(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯歯車と、該内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、該外歯歯車に係合してこれを偏心揺動させるクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持する支持体と、前記内歯歯車の内周面と前記支持体の外周面との間に設けられ前記外歯歯車の軸方向両側に配置された一対の軸受と、前記内歯歯車の内周面と前記支持体の外周面との間に設けられ前記一対の軸受のうち少なくとも一方の軸受の軸方向外側に配置されたシール装置とを備え、前記内歯歯車及び前記支持体が相対的に回転する歯車装置において、
異物除去リップを具備したプレートを前記支持体と前記一方の軸受とで軸方向に挟持するとともに、該異物除去リップの先端が、前記内歯歯車に対して前記支持体側であって且つ径方向内側に向くように、前記異物除去リップを前記内歯歯車の内周に設けた段部の側面に当接させることを特徴とする歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットの関節部などに用いられる歯車装置に関し、特に歯車装置内に封入される潤滑剤（グリースや潤滑油等）が漏れないようシール性を向上させた歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの関節部や工作機械等の駆動部には歯車装置が設けられることがあるが、このような歯車装置として、例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５７０３１号公報
【０００４】
この歯車装置５０は、図４及び図５で示すように、複数の内歯ピン１を有する内歯歯車３と、内歯歯車３の内側に配置されて内歯ピン１と噛み合う複数の外歯５を有する二個の外歯歯車７と、外歯歯車７に係合してこれを偏心揺動させる複数のクランク軸９と、クランク軸９を回転自在に支持する支持体１１と、内歯歯車３の内周面と支持体１１の外周面との間に設けられ外歯歯車７の軸方向両側に配置された一対の軸受１３，１４と、内歯歯車３の内周面と支持体１１の外周面との間に設けられ一対の軸受のうち少なくとも一方の軸受１３の軸方向外側に配置されたシール装置１５とを備えた遊星歯車装置である。
このシール装置１５は、内歯歯車３の内周面と支持体１１の外周面との間に形成される環状空間をシールしており、歯車装置内の潤滑剤が歯車装置の一方側から外部へ漏れるのを防止している。シール装置１５は、主リップ１７及び異物除去リップ１９が一体形成された弾性体（ゴム）２１と、該弾性体を補強する金属製の補強リング２３と、主リップ１７を支持体１１の外周面に押し付けるバネ２５と、ダストリップ２７を有している。異物除去リップ１９は、支持体１１と軸受１３とで軸方向に挟持したプレート２９の端面に当接させている。
この異物除去リップ１９によって、歯車装置の作動時に歯車同士の噛み合いによって発生する磨耗粉等の異物が除去され、異物が主リップ１７と支持体１１との摺動面に侵入することがなく、主リップ１７が異物によって傷付けられてそのシール機能が害されることを防いでいる。なお、異物除去リップは、潤滑剤が微少通過しても磨耗粉等などの異物を通さないような機能を有していればよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の歯車装置におけるシール装置は、補強リングの周囲の弾性体に一体に形成した異物除去リップを、支持体と軸受とで軸方向に挟持したプレートの端面に当接させているため、異物除去リップ自体が非常に長くなってしまう。リップは長くなればなる程たわみ易くて腰が弱くなる。近年産業用ロボットの運転スペック、使用環境は厳しくなっており、歯車装置に急な加減速が作用する場合が多くなってきている。そのため、歯車装置に急な加減速が作用する場合などにおいては、このような長くて腰の弱い異物除去リップではリップの挙動が不安定になって、異物除去リップのシール性が次第に低下してくる。異物除去リップのシール性が低下すると、異物が主リップと支持体との摺動面へ侵入し、主リップのシール性さえも損なわれて潤滑剤がシール装置から外部へ漏れることになる。
また、潤滑剤の温度上昇により歯車装置内の圧力が高くなると、長い異物除去リップがたわみ過ぎてスプリングに接触して主リップのシール圧力を増加させる。そうなると、主リップと支持体との摺動面の抵抗が増加して出力トルクや効率の低下を招き、歯車装置の所定の性能が出ないという問題が発生する。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、厳しい運転スペックや環境下でも、歯車装置内で発生した磨耗粉等の異物がシール装置に侵入することを確実に防止し、良好なシール性を備えた歯車装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の歯車装置は、内歯歯車と、該内歯歯車に噛み合う外歯歯車と、該外歯歯車に係合してこれを偏心揺動させるクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持する支持体と、前記内歯歯車の内周面と前記支持体の外周面との間に設けられ前記外歯歯車の軸方向両側に配置された一対の軸受と、前記内歯歯車の内周面と前記支持体の外周面との間に設けられ前記一対の軸受のうち少なくとも一方の軸受の軸方向外側に配置されたシール装置とを備え、前記内歯歯車及び前記支持体が相対的に回転する歯車装置において、異物除去リップを具備したプレートを前記支持体と前記一方の軸受とで軸方向に挟持するとともに、該異物除去リップの先端が、前記内歯歯車に対して前記支持体側であって且つ径方向内側に向くように、前記異物除去リップを前記内歯歯車の内周に設けた段部の側面に当接させている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、異物除去リップをシール装置とは別体のプレートに具備させ、異物除去リップを内歯歯車の内周に設けた段部の側面に当接させているので、異物除去リップの長さが短くなって剛性が高くなり、歯車装置に急な加減速が作用した場合でも確実に異物を除去できる。従って、歯車装置内部の潤滑剤に含まれる異物が主リップの摺動面へ侵入することを確実に防止できるため、主リップのシール性が損なわれず、潤滑剤がシール装置から外部へ漏れることがなくなる。また、異物除去リップ部のシール性は内歯歯車との位置関係だけに傾注すればよく、シール装置自体の圧入寸法管理をしなくてよい。
さらに、歯車装置内の圧力が高くなって異物除去リップに高圧が作用した場合でも、異物除去リップの先端が内歯歯車に対して支持体側に向いているため内歯歯車の内周に設けた段部の側面へのリップ接触圧力が増大し、異物除去リップによる異物除去機能が高められる。従って、歯車装置内の圧力が高くなっても主リップの摺動面への異物の侵入を確実に防止できる。
【実施例】
【０００９】
図１は歯車装置を産業用ロボットの関節部に用いた参考例である。
歯車装置１００は、複数の内歯ピン１０１を有する内歯歯車１０３と、内歯歯車１０３の内側に配置されて内歯ピン１０１と噛み合う複数の外歯１０５を有する二個の外歯歯車１０７と、外歯歯車１０７に係合してこれを偏心揺動させる三個のクランク軸１０９と、クランク軸１０９を一対のテーパころ軸受１２７，１２９を介して回転自在に支持する支持体１１１と、内歯歯車１０３の内周面と支持体１１１の外周面との間に設けられ外歯歯車１０７の軸方向両側に配置された一対の軸受１１３，１１４と、内歯歯車１０３の内周面と支持体１１１の外周面との間に設けられ一対の軸受のうち少なくとも一方の軸受１１３の軸方向外側に配置された二個のシール装置１１５，１１６とを備え、内歯歯車１０３及び支持体１１１が相対的に回転する遊星歯車装置である。二個のシール装置１１５と１１６は歯車装置内の潤滑剤が歯車装置の内部から外部へ漏れるのを防止している。
【００１０】
支持体１１１は、一対の支持板１１７，１１８と、該一対の支持板１１７，１１８を連結するとともに外歯歯車１０７に遊嵌した三個の柱部１１９とから構成している。柱部１１９は一対の支持板の一方１１７に一体に形成されており、一対の支持板の他方１１８に複数のボルト１２１で一体的に結合されている。
平歯車１４０は各クランク軸１０９に一体的に回転するように連結している。内歯歯車１０３の中央に位置する入力歯車１５０は各々の平歯車１４０に噛み合っている。各クランク軸１０９の偏心部１０８が針状ころ軸受１１２を介して外歯歯車１０７に形成した孔に係合している
【００１１】
一対の支持板の一方１１７は、産業用ロボットの基端側アーム２００に複数のボルト２０１で結合されている。内歯歯車１０３は、産業用ロボットの先端側アーム３００に複数のボルト３０１で結合されている。モータ４００のフランジ部は、先端側アーム３００に複数のボルト４０１で結合されている。モータ４００の出力回転軸４０２は入力歯車１５０の端部に挿入され、キー手段やスプライン手段で互いに連結されている。
支持体１１１の一方１１７の外周周りには、円筒状ゴムなどのシール手段５００を介して円筒体６００が設けられている。
【００１２】
内歯歯車１０３の内周面と円筒体６００の外周面との間には、二個のシール装置１１５，１１６が設けられている。外側のシール装置１１５は、主リップ１２５及びダストリップ１２７が一体形成された弾性体（ゴム）１３２と、該弾性体１３２を補強する金属製の補強リング１３３と、主リップ１２５を円筒体６００に押し付けるバネ１３８とを有している。内側のシール装置１１６は、主リップ１２５が一体形成された弾性体（ゴム）１３２と、該弾性体１３２を補強する金属製の補強リングと、主リップ１２５を円筒体６００に押し付けるバネ１３８とを有している。シール装置１１６の補強リングは、弾性体１３２を焼き付けた第一リング１３４、及び該第一リングの内周に当接する円筒部と当該円筒部から内方に延びた側面部を有する第二リング１３５とから成っている。
【００１３】
異物除去リップ１３０はプレート１３６の先端外周部に焼付けなどで止着されている。一対の軸受１１３，１１４は例えばアンギュラ玉軸受であり、軸受には所定の予圧荷重がかけられている。異物除去リップ１３０を具備したプレート１３６は、支持体１１１の段部側面と一方の軸受１１３の内輪側面とで軸方向に挟持されている。ここで、プレート１３６を挟持させる際、プレート１３６の側面と支持体１１１の側面との当接面に、Ｏリングなどのシール手段を介在させることが好ましい。
該異物除去リップ１３０の先端は、支持体１１１に対して内歯歯車１０３側に向いて、シール装置１１６の補強リングの第二リング１３５の側面に当接している。即ち、該異物除去リップ１３０は、シール装置１１６の側面に当接している。
【００１４】
次に、参考例の作用について説明する。
歯車装置１００の減速機構自体は公知なので簡潔に述べる。モータ４００の出力回転軸４０２の回転は、入力歯車１５０及び平歯車１４０を介して減速されて各クランク軸１０９に伝達される。クランク軸１０９の回転は、外歯歯車１０７の少なくとも一部の外歯が内歯歯車１０３に噛み合っていることに起因して、内歯歯車１０３を固定すると支持体１１１から大きく減速された回転が取り出される。ここで、支持体１１１と一方の軸受１１３とで軸方向に挟持したプレート１３６に具備した異物除去リップ１３０を、シール装置１１６の側面に当接しているので、異物除去リップの長さが短くなってリップの剛性が高くなり、歯車装置に急な加減速が作用した場合でも確実に異物を除去できる。従って、歯車装置内部の潤滑剤に含まれる異物が主リップの摺動面へ侵入することを確実に防止できるため、主リップのシール性が損なわれず、潤滑剤がシール装置から外部へ漏れることがなくなる。
また、異物除去リップ１３０の先端が支持体１１１に対して内歯歯車１０３側に向いているので、歯車装置内の圧力が高くなって異物除去リップに高圧が作用した場合でも、シール装置の側面へのリップ接触圧力が増大し、異物除去リップによる異物除去機能が高められる。従って、歯車装置内の圧力が高くなっても主リップの摺動面への異物の侵入を確実に防止できる。
【００１５】
次に、本発明の実施例を図３に基づいて説明する。
外側のシール装置１１５は前述の参考例と同じ構造である。
内側のシール装置１１６は、主リップ１２５が一体形成された弾性体（ゴム）１３２と、該弾性体１３２を補強する金属製の補強リング１３３と、主リップ１２５を円筒体６００に押し付けるバネ１３８とを有している。
異物除去リップ１３０はプレート１３６の先端外周部に焼付けなどで止着されている。異物除去リップ１３０を具備したプレート１３６は、支持体１１１の段部側面と一方の軸受１１３の内輪側面とで軸方向に挟持されている。該異物除去リップ１３０の先端は、内歯歯車１０３に対して支持体１１１側に向いて、内歯歯車１０３の内周に設けた段部の側面１３９に当接している。
【００１６】
支持体１１１と一方の軸受１１３とで軸方向に挟持したプレート１３６に具備した異物除去リップ１３０を、内歯歯車１０３の内周に設けた段部の側面１３９に当接しているので、異物除去リップの長さが短くなってリップの剛性が高くなり、歯車装置に急な加減速が作用した場合でも確実に異物を除去できる。従って、歯車装置内部の潤滑剤に含まれる異物が主リップの摺動面へ侵入することを確実に防止できるため、主リップのシール性が損なわれず、潤滑剤がシール装置から外部へ漏れることがなくなる。さらに、異物除去リップ部のシール性は内歯歯車との位置関係だけに傾注すればよく、シール装置自体の圧入寸法管理をしなくてよい。
また、異物除去リップ１３０の先端が内歯歯車１０３に対して支持体１１１側に向いているので、歯車装置内の圧力が高くなって異物除去リップに高圧が作用した場合でも、内歯歯車の内周に設けた段部の側面へのリップ接触圧力が増大し、異物除去リップによる異物除去機能が高められる。従って、歯車装置内の圧力が高くなっても主リップの摺動面への異物の侵入を確実に防止できる。
【００１７】
以上のように本発明を実施例により説明をしたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲で各種の変更が可能である。例えば、本実施例では支持体１１１の一部の周りにシール手段５００や円筒部材６００を挿入しているが、これらを設けなくてもよい。すなわち、シール装置１１５，１１６の主リップ１２５やダストリップ１２７は支持体１１１に直接接触させてもよい。また、本実施例ではシール装置を二個並べて使用しているが、一個でもよいし三個以上でもよい。また、本実施例のようにシール装置を二個並べる代わりに、主リップを二個備えたシール装置一個を使用することもできる。
実施例におけるシール装置の形態は例示であり、これに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、あらゆる産業分野に用いられる歯車装置に利用できる。特に、産業用ロボットの関節部や工作機械の駆動部に用いられる歯車装置に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】歯車装置を産業用ロボットの関節部に用いた参考例の断面図である。
【図２】図１のシール装置部周辺の拡大断面図である。
【図３】本発明に係る実施例の歯車装置の部分拡大断面図である。
【図４】従来の歯車装置の断面図である。
【図５】図４のシール装置部周辺の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００・・歯車装置
１０３・・内歯歯車
１０７・・外歯歯車
１０９・・クランク軸
１１１・・支持体
１１３，１１４・・一対の軸受
１１６・・シール装置
１３０・・異物除去リップ
１３６・・プレート
１３９・・内歯歯車１０３の段部側面
【図１】
0005184852.tif 000002
【図２】
0005184852.tif 000003
【図３】
0005184852.tif 000004
【図４】
0005184852.tif 000005
【図５】
0005184852.tif 000006