(57)【要約】【課題】      許容伝達トルクが大きく、オイルシールを保護する偏心揺動型歯車装置（減速機）を提供する。【解決手段】  ケース３７と、ピニオン３３と、クランクピン３１と、支持ブロック１３とを備えた偏心揺動型歯車装置であって、噛合する歯車４１、４３からなる前段の変速機構が支持ブロックの一端部側に位置されており、一端部側端面の外周にケースの外径近傍まで延びるフランジ部１３ｃが形成され、フランジ部の半径方向外側近傍位置に相手部材１を締結するための貫通タップ１３ａが設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に内歯が設けられ中心軸線の周りに回転するケースと、該内歯に噛合う外歯を外周に有するとともに内周方向内部に複数個の貫通孔が配設され、前記ケースに係合して偏心運動可能なピニオンと、該ピニオンの貫通孔に挿入され該ピニオンの自転運動を取出すための複数個のクランクピンと、前記クランクピンを回転可能に支持し、前記ケースの中心軸線の周りに回転する支持ブロックとを備え、前記ケースの中心軸線上に配置された入力歯車および前記クランクピンに設けられ該入力歯車と噛合う伝達歯車とから構成された前段の変速機構が前記支持ブロックの一端部に位置されており、該支持ブロックの前記一端部側端面の外周に前記ケースの外径近傍まで延びるフランジ部が形成され、該フランジ部の半径方向外側近傍位置に相手部材を締結するための貫通タップが設けられていることを特徴とする偏心揺動型歯車装置。
【請求項２】
前記支持ブロックの軸方向の一端部に凹部が形成され、前記前段の変速機構が前記支持ブロックの凹部に収納されていることを特徴とする請求項１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、産業用ロボット等の相手部材に締結されて使用される偏心揺動型歯車装置に関し、特に相手部材との間の伝達トルクを向上させ、また小型化を達成し得る偏心揺動型歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用ロボット等において、モータとロボットとの間の動力伝達経路中に偏心揺動型歯車装置を介在させることにより、一般に高速回転低トルクであるモータを高トルクの動力源として使用している。
【０００３】
かかる歯車装置では相手部材（ロボットのアーム）との締結にボルトを使用している。この場合の許容伝達トルクＴは、次の式（１）により表すことができる。
Ｔ＝Ｆ×（Ｄ／２）×μ×ｎ （１）
ここで、Ｆ：ボルト締付け力、Ｄ：ボルト取付ＰＣＤ（ピッチ円直径）、μ：摩擦係数（μ＝０．１５（締結面にオイルが付着した場合）、μ＝０．２（締結面を脱脂した場合））、ｎ：ボルト本数である。
【０００４】
歯車装置と相手部材との伝達トルクを大きくするためには、式（１）において、
ア．ボルトサイズを大きくし、ボルト締付け力Ｆを大きくする、
イ．ボルトＰＣＤ（Ｄ：ピッチ円直径）を増加する、
ウ．ボルト本数ｎを増やす、
エ．他の接合手段（例えば、ローレット加工、ピンの併用、接着剤塗布等）を併用して摩擦係数μを増加する、
等の対策が考えられる。（特許文献１の従来の技術参照）
【特許文献１】特開２０００−１５４８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの方策は、基本的に偏心揺動型歯車装置の他の部分の大きさを変えないか、または構造を全く変えず各部分を一定比率で拡大または縮小することを前提としている。
【０００６】
従って、アの場合、シャフトに形成する締結タップ深さを確保するため、シャフト長を増加させる必要があり、シャフト長の増加に伴い歯車装置の全重量が増加する。
【０００７】
また、イの場合、歯車装置の構造を変えないのでボルトＰＣＤの増加に伴い、外径サイズおよびそれに付随し各部分サイズを増加させる必要があり、歯車装置がサイズアップし重量増加につながり、好ましくない。
【０００８】
また、ウの場合にも、上記イと同様の問題点を生ずる。また、上記ア〜ウの場合は締結面の状態により、摩擦係数が変化するという問題も併せ持つ。
【０００９】
更に、エの場合には、ローレット加工を施す場合には、シャフトのシール面を兼用している部位にローレット加工を施すと、従来のＯリングを使用したシール方法では、突起により形成された凹部からオイルが漏洩してしまう。また、ピンを使用してトルク伝達させるためには、締結面と相手部材の共明け機械加工の際に生ずる切粉が歯車装置内部に進入することを防止するために、歯車装置にマスキング作業が必要となってしまい、余分な作業が増える。また、接着剤による接着強度は締結面の清浄度に大きく左右されるため、十分な脱脂作業が必要となり、作業に手間がかかり、更に歯車装置と相手部材とが固着されるため、メンテナンス等で分解する際に著しい困難が生じる。
【００１０】
本発明者は、上述の従来技術の前提、すなわち、基本的に偏心揺動型歯車装置の他の部分の大きさを変えないか、または構造を全く変えず各部分を一定比率で拡大または縮小することにとらわれず、歯車装置の基本構造は維持しつつ、主として特定箇所（シャフト）の寸法を変えることにより、伝達トルクが大きい偏心揺動歯車装置が得られることに着目し、本発明に想到したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては、内周に内歯が設けられ中心軸線の周りに回転するケースと、該内歯に噛合う外歯を外周に有するとともに内周方向内部に複数個の貫通孔が配設され、前記ケースに係合して偏心運動可能なピニオンと、該ピニオンの貫通孔に挿入され該ピニオンの自転運動を取出すための複数個のクランクピンと、前記クランクピンを回転可能に支持し、前記ケースの中心軸線の周りに回転する支持ブロックとを備え、前記ケースの中心軸線上に配置された入力歯車および前記クランクピンに設けられ該入力歯車と噛合う伝達歯車とから構成された前段の変速機構が前記支持ブロックの一端部に位置されており、該支持ブロックの前記一端部側端面の外周に前記ケースの外径近傍まで延びるフランジ部が形成され、該フランジ部の半径方向外側近傍位置に相手部材を締結するための貫通タップが設けられていることを特徴とする偏心揺動型歯車装置が提供される。
【００１２】
この偏心揺動型歯車装置において、前記支持ブロックの軸方向の一端部に凹部が形成され、前記前段の変速機構が前記支持ブロックの凹部に収納されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、前記支持ブロックの外周に前記ケースの外径近傍まで延びるフランジ部を形成し、該フランジ部の半径方向外側近傍位置に相手部材を締結するための貫通タップを設けたので、ボルトのＰＣＤ（ピッチ円直径）が大きくでき、歯車装置（減速機）の許容伝達トルクを向上させることができる。
【００１４】
また、本発明においては、フランジ部を大きくしているので、相手部材と接する平坦面を確保することができ、シール性を向上させることができる。
【００１５】
更にまた、本発明においては、フランジ部を大きくしているので、クランクピンに取着する歯車を従来より大きくでき、前段減速比を大きく設定できるので、総減速比を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。図１は本発明に係る歯車装置４を産業ロボットの２つのアーム１、２を枢動可能に枢着する関節部に設けた実施例の一部を断面とした図であり、図２のＩ−Ｉ線に沿って断面としている。
【００１７】
この歯車装置４は偏心揺動型減速機であり、偏心揺動型減速機の支持ブロック１３を一方のアーム１に締結するとともに、ケース３７側を他方のアーム２に連結しているものである。この実施例において、駆動モータ３は電動サーボモータであり、サーボモータ３に連結した歯車装置４は、第１段（前段）が平歯車減速機構で、第２段（後段）が偏心揺動型歯車減速機の２段減速機構となっている。
【００１８】
最初に偏心揺動型歯車減速機の構造を述べる。支持ブロック１３は、円板状部１７、円板状部１７に突設した柱状部２１および端円板２５からなり、ケース３７の回転軸線の周りに回転可能である。
【００１９】
円板状部１７の表面には隣接柱状部２１間に所定深さの軸受装着孔１７ｂを形成し、端円板１７の裏面（図１において支持ブロック１３の左側端面）に凹部を形成している。更に、柱状部２１の中心部分には入力回転軸１１を嵌挿する中心孔２１ａを穿っている。入力回転軸１１はサーボモータ３の出力軸と一体形成されている。
【００２０】
また、図１の右側に示す如く、支持ブロック１３の一部をなす端円板２５を円板状部１７の柱状部２１にピン２６により一体的に結合しており、端円板２５を円板状部１７の柱状部２１にボルト２４によって固定している。螺子孔２１ｅはボルト２４の締結孔であり、柱状部２１に形成されている。
【００２１】
端円板２５には、柱状部２１のピン孔２１ｂに対応してピン孔２５ｄを穿ち、螺子孔２１ｅに対応してボルト貫通孔２５ｃを穿ち、前述の円板状部１７に形成した軸受装着孔１７ｂに対応して軸受装着孔２５ｂを形成している。軸受装着孔１７ｂ、２５ｂにそれぞれコロ軸受２７、２９を装着し、該軸受２７、２９間にピニオン３３の自転運動を取出すクランクピン３１を回転可能に両端支持している。クランクピン３１はその回転軸線に対し偏心配置した２つのクランク部３１ａ、３１ｂを有し、ピニオン３３がクランク部３１ａ、３１ｂに嵌合されている。
【００２２】
ピニオン３３は外周面にペリサイクロイド曲線への等距離曲線からなる歯形の外歯を有し、クランクピン３１のクランク部３１ａまたは３１ｂに軸受３５を介して係合する貫通孔３３ｂを具備する。
【００２３】
本実施例においては、支持ブロック１３の円板状部１７および端円板２５の外周部にボール軸受３６ａ、３６ｂを装着し、ケース３７を中心軸線ａの周りに回転可能に支持している。ケース３７はボルト７により他方のアーム２に連結されており、その内周面に、ピニオン３３の外周に形成した外歯の歯数より僅かに多い数の内歯を形成している。クランクピン３１の自転運動によりそのクランク部３１ａ、３１ｂの中心軸線がクランクピン３１の回転軸線に対して公転運動することにより２つのピニオン３３は偏心公転運動され、外歯がケース３７の内歯歯車と係合する。
【００２４】
本実施例においては、ケース３７の中心軸線ａ上に配置される入力回転軸（サーボモータの出力軸）１１の左側先端部に入力歯車としての第１外歯車４１を一体に形成し、または止着し、また前記両端支持されたクランクピン３１の左端部に第１外歯車４１の歯数より大きな歯数を有する伝達歯車としての第２外歯車４３を止着し、両歯車４１、４３を噛合させて前段の変速機構を構成しており、この前段の変速機構は前述した支持ブロック１３の凹部に収納されている。
【００２５】
この実施例においては、サーボモータ３の出力軸と入力回転軸１１とが一体となっているとともに、入力回転軸１１に止着した第１外歯車４１を第２外歯車４３で支承しており、入力回転軸１１のための軸受を省略している。前述したケース３７を回転可能に支持する軸受３６ａの外側にオイルシール４９を設けて歯車装置４からの潤滑油洩れを防止する。
【００２６】
サーボモータ３の出力軸（すなわち、歯車装置の入力回転軸１１）の回転は入力回転軸１１に止着した第１外歯車４１を通じそれに噛合う第２外歯車４３に両歯車４１、４３の歯数比に応じ減速（第１段の減速）して伝達される。第２外歯車４３の回転により支持ブロック１３に回転可能に両端支持されたクランクピン３１のクランク部３１ａは公転運動を生じ、ピニオン３３は軸受３５を介して貫通孔３３ｂがクランク部３１ａに係合しているので、クランク部３１ａの公転運動により偏心公転運動される。このとき、複数個のクランクピン３１は、ピニオン３３の公転運動成分と自転運動成分のうち、自転運動成分のみがケース３７に取り出されるように、機能している。従って、ピニオン３３の偏心公転運動によりピニオン３３の外周に形成した外歯３３ａがケース３７の内周に形成した内歯歯車に係合しケース３７を減速回転（第２段の減速）させる。
【００２７】
本発明においては、支持ブロック１３のフランジ部１３ｃを図１に示すように軸受３６ａ、３６ｂを越えて軸受３６ａ、３６ｂよりも外側に半径方向に大きくしており、この大きくしたフランジ部１３ｃにアーム固定用タップ１３ａを設けている。アーム固定用タップ１３ａは、所謂貫通タップである。アーム１の外側からアーム１に穿設したボルト挿入孔１ａを経てボルト５をアーム固定用タップ１３ａへ軸方向に挿入して本発明の歯車装置（偏心揺動型歯車装置）４をアーム１に締結する。なお、ボルト５はフランジ部１３ｃの厚さを越えて貫通はしていない。このようにフランジ部１３ｃを大きくしているので、ボルト５のＰＣＤ（ピッチ円直径）が大きくでき、歯車装置（減速機）の許容伝達トルクを向上させることができる。また、本発明を溶接作業を行なう産業ロボットに用いても切粉や火花がオイルシール４９を損ねることを防止できる。更に、アーム固定用タップ１３ａをオイルシール４９の半径方向外側位置に設けたことにより、所謂貫通タップとしても油漏れしないので、減速機の軸方向長さを短くできる。
【００２８】
図２は、本発明に係る歯車装置（偏心揺動型歯車減速機）４からロボットのアーム１を取り外した状態の端面図であり、上述した歯車装置４をロボットのアーム１にボルト５により取付けるためのタップ１３ａの配置状態を示している。
【００２９】
図２において、３つの第２外歯車の外側位置にはタップ１３ａが存在せず、相手部材１と接する平坦面１３ｄを確保することができ、シール性を向上することができる。また、本発明によれば、ボルトのＰＣＤ（ピッチ円直径）が大きくでき、歯車装置（減速機）の許容伝達トルクも向上できる。
【００３０】
この上述したような構成として、本発明においてはアーム１の左側から穴１ａを通じてアーム固定用タップ１３ａにボルト５を挿入し、このボルト５により本発明に係る歯車装置（減速機）４をアーム１に固定して用いる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る歯車装置の一実施例の断面図であり、図２のＩ−Ｉ線に沿って断面としている。
【図２】本発明に係る歯車装置をロボットのアームから除去した状態での端面を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  アーム
２  アーム
３  サーボモータ
４  歯車装置（偏心揺動型減速機）
５  アーム固定用ボルト
１１  入力回転軸
１３  支持ブロック
１３ａ  貫通タップ
１３ｃ  フランジ部
３１  クランクピン
３７  ケース
４１  入力歯車
４３  伝達歯車
【図１】
2006144888.tif 000003
【図２】
2006144888.tif 000004