(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力部材としてホローシャフトが用いられ、且つ、入力軸線と最終段の出力軸線とが平行するホローシャフト型の平行歯車減速装置において、
１段目歯車装置として、内歯歯車及び該内歯歯車に内接する外歯歯車を備え、入力軸線上の一端側に入力部を有すると共に他端側に出力部を有し、且つ前記内歯歯車が固定ハウジングに対して回転可能に保持された内接噛合遊星歯車装置が設けられ、
２段目歯車装置として、前記内接噛合遊星歯車装置の出力を、前記入力軸線とずれた位置で平行する軸線周りの出力回転に変換する平行歯車装置が設けられ、且つ、
当該平行歯車減速装置の負荷が規定以上に作用した場合に作動する機械式トルクリミッタであって、前記内歯歯車の外周に突設されたドッグ棒と、該ドッグ棒に対して配置されたコイルバネと、前記ドッグ棒の先端に設けれらたカムと、前記規定以上の負荷が作用して前記ドッグ棒が前記コイルバネの付勢力に打ち勝って倒れたときに、前記カムを介して作動するように組み込まれたリミットスイッチと、を備える機械式トルクリミッタを、前記１段目の内接噛合遊星歯車装置に取り付けた
ことを特徴とするホローシャフト型の平行歯車減速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力部材としてホローシャフトが用いられ、且つ入力軸線と最終段の出力軸線とが平行する形式のホローシャフト型の平行歯車減速装置に関し、特に機械式のトルクリミッタを合理的に付設することのできる平行歯車減速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のホローシャフト型の平行歯車減速装置を設計する場合、一般に平歯車セット、はすば歯車セット等の平行歯車装置が用いられている。
【０００３】
これは、この種の平行歯車装置を用いると入力軸と出力軸とを（同軸ではなく）ずれた位置で簡単に平行にすることができ、しかも、入・出力軸の軸間距離を所定量確保すれば、容易に出力部材をホローシャフト化することができるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の平行歯車装置にはいくつかの問題があった。
【０００５】
第１に、この種の平行歯車装置のみでは、コンパクトな状態で大きな減速比を確保することができなかった。
【０００６】
第２に、大きな減速比を確保できないことと関係して、この種の平行歯車装置に、過大負荷に対する安全対策を講じる場合には、一般に駆動源であるモータの電流値で負荷の大きさを推定し、負荷が規定以上と推定されるときにモータ電源を切るなどの処理を行わざるを得なかった。
【０００７】
それは、この種の平行歯車装置では、（減速比があまり大きくないことから）扱う伝達トルクも小さく、従って機械式にトルクを検出してリミッタ機能を構成するのが精度の点で難しいこと、及び、この種の平行歯車装置では「固定状態でトルクのみを受ける」部材がないため、機械式のトルク検出が、現実的にも困難であること、等の理由による。
【０００８】
しかし、モータ電流値で負荷の大きさを推定する方法は、（１）モータ負荷率が低い場合に電流のばらつきが大きい、（２）電圧変動に追従して電流も負荷に無関係に変化する、（３）ノイズに弱い、（４）負荷に電流が追従しにくい、（５）断線、ショート等の故障が発生しやすい等の理由により、信頼性があって且つ精度の高い安全対策を講じられないという問題があった。
【０００９】
つまり、このリミッタに関する問題を解決するには、まず高減速比を達成するために平歯車セット、はすば歯車セット等を複数段組み合わせ、それによって平行歯車装置が扱う伝達トルクを大きくし、大きい外部負荷（トルク）を検出する場合に限り、駆動源であるモータの電流値からその過大負荷を推定して安全対策を講じるしかなかった。
【００１０】
しかし、平歯車セット等を３段、４段等の多段に組み合わせたのでは装置全体が大幅に大型化し、上記第１の問題点は全く解決されず、しかも、そのように講じても減速比を高めるには一定の限界があった。又、取り扱い可能な伝達トルクが大きくなる分、大きな外部負荷であればモータ電流値で容易に検出することができるが、それでもノイズや断線等に対しては信頼性が高いものではなかった。更に、比較的小さい外部負荷に対しても、その相手機械を保護するために安全対策が必要な場合があるが、その際にはモータ電流値で（小さい）外部負荷を精度高く推定することが困難であった。
【００１１】
従って、現在の市場のニーズが多様化しているのにも拘らず、「コンパクト、高減速比、高精度なリミッタ機能」を備えたホローシャフト型の平行歯車減速装置は存在しておらず、又、提案も一切なされていないのが実情である。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮し、負荷の大きさの変化に対して精度の良い安全対策を講じることができ、２段でホローシャフト化を実現することのできるホローシャフトタイプの直交歯車減速装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、出力部材としてホローシャフトが用いられ、且つ、入力軸線と最終段の出力軸線とが平行するホローシャフト型の平行歯車減速装置において、１段目歯車装置として、内歯歯車及び該内歯歯車に内接する外歯歯車を備え、入力軸線上の一端側に入力部を有すると共に他端側に出力部を有し、且つ前記内歯歯車が固定ハウジングに対して回転可能に保持された内接噛合遊星歯車装置が設けられ、２段目歯車装置として、前記内接噛合遊星歯車装置の出力を、前記入力軸線とずれた位置で平行する軸線周りの出力回転に変換する平行歯車装置が設けられ、且つ、当該平行歯車減速装置の負荷が規定以上に作用した場合に作動する機械式トルクリミッタであって、前記内歯歯車の外周に突設されたドッグ棒と、該ドッグ棒に対して配置されたコイルバネと、前記ドッグ棒の先端に設けれらたカムと、前記規定以上の負荷が作用して前記ドッグ棒が前記コイルバネの付勢力に打ち勝って倒れたときに、前記カムを介して作動するように組み込まれたリミットスイッチと、を備える機械式トルクリミッタを、前記１段目の内接噛合遊星歯車装置に取り付けたことにより、上記課題を解決したものである。
【００１４】
この歯車減速装置では、ホローシャフトのトルクは平行歯車装置から内接噛合遊星歯車装置に取り付けた機械式トルクリミッタに伝えられ、該トルクリミッタが規定以上のトルクを検出したときには、例えば駆動用モータの電源を切るなどして動力伝達を遮断し機械を保護する。
【００１５】
内接噛合式の遊星歯車装置は、コンパクトな構成でありながら減速比が高くて扱うトルクが大きく、又、後述するように本来固定状態にあってトルクのみを受ける内歯歯車が存在するため、これを若干回動可能とすることで、機械式に精度よくトルクを検出して、高性能のリミッタ機構を構成できる。又、機械式であるため、断線等によるフェイルやノイズによる誤作動の心配がなく、極めて信頼性が高い。しかも、現実のトルクを直接反映した構成とできるため、低い外部負荷であってもリミッタが作動する精度も高い。なお、機械式のトルクリミッタは、後述するように、内歯歯車にドッグ棒を突出形成し、このドッグ棒の倒れを利用する構成とすると簡単で且つ精度のよい作動が実現できる（後述）。
【００１６】
又、平行歯車装置の方が「２段目」に設けられているため、容易に大径のホローシャフトとすることができ、１段目の内接噛合遊星歯車装置との組合せにより大幅なコンパクト化、低コスト化が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１、図２は実施形態の平行歯車減速装置１００にモータＭを取り付けた状態を示す外観図、図３はその内部構造を示す側断面図である。
【００１９】
この平行歯車減速装置１００は、図示するように、１段目減速機（１段目歯車装置）としての内接噛合遊星歯車減速機（特許請求の範囲の「内接噛合遊星歯車装置」に相当するもので、以下「揺動減速機」という）１と、２段目減速機（２段目歯車装置）としての平行歯車減速機（特許請求の範囲の「平行歯車装置」に相当するもので、以下「ヘリカルギヤセット」という）２とを、連結台３を介して一体に連結したものである。
【００２０】
揺動減速機１の入力部にはモータＭが連結され、モータＭの入力軸線ＬＮとヘリカルギヤセット２のホローシャフト２４の軸線（出力軸線）ＬＳとがずれた位置で平行している。そして、揺動減速機１に、安全装置として機械式トルクリミッタ５が取り付けられている。
【００２１】
図３に示すように、揺動減速機１は、これ自体の基本構造は公知のもので、入力軸線ＬＮ上の一端側には入力部としての偏心体軸１２を、他端側には出力部としての低速軸１９を有しており、この偏心体軸１２の中心孔にモータ軸１１が連結されている。偏心体軸１２には軸受１３を介して外歯歯車１４が嵌合され、外歯歯車１４は、ピン１６よりなる内歯を有した内歯歯車１５に内接噛合し、内歯歯車１５は、固定ハウジング４０に対し回転可能に保持されている。外歯歯車１４には内ローラ孔が複数設けられ、各内ローラ孔には内ピン１８及び内ローラ１７が嵌入され、外歯歯車１４を貫通した内ピン１８は、固定ハウジング４０に軸受４１、４２で回転可能に支持された低速軸１９のフランジ部に固着されている。
【００２２】
この揺動減速機１では、モータ軸１１が１回転すると、偏心体軸１２の回転により、外歯歯車１４が入力軸線ＬＮの周りで揺動回転を行おうとするが、内歯歯車１５によってその自転が拘束されるため、外歯歯車１４は、この内歯歯車１５に内接しながら、ほとんど揺動のみを行うことになり、モータ軸１１の１回転毎に外歯歯車１４は、内歯歯車１５に対して歯数差だけ自転することになる。この外歯歯車１４の回転は内ローラ孔及び内ピン１８（内ローラ１７）の隙間によってその揺動成分が吸収され、自転成分のみが内ピン１８を介して低速軸１９へと伝達され、これによりモータＭの回転が減速して出力される。
【００２３】
また、ヘリカルギヤセット２は、ボックス２８の一側部を貫通するように２つの軸受２２により回転自在に配置される入力軸２１と、ボックス２８の両側部を貫通するようにして、入力軸２１と平行する関係で軸受２５、２６により回転自在に配置される（出力軸としての）ホローシャフト２４と、入力軸２１に設けられたヘリカルピニオン２３と、このヘリカルピニオン２３と噛み合うようにしてホローシャフト２４の外周に設けられたヘリカルギヤ２７と、を備える。
【００２４】
このヘリカルギヤセット２の入力軸２１は、連結台３の内部で、ピン継手３１により揺動減速機１の低速軸１９と連結されている。即ち、揺動減速機１の低速軸１９に取り付けたフランジ３１ａと、ヘリカルギヤセット２の入力軸２１に取り付けたフランジ３１ｂとをピン３２で結合することにより、低速軸１９と入力軸２１とが一体となって回転する。
【００２５】
これにより、揺動減速機１の低速軸１９の回転が更に減速されてホローシャフト２４に伝達される。この場合、ヘリカルギヤセット２の方を「２段目」に配置し、その出力部材をホローシャフト化しているので、大径のホローシャフトとすることができ、負荷側装置の駆動軸と簡単に直結することができる。
【００２６】
また、機械式トルクリミッタ５は、図３、図４、図５に示すように、内歯歯車１５の外周に突設されたドッグ棒５１と、内歯歯車１５が動力伝達時の反力で回転しようとする際に、ドッグ棒５１の倒れる方向に配されたコイルバネ５３と、コイルバネ５３の先端に設けられて、ドッグ棒５１にコイルバネ５３の力を伝えるバネ受け５４と、バネ受け５４の突出限を定めるバネケース５２と、コイルバネ５３のセット荷重を調節する調節ネジ５５と、ドッグ棒５１の先端に設けられたカム５７と、カム５７に作動子５８ａを当接させ、ドッグ棒５１がコイルバネ５３のセット荷重にうち勝って倒れたときに作動するリミットスイッチ５８とから構成されており、ドッグ棒５１は、負荷が小さいとき、コイルバネ５３の力によって中立位置に保持されている。
【００２７】
なお、このトルクリミッタ５では、平行歯車減速装置１００の回転方向が一方であることから、コイルバネ５３を一方側のみに配置し、反対側にはストッパ５６を設けている。しかし、回転方向が両側の場合には、ストッパ５６を取り外してコイルバネを反対側にも追加する。
【００２８】
次にトルクリミッタ５部分を中心に作用を説明する。
【００２９】
この歯車減速装置１００では、ホローシャフト２４の（反力）トルクは、ヘリカルギヤ２７→ヘリカルピニオン２３→入力軸２１→ピン継手３１をこの順に経て揺動減速機１の低速軸１９に伝えられる。低速軸１９のトルクは、常に外歯歯車１４を介して内歯歯車１５に伝えられるから、低速軸１９に負荷がかかると、内歯歯車１５は外歯歯車１４のトルク反力により、低速軸１９と同一方向に回転しようとし、ドッグ棒５１がコイルバネ５３を押す。そして、予めコイルバネ５３のセット荷重によって設定された以上の負荷がかかると、ドッグ棒５１の上端のカム５７がリミットスイッチ５８を作動させ、これによりモータＭの電源を切る。従って、駆動が止まり、それ以上の負荷の増大が阻止されて、機械が保護される。
【００３０】
このリミットスイッチ５８を作動させるトルクは、揺動減速機１の内歯歯車１５から取り出しているため非常に大きく、しかもヘリカルギヤセット２のホローシャフト２４にかかっている負荷と機械式に完全に対応しているため、精度の高いリミッタ機能を実現させることができる。なお、モータＭが停止すると、コイルバネ５３の力で、ドッグ棒５１は中立位置に戻る。
【００３１】
この減速装置１００の場合は、揺動減速機１に機械式トルクリミッタ５を取り付けているので、モータＭの電流値でトルクを推定するのと違って、精度良く過大負荷に対処することができる。
【００３２】
また、連結台３を用いて揺動減速機１とヘリカルギヤセット２とを連結しているので、様々な種類の揺動減速機１とヘリカルギヤセット２の組み合わせを得ることができ、ホローシャフト２４のサイズ、減速比、あるいは伝達トルク等の仕様上の要求に対して柔軟に応じることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態ではヘリカルギヤセット２のギヤ比を減速用に設定しているのであるが、必ずしも減速機としてギヤ比を設定する必要はない。
【００３４】
また、上記実施形態では平行歯車装置としてヘリカルギヤセット２を採用していたが、平行ギヤセット等の他の平行歯車装置を採用するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大径のホローシャフトを最終出力部材とする平行軸タイプの歯車減速装置において、負荷の大きさを確実に検出し、機械を保護することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の外観を示す側面図
【図２】図１のII−II矢視図
【図３】本発明の実施形態の側断面図（但し左右で断面の角度位置が異なる）
【図４】図３のIV矢視断面図
【図５】図４のＶ矢視断面図
【符号の説明】
１…揺動減速機（内接噛合遊星歯車装置）
２…ヘリカルギヤセット（平行歯車装置）
５…機械式トルクリミッタ
１２…偏心体軸（入力部）
１９…低速軸（出力部）
２４…ホローシャフト
【図１】
0003970494.tif 000002
【図２】
0003970494.tif 000003
【図３】
0003970494.tif 000004
【図４】
0003970494.tif 000005
【図５】
0003970494.tif 000006