(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯歯車と、該内歯歯車に噛合う外歯歯車と、前記内歯歯車の中心から離隔するとともに、前記外歯歯車の内部に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、該各クランク軸を一対のラジアル軸受を介して回転自在に支持する支持体とを有し、前記内歯歯車及び前記支持体が相対的に回転する偏心揺動型歯車装置において、
前記一対のラジアル軸受が背面合わせで組み付けられており、
前記支持体は、前記一対のラジアル軸受の一方が挿入される一方軸受孔を形成した一方支持部と前記一対のラジアル軸受の他方が挿入される他方軸受孔を形成した他方支持部とを有し、該一方支持部及び他方支持部は連結されており、
前記一方軸受孔は前記外歯歯車側で放射内方に伸びる一方鍔部を備え、前記他方軸受孔は前記外歯歯車側で放射内方に伸びる他方鍔部を備え、
前記一対のラジアル軸受の各々は外輪、内輪及び転動体を有し、
前記一対のラジアル軸受の一方の外輪が前記一方鍔部に当接するように前記一方軸受孔に挿入され、前記一対のラジアル軸受の他方の外輪が前記他方鍔部に当接するように前記他方軸受孔に挿入され、
前記一対のラジアル軸受の一方の内輪が前記クランク軸の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする第一位置決め手段を前記各々のクランク軸に設け、前記一対のラジアル軸受の他方の内輪が前記クランク軸の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする第二位置決め手段を前記各々のクランク軸に設け、
前記外歯歯車の内部と前記各クランク軸の偏心部との間に保持器付きの軸受が配置され、前記一方の内輪と前記偏心部との間及び前記他方の内輪と前記偏心部との間に、前記保持器の軸方向の移動を規制する規制部材を設けたことを特徴とする偏心揺動型歯車装置。
【請求項２】
前記第一位置決め手段及び前記第二位置決め手段のうち、一方の位置決め手段によって一対のラジアル軸受に予圧を与えていることを特徴とする請求項１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、産業用ロボットの関節部などに用いられる偏心揺動型歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の偏心揺動型歯車装置としては、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２００５−３３０９８１号公報
【０００４】
このものは、内歯歯車と、内歯歯車に噛合う外歯歯車と、外歯歯車の内部に偏心部が係合して外歯歯車を偏心運動させるクランク軸と、クランク軸を一対の円すいころ軸受を介して回転自在に支持する支持体とを有する偏心揺動型歯車装置であって、その一対の円すいころ軸受が正面合わせで組み付けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クランク軸と支持体との間に設けられた一対の円すいころ軸受は正面合わせで組み付けられているので、一対の軸受が担うアキシャル荷重の負荷容量が小さくて、偏心揺動型歯車装置の支持部材や内歯歯車からの回転出力部に高いモーメント荷重をかけられず、偏心揺動型歯車装置の用途に制限があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、回転出力部に高いモーメント荷重をかけられる偏心揺動型歯車装置を提供することを目的とする。
【０００７】
この発明は、内歯歯車と、該内歯歯車に噛合う外歯歯車と、前記内歯歯車の中心から離隔するとともに、前記外歯歯車の内部に偏心部が係合して該外歯歯車を偏心運動させる複数のクランク軸と、該各クランク軸を一対のラジアル軸受を介して回転自在に支持する支持体とを有し、前記内歯歯車及び前記支持体が相対的に回転する偏心揺動型歯車装置において、前記一対のラジアル軸受が背面合わせで組み付けられており、前記支持体は、前記一対のラジアル軸受の一方が挿入される一方軸受孔を形成した一方支持部と前記一対のラジアル軸受の他方が挿入される他方軸受孔を形成した他方支持部とを有し、該一方支持部及び他方支持部は連結されており、前記一方軸受孔は前記外歯歯車側で放射内方に伸びる一方鍔部を備え、前記他方軸受孔は前記外歯歯車側で放射内方に伸びる他方鍔部を備え、前記一対のラジアル軸受の各々は外輪、内輪及び転動体を有し、前記一対のラジアル軸受の一方の外輪が前記一方鍔部に当接するように前記一方軸受孔に挿入され、前記一対のラジアル軸受の他方の外輪が前記他方鍔部に当接するように前記他方軸受孔に挿入され、前記一対のラジアル軸受の一方の内輪が前記クランク軸の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする第一位置決め手段を前記各々のクランク軸に設け、前記一対のラジアル軸受の他方の内輪が前記クランク軸の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする第二位置決め手段を前記各々のクランク軸に設け、前記外歯歯車の内部と前記各クランク軸の偏心部との間に保持器付きの軸受が配置され、前記一方の内輪と前記偏心部との間及び前記他方の内輪と前記偏心部との間に、前記保持器の軸方向の移動を規制する規制部材を設けた偏心揺動型歯車装置である。
また、第一位置決め手段及び第二位置決め手段のうち、一方の位置決め手段によって一対のラジアル軸受に予圧を与えている偏心揺動型歯車装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、回転出力部に高モーメント荷重をかけられるとともに、一対のラジアル軸受を背面合わせで用いても、該軸受の軸方向規制が容易にできて、該軸受を偏心揺動型歯車装置内に容易に組み込むことができる。
また、請求項２の発明によれば、位置決め手段を利用してラジアル軸受に予圧を与えているので、別途予圧手段を設けることなく該軸受に予圧を付与できる。従って、一対のラジアル軸受を背面合わせで用いても、剛性が高くて且つ寿命の長い偏心揺動型歯車装置にすることができる。
【実施例】
【０００９】
以下、本発明の第一実施例を図面に基づいて説明する。
図１、図２において、偏心揺動型歯車装置１００は、内周に複数の内歯ピンを有する内歯歯車１と、その内歯ピン数より少ない数の外歯を外周に形成し内歯歯車１に噛合う二個の外歯歯車３と、内歯歯車１及び後述する支持体１３を相対的に回転自在に支持する背面合わせの一対の主軸受５，６（一対のアンギュラ玉軸受）と、内歯歯車１の中心から離隔するとともに、外歯歯車３の内部に二個の偏心部７が保持器８付きの針状ころ軸受９を介して挿入され係合して外歯歯車３を偏心運動させる三個のクランク軸１０と、各クランク軸１０を一対の円すいころ軸受１１，１２を介して回転自在に支持する支持体１３とを有して、内歯歯車１及び支持体１３が相対的に回転する。そして、一対の円すいころ軸受１１，１２が背面合わせで組み付けられている。クランク軸９の各々は内歯歯車１の中心から等距離だけ離れた位置の周囲に等配されている。二個の外歯歯車３は中央部に貫通孔３０を形成している。
一対の主軸受５，６は外歯歯車３を挟んで配置されている。支持体１３は一対の主軸受の一方５が位置するとともに一対の円すいころ軸受の一方１１が挿入される一方軸受孔１５を形成した一方支持部１７、及び、一対の主軸受の他方６が位置するとともに一対の円すいころ軸受の他方１２が挿入される他方軸受孔１９を形成した他方支持部２１を有して、該一方支持部１７及び他方支持部２１が連結されている。一方支持部１７には外歯歯車３を遊嵌する三個の柱部２０が形成されている。各柱部２０の端面部は他方支持部２１に当接している。一方支持部１７と他方支持部２１とは、ピン２３で位置決めし、ボルト２４で固定している。一方支持部１７及び他方支持部２１は、中央部に貫通孔７０を形成している。前記外歯歯車３の貫通孔３０及び前記支持体１３の貫通孔７０内には、ケーブルや配管などを通すことができる。
一方軸受孔１５は外歯歯車側に放射内方に伸びる一方鍔部２５を備え、他方軸受孔１９は外歯歯車側に放射内方に伸びる他方鍔部２７を備えている。一対の円すいころ軸受１１，１２の各々は外輪２９ａ，２９ｂ、内輪３１ａ，３１ｂ及び円すいころ（転動体）３３ａ，３３ｂを有している。円すいころ軸受の一方の外輪２９ａが一方軸受孔１５の一方鍔部２５に当接するように一方軸受孔１５に挿入されている。円すいころ軸受の他方の外輪２９ｂが他方軸受孔１９の他方鍔部２７に当接するように他方軸受孔１９に挿入されている。
【００１０】
円すいころ軸受１１の一方の内輪３１ａがクランク軸１０の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする第一位置決め手段５０をクランク軸１０に設けている。円すいころ軸受１２の他方の内輪３１ｂがクランク軸１０の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする第二位置決め手段６０をクランク軸１０に設けている。
各クランク軸１０の一端部には、一方支持部１７に形成した切り欠き部８０に収納した平歯車３５がスプライン連結されている。平歯車３５はクランク軸１０の外周部に嵌めた軸用止め輪３７で、クランク軸１０の軸方向外側に脱落しないようにしている。平歯車３５と一方の内輪３１ａとの間に、ディスタンスピース３９を設けている。前述の第一位置決め手段５０は、このディスタンスピース３９、平歯車３５及び軸用止め輪３７で達成している。
円筒プレート４０及び円筒プレート４１は一方の内輪３１ａとクランク１０の偏心部７との間に配置している。円筒プレート４０は針状ころ軸受９の保持器８の側面に位置し、保持器８の軸方向規制を担っている。円筒プレート４１は円筒プレート４０を一方の内輪３１ａ側に大きく移動させないために設けている。一方の内輪３１ａ及び円筒プレート４１間は、微小な隙間を保っている。
各クランク軸９の他端部の外周部には軸用止め輪４３を嵌めている。円すいころ軸受１２の他方の内輪３１ｂは軸用止め輪４３でクランク軸１０の軸方向外側に脱落しないようにしている。前述の第二位置決め手段６０は軸用止め輪４３で達成している。また、第二位置決め手段６０によって、内輪３１ｂを押し付けて一対の円すいころ軸受に予圧を与えている。予圧力の調整は、軸用止め輪４３の厚さの調整、管理や変更で行っている。第二位置決め手段６０によって一対の円すいころ軸受に予圧を与えている場合、平歯車３５及びディスタンスピース３９は内輪３１ａと軸用止め輪３７との間に挟まれて押し付けられている状態であるので、平歯車３５及びディスタンスピース３９は軸方向の移動が押さえられて、平歯車３５への噛合い歯部の音が抑制できる。
第二位置決め手段６０によって、一対の円すいころ軸受に予圧を与えない場合は、第一位置決め手段５０によって、一対の円すいころ軸受に予圧を与えても良い。この場合は、平歯車３５、ディスタンスピース３９及び軸用止め輪３７のいずれかで、又はそれらの厚さの組み合わせで予圧力の調整ができるが、ディスタンスピース３９及び軸用止め輪３７のいずれかの一方で予圧力の調整を行うことが好ましい。
平歯車３５を設けない場合や、平歯車３５をクランク軸１０にキーやボルトで完全固定する場合は、軸用止め輪３７を内輪３１ａに接近させて軸用止め輪３７の厚さで予圧力の調整を行えば良い。より好ましいのは誤差の累積がないようにディスタンスピース３９のみで予圧力の調整を行うことが良い。いずれにしても、第一位置決め手段及び第二位置決め手段のうち一方の位置決め手段によって、一対のラジアル軸受に予圧を与えることができる。
円筒プレート４５及び円筒プレート４７は他方の内輪３１ｂとクランク１０の偏心部７との間に配置している。円筒プレート４５は針状ころ軸受９の保持器８の側面に位置し、保持器８の軸方向規制を担っている。円筒プレート４７は円筒プレート４５を他方の内輪３１ｂ側に大きく移動させないために設けている。他方の内輪３１ｂ及び円筒プレート４７間は、微小な隙間を保っている。
【００１１】
内歯歯車１の内周と一方支持部１７の外周との間にはオイルシール６５を設けている。他方支持部２１の外周溝６７には主軸受６の内輪が入っている。主軸受６の内輪の端面と外周溝６７の段部との間にはディスタンスピース６９を入れている。一対の主軸受５，６の予圧の付与、及び予圧力の調整はディスタンスピース６９の厚さの調整で行っている。
本実施例においては、クランク軸１０と支持体１３との間に一対の円すいころ軸受１１２を設けているが、一対の円すいころ軸受に替えて一対のアンギュラ玉軸受としても良い。一対のアンギュラ玉軸受の各々は、外輪、内輪及び玉（転動体）を有している。一対のアンギュラ玉軸受を設ける場合も、偏心揺動型歯車装置としての他の構成は一対の円すいころ軸受１１，１２を設けた前述の実施例と同じであるので、その他の構成の説明は省略する。また、外歯歯車３の数は、一個、二個又は四個のいずれかであっても良い。クランク軸１０の数は二個又は四個であっても良い。クランク軸１０の偏心部の数は外歯歯車３の数に一致させれば良い。
なお、本発明のラジアル軸受とは、実施例で示した円すいころ軸受やアンギュラ玉軸受などのように、軸方向に直角な方向の荷重を主に受けられる軸受を言う。
【００１２】
次に第一実施例の作用について説明する。偏心揺動型歯車装置１００の減速作用は公知なので簡潔に説明する。モータ（図示なし）からの回転が平歯車３５に伝達されてクランク軸１０が入力回転すると、外歯歯車３が内歯歯車１の中心の廻りに偏心揺動運動する。このとき、内歯歯車１を固定すると支持体１３から減速された回転出力が取り出せる。また、支持体１３を固定すると内歯車１から減速された回転出力が取り出せる。
ここで、クランク軸１０及び支持体１３間の一対の円すいころ軸受１１，１２は、背面合わせで組み付けられており、従来の正面あわせで組み付けられている場合と比較して、付加荷重の作用点距離（図１、図２のＡ寸法）が長いので、該軸受１１，１２はラジアル荷重と高いアキシャル荷重を担うことができて、支持体１３又は内歯歯車１からの回転出力部は高モーメント荷重を受けることができる。
また、一方の円すいころ軸受１１の外輪２９ａが一方軸受孔１７の一方鍔部２５に当接するように一方軸受孔１５に挿入され、他方の円すいころ軸受１２の外輪２９ｂが他方軸受孔１９の他方鍔部２７に当接するように他方軸受孔１９に挿入され、一方の円すいころ軸受１１の内輪３１ａがクランク軸１０の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする、第一位置決め手段５０（ディスタンスピース３９）をクランク軸１０に設け、他方の円すいころ軸受１２の内輪３１ｂがクランク軸１０の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めする、第二位置決め手段６０（軸用止め輪４３）をクランク軸１０に設けている。従って、一方の外輪２９ａ及び他方の外輪２９ｂはクランク軸１０の軸方向外側から一方鍔部２５及び他方鍔部２７に当接するように、容易に挿入組み込みできる。且つ、転動体３３ａ，３３ｂ、及び内輪３１ａ，３１ｂもクランク軸１０の軸方向外側から容易に挿入組み込みでき、内輪３１ａ，３１ｂのクランク軸１０の軸方向内側から軸方向外側に向けて移動しないように位置決めすることができる。即ち、一対の円すいころ軸受を背面合わせで用いても、一対の円すいころ軸受１１，１２の軸方向規制が容易にできて、該軸受を偏心揺動型歯車装置内に容易に組み込むことができる。
また、第二位置決め手段６０（軸用止め輪４３）によって、内輪３１ｂを押し付けて一対の円すいころ軸受１１，１２に予圧を与えている。即ち、一方の位置決め手段を利用して円すいころ軸受に予圧を与えているので、別途予圧手段を設けることなく該軸受に予圧を付与できる。従って、一対の円すいころ軸受を背面合わせで用いても、剛性が高くて且つ寿命の長い偏心揺動型歯車装置とすることができる。
【００１３】
次に、偏心揺動型歯車装置の参考例を図面に基づいて説明する。この参考例は第一実施例と異なる部分を主に図示して説明する。
図３において、前述の第一実施例と同様に、他方支持部２１の他方軸受孔１９と各クランク軸９の他端部との間には、円すいころ軸受１２を挿入している。各クランク軸９の他端部の外周部には軸用止め輪４３を嵌めている。
外歯歯車３の内部と各クランク軸の偏心部７との間に保持器８付きの針状ころ軸受９が配置され、一方鍔部２５及び他方鍔部２７を針状ころ軸受９の保持器８の側面に位置させている。外歯歯車３は一個でよいが、少なくとも二個（図２参照）設けることが好ましい。外歯歯車３を少なくとも二個設ける場合は、各クランク軸１０の偏心部７が外歯歯車３の数に一致するように少なくとも二個設けられ（図２参照）、各外歯歯車３の内部と各クランク軸１０の各偏心部７との間に保持器８付きの針状ころ軸受９が配置され、一方鍔部２５を各偏心部のうち一方外側の偏心部７に位置する針状ころ軸受９の保持器８の側面に位置させ（図２参照）、他方鍔部２７を各偏心部のうち他方外側の偏心部７に位置する針状ころ軸受９の保持器８の側面に位置させるのが良い。外歯歯車３の数及び偏心部の数に関らず、一方鍔部２５及び他方鍔部２７は針状ころ軸受９の保持器８の側面に位置している。
また、各外歯歯車３の内部と各クランク軸１０の各偏心部７との間に保持器無しの針状ころ軸受９を用いる場合は、一方鍔部２５を各偏心部のうち一方外側の偏心部７に位置する針状ころ軸受９の針状ころの側面に位置させ、他方鍔部２７を各偏心部のうち他方外側の偏心部７に位置する針状ころ軸受９の針状ころの側面に位置させるのが良い。
なお、この参考例における偏心揺動型歯車装置としての他の構成は、前述の第一実施例と同じであるので、その他の構成の説明は省略している。
【００１４】
次に、この参考例の作用について説明する。
一方鍔部２５及び他方鍔部２７を対峙する各保持器８の側面に位置させているので、保持器８が一対の円すいころ軸受１１，１２側の軸方向に大きく移動しようとすると、保持器８が一方鍔部２５及び他方鍔部２７に当接し、その移動が規制される。従って、外歯歯車の内部とクランク軸の偏心部との間に保持器付きの軸受を用いても、該保持器の軸方向規制手段を別途設けることなく、該保持器の軸方向規制ができる。即ち、保持器付きの軸受を用いても、保持器の軸方向規制機能付きの安価な偏心揺動型歯車装置にすることができる。
また、一方鍔部２５及び他方鍔部２７を対峙する各針状ころの側面に位置させているので、一対の針状ころが軸方向に大きく移動しようとすると、針状ころが一方鍔部２５及び他方鍔部２７に当接し、その移動が規制される。従って、外歯歯車の内部とクランク軸の偏心部との間に保持器無しの軸受を用いる場合でも、該針状ころの軸方向規制手段を別途設けることなく、該針状ころの軸方向規制ができる。即ち、保持器無しの軸受を用いる場合でも、針状ころの軸方向規制機能付きの安価な偏心揺動型歯車装置にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、あらゆる産業分野に用いられる偏心揺動型歯車装置に利用できる。
特に、産業ロボットの関節部や回転テーブル装置や工作機械の工具自動交換装置に用いられる偏心揺動型減速装置に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る第一実施例の図である。
【図２】図１のクランク軸周辺の拡大図である。
【図３】偏心揺動型歯車装置の参考例の図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    ・・・・・・内歯歯車
３    ・・・・・・外歯歯車
５，６・・・・・・一対の主軸受
７    ・・・・・・偏心部
９    ・・・・・・軸受
１０  ・・・・・・クランク軸
１１，１２・・・・一対のラジアル軸受
１３  ・・・・・・支持体
１００・・・・・・偏心揺動型歯車装置
１５  ・・・・・・一方軸受孔
１７  ・・・・・・一方支持部
１９  ・・・・・・他方軸受孔
２１  ・・・・・・他方支持部
２５  ・・・・・・一方鍔部
２７  ・・・・・・他方鍔部
２９ａ，２９ｂ・・外輪
３１ａ，３１ｂ・・内輪
３３ａ，３３ｂ・・転動体
４０，４１，４５，４７・・規制部材（円筒プレート）
５０  ・・・・・・第一位置決め手段
６０  ・・・・・・第二位置決め手段
【図１】
0005083873.tif 000002
【図２】
0005083873.tif 000003
【図３】
0005083873.tif 000004