺動型歯車装置について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の偏心揺動型歯車装置（以下、歯車装置と称する）１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。
【００１３】
本実施形態に係る歯車装置１は、入力軸８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。例えばベースは、第１の部材として例示され、例えば旋回胴は、第２の部材として例示される。
【００１４】
図１及び２に示すように、歯車装置１は、外筒２と、キャリア４と、入力軸８と、複数（例えば３つ）のクランク軸１０と、第１揺動歯車１４と、第２揺動歯車１６と、複数（例えば３つ）の伝達歯車２０とを備えている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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２ａが形成されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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円形の貫通孔４ｄが設けられている。貫通孔４ｄの周囲には、複数（例えば３つ）のクランク軸取付孔４ｅ（以下、単に取付孔４ｅという）が周方向に等間隔で設けられている。
【００２１】
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。
【００２２】
端板部７は、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。端板部７の径方向中央部には貫通孔７ａが設けられている。貫通孔７ａの周囲には、複数（例えば３つ）のクランク軸取付孔７ｂ（以下、単に取付孔７ｂという）が基板部４ａの複数の取付孔４ｅと対応する位置に設けられている。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。
【００２３】
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４）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４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。
【００２４】
入力軸８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８は、端板部７の貫通孔７ａ及び基板部４ａの貫通孔４ｄに挿入されている。入力軸８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８の先端部の外周面には入力ギア８ａが設けられている。
【００２５】
３つのクランク軸１０は、外筒２内において入力軸８の周囲に等間隔で配置されている（図２参照）。各クランク軸１０は、一対のクランク軸受１２ａ，１２ｂによりキャリア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）。具体的に、各クランク軸１０の軸方向の一端から所定長さだけ軸方向内側の部分に第１クランク軸受１２ａが取り付けられており、この第１クランク軸受１２ａは、基板部４ａの取付孔４ｅに装着されている。一方、各クランク軸１０の軸方向の他端部に第２クランク軸受１２ｂが取り付けられており、この第２クランク軸受１２ｂは、端板部７の取付孔７ｂに装着されている。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。
【００２６】
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。
【００２７】
クランク軸１０の一端部、すなわち、基板部４ａの取付孔４ｅ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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
中央部貫通孔１４ｂは、第１揺動歯車１４の径方向中央部に設けられている。中央部貫通孔１４ｂには、入力軸８が遊びを持った状態で挿通されている。
【００３１】
３つの第１偏心部挿通孔１４ｃは、第１揺動歯車１４において中央部貫通孔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。
【００３２】
３つのシャフト部挿通孔１４ｄは、第１揺動歯車１４において中央部貫通孔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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、中央部貫通孔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、中央部貫通孔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。
【００３５】
各伝達歯車２０は、入力ギア８ａの回転を対応するクランク軸１０に伝達するものである。各伝達歯車２０は、対応するクランク軸１０の軸本体１０ｃにおける一端部に設けられた被嵌合部１０ｄにそれぞれ外嵌されている。各伝達歯車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。各伝達歯車２０は、入力ギア８ａと噛み合う外歯２０ａを有している。
【００３６】
ここで、キャリア４及び外筒２を構成する素材について説明する。
【００３７】
キャリア４の基部５、すなわち基板部４ａ及びシャフト部４ｃと、外筒２とは、それぞれアルミニウム又はアルミニウム合金によって構成されている。また、キャリア４の端板部７もアルミニウム又はアルミニウム合金によって構成されている。一方、基部５と端板部７とを締結するボルト９は、ステンレススチール、クロムモリブデン鋼等の鉄系材料で構成されている。なお、基部５については、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されるものに限られるものではなく、これに代え、繊維強化プラスチックやマグネシウム合金等、縦弾性係数が鉄系材料の縦弾性係数よりも低い材料で構成されていればよい。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の歯車装置１では、キャリア４を構成し、ボルト９が締結される締結孔４ｆが形成された基部５のシャフト部４ｃがアルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、ボルト９が鉄系材料で構成されている。このため、ボルト９よりも基部５のシャフト部４ｃの方が軟らかい。したがって、端板部７のボルト挿通孔７ｃに挿通されたボルト９をシャフト部４ｃの締結孔ｆ４に螺合したときに、締結孔４ｆのねじ山が弾性変形し易い。このため、加工誤差によってねじ山のピッチが僅かに異なっている部分があったとしても、締結孔４ｆのねじ山のうち、当たりの強い部分が弾性変形することにより、ねじの軸方向の全体に亘って、均等にねじ同士を噛み合わせることができる。したがって、ボルト９のねじ山と締結孔のねじ山とがその一部のみで噛み合うという事態を回避することができ、キャリア４が衝撃を受けたときなどに、ボルト９が緩んでしまうことを防止することができる。
【００３９】
また本実施形態では、外筒２もアルミニウム製又はアルミニウム合金製であるので、歯車装置１としての軽量化を図ることができる。また、磁場の影響を受けにくくすることができる。また、外筒２の伝熱性能を向上することができるため、外筒２内部の熱を放出し易くすることができる。したがって、揺動歯車１４，１６の昇温を抑制することができて、揺動歯車１４，１６の熱膨張を抑制することができる。この結果、揺動歯車１４，１６の歯部１４ａ，１６ａの面圧上昇を抑制できるため、揺動歯車１４，１６の寿命を延ばすことができる。
【００４０】
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。
【００４１】
前記実施形態では、入力軸８がキャリア４の中央部に配設され、複数のクランク軸１０が入力軸８の周囲に配設される構成としたがこれに限られるものではない。例えば、クランク軸１０がキャリア４の中央部に配設されたセンタークランク式としてもよい。この場合、入力軸８がクランク軸１０に取り付けられた伝達歯車２０に噛み合うように設けられれば、入力軸８はどの位置に配設されていてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  偏心揺動型歯車装置
２  外筒
３  内歯ピン
４  キャリア
４ａ  基板部
４ｃ  シャフト部
４ｆ  締結孔
５  基部
６  主軸受
７  端板部
７ｃ  ボルト挿通孔
９  ボルト
１０  クランク軸
１０ａ  第１偏心部
１０ｂ  第２偏心部
１２ａ  第１クランク軸受
１２ｂ  第２クランク軸受
１０ｃ  軸本体
１４  第１揺動歯車
１４ａ  外歯
１４ｃ  偏心部挿通孔
１６  第２揺動歯車
１６ａ  外歯
１６ｃ  偏心部挿通孔
【図１】
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【図２】
2014077453.tif 000004