JP6663202B2 - 歯車変速機 - Google Patents

Description

本発明は、歯車変速機に関する。

従来、産業機器の駆動に用いられる内接遊星式の歯車変速機が知られている。一般的に、内接遊星式の歯車変速機は、外歯歯車と、内歯が内歯歯車本体と独立した外ピンで構成される内歯歯車と、を備える。そして、外歯歯車と、外ピンとが内接噛合することで動力が伝達される。このような歯車変速機では、動力の伝達損失の抑制や、構成部材を摩耗から保護するために、駆動部の潤滑性を保持する必要がある。このような、歯車変速機の潤滑性を保持する手段として、グリース等の略液状の潤滑剤をケーシング内部に封入する技術が知られている。また、特開２００６−２２６３７０号公報（特許文献１）では、潤滑剤を含んだ含油性部材を外ピンと接触可能な位置に備える構成とする揺動型内接噛合式動力伝達装置が開示されている。
特開２００６−２２６３７０号公報

しかしながら、グリース封入タイプの歯車変速機では、必要な部分にグリースを行き亘らせるために、相当量のグリースが封入される。すなわち、グリースは、ケーシングの内部に余分な量まで封入される。余分なグリースは、歯車変速機の撹拌抵抗を増加させる。したがって、歯車変速機の駆動には、余分な回転トルクが必要となる。また、グリースの粘度は低温環境下で増加する。このため、歯車変速機が低温環境下で使用されると、歯車変速機の駆動に必要な回転トルクが増加する。また、長期の使用により、グリース漏れが生じ、潤滑性が低下していくおそれもある。

一方、特許文献１に記載の構成では、グリース漏れや撹拌抵抗の増加を防ぐことができる。また、潤滑が必要な外ピンへ潤滑成分を供給できる。しかしながら、外歯と外ピンとの噛み合い部や、外歯歯車等の駆動部の潤滑性は不十分であった。

本発明の目的は、歯車変速機において、潤滑剤をケーシング内部において安定的に保持して、駆動部へ十分に潤滑成分を供給しつつ、長期に亘り潤滑性を維持できる技術を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、回転速度を変速させる歯車変速機であって、回転軸を中心に、入力回転数で回転運動する入力回転体と、前記入力回転数と異なる、出力回転数で回転運動する出力回転体と、前記入力回転体の回転運動を、前記出力回転体の回転運動へと変換して伝達する変速機構と、を有し、前記変速機構は、前記入力回転体の径方向外側に配置され、複数の貫通孔と、外周に複数の外歯と、を備える複数の外歯歯車と、複数の前記外歯歯車の間に配置され、隣り合う前記外歯歯車の間に間隙を形成するスペーサと、前記入力回転体の外周部に配置され、前記回転軸に対して偏心する偏心軸を中心に、前記外歯歯車を回転可能に支持する、複数の偏心軸受と、前記外歯歯車の径方向外側に配置される円環状のフレームと、前記フレームの内周に沿って、前記外歯と噛み合う複数のインタナルピンと、を有し、前記出力回転体は、前記入力回転体に対して垂直に配置される円板体と、前記円板体に固定され、前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入され、前記回転軸と平行に延びる複数のキャリアピンと、を有し、前記フレームの内部には、少なくとも一つの固形状潤滑剤が配置され、前記固形状潤滑剤は、少なくとも前記インタナルピンと、前記外歯歯車と、前記キャリアピンと、のうちいずれかと接触し、前記フレームは、内周部に径方向外側に凹む一つ以上の第１溝部を有し、前記第１溝部は、隣り合う前記外歯歯車の各々の少なくとも一部分と径方向に対向し、前記固形状潤滑剤は、前記第１溝部に配置された第１固形状潤滑剤を含み、前記第１固形状潤滑剤は、少なくとも前記インタナルピンと接触し、前記第１溝部は、前記フレームの内周部に、環状に形成され、前記第１固形状潤滑剤は可撓性を有する板部材であり、前記フレームの内周部の前記第１溝部内に配置される。

本願の例示的な第１発明によれば、グリース漏れが防止され、フレーム内部に配置された固形状潤滑剤によって、歯車変速機の各駆動部に、長期に亘り安定的に潤滑成分を供給できる。これにより、歯車変速機の駆動部の抵抗を低減することができる。したがって、歯変速機を駆動するための消費電力を低減することができる。また、歯車変速機の起動時の、過負荷による駆動異常を防ぐことができる。すなわち、歯車変速機の起動特性を改善することができる。

図１は、第１実施形態に係る歯車減速機の縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係る歯車減速機の横断面図である。 図３は、第１実施形態に係る歯車減速機の横断面図である。 図４は、第１実施形態に係る歯車減速機の部分縦断面図である。 図５は、第１実施形態に係る歯車減速機の運転時間と回転トルクとの関係を示す図である。 図６は、第１実施形態に係る歯車減速機の運転時間と回転トルクとの関係を示す図である。 図７は、変形例に係る歯車減速機の横断面図である。 図８は、変形例に係る歯車減速機の部分縦断面図である。 図９は、変形例に係る歯車減速機の横断面図である。 図１０は、変形例に係る歯車減速機の横断面図である。 図１１は、変形例に係る歯車減速機の縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、回転軸と平行な方向を「軸方向」、回転軸に直交する方向を「径方向」、回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。また、以下では、説明の便宜上、図１の右側を「軸方向上方」、図１の左側を「軸方向下方」と、それぞれ称する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る歯車変速機の使用時の向きを限定する意図はない。

＜１．減速機の全体構成＞
以下、歯車変速機の例示的な実施形態である、歯車減速機（以下、単に減速機という）について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る減速機１を、回転軸９０を含む平面で切断した縦断面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ断面から見た減速機１の横断面図である。

この減速機１は、入力回転数の回転運動を入力回転数よりも低い出力回転数の回転運動に変換する、内接遊星式の減速機である。減速機１は、例えば、ロボット、工作機、Ｘ−Ｙテーブル、材料の切断装置、コンベアライン、ターンテーブル、圧延ローラなどの駆動機構に、組み込まれて使用される。ただし、本発明の減速機１は、他の用途に使用されるものであってもよい。

図１に示すように、本実施形態の減速機１は、入力回転体１０、減速機構２０、および出力回転体３０を有する。

入力回転体１０は、外部から入力される回転数である入力回転数で回転する部材である。本実施形態では、回転軸９０に沿って配置された円筒状の部材が、入力回転体１０となっている。入力回転体１０の軸方向上方の端部は、直接または他の動力伝達機構を介して、駆動源であるモータに接続される。モータを駆動させると、回転軸９０を中心として、入力回転体１０が入力回転数で回転する。

入力回転体１０は、第１偏心部１１と、第１偏心部１１よりも軸方向上方に位置する第２偏心部１２と、を有する。第１偏心部１１は、回転軸９０から外れた位置で回転軸９０と平行に延びる第１偏心軸９１を中心とする、円筒状の外周面を有する。第２偏心部１２も、回転軸９０から外れた位置で回転軸９０と平行に延びる第２偏心軸９２を中心とする、円筒状の外周面を有する。第１偏心軸９１と第２偏心軸９２とは、回転軸９０を挟んで互いに反対側に位置する。また、入力回転体１０が回転すると、第１偏心軸９１および第２偏心軸９２の位置も、回転軸９０を中心として回転する。

変速機構である減速機構２０は、入力回転体１０と出力回転体３０との間に介在し、入力回転体１０の回転運動を、減速させつつ出力回転体３０へ伝達する機構である。本実施形態の減速機構２０は、一対の偏心軸受４０、第１外歯歯車５１、第２外歯歯車５２、フレーム６０および固形状潤滑剤７０を有する。

一対の偏心軸受４０は、第１偏心部１１および第２偏心部１２の外周部に、それぞれ取り付けられる。偏心軸受４０は、内輪４１および複数のローラ４２を有する。内輪４１は、第１偏心軸９１を中心とする円筒状の部材である。内輪４１は、入力回転体１０が回転すると、入力回転体１０の回転軸９０を中心として回転する。複数のローラ４２は、内輪４１の外周部に、周方向および軸方向の移動を規制されつつ、回転自在に配置される。なお、偏心軸受４０が有するローラ４２の数は、本実施形態では１８個であるが、それ以外の数であってもよい。

第１外歯歯車５１は、第１偏心部１１の径方向外側に、偏心軸受４０を介して、取り付けられている。したがって、第１外歯歯車５１は、第１偏心部１１の第１偏心軸９１を中心として、回転自在に支持される。第２外歯歯車５２は、第２偏心部１２の径方向外側に、偏心軸受４０を介して、取り付けられている。したがって、第２外歯歯車５２は、第２偏心部１２の第２偏心軸９２を中心として、回転自在に支持される。

図２中に拡大して示したように、第１外歯歯車５１は、その外周部に、径方向外側へ向けて突出する複数の外歯５３を有する。また、隣り合う外歯５３の間には、径方向内側へ向けて凹む外歯間溝５４が設けられている。外歯５３と外歯間溝５４とは、第１偏心軸９１を中心として、周方向に交互に並んでいる。また、第２外歯歯車５２も、第１外歯歯車５１と同じように、外周部に複数の外歯５３と複数の外歯間溝５４とを有する。

また、図１および図２に示すように、第１外歯歯車５１は、軸方向に貫通する、複数（図２の例では８つ）の貫通孔５５を有する。複数の貫通孔５５は、第１偏心軸９１を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。各貫通孔５５は、外歯５３および外歯間溝５４よりも径方向内側において、第１外歯歯車５１を軸方向に貫通する。また、第２外歯歯車５２も、第１外歯歯車５１と同じように、複数の貫通孔５５を有する。また、図１に示すように、隣り合う第１外歯歯車５１と、第２外歯歯車５２との間には、軸方向に間隙５６を形成するスペーサ５７が配置される。ここで、間隙５６の軸方向の幅は、スペーサ５７の軸方向の幅と、略同一となる。

フレーム６０は、入力回転体１０、出力回転体３０、および２つの外歯歯車５１，５２を内部に収容する略円筒状の部材である。図２中に拡大して示したように、フレーム６０は、その内周部に、径方向外側へ向けて凹み、軸方向に延びる複数の内歯配置部６１を有する。そして、複数の内歯配置部６１には、それぞれ内歯であるインタナルピン６２が回転自在に配置される。本実施形態では、複数のインタナルピン６２は、軸方向と略平行に配置される。また、隣り合うインタナルピン６２の間には、径方向外側へ向けて凹む内歯間溝６３が形成される。インタナルピン６２と内歯間溝６３とは、回転軸９０を中心として、周方向に交互に並んでいる。

各外歯歯車５１，５２の複数の外歯５３と、複数のインタナルピン６２とは、互いに噛み合う。すなわち、減速機１の動作時には、フレーム６０の内歯間溝６３に各外歯歯車５１，５２の外歯５３が嵌り、各外歯歯車５１，５２の外歯間溝５４にインタナルピン６２が嵌りながら、各外歯歯車５１，５２が回転する。このように、フレーム６０は、内歯歯車としての機能を果たす。なお、本実施形態では、インタナルピン６２は外歯５３と噛み合うことで、内歯配置部６１内で回転する。これにより、外歯５３とインタナルピン６２とを、滑らかに噛み合わすことができる。

第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２は、入力回転体１０の動力によって回転軸９０の周りを公転しながら、フレーム６０のインタナルピン６２と噛み合うことによって自転する。ここで、インタナルピン６２の数は、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２の各々が有する外歯５３の数よりも、多い。このため、各外歯歯車５１，５２の１公転ごとに、フレーム６０の同じ位置のインタナルピン６２に噛み合う外歯５３の位置がずれる。これにより、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２が、入力回転体１０の回転方向とは逆の方向へ、入力回転数よりも低い出力回転数で自転する。したがって、各外歯歯車５１，５２の貫通孔５５の位置も、入力回転数よりも低い出力回転数で回転する。

第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２の各々が有する外歯５３の数をＮとし、フレーム６０の内周部に配置されたインタナルピン６２の数をＭとすると、減速機構２０の減速比Ｐは、Ｐ＝（入力回転数）／（出力回転数）＝Ｎ／（Ｍ−Ｎ）となる。図２の例では、Ｎ＝５９，Ｍ＝６０なので、この例における減速機構２０の減速比は、Ｐ＝５９である。すなわち、出力回転数は、入力回転数の１／５９の回転数となる。ただし、本発明における減速機構の減速比は、他の値であってもよい。

出力回転体３０は、減速後の出力回転数で、回転軸９０を中心として回転する。図１および図２に示すように、本実施形態の出力回転体３０は、第１円板体３１、第２円板体３２、および複数（本実施形態では８本）のキャリアピン３３を有する。

第１円板体３１は、回転軸９０に対して垂直に配置された、円環状の部材である。第１円板体３１は、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２よりも、軸方向下方に配置されている。第１円板体３１と入力回転体１０との間、および、第１円板体３１とフレーム６０との間には、それぞれボールベアリング３４が介在する。これにより、第１円板体３１は、フレーム６０および入力回転体１０に対して、相対的に回転自在に支持される。

また、第１円板体３１には、複数のキャリアピン３３を圧入するための複数（本実施形態では８つ）の被圧入孔３１１が、設けられている。複数の被圧入孔３１１は、回転軸９０を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。各被圧入孔３１１は、第１円板体３１を軸方向に貫通する。

第２円板体３２は、回転軸９０に対して垂直に配置された、円環状の部材である。第２円板体３２は、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２よりも、軸方向上方に配置されている。第２円板体３２と入力回転体１０との間、および、第２円板体３２とフレーム６０との間には、それぞれボールベアリング３４が介在する。これにより、第２円板体３２は、フレーム６０および入力回転体１０に対して、相対的に回転自在に支持される。

また、第２円板体３２には、複数のキャリアピン３３の軸方向上方の端部を挿入するための、複数（本実施形態では８つ）の固定用孔３２１が設けられている。複数の固定用孔３２１は、回転軸９０を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。各固定用孔３２１は、第２円板体３２を軸方向に貫通する。

複数のキャリアピン３３は、第１円板体３１と第２円板体３２とを接続する、円柱状の部材である。各キャリアピン３３は、回転軸９０と略平行に配置される。また、複数のキャリアピン３３は、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２の複数の貫通孔５５に、それぞれ挿入される。複数のキャリアピン３３は、第１円板体３１の複数の被圧入孔３１１に、それぞれ圧入される。また、各キャリアピン３３の軸方向下方の端部には、拡径されたフランジ部３３１が、設けられている。フランジ部３３１は、第１円板体３１と軸方向に接触する。これにより、各キャリアピン３３の軸方向上方への抜けが防止される。また、各キャリアピン３３の軸方向上方の端部は、第２円板体３２の固定用孔３２１に挿入され、ナットによって、第２円板体３２に固定される。

図２に示すように、各貫通孔５５を構成する面と、キャリアピン３３の外周面との間には、第１隙間８１が介在する。そして、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２の第１隙間８１には、それぞれ円環状のブッシュリング５８が挿入されている。ブッシュリング５８は、貫通孔５５内に位置し、かつ、キャリアピン３３の径方向外側を囲む。第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２が減速後の出力回転数で自転すると、当該動力がブッシュリング５８を介して各キャリアピン３３に伝達する。その結果、複数のキャリアピン３３、第１円板体３１、および第２円板体３２が、回転軸９０を中心として、出力回転数で回転する。なお、本実施形態では、ブッシュリング５８と、キャリアピン３３との間には、第２隙間８２が介在する。

＜２．固形状潤滑剤について＞
続いて、固形状潤滑剤７０について説明する。

固形状潤滑剤７０は、フレーム６０内部に配置され、減速機１の各部に潤滑成分を供給するための部材である。図１に示すように、本実施形態の固形状潤滑剤７０は、インタナルピン６２と接触する位置、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２と接触する位置、キャリアピン３３と接触する位置、ボールベアリング３４と接触する位置、および偏心軸受４０のローラ４２と接触する位置に、それぞれ配置されている。ただし、固形状潤滑剤７０は、フレーム６０内部の他の位置に配置されてもよい。

固形状潤滑剤７０は、例えば、略液体状の潤滑剤を、金型の内部に注入して、熱処理を施すことで成型される。ただし、固形状潤滑剤７０は、機械加工等の、他の工法によって形成されるものであってもよい。固形状潤滑剤７０の材料には、例えば、潤滑成分であるグリース、ポリエチレンおよび架橋剤が使用される。グリースは、母材であるポリエチレン中に均一に分散される。したがって、固形状潤滑剤７０は、各部に対して潤滑成分を均一に供給できる。また、固形状潤滑剤７０の硬度は、架橋剤の含有量によって調整できる。したがって、固形状潤滑剤７０を加工しやすくなる。また、固形状潤滑剤７０を、フレーム６０内部に安定的に保持することができる。なお、架橋剤には、例えば、ステアリン酸リチウムが使用される。

＜２−１．第１固形状潤滑剤について＞
続いて、固形状潤滑剤７０である第１固形状潤滑剤７１について説明する。図３は、図１中のＢ−Ｂ断面から見た減速機１の横断面図である。

図１および図３に示すように、フレーム６０は、内周部に、径方向外側に凹み、かつ周方向に延びる第１溝部６４を有する。第１溝部６４は、隣り合う第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２の各々の、少なくとも一部分と径方向に対向する。そして、第１溝部６４には、第１固形状潤滑剤７１が配置される。第１固形状潤滑剤７１は、少なくともインタナルピン６２と接触する。これにより、インタナルピン６２に対して、潤滑成分を供給することができる。また、上述したように、インタナルピン６２は、外歯５３と噛み合うことで回転する。このため、インタナルピン６２に供給された潤滑成分は、外歯５３にも行き亘る。したがって、外歯５３とインタナルピン６２との噛み合い部の潤滑性を向上できる。なお、第１固形状潤滑剤７１は、外歯５３とさらに接触してもよい。これにより、噛み合い部の潤滑性をより向上できる。

図４は、減速機１の、キャリアピン３３付近の部分断面図である。本実施形態では、第１外歯歯車５１と第２外歯歯車５２との間隙５６の軸方向の幅ｄ１と、第１溝部６４の軸方向の幅ｄ２と、はｄ１＜ｄ２の関係を満たす。このため、第１溝部６４に配置された第１固形状潤滑剤７１によって、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２の二つの外歯歯車に対して、効率良く潤滑成分を供給できる。また、フレーム６０の内周部に、軸方向に複数の第１溝部６４を設ける必要がないため、加工費用を抑えることができる。

インタナルピン６２は、外歯５３と噛み合うことによって、径方向外側に向かう圧力を受ける。このため、第１溝部６４とインタナルピン６２との、径方向に重なる部分が大きいと、外歯５３からの圧力によって、インタナルピン６２が変形するおそれがある。そこで、本実施形態では、第１外歯歯車５１の外歯５３の軸方向下端から、第２外歯歯車５２の外歯５３の軸方向上端までの軸方向の幅ｄ３と、ｄ２とは、ｄ２＜ｄ３の関係を満たす。さらに、外歯５３は、第１溝部６４の軸方向の一部分と、径方向に重なる。すなわち、第１溝部６４と、外歯５３の外周部の全部とは、径方向に重ならない。これにより、インタナルピン６２は、外歯５３と噛み合うことによる負荷が低減される。したがって、インタナルピン６２の耐久性を向上できる。

また、図３に示すように、第１溝部６４は、フレーム６０の内周部に環状に形成される。そして、第１溝部６４内には第１固形状潤滑剤７１が配置される。これにより、第１固形状潤滑剤７１は、フレーム６０の内周部に配置された、全てのインタナルピン６２と接触することができる。このため、全ての噛み合い部に潤滑成分を行き亘らせることができる。

なお、環状の第１溝部６４に配置された第１固形状潤滑剤７１は、外歯５３と接触してもよい。上述したように、第１外歯歯車５１および第２外歯歯車５２は、入力回転体１０の動力によって回転軸９０の周りを公転しながら、インタナルピン６２と噛み合うことによって自転する。このため、各外歯歯車５１，５２の外周部の全ての外歯５３は、第１固形状潤滑剤７１と一定の周期で接触を繰り返すことができる。したがって、噛み合い部の潤滑性をより向上できる。

なお、本実施形態の第１固形状潤滑剤７１は、可撓性を有する板状の部材である。このため、第１固形状潤滑剤７１を、環状の第１溝部６４に沿って、湾曲させつつ嵌めこむことで配置できる。第１固形状潤滑剤７１は、湾曲状態から平板状に戻ろうとする弾性力によって、第１溝部６４内に固定される。こうすることで、第１固形状潤滑剤７１を第１溝部６４内に容易に配置できる。なお、板状の第１固形状潤滑剤７１を、環状の第１溝部６４内に配置すると、両端部は、第１溝部６４内で第３隙間８３を介して周方向に対向する。ここで、第３隙間８３の周方向の間隔は、隣り合うインタナルピン６２の周方向の間隔より、小さいことが好ましい。そして、第３隙間８３は、インタナルピン６２とは径方向に重ならないことが好ましい。これにより、フレーム６０の内周部に配置された、全てのインタナルピン６２に潤滑成分を供給できる。ただし、第３隙間８３の周方向の間隔は、隣り合うインタナルピン６２の周方向の間隔より大きくてもよい。

＜２−２．第２固形状潤滑剤について＞
続いて、固形状潤滑剤７０である第２固形状潤滑剤７２について説明する。

図１および図３に示すように、第２固形状潤滑剤７２は、隣り合う第１外歯歯車５１と、第２外歯歯車５２との間の間隙５６に配置される。そして、第２固形状潤滑剤７２は、各外歯歯車５１，５２およびキャリアピン３３と接触する。また、本実施形態では、第２固形状潤滑剤７２は、ブッシュリング５８とさらに接触する。これにより、各外歯歯車５１，５２、キャリアピン３３およびブッシュリング５８の潤滑性を向上できる。

図３に示すように、本実施形態の第２固形状潤滑剤７２は、単一部材で構成されている。このため、第２固形状潤滑剤７２を、フレーム６０内部に、容易に組み込むことができる。ただし、第２固形状潤滑剤７２は、複数部材から構成されてもよい。そして、複数の第２固形潤滑剤を、複数のキャリアピン３３および各外歯歯車５１，５２と、それぞれ接触させつつ配置してもよい。

また、図４に示すように、第２固形状潤滑剤７２の軸方向の幅ｄ４は、スペーサ５７の軸方向の幅、すなわち間隙５６の軸方向の幅ｄ１以下であることが好ましい。こうすることで、第２固形状潤滑剤７２を間隙５６に配置しやすくなる。また、間隙５６の軸方向の幅ｄ１を精度よく一定に保つことができる。

なお、第２固形状潤滑剤７２は、入力回転体１０の回転に伴い、遠心力による径方向外側に向かう力を受ける。しかしながら、本実施形態では、第２固形状潤滑剤７２は、入力回転体１０とキャリアピン３３との間に配置される。このため、第２固形状潤滑剤７２は、キャリアピン３３によって径方向外側への移動が規制される。したがって、第２固形状潤滑剤７２は、精度よく安定的に保持される。また、第２固形状潤滑剤７２は、遠心力を利用して、キャリアピン３３へと効率よく潤滑成分を供給できる。

上述したように、ブッシュリング５８の内径は、キャリアピン３３の外径よりも大きい。すなわち、ブッシュリング５８とキャリアピン３３との間には、第２隙間８２が介在する。そして、第２固形状潤滑剤７２から供給された潤滑成分は、第２隙間８２に入り込む。このため、ブッシュリング５８は、キャリアピン３３へと滑らかに動力を伝達することができる。また、第２固形状潤滑剤７２から供給された潤滑成分は、貫通孔５５を構成する面と、キャリアピン３３の外周面との間の、第１隙間８１にも入り込む。このため、キャリアピン３３は、貫通孔５５内部で滑らかに回転することができる。

＜３．減速機の潤滑性評価について＞
図５は、−２０℃の環境下で減速機１を駆動させた際の、運転時間と回転トルクとの関係を示す図である。図６は、０℃の環境下で減速機１を駆動させた際の、駆動時間と回転トルクとの関係を示す図である。図５および図６において、記号○でプロットされた各データの系列は、本実施形態に係る減速機１のデータである。また、記号□でプロットされた系列は、液状グリース封入タイプの減速機のデータである。図５および図６の横軸は、減速機の運転時間を示している。また、縦軸は、減速機の回転トルク（抵抗の大きさ）を示している。

図５および図６の結果から、本実施形態の減速機１は、液状グリース封入タイプの減速機と比べて、回転トルクが低減したと言える。特に、起動時である図５および図６の運転時間が０分のときに、回転トルクが５０％以上低減した。したがって、本実施形態の減速機１では、減速機駆動のための消費電力を低減することができる。また、減速機の起動時の、過負荷による起動不良を防ぐことができる。すなわち、減速機の起動特性を改善することができる。液状グリース封入タイプの減速機を用いた場合、０℃や−２０℃のような低温環境下において、液状グリースの粘度が増加するため、回転トルクが増加する。しかしながら、本実施形態の減速機１では、低温環境下での使用による回転トルクの増加を防ぐことができる。

特に、液状グリース封入タイプの減速機を６軸ロボットのような産業用ロボットに適用した場合には、減速機内部のグリースの量や劣化状態を定期的に管理する必要があった。また、液状グリースの追加や交換をする際には、ロボットの動作を一時的に停止しなければならないため、生産性を低下させていた。しかしながら、本実施形態の減速機１では、グリース漏れによる潤滑性の低下のおそれはない。さらに、減速機の潤滑性を、長期に亘り維持できる。このため、本実施形態の減速機１を産業用ロボットに適用した場合、メンテナンスの頻度を低減でき、生産性を向上できる。

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図７は、一変形例に係る減速機１Ａの横断面図である。図７の減速機１Ａでは、フレーム６０Ａの内周部に形成された第１溝部６４Ａに、第１固形状潤滑剤７１Ａが配置される。また、フレーム６０Ａは、第１溝部６４Ａからさらに径方向外側へ凹む凹部６５Ａを有する。そして、凹部６５Ａ内には、補助潤滑剤７３Ａが介在する。なお、補助潤滑剤７３Ａは、液状、略液状（半固体、ゲル状等）、固形状の潤滑剤のいずれであってもよい。これにより、インタナルピン６２Ａおよび外歯５３Ａに対して、第１固形状潤滑剤７１Ａによる潤滑成分に加えて、補助潤滑剤７３Ａによる潤滑成分を供給することができる。したがって、外歯５３Ａとインタナルピン６２Ａとの噛み合い部の抵抗をより低減することができる。

また、図７の減速機１Ａは、凹部６５Ａに補助潤滑剤７３Ａを供給する供給機構７４Ａをさらに有する。供給機構７４Ａは、例えば、補助潤滑剤７３Ａを供給する供給源７５Ａと凹部６５Ａとを接続する配管７７Ａを有する。配管７７Ａの経路上には、開閉弁７６Ａが設けられる。開閉弁７６Ａを開放すると、供給源７５Ａから送られた補助潤滑剤７３Ａが、配管７７Ａを通り、凹部６５Ａ内に供給される。これにより、減速機１Ａは、長期に亘り潤滑性を維持することができる。

図８は、他の変形例に係る減速機の、キャリアピン３３Ｂ付近の部分縦断面図である。この減速機では、フレーム６０Ｂの内周部に形成された第１溝部６４Ｂに、第１固形状潤滑剤７１Ｂが配置される。そして、第１固形状潤滑剤７１Ｂの、径方向内側の面は、フレーム６０Ｂの径方向内側の面よりも、径方向内側に位置する。これにより、第１固形状潤滑剤７１Ｂが、インタナルピン６２Ｂおよび外歯５３Ｂと接触しやすくなる。また、インタナルピン６２Ｂが、第１固形状潤滑剤７１Ｂと接触しつつ回転することで、第１固形状潤滑剤７１Ｂから潤滑成分がにじみ出やすくなる。したがって、外歯５３Ｂとインタナルピン６２Ｂとの噛み合い部の潤滑性をより向上できる。

特に、図８の例では、第１外歯歯車５１Ｂおよび第２外歯歯車５２Ｂの各々の外歯５３Ｂの一部分が、第１固形状潤滑剤７１Ｂの径方向内側の面と径方向に対向する。このため、第１固形状潤滑剤７１Ｂから外歯５３Ｂへ、潤滑成分をより効率よく供給できる。

図９は、他の変形例に係る減速機の横断面図である。この減速機の第２固形状潤滑剤７２Ｃは、入力回転体１０Ｃと、スペーサ５７Ｃとの間に配置される。そして、第２固形状潤滑剤７２Ｃは、単一部材で構成される。第２固形状潤滑剤７２Ｃは、複数の位置決め孔７３Ｃを有する。そして、複数のキャリアピン３３Ｃは、それぞれ位置決め孔７３Ｃに配置される。このようにすれば、第２固形状潤滑剤７２Ｃを、容易に組み込むことができる。また、第２固形状潤滑剤７２Ｃを、複数のキャリアピン３３Ｃに対してより精度よく位置決めできるとともに、安定的に保持できる。また、第２固形状潤滑剤７２Ｃは、遠心力を利用して、キャリアピン３３Ｃへと効率よく潤滑成分を供給できる。

なお、図９に示すように、第２固形状潤滑剤７２Ｃは、キャリアピン３３Ｃの外周の少なくとも一部を囲むことが好ましい。図９の例では、第２固形状潤滑剤７２Ｃは、キャリアピン３３Ｃの外周部の略半周を囲む。このため、第２固形状潤滑剤７２Ｃは、周方向の移動が規制され、より安定的に保持される。また、第２固形状潤滑剤７２Ｃと、キャリアピン３３Ｃとの接触部分が大きくなる。このため、第２固形状潤滑剤７２Ｃは、キャリアピン３３Ｃへ、より潤滑成分を供給しやすくなる。

図１０は、他の変形例に係る減速機の横断面図である。この減速機のスペーサ５７Ｄは、キャリアピン３３Ｄの径方向内側に配置される。そして、第２固形状潤滑剤７２Ｄは、スペーサ５７Ｄと、インタナルピン６２Ｄとの間に配置される。そして、第２固形状潤滑剤７２Ｄは、単一部材で構成される。第２固形状潤滑剤７２Ｄは、複数の位置決め孔７３Ｄを有する。そして、複数のキャリアピン３３Ｃは、それぞれ位置決め孔７３Ｄに配置される。このような構造であっても、第２固形状潤滑剤７２Ｄは、キャリアピン３３Ｄおよび外歯歯車へ潤滑成分を供給できる。

図１１は、他の変形例に係る減速機の縦断面図である。この減速機の隣り合う外歯歯車５１Ｅ，５２Ｅは、互いに対向する面に、軸方向に凹む第２溝部６６Ｅを有する。そして、第２固形状潤滑剤７２Ｅの一部分は、第２溝部６６Ｅに配置される。これにより、第２固形状潤滑剤７２Ｅを、各外歯歯車５１Ｅ，５２Ｅの間に配置しやすくなる。また、第２固形状潤滑剤７２Ｅを、間隙５６Ｅの間に、安定的に保持できる。

また、上記の実施形態では、フレームの内周部に、一つの第１溝部が形成されていた。しかしながら、フレームの内周部に形成される第１溝部の数は、二つ以上であってもよい。そして、二つ以上の第１溝部のそれぞれに、固形状潤滑剤が配置されてもよい。

また、上記の実施形態では、減速機構は、第１外歯歯車と、第２外歯歯車との、二つの外歯歯車を有していた。しかしながら、外歯歯車の数は、三つ以上であってもよい。

また、上記の実施形態では、外歯歯車は、外歯が軸方向に略平行に形成される、いわゆる「平歯歯車」であった。しかしながら、外歯歯車は、例えば、外歯が回転軸に向けて斜めに形成される、いわゆる「斜歯歯車」であってもよい。この場合、インタナルピンは、斜歯である外歯と、噛み合うことができるように、回転軸に向けて斜めに配置すればよい。

また、上記の実施形態では、歯車変速機の一例として、減速機を示していた。しかしながら、歯車変速機は、回転速度を増速させる、歯車増速機であってもよい。この場合、例えば、上記の実施形態における減速機の、出力回転体に動力を供給して、入力回転体の回転数を出力させればよい。

また、歯車変速機の細部の形状については、本願の各図に示された形状と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、歯車変速機に利用できる。

１ 減速機
１０ 入力回転体
１１ 第１偏心部
１２ 第２偏心部
２０ 減速機構
３０ 出力回転体
３１ 第１円板体
３２ 第２円板体
３３ キャリアピン
３４ ボールベアリング
４０ 偏心軸受
４１ 内輪
４２ ローラ
５１ 第１外歯歯車
５２ 第２外歯歯車
５３ 外歯
５４ 外歯間溝
５５ 貫通孔
５６ 間隙
５７ スペーサ
５８ ブッシュリング
６０ フレーム
６１ 内歯配置部
６２ インタナルピン
６３ 内歯間溝
６４ 第１溝部
６５ 凹部
６６Ｂ 第２溝部
７０ 固形状潤滑剤
７１ 第１固形状潤滑剤
７２ 第２固形状潤滑剤
８１ 第１隙間
８２ 第２隙間
８３ 第３隙間
９０ 回転軸
９１ 第１偏心軸
９２ 第２偏心軸

Claims (18)

1. 回転速度を変速させる歯車変速機であって、
   回転軸を中心に、入力回転数で回転運動する入力回転体と、
   前記入力回転数と異なる、出力回転数で回転運動する出力回転体と、
   前記入力回転体の回転運動を、前記出力回転体の回転運動へと変換して伝達する変速機構と、
   を有し、
   前記変速機構は、
   前記入力回転体の径方向外側に配置され、複数の貫通孔と、外周に複数の外歯と、を備える複数の外歯歯車と、
   複数の前記外歯歯車の間に配置され、隣り合う前記外歯歯車の間に間隙を形成するスペーサと、
   前記入力回転体の外周部に配置され、前記回転軸に対して偏心する偏心軸を中心に、前記外歯歯車を回転可能に支持する、複数の偏心軸受と、
   前記外歯歯車の径方向外側に配置される円環状のフレームと、
   前記フレームの内周に沿って、前記外歯と噛み合う複数のインタナルピンと、
   を有し、
   前記出力回転体は、
   前記入力回転体に対して垂直に配置される円板体と、
   前記円板体に固定され、前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入され、前記回転軸と平行に延びる複数のキャリアピンと、
   を有し、
   前記フレームの内部には、少なくとも一つの固形状潤滑剤が配置され、
   前記固形状潤滑剤は、少なくとも前記インタナルピンと、前記外歯歯車と、前記キャリアピンと、のうちいずれかと接触し、
   前記フレームは、内周部に径方向外側に凹む一つ以上の第１溝部を有し、
   前記第１溝部は、隣り合う前記外歯歯車の各々の少なくとも一部分と径方向に対向し、
   前記固形状潤滑剤は、前記第１溝部に配置された第１固形状潤滑剤を含み、
   前記第１固形状潤滑剤は、少なくとも前記インタナルピンと接触し、
   前記第１溝部は、前記フレームの内周部に、環状に形成され、
   前記第１固形状潤滑剤は可撓性を有する板部材であり、前記フレームの内周部の前記第１溝部内に配置される歯車変速機。
2. 請求項１に記載の歯車変速機であって、
   前記第１固形状潤滑剤の両端部は、前記第１溝部内で隙間を介して対向し、
   前記インタナルピンは、前記隙間とは径方向に重ならない歯車変速機。
3. 請求項１または請求項２に記載の歯車変速機であって、
   前記第１固形状潤滑剤の径方向内側の面は、前記フレームの径方向内側の面よりも、径方向内側に位置する歯車変速機。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
   前記第１固形状潤滑剤は、前記外歯歯車と、径方向に対向する歯車変速機。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
   前記第１溝部の前記回転軸方向の幅は、前記間隙の前記回転軸方向の幅よりも大きい歯車変速機。
6. 請求項５に記載の歯車変速機であって、
   前記外歯は、前記第１溝部の一部分と、径方向に対向する歯車変速機。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
   前記フレームは、前記第１溝部からさらに径方向外側へ凹む凹部を有し、
   前記凹部内には、補助潤滑剤が介在する歯車変速機。
8. 請求項７に記載の歯車変速機であって、
   前記凹部に、前記補助潤滑剤を供給する、供給機構をさらに有する歯車変速機。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
   前記出力回転体は、
   前記キャリアピンの径方向外側を囲み、前記貫通孔内に挿入され、前記外歯歯車の回転運動を前記キャリアピンへと伝達するブッシュリングをさらに有し、
   前記固形状潤滑剤は、前記間隙に配置された第２固形状潤滑剤を含み、
   前記第２固形状潤滑剤は、隣り合う前記外歯歯車および前記キャリアピンと接触する歯車変速機。
10. 請求項９に記載の歯車変速機であって、
    前記第２固形状潤滑剤は前記ブッシュリングとさらに接触する歯車変速機。
11. 請求項９または請求項１０に記載の歯車変速機であって、
    前記ブッシュリングの内径は、前記キャリアピンの外径よりも大きい歯車変速機。
12. 請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
    前記第２固形状潤滑剤は、前記入力回転体と、前記キャリアピンとの間に配置される歯車変速機。
13. 請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
    前記第２固形状潤滑剤の前記回転軸方向の幅は、前記スペーサの前記回転軸方向の幅以下である歯車変速機。
14. 請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
    前記外歯歯車は、隣り合う前記外歯歯車と対向する面に、第２溝部を有し、
    前記第２固形状潤滑剤は、前記第２溝部に配置される歯車変速機。
15. 請求項９から請求項１４までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
    前記第２固形状潤滑剤は、前記キャリアピンの外周の少なくとも一部を囲む歯車変速機。
16. 請求項９から請求項１５までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
    前記第２固形状潤滑剤は、単一部材で構成される歯車変速機。
17. 請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
    前記固形状潤滑剤は、グリースと、高分子ポリエチレンと、架橋剤とを含む歯車変速機。
18. 請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載の歯車変速機であって、
    前記出力回転数は、前記入力回転数よりも低い歯車変速機。
    

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