JPH05321990A - 差動伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度でかつ高効率の差動伝動装置を提供す
ること。 【構成】 回転軸７の偏心カム６にラジアル及びスラス
ト荷重を支持可能なころがり軸受９を介して外歯２段ギ
ヤ８を回転自在に取付ける。この外歯２段ギヤ８の一方
のギヤ10に固定ギヤ11を噛合し、他方のギヤ12に出力ギ
ヤ13を噛合させる。外歯２段ギヤ８及び回転軸７と固定
ギヤ11あるいは出力ギヤ13との間に加わる力を受ける軸
受14,15 をその軸方向位置が外歯２段ギヤ８の歯幅内と
なるように設ける。これにより、外歯２段ギヤ８に加わ
るスラスト荷重を軸受９で支持でき、回転軸７や各ギヤ
11,13 に加わる力をその方向上の軸受14,15 で支持でき
るので回転軸７等の変形を防止でき、動力伝達のロスを
防止できて精度も向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は差動伝動装置に係り、種
々の動力伝達装置や位置決め装置等に利用できる。

【０００２】

【背景技術】本願出願人は、差動伝動装置を用いた位置
決め装置として実公平１−３７１１６号を既に提案して
いる。この位置決め装置５０は、図３に示すように駆動
軸５１が嵌合されて駆動軸５１と共に回転する回転軸５
２を備え、この回転軸５２に一体に形成された偏心カム
５３には、外歯２段ギヤ５４が回転自在に取付けられて
いる。

【０００３】外歯２段ギヤ５４の大径の一方のギヤ５５
には固定ギヤ５６が噛合され、この固定ギヤ５６はその
周面に形成された歯５６Ａに六角ボルト５７が噛合され
ることで所定の位置で固定されている。外歯ギヤ５４の
小径の他方のギヤ５８には出力ギヤ５９が噛合され、こ
の出力ギヤ５９の外周に突設された作動部６０によりマ
イクロスイッチ６１が作動されて所定の信号が発せられ
るようになっている。

【０００４】この位置決め装置５０においては、回転軸
５２の偏心カム５３に回転自在に支持された外歯２段ギ
ヤ５４の一方のギヤ５５は、駆動軸５１の回転に伴い固
定ギヤ５６の内歯上を転動し、それらの歯数比分だけ変
速される。この一方のギヤ５４の転動に伴い他方のギヤ
５８も回転し、ギヤ５８に噛合された出力ギヤ５９はそ
れらの歯数比分だけ更に変速されて回転する。この回転
により出力ギヤ５９の外周に突設された作動部６０が順
次移動し、駆動軸５１の回転数に応じて出力ギヤ５９が
所定角度回転したときにマイクロスイッチ６１を作動さ
せるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような位置決め装
置５０は、小型でかつ大変速比を得られるため、電動ブ
ラインドの位置決め装置等に利用されているが、用途に
よっては利用できないことがあった。すなわち、本願出
願人が位置決め装置５０に用いられている差動伝動装置
を研究した結果、従来の差動伝動装置は大きな変速比が
得られる一方、以下に詳述するような問題点があり、こ
れにより動力伝達の効率や精度が低くなって産業用ロボ
ット等の高精度が要求される場合の位置決め装置や、大
きな動力を伝達する装置等には利用できなかった。

【０００６】つまり、従来の差動伝動装置は大きな変速
比が得られるため、外歯２段ギヤ５４の各ギヤ５５，５
８と固定ギヤ５６および出力ギヤ５９間に大きな荷重が
加わり、これにより回転軸５２および固定ギヤ５６、出
力ギヤ５９には各ギヤの噛み合った歯の圧力角の作用に
よってラジアル荷重が加わり、回転軸５２や固定ギヤ５
６、出力ギヤ５９の軸受部分がこの荷重が加わる位置か
ら軸方向に離れているために回転軸５２等が変形して傾
いてしまった。これにより、噛合している各ギヤ５５，
５６，５８，５９の軸間距離も変化して噛み合い位置が
変わってしまい、動力伝達にロスが生じ、精度も悪くな
るという問題があった。

【０００７】また、外歯２段ギヤ５４は中心軸が軸方向
にずれている２つのギヤ５５，５８で構成されているの
で、固定ギヤ５６および出力ギヤ５９に噛合した状態で
回転すると、外歯２段ギヤ５４には各ギヤ５６，５９か
ら反対方向の力が加わって軸直交方向を中心軸とする回
転力が加わり、これにより外歯２段ギヤ５４には前述の
ラジアル荷重だけでなくスラスト荷重も加わることにな
る。しかしながら、外歯２段ギヤ５４は回転軸５２にす
べり軸受で支持されているだけなのでスラスト荷重を支
持できず、このため外歯２段ギヤ５４や回転軸５２の位
置がずれたり変形したりするため、動力伝達にロスが生
じて精度も悪くなるという問題があった。

【０００８】このため、位置決め装置５０の駆動軸５１
をステップモータに１２万パルス加えて回転させたと
き、出力ギヤ５９の回転角度は３０パルス程度のばらつ
きが生じていた。この程度のばらつきであれば電動ブラ
インドの位置決め用などには十分利用できるが、産業用
ロボットの原点出し等の位置決め用等の極めて高い精度
を要求される場合には利用できなかった。また、位置決
め装置５０に用いた外歯２段ギヤ５４、固定ギヤ５６お
よび出力ギヤ５９で構成される差動伝動装置を動力伝達
手段として用いる場合には、差動伝動装置でのロスが大
きく実用的でないという問題もあった。

【０００９】本発明は、上述した従来の問題点を解決し
て高精度でかつ高効率の差動伝動装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の差動伝動装置
は、回転軸に設けられた偏心カムにラジアル荷重および
スラスト荷重を支持可能なころがり軸受を介して外歯２
段ギヤを回転自在に取付け、この外歯２段ギヤの一方の
ギヤに固定ギヤを噛合し、かつ他方のギヤに出力ギヤを
噛合させるとともに、前記外歯２段ギヤおよび回転軸と
固定ギヤとの間あるいは外歯２段ギヤおよび回転軸と出
力ギヤとの間に加わる力を受ける軸受をその軸方向位置
が外歯２段ギヤの歯幅内となるように設けたことを特徴
とするものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、前記外歯２段ギヤおよび回
転軸と固定ギヤあるいは出力ギヤとの間に加わる力を受
ける軸受をその軸方向位置が外歯２段ギヤの歯幅内とな
るように設けたので、ギヤの噛み合いによって生じる力
の方向上に軸受が設けられる。このため、ギヤの噛み合
いによって生じる力が加わっても回転軸等が傾くことが
なく、各ギヤ間の軸間距離も変わらないため、ギアの噛
み合い位置も一定となり噛み合い位置の変化によって生
じるロスや精度の低下が無くなる。

【００１２】また、外歯２段ギヤを回転軸の偏心カムに
ラジアル荷重およびスラスト荷重を支持可能なころがり
軸受を介して支持しているため、外歯２段ギヤにラジア
ル荷重のみならずスラスト荷重が加わってもその荷重を
受けることができ、従来のようなすべり軸受を使用して
いた場合に比べてロスが少なくなって精度も向上する。
従って、高精度でかつ高効率の差動伝動装置を提供でき
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
基づいて説明する。差動伝動装置１は、円柱状の空間を
区画するフランジ２およびカバー３を備え、フランジ２
にはモータ４が固定されている。モータ４の軸はフラン
ジ２およびカバー３内に配置され、この軸が差動伝動装
置１の入力軸５とされている。

【００１４】入力軸５には、偏心カム６が一体に形成さ
れた回転軸７が固定されている。偏心カム６には外歯２
段ギヤ８がボールベアリング９を介して回転自在に取付
けられている。ボールベアリング９としては、ラジアル
荷重およびスラスト荷重を支持できる深溝玉軸受が用い
られている。

【００１５】外歯２段ギヤ８の大径の一方のギヤ１０に
は固定ギヤ１１が内歯噛合され、外歯２段ギヤ８の小径
の他方のギヤ１２には出力ギヤ１３が内歯噛合されてい
る。

【００１６】固定ギヤ１１は、回転軸７との間に設けら
れたボールベアリング１４によって回転自在に支持され
ている。一方、出力ギヤ１３も回転軸７との間に設けら
れたボールベアリング１５によって回転自在に支持され
ている。なお、出力ギヤ１３に一体に形成された出力軸
１６はブシュ１７を介してカバー３に回転自在に支持さ
れている。固定ギヤ１１および出力ギヤ１３と回転軸７
との間に設けられた各ボールベアリング１４，１５は、
その軸方向位置が外歯２段ギヤ８の歯幅内となるように
設けられている。

【００１７】固定ギヤ１１の下側には、固定ギヤ１１の
位置調整用のウォームギヤ１８が設けられ、固定ギヤ１
１の外周にはこのウォームギヤ１８に噛合する歯１９が
形成されている。このため、ウォームギヤ１８を回転さ
せると、歯１９の作用により固定ギヤ１１がボールベア
リング１４部分を軸として回転するようになっている。
一方、ウォームギヤ１８はそのリード角等によって固定
ギヤ１１によっては回転せず、従ってウォームギヤ１８
を回転させない限り固定ギヤ１１はフランジ２およびカ
バー３に対して所定の固定位置で支持されるようになっ
ている。

【００１８】このような構成の本実施例の作用について
説明する。モータ４を駆動して入力軸５を回転させる
と、回転軸７が回転して回転軸７の偏心カム６にボール
ベアリング９を介して取付けられた外歯２段ギヤ８も回
転しようとする。この際、外歯２段ギヤ８の一方のギヤ
１０はウォームギヤ１８の作用によって固定状態にある
固定ギヤ１１に噛合されているため、固定ギヤ１１の内
歯上を転がるように転動し、それらの歯数比分だけ変速
される。

【００１９】ギヤ１０の転動に伴い、外歯２段ギヤ８の
他方のギヤ１２も回転するため、ギヤ１２に噛合された
出力ギヤ１３はそれらの歯数比分だけ更に変速されて回
転し、これにより出力軸１６は入力軸５に対して大きく
変速されて一定の比率で回転する。なお、この差動伝動
装置１を原点出し等の位置決め装置として用いる場合に
は、出力軸１６の回転によって移動する作動部およびこ
の作動部によって作動されるマイクロスイッチ等の適宜
な信号発生手段を設けるなどすればよい。また、動力伝
達装置として利用する場合には出力軸１６に適宜なアク
チュエータ等を連結すればよい。また、ウォームギヤ１
８によって固定ギヤ１１を回転させると、外歯２段ギヤ
８を介して出力ギヤ１３および出力軸１６が回転するの
で、手動操作や位置決め装置の設定位置調整等が行え
る。

【００２０】このような本実施例によれば、固定ギヤ１
１および出力ギヤ１３と回転軸７との間に介在される軸
受としてのボールベアリング１４，１５を、その軸方向
位置が外歯２段ギヤ８の歯幅内となるように設けたの
で、外歯２段ギヤ８の各ギヤ１０，１２と固定ギヤ１１
および出力ギヤ１３との噛み合いによって生じる力が外
歯２段ギヤ８と固定ギヤ１１および出力ギヤ１３との間
に加わっても、その力を支持するボールベアリング１
４，１５がその力の加わる方向上と同一あるいは極めて
近い位置に設けられているので、その力によって回転軸
７や固定ギヤ１１、出力ギヤ１３等が変形して傾くよう
なことがない。従って、各ギヤ１０，１２，１１，１３
の軸間距離も変わらず噛み合い位置も一定にでき、従来
各ギヤ１０，１２，１１，１３の噛み合い位置が変化す
ることで生じていた動力伝達のロスや精度低下を無くす
ことができ、高効率でかつ高精度の差動伝動装置１とす
ることができる。

【００２１】また、外歯２段ギヤ８をラジアル荷重だけ
でなくスラスト荷重も受けれるボールベアリング９を介
して取付けているので、外歯２段ギヤ８の軸方向にずれ
て設けられている２つのギヤ１０，１２が互いに相対的
に反対方向に移動する固定ギヤ１１および出力ギヤ１３
に噛合することによって外歯２段ギヤ８に互いに異なる
方向の荷重が加わり、これによりラジアル荷重のみなら
ずスラスト荷重が生じても、このスラスト荷重をボール
ベアリング９で支持することができる。このため、従来
のすべり軸受のようにスラスト荷重が加わることで回転
軸７や外歯２段ギヤ８の位置がずれたり変形するなどに
よって生じるロスや精度低下を無くすことができ、より
高効率でかつ高精度の差動伝動装置１とすることができ
る。従って、本実施例の差動伝動装置１は、産業用ロボ
ット等の高精度の位置決め装置や種々の動力伝達装置等
に広く利用することができる。特に動力伝達を高効率に
できるため、同じ動力源を用いてもその出力を従来に比
べて大きくでき、動力伝達装置を小型でかつ高出力のも
のにすることができる。

【００２２】さらに、固定ギヤ１１および出力ギヤ１３
間に回転軸７および外歯２段ギヤ８を配置しているので
差動伝動装置１を小型にでき、ロボット等の種々の装置
に組み込む場合に有利である。また、ウォームギヤ１８
を設けて固定ギヤ１１を回転可能としたので、出力軸１
６を手動でも回転することができるとともに、位置決め
装置等に用いる場合にはその設定位置を簡単に調整する
こともできる。

【００２３】なお、本発明は前述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前
記実施例では、外歯２段ギヤ８を深溝玉軸受であるボー
ルベアリング９で支持していたが、これに限らずアンギ
ュラ玉軸受、円錐ころ軸受やいわゆるクロスローラベア
リング等のラジアル荷重およびスラスト荷重を支持でき
る種々のころがり軸受が利用できる。

【００２４】また、回転軸７および固定ギヤ１１、出力
ギヤ１３間に設けられる軸受は、前記実施例のようなボ
ールベアリング１４，１５に限らず、ころ軸受やニード
ル軸受等のころがり軸受やすべり軸受等のラジアル荷重
を支持できる軸受であれば利用できる。さらに、この軸
受は、前記実施例では回転軸７および固定ギヤ１１、出
力ギヤ１３間に設けていたが、固定ギヤ１１、出力ギヤ
１３の外周側に設けてもよく、要するに軸方向位置が外
歯２段ギヤ８の歯幅内となる位置であればどの位置でも
よい。但し、固定ギヤ１１、出力ギヤ１３の外周側に軸
受を設けた場合、回転軸７部分を支持する軸受を別に設
けたり、回転軸７が固定されるモータ４の入力軸５の剛
性を回転軸７に加わる荷重を支持できる程度まで高める
必要があるため、前記実施例のように回転軸７および固
定ギヤ１１、出力ギヤ１３間に設けたほうが有利であ
る。

【００２５】また、前記実施例では歯１９およびウォー
ムギヤ１８を設けて固定ギヤ１１を回転可能に構成して
いたが、固定ギヤ１１をロックねじ等で位置調整可能に
固定するものなどの他の構造のもので固定ギヤ１１を回
転可能にかつ固定可能としてもよい。さらに、固定ギア
１１の固定位置調整や手動操作が不要の場合にはこれら
の調整手段を設けなくてもよい。

【００２６】また、回転軸７、外歯２段ギヤ８、固定ギ
ヤ１１、出力ギヤ１３等の具体的構造は前記実施例のも
のに限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。さら
に、出力軸１６には本発明の差動伝動装置１の利用方法
に応じて、例えば位置決め装置として利用するならばマ
イクロスイッチ等の適宜なスイッチを作動させるための
作動部などを設ければよいし、種々の動力伝達装置とし
て利用する場合には適宜な作動機構等を連結すればよ
い。また、前記実施例では入力軸５から出力軸１６に減
速されるが、逆に増速する場合に本発明を利用してもよ
く、入力軸５および出力軸６間で変速するものであれば
よい。すなわち、本発明の差動伝動装置は、動力伝達や
位置決め装置等の種々の用途に利用することができる。

【００２７】

【発明の効果】上述のような本発明によれば、差動伝動
装置を高効率でかつ高精度にすることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】本発明の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 差動伝動装置 ５ 入力軸 ６ 偏心カム ７ 回転軸 ８ 外歯２段ギヤ ９ ボールベアリング １０，１２ ギヤ １１ 固定ギヤ １３ 出力ギヤ １４，１５ ボールベアリング １６ 出力軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸に固定されて偏心カムを有する回
   転軸と、この回転軸の偏心カムにラジアル荷重およびス
   ラスト荷重を支持可能なころがり軸受を介して回転自在
   に取付けられる外歯２段ギヤと、この外歯２段ギヤの一
   方のギヤに噛合された固定ギヤと、前記外歯２段ギヤの
   他方のギヤに噛合されかつ出力軸を回転させる出力ギヤ
   とを備えるとともに、前記外歯２段ギヤおよび回転軸と
   固定ギヤあるいは出力ギヤとの間に加わる力を受ける軸
   受をその軸方向位置が外歯２段ギヤの歯幅内となる位置
   に設けたことを特徴とする差動伝動装置。