JPH01182657A

JPH01182657A - 特に自動マニピュレータなどのための無遊隙小型高率減速器

Info

Publication number: JPH01182657A
Application number: JP33670887A
Authority: JP
Inventors: Piero Barozzi Gian; ジアン　ピエロ　バロッツィ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-07-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の目的）本発明の目的は、特に自動マニピュレータなどに使用さ
れる小型無遊隙高率減速装置を提供することにある。

（発明の背景）特にオートメーション分野の精密機械の分野における多
くの用途で、低速と高精密運動で機械的構成成分を起動
する問題が発生する。

例えば自動マニピュレータ、即ぢ″ロボット″′の分野
においては、部品を緩やかに動かし、到達位置を正確に
制御し、該運動の高度の反復性を確保し、それが一定位
置に復帰し、先に実施した運動を逆に行うことができる
ようにすることが特に必要である。

かかる運動または起動を行うためには、通常、減速器と
結合される電動機が使用され、所要速度の運動を得る。

かかる減速装置はかなり多数の要件を満足し、上記用途
に沿わなければならない。これら要件の中には、空間縮
小要件、内部摩擦の軽減、高減速比、遊隙排除の要件が
ある。摩擦軽減を達成するためには使用歯車の数を制限
することが必要であるが、高減速比は幾つかの減速段階
を必要とするので、多くの歯車を使用する必要がある。

エピサイクリック減速器を使用すれば、上記要件を満足
することは現在可能であるが、この種の減速器は構造が
複雑であり、いずれの場合にせよ、変速機内で所望通り
遊隙を排除することができない。

事実、一対の歯車からなる変速機の場合は、通常、一方
の歯車から他方の歯車へ一方向の回転でトルクが伝達さ
れるという情況であり、一方の歯車の駆動歯は他方の歯
車の歯の対応側面に接触する一側面をもち、対向側面は
他方の歯車の歯の対応側面から一定値だけ離隔されるこ
とになる。この距離は、歯車間の中心対中心の距離の寸
法などの歯車切削の限られた精度によるもので１通常、
完全には排除できず、特に工業生産の場合、コストを納
得できない程増さない限り除去できない。

係合している対向歯の対応側面間の距離は極めて小さい
が、これが存在すると、回転運動を逆転する場合、トル
クを伝達する新画面が接触しないうちに短い自由回転区
域があり、それが駆動および従動歯車間の極めて正確な
合致を妨げることになる。相互に係合する数対の歯車を
有する減速装置の場合、この現象は増幅され、前述の通
り歯車とその支持部材の製作の時の高精度を通してのみ
排除できるものである。

運動部品の位置の制御が各振動電動機の回転を計算して
行われる自動マニピュレータの場合、高減速比を必要と
する減速器中の遊隙の存在は特に重大になるが、それは
精度を損じ、位置制御の各種の更に複雑な方法を必要と
するからである。

従って、特別に小型の構造を有し、限られた数の歯車で
極めて高い減速比をもち、とりわけ機械的遊隙のない減
速装置を造る問題が生ずる。

（発明の概要）かかる問題は本発明により解決されるが、本発明は、特
に自動マニピュレータ用の無遊隙高速減速比の小型減速
器を提供する。該減速器は第１軸が回転自在に支持され
ている外部ハウジングからなり、該ハウジングが第１歯
壁を緩く支持する遊星機素を担持し、この歯車が二つの
歯車を有し、その一方は外部ハウジングと一体で第１軸
と同軸の冠歯車と噛合い、他方の歯は外部ハウジング内
に支持される第２軸と一体で第１軸と同軸の第２歯車と
噛合い、接近手段が歯車の歯に関連して設けられ、相互
に係合する歯間に起こり得る遊隙を排除できるようにな
っている。

更に詳細には、実施例の一つによれば、本発明による小
型減速装置は外部ハウジングからなり、該ハウジング内
に第１軸が回転自在にされ、一つの傾斜端部分を有し、
該部分上に第１歯車が緩く支持され、共通頂点をもつ二
つの円錐歯を有し。

該共通頂点は第１軸の軸線上に置かれ、第１軸の軸線と
傾斜部分の軸線との交点と合致し、前記歯の一方が外部
ハウジングと一体で第１軸と同軸の全冠歯車と係合し、
他方が外部ハウジング内に支持される第２軸と一体で第
１軸と同軸の第２傘歯車と係合している。

好適な実施例によれば、外部ハウジングと一体の全冠歯
車は第２傘歯車を担持する第２軸の同側に便宜上置かれ
、回転軸線に関して第２歯車の同側に二つの円錐歯をも
つ第１歯車と噛合うので、支持体の振動による不正確さ
をかなり軽減できる。

この代わりに、減速装置は外部ハウジングからなり、そ
の中に第１軸が回転自在に支持され、偏心端部分を有し
、そこに第１歯車が緩く支持され、これが内部と外部の
二つの円筒状歯を有し、その一方が内歯または外歯を有
し外部ハウジングと一体で第１軸と同軸の冠歯車と係合
し、他方が外部または内部円筒状歯を有し外部ハウジン
グ内に支持される第２軸と一体で第１軸と同軸の第２歯
車と係合する。

歯車と冠歯車の歯は、噛合歯の数が多くて遊隙を所望通
りに排除できる場合には、面歯車の円筒状歯にされるか
、またはその反対の場合、歯車と冠歯車の歯はねじ粛と
なり、歯車と冠歯車の歯多士それぞれつる巻線の反対展
開方向を有する二つの連続部分からなる。

円錐またはねじ歯の場合、外部ハウジングは第１および
第２軸の軸線を横断する方向で分割される二部分で便宜
上つくられ、二部分の位置は相互に軸線方向に調節自在
にされ、二部分はそれぞれ二つの軸の一方を軸線方向に
閉塞するように支持し、噛合う歯車対を相互にロックさ
せる。

この目的のために、好ましい実施例の場合、外部ハウジ
ングの二部分は相互にねじで連結されて係合し、その相
対的なねじ込みにより外部ハウジングの二部分の軸線方
向の相対移動が定められ、ハウジングの両部会を相互に
ねじ込ませる回転を阻止する手段が設けられている。

弾性機素もまた、減速装置のハウジング内で第２軸と一
体の第２歯車とその支持体との間に置かれ、予荷重を与
えられ、外部ハウジングの両部会を閉じることができ、
相互に係合する減速器の歯車に軸線方向の推力を与える
ことができ、その推力は被伝達トルク値における同じ歯
車の歯が起こす軸線方向の推力より大きい。この代わり
に、外部ハウジングの部分はそれらを軸線方向に相対的
に接近させる弾性手段を備えることができ、該手段は予
荷重を与えられ、相互に係合する減速器の歯車に軸線方
向の推力を与えることができ、該推力は被伝達トルク値
における同じ歯車の歯が起こす軸線方向推力よりも大き
い。

高減速比を達成するために、相互に係合する歯車の歯数
は極めて小さな値だけ相違させることができる。

（実施例）主な細部は、添付図面を参照する次の説明から明示する
ことができる。

第１図に示すように、本発明による減速装置は部分１を
含む外部ハウジングからなり、その中で軸３が軸受２を
介して支持され、一端部で傘歯車４を担持する。歯車４
は軸９の傾斜部分８上の軸受７により緩く支持される第
２歯車６の歯５と噛合う。歯車６は更に第２歯１０を有
し、更に第２歯１０を介して冠歯車１１と噛合い、冠歯
車１１は外部ハウジングの部分１２と一体をなし、部分
１２内で軸９が軸受１３により支持され、その軸線ａ□
は軸３の軸線ａ２と合致する。

歯車４と歯車５，１０をもつ歯車６と冠歯車１１とから
なる歯車群は、エビサイクル型の平歯車列を構成し、そ
の場合、軸９の部分８は該列の担体の機能を果たす。

事実、軸９の回転は部分８を中心１４のまわりに回転さ
せ、該中心で傾斜部分８の軸＃ａａは軸線ａ１と交わる
。

部分８の上記回転により、歯車６は冠歯車１１上で公転
し、公転毎に軸線ａ３のまわりで更に数分の１回転し、
この回転が順に歯車４に伝達され、それから軸３に伝達
される。

歯の正しい相互噛合は、円錐歯全部のピッチ輪郭の頂点
と中心１４と軸線ａ３とａ工の交点との合致により確保
される。

この減速装置により可能となる減速比が特に高いのは、
歯車４の歯数と歯５の数、および歯１０と冠歯車１１の
歯数が十分に接近するように選択され、この目的のため
に、軸９の軸線ａ□に対する傾斜部分８の軸線ａ、の傾
斜角αを極めて小さい値にすることができるからである
。

別の基本的で有利な結果は、各種の歯間に存在する遊隙
を排除する可能性から得られる。事実、この目的のため
には外部ハウジングの部分１と１２を相互にロックし、
同じ歯を接触させ、この方法で、ねじ１５を介し該組立
体を正位置に到達させて閉塞すればよい。

第１図に示す如く、組立段階でかかる寸法上の調節を行
うためにリング座金１６が設けられ、外部ハウジングの
両部会１，１２の閉塞の際に付加したり排除したりして
、歯を所望通り噛合わすことができる。例えば、自動マ
ニピュレータまたは１′ロボツト″の生産の場合の如き
多くの精密用途の場合には、そのことは最重要となるこ
とが判明しているが、その場合は、起動電動機の両方向
回転の場合でも、減速器を装備する電動機から起動され
る運動部品の位置を一義的に高精度で監視することが要
求される。

かかる制御装置は、電動機の回転の測定装置で便宜上つ
くられ、従って、例えば電動機の逆転の際に係合中の歯
に対向する歯の対応側面間に自由空間をもつ減速器に電
動機が結合される場合には、その精度を全く喪失するこ
ととなるが、それはかような場合、相手の歯車に対する
一方の歯車の短い自由回転の前に逆転が行われ、−枚の
歯が一側面から対向側面に支持を切換え、現存の遊隙を
補償し、実施された測定に誤差を導入するからである。

第２図においては、第１図の減速装置は電動機１６に直
結で取付けられているのが示されており、その場合、軸
９は同じ電動機の軸からなっている。

この実施例において、軸９は傾斜部分８を越えて置かれ
る最終部分１７を有し、該部分１７は歯車４内にある軸
受１８内に支持され、この方法で組立体の剛性を適当に
達成するが、組立体をかなり小型に維持している。

歯車６と軸９の傾斜部分８との質量を釣合わすために偏
心補償質量１９が設けられ、無振動の回転を確保するこ
とができる。

更に構造を小型にすると同時に、歯車６の支持体上の応
力を軽減するために、第３図に示す解決法が便利である
。その場合、冠歯車１１は部分１２ａ内よりはむしろ外
部ハウジングの部分ｌａ内に示され、従って、歯車４の
同側に置かれる。軸９の偏心部分８ａは大直径を備え、
それに対応して大きいアームを提供し、歯車６の支持部
材に作用する力を比例して軽減し、従って、支持部材を
一個の軸受２０だけから構成することができる。

第３図に示す実施例は、小さい値の角度αが相対的に係
合する歯の直径を大きくし、従って、歯数の差を極めて
小さくする方法を示すが、この方法により、特に高い減
速比が達成される。更に歯車４と６の噛合位置を接近さ
せることにより、支持体の振動による不規則運動はかな
り軽減される６係合する歯間の遊隙を排除するために、
第３図において、ねじ２１が部分１ａに設けられ、部分
１２ａ上の対応ねじ２２と係合し、これらのねじを介し
歯が完全に接触するまで両部分がねじ込みにより相互に
接近せしめられるか、または同じ歯に一定の軸線方向荷
重をかけて、更にロックされるようにすることができる
。

この目的のために、第１図の右側に示すように、軸受３
と歯車４の間に置かれるカップばね２ａのような弾性機
素を介在させることも可能であるが、その変形応力は減
速装置の作動トルクにおける円錐歯車からの軸線方向の
推力より高くしなければならない。

外部ハウジングの両部分を所望の相対位置に置く場合、
ハウジングの両部分をロックした後、本体ｌａ内のねじ
内孔にねじ込まれるねじ２３か、または回転を停止する
ピン、または類似手段で両部分を固定することができる
。

遊隙を排除するための上記操作は、新しい減速器との組
立中にか、または一定の使用期間後歯車が摩耗し、精度
を損なわれた場合に継続的に行うことができる。

歯車が荷重を加えることで相互にロックされている場合
、起こり得る摩耗は、かかる荷重により変形されるばね
２ａのような部材の弾性回復により自動的に補償するこ
とができる。

ばね２ａの代わりに、歯の摩耗から生ずる遊隙を自動的
に補償するために、外部ハウジングの両部分間に作用す
る弾性機素を設けることも可能である。この機素は、同
部分を軸線方向に結合する傾向を有し、これにより、相
互に係合する歯に所望の軸線方向の荷重を加える。

歯車の軸線方向予荷重用の手段が設けられているこの実
施例は、予荷重の結果としての内部摩擦の増大が好まし
くない場合に都合がよい、摩擦が最小となる減速器が望
まれる場合、一方では使用歯車の数が限られる結果それ
が可能となるので、変形自在の機素は減速装置に依存せ
ず、遊隙の排除は歯の接触位置まで外部ハウジングの部
分を一緒に結合することだけで達成される。

本発明による減速装置はまた、第４図に示す円筒状歯で
つくることができる。

事実、外部ハウジングの部分２４には軸２６が軸受２５
により支持され、その極端部に内歯２７をもつ歯車を備
える。内歯２７は歯車２９の外歯２８と噛合い、歯車２
９は軸２６と同軸の軸３２の偏心部分３１上の軸受３０
により緩く支持される。歯車２９はまた内歯３３を有し
、それを介して歯車２９は順に軸３２と同軸で外部ハウ
ジングの部分３５と一体の外歯３４と噛合い、該部分３
５内で軸３２が軸受３６により支持される。

この実施例において、ピッチ円直径と共同で相互に係合
する歯の歯数とその結果として、この方式が達成する減
速比を決定するものは、軸３２とその偏心部分３１間の
偏心１１　ｅＩ＋である。

この実施例は、円錐歯と比較して円筒状歯の製作が容易
であるので、特に経済的見地からは有利である。それは
、相互に係合する大多数の歯、あるものは内歯、他は外
歯が与える精度が減速器の出力軸の遊隙を排除するのに
足る場合は特に有利である。

しかし、得られた精度が直歯の場合でも、遊隙の排除の
ための調節のためにはまだ十分でない場合、第５図に示
す如く、反対方向にねじ歯をもつ一部分で各歯をつくる
ことができる。かような方法では、ねじ３９による固定
で、ねじ、例えばねじ３７、３８を介して行われる減速
装置の外部ハウジングの軸線方向のロックは、相手のね
じ歯の相対位置間の＠線方向の移動を僅小に決定し、ね
じ歯の各対の対向側面をその相手の対向歯と接触させ、
完全に存在する遊隙を排除する。

かかる移動は第６図に概略で示されているが、その場合
、実線で示された二つの反対ねじ部分からなる歯Ａが、
これも二つの反対ねじ部分からなり、図では点線で示さ
れる歯Ｂと噛合うのが示されている。図の左側において
は、歯は心を合わせられて示され、大きな遊隙ＪＩ　Ｇ
　１１を歯の間にもっているが、図の右側においては、
歯Ｂの軸線方向の変位の後で遊隙が排除される方法が示
されている。

かかる状態下で各回転方向のためには、歯車の一部分だ
けがトルク−伝達のために噛合い、かかる状態のために
寸法を定められなければならない。

この実施例においても予荷重を与えることができる、第
１図のばね２ａのような弾性機素を尋人し、歯の摩耗に
よる遊隙の補償を自動的に行うことができる。

円筒状の歯の場合は、図示の歯とは異なる設計によって
つくることができる。例えば、内歯と外歯３３をもつ冠
歯車や、同時に内歯２８と内歯付き歯車２７をつくり、
それにより、図示のものと同等の回転列をつくることが
できる。

多数の別の変形は１本発明の骨組とその一般特性から逸
脱せずに導入することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による減速装置の断面図、第２図は電動
機に取付けられ、電動機−減速装置を形成する第１図の
減速器を示す図、第３図は減速装置の代替実施例を示す
図、第４図は減速装置の別の実施例を示す図、第５図は
第４図の減速装置の特別な実施例を示す図、第６図は第
５図の減速器の歯の噛合いを示す図である。１．１２．２４・・・外部ハウジングの部分、　　２゜
７　、１３．１８．２０．２５．３０・・・軸受、　３
，９゜２６、３２・・・軸、　４，２９・・・歯車、　
５・・・歯、６・・・第２歯車、　８・・・傾斜部分、
　１０・・・第２歯、１１・・・冠歯車、　１４・・・
円錐歯車全体のピッチ輪郭の頂点の中心、　１５・・・
ねじ、１６・・・リング座金、　１７・・・軸９の最終
部分、１９・・・偏心補償質量、　’２１．２２．２３
・・・ねじ、２７、３３・・・内歯、２８・・・歯車２
９の外歯、　３１・・・偏心部分、　３４・・・外歯。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、外部ハウジングと、該ハウジング内で第１軸
が回転自在になっていること、前記軸が遊星機素を担持
し、該機素上で二つの歯を有する第１歯車が緩く支持さ
れていること、該歯の一方が外部ハウジングと一体で第
１軸と同軸の冠歯車と係合すること、他方の歯が外部ハ
ウジング内に支持される第２軸と一体で第１軸と同軸の
第２歯車と係合すること、歯車の歯を相対的に接近させ
、相互に係合する歯間に存在し得る遊隙を排除すること
ができる手段を備えていることを特徴とする前記減速器
。
（２）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、外部ハウジングを備え、該ハウジング内で第
１軸が回転自在に取付けられ、その極端部にて傾斜部分
を有し、そこで第１歯車が緩く支持されていること、該
歯車が第１軸の軸線上に置かれる共通頂点をもつ二つの
円錐歯を有し、該頂点が第１軸の軸線と傾斜部分の軸線
との交点と合致すること、該歯の一方が外部ハウジング
と一体で第１軸と同軸の傘冠歯車と係合すること、他方
の歯車が同じ外部ハウジング内に支持される第２軸と一
体で第１軸と同軸の第２傘歯車と係合することを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の前記減速器。
（３）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、外部ハウジングと一体の傘冠歯車が第２傘歯
車を担持する第２軸の同側に置かれ、回転軸線に関して
は第２歯車の同側に二つの傘歯をもつ第１歯車と噛合う
ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の前記
減速器。
（４）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、外部ハウジングを備え、該ハウジング内で第
１軸が回転自在になっていること、この軸がその極端部
に偏心部分をもつこと、そこで二つの円筒状歯をもつ第
１歯車が緩く支持されること、該歯が外方と内方の歯か
らなり、その一方が円筒状歯をもち外部ハウジングと一
体で第１軸と同軸の冠歯車と係合し、他方の歯が内方ま
たは外方の円筒状歯を有して外部ハウジング内に支持さ
れ、第１軸と同軸の第２歯車と係合することを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載の前記減速器。
（５）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、歯車と冠歯車の歯が直歯の円筒状歯になって
いることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の
前記減速器。
（６）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、歯車と冠歯車の歯がねじ歯であり、各歯がつ
る巻線の反対展開方向をもつ二つの連続部分からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の前記減
速器。
（７）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、外部ハウジングが第１および第２軸の軸線を
横断する方向で分割され、その位置を軸線方向に相互に
調節される二つの部分でつくられ、該二部分がそれぞれ
軸線方向に閉じ込める該二軸の一方を支持することを特
徴とする特許請求の範囲第（２）項、第（３）項または
第（６）項記載の前記減速器。
（８）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、外部ハウジングの二部分が相互にねじ手段に
連結されて係合し、その相対的なねじ込みが外部ハウジ
ングの二部分の軸線方向の相対運動を決定することと、
ハウジングの二部分の相互のねじ込み回転を固定する手
段が設けられることとを特徴とする特許請求の範囲第（
７）項記載の前記減速器。
（９）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速器
であって、弾性機素が第２軸と一体の第２歯車とその支
持体の間で減速器内に介装され、外部ハウジングの二部
分を結合することで予荷重をもち、相互に係合する減速
装置の歯車に軸線方向の推力を与えることができ、該推
力が被伝達トルク値で同じ歯車の歯が起こす軸線方向推
力より強いことを特徴とする特許請求の範囲第（７）項
記載の前記減速器。
（１０）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速
器であって、外部ハウジングの部分が軸線方向に相対的
に接近できるようにする弾性手段を装備し、該弾性手段
が予荷重をもち、減速器の歯車に軸線方向の推力を与え
て相互に係合させることができ、該軸線方向推力が被伝
達トルク値で同じ歯車の歯が起こす軸線方向の推力より
強いことを特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載の
前記減速器。
（１１）特に自動マニピュレータ用無遊隙小型高率減速
器であって、相互に係合する歯の歯数が極めて小さな値
しか違っていないことを特徴とする特許請求の範囲の第
（１）項ないし第（１０）項のいずれか１項記載の前記
減速器。