JP2016525657A - Curved bearing contact system - Google Patents

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エリアス ブラシトス
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ブライアン ワインバーグ
ブライアン ワインバーグ
キンチャオ コン
キンチャオ コン
コンスタンティノス マヴロイディス
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ノースイースタン ユニヴァーシティ
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Abstract

一部の実施形態において、ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重を支持するように構成されたギヤ接触システムに関するシステムおよび方法が説明される。システムは、第1の曲率半径によって画定される湾曲凸面を有する第1のローラ軸受面を有する第1のローラを備える第1のギヤと、第2の曲率半径によって画定される湾曲凹面を有する第2のローラ軸受面を有する第2のローラを備える第2のギヤとを備え、第2の曲率半径は第1の曲率半径よりも大きく、第2のローラの第2のローラ軸受面は、2つのギヤのピッチ径において第1のローラの第1のローラ軸受面と少なくとも一点で係合し、この点に接する直線は第1のギヤの回転軸に対して所定の角度を成す。【選択図】図23In some embodiments, systems and methods are described for a gear contact system configured to support radial, thrust, and moment loads. The system includes a first gear comprising a first roller having a first roller bearing surface having a curved convex surface defined by a first radius of curvature, and a first gear having a curved concave surface defined by a second radius of curvature. A second gear having a second roller having two roller bearing surfaces, wherein the second radius of curvature is greater than the first radius of curvature, and the second roller bearing surface of the second roller is 2 The pitch diameter of one gear engages with the first roller bearing surface of the first roller at at least one point, and a straight line in contact with this point forms a predetermined angle with respect to the rotation shaft of the first gear. [Selection] Figure 23

Description

本願は、2013年3月22日に出願された米国特許仮出願第61/804,256号の利益を米国特許法第119条(e)項に従って主張するものであり、同出願の開示が参照により本明細書に援用される。   This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 804,256 filed on March 22, 2013 in accordance with section 119 (e) of the US Patent Act, the disclosure of which is hereby incorporated by reference Is incorporated herein by reference.

また、本願は、2013年12月9日に出願された米国特許仮出願第61/913,635号の利益を米国特許法第119条(e)項に従って主張するものであり、同出願の開示が参照により本明細書に援用される。   In addition, this application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 913,635 filed on Dec. 9, 2013 in accordance with section 119 (e) of the U.S. Patent Law. Is incorporated herein by reference.

本願は、2007年6月21日に出願され、米国特許第8,016,893号として発行された“Gear Bearing Drive”と題された米国特許出願第11/821,095号に関連するものであり、同出願の開示が参照により本明細書に援用される。   This application is related to US patent application Ser. No. 11 / 821,095 entitled “Gear Bearing Drive” filed Jun. 21, 2007 and issued as US Pat. No. 8,016,893. The disclosure of that application is hereby incorporated by reference.

米国特許出願第11/821,095号は、2006年6月21日に出願された米国特許仮出願第60/815,313号の利益を米国特許法第119条(e)項に従って主張するものであり、同出願の開示が参照により本明細書に援用される。   US patent application Ser. No. 11 / 821,095 claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 60 / 815,313, filed on June 21, 2006, in accordance with section 119 (e) of the US Patent Act. And the disclosure of that application is incorporated herein by reference.

本明細書に引用される全ての特許、特許出願、および公報は、本明細書に記載する本発明の時点で当業者に対し既知である技術的現状をより詳細に説明するために、その全体が参照によって本願に組み込まれる。   All patents, patent applications, and publications cited herein are incorporated by reference in their entirety to describe in more detail the state of the art known to those skilled in the art at the time of the invention described herein. Is incorporated herein by reference.

本発明は、湾曲軸受接触システムと、遊星ギヤシステムやギヤ軸受駆動装置などの様々なシステムにおけるその用途とに関する。   The present invention relates to curved bearing contact systems and their use in various systems such as planetary gear systems and gear bearing drives.

最新式小型アクチュエータの設計では、大きな力を加えることができる小型の装置および機器が必要となる。アクチュエータの要件は、質量、寸法、動力、および費用に関してますます厳しくなりつつある。動力効率および小型実装に関するアクチュエータの頑健性および信頼性の改善は、低価格で大幅に性能および信頼性を増した効率的な装置を導き得る。   Modern compact actuator designs require small devices and equipment that can apply a large force. Actuator requirements are becoming increasingly stringent with respect to mass, dimensions, power, and cost. Improvements in actuator robustness and reliability with respect to power efficiency and small packaging can lead to an efficient device with significantly increased performance and reliability at a lower cost.

高性能かつ効率的なパワートレーン(アクチュエータおよびトランスミッション)の開発は、次世代ロボットシステムの根本的な設計要件を満たすために、特に、重量、効率性、および小型化がアプリケーション機能のために決定的である宇宙ロボット工学(例えば、宇宙マニピュレータ用関節部、動力生体工学、人型マニュピレータ、および宇宙飛行士用の宇宙用運動器具)において、不可欠になり得る。そのようなロボットアプリケーションは、小型の設定可能ハードウェアと、ロボット操作に固有の機械適合性および適応性とを有する新たな種類のアクチュエータを必要とする。   Development of high-performance and efficient power trains (actuators and transmissions) is critical for meeting the fundamental design requirements of next-generation robotic systems, especially weight, efficiency, and miniaturization for application functions In space robotics (eg, space manipulator joints, dynamic biotechnology, humanoid manipulators, and space exercise equipment for astronauts). Such robot applications require new types of actuators with small configurable hardware and mechanical compatibility and adaptability inherent in robot operation.

かつて、アクチュエータは、高速減速装置を備えた小型機構を提供するハーモニックドライブが主流であった。過去30年間、高性能電動モータと併せてハーモニックドライブトランスミッションを使用することがロボットにおける駆動型関節部の最先端技術であった。ハーモニックドライブは主に、小型かつ高いトルク出力のアクチュエータを開発するのに有用である。これらの駆動型関節部は、バックラッシュが無きに等しく、一度の乾式潤滑しか要さないので、広く様々なアプリケーションのために理想的である。ハーモニックドライブの動作原理は、ウェーブジェネレータ、フレクスプライン、およびサーキュラスプラインによって表される3つの同軸部品を備える独特な型のトランスミッション機構に基づく。ウェーブジェネレータは、楕円形状のスチール円盤に圧入され、フレクスプラインに挿入された軸受から成る。フレクスプラインは、ウェーブジェネレータの形状に合うように適合した薄いスチールカップであり、サーキュラスプラインと接する外径に歯を有する。サーキュラスプラインは、内径に歯を有する固いスチールリングから成り、出力を表す。ハーモニックドライブは、フレクスプラインがサーキュラスプラインよりも2少ない歯を有するように設計され、それによってウェーブプラグが1回転するとサーキュラスプラインが2歯ずれ、非常に高いトルク利益を生じる。しかし、ハーモニックドライブの研究は、それが、可撓性ギヤ部品がトランスミッション内に直列に存在することによって、高い動荷重の下では大きく非線形の動きを示すことを示した。この弾性要素は、トランスミッション内部の中間に低い剛性をもたらし、バックラッシュと同様に荷重によって変形する。弾性部品はまた、高ゲインフィードバックループでの不安定性をもたらし、駆動型関節部の制御システム性能を更に低下させる。更に、ハーモニックドライブはトランスミッションシステムにすぎず、アクチュエータとして機能するために特殊モータを必要とする。   In the past, the mainstream of actuators was a harmonic drive that provides a small mechanism equipped with a high speed reduction gear. For the past 30 years, the use of harmonic drive transmissions in conjunction with high-performance electric motors has been the most advanced technology for drive joints in robots. Harmonic drives are mainly useful for developing small and high torque output actuators. These drive joints are ideal for a wide variety of applications as they are equally backlash free and require only one dry lubrication. The operating principle of a harmonic drive is based on a unique type of transmission mechanism with three coaxial parts represented by a wave generator, flexspline, and circular spline. The wave generator consists of a bearing press-fitted into an elliptical steel disc and inserted into a flexspline. The flexspline is a thin steel cup adapted to fit the shape of the wave generator and has teeth on the outer diameter that contact the circular spline. The circular spline consists of a hard steel ring with teeth on the inside diameter and represents the output. The harmonic drive is designed so that the flexspline has 2 fewer teeth than the circular spline, so that one revolution of the wave plug causes the circular spline to shift by 2 teeth, resulting in a very high torque benefit. However, studies of harmonic drives have shown that it exhibits greatly non-linear movement under high dynamic loads due to the presence of flexible gear parts in series in the transmission. This elastic element provides low stiffness in the middle of the transmission and is deformed by the load as well as backlash. The elastic component also introduces instability in the high gain feedback loop, further reducing the drive joint control system performance. Furthermore, the harmonic drive is only a transmission system and requires a special motor to function as an actuator.

サイズ、費用、および製造の複雑性を低減しようという試みにおいて、高いギヤ比の遊星ギヤヘッドと高性能ブラシレスモータとの併用を含む他のいくつかのアクチュエータシステムが用いられてきた。概して、それらのアクチュエータの大半は、モータが遊星ギヤボックスに直列連結されておりギヤボックス内に統合されていないという理由から、なお大きすぎる。直列連結されたブラシレス直流モータおよび遊星ギヤのアセンブリのサイズを低減するためにいくつかの研究が行われた。例えば、単段遊星ギヤヘッドに直列連結された小型インナーロータスロットレスブラシレス直流モータが開発された。しかし、得られたアクチュエータは、5分の1の低い減速比しか示すことができず、ロボット工学で多くの場合望まれる高いトルク量を生じる能力が欠如する。別の例は、ロボットアクチュエータとして機能する、遊星ギヤヘッドに統合されたスロットレス型ブラシレス直流モータである。このシステムは、ステータに統合されたギヤ歯の数および歯対磁極比を最適化することによって、ブラシレス直流モータのコギングを低減しようと試みるものである。90Wの出力に対して80〜85%の効率が実現され、バックラッシュは50〜20分の範囲に及んだ。これらの装置の主な欠点は、ロボット工学において多くの場合望まれる20Nmを上回る高いトルク量を生じることができないこと、およびハーモニックドライブに比べて比較的高いバックラッシュが示されることであった。   In an attempt to reduce size, cost, and manufacturing complexity, several other actuator systems have been used, including the combination of high gear ratio planetary gearheads and high performance brushless motors. In general, most of these actuators are still too large because the motor is connected in series to the planetary gearbox and is not integrated within the gearbox. Some work has been done to reduce the size of the brushless DC motor and planetary gear assembly in series. For example, a small inner rotor slotless brushless DC motor connected in series with a single stage planetary gearhead has been developed. However, the resulting actuator can only exhibit a reduction ratio as low as one fifth and lacks the ability to produce the high amount of torque often desired in robotics. Another example is a slotless brushless DC motor integrated into a planetary gear head that functions as a robot actuator. This system attempts to reduce the cogging of brushless DC motors by optimizing the number of gear teeth and the tooth-to-pole ratio integrated in the stator. Efficiencies of 80-85% were achieved for 90W output and backlash ranged from 50-20 minutes. The main drawbacks of these devices were that they were unable to produce high amounts of torque, often exceeding the 20 Nm desired in robotics, and showed relatively high backlash compared to harmonic drives.

一部の実施形態において、ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重を支持するように構成されたギヤ接触システムに関するシステムおよび方法が説明され、システムは、第1の曲率半径によって画定される湾曲凸面を有する第1のローラ軸受面を有する第1のローラを備える第1のギヤと、第2の曲率半径によって画定される湾曲凹面を有する第2のローラ軸受面を有する第2のローラを備える第2のギヤとを備え、第2の曲率半径は第1の曲率半径よりも大きく、第2のローラの第2のローラ軸受面は、2つのギヤのピッチ径において第1のローラの第1のローラ軸受面と少なくとも一点で係合し、その点に接する直線が第1のギヤの回転軸に対して所定の角度を成す。一部の実施形態において、角度は0〜90度の間である。一部の実施形態において、所定の角度は30〜60度の間である。一部の実施形態において、所定の角度は40〜50度の間である。一部の実施形態において、所定の角度は30〜60度の間である。一部の実施形態において、所定の角度は45度である。一部の実施形態において、ローラ軸受面は、高速接触を支持することができる材料を備える。一部の実施形態において、材料は、AMPCO45ブロンズ、ステンレス鋼、またはニトロン鋼のうち少なくとも1種を含む。一部の実施形態において、第1の曲率半径、第2の曲率半径、および所定の角度は、第1のローラ軸受面および第2のローラ軸受面が均等に摩耗するように選択される。一部の実施形態において、ギヤ接触システムは、少なくともサンギヤ、少なくとも2つの遊星ギヤ、および少なくとも1つのリングギヤを有する遊星ギヤシステムに用いられる。一部の実施形態において、ギヤ接触システムは、入力サンギヤ、少なくとも1つの入力遊星ギヤ、および入力リングギヤを備える入力段アセンブリと、出力遊星ギヤ、少なくとも1つの入力ギヤに連結された少なくとも1つの出力遊星ギヤ、および出力リングギヤを備える少なくとも1つの出力段アセンブリとを有する遊星ギヤシステムに用いられる。一部の実施形態において、ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重が安定しているギヤ接触システムを用いるための方法が説明される。   In some embodiments, systems and methods are described for a gear contact system configured to support radial, thrust, and moment loads, the system comprising a curved convex surface defined by a first radius of curvature. A first gear having a first roller having a first roller bearing surface having a second roller having a second roller bearing surface having a curved concave surface defined by a second radius of curvature. The second radius of curvature is greater than the first radius of curvature, and the second roller bearing surface of the second roller is the first roller of the first roller at the pitch diameter of the two gears. The bearing surface is engaged with at least one point, and a straight line in contact with the bearing surface forms a predetermined angle with respect to the rotation axis of the first gear. In some embodiments, the angle is between 0 and 90 degrees. In some embodiments, the predetermined angle is between 30-60 degrees. In some embodiments, the predetermined angle is between 40-50 degrees. In some embodiments, the predetermined angle is between 30-60 degrees. In some embodiments, the predetermined angle is 45 degrees. In some embodiments, the roller bearing surface comprises a material that can support high speed contact. In some embodiments, the material comprises at least one of AMPCO 45 bronze, stainless steel, or nitrone steel. In some embodiments, the first radius of curvature, the second radius of curvature, and the predetermined angle are selected such that the first roller bearing surface and the second roller bearing surface wear evenly. In some embodiments, the gear contact system is used in a planetary gear system having at least a sun gear, at least two planetary gears, and at least one ring gear. In some embodiments, the gear contact system includes an input stage assembly comprising an input sun gear, at least one input planet gear, and an input ring gear; and an output planet gear, at least one output planet coupled to the at least one input gear. Used in a planetary gear system having a gear and at least one output stage assembly comprising an output ring gear. In some embodiments, a method for using a gear contact system with stable radial, thrust, and moment loads is described.

一部の実施形態において、少なくとも1つの出力段アセンブリは出力サンギヤを更に備え、入力段アセンブリは、入力サンギヤの内部領域の内側に配置された外付けロータを有するモータを更に備える。一部の実施形態において、モータは入力サンギヤを駆動し、入力リングギヤは固定され、出力サンギヤは動かず、出力リングギヤは入力サンギヤによって駆動される。一部の実施形態において、モータは入力サンギヤを駆動し、入力リングギヤは固定され、出力サンギヤは入力サンギヤによって駆動され、出力リングは動かない。一部の実施形態において、モータは入力リングギヤを駆動し、入力サンギヤは固定され、出力サンギヤは入力リングギヤによって駆動され、出力リングは動かない。一部の実施形態において、モータは入力リングギヤを駆動し、入力サンギヤは固定され、出力サンギヤは動かず、出力リングは入力リングギヤによって駆動される。一部の実施形態において、玉軸受軌道は、入力サンギヤと出力サンギヤとの境界面において入力段と出力段との間に設けられた溝を有する。一部の実施形態において、少なくとも1つの入力遊星ギヤと少なくとも1つの出力遊星ギヤとの連結部はプレストレスされる。一部の実施形態において、玉軸受軌道は、入力リングギヤと出力リングギヤとの境界面において入力段と出力段との間に設けられた溝を有する。一部の実施形態において、キャリアは、遊星ギヤシステムが高い外部負荷を受けると、回転軸に対して垂直なラジアル平面において1つの入力遊星ギヤを少なくとも1つの他の入力遊星ギヤと平行に保つように構成される。一部の実施形態において、キャリアは、遊星ギヤシステムが高い外部負荷を受けると、回転軸に垂直なラジアル平面において1つの出力遊星ギヤを少なくとも1つの他の出力遊星ギヤと平行に保つように構成される。   In some embodiments, the at least one output stage assembly further comprises an output sun gear, and the input stage assembly further comprises a motor having an external rotor disposed inside the internal region of the input sun gear. In some embodiments, the motor drives the input sun gear, the input ring gear is fixed, the output sun gear does not move, and the output ring gear is driven by the input sun gear. In some embodiments, the motor drives the input sun gear, the input ring gear is fixed, the output sun gear is driven by the input sun gear, and the output ring does not move. In some embodiments, the motor drives the input ring gear, the input sun gear is fixed, the output sun gear is driven by the input ring gear, and the output ring does not move. In some embodiments, the motor drives the input ring gear, the input sun gear is fixed, the output sun gear does not move, and the output ring is driven by the input ring gear. In some embodiments, the ball bearing race has a groove provided between the input stage and the output stage at the interface between the input sun gear and the output sun gear. In some embodiments, the connection of at least one input planet gear and at least one output planet gear is pre-stressed. In some embodiments, the ball bearing race has a groove provided between the input stage and the output stage at the interface between the input ring gear and the output ring gear. In some embodiments, the carrier keeps one input planet gear parallel to at least one other input planet gear in a radial plane perpendicular to the axis of rotation when the planet gear system is subjected to high external loads. Configured. In some embodiments, the carrier is configured to keep one output planet gear parallel to at least one other output planet gear in a radial plane perpendicular to the axis of rotation when the planet gear system is subjected to high external loads. Is done.

一部の実施形態において、各々が複数の歯を備える入力サンギヤ、出力サンギヤ、少なくとも1つの入力遊星ギヤ、少なくとも1つの出力遊星ギヤ、入力リングギヤ、および出力リングギヤを有し、トルクおよび速度を出力するように構成された遊星ギヤシステムを製造するためのシステムおよび方法が説明される。一部の実施形態において、方法は、入力サンギヤの歯の範囲、所望のギヤ比の範囲、および遊星ギヤの歯の数の範囲と、最大トルクおよび速度出力とのうち少なくとも1つを含む入力をユーザインタフェースで受信することと、コンピュータ読取可能命令を記憶および実行するように構成されたプロセッサにおいて、入力サンギヤの歯の範囲、所望のギヤ比の範囲、および遊星ギヤの歯の数の範囲と、最大トルクおよび速度出力とのうち少なくとも1つの組み合わせを用いて、少なくとも1つの出力遊星の歯の数と1つの出力リングの歯の数との最大公約数を有する遊星ギヤシステムのパラメータを計算することと、遊星ギヤシステムの画像を生成することができる画像生成器に遊星ギヤシステムのパラメータを送信することと、遊星ギヤシステムの画像に基づいて遊星ギヤシステムの物理的コピーを生成することができる追加の製造装置に遊星ギヤシステムの画像を送信することとを備える。   In some embodiments, an input sun gear, an output sun gear, at least one input planetary gear, at least one output planetary gear, an input ring gear, and an output ring gear each having a plurality of teeth and outputting torque and speed A system and method for manufacturing a planetary gear system configured as described is described. In some embodiments, the method includes an input that includes at least one of an input sun gear tooth range, a desired gear ratio range, and a planetary gear tooth number range, and a maximum torque and speed output. In a processor configured to receive at a user interface and store and execute computer readable instructions, a range of input sun gear teeth, a range of desired gear ratios, and a range of number of planetary gear teeth; Calculating a parameter of the planetary gear system having the greatest common divisor of the number of teeth of at least one output planet and the number of teeth of one output ring using at least one combination of maximum torque and speed output Transmitting planetary gear system parameters to an image generator capable of generating an image of the planetary gear system; And a transmitting image of the planetary gear system to additional manufacturing apparatus capable of generating a physical copy of the planetary gear system based on Temu image.

一部の実施形態において、入力サンギヤの歯の範囲、所望のギヤ比の範囲、および遊星ギヤの歯の数の範囲と、最大トルクおよび速度出力とのうち少なくとも1つを含む入力を受信するように構成されたユーザインタフェースと、ユーザインタフェースに動作可能に接続され、実行可能な命令およびデータを記憶するためのメモリおよびプロセッサを備える設計モジュールであって、命令は、入力サンギヤの歯の範囲、所望のギヤ比の範囲、および遊星ギヤの歯の数の範囲と、最大トルクおよび速度出力とのうち少なくとも1つの組み合わせを用いて、少なくとも1つの出力遊星の歯の数と1つの出力リングの歯の数との最大公約数を有する遊星ギヤシステムのパラメータを計算するために実行される、設計モジュールと、設計モジュールに動作可能に接続され、遊星ギヤシステムの画像を生成することができる画像生成器に遊星ギヤシステムのパラメータを送信し、遊星ギヤシステムの画像に基づいて遊星ギヤシステムの物理的コピーを生成することができる追加の製造装置に遊星ギヤシステムの画像を送信するように構成された送信モジュールと、を備える装置が説明される。   In some embodiments, receiving an input comprising at least one of an input sun gear tooth range, a desired gear ratio range, and a planetary gear tooth number range, and a maximum torque and speed output. A design module comprising a user interface configured and a memory and a processor operatively connected to the user interface for storing executable instructions and data, wherein the instructions are in a range of input sun gear teeth, desired A combination of at least one of a gear ratio range, a planetary gear tooth number range, and a maximum torque and speed output, at least one output planetary tooth number and one output ring tooth number. A design module, which is executed to calculate the parameters of the planetary gear system having the greatest common divisor with Sending planetary gear system parameters to an image generator that is operatively connected and capable of generating an image of the planetary gear system and generating a physical copy of the planetary gear system based on the planetary gear system image An apparatus is described that comprises a transmission module configured to transmit an image of a planetary gear system to an additional possible manufacturing apparatus.

本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ面を用いるギヤ軸受駆動装置を示す。FIG. 6 shows a gear bearing drive using a curved roller surface as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなブラシレス「アウトランナー」モータの構成要素を示す。Fig. 3 shows components of a brushless "outrunner" motor as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ軸受を示す。Fig. 4 illustrates a curved roller bearing as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような多段遊星サブアセンブリにおける力均衡を示す。FIG. 6 illustrates force balance in a multi-stage planetary subassembly as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような単段遊星サブアセンブリにおける力均衡を示す。FIG. 6 illustrates force balance in a single stage planetary subassembly as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ面を見せるGBDの縦方向切断面を示す。Fig. 5 shows a longitudinal cut surface of a GBD showing a curved roller surface as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなスラスト軸受および軸方向プレストレス遊星を示す。Fig. 5 shows a thrust bearing and an axial prestress planet as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置のインランナー/アウトランナー構成を示す。FIG. 3 illustrates an inrunner / outrunner configuration of a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDアセンブリの運動図を示す。FIG. 6 shows a kinematic diagram of a GBD assembly as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような順方向および逆方向の構成を示す。Fig. 4 illustrates forward and reverse configurations as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDのインランナー/インランナー構成を示す。FIG. 3 illustrates an inrun / inrunner configuration for GBD as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDのアウトランナー/インランナー構成を示す。FIG. 6 illustrates a GBD outrunner / inrunner configuration as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDのアウトランナー/アウトランナー構成を示す。FIG. 6 illustrates a GBD outrunner / outrunner configuration as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示の一部の実施形態において説明されるような4つの異なるインランナーとアウトランナーとの組み合わせにおけるサンギヤおよびリングギヤの状態を表形式で示す。FIG. 5 shows in tabular form the state of sun gear and ring gear in four different inrunner and outrunner combinations as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置の運動学的関係の概要を示す。2 shows an overview of the kinematic relationship of a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような肘プロテーゼのためのギヤ軸受駆動システムを示す。Fig. 4 shows a gear bearing drive system for an elbow prosthesis as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような、図14において説明されるギヤ軸受駆動装置モータに関する線形トルク速度特性を示す。FIG. 15 shows linear torque rate characteristics for the gear bearing drive motor described in FIG. 14 as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示の一部の実施形態において説明されるような、図14において説明される肘プロテーゼのためのギヤ軸受駆動設計の詳細を示す。15 shows details of a gear bearing drive design for the elbow prosthesis described in FIG. 14 as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置を試験するために用いられる動力計を示す。Fig. 4 shows a dynamometer used to test a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような、図17における動力計試験による結果を示す。FIG. 18 shows the results from the dynamometer test in FIG. 17, as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような2,500rpmの速度基準に対する閉ループステップ応答を示す。FIG. 5 shows a closed loop step response to a 2500 rpm speed reference as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置を設計するコンピュータ実現方法に関するフローチャートを示す。FIG. 6 shows a flowchart for a computer-implemented method of designing a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲転がり面を有するGBDの別の図を示す。FIG. 4 shows another view of a GBD having a curved rolling surface as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDにおいて実装されるような湾曲ローラ軸受の図を示す。FIG. 6 shows a view of a curved roller bearing as implemented in a GBD as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ軸受を示す。Fig. 4 illustrates a curved roller bearing as described in some embodiments of the present disclosure. 本開示の一部の実施形態において説明されるようなキャリアを有するGBDを示す。FIG. 3 illustrates a GBD with a carrier as described in some embodiments of the present disclosure. FIG.

ロボットアクチュエータおよび他のギヤボックスのサイズ、費用、および製造の複雑性を低減するために、ギヤアセンブリの全体の複雑性を低減し、かつ更なる安定性を提供するアプローチに対するニーズがある。一部の態様において、本明細書に記載するシステムおよび方法は、ファスナ、玉軸受の必要性を排除し、同時にラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重に対する支持を提供する機械部品のためのデュアル機能アプローチを提供する。一部の態様において、本明細書に記載するシステムおよびコンピュータ実現方法は、雑音および早期損傷の排除、試行錯誤の低減、および設計および全体の製造コストの削減に関する。   In order to reduce the size, cost, and manufacturing complexity of robot actuators and other gearboxes, there is a need for an approach that reduces the overall complexity of the gear assembly and provides additional stability. In some aspects, the systems and methods described herein eliminate the need for fasteners, ball bearings, and at the same time dual function for mechanical parts that provide support for radial, thrust, and moment loads. Provide an approach. In some aspects, the systems and computer-implemented methods described herein relate to eliminating noise and premature damage, reducing trial and error, and reducing design and overall manufacturing costs.

一部の態様において、本明細書に記載するシステムおよび方法は、その内容が参照により援用される、“Gear Bearing Drive”と題された米国特許第8,016,893号において説明されるように、ギヤ軸受駆動装置(GBD)において実現され得る。一部の態様において、本明細書に記載するシステムおよび方法は、GBDの様々な動作モードを提供する。   In some aspects, the systems and methods described herein are as described in US Pat. No. 8,016,893 entitled “Gear Bearing Drive”, the contents of which are incorporated by reference. It can be realized in a gear bearing drive (GBD). In some aspects, the systems and methods described herein provide various modes of operation of GBD.

本明細書に記載するシステムおよび方法の他の態様は、1)低減速および高減速を効果的に実行すること、2)従来の玉軸受および遊星キャリアを使用せずギヤセットアライメントを維持すること、3)アクチュエータの総容量を低減するようなギヤボックス内のモータの配置を可能にすること、4)組立工程を簡略化すること、および5)従来の玉軸受、遊星キャリア、外付けファスナ、および複雑な組立てを要さない全体的に低コストのソリューションを提供することを含む。
湾曲接触面
Other aspects of the systems and methods described herein are: 1) effectively performing reduced speed and high deceleration, 2) maintaining gear set alignment without using conventional ball bearings and planet carriers, 3) enabling the placement of the motor in the gearbox to reduce the total capacity of the actuator, 4) simplifying the assembly process, and 5) conventional ball bearings, planetary carriers, external fasteners, and Including providing an overall low cost solution that does not require complex assembly.
Curved contact surface

一部の実施形態において、本発明は、ギヤセットアライメントを確立し、縦および横方向にアセンブリを固定するために、ギヤ部品に対し軸方向に平行に設けられた湾曲接触面を用いる。一態様において、ギヤセットアライメントを提供し、縦および横方向にギヤアセンブリを固定するローラアセンブリが設けられる。   In some embodiments, the present invention uses a curved contact surface provided axially parallel to the gear component to establish gear set alignment and secure the assembly in the longitudinal and lateral directions. In one aspect, a roller assembly is provided that provides gear set alignment and secures the gear assembly in the longitudinal and lateral directions.

いくつかの例において、ローラ面は、より小さい円形面がギヤ面の方に向けられた、例えば傾斜面が正の角で偏る、先端が切断された球面を形成する。いくつかの例において、ローラ面は、より小さい円形面がギヤ面から離れた方向に向かう、例えば傾斜面が負の角で偏る、先端が切断された球面を形成する。傾斜ローラ面は、各ギヤに関連するアンギュラ接触面を提供し、隣り合うギヤのアンギュラ接触面は、正の角で偏る傾斜面を有するローラが、負の角で偏る傾斜面を有するローラと隣接するように選択される。傾斜ローラ面は、接点において関連ギヤのピッチ径と等しい直径を有するアンギュラ接触面を提供する。   In some examples, the roller surface forms a truncated spherical surface with a smaller circular surface directed toward the gear surface, eg, the inclined surface is biased at a positive angle. In some examples, the roller surface forms a spherical surface with a truncated tip where the smaller circular surface is away from the gear surface, eg, the inclined surface is biased at a negative angle. An inclined roller surface provides an angular contact surface associated with each gear, and an angular contact surface of an adjacent gear is adjacent to a roller having an inclined surface biased at a positive angle and an inclined surface biased at a negative angle. Selected to do. The inclined roller surface provides an angular contact surface having a diameter equal to the pitch diameter of the associated gear at the contact.

図23は、本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ軸受を示す。図23は、ピッチ径点接触2301で接する2つの湾曲ローラ面を示す。下側ローラ2302に対応する湾曲ローラ面は、負の角度で偏る傾斜面を有する。上側ローラ2303に対応する湾曲ローラ面は、正の角度で偏る傾斜面を有する。   FIG. 23 illustrates a curved roller bearing as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 23 shows two curved roller surfaces in contact with the pitch diameter point contact 2301. The curved roller surface corresponding to the lower roller 2302 has an inclined surface that is biased at a negative angle. The curved roller surface corresponding to the upper roller 2303 has an inclined surface that is biased at a positive angle.

一部の実施形態において、2つの湾曲ローラ面が接する点は、両方のローラの湾曲に接する点と一致する。ローラ接触面の湾曲は、2つの正接円によって画定され得る。一部の実施形態において、ローラの一方は、第1の円の半径の逆数に比例する湾曲凸面を有し、他方のローラは、第2の円の半径の逆数に比例する湾曲凹面を有する。一部の実施形態において、ローラの一方に対応する半径は、他方のローラに対応する半径よりも大きい。例えば、GBDの一部の実施形態において、リングローラ半径は遊星ローラ半径よりも大きく、線接触とは対照的に効率を向上させ得る点接触境界面を可能にする。点接触はまた、ローラ半径に沿って変化する速度差によって生じる滑り摩擦を低減する。2つのローラは、第1のローラの湾曲に一致する円が第2のローラの湾曲に一致する円に接するような点で接し得る。一部の実施形態において、2つのローラは、2つのギヤのピッチ径で接する。   In some embodiments, the point at which the two curved roller surfaces meet coincides with the point at which both rollers curve. The curvature of the roller contact surface can be defined by two tangent circles. In some embodiments, one of the rollers has a curved convex surface that is proportional to the inverse of the radius of the first circle, and the other roller has a curved concave surface that is proportional to the inverse of the radius of the second circle. In some embodiments, the radius corresponding to one of the rollers is greater than the radius corresponding to the other roller. For example, in some embodiments of GBD, the ring roller radius is larger than the planetary roller radius, allowing a point contact interface that can improve efficiency as opposed to line contact. Point contact also reduces sliding friction caused by speed differences that vary along the roller radius. The two rollers may touch at a point where a circle that matches the curvature of the first roller touches a circle that matches the curvature of the second roller. In some embodiments, the two rollers touch at the pitch diameter of the two gears.

一部の実施形態において、ローラ接触面は、2つの正接円の中心を通る直線と、円が接する点とがピッチ径において接触角を成すように曲げられる。本明細書で用いられる「曲げられる」とは、2つのギヤの接点で2つの円に接する直線が、ギヤの回転軸に対して平行な面から角状に逸れる、あるいは面外にあることを意味する。一部の実施形態において、スラストおよびラジアル方向に均等に軸受荷重を分散するために45度の角度が用いられ得る。一部の実施形態において、ギヤ部品の配置、および平衡を保つ必要がある軸力およびラジアル力に依存して、0度〜90度の任意の角度が用いられ得る。ローラの湾曲を定める半径は、接触圧および接触応力の関数として選択され得る。   In some embodiments, the roller contact surface is bent so that a straight line passing through the center of the two tangent circles and a point where the circles meet form a contact angle in the pitch diameter. As used herein, “bent” means that a straight line that touches two circles at the contact point of two gears deviates angularly from a plane parallel to the rotation axis of the gear or is out of plane. means. In some embodiments, a 45 degree angle may be used to distribute the bearing load evenly in the thrust and radial directions. In some embodiments, any angle between 0 degrees and 90 degrees may be used, depending on the arrangement of the gear parts and the axial and radial forces that need to be balanced. The radius that defines the curvature of the roller can be selected as a function of contact pressure and contact stress.

一部の実施形態において、ローラは、高速接触を支持することができる任意の材料(例えば、AMPCO45ブロンズ、ステンレス鋼、またはニトロン鋼)を備えてよい。   In some embodiments, the roller may comprise any material capable of supporting high speed contact (eg, AMPCO 45 bronze, stainless steel, or nitrone steel).

一部の実施形態において、2つの接点が半径方向にギヤシステムの平衡を保つために用いられ、2つの接点が軸方向にギヤシステムの平衡を保つために用いられる場合、4点接触が生じる。図4Aは、本開示の一部の実施形態において説明されるような多段遊星サブアセンブリにおける力平衡を示す。4点接触軸受401は、入力段430および出力段420を有する遊星システムにおいて実現される。図4Bは、本開示の一部の実施形態において説明されるような、単段遊星サブアセンブリにおける力平衡を示す。4点接触軸受401は、単段遊星システム440において実現される。ギヤボックスの両側で湾曲ローラが用いられる場合、遊星サブアセンブリは、ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重の全てを同時に支持することができる4点接触軸受401として機能する。遊星ローラにおける作動の結果生じる力は、遊星にそれらの縦軸に沿った回転を強い、駆動効率を著しく低下させ得る横ぶれや軸ぶれを防ぐ。   In some embodiments, when two contacts are used to balance the gear system in the radial direction and two contacts are used to balance the gear system in the axial direction, a four-point contact occurs. FIG. 4A illustrates force balance in a multi-stage planetary subassembly as described in some embodiments of the present disclosure. The four point contact bearing 401 is implemented in a planetary system having an input stage 430 and an output stage 420. FIG. 4B illustrates force balance in a single stage planetary subassembly, as described in some embodiments of the present disclosure. The four point contact bearing 401 is realized in the single stage planetary system 440. When curved rollers are used on both sides of the gearbox, the planetary subassembly functions as a four-point contact bearing 401 that can support all radial, thrust, and moment loads simultaneously. The forces resulting from the operation on the planetary rollers will force the planets to rotate along their longitudinal axis and prevent side and axis shake that can significantly reduce drive efficiency.

一部の実施形態において、システムにおける高い剛性を保証するために、遊星は、システムにおける高い剛性を保証するため、および外部負荷によって生じ得るたわみに対応するためにプレストレスされる。遊星のプレストレスは、ギヤの噛み合いサイクルを通して接点をピッチ径に維持し得る。摩耗が生じる場合、ローラは一様に摩耗し、遊星サブアセンブリがその剛性の結果縮む原因となるが、サブアセンブリが縮むと、ローラは、摩耗過程にわたりギヤセットのアライメントを維持し続けるように、以前と同じ接触ピッチ点を維持するために内側にずれる。一部の実施形態において、遊星サブアセンブリと接地と出力リングとの4点アンギュラ接触は、ゴシックアーチ軸受と原理的に類似する。遊星ローラにおける作動の結果生じる力は、遊星にそれらの縦軸に沿った回転を強い、駆動効率を著しく低下させ得る横ぶれや軸ぶれを防ぐ。一部の実施形態において、90度の圧力境界面を形成するピッチ径において接する湾曲ローラを用いて4点軸受が実現される。これは、標準的な平行ローラを用いてギヤ歯に与えられるせん断力を排除し、スラスト力およびラジアル力をローラ間で均等に分散することができる。ローラ間で均等に荷重を分散することによって均等なローラの摩耗がもたらされ、その結果、より長い動作寿命の間ギヤセットアライメントを維持することができる。一部の実施形態において、玉軸受軌道402は、遊星プレストレスの平衡を保って相殺し、円滑な出力動作を保証するために、入力サンおよびリングギヤとおよび出力サンおよびリングギヤとの間に設けられた溝を有する。玉軸受軌道は、システム内のスラスト軸受要素として機能し得る。   In some embodiments, to ensure high stiffness in the system, the planet is pre-stressed to ensure high stiffness in the system and to accommodate deflections that can be caused by external loads. Planetary prestress can keep the contacts at pitch diameter throughout the gear meshing cycle. If wear occurs, the rollers will wear evenly, causing the planetary subassembly to shrink as a result of its rigidity, but once the subassembly shrinks, the rollers will continue to maintain gearset alignment throughout the wear process. Shift inward to maintain the same contact pitch point. In some embodiments, the four point angular contact of the planetary subassembly, ground and output ring is similar in principle to a Gothic arch bearing. The forces resulting from the operation on the planetary rollers will force the planets to rotate along their longitudinal axis and prevent side and axis shake that can significantly reduce drive efficiency. In some embodiments, a four-point bearing is realized using curved rollers that contact at a pitch diameter that forms a 90 degree pressure interface. This eliminates the shear forces applied to the gear teeth using standard parallel rollers, and the thrust and radial forces can be evenly distributed between the rollers. Distributing the load evenly between the rollers results in even roller wear, so that gear set alignment can be maintained for a longer operating life. In some embodiments, ball bearing races 402 are provided between the input sun and ring gear and between the output sun and ring gear to balance and offset the planetary prestress and ensure smooth output operation. It has a groove. The ball bearing race may function as a thrust bearing element in the system.

湾曲ローラアプローチを用いる場合、遊星ギヤシステムは、2つのギヤ段を個々に組み立て、その後、アセンブリの両面からローラを取り付け、締めることによって構成され得る。遊星ローラが締められると、それらは、両方の遊星のギヤ歯がそれらのピッチ径において噛み合い正確に作動することを保証するために、遊星サブアセンブリをそれらの軌道軸に沿って整えるための平頭ねじとして機能し得る。   When using the curved roller approach, the planetary gear system can be constructed by assembling the two gear stages individually and then attaching and tightening the rollers from both sides of the assembly. When the planetary rollers are tightened, they are flat head screws for aligning the planetary subassemblies along their orbital axes to ensure that both planetary gear teeth mesh and operate accurately at their pitch diameter. Can function as.

本発明は、費用、重量、容積、および全体的な製造の複雑さを増す外付け玉軸受およびキャリアの必要性を排除するために他のギヤシステムにも適用され得る。アンギュラコンタクトローラは、玉軸受や遊星キャリアなしで1以上の段においてサン、遊星、およびリングギヤを拘束することによって、典型的な遊星ギヤトレーンの複雑性を低減するために適用され得る。
ギヤ軸受駆動装置に適用されるローラ面
The present invention can also be applied to other gear systems to eliminate the need for external ball bearings and carriers that increase cost, weight, volume, and overall manufacturing complexity. Angular contact rollers can be applied to reduce the complexity of typical planetary gear trains by constraining sun, planets, and ring gear in one or more stages without ball bearings or planet carriers.
Roller surface applied to gear bearing drive

2段遊星ギヤボックスを用いる一実施形態において、サン、遊星、およびリングによる転がり面は遊星を軌道内に位置付けるが、遊星の回転には干渉しない。ギヤはトルクを伝達するように作用し、面(ローラ)は、スラスト方向およびラジアル方向における軸受支持機能を実現する。例えば、遊星構成においてギヤボックスの両側で湾曲ローラが用いられる場合、遊星サブアセンブリは、ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重を同時に支持することができる4点接触軸受として機能し得る。   In one embodiment using a two-stage planetary gearbox, the sun, planet, and ring rolling surfaces position the planet in orbit but do not interfere with the rotation of the planet. The gear acts to transmit torque, and the surface (roller) realizes a bearing support function in the thrust direction and the radial direction. For example, if a curved roller is used on both sides of the gearbox in a planetary configuration, the planetary subassembly can function as a four point contact bearing that can simultaneously support radial, thrust, and moment loads.

図1は、本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ面を用いるギヤ軸受駆動装置を示す。図1は、モータシャフト101、入力サンギヤ102、入力段リング103、および入力遊星ギヤ104を備える入力段130を示す。図1はまた、出力サンギヤ105、サンローラ107、出力遊星ギヤ108、遊星ローラ109、リングローラ110、および出力段リング111を備える出力段120を示す。軸受軌道輪112は、入力段130と出力段120との間を走行する。   FIG. 1 illustrates a gear bearing drive using a curved roller surface as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 1 shows an input stage 130 comprising a motor shaft 101, an input sun gear 102, an input stage ring 103, and an input planetary gear 104. FIG. 1 also shows an output stage 120 comprising an output sun gear 105, a sun roller 107, an output planetary gear 108, a planetary roller 109, a ring roller 110, and an output stage ring 111. The bearing ring 112 travels between the input stage 130 and the output stage 120.

モータシャフト101は、入力サンギヤ102の一端に作動的に連結される。一部の実施形態において、モータシャフト101は、入力サンギヤ102内に配置されたモータに作動的に連結され得る。一部の実施形態において、アクチュエータは、模型飛行機において一般的に用いられる直流モータである、「アウトランナー」とも称される外付けロータブラシレスモータを用い得る。   Motor shaft 101 is operatively connected to one end of input sun gear 102. In some embodiments, the motor shaft 101 can be operatively coupled to a motor disposed within the input sun gear 102. In some embodiments, the actuator may use an external rotor brushless motor, also called “outrunner”, which is a direct current motor commonly used in model airplanes.

図2は、本開示の一部の実施形態において説明されるような、ブラシレス「アウトランナー」モータの構成要素を示す。モータは、コイル201をエンドベル(接地ステータ)202に固定し、磁石203を回転シェル(ロータ)211上に配置し得る。接地ステータ202は、ステータスタック203、複数のステータ歯204、および軸受205を更に備えてよい。また、図2は、ロータ211内の磁極212も示す。アウトランナーモータは、コイル201が充電されると動くロータ211上の永久磁石210を有する。モータは、磁石210によって生じる磁界が常にずれ、ロータを回転させるように設計される。モータの磁気シェルが回転するので、一部の実施形態においてそれは、非常に小型かつ効率的なアプローチで機構を駆動させるために第1段サンギヤ内に組み込まれ得る。更にこのモータ設計は標準的な直流モータ設計と比べて、より高いトルク出力、より大きい放熱、およびより少ない部品数を有する。   FIG. 2 illustrates the components of a brushless “outrunner” motor, as described in some embodiments of the present disclosure. The motor may fix the coil 201 to an end bell (grounded stator) 202 and place the magnet 203 on a rotating shell (rotor) 211. The grounded stator 202 may further include a stator stack 203, a plurality of stator teeth 204, and a bearing 205. FIG. 2 also shows the magnetic pole 212 in the rotor 211. The outrunner motor has a permanent magnet 210 on the rotor 211 that moves when the coil 201 is charged. The motor is designed such that the magnetic field generated by the magnet 210 is always offset and the rotor is rotated. As the motor's magnetic shell rotates, in some embodiments it can be incorporated into the first stage sun gear to drive the mechanism in a very small and efficient approach. Furthermore, this motor design has a higher torque output, greater heat dissipation, and fewer parts compared to a standard DC motor design.

出力サンギヤ105および出力サンローラ107は、出力側における入力サンギヤ102の他方の端に同軸配置される。一部の実施形態において、入力段リング103は固定され、入力段遊星104および出力段遊星108は、サンギヤ102によって駆動される中心軸の周囲を回転する。一部の実施形態において、入力遊星104と出力遊星108とでは歯の総数に差がある。一部の実施形態において、歯の総数における差が、出力側リング111のギヤを回転させる。一部の実施形態において、出力サンローラ107は、駆動装置を安定させ、ピニオンサブアセンブリが正しく整列するように保つ。出力サンローラ107は、ピニオンまたは遊星サブアセンブリの対応するローラ軸受面で滑ることなく転がる径方向外向きのサンローラ軸受面を含む。一部の実施形態において、遊星ローラ(例えば109)は、サンローラ(例えば107)およびリングローラ(例えば110)の対応するローラ軸受面で滑ることなく転がり得る径方向外向きの軸受面を有する。一部の実施形態において、リングローラ(例えば110)は、遊星ローラ(例えば109)の対応するローラ軸受面で滑ることなく転がり得る径方向内向きの軸受面を有する。   The output sun gear 105 and the output sun roller 107 are coaxially arranged at the other end of the input sun gear 102 on the output side. In some embodiments, the input stage ring 103 is fixed and the input stage planet 104 and the output stage planet 108 rotate about a central axis driven by the sun gear 102. In some embodiments, there is a difference in the total number of teeth between the input planet 104 and the output planet 108. In some embodiments, the difference in the total number of teeth causes the output ring 111 gear to rotate. In some embodiments, the output sun roller 107 stabilizes the drive and keeps the pinion subassembly properly aligned. The output sun roller 107 includes a radially outward sun roller bearing surface that rolls without sliding on the corresponding roller bearing surface of the pinion or planetary subassembly. In some embodiments, the planetary roller (eg, 109) has a radially outward bearing surface that can roll without sliding on the corresponding roller bearing surface of the sun roller (eg, 107) and ring roller (eg, 110). In some embodiments, the ring roller (eg, 110) has a radially inward bearing surface that can roll without sliding on the corresponding roller bearing surface of the planetary roller (eg, 109).

一部の実施形態において、入力サンギヤ102のギヤは、入力遊星ギヤ104のギヤと噛み合う。一部の実施形態において、出力サンギヤ105のギヤは、出力遊星ギヤ108のギヤと噛み合う。遊星ローラ109は、出力遊星ギヤ108の出力側に同軸配置される。出力遊星ローラ109は、出力サンローラ107と接し、かつ出力リングローラ110と接している。一部の実施形態において、遊星ローラ109とサンローラ107との接点、および遊星ローラ109とリングローラ110との接点は、湾曲接触面である。一部の実施形態において、その接触面は湾曲ローラ軸受を形成する。出力段リング111および入力段リング103は、2つのリングの間に溝がある玉軸受軌道輪112を備えてよい。玉軸受軌道輪112は、スラスト軸受として機能し得る。   In some embodiments, the input sun gear 102 gear meshes with the input planetary gear 104 gear. In some embodiments, the output sun gear 105 gears mesh with the output planetary gear 108 gears. The planetary roller 109 is coaxially disposed on the output side of the output planetary gear 108. The output planetary roller 109 is in contact with the output sun roller 107 and in contact with the output ring roller 110. In some embodiments, the contact point between the planetary roller 109 and the sun roller 107 and the contact point between the planetary roller 109 and the ring roller 110 are curved contact surfaces. In some embodiments, the contact surface forms a curved roller bearing. The output stage ring 111 and the input stage ring 103 may include a ball bearing race 112 having a groove between the two rings. The ball bearing race 112 can function as a thrust bearing.

図21は、本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲転がり面を有するGBDの別の図を示す。図21は、例えばモータロータシャフト101、モータステータおよびコイル201、スラスト軸受112、遊星ピニオン104,108、遊星ローラ109、およびサンローラ107など、図1および2で説明した特定の機構を示す。図21はまた、取付け台2101、エンコーダ台2102、出力ベルト駆動装置2105、出力シャフト駆動装置2106、およびアライメントピン2107も示す。   FIG. 21 shows another view of a GBD having a curved rolling surface as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 21 shows the particular mechanisms described in FIGS. 1 and 2, such as the motor rotor shaft 101, motor stator and coil 201, thrust bearing 112, planetary pinions 104, 108, planetary roller 109, and sun roller 107. FIG. 21 also shows mounting base 2101, encoder base 2102, output belt drive 2105, output shaft drive 2106, and alignment pin 2107.

取付け台2101は、GBDの入力段に付けられ、効率的な作動レベルにGBDを位置付けるために用いられ得る。エンコーダ台2012もGBDの入力側に付けられ、速度および位置制御に関するフィードバックを提供し得る。出力ベルト駆動装置2105は、ギヤ構成要素の全てを含みギヤ構成要素の外周を成し得る可撓性動力伝達部品であってよい。GBDはまた、GBDから動力を受け取り、それを出力源へ伝達することができる出力シャフト駆動装置2106も備えてよい。出力シャフト駆動装置2106および出力ベルト駆動装置2105によって、GBDは、2方向に(例えば、出力シャフトを介して直列に、およびタイミングベルトプーリを介して並列に)動力を伝達することが可能となる。GBDはまた、ギヤを定位置に保つために用いられ得るアライメントピン2107も備えてよい。   A mount 2101 is attached to the input stage of the GBD and can be used to position the GBD at an efficient operating level. An encoder base 2012 may also be attached to the input side of the GBD to provide feedback regarding speed and position control. The output belt drive 2105 may be a flexible power transmission component that includes all of the gear components and can form the outer periphery of the gear components. The GBD may also include an output shaft drive 2106 that can receive power from the GBD and transmit it to an output source. The output shaft drive 2106 and the output belt drive 2105 allow the GBD to transmit power in two directions (eg, in series via the output shaft and in parallel via the timing belt pulley). The GBD may also include an alignment pin 2107 that may be used to keep the gear in place.

図3は、本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ軸受を示す。図3は、リングギヤ304、遊星ギヤ108、ギヤ噛合301、遊星歯上端306、ピッチ径境界面307、リング歯下端308、リングローラ110、遊星ローラ109、遊星ローラ円錐半径311およびリングローラ円錐半径310、2つの円錐半径に対応する2つの円の中心と、2つの円に接する点とを結ぶ直線320、および2つの円に接する直線330を示す。   FIG. 3 illustrates a curved roller bearing as described in some embodiments of the present disclosure. 3 shows the ring gear 304, the planetary gear 108, the gear mesh 301, the planetary tooth upper end 306, the pitch diameter boundary surface 307, the ring tooth lower end 308, the ring roller 110, the planetary roller 109, the planetary roller cone radius 311 and the ring roller cone radius 310. A straight line 320 connecting a center of two circles corresponding to two conical radii and a point in contact with the two circles, and a straight line 330 in contact with the two circles are shown.

一部の実施形態において、ピッチ径307は、ギヤ噛合301の観点から定義され得る。ピッチ径は、各歯の中心を通り、すなわちギヤ噛合301の中心を通る。図3において、ギヤ噛合301は、遊星歯上端306とリング歯下端308との間の距離を備える。一部の実施形態において、ピッチ径境界面307は、遊星ギヤ歯およびリングギヤ歯が純回転運動中に係合する点を表す。図3において、ローラ109、110は、2つの正接円310、311によって、それらの中心と2つの円に接する点とを通る直線320がピッチ径境界面307と45度の所定の角度を成すように形成される。この例において、45度の角度は、ピッチ径302に属すために純回転を前提とする点接触を生じ、その結果、軸受の全体効率を向上させる。一部の実施形態において、角度は、ピッチ径境界面307に関する2つの円に接する直線330によっても画定され得る。   In some embodiments, the pitch diameter 307 may be defined in terms of the gear mesh 301. The pitch diameter passes through the center of each tooth, that is, through the center of the gear mesh 301. In FIG. 3, the gear mesh 301 includes a distance between the planetary tooth upper end 306 and the ring tooth lower end 308. In some embodiments, the pitch diameter interface 307 represents the point at which the planetary gear teeth and ring gear teeth engage during pure rotational movement. In FIG. 3, the rollers 109 and 110 have two tangent circles 310 and 311 so that a straight line 320 passing through the center and a point in contact with the two circles forms a predetermined angle of 45 degrees with the pitch diameter boundary surface 307. Formed. In this example, an angle of 45 degrees results in point contact that assumes pure rotation because it belongs to the pitch diameter 302, thereby improving the overall efficiency of the bearing. In some embodiments, the angle may also be defined by a straight line 330 that contacts two circles with respect to the pitch diameter interface 307.

図22は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDにおいて実現される湾曲ローラ軸受の図を示す。図22は、第1段遊星ピニオン2201、第1段遊星に関連するピッチ径2202、第2弾遊星ピニオン2204、第2弾遊星ピニオンのピッチ径2205、および遊星ピニオンの各々に関するアンギュラ点接触2207を示す。図2に示すように、第1段における湾曲ローラの接点2207は第1段遊星のピッチ径2202において生じ、第2弾における接点2207は第2弾遊星のピッチ径2205において生じる。   FIG. 22 shows a diagram of a curved roller bearing implemented in GBD as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 22 shows the first stage planetary pinion 2201, the pitch diameter 2202 associated with the first stage planet, the second planetary pinion 2204, the pitch diameter 2205 of the second planetary pinion, and the angular point contact 2207 for each of the planetary pinions. Show. As shown in FIG. 2, the curved roller contact 2207 in the first stage occurs at the pitch diameter 2202 of the first planet, and the contact 2207 in the second bullet occurs at the pitch diameter 2205 of the second planet.

図5は、本開示の一部の実施形態において説明されるような湾曲ローラ面を見せるGBDの縦方向切断面を示す。図5は、例えばアウトランナーモータ501、段1遊星502、段2遊星503、ローラ面キャップ504、ピッチ径505、および点接触軸受506など、図1および2において説明される特定の機構を示す。図5はまた、プレストレスボルト510、段1遊星502および段2遊星503を結ぶ遊星偶力511、統合リング軌道508、および統合サン軌道509も示す。   FIG. 5 shows a longitudinal cut surface of a GBD showing a curved roller surface as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 5 illustrates certain mechanisms described in FIGS. 1 and 2, such as outrunner motor 501, stage 1 planet 502, stage 2 planet 503, roller face cap 504, pitch diameter 505, and point contact bearing 506, for example. FIG. 5 also shows a prestressed bolt 510, a planetary couple 511 connecting the stage 1 planet 502 and the stage 2 planet 503, an integrated ring orbit 508, and an integrated sun orbit 509.

プレストレスボルト510は、ローラ面504を遊星502、503に固定する。また、入力段遊星502および出力段遊星503は、ボルト510およびアライメントピンによっても連結される。入力段遊星502が回転すると、対応する出力段遊星503も回転する。   The prestress bolt 510 fixes the roller surface 504 to the planets 502 and 503. The input stage planet 502 and the output stage planet 503 are also connected by a bolt 510 and an alignment pin. When the input stage planet 502 rotates, the corresponding output stage planet 503 also rotates.

統合軌道509は、サン境界面において入力段530と出力段520との間に設けられた溝を有する。一体型軌道508はまた、リング境界面において入力段と出力段との間にも設けられた溝を有する。一部の実施形態において、統合軌道はゴシックアーチ軌道の特徴を成す。一部の実施形態において、ゴシックアーチ軌道は、遊星与圧下で玉の各々について4点接触を強いることができる。軌道508、509は、駆動効率に影響を及ぼすことなく、出力段で作用するモーメントおよび外部負荷を強固に支持することによって、出力段を改善するのに役立つことができる。   The integrated track 509 has a groove provided between the input stage 530 and the output stage 520 at the sun boundary surface. The integral track 508 also has a groove provided between the input stage and the output stage at the ring interface. In some embodiments, the integrated trajectory is characteristic of a Gothic arch trajectory. In some embodiments, the Gothic arch trajectory can force a four-point contact for each of the balls under planetary pressure. The tracks 508, 509 can help improve the output stage by firmly supporting moments and external loads acting on the output stage without affecting the drive efficiency.

図6は、本開示の特定の実施形態において説明されるようなスラスト軸受および軸方向プレストレス遊星を示す。   FIG. 6 illustrates a thrust bearing and an axial prestressed planet as described in certain embodiments of the present disclosure.

一部の実施形態において、GBD出力の横ぶれを低減し、全体の駆動効率を高めるために、接地リング602と出力リング604との間にスラスト軸受601が導入されてよく、遊星603が軸方向にプレストレスされ得る。入力および出力遊星603の間の偶力をプレストレスすることによって、出力リング604は出力遊星および出力リングローラによって入力リングに押し付けられ得るが、界面スラスト軸受601によって接地リング601に対して自由に滑走する。出力リング604は、カンチレバー荷重(曲げまたはせん断)を受けると、遊星のプレストレスによって接地リング602に対して平行な位置を維持することができ、その結果、出力段ローラが入力段ローラと同期し続けるように強いることによって、ローラに加わる応力を低減し、システムの効率を向上させる。
キャリアシステム
In some embodiments, a thrust bearing 601 may be introduced between the ground ring 602 and the output ring 604 to reduce the GBD output rollout and increase overall drive efficiency, so that the planet 603 is axial. Can be prestressed. By prestressing the couple between the input and output planets 603, the output ring 604 can be pressed against the input ring by the output planets and output ring rollers, but freely slides against the ground ring 601 by the interface thrust bearing 601. To do. When the output ring 604 is subjected to a cantilever load (bending or shearing), it can maintain a position parallel to the ground ring 602 due to planetary prestress, so that the output stage roller is synchronized with the input stage roller. By forcing to continue, the stress on the roller is reduced and the efficiency of the system is improved.
Carrier system

一部の実施形態において、ギヤ軸受駆動装置内にキャリアシステムが挿入され得る。高い外部負荷がシステムに加わると、遊星は、回転軸に対して垂直なラジアル平面においてずれが生じ得る。一部の実施形態において、遊星はキャリアに固定され得る。キャリアは、噛合サイクルを通して遊星を互いに平行に保つために用いられ得る。一部の実施形態において、キャリアシステムは、キャリアロック(例えば、保持器や段付きボルト)によって固定され得る。   In some embodiments, a carrier system can be inserted into the gear bearing drive. When a high external load is applied to the system, the planet can be displaced in a radial plane perpendicular to the axis of rotation. In some embodiments, the planet can be secured to the carrier. The carrier can be used to keep the planets parallel to each other throughout the meshing cycle. In some embodiments, the carrier system can be secured by a carrier lock (eg, a cage or a stepped bolt).

図24は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなキャリアを有するGBDを示す。キャリア2401は、入力段および出力段の両方で遊星ピニオンに取り付けられる。一部の実施形態において、入力キャリアおよび出力キャリアを取り付けるために保持器2402が用いられる。一部の実施形態において、キャリアは段付きボルト2403によって連結され得る。
ギヤ軸受駆動装置の構成および運動モデリング
FIG. 24 shows a GBD with a carrier as described in some embodiments of the present disclosure. The carrier 2401 is attached to the planetary pinion at both the input stage and the output stage. In some embodiments, a retainer 2402 is used to attach the input carrier and the output carrier. In some embodiments, the carriers can be connected by stepped bolts 2403.
Gear bearing drive system configuration and motion modeling

GBDは、アプリケーションに依存して様々な方法で構成され得る。ギヤの様々な配置およびギヤを駆動する様々な方法の結果、高速および低速の減速装置および加速装置がもたらされ得る。各構成は、独自の運動モデルを生じ得る。一部の実施形態において、ギヤ軸受駆動装置は、1より多い数の出力段を有し得る。GBDが異なる段において異なるトルク出力を生じるように、異なる段は異なる機械的利点を有し得る。
インランナー/アウトランナー
GBD can be configured in various ways depending on the application. Different arrangements of gears and different methods of driving the gears can result in high and low speed reducers and accelerators. Each configuration can produce its own motion model. In some embodiments, the gear bearing drive can have more than one output stage. Different stages may have different mechanical advantages so that the GBD produces different torque outputs at different stages.
Inrunner / Outrunner

図7Aは、本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置のインランナー/アウトランナー構成を示す。   FIG. 7A shows an inrunner / outrunner configuration of a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure.

この機構への入力は、第1段サンギヤ701のトルクであり、出力は、第2段リングギヤ703で感知されるトルクである。第1段リング702は固定され、接地として扱われる。遊星に作用する力の均衡が、図7Aに示すような機構の全体トルク利益を生み出す。
トルクの利益は、回転の瞬間中心(B点)に関するトルクを合計することによって計算することができる。
F・(2b)=fp2・(b−d) (1)
式中、a、b、d、およびeはサンギヤ、入力遊星、出力遊星、および出力リングのピッチ径をそれぞれ表し、Tinはモータからの入力トルクを表し、Toutは出力リングにおける増幅トルクである。
The input to this mechanism is the torque of the first stage sun gear 701, and the output is the torque sensed by the second stage ring gear 703. The first stage ring 702 is fixed and treated as ground. The balance of forces acting on the planet produces the overall torque benefit of the mechanism as shown in FIG. 7A.
The torque benefit can be calculated by summing the torques for the instantaneous center of rotation (point B).
F · (2b) = fp 2 · (b−d) (1)
Where a, b, d, and e represent the sun gear, input planet, output planet, and output ring pitch diameters, respectively, T in represents the input torque from the motor, and T out is the amplified torque in the output ring. is there.

この構成において、遊星のピッチ径における僅かな差が、入力サンと出力リングとの間の大きなトルク利益を生じさせる。これは、モータトルクの結果生じる入力接線力Fが、感知されるリング力fp2が作用し、遊星ピッチ径における差に等しい、モーメントアーム(b−d)よりも遥かに大きい2bのモーメントアームに作用するためである。更に、入力に対する出力の動きの方向は、遊星のサイズの差によっても規定される。入力段遊星のピッチ径が出力段遊星のピッチ径よりも大きい場合、式1の分母は正の数となり出力を入力と同じ方向に回転させ、逆もまた然りである。 In this configuration, a slight difference in the planetary pitch diameter results in a large torque benefit between the input sun and the output ring. This is because the input tangential force F resulting from the motor torque is applied to the moment arm of 2b, which is much larger than the moment arm (bd), where the sensed ring force f p2 acts and is equal to the difference in the planetary pitch diameter. This is because it works. In addition, the direction of movement of the output relative to the input is also defined by the difference in planet size. If the pitch diameter of the input stage planet is larger than the pitch diameter of the output stage planet, the denominator of Equation 1 is a positive number and rotates the output in the same direction as the input, and vice versa.

図8は、本開示の一部の実施形態において説明されるような順方向および逆方向の構成を示す。遊星の直径に小さな変化を含むことは、機構の全体形状因子を変更せずに非常に高いトルク比をもたらす。この構成は、内側駆動入力サンギヤおよび外側駆動出力リングギヤであるためインランナー/アウトランナーモードと称され、非常に高い減速比および入力段サンギヤ内に外付けロータモータを組み込むための適用性を有するギヤ軸受駆動装置を開発するために採用される。   FIG. 8 shows a forward and reverse configuration as described in some embodiments of the present disclosure. Including small changes in the diameter of the planets results in very high torque ratios without changing the overall form factor of the mechanism. This configuration is called an inrunner / outrunner mode because it is an inner drive input sun gear and an outer drive output ring gear, and has a very high reduction ratio and applicability for incorporating an external rotor motor in the input stage sun gear. Adopted to develop drive device.

図7Bは、本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDアセンブリの運動図を示す。   FIG. 7B shows a kinematic diagram of a GBD assembly as described in some embodiments of the present disclosure.

インランナー/アウトランナーGBD構成の運動モデルは更に、各ギヤ要素における許容可能な数の歯とトルク比との関連付けに展開され得る。動きの運動方程式は、仮想アーム速度に関して展開され、その後接地に対して反転される。アームは、回転のピニオン軸を通り、かつサンギヤの周りを回転する虚軸を構成する。図7Bに示すように、N1〜N5は、第1段サンN1、第1段遊星N2、第1段リングN3、第2段遊星N4、および第2段リングN5の歯の数をそれぞれ表す。   The motion model of the inrunner / outrunner GBD configuration can be further developed to associate an acceptable number of teeth and torque ratio in each gear element. The motion equation of motion is developed with respect to the virtual arm velocity and then inverted with respect to ground. The arm constitutes an imaginary axis that passes through the rotating pinion axis and rotates around the sun gear. As shown in FIG. 7B, N1 to N5 represent the number of teeth of the first stage sun N1, the first stage planet N2, the first stage ring N3, the second stage planet N4, and the second stage ring N5, respectively.

接地に対する入力(第1段サン)の全体角速度は、
Input=wInput/Arm+wArm (3)
と表すことができる。
The overall angular velocity of the input to the ground (first stage sun) is
w Input = w Input / Arm + w Arm (3)
It can be expressed as.

アームに対する第1段ピニオンの角速度は、
と表される。
The angular velocity of the first stage pinion relative to the arm is
It is expressed.

接地に対する第1段リング(すなわち、接地)の角速度はゼロである。よって、
3=w3/Arm+wArm=0 (5)
である。
The angular velocity of the first stage ring (ie, ground) with respect to ground is zero. Therefore,
w 3 = w 3 / Arm + w Arm = 0 (5)
It is.

アームに対する接地の速度は、
である。
The speed of grounding against the arm is
It is.

式(4)および(6)から、アーム速度は、以下のように導出することができる。
From equations (4) and (6), the arm speed can be derived as follows.

式(7)を再び式(3)に代入すると、接地に対する入力速度は、
となる。
Substituting equation (7) into equation (3) again, the input speed relative to ground is
It becomes.

両段のピニオンは強固に連結されるため、それらは等しい角速度を有するので、
2/Arm=w4/Arm (9)
である。
Since the pinions of both stages are firmly connected, they have equal angular velocities,
w 2 / Arm = w 4 / Arm (9)
It is.

アームに対する出力(第2段リング)速度は以下のように決定される。
The output (second stage ring) speed for the arm is determined as follows.

接地に対する出力速度は以下のように決定される。
The output speed with respect to ground is determined as follows.

式(8)を式(11)で割ると、最終的な角速度比、あるいはトルク比は、以下のように決定される。
When formula (8) is divided by formula (11), the final angular velocity ratio or torque ratio is determined as follows.

式(12)は、所与のトルク比に関して各ギヤ要素に課される許容可能な歯の数を定める。式(13)によると、第1段における追加の幾何条件は、接地リングの歯の数が、サンギヤ歯と入力ピニオン歯の2倍との総数に等しい必要がある。
3=N1+2N2 (13)
Equation (12) defines the number of allowable teeth imposed on each gear element for a given torque ratio. According to equation (13), the additional geometric condition in the first stage requires that the number of ground ring teeth be equal to the total number of sun gear teeth and twice the input pinion teeth.
N 3 = N 1 + 2N 2 (13)

更に、互いに噛み合うギヤは、純転がり接触において係合するために同じ直径ピッチおよび圧力角特性を有さなければならない。式(14)によると、Pによって表される直径ピッチは、インチごとの歯の数の約数であり、歯の数Nおよびピッチ径Dに関連する。
Furthermore, the intermeshing gears must have the same diameter pitch and pressure angle characteristics in order to engage in pure rolling contact. According to equation (14), the diameter pitch represented by P is a divisor of the number of teeth per inch and is related to the number N of teeth and the pitch diameter D.

圧力角は、例えば歯末の丈、歯元の丈、全歯丈、および基礎円など、スパーギヤのインボリュート歯形を定める。式(15)によって示すように、両段の遊星はサンから等しい半径距離で周回しなければならないのでピッチ径に別の条件が課される。
The pressure angle determines the involute tooth profile of the spur gear, such as the addendum height, the root height, the total tooth height, and the base circle. As shown by equation (15), the planets at both stages must orbit at an equal radial distance from the sun, so another condition is imposed on the pitch diameter.

式(12)、(13)、および(15)は、GBDの遊星ギヤボックスを開発するために繰り返し解かれた未知数の総数を3にまで低減する。また、式(12)は、式(15)を式(2)に代入することによって求められ得ることに注意する。   Equations (12), (13), and (15) reduce the total number of unknowns iteratively solved to develop a GBD planetary gearbox to three. Note also that equation (12) can be determined by substituting equation (15) into equation (2).

ギヤ歯は整数でなければならないので、各ギヤにおける許容可能な歯の数には更なる数学的制約が影響する。本説明は、式(12)に表すようなGBD方程式に限定されるが、同じ過程が他の構成のいずれかにも当てはまり得る。   Since the gear teeth must be integers, additional mathematical constraints affect the number of allowable teeth in each gear. This description is limited to GBD equations as shown in equation (12), but the same process can be applied to any of the other configurations.

式(12)の項は、以下の形式に並べ替えられ、式中、Rは所望のギヤ比である。
The terms in equation (12) are rearranged in the following form, where R is the desired gear ratio.

Rが正数値であれば、その結果生じるpおよびqも正数値でなければならないので、N4およびN5は、以下のように計算される。

If R is a positive value, the resulting p and q must also be positive values, so N 4 and N 5 are calculated as follows:

式中、GCF(p,q)はpおよびqの最大公約数である。従って、GBDアセンブリの歯の数に関するその他の値を計算するために、ギヤ比、および入力段サンギヤおよびピニオンギヤの歯の数のみが既知の(R,N1,N2)である必要がある。
インランナー/インランナー
Where GCF (p, q) is the greatest common divisor of p and q. Therefore, in order to calculate other values for the number of teeth of the GBD assembly, only the gear ratio and the number of teeth of the input stage sun gear and pinion gear need to be known (R, N 1 , N 2 ).
Inrunner / Inrunner

図9は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDのインランナー/インランナー構成を示す。図9は、サンギヤ904を出力段に加えてアクチュエータ出力を生じること、および出力段リングギヤ903を動かない状態に設定することを示す。この動作モードは、カスタム可能な低トルク比ギヤヘッドを生じることができ、また、例えば加速装置などの速度増大機能を実現する性能を有する。ここで出力ギヤは、第2段リングギヤ903とは対照的に、第2段サンギヤ804に変わり、式(10〜12)は動力経路におけるこの変化を考慮して修正される。   FIG. 9 illustrates a GBD in-runner / in-runner configuration as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 9 illustrates adding the sun gear 904 to the output stage to produce an actuator output and setting the output stage ring gear 903 to a stationary state. This mode of operation can produce a customizable low torque ratio gearhead and has the ability to implement a speed increasing function, such as an accelerator. Here, the output gear is changed to the second stage sun gear 804 as opposed to the second stage ring gear 903, and the equations (10-12) are corrected in consideration of this change in the power path.

式(10)は、
と書き換えられる。
Equation (10) is
It can be rewritten as

すると式(11)は以下のように計算される。
Then, Formula (11) is calculated as follows.

式(8)を式(20)で割ることによって最終的な角速度比が求められる。
The final angular velocity ratio is obtained by dividing equation (8) by equation (20).

更に、入力遊星および出力遊星は同じ半径距離で周回しなければならないので、ピッチ径は、式(22)によって表される以下の関係を満たさなければならない。
Furthermore, since the input planet and the output planet must orbit at the same radial distance, the pitch diameter must satisfy the following relationship expressed by equation (22).

式(14)を(22)に代入することによって、式(22)は、選択された歯の数および直径ピッチのギヤを用いて変形することができる。
アウトランナー/インランナー
By substituting equation (14) into (22), equation (22) can be transformed using gears with a selected number of teeth and diameter pitch.
Outrunner / Inrunner

図10は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDのアウトランナー/インランナー構成を示す。   FIG. 10 illustrates a GBD outrunner / inrunner configuration as described in some embodiments of the present disclosure.

入力段リングギヤ1002が入力段サンギヤ1001と対照的に駆動され、この機構の出力が出力段サンギヤ1004であることを除き、アウトランナー/インランナー構成は上述したインランナー/アウトランナーと機能的に非常に類似している。一部の実施形態において、入力リングギヤ1002は、リングギヤの内側セグメントに磁石を配置することによって作動することができ、モータコイルは、リングモータと同様、リングの外側セグメントに固定され得る。   Except that the input stage ring gear 1002 is driven in contrast to the input stage sun gear 1001 and the output of this mechanism is the output stage sun gear 1004, the outrunner / inrunner configuration is functionally very similar to the inrunner / outrunner described above. Is similar. In some embodiments, the input ring gear 1002 can be operated by placing magnets on the inner segment of the ring gear, and the motor coil can be fixed to the outer segment of the ring, similar to a ring motor.

接地に対する入力(第1段リング)の全体角速度は、以下のように表され得る。
Input=w3=wInput/Arm+wArm
The overall angular velocity of the input to the ground (first stage ring) can be expressed as:
w Input = w 3 = w Input / Arm + w Arm

アームに対する第1段ピニオンの角速度は、以下のように表され得る。
The angular velocity of the first stage pinion relative to the arm can be expressed as:

接地に対する第1段サン(すなわち、接地)の角速度はゼロである。よって、
となる。
The angular velocity of the first stage sun (ie, ground) relative to ground is zero. Therefore,
It becomes.

式(26)を式(24)に代入すると、入力角速度は以下のように表され得る。
Substituting equation (26) into equation (24), the input angular velocity can be expressed as:

出力(第2段サン)の角速度はアームに対して以下のように表され得る。
The angular velocity of the output (second stage sun) can be expressed as follows for the arm:

接地に対する出力速度は、式(28)にアーム速度を足すことによって計算される。
The output speed for grounding is calculated by adding the arm speed to equation (28).

角速度比は、式(27)を式(29)で割ることによって計算される。
The angular velocity ratio is calculated by dividing equation (27) by equation (29).

インランナー/インランナーモードについて式(22)および(23)で説明される運動条件は、第2段の類似したギヤ配置のためにアウトランナー/インランナーモードについても適用される。
アウトランナー/アウトランナー
The exercise conditions described in equations (22) and (23) for the inrunner / inrunner mode also apply to the outrunner / inrunner mode for similar gear placement in the second stage.
Outrunner / Outrunner

図11は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなGBDのアウトランナー/アウトランナー構成を示す。アウトランナー/アウトランナー構成はインランナー/インランナーモードと同じように機能するが、入力段サンギヤ1101と対照的に入力段リングギヤ1102が作動することを必要とする。   FIG. 11 illustrates a GBD outrunner / outrunner configuration as described in some embodiments of the present disclosure. The outrunner / outrunner configuration functions in the same way as the inrunner / inrunner mode, but requires the input stage ring gear 1102 to operate as opposed to the input stage sun gear 1101.

ここで、アウトランナー/インランナーモードにおける第2段サンギヤと対照的に、出力ギヤが第2段リングギヤ1103に変わるので、式(28〜30)は、動力経路におけるこの変化を考慮して修正される。   Here, in contrast to the second stage sun gear in the outrunner / inrunner mode, the output gear changes to the second stage ring gear 1103, so the equations (28-30) are modified to take this change in the power path into account. The

式(28)は以下のように変形することができる。
Equation (28) can be modified as follows.

接地に対する出力速度は以下のように表され得る。
The output speed relative to ground can be expressed as:

よって最終的な角速度比は、式(27)を式(32)で割ることによって計算される。
Thus, the final angular velocity ratio is calculated by dividing equation (27) by equation (32).

同様に、インランナー/アウトランナー構成に関して式(15)において説明される運動条件は、類似した遊星ギヤ配置を両者が有するためにアウトランナー/アウトランナーについても適用される。   Similarly, the motion conditions described in equation (15) for the inrunner / outrunner configuration apply to the outrunner / outrunner because both have similar planetary gear arrangements.

図12は、本開示の一部の実施形態において説明されるような、4つの異なるインランナーとアウトランナーとの組み合わせにおけるサンギヤおよびリングギヤの状態を表形式で示す。図12はまた、各構成に関するアプリケーションおよび動作モードも示す。所与のアプリケーション(例えば、高速または低速の減速装置や加速装置)に適した作動ジョイントを選択するための予備設計ツールとして様々なモードが用いられ得る。   FIG. 12 shows in tabular form the state of the sun gear and ring gear in four different inrunner and outrunner combinations as described in some embodiments of the present disclosure. FIG. 12 also shows the application and mode of operation for each configuration. Various modes can be used as a preliminary design tool to select a working joint suitable for a given application (eg, a high or low speed reducer or accelerator).

図13は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置の運動学的関係の概要を示す。表は、上記で求められた式の結果をまとめている。
概念の実証
FIG. 13 shows an overview of the kinematic relationship of a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure. The table summarizes the results of the equations determined above.
Proof of concept

図14は、本開示の一部の実施形態において説明されるような、肘プロテーゼのためのギヤ軸受駆動システムを示す。   FIG. 14 illustrates a gear bearing drive system for an elbow prosthesis as described in some embodiments of the present disclosure.

ギヤ軸受駆動装置の初期試作品は、頑丈で高性能かつ低価格の肘関節駆動システムとして機能するように開発された。アクチュエータは、図14に示すような肘プロテーゼアプリケーションのために必要な、23rpmの公称速度における26Nmの最大連続トルクおよび最小5Hzの帯域幅をもたらすために設計された。   The first prototype gear bearing drive was developed to function as a robust, high performance, low cost elbow joint drive system. The actuator was designed to provide the maximum continuous torque of 26 Nm and the minimum bandwidth of 5 Hz required for an elbow prosthesis application as shown in FIG. 14 at a nominal speed of 23 rpm.

アプリケーション要件に関するトルク速度特性に基づいて専用ブラシレスアウトランナーモータ[Hacker A20−30M]が選択された。この外付けロータ設計は、標準的な直流モータ設計と比べて、より高いトルク出力、改善された効率(通常90〜95%)、より大きい放熱、およびより少ない部品数を有する。13.8ボルトにおいて、モータは、0.19Nmのストールトルクを出力することができ、12,100rpmの無負荷速度で走行する。モータのトルク速度曲線を所望の動作点である26Nmおよび23rpmに変えるために264:1のギヤ軸受比が合成された。   A dedicated brushless outrunner motor [Hacker A20-30M] was selected based on torque speed characteristics with respect to application requirements. This external rotor design has higher torque output, improved efficiency (usually 90-95%), greater heat dissipation, and fewer parts compared to a standard DC motor design. At 13.8 volts, the motor can output 0.19 Nm of stall torque and runs at a no-load speed of 12,100 rpm. A gear bearing ratio of 264: 1 was synthesized to change the motor torque speed curve to the desired operating points of 26 Nm and 23 rpm.

図15は、本開示の一部の実施形態において説明されるような、図14で説明されるギヤ軸受駆動装置モータに関する線形トルク速度特性を示す。
ギヤボックスの設計
FIG. 15 shows linear torque speed characteristics for the gear bearing drive motor described in FIG. 14 as described in some embodiments of the present disclosure.
Gearbox design

必要なギヤ比を1:264に決定した後、次のステップは、選択されたモータを伴うギヤ軸受部品を指定し、それらを統合することであった。上記で求められた運動方程式によって画定されるような各ギヤ部品における許容可能なギヤ歯の数を決定するために、パラメトリックスタディが実行された。円滑な動作、低バックラッシュ、および高い荷重伝達の組み合わせを提供するために、業界標準である20度の圧力角が選択された。歯の数は、パラメトリックスプレッドシート計算を用いて最も小型の設計形状因子を提供するように最適化された。そのため、米国歯車製造業者協会(AGMA)がアンダーカット干渉を回避するために推奨する歯の最小数は、入力ピニオンに関して等しく19に選択された。入力リング、出力遊星、および出力リングに関する歯の数は、それぞれ式(13)、(17)および(18)によって自動的に計算される。よって、入力段サンギヤの歯の数が残された唯一の変数であった。そのため、入力段サンに関して20〜100の範囲の整数についてプログラム(例えば、エクセル)内でパラメトリックスタディが実行され、同時に、残りのギヤの値が求められた。サンギヤの歯の数について57の値が式(17)および(18)の最大公約数をもたらし、その結果、出力段遊星および出力段リングにおける許容可能な歯の最小数をもたらすと決定された。   After determining the required gear ratio to 1: 264, the next step was to specify the gear bearing parts with the selected motor and integrate them. A parametric study was performed to determine the number of allowable gear teeth in each gear part as defined by the equation of motion determined above. An industry standard pressure angle of 20 degrees was chosen to provide a combination of smooth operation, low backlash, and high load transmission. The number of teeth was optimized to provide the smallest design form factor using parametric spreadsheet calculations. Therefore, the minimum number of teeth recommended by the American Gear Manufacturers Association (AGMA) to avoid undercut interference was chosen to be equal to 19 for the input pinion. The number of teeth for the input ring, the output planet, and the output ring is automatically calculated by equations (13), (17), and (18), respectively. Therefore, the number of teeth of the input stage sun gear was the only variable left. Therefore, a parametric study was performed in the program (eg, Excel) for integers in the range of 20-100 with respect to the input stage sun, and at the same time the remaining gear values were determined. It was determined that a value of 57 for the number of teeth in the sun gear resulted in the greatest common divisor of equations (17) and (18), resulting in the minimum number of acceptable teeth in the output stage planet and output stage ring.

全てのギヤについて歯の数が入力されると、次のステップは、伝達の幾何要件および負荷容量要件に依存するギヤの直径のサイズを決めることであった。モータの外径に関連する幾何寸法制約は、入力段サンギヤのピッチ径に低い制限を設け、これは、外付けロータモータの外周に合うように1.475インチの最小ピッチ径を要した。従って、入力段サンギヤに関して1.5インチのピッチ径が選択された。入力サンギヤの直径を知ることにより、図13に示したような式(14)および(15)に基づいてその他のギヤのピッチ径が求められた。ギヤ歯の断面曲線は、AGMA規格に準拠するユニバーサル・テクニカル・システムズ社によるインテグレーテッド・ギヤ・ソフトウェアによって標準インボリュート曲線を用いて生成され、設計がトルク容量規格を満たすことを保証するために、有限要素解析ソフトウェアCosmosを用いて強度に関して解析された。   Once the number of teeth was entered for all gears, the next step was to determine the size of the gear diameter depending on the transmission geometry and load capacity requirements. The geometric dimension constraint associated with the motor outer diameter placed a low limit on the input stage sun gear pitch diameter, which required a minimum pitch diameter of 1.475 inches to fit the outer periphery of the external rotor motor. Therefore, a pitch diameter of 1.5 inches was selected for the input stage sun gear. Knowing the diameter of the input sun gear, the pitch diameters of the other gears were determined based on the equations (14) and (15) as shown in FIG. The gear tooth profile curves are generated using standard involute curves by Integrated Gear Software from Universal Technical Systems, Inc., which conforms to the AGMA standard, to ensure that the design meets the torque capacity specification. Analysis was performed on strength using element analysis software Cosmos.

図16は、本開示の一部の実施形態において説明されるような、図14で説明される肘プロテーゼのためのギヤ軸受駆動装置設計の詳細を示す。   16 shows details of a gear bearing drive design for the elbow prosthesis described in FIG. 14, as described in some embodiments of the present disclosure.

図17は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置を試験するために用いられる動力計を示す。   FIG. 17 shows a dynamometer that is used to test a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure.

一部の実施形態において、動力計は、外付けロータサーボモータ1701によって直接駆動される回転ドラム1702に摩擦を加える。作動ソレノイド1703を介して回転盤に摩擦ブレーキがかけられる。摩擦トルクは、モータの電流、電圧、および回転速度と共に反力トルクセンサ1704を用いて測定される。自動ゲインスケジューリング機能を備えたPIコントローラを用いてモータに電源投入するために増幅器が用いられ得る。増幅器は、モータロータシャフトに取り付けられた外付けエンコーダによって自動相転流を確立する。   In some embodiments, the dynamometer applies friction to a rotating drum 1702 that is directly driven by an external rotor servomotor 1701. A friction brake is applied to the rotating disk via the operating solenoid 1703. The friction torque is measured using a reaction torque sensor 1704 together with the motor current, voltage, and rotational speed. An amplifier can be used to power up the motor using a PI controller with automatic gain scheduling. The amplifier establishes automatic phase commutation by an external encoder attached to the motor rotor shaft.

図18は、本開示の一部の実施形態において説明されるような動力計試験の結果を示す。3相モータ駆動装置は、26Nmおよび23rpmの公称出力速度を生じるために110ワットの電力を消費し、その結果、モータおよびギヤ軸受の85%の優れた効率をもたらす。   FIG. 18 shows the results of a dynamometer test as described in some embodiments of the present disclosure. The three-phase motor drive consumes 110 watts of power to produce a nominal output speed of 26 Nm and 23 rpm, resulting in an excellent efficiency of 85% for motors and gear bearings.

図19は、本開示の一部の実施形態において説明されるような2,500rpmの速度基準に対する閉ループステップ応答を示す。特定の高周波数トルク/位置追跡を要するアプリケーションのためのシステム頑健性を判定するために、追加の動的試験が行われた。ステップ応答試験を用いて駆動装置の加速および帯域幅が試験された。駆動装置は、18Hzの全体速度帯域幅を実現する非常に速い応答を示し、これは、低慣性の遊星ギヤ減速装置設計に固有のものである。駆動装置は、約45,000rpm/秒2で急加速し、0.23秒にも満たない内に最大出力に達する。GBDの試作品は僅か140グラムしか重さがなく、0.67ワット/グラムの全体出力密度および0.50ワット/cm3の容積出力密度を有する。
設計プログラム
FIG. 19 illustrates a closed loop step response to a 2500 rpm speed reference as described in some embodiments of the present disclosure. Additional dynamic tests were performed to determine system robustness for applications requiring specific high frequency torque / position tracking. Driver acceleration and bandwidth were tested using a step response test. The drive shows a very fast response that achieves an overall speed bandwidth of 18 Hz, which is inherent to the low inertia planetary gear reducer design. The drive accelerates rapidly at about 45,000 rpm / second 2 and reaches maximum power in less than 0.23 seconds. The GBD prototype weighs only 140 grams and has an overall power density of 0.67 watts / gram and a volumetric power density of 0.50 watts / cm3.
Design program

本明細書に記載するコンピュータ実現方法は、アクチュエータ開発段階における試行錯誤を低減することができる。一部の実施形態において、アクチュエータ設計ステップ全体を通して設計者を導くために設計方法のセットが(例えば、MATLABを用いて)生成および実現され得る。   The computer-implemented method described herein can reduce trial and error in the actuator development stage. In some embodiments, a set of design methods can be generated and implemented (eg, using MATLAB) to guide the designer throughout the actuator design step.

一部の実施形態において、プログラムは、アクチュエータの最大直径と所望のトルクおよび出力とを入力として受信することができ、設計要件を満たす最も小型のアセンブリを生成するために可能な全ての構成のギヤパラメータを解くことができる。   In some embodiments, the program can receive as input the maximum diameter of the actuator and the desired torque and output, and all possible gear configurations to produce the smallest assembly that meets the design requirements. The parameters can be solved.

一部の実施形態において、プログラムは、出力を計算するために図13に示す運動学的関係を用いる。例えば、プログラムは、2段遊星ギヤボックスを制御する式を解くためにパラメータ順列を用い得る。図13を参照すると、N1〜N6はそれぞれ入力サンギヤ、入力遊星ギヤ、入力リングギヤ、出力サンギヤ、出力遊星ギヤ、および出力リングギヤの歯の数を示し、D1〜D6はそれら各々のピッチ径を表す。   In some embodiments, the program uses the kinematic relationship shown in FIG. 13 to calculate the output. For example, the program may use a parameter permutation to solve an equation that controls a two-stage planetary gearbox. Referring to FIG. 13, N1 to N6 indicate the number of teeth of the input sun gear, the input planetary gear, the input ring gear, the output sun gear, the output planetary gear, and the output ring gear, respectively, and D1 to D6 represent their respective pitch diameters.

図20は、本開示の一部の実施形態において説明されるようなギヤ軸受駆動装置を
設計するためのコンピュータ実現方法に関するフローチャートを示す。
FIG. 20 shows a flowchart for a computer-implemented method for designing a gear bearing drive as described in some embodiments of the present disclosure.

一部の実施形態において、設計プログラム2030は、入力サンギヤおよび入力遊星ギヤの歯の数であるギヤ比の範囲の関数としてGBDパラメータを解くために図13に示す式を用いる。例えばプログラム2030は、所望のギヤ比の範囲2002(例えば、250〜280)、入力遊星の歯の数の範囲2001(例えば、15〜30)、入力サンギヤの歯の数の範囲2004(例えば、20〜50)、および最大トルクおよび速度出力2003のユーザ入力をユーザインタフェース2020で受信し得る。プログラム2030は入力を受信し、出力段ギヤの歯の数および歯強度の観点から最も小型の駆動装置を出力し得る。プログラムは、GBDのパラメータ2005、GBDのスケッチ(例えばCAD)2006、およびGBDの様々な組み合わせ2007を出力し得る。一部の実施形態において、プログラム2030は、組立て中の干渉を避けるために両方の段について遊星間隔が等しいことを想定する。プログラム2030は、コンピュータ読取可能命令を記憶および実行するように構成されたプロセッサおよびメモリを有する設計モジュールに実装され得る。   In some embodiments, the design program 2030 uses the equations shown in FIG. 13 to solve the GBD parameters as a function of the gear ratio range, which is the number of teeth of the input sun gear and input planet gear. For example, the program 2030 may include a desired gear ratio range 2002 (eg, 250-280), an input planetary tooth number range 2001 (eg, 15-30), an input sun gear tooth number range 2004 (eg, 20 -50), and user input of maximum torque and speed output 2003 may be received at user interface 2020. The program 2030 can receive input and output the smallest drive in terms of the number of teeth and tooth strength of the output gear. The program may output GBD parameters 2005, GBD sketch (eg, CAD) 2006, and various combinations of GBD 2007. In some embodiments, the program 2030 assumes that the planet spacing is equal for both stages to avoid interference during assembly. Program 2030 may be implemented in a design module having a processor and memory configured to store and execute computer-readable instructions.

一部の実施形態において、全てのパラメータが特定されると、圧力角、歯末の丈、全歯丈、歯底の隙間、外側谷径、および内側フィレット径を決定するために、米国機械学会(ASME)規格の歯形を用いてギヤプロパティが計算される。対応する値がワークスペースに記憶され、ユーザが定めた最小安全率を備えるギヤ歯のたわみおよび接触強度解析を用いて強度に関して解析され得る。パラメータのセットが強度解析をパスすると、それらは、製造性解析およびCADモデル構成要素の生成のために画像生成プログラム(例えば、ソリッドワークス2013、ANSYS2014、およびインテグレーテッド・ギヤ・ソフトウェア(IGS)2015)にエクスポートされ得る。一部の実施形態において、設計モジュールに動作可能に接続された送信モジュールが画像生成プログラムへパラメータを送信し得る。   In some embodiments, once all parameters have been identified, the American Society of Mechanical Engineers determines the pressure angle, addendum height, total tooth height, root gap, outer root diameter, and inner fillet diameter. Gear properties are calculated using (ASME) standard tooth profiles. Corresponding values are stored in the workspace and can be analyzed for strength using gear tooth deflection and contact strength analysis with a minimum safety factor defined by the user. If the set of parameters passes strength analysis, they can be used as image generation programs (eg, Solid Works 2013, ANSYS 2014, and Integrated Gear Software (IGS) 2015) for manufacturability analysis and CAD model component generation. Can be exported. In some embodiments, a transmission module operably connected to the design module may transmit parameters to the image generation program.

一部の実施形態において、CADモデル構成要素は、画像生成プログラムを用いて設計され、光造形付加製造技術に基づく追加の製造装置2040(例えば、3Dシステムバイパーマシン)を用いて機能装置(例えば2050)内に試作される。一部の実施形態において、送信モジュールが、付加製造システムにCADモデル構成要素を送信し得る。   In some embodiments, the CAD model component is designed using an image generation program and a functional device (eg, 2050) using an additional manufacturing device 2040 (eg, 3D system viper machine) based on stereolithography additive manufacturing technology. ) Prototype. In some embodiments, a transmission module may transmit CAD model components to an additive manufacturing system.

システムの所与の構成要素が個別に説明されてきたが、当業者は、機能のいくつかが所与の実行可能命令、プログラムシーケンス、コード部などにおいて組み合わせられ、または共有され得ることも理解するであろう。   Although given components of the system have been described individually, those skilled in the art will also understand that some of the functions may be combined or shared in a given executable instruction, program sequence, code portion, etc. Will.

本明細書に記載する主題は、本明細書に開示される構造や構成要素およびそれらの均等物、またはそれらの組み合わせを含む、デジタル電子回路や、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアによって実現され得る。本明細書に記載する主題は、データ処理装置(例えば、プログラム可能プロセッサ、コンピュータ、または複数のコンピュータ)によって実行するために、あるいはそれらの動作を制御するために、例えば、(例えば機械読取可能記憶装置内で)情報搬送波において有形に具現化され、あるいは伝搬信号において具現化されるような1以上のコンピュータプログラムなど、1以上のコンピュータプログラム製品として実現され得る。(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られる)コンピュータプログラムは、コンパイラ型またはインタープリタ型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書かれてよく、独立型プログラムとして、あるいはモジュール、構成要素、サブルーチン、またはコンピューティング環境において用いるのに適した他のユニットとしてなど任意の形式で展開され得る。コンピュータプログラムは必ずしもファイルに対応する必要はない。プログラムは、他のプログラムやデータを保持するファイルの一部に、質問内のプログラム専用の単一ファイルに、あるいは複数の組織型ファイル(例えば、1以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶するファイル)に記憶され得る。コンピュータプログラムは、1つのサイトにおける1つのコンピュータまたは複数のコンピュータで実行されるように、あるいは複数のサイトに散在し通信ネットワークによって相互接続されるように展開され得る。   The subject matter described in this specification can be implemented by digital electronic circuitry, computer software, firmware, or hardware, including the structures and components disclosed herein, and equivalents thereof, or combinations thereof. . The subject matter described herein is, for example, (e.g., machine-readable storage) for execution by a data processing device (e.g., a programmable processor, computer, or computers) or for controlling the operation thereof. It may be implemented as one or more computer program products, such as one or more computer programs that are tangibly embodied in an information carrier (within a device) or embodied in a propagated signal. A computer program (also known as a program, software, software application, or code) may be written in any form of programming language, including a compiled or interpreted language, as a stand-alone program or as a module, component, It may be deployed in any form, such as as a subroutine or other unit suitable for use in a computing environment. A computer program does not necessarily correspond to a file. A program can be part of a file that holds other programs or data, a single file dedicated to the program in question, or multiple organizational files (eg, one or more modules, subprograms, or parts of code) Can be stored in a file). A computer program may be deployed to be executed on one computer or multiple computers at one site, or to be scattered across multiple sites and interconnected by a communication network.

本明細書において説明される主題の方法のステップを含む、本明細書において説明されるプロセスおよびロジックフローは、入力データに作用し出力を生じることによって、本明細書において説明される主題の機能を実行するために、1以上のコンピュータプログラムを実行する1以上のプログラム可能プロセッサによって実行され得る。プロセスおよびロジックフローは、例えばFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)やASIC(特定用途向け集積回路)などの専用論理回路によって実行されてもよく、本明細書において説明される主題の装置がそれらとして実装され得る。   The processes and logic flows described herein, including the method steps of the subject matter described herein, perform the functions of the subject matter described herein by acting on input data and producing output. To execute, it may be executed by one or more programmable processors executing one or more computer programs. Processes and logic flows may be performed by dedicated logic circuits such as, for example, FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) and ASICs (Application Specific Integrated Circuits), with which the apparatus of the subject matter described herein is implemented. obtain.

コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、一例として、汎用マイクロプロセッサおよび専用マイクロプロセッサの両者や、任意の種類のデジタルコンピュータのいずれか1以上のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読取専用メモリやランダムアクセスメモリ、またはその両者からの命令およびデータを受信する。コンピュータの基本要素は、命令を実行するためのプロセッサおよび命令やデータを記憶するための1以上のメモリ装置である。一般に、コンピュータは、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスクなど、データを記憶するための1以上の大量記憶装置を含むか、あるいはそれらとデータを送受信するために動作可能に接続されるか、あるいはその両方である。コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するために適した情報搬送波は、一例として半導体メモリ装置(例えば、EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリ装置)、磁気ディスク(例えば、内蔵ハードディスクや消去可能ディスク)、光磁気ディスク、および光ディスク(例えば、CDおよびDVDディスク)を含む、あらゆる形式の不揮発性メモリを含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補完され、あるいはそれらに組み込まれ得る。   Processors suitable for executing computer programs include, by way of example, both general and special purpose microprocessors and any one or more processors of any type of digital computer. Generally, a processor will receive instructions and data from a read-only memory or a random access memory or both. The basic elements of a computer are a processor for executing instructions and one or more memory devices for storing instructions and data. Generally, a computer includes one or more mass storage devices for storing data, such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, or an optical disk, or is operatively connected to send and receive data from them, Or both. Information carrier waves suitable for embodying computer program instructions and data include, by way of example, semiconductor memory devices (eg, EPROM, EEPROM, and flash memory devices), magnetic disks (eg, internal hard disks and erasable disks), magneto-optics. Includes all forms of non-volatile memory, including disks and optical disks (eg, CD and DVD disks). The processor and the memory can be supplemented by, or incorporated in, dedicated logic circuitry.

ユーザとの対話を提供するために、本明細書に記載する主題は、ユーザに情報を表示するための例えばCRT(ブラウン管)またはLCD(液晶ディスプレイ)モニタなどのディスプレイ装置、およびユーザがコンピュータに入力を提供することができるキーボードやポインティング装置(例えば、マウスやトラックボール)を有するコンピュータにおいて実現され得る。ユーザとの対話を提供するために他の種類の装置も同様に用いられ得る。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形式の知覚フィードバック(例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック)であってよく、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、または触覚入力を含む任意の形式で受信され得る。   To provide user interaction, the subject matter described herein is a display device for displaying information to a user, such as a CRT (CRT) or LCD (Liquid Crystal Display) monitor, and a user input to a computer Can be realized in a computer having a keyboard or a pointing device (for example, a mouse or a trackball). Other types of devices can be used as well to provide user interaction. For example, the feedback provided to the user may be any form of perceptual feedback (eg, visual feedback, auditory feedback, or haptic feedback), and the input from the user may be acoustic input, audio input, or haptic input. It can be received in any format including.

本明細書に記載する主題は、バックエンドコンピュータ(例えばデータサーバ)、ミドルウェアコンポーネント(例えばアプリケーションサーバ)、またはフロントエンドコンピュータ(例えば、本明細書で設営される主題の実装とユーザとが対話し得るグラフィカルユーザインタフェースやウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ)、あるいはそのようなバックエンド、ミドルウェア、およびフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを含むコンピューティングシステムにおいて実現され得る。システムの構成要素は、例えば通信ネットワークなど任意の形式または媒体のデジタルデータ通信によって相互接続され得る。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク(「LAN」)およびインターネットなどの広域ネットワーク(「WAN」)を含む。   The subject matter described herein may allow a user to interact with a back-end computer (eg, a data server), a middleware component (eg, an application server), or a front-end computer (eg, an implementation of the subject matter set forth herein). Client computer having a graphical user interface or web browser), or a computing system including any combination of such backend, middleware, and frontend components. The components of the system can be interconnected by any form or medium of digital data communication, eg, a communication network. Examples of communication networks include a local area network (“LAN”) and a wide area network (“WAN”) such as the Internet.

Claims (23)

ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重を支持するように構成されたギヤ接触システムであって、
第1の曲率半径によって画定される湾曲凸面を有する第1のローラ軸受面を有する第1のローラを備える第1のギヤと、
前記第1の曲率半径よりも大きい第2の曲率半径によって画定される湾曲凹面を有する第2のローラ軸受面を有する第2のローラを備える第2のギヤと
を備え、前記第2のローラの前記第2のローラ軸受面は、前記2つのギヤのピッチ径において前記第1のローラの前記第1のローラ軸受面と少なくとも一点で係合し、前記点に接する直線が前記第1のギヤの回転軸に対して所定の角度を成す、システム。
A gear contact system configured to support radial, thrust, and moment loads,
A first gear comprising a first roller having a first roller bearing surface having a curved convex surface defined by a first radius of curvature;
A second gear comprising a second roller bearing surface having a second roller bearing surface having a curved concave surface defined by a second radius of curvature greater than the first radius of curvature; and The second roller bearing surface engages with the first roller bearing surface of the first roller at at least one point in the pitch diameter of the two gears, and a straight line in contact with the point is a line of the first gear. A system that makes a predetermined angle with respect to the axis of rotation.
前記所定の角度は0度〜90度の間である、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the predetermined angle is between 0 degrees and 90 degrees. 前記所定の角度は30度〜60度の間である、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the predetermined angle is between 30 degrees and 60 degrees. 前記所定の角度は40度〜50度の間である、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the predetermined angle is between 40 degrees and 50 degrees. 前記所定の角度は45度である、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the predetermined angle is 45 degrees. 前記ローラ軸受面は、高速接触を支持することができる材料を備える、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the roller bearing surface comprises a material capable of supporting high speed contact. 前記材料は、AMPCO45ブロンズ、ステンレス鋼、またはニトロン鋼のうち少なくとも1種を含む、請求項6に記載のシステム。   The system of claim 6, wherein the material comprises at least one of AMPCO 45 bronze, stainless steel, or nitrone steel. 前記第1の曲率半径、前記第2の曲率半径、および前記所定の角度は、前記第1のローラ軸受面および前記第2のローラ軸受面が均等に摩耗するように選択される、請求項1に記載のシステム。   The first radius of curvature, the second radius of curvature, and the predetermined angle are selected such that the first roller bearing surface and the second roller bearing surface wear evenly. The system described in. 少なくともサンギヤ、少なくとも2つの遊星ギヤ、および少なくとも1つのリングギヤを有する遊星ギヤシステムに用いられる、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, used in a planetary gear system having at least a sun gear, at least two planetary gears, and at least one ring gear. 入力サンギヤ、少なくとも1つの入力遊星ギヤ、および入力リングギヤを備える入力段アセンブリと、出力遊星ギヤ、前記少なくとも1つの入力ギヤに連結された前記少なくとも1つの出力遊星ギヤ、および出力リングギヤを備える少なくとも1つの出力段アセンブリとを有する遊星ギヤシステムに用いられる、請求項1に記載のシステム。   An input stage assembly comprising an input sun gear, at least one input planet gear, and an input ring gear; and at least one comprising an output planet gear, the at least one output planet gear coupled to the at least one input gear, and an output ring gear. The system of claim 1 for use in a planetary gear system having an output stage assembly. 前記少なくとも1つの出力段アセンブリは出力サンギヤを更に備え、前記入力段アセンブリは、前記入力サンギヤの内部領域の内側に配置された外付けロータを有するモータを更に備える、請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the at least one output stage assembly further comprises an output sun gear, and wherein the input stage assembly further comprises a motor having an external rotor disposed within an interior region of the input sun gear. 前記モータは前記入力サンギヤを駆動し、前記入力リングギヤは固定され、前記出力サンギヤは動かず、前記出力リングギヤは前記入力サンギヤによって駆動される、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the motor drives the input sun gear, the input ring gear is fixed, the output sun gear does not move, and the output ring gear is driven by the input sun gear. 前記モータは前記入力サンギヤを駆動し、前記入力リングギヤは固定され、前記出力サンギヤは前記入力サンギヤによって駆動され、前記出力リングは動かない、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the motor drives the input sun gear, the input ring gear is fixed, the output sun gear is driven by the input sun gear, and the output ring does not move. 前記モータは前記入力リングギヤを駆動し、前記入力サンギヤは固定され、前記出力サンギヤは前記入力リングギヤによって駆動され、前記出力リングは動かない、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the motor drives the input ring gear, the input sun gear is fixed, the output sun gear is driven by the input ring gear, and the output ring does not move. 前記モータは前記入力リングギヤを駆動し、前記入力サンギヤは固定され、前記出力サンギヤは動かず、前記出力リングは前記入力リングギヤによって駆動される、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the motor drives the input ring gear, the input sun gear is fixed, the output sun gear does not move, and the output ring is driven by the input ring gear. 前記入力サンギヤと出力サンギヤとの境界面において前記入力段と前記出力段との間に溝が付いた玉軸受軌道を更に備える、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, further comprising a ball bearing raceway having a groove between the input stage and the output stage at an interface between the input sun gear and the output sun gear. 前記入力リングギヤと出力リングギヤとの境界面において前記入力段と前記出力段との間に溝が付いた玉軸受軌道を更に備える、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, further comprising a ball bearing raceway having a groove between the input stage and the output stage at an interface between the input ring gear and the output ring gear. 前記少なくとも1つの入力遊星ギヤと前記少なくとも1つの出力遊星ギヤとの連結部はプレストレスされる、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein a connection between the at least one input planet gear and the at least one output planet gear is pre-stressed. 前記遊星ギヤシステムが高い外部負荷を受けると、前記回転軸に対して垂直なラジアル平面において1つの入力遊星ギヤを少なくとも1つの他の入力遊星ギヤと平行に保つように構成されたキャリアを更に備える、請求項11に記載のシステム。   And further comprising a carrier configured to keep one input planet gear parallel to at least one other input planet gear in a radial plane perpendicular to the rotational axis when the planet gear system is subjected to a high external load. The system according to claim 11. 前記遊星ギヤシステムが高い外部負荷を受けると、前記回転軸に対して垂直なラジアル平面において1つの出力遊星ギヤを少なくとも1つの他の出力遊星ギヤと平行に保つように構成されたキャリアを更に備える、請求項10に記載のシステム。   The carrier further comprises a carrier configured to keep one output planet gear parallel to at least one other output planet gear in a radial plane perpendicular to the rotational axis when the planet gear system is subjected to a high external load. The system according to claim 10. ラジアル荷重、スラスト荷重、およびモーメント荷重が安定している、請求項1〜20に記載のギヤ接触システムを用いる方法。   21. A method using a gear contact system according to claims 1-20, wherein the radial load, thrust load, and moment load are stable. 各々が複数の歯を備える入力サンギヤ、出力サンギヤ、少なくとも1つの入力遊星ギヤ、少なくとも1つの出力遊星ギヤ、入力リングギヤ、および出力リングギヤを有し、トルクおよび速度を出力するように構成された遊星ギヤシステムを製造する方法であって、
ユーザインタフェースにおいて、
入力サンギヤの歯の範囲、所望のギヤ比の範囲、および遊星ギヤの歯の数の範囲と、
最大トルクおよび速度出力と
のうち少なくとも1つを含む入力を受信することと、
コンピュータ読取可能命令を記憶および実行するように構成されたプロセッサにおいて、
前記入力サンギヤの歯の範囲、前記所望のギヤ比の範囲、および前記遊星ギヤの歯の数の範囲と、
前記最大トルクおよび速度出力と
のうち少なくとも1つの組み合わせを用いて少なくとも1つの出力遊星の歯の数と1つの出力リングの歯の数との最大公約数を有する遊星ギヤシステムのパラメータを計算することと、
前記遊星ギヤシステムの画像を生成することができる画像生成器に、前記遊星ギヤシステムの前記パラメータを送信することと、
前記遊星ギヤシステムの前記画像に基づいて前記遊星ギヤシステムの物理的コピーを生成することができる追加の製造装置に、前記遊星ギヤシステムの前記画像を送信することと
を備える方法。
An planetary gear having an input sun gear, an output sun gear, at least one input planet gear, at least one output planet gear, an input ring gear, and an output ring gear each having a plurality of teeth and configured to output torque and speed A method of manufacturing a system, comprising:
In the user interface:
The input sun gear tooth range, the desired gear ratio range, and the planet gear number range, and
Receiving an input including at least one of a maximum torque and a speed output;
In a processor configured to store and execute computer-readable instructions,
A range of teeth of the input sun gear, a range of the desired gear ratio, and a range of the number of teeth of the planetary gear;
Calculating parameters of the planetary gear system having the greatest common divisor of the number of teeth of at least one output planet and the number of teeth of one output ring using at least one combination of said maximum torque and speed output When,
Sending the parameters of the planetary gear system to an image generator capable of generating an image of the planetary gear system;
Transmitting the image of the planetary gear system to an additional manufacturing device capable of generating a physical copy of the planetary gear system based on the image of the planetary gear system.
各々が複数の歯を備える入力サンギヤ、出力サンギヤ、少なくとも1つの入力遊星ギヤ、少なくとも1つの出力遊星ギヤ、入力リングギヤ、および出力リングギヤを有し、トルクおよび速度を出力するように構成された遊星ギヤシステムを製造するための装置であって、
入力サンギヤの歯の範囲、所望のギヤ比の範囲、および遊星ギヤの歯の数の範囲と、
最大トルクおよび速度出力と
のうち少なくとも1つを含む入力を受信するように構成されたユーザインタフェースと、
実行可能な命令およびデータを記憶するためにプロセッサおよびメモリを備え、前記ユーザインタフェースに動作可能に接続された設計モジュールであって、前記命令は、
前記入力サンギヤの歯の範囲、前記所望のギヤ比の範囲、および前記遊星ギヤの歯の数の範囲と、
前記最大トルクおよび速度出力と
のうち少なくとも1つの組み合わせを用いて少なくとも1つの出力遊星の歯の数と1つの出力リングの歯の数との最大公約数を有する遊星ギヤシステムのパラメータを計算するために実行される、設計モジュールと、
前記設計モジュールに動作可能に接続された送信モジュールであって、
前記遊星ギヤシステムの画像を生成することができる画像生成器に、前記遊星ギヤシステムの前記パラメータを送信し、
前記遊星ギヤシステムの前記画像に基づいて前記遊星ギヤシステムの物理的コピーを生成することができる追加の製造装置に、前記遊星ギヤシステムの前記画像を送信する
ように構成された送信モジュールと
を備える装置。
An planetary gear having an input sun gear, an output sun gear, at least one input planet gear, at least one output planet gear, an input ring gear, and an output ring gear each having a plurality of teeth and configured to output torque and speed An apparatus for manufacturing a system,
The input sun gear tooth range, the desired gear ratio range, and the planet gear number range, and
A user interface configured to receive an input including at least one of a maximum torque and a speed output;
A design module comprising a processor and memory for storing executable instructions and data and operatively connected to the user interface, the instructions comprising:
A range of teeth of the input sun gear, a range of the desired gear ratio, and a range of the number of teeth of the planetary gear;
Calculating a parameter of a planetary gear system having a greatest common divisor of the number of teeth of at least one output planet and the number of teeth of one output ring using at least one combination of said maximum torque and speed output A design module that runs on
A transmission module operably connected to the design module,
Sending the parameters of the planetary gear system to an image generator capable of generating an image of the planetary gear system;
A transmission module configured to transmit the image of the planetary gear system to an additional manufacturing device capable of generating a physical copy of the planetary gear system based on the image of the planetary gear system. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1188890B (en) * 1962-08-09 1965-03-11 Gustav Niemann Dr Ing Spur gear
WO1988002677A2 (en) * 1986-10-17 1988-04-21 Board Of Regents, The University Of Texas System Method and apparatus for producing parts by selective sintering
US6626792B2 (en) * 2000-03-07 2003-09-30 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Gear bearings
SE526564C2 (en) * 2002-06-27 2005-10-11 Atlas Fahrzeugtechnik Gmbh Gearbox with device to prevent rattling
DE10329870B3 (en) * 2003-07-02 2005-01-27 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Gear and gear set
US8016893B2 (en) * 2006-06-21 2011-09-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Gear bearing drive

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