JP4749697B2

JP4749697B2 - 偏心揺動型減速機

Info

Publication number: JP4749697B2
Application number: JP2004321885A
Authority: JP
Inventors: 智之村上; 陽次浅野
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2024-11-05
Also published as: JP2006132651A

Description

本発明は、ピニオンの偏心運動を減速して取出す偏心揺動型減速機に関し、特にブレーキ付偏心揺動型減速機に関する。

例えば、ロボットのアームを駆動する駆動装置は、サーボモータと、サーボモータの回転を減速する減速機を備えているが、このようなロボットのアームは、確実に停止しなければならないため、ブレーキ手段が組み込まれている。

従来、このようなブレーキ手段３は、図４に示すように、サーボモータ１と偏心揺動型減速機２との間でサーボモータ１の出力軸１ａに連結されて配置されている。

しかしながら、このような偏心揺動型減速装置にあっては、少なくともサーボモータ１およびブレーキ手段３が軸方向に積重ねられているため、全体としての軸方向長さが長くなるという問題がある。

特許文献１（実公平２−４５５５４号公報）には、この問題を解決するものとして、内周に歯が形成されたケースと、ケース内に収納され前記歯に全歯で噛み合うとともに該歯より若干歯数が少なく偏心運動するピニオンと、ピニオンの半径方向外端部に挿入された一対のクランクピンと、前記クランクピンの回転可能に支持するキャリアと、を備えた偏心運動型減速装置において、一方のクランクピンに制動力を与えるブレーキ手段を連結するとともに、他方のクランクピンに回転に関する情報を検出する検出手段を連結したことを特徴とする偏心運動型減速装置が提案されている。

実公平２−４５５５４号公報

特許文献１に開示された減速機では、一つのクランク軸のみにブレーキを設けているので、出力トルクの大きな偏心揺動型減速機にとって、所定のブレーキ力を確保しようとすれば、クランク軸の軸方向に多くの摩擦板を設けることが必要であり、クランク軸やブレーキが軸方向に長くなる。その結果、軸方向に長い偏心揺動型減速機となってしまう。

本発明は、上述した従来技術に付随する問題を解消し、所定のブレーキ力を得るために、複数の第１の摩擦板および複数の第２の摩擦板を有するブレーキ付偏心揺動型減速機において、軸方向の摩擦板の枚数を減らし、軸方向に短い偏心揺動型減速機を提供することを目的とする。

本発明においては上記の目的を、内歯を有する内歯歯車体と、該内歯歯車体の内歯に噛み合う外歯を有し偏心揺動する外歯歯車と、該外歯歯車に係合する複数のクランク機構部材と、該複数のクランク機構部材を回転自在に支持する支持体とを備え、前記内歯歯車体または前記支持体から回転が出力される偏心揺動型減速機において、ブレーキ手段が前記複数のクランク機構部材の少なくとも二個に設けられ、前記ブレーキ手段が、前記クランク機構部材に軸方向に移動可能に設けられた複数の第１の摩擦板、前記支持体に取付けられた内歯体、該内歯体に軸方向に移動可能に且つ前記第１の摩擦板と摩擦係合可能に設けられた複数の第２の摩擦板を備え、各ブレーキ手段は同一平面に配置されていることことを特徴とする偏心揺動型減速機により達成する。

本発明においては、ブレーキ手段が前記複数のクランク機構部材の少なくとも二個に設けられているので個々のブレーキ手段の制動負荷を小さくすることができ、各ブレーキ手段の摩擦板の数を少なくすることができ、軸方向の長さが短い偏心揺動型減速機が提供される。

更に本発明においては、ブレーキ手段が前記複数のクランク機構部材の全てに設けられていることが好ましく、このようにすることにより、更に軸方向に短い偏心揺動型減速機を得ることができる。

また本発明においては、ブレーキ手段の各々が前記クランク機構部材の端部に設けられていることによりブレーキ手段のクランク機構部材への取付けが容易に行なうことができるようになる。

更に本発明においては、モータ取付用中空部材が前記ブレーキ手段の周囲部に位置して前記内歯歯車体の端部に取付けられていることが好ましく、このようにすることによりモータ取付用中空部材はブレーキ手段を保護するとともに、モータが取付けられるという２つの機能を持たせることができ、有効に利用することができる。

更に、実施例に示すように本発明においては、前記ブレーキ手段が、前記クランク機構部材に軸方向に移動可能に設けられた第１の摩擦板、前記支持体に取付けられた内歯体、該内歯体に軸方向に移動可能に且つ前記第１の摩擦板と摩擦係合可能に設けられた第２の摩擦板、前記モータ取付用中空部材に摺動可能に設けられ前記第１および第２の摩擦板を軸方向に移動させるピストン、並びに該ピストンを前記摩擦板の方向へ押付ける押付け手段を備え、前記モータ取付用中空部材の内周と前記ピストンの外周との間に前記ピストンを移動させる液圧室が形成されていることにより取付用中空部材の内周をピストンを移動させるための液圧室とすることにより更に有効に利用することができる。

本発明はクランク軸が外歯歯車中央に来るセンタクランク式の偏心揺動型減速機でもよいし、クランク機構部材が回転中心の回りに等配的に配置された偏心揺動型減速機の何れにも適用することができる。特に、本発明をセンタクランク式以外の偏心揺動型減速機に適用する場合には、前記複数のクランク機構部材が回転中心から放射方向に離隔した位置において外歯歯車に係合して設けられ、該クランク機構部材の少なくとも一つに入力歯車が設けられ、該入力歯車から回転動力が入力されることが好ましい。このようにすることによりクランク機構部材を入力歯車およびブレーキを設けることができ有効に利用することができる。

この場合に前記モータ取付用中空部材の端部に、出力回転軸を有したモータが取付けられ、該出力回転軸から前記入力歯車へ回転動力が入力されることが好ましい。これにより軸方向に短いモータ付偏心揺動型減速機を得ることができる。

本発明においては、ブレーキ手段が前記複数のクランク機構部材の少なくとも二個に設けられているので個々のブレーキ手段の制動負荷を小さくすることができ、各ブレーキ手段の摩擦板の数を少なくすることができ、軸方向に短い偏心揺動型減速機を提供される。

以下、センタクランク方式でない偏心揺動型減速機、すなわち、中心軸の回りにクランク機構部材を等配的に配置した偏心揺動型減速機の本発明の実施例を図示した添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

この実施例においては、図１に示すように、モータ１０および偏心揺動型減速機２０が垂直方向に上下に設けられており、モータ１０の出力軸１０ａ側のフランジ部１１に中空円筒状の中空部材５０を介して偏心揺動型減速機２０が止着されている。すなわち、中空部材５０は上下に結合されたリング状の第１部材５１および第２部材５２を有しており、第２部材５２とモータ１０のフランジ部１１とをボルト１２で締着しており、第１部材５１にボルト１３により偏心揺動型減速機２０の内歯歯車体２１を止着している。

内歯歯車体２１はその内面に内歯２１ａを具備している。この実施例においては、内歯歯車体２１の内面に等間隔に内歯ピン２１ａを取付けて内歯歯車を構成している。

偏心揺動型減速機２０の外歯歯車２３は内歯歯車体２１の内歯２１ａの歯数より僅かに少ない歯数の外歯を有し、内歯歯車体２１の内歯と噛み合うようにして上下２列に設けられている。

内歯歯車体２１の内部に中空部が形成され、中空部に上下のメインベアリング２４ａ、２４ｂによって支持本体２５が回転可能に支持されている。支持本体２５には３個の柱部２５ａが垂直軸線の周りに等配的に形成されている。柱部２５ａに位置決めピン２９およびボルト３０により円板状部３１が固定されており、支持本体２５および円板状部３１は本発明の支持体を構成している。

この実施例においては、下側のメインベアリング２４ｂは通常のアンギュラ玉軸受であり、上側のメインベアリング２４ａは円すいころ軸受としている。

支持本体２５内にモータ１０および偏心揺動型減速機２０の垂直な回転軸線の周りに複数の（この実施例においては３個の）クランク機構部材２７が上下の円錐軸受２８により垂直軸線の周りに回転可能に支持されている。クランク機構部材２７は上述の垂直な回転軸線の周りに柱部２５ａと交互に位置している。各クランク機構部材２７はニードル軸受２６を介して外歯歯車２３に係合しており、外歯歯車２３を揺動させる。

クランク機構部材２７を回転可能に支承している円錐軸受２８のうち下側の円錐軸受２８は円板状部３１に設けられている。

内歯歯車体２１の上部端面にはフランジ部２１ａが形成されており、フランジ部２１ａには他の取付部材（図示せず）に取付けるための取付穴２１ｂが形成されている。

支持本体２５の上端面にはピニオンギア３５がスプライン結合されており、このピニオンギア３５が支持本体２５に対し抜けないように押え板３６および押えボルト３３によって支持本体２５に止着されている。

支持本体２５の上側メインベアリング２４ａの上方には、円筒状をしたシール補助リング３８が支持本体２５に形成されたネジと螺合している。シール補助リング３８の外側に設けられたシール収納体３９がボルト４０によりフランジ部２１ａに固定され、シール収納体３９には上下２段にオイルシール４１が収納されている。

前述したモータ１０の出力軸１０ａの上端部には小歯車４３が取着されまたは一体的に形成されており、また前述したクランク機構部材２７の下端部には、この小歯車４３と螺合する大平歯車４２が取着されている。

以上の構成は通常のモータ付偏心揺動型減速機の構成であり、モータ１０の出力軸の回転は小歯車４３を介してクランク機構部材２７の大平歯車４２に伝達され、これによりクランク機構部材２７を回転し、クランク機構部材２７の回転により支持本体２５と内歯歯車体２１とが相対回転するようにして減速するようにしている。

この場合に、内歯歯車体２１を取付部材（図示せず）に固定することによって支持本体２５が回転し、ピニオンギア３５から出力を取出すことができる。また、逆に支持本体２５のピニオンギア３５を固定することによって、内歯歯車体２１のフランジ部２１ａが回転し、このフランジ部２１ａから出力を取出すことができる。

本発明においては、上記構成のクランク機構部材２７の下端部にブレーキ手段７０が設けられている。このブレーキ手段７０は複数あるクランク機構部材２７の少なくとも２つに設けられているものである。

図１〜図３を参照して本発明のブレーキ手段７０について説明する。クランク機構部材２７のクランク軸２７ａの下端部に上下方向に等間隔に複数の第１の摩擦板５３がクランク軸２７ａに沿って上下に移動可能にスプライン結合しており、第１の摩擦板５３はクランク軸２７ａに対して相対回転はせず一体的に回転するようになっている。各第１の摩擦板５３の上下両側にはライニング部材５４が貼付られブレーキシュー５７を構成している。

一方、図１に示すように、上側に天井を有し、図２に示すように３つのブレーキ手段７０を収納する三角形形状の凹部５５ｂを有する内歯体５５が図１に示すように円板状部３１の底部にボルト５６により取着されている。この内歯体５５は、三角形形状の凹部５５ｂの内周面に図２に示すような内歯５５ａが形成されており、この内歯５５ａと係合する外歯５８ａを有する第２の摩擦板５８が内歯体５５に対して上下方向に移動可能に設けられている。なお、第１の摩擦板５３の外周は内歯体５５の内周に達せず、また、第２の摩擦板５８の内周はクランク軸２７ａの外周に達しない。第２の摩擦板５８の外歯５８ａは内歯体５５の内歯５５ａと歯形同士が噛み合っているために第２の摩擦板５８は内歯体５５に対し相対回転はせず軸方向へのみ摺動可能である。

上述した中空部材５０の下端部は内向きに突出して肩部５０ａが形成されており、この肩部５０ａと係合する形状の段６０ａ付きのピストン６０が中空部材５０の下端部に摺動可能に嵌合されており、中空部材５０とピストン６０との間にはＯ−リングからなるシール部材６１、６２が装着されており、これによりピストン６０は中空部材５０内を上下方向に摺動可能に密封嵌合された状態となっている。中空部材５０の肩部５０ａとピストン６０の段部６０ａとの間に液圧室６３が形成されており、この液圧室６３には中空部材５０に形成した導入孔６４から油が導入されるようになっており、油が導入されることによってピストン６０は下側に移動するようになっている。一方、ピストン６０の下部には圧縮バネ６５などの押圧部材が設けられており、ピストン６０を常時上向きに押圧付勢している。

以上の構成により油導入孔６４から液圧室６３に油が導入されると圧縮バネ６５の押圧力に抗してピストン６０が下側に移動され、これによりクランク軸２７ａの第１の摩擦板５３と内歯体５５の第２の摩擦板５８との接触が解除され、クランク軸２７ａは自由に回転する。一方、上記液圧室６３への油の導入を止めることによって、ピストン６０は圧縮バネ６５により上向きに押圧され、これによりクランク軸２７ａに設けた第１の摩擦板５３と内歯体５５に設けた第２の摩擦板５８とが摩擦係合をしてクランク機構部材２７にブレーキが作用するようになっている。

上記実施例においては、クランク機構部材２７がモータ１０の出力軸１０ａの回りに１２０°の間隔を開けて等配的に設けられており、ブレーキ手段７０がそのうちの少なくとも２つに設けられている。好ましくはブレーキ手段７０は３つのクランク機構部材２７の全てに設けられていることがブレーキ力が強くなり、ブレーキ自体の長さ方向の大きさを小さくし装置全体をコンパクトにでき好ましい。

また、ブレーキ手段７０は前述した実施例のように、クランク機構部材２７の外側端部に設けられていることが好ましく、このようにすることによりブレーキ手段７０の取付調整などが極めて容易に行える。

また、実施例に示すようにモータ取付用中空部材５０をブレーキ手段７０の周囲に位置して、内歯歯車体２１の端部に取付けることによりモータ取付用中空部材５０がブレーキ手段７０を外部から保護するとともにモータ１０と偏心揺動型減速機２０の取付けが簡単に行えるという利点が生じる。

また、実施例に示すように、中空部材５０にピストン６０を装着し、このピストン６０を作動させる液圧室６３を中空部材５０とピストン６０の間に形成することによって、コンパクトな構成でブレーキを作動させることができる。

上述した実施例においては、クランク機構部材２７が中心軸の回りに等配的に設けられたタイプについて説明したが、本発明は、外歯歯車を偏心揺動させるためのクランク軸が内歯２１ａの中心線上にある所謂センタクランク方式の偏心揺動型減速機にも適用することができる。

なお、上述した実施例のように、センタ揺動式でない場合には、モータ１０の出力軸の回りにクランク機構部材２７を等配的に設けるとともに、モータ１０の出力軸から複数のクランク機構部材２７の少なくとも１つに回転力を入力することによって、他の２つのクランク機構部材２７にブレーキを設けてもよい。

本発明の一実施例の縦断面図ある。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のブレーキ手段の拡大断面図である。従来装置の一部断面とした概略図である。

符号の説明

２１内歯歯車体
２３外歯歯車
２７クランク機構部材
２５支持本体
３１円板状部
５３第１の摩擦板
５５内歯体
５８第２の摩擦板
７０ブレーキ手段

Claims

内歯を有する内歯歯車体と、該内歯歯車体の内歯に噛み合う外歯を有し偏心揺動する外歯歯車と、該外歯歯車に係合する複数のクランク機構部材と、該複数のクランク機構部材を回転自在に支持する支持体とを備え、前記内歯歯車体または前記支持体から回転が出力される偏心揺動型減速機において、ブレーキ手段が前記複数のクランク機構部材の少なくとも二個に設けられ、前記ブレーキ手段が、前記クランク機構部材に軸方向に移動可能に設けられた複数の第１の摩擦板、前記支持体に取付けられた内歯体、該内歯体に軸方向に移動可能に且つ前記第１の摩擦板と摩擦係合可能に設けられた複数の第２の摩擦板を備え、各ブレーキ手段は同一平面に配置されていることを特徴とする偏心揺動型減速機。
前記ブレーキ手段が前記複数のクランク機構部材の全てに設けられていることを特徴とする請求項１記載の偏心揺動型減速機。
前記ブレーキ手段の各々が前記クランク機構部材の端部に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の偏心揺動型減速機。
モータ取付用中空部材が前記ブレーキ手段の周囲部に位置して前記内歯歯車体の端部に取付けられていることを特徴とする請求項３記載の偏心揺動型減速機。
前記ブレーキ手段が、前記モータ取付用中空部材に摺動可能に設けられ前記第１および第２の摩擦板を軸方向に移動させるピストン、並びに該ピストンを前記摩擦板の方向へ押付ける押付け手段を備え、前記モータ取付用中空部材の内周と前記ピストンの外周との間に前記ピストンを移動させる液圧室が形成されていることを特徴とする請求項４記載の偏心揺動型減速機。
前記複数のクランク機構部材が出力回転中心から放射方向に離隔した位置において外歯歯車に係合して設けられ、該クランク機構部材の少なくとも一つに入力歯車が設けられ、該入力歯車から回転動力が入力されることを特徴とする請求項１、２、４または５のいずれか１項記載の偏心揺動型減速機。
前記モータ取付用中空部材の端部に、出力回転軸を有したモータが取り付けられ、該出力回転軸から前記入力歯車へ回転動力が入力されることを特徴とする請求項６記載の偏心揺動型減速機。