JP2004169737A

JP2004169737A - Speed change gear

Info

Publication number: JP2004169737A
Application number: JP2002333152A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sagawa; 雅弘左川
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP4105935B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speed reducer improved in a withstand load performance. <P>SOLUTION: This speed change gear comprises: an outer roller 10 having, at an outer periphery, outer roller grooves 10A by the first number of repetition; a guide roller 20 combined with the outer periphery side of the outer roller and having guide roller grooves 20A by the second number of repetition; an inner roller 30 combined with the outer periphery side of the outer roller to be inwardly covering the guide roller grooves and having, at an inner diameter side, inner roller grooves 30A extending in an axial direction at intervals in a peripheral direction; and a plurality of balls 40 each of which is arranged at a position where each of the outer roller grooves and each of the guide roller grooves intersects, so as to be capable of rocking inside each of the inner roller grooves. Especially, the guide roller is constituted of two rotors 20-1 and 20-2 divided with the guide roller groove as a boundary. The two rotors have cylindrical bodies 23-1 and 23-2 extending so as to be opposite to each other, and the guide roller groove is formed between tips of the cylindrical bodies 23-1 and 23-2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変速機に関し、特に軸揺動型ボール変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変速機の一例として以下のようなものが提案されている。
【０００３】
同一軸線上に何れも回転自在に支持された２軸と、一方の軸の端部に固着された内筒と、他方の軸の端部に固着され内筒外面に臨ませた外筒と、内筒外筒の対向面で何れか一面に一方を、他面に他方を設けた、共にエンドレスの傾斜溝及び複数個のサイン波溝と、等角度軸線方向にサイン波溝の数と相異する複数個の狭長窓が穿たれ内筒外筒の隙間ヘ回転自在に挿入されたガイド筒と、ガイド筒の各狭長窓へ１個ずつ転動自在に挿入され傾斜溝及びサイン波溝に係合するボールとから構成されたカップ形ギアレス変速装置である。
【０００４】
図２２を用いて簡単に説明すると、この変速機の構造は、繰返し数の少ない外溝１０１を周方向に持つ外ローラ１００と、この外ローラ１００の外側に配置された繰返し数の多い内溝２０１を周方向に持つ内ローラ２００と、外溝１０１と内溝２０１の交差する位置に配置されたボール３００と、ボール３００の円周方向の相対位置を拘束するための櫛状のリテーナ４００とで構成される。この変速機を減速機として作用させる場合、外ローラ１００が入力軸にされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１７９５６３号公報（第１頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
今、ボール一個の接触部分に着目する。
【０００７】
図２３はリテーナ４００を固定し、内ローラ２００に負荷トルクが作用した時の接触部分（図２２に示された接触部分）の拡大模式図である。内ローラ２００に作用したトルクはボール３００に対し力Ｆ_Ｉ（内溝圧力角α_Ｉ）で作用するものとすると、それと釣り合うように反作用としてリテーナ４００からは力Ｆ_Ｒ（リテーナ圧力角α_Ｒ）、外ローラ１００からは力Ｆ_Ｓ（圧力角０）がボール３００に作用することになる。
【０００８】
ここで、力Ｆ_Ｓは入力軸の摩擦トルク（無負荷損失）に与える影響が大きいので、設計上できる限り小さい方が望ましい。そこで、内溝２０１の圧力角とリテーナ４００の圧力角を等しくしなくてはならないが、そのためには内溝２０１を深くして内溝圧力角α_Ｉを大きくし、リテーナ４００を薄く特殊加工してリテーナ圧力角α_Ｒを小さくする必要がある。
【０００９】
しかし、ボール径、ボール数、リテーナ強度などを考慮するとその工夫にも限界がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、耐荷重性能を高めた変速機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による変速機は、外周に第１の繰返し数による第１の溝を持つ第１のローラと、該第１のローラの外周側に組み合わされ、前記第１の繰返し数と異なる第２の繰返し数による第２の溝を持つガイドローラと、前記第２の溝を内包するように前記第１のローラの外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて軸方向に延びる第３の溝を持つ第２のローラと、前記第１の溝と前記第２の溝とが交叉する位置に前記第３の溝内を揺動可能に配置された複数の転動体とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本変速機においては、前記ガイドローラは前記第２の溝を境にして分割された２つの回転部材から成り、これら２つの回転部材は、それぞれ互いに対向し合うように延びる円筒体を有してこれらの円筒体の先端の間に前記第２の溝が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれその外周あるいは内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には少なくとも１つの同じ歯数の同期用歯車が歯合しており、これらの同期用歯車の間を同期用歯車軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されている。
【００１４】
本発明の第１の態様による変速機においてはまた、前記２つの回転部材は、それぞれリング形状であり、前記第１のローラも中心軸方向に関して中空にされており、該中空部の周囲において該中空部とは別の穴を前記同期用歯車軸が貫通しており、該貫通部において軸受により前記同期用歯車軸を軸支している。
【００１５】
本発明の第１の態様による変速機においては更に、前記第２の繰返し数はＫ_Ｓ、前記第１の繰返し数はＫ_Ｓ・Ｋ_Ｉで表され、前記第３の溝の数は最大でＫ_Ｓ（Ｋ_Ｉ±１）で表される。
【００１６】
本発明の第１の態様による変速機においては更に、前記ガイドローラが入力軸とされる時、前記第１のローラ、前記第２のローラの一方が固定され、他方が出力軸とされる。
【００１７】
本発明の第２の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれリング状であってその内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には複数の同じ歯数の遊星歯車が歯合していると共に、入力側の前記複数の遊星歯車には入力軸が連結される第１の太陽歯車が歯合しており、入力側と出力側の前記複数の遊星歯車の対応し合う２つの遊星歯車間を遊星軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されている。
【００１８】
本発明の第２の態様による変速機においてはまた、複数の前記遊星軸は前記第１のローラを貫通しており、該貫通部において軸受により前記遊星軸を軸支している。
【００１９】
本発明の第２の態様による変速機においても、前記第２の繰返し数はＫ_Ｓ、前記第１の繰返し数はＫ_Ｓ・Ｋ_Ｉで表され、前記第３の溝の数は最大でＫ_Ｓ（Ｋ_Ｉ±１）で表される。
【００２０】
本発明の第２の態様による変速機においては更に、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合し、該出力側の遊星軸から出力を取り出すようにしても良い。
【００２１】
本発明の第２の態様による変速機においては更に、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合し、前記第１、第２の太陽歯車の回転軸を締結し、前記出力側の遊星軸から出力を取り出すようにしても良い。
【００２２】
本発明の第２の態様による変速機においては更に、前記複数の遊星軸を入力側に延長して入力側から出力を取り出すようにしても良い。
【００２３】
上記第１、第２の態様のいずれの変速機においても、前記第１、第２の溝は、それぞれ正弦波あるいは三角波形状等の対称形状を持つ。
【００２４】
また、上記第１、第２の態様のいずれの変速機においても、前記第１、第２の溝は、それぞれ非対称形状を持つものでも良く、更に、前記第１、第２の溝は、それぞれその断面形状が単純円弧形状、軸受円弧形状、三角形状のいずれかとすることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して、本発明の第１の実施の形態である高荷重軸揺動型ボール減速機（以下、ボール減速機と呼ぶ）について説明する。
【００２６】
図１、図２を参照して、このボール減速機は、外周に第１の繰返し数Ｋ_Ｓ・Ｋ_Ｉ（但し、Ｋ_Ｓ、Ｋ_Ｉはそれぞれ正の整数）による外ローラ溝（第１の溝）１０Ａを持つ外ローラ（第１のローラ）１０と、この外ローラ１０の外周側に組み合わされ、第１の繰返し数と異なる第２の繰返し数Ｋ_Ｓによるガイドローラ溝（第２の溝）２０Ａを持つガイドローラ２０と、ガイドローラ溝２０Ａを内包するようにガイドローラ２０の外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて中心軸方向に延びる内ローラ溝（第３の溝）３０Ａを持つ内ローラ（第２のローラ）３０と、外ローラ溝１０Ａとガイドローラ溝２０Ａとが交叉する位置に内ローラ溝３０Ａ内を中心軸方向に揺動可能に配置された複数のボール（転動体）４０とを含む。
【００２７】
特にガイドローラ２０は、図２に詳しく示されるように、中心軸方向に関してガイドローラ溝２０Ａを境に２分割された２つの回転体（回転部材）２０−１、２０−２から成る。回転体２０−１について言えば、リング体２１−１と、内径側に歯を形成した内歯車２２−１と、リング体２１−１から回転体２０−２側に向けて延びる円筒体２３−１とが一体に形成されて成る。同様に、回転体２０−２は、リング体２１−２と、内径側に内歯車２２−１と同数の歯を形成した内歯車２２−２と、リング体２１−２から回転体２０−１側に向けて延びる円筒体２３−２とが一体に形成されて成る。そして、円筒体２３−１と２３−２の先端側を曲線状に加工することでこれらの先端の間に第２の繰返し数Ｋ_Ｓを持つガイドローラ溝２０Ａが形成されるようにしている。いずれにしても、本形態では、２つの回転体２０−１、２０−２は全体としての形状が中空になるように作られている。外ローラ１０もまた、中心に所定の径の貫通穴を持つ。
【００２８】
更に、上記のような２つの回転体２０−１、２０−２によってガイドローラ溝２０Ａを形成するために、２つの回転体２０−１、２０−２は複数（ここでは３個）の同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１及び２４−２、２５−２（但し、回転体２０−２側の３個目の同期用歯車は作図上、図示されていないが、便宜上、２６−２と呼ぶこととする）により連結される。つまり、同期用歯車軸２７、２８、２９が外ローラ１０を回転可能に貫通しており、同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１は、それぞれ対応する同期用歯車２４−２、２５−２、２６−２と同期用歯車軸２７、２８、２９で連結されている。同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１は、等角度間隔をおいて内歯車２２−１と歯合し、同期用歯車２４−２、２５−２、２６−２は、等角度間隔をおいて内歯車２２−２と歯合している。このような構造により、内歯車２２−１と２２−２、つまり回転体２０−１と２０−２とは同期して回転する。同期用歯車軸２７、２８、２９は、それぞれ軸受２７ａ、２８ａ、２９ａで軸支されている。
【００２９】
ボール４０の数は、内ローラ溝３０Ａと同数であることが好ましい。そして、外ローラ１０とガイドローラ２０及び内ローラ３０は、ボール４０が外ローラ溝１０Ａ内にあると共にガイドローラ溝２０Ａ内にあり、更に内ローラ溝３０Ａ内にあって自由に転動可能であるように組み合わされる。
【００３０】
なお、図示していないが、このような構造体はケーシングに収容され、外ローラ１０、ガイドローラ２０、及び内ローラ３０のいずれも軸受などを用いて軸方向の動きが拘束される。
【００３１】
以上のようにして、２つの回転体２０−１、２０−２によって第２の繰返し数Ｋ_Ｓの粗いガイドローラ溝２０Ａが形成され、外ローラ１０の外周には第１の繰返し数Ｋ_Ｓ・Ｋ_Ｉの細かい外ローラ溝１０Ａが形成されている。一方、内ローラ３０には中心軸方向に最大でＫ_Ｓ（Ｋ_Ｉ±１）個の内ローラ溝３０Ａが形成されている。以降では、内ローラ溝３０Ａの数がＫ_Ｓ（Ｋ_Ｉ−１）個の時を「ボール配置Ａ」、Ｋ_Ｓ（Ｋ_Ｉ＋１）個の時を「ボール配置Ｂ」と定義する。
【００３２】
なお、外ローラ溝１０Ａとガイドローラ溝２０Ａの周方向の展開図は、図２２に示された内溝２０１と外溝１０１と同じであると考えて良い。また、ガイドローラ２０を入力軸とする場合、外ローラ１０、内ローラ３０の一方が円周方向に関して固定され、他方が出力軸として回転可能にされる。図２では、外ローラ１０を出力軸として利用する場合について示しており、このために外ローラ１０の回転体２０−２側には出力用の中空軸１５が設けられている。
【００３３】
次に、図３〜図６を参照して、具体的な実施例をあげて動作原理について説明する。
【００３４】
第１の実施例として第１の繰返し数が１６、第２の繰返し数が１の場合（つまり、Ｋ_Ｓ＝１、Ｋ_Ｓ・Ｋ_Ｉ＝Ｋ_Ｉ＝１６）の周方向の展開図を元に説明する。
【００３５】
ボール配置Ａで内ローラ３０の溝３０Ａの角度間隔をｎ×３６０°／｛Ｋ_Ｓ（Ｋ_Ｉ−１）｝（但し、ｎは正の整数）とする場合の実施例を図３、図４に示し、ボール配置Ｂで内ローラ３０の溝３０Ａの角度間隔をｎ×３６０°／｛Ｋ_Ｓ（Ｋ_Ｉ＋１）｝とする場合の実施例を図５、図６に示す。
【００３６】
ボール配置Ａで内ローラ３０を円周方向に関して固定する場合（図３）、入力軸であるガイドローラ２０が１／８回転、１／４回転、３／８回転、１／２回転するのに伴い、ボール４０は中心軸方向に揺動しながら外ローラ溝１０Ａ、ガイドローラ溝２０Ａを転がるため、外ローラ１０はガイドローラ２０と同方向に１／１２８回転、１／６４回転、３／１２８回転、１／３２回転する。この場合、減速比１／ｉは１／Ｋ_Ｉとなる。
【００３７】
一方、ボール配置Ａで外ローラ１０を固定する場合（図４）は、ガイドローラ２０の（１６−１）／１２８回転、（１６−１）／６４回転、（４８−３）／１２８回転、（１６−１）／３２に対して、内ローラ３０の回転は逆回転となり、−１／１２８回転、−１／６４回転、−３／１２８回転、−１／３２回転となる。すなわち、減速比１／ｉは−１／（Ｋ_Ｉ−１）となる。
【００３８】
次に、ボール配置Ｂで内ローラ３０を固定する場合（図５）、入力軸であるガイドローラ２０が１／８回転、１／４回転、３／８回転、１／２回転するのに伴い、外ローラ１０はガイドローラ２０と逆方向に−１／１２８回転、−１／６４回転、−３／１２８回転、−１／３２回転する。すなわち、減速比１／ｉは−１／Ｋ_Ｉとなる。
【００３９】
一方、ボール配置Ｂで外ローラ１０を固定する場合は、図６に示す通りとなる。この場合、ガイドローラ２０の（１６＋１）／１２８回転、（１６＋１）／６４回転、（４８＋３）／１２８回転、（１６＋１）／３２回転に対して内ローラ３０の回転は同じ方向の１／１２８回転、１／６４回転、３／１２８回転、１／３２回転となる。すなわち、減速比１／ｉは１／（Ｋ_Ｉ＋１）となる。
【００４０】
いずれにしても、第１の実施の形態によるボール減速機は、ガイドローラ２０を入力軸とする場合、ガイドローラ２０の回転を１段で減速する１段ボール減速機として作用することになる。
【００４１】
図７は、上記の図３〜図６における外ローラ１０、ガイドローラ２０及び内ローラ３０の回転数の関係を示した図である。
【００４２】
ところで、ガイドローラ２０における同期用歯車の配置には二種類の配置形態がある。第１の配置形態は、図８（ａ）に示すように、同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１（２４−２、２５−２、２６−２）が内歯車２２−１（２２−２）と内接する配置である。これは、図１、図２に示された配置形態でもある。
【００４３】
一方、第２の配置形態は、図８（ｂ）に示すように、同期用歯車が外歯車２２−１´（２２−２´）と外接する配置である。つまり、ガイドローラ２０の回転体２０−１における内歯車２２−１に代えて、外周側に歯を持つ外歯車２２−１´を一体化した回転体２０−１´を用いる。これは、ガイドローラ２０の他方の回転体２０−２´においてもまったく同様である。なお、ここでは、４個の同期用歯車で回転体２０−１´と２０−２´との連結が行われている。
【００４４】
第１の配置形態では全体をコンパクトにすることができ、第２の配置形態によれば中空部分を大きく取ることができる。中空部分を大きく取ることができるということは、本第１の実施の形態による変速機を例えばロボットのアームのようなものを構成する場合に、中空部分を配線や配管を通すために利用できるメリットがあることを意味する。しかし、第２の配置形態の場合には、ガイドローラ２０を中空とせずに、外周側に歯を形成した軸体としても良いことは言うまでもない。この場合であっても、ガイドローラ溝２０Ａは、図２に示されたような円筒体２３−１、２３−２により形成される。
【００４５】
なお、外ローラ１０、内ローラ３０の一方を入力軸とする場合、ガイドローラ２０が出力軸となり、増速機として作用することは言うまでもない。そして、増速比は上述した減速比の逆数となる。
【００４６】
次に、図９〜図１５を参照して、本発明の第２の実施の形態である高荷重軸揺動型ボール減速機（以下、ボール減速機と呼ぶ）について説明する。
【００４７】
図９、図１０を参照して、このボール減速機は、入力軸として太陽歯車（第１の太陽歯車）５０を用い、これに歯合された複数（ここでは３個）の遊星歯車５１−１、５２−１、５３−１を介して内歯車２２−１に回転を伝達するようにした、いわば２段減速式のボール減速機である点を除けば第１の実施の形態とほぼ同じである。
【００４８】
入力軸５５は太陽歯車５０と締結されており、太陽歯車５０は３個の遊星歯車５１−１、５２−１、５３−１と内歯車２２−１とで遊星歯車対を構成している。入力軸５５と反対側に延びる太陽歯車５０の回転軸は、外ローラ１０の中心部に設けられた軸受５４で軸支されている。
【００４９】
前述したように、ガイドローラ２０における入力側の回転体２０−１には内歯車２２−１が一体化されている。入力側と反対側にも全く同じ遊星歯車対、つまり３個の遊星歯車５１−２、５２−２、５３−２と内歯車２２−２とを持つ回転体２０−２が存在し（但し、太陽歯車は存在しない）、二つの遊星歯車対の遊星歯車５１−１〜５３−１と５１−２〜５３−２は、それぞれ遊星軸５６、５７、５８によって締結され同期して回転するようになっている。これは、遊星歯車の歯数がすべて同じであることによるものであり、内歯車２２−１、２２−２及び回転体２０−１、２０−２も同期して回転するようになっている。
【００５０】
遊星軸５６、５７、５８や入力軸５５は、繰り返し数の多い外ローラ溝１０Ａを有する外ローラ１０に設けられた軸受５６ａ、５７ａ、５８ａ（入力軸５５の軸受は図示省略）にて支持されている。また、本形態では内ローラ３０を固定とし、外ローラ１０から出力を取り出すために、外ローラ１０に出力軸５９が締結されている。勿論、外ローラ１０を固定とし、内ローラ３０から出力を取り出す場合もある。ガイドローラ２０は、第１の実施の形態と同様に、繰り返し数の少ないガイドローラ溝２０Ａを有しており、複数のボール４０を挟むように構成されている。
【００５１】
図１１は、内ローラ３０を示し、第１の実施の形態における内ローラ３０とまったく同じである。つまり、内ローラ３０は、ガイドローラ溝２０Ａを内包するようにガイドローラ２０の外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて中心軸方向に延びる内ローラ溝３０Ａを持つ。
【００５２】
本第２の実施の形態の作用について説明する。
【００５３】
入力軸５５に入った入力回転は、まず遊星歯車対によって減速され、ガイドローラ２０の２つの回転体２０−１、２０−２に伝達される。内ローラ３０は、図１１に示したように、内径側に中心軸と平行な内ローラ溝３０Ａを有しているので、ガイドローラ２０の２つの回転体２０−１、２０−２が繰返し数１回分だけ同期回転することによってボール４０は押され内ローラ溝３０Ａ上を中心軸方向に１往復揺動する。ボール４０は１往復の揺動によって外ローラ１０の外ローラ溝１０Ａの繰返し数１回分だけ転がる。そして、外ローラ１０に締結された出力軸５９の回転を取り出すことによって高い減速比を得ることができる。
【００５４】
次に、図１２を参照して、減速比について説明する。入力軸５５を回転数ｎ_ｓで回転させた時、内歯車２２−１、２２−２を持つガイドローラ２０は次の数１で表される回転数ｎ_３で回転する。なお、太陽歯車５０の歯数をＺ_Ｓ、各遊星歯車の歯数をＺ_Ｐ、内歯車２２−１、２２−２の歯数をＺ_Ｉとする。また、ガイドローラ溝２０Ａの第２の繰返し数をＫ_Ｓ、外ローラ溝１０Ａの第１の繰返し数をＫ_Ｓ・Ｋ_Ｉとし、内ローラ３０の内ローラ溝３０Ａの数を最大でＫ_Ｓ（Ｋ_Ｉ±１）個とする。
【００５５】
【数１】

【００５６】
次に、ガイドローラ２０から出力側への回転伝達は、「内ローラ固定」に相当するので出力側の回転数ｎ_５は次の数２に示す通りとなる。
【００５７】
【数２】

【００５８】
回転数ｎ_５で減速機全体を逆回転させれば出力側の回転数ｎ_ｏｕｔと太陽歯車５０の回転数ｎ_ｉｎは以下の数３で表される。
【００５９】
【数３】

【００６０】
なお、各部品の回転数は、ボール配置Ａ、ボール配置Ｂにおいてそれぞれ図１３、図１４に示す通りとなる。
【００６１】
よって、回転数ｎ_ｏｕｔと回転数ｎ_ｉｎとの比、つまり減速比１／ｉは次の数４で表される。
【００６２】
【数４】

【００６３】
この数４から得られる減速比を図１５に太陽歯車５０と遊星歯車との歯数比Ｚ_Ｉ／Ｚ_Ｓ別に示す。図１５（ａ）がボール配置Ａの場合、図１５（ｂ）がボール配置Ｂの場合である。ボール配置Ａで減速比の符号を負としているのは入出力回転が逆になることを示している。
【００６４】
図１５より本第２の実施の形態による構造がほぼ２段減速で遊星歯車対の歯数比を増やすことで外ローラ１０の外ローラ溝１０Ａの数を小さくすることが可能であることがわかる。
【００６５】
図１６を参照して、第２の実施の形態による耐荷重性能について説明する。本説明は第１の実施の形態にも当てはまる。
【００６６】
図１６に示すように、図２３で説明したリテーナ４００とガイドローラ２０とを入れ換えたような構造を取ることで内ローラ３０からの圧力角α_Ｉと外ローラ１０からの圧力角α_Ｒをほぼ等しくすることができ、耐荷重性能を向上させることができる。
【００６７】
図１７には第２の実施の形態の第１の変形例を模式図で示す。この第１の変形例では、出力側にも太陽歯車（第２の太陽歯車）５０´を設けるようにし、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を出力側に延長するようにしてこれらの遊星軸５６〜５８から出力を取り出すようにしたものである。
【００６８】
また、図１８は、第２の実施の形態の第２の変形例を模式図で示す。この第２の変形例は、上記の第１の変形例における出力側に更に新たな構造を加えたものである。つまり、２つの遊星歯車対は同期が取れていれば入出力の遊星歯車同士を締結する必要は無く、図１８に示すように出力側にも太陽歯車５０´を配置して入出力の太陽歯車５０、５０´同士をそれらの回転軸で締結しても良い。出力の取出しは、第１の変形例と同様、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を通して行われる。
【００６９】
図１９は、第２の実施の形態の第３の変形例を模式図で示す。この第３の変形例は、入力側に、出力を取り出すための構造を設けたものであり、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を入力側に延長し、これらの回転を歯車６０に伝達して出力を取り出すようにしたものである。
【００７０】
更に言えば、第２の実施の形態における遊星歯車対は同期を取れるのであれば、歯のない歯車であるトラクションドライブであってもかまわない。
【００７１】
以上、本発明を幾つかの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限らず、以下のような変更が可能である。
【００７２】
外ローラ溝１０Ａ、ガイドローラ溝２０Ａ、特に外ローラ溝１０Ａは、図２０（ａ）に示すような正弦波形状、図２０（ｂ）に示すような三角波形状等の対称形状を持つものの他、図２０（ｃ）に示すような非対称形状を持つものでも良い。一方、外ローラ溝１０Ａの断面形状は、図２１（ａ）に示すような単純円弧形状、図２１（ｂ）に示すような軸受円弧形状、図２１（ｃ）に示すような三角形状のいずれでも良いが、特に、軸受円弧形状、三角形状の場合にはボールとの圧力角をとり易くなるという利点がある。
【００７３】
【発明の効果】
本発明による減速機によれば、耐荷重性能を高めた減速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である軸揺動型ボール減速機をケーシングを外して示した外観図（ａ）及びその一部を破断した図（ｂ）である。
【図２】図１の分解図である。
【図３】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ａ及び内ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図４】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ａ及び外ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図５】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ｂ及び内ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図６】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ｂ及び外ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図７】図４〜図６のボール配置Ａ、Ｂのそれぞれについて、ガイドローラと内ローラ及び外ローラの回転数の関係を示した図である。
【図８】図２に示された同期用歯車の配置形態を示した図であり、図（ａ）は内歯車に内接する形態を、図（ｂ）は外歯車に外接する形態をそれぞれ示す。
【図９】本発明の第２の実施の形態である軸揺動型ボール減速機をケーシングを外して示した外観図（ａ）及びその一部を破断した図（ｂ）である。
【図１０】図９の分解図である。
【図１１】図１０に示された内ローラの一例を示した斜視図である。
【図１２】図９に示された減速機の一部断面側面図（ａ）及び各要素の関係を模式的に示した図（ｂ）である。
【図１３】図１０に示された各要素の回転数の関係をボール配置Ａの場合について示した図である。
【図１４】図１０に示された各要素の回転数の関係をボール配置Ｂの場合について示した図である。
【図１５】図１０に遊星歯車対における歯数比と減速比との関係をボール配置Ａ（ａ）及びボール配置Ｂ（ｂ）について示した図である。
【図１６】本発明の第１、第２の実施の形態による減速機における耐荷重性能を説明するためにボール及びその周辺部の関係を示した断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態による減速機の第１の変形例を模式的に示した図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態による減速機の第２の変形例を模式的に示した図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態による減速機の第３の変形例を模式的に示した図である。
【図２０】図１０に示された外ローラ溝、ガイドローラ溝のうち、特に外ローラ溝の形状を３つの例について示した図である。
【図２１】図１０に示された外ローラの溝の断面形状についていくつかの例を示した図である。
【図２２】従来のボール減速機の一例をその主要部の構成及び各ローラに形成される溝の形状について示した図である。
【図２３】図２２のボール減速機における耐荷重性能を説明するためにボール及びその周辺部の関係を示した断面図である。
【符号の説明】
１０外ローラ
１０Ａ外ローラ溝
１５出力軸
２０ガイドローラ
２０Ａガイドローラ溝
２０−１、２０−２回転体
２１−１、２１−２リング体
２２−１、２２−２内歯車
２３−１、２３−２円筒体
２４−１、２５−１、２６−１、２４−２、２５−２、２６−２同期用歯車
２７、２８、２９同期用歯車軸
２７ａ、２８ａ、２９ａ、５４、５６ａ、５７ａ、５８ａ軸受
３０内ローラ
３０Ａ内ローラ溝
４０ボール
５０太陽歯車
５１−１、５２−１、５３−１、５１−２、５２−２、５３−２遊星歯車
５５入力軸
５６、５７、５８遊星軸
５９出力軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission, and more particularly, to a shaft swing type ball transmission.
[0002]
[Prior art]
The following has been proposed as an example of this type of transmission.
[0003]
Two shafts rotatably supported on the same axis, an inner cylinder fixed to the end of one shaft, and an outer cylinder fixed to the end of the other shaft and facing the outer surface of the inner cylinder; One end is provided on one surface and the other is provided on the other surface of the inner cylinder and the outer cylinder. A guide tube rotatably inserted into the gap between the inner and outer cylinders, and a plurality of narrow windows to be inserted into the gap between the inner cylinder and the outer cylinder. FIG. 3 is a diagram illustrating a cup-shaped gearless transmission configured with a mating ball.
[0004]
Briefly described with reference to FIG. 22, the structure of the transmission includes an outer roller 100 having an outer groove 101 having a small number of repetitions in a circumferential direction, and an inner groove having a large number of repetitions disposed outside the outer roller 100. An inner roller 200 having a circumferential direction 201, a ball 300 disposed at a position where the outer groove 101 and the inner groove 201 intersect, and a comb-shaped retainer 400 for restraining a relative position of the ball 300 in a circumferential direction. It consists of. When this transmission acts as a speed reducer, the outer roller 100 is used as an input shaft (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-60-179563 (page 1, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Now, pay attention to the contact portion of one ball.
[0007]
FIG. 23 is an enlarged schematic view of a contact portion (a contact portion shown in FIG. 22) when the retainer 400 is fixed and a load torque acts on the inner roller 200. The torque applied to the inner roller 200 is the force F _I (Inner groove pressure angle α _I ), A force F from the retainer 400 is used as a reaction to balance the force. _R (Retainer pressure angle α _R ), The force F from the outer roller 100 _S (Pressure angle 0) acts on the ball 300.
[0008]
Where the force F _S Has a large effect on the friction torque (no-load loss) of the input shaft, so it is desirable that the design be as small as possible. Therefore, the pressure angle of the inner groove 201 and the pressure angle of the retainer 400 must be equalized. _I And specially machine the retainer 400 to make the retainer pressure angle α _R Need to be smaller.
[0009]
However, considering the ball diameter, the number of balls, the strength of the retainer, and the like, there is a limit to the device.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a transmission with improved load bearing performance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The transmission according to the present invention includes a first roller having a first groove on the outer circumference with a first repetition rate, and a second roller combined on the outer circumference side of the first roller and different from the first repetition rate. A guide roller having a second groove according to the number of repetitions, and being combined with the outer peripheral side of the first roller so as to include the second groove, and extending in the axial direction at an inner diameter side at a circumferential interval. A second roller having a third groove, and a plurality of rolling elements arranged at a position where the first groove and the second groove intersect so as to be able to swing in the third groove. It is characterized by the following.
[0012]
In this transmission, the guide roller includes two rotating members divided by the second groove, and the two rotating members have cylindrical bodies extending to face each other. The second groove is formed between the tips of these cylinders.
[0013]
In the transmission according to the first aspect of the present invention, each of the two rotating members is formed with a gear having the same number of teeth on its outer circumference or inner circumference, and each gear has at least one gear having the same number of teeth. Synchronous gears mesh with each other, and the two rotating members are configured to rotate in synchronization by connecting the synchronous gears with each other via a synchronous gear shaft.
[0014]
In the transmission according to the first aspect of the present invention, the two rotating members each have a ring shape, and the first roller is also hollow in the center axis direction. The synchronization gear shaft penetrates a hole different from the hollow portion, and the synchronization gear shaft is supported by a bearing at the penetration portion.
[0015]
In the transmission according to the first aspect of the present invention, the second repetition rate may be K _S , The first repetition rate is K _S ・ K _I And the number of the third grooves is K at the maximum. _S (K _I ± 1).
[0016]
In the transmission according to the first aspect of the present invention, when the guide roller is used as an input shaft, one of the first roller and the second roller is fixed and the other is used as an output shaft.
[0017]
In the transmission according to the second aspect of the present invention, the two rotating members are each in the form of a ring, and gears having the same number of teeth are formed on the inner periphery thereof. Number of planet gears mesh with each other, and the plurality of planet gears on the input side mesh with a first sun gear connected to an input shaft, and the plurality of planets on the input side and the output side. By connecting two corresponding planetary gears of the gear with a planetary shaft, the two rotating members are configured to rotate synchronously.
[0018]
In the transmission according to the second aspect of the present invention, the plurality of planetary shafts penetrate the first roller, and the planetary shafts are supported by bearings at the penetrating portions.
[0019]
Also in the transmission according to the second aspect of the present invention, the second repetition rate is K _S , The first repetition rate is K _S ・ K _I And the number of the third grooves is K at the maximum. _S (K _I ± 1).
[0020]
In the transmission according to the second aspect of the present invention, the plurality of planetary gears on the output side may be meshed with a second sun gear, and the output may be taken out from the planetary shaft on the output side.
[0021]
In the transmission according to the second aspect of the present invention, further, the second sun gear meshes with the plurality of planetary gears on the output side, and the rotation shafts of the first and second sun gears are fastened. The output may be taken out from the output side planetary shaft.
[0022]
In the transmission according to the second aspect of the present invention, the plurality of planetary shafts may be extended to the input side to take out the output from the input side.
[0023]
In any of the transmissions according to the first and second aspects, the first and second grooves each have a symmetrical shape such as a sine wave or a triangular wave.
[0024]
Further, in any of the transmissions of the first and second aspects, the first and second grooves may have asymmetrical shapes, respectively, and the first and second grooves may each have an asymmetric shape. It is desirable that the cross-sectional shape be any of a simple arc shape, a bearing arc shape, and a triangular shape.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A high-load shaft oscillating ball speed reducer (hereinafter, referred to as a ball speed reducer) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0026]
With reference to FIGS. 1 and 2, this ball speed reducer has a first repetition rate K _S ・ K _I (However, K _S , K _I Is a positive integer) and an outer roller (first roller) 10 having an outer roller groove (first groove) 10A, and a second roller different from the first repetition number, which is combined on the outer peripheral side of the outer roller 10 Number of repetitions K _S A guide roller 20 having a guide roller groove (second groove) 20A is combined with an outer peripheral side of the guide roller 20 so as to include the guide roller groove 20A. An inner roller (second roller) 30 having an inner roller groove (third groove) 30A extending in the direction, and a center axis direction in the inner roller groove 30A at a position where the outer roller groove 10A and the guide roller groove 20A intersect. And a plurality of balls (rolling elements) 40 which are arranged to be swingable.
[0027]
In particular, as shown in detail in FIG. 2, the guide roller 20 is composed of two rotating bodies (rotating members) 20-1 and 20-2 that are divided into two parts along the guide roller groove 20A in the center axis direction. As for the rotating body 20-1, a ring body 21-1, an internal gear 22-1 having teeth formed on the inner diameter side, and a cylindrical body 23- extending from the ring body 21-1 toward the rotating body 20-2. 1 are integrally formed. Similarly, the rotating body 20-2 includes a ring body 21-2, an internal gear 22-2 having the same number of teeth as the internal gear 22-1 on the inner diameter side, and a rotating body 20-1 from the ring body 21-2. A cylindrical body 23-2 extending toward the side is integrally formed. By processing the distal ends of the cylindrical bodies 23-1 and 23-2 into a curved shape, the second repetition rate K is set between these distal ends. _S The guide roller groove 20 </ b> A having the following is formed. In any case, in this embodiment, the two rotating bodies 20-1 and 20-2 are formed so that the overall shape is hollow. The outer roller 10 also has a through hole having a predetermined diameter at the center.
[0028]
Further, in order to form the guide roller groove 20A by the two rotating bodies 20-1 and 20-2 as described above, the two rotating bodies 20-1 and 20-2 are plural (here, three) for synchronization. Gears 24-1, 25-1, 26-1 and 24-2, 25-2 (the third synchronization gear on the rotating body 20-2 side is not shown in the drawing, but for convenience, 26 -2). That is, the

synchronization gear shafts

27, 28, and 29 rotatably pass through the outer roller 10, and the synchronization gears 24-1, 25-1, and 26-1 correspond to the corresponding synchronization gear 24-2, respectively. 25-2 and 26-2 are connected by

gear shafts

27, 28 and 29 for synchronization. The synchronization gears 24-1, 25-1, and 26-1 mesh with the internal gear 22-1 at equal angular intervals, and the synchronization gears 24-2, 25-2, and 26-2 have the same angle. It meshes with the internal gear 22-2 at intervals. With such a structure, the internal gears 22-1 and 22-2, that is, the rotating bodies 20-1 and 20-2 rotate synchronously. The

synchronization gear shafts

27, 28 and 29 are supported by bearings 27a, 28a and 29a, respectively.
[0029]
The number of the balls 40 is preferably the same as the number of the inner roller grooves 30A. The outer roller 10, the guide roller 20, and the inner roller 30 have the ball 40 in the outer roller groove 10A and in the guide roller groove 20A, and further, are in the inner roller groove 30A and can roll freely. Are combined as follows.
[0030]
Although not shown, such a structure is housed in a casing, and the axial movement of each of the outer roller 10, the guide roller 20, and the inner roller 30 is restrained by using a bearing or the like.
[0031]
As described above, the second number of repetitions K by the two rotating bodies 20-1 and 20-2. _S Are formed on the outer periphery of the outer roller 10 at a first repetition number K. _S ・ K _I Outer roller groove 10A is formed. On the other hand, the inner roller 30 has a maximum _S (K _I ± 1) inner roller grooves 30A are formed. Hereinafter, the number of the inner roller grooves 30A is K _S (K _I -1) The number of times is "ball arrangement A", K _S (K _I +1) times are defined as “ball arrangement B”.
[0032]
It should be noted that the development of the outer roller groove 10A and the guide roller groove 20A in the circumferential direction may be considered to be the same as the inner groove 201 and the outer groove 101 shown in FIG. When the guide roller 20 is used as an input shaft, one of the outer roller 10 and the inner roller 30 is fixed in the circumferential direction, and the other is rotatable as an output shaft. FIG. 2 shows a case where the outer roller 10 is used as an output shaft. For this purpose, a hollow shaft 15 for output is provided on the rotating body 20-2 side of the outer roller 10.
[0033]
Next, the operation principle will be described with reference to FIGS.
[0034]
As a first embodiment, when the first repetition number is 16 and the second repetition number is 1 (that is, K _S = 1, K _S ・ K _I = K _I = 16) in the circumferential direction.
[0035]
In the ball arrangement A, the angle interval of the groove 30A of the inner roller 30 is set to n × 360 ° / ｛K _S (K _I FIGS. 3 and 4 show an embodiment in which -1) ｎ (where n is a positive integer). In the ball arrangement B, the angular interval of the groove 30A of the inner roller 30 is n × 360 ° / ｛K. _S (K _I +1) を is shown in FIGS. 5 and 6.
[0036]
When the inner roller 30 is fixed in the circumferential direction in the ball arrangement A (FIG. 3), the rotation of the guide roller 20, which is the input shaft, becomes 1/8, 1/4, 3/8, and 1/2 times. Accordingly, the ball 40 rolls in the outer roller groove 10A and the guide roller groove 20A while swinging in the direction of the central axis, so that the outer roller 10 rotates 1/128, 1/64 and 3/128 in the same direction as the guide roller 20. Rotation, 1/32 rotation. In this case, the reduction ratio 1 / i is 1 / K _I It becomes.
[0037]
On the other hand, when the outer roller 10 is fixed in the ball arrangement A (FIG. 4), the guide roller 20 has (16-1) / 128 rotations, (16-1) / 64 rotations, (48-3) / 128 rotations, With respect to (16-1) / 32, the rotation of the inner roller 30 becomes reverse rotation, and becomes -1/128 rotation, -1/64 rotation,-/ 3/128 rotation, -1/32 rotation. That is, the reduction ratio 1 / i is -1 / (K _I -1).
[0038]
Next, when the inner roller 30 is fixed in the ball arrangement B (FIG. 5), as the guide roller 20 as the input shaft rotates １／, １／, ／, and 回転. The outer roller 10 rotates -1/128, -1/64, -3/128 and -1/32 in the opposite direction to the guide roller 20. That is, the reduction ratio 1 / i is -1 / K. _I It becomes.
[0039]
On the other hand, when the outer roller 10 is fixed in the ball arrangement B, the result is as shown in FIG. In this case, the rotation of the inner roller 30 is 1/128 rotation in the same direction with respect to (16 + 1) / 128 rotation, (16 + 1) / 64 rotation, (48 + 3) / 128 rotation, and (16 + 1) / 32 rotation of the guide roller 20. , 1/64 rotation, 3/128 rotation, and 1/32 rotation. That is, the reduction ratio 1 / i is 1 / (K _I +1).
[0040]
In any case, the ball speed reducer according to the first embodiment functions as a single-stage ball speed reducer that reduces the rotation of the guide roller 20 in one step when the guide roller 20 is used as an input shaft.
[0041]
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rotation speeds of the outer roller 10, the guide roller 20, and the inner roller 30 in FIGS.
[0042]
By the way, there are two types of arrangement of the synchronization gear in the guide roller 20. In the first arrangement, as shown in FIG. 8A, the synchronizing gears 24-1, 25-1, 26-1 (24-2, 25-2, 26-2) are the internal gears 22-1. This is an arrangement inscribed with (22-2). This is also the arrangement shown in FIGS.
[0043]
On the other hand, in the second arrangement, as shown in FIG. 8B, the synchronization gear is circumscribed with the external gear 22-1 ′ (22-2 ′). That is, instead of the internal gear 22-1 in the rotating body 20-1 of the guide roller 20, a rotating body 20-1 'in which an external gear 22-1' having teeth on the outer peripheral side is integrated is used. This is exactly the same for the other rotating body 20-2 'of the guide roller 20. In this case, the connection between the rotating bodies 20-1 ′ and 20-2 ′ is performed by four synchronization gears.
[0044]
In the first arrangement, the whole structure can be made compact, and in the second arrangement, the hollow portion can be made large. The fact that the hollow portion can be made large means that the transmission according to the first embodiment can be used to pass wiring and piping when the transmission according to the first embodiment is configured as, for example, a robot arm. It means there is. However, in the case of the second arrangement, it goes without saying that the guide roller 20 may be a shaft body having teeth formed on the outer peripheral side without being hollow. Even in this case, the guide roller groove 20A is formed by the cylindrical bodies 23-1 and 23-2 as shown in FIG.
[0045]
When one of the outer roller 10 and the inner roller 30 is used as an input shaft, it goes without saying that the guide roller 20 serves as an output shaft and acts as a speed increasing device. Then, the speed increase ratio is the reciprocal of the above-described speed reduction ratio.
[0046]
Next, a high-load shaft oscillating ball speed reducer (hereinafter, referred to as a ball speed reducer) according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0047]
9 and 10, the ball speed reducer uses a sun gear (first sun gear) 50 as an input shaft, and a plurality (three in this case) of planetary gears 51- meshed with this. This is almost the same as the first embodiment except that it is a so-called two-stage reduction type ball reducer that transmits rotation to the internal gear 22-1 via 1, 52-1, and 53-1. It is.
[0048]
The input shaft 55 is fastened to the sun gear 50, and the sun gear 50 forms a planetary gear pair by three planetary gears 51-1, 52-1 and 53-1 and the internal gear 22-1. The rotation shaft of the sun gear 50 extending on the opposite side to the input shaft 55 is supported by a bearing 54 provided at the center of the outer roller 10.
[0049]
As described above, the internal gear 22-1 is integrated with the rotating body 20-1 on the input side of the guide roller 20. On the opposite side of the input side, there is a completely same planetary gear pair, that is, a rotating body 20-2 having three planetary gears 51-2, 52-2, 53-2 and an internal gear 22-2 (however, The sun gear does not exist), and the planetary gears 51-1 to 53-1 and 51-2 to 53-2 of the two planetary gear pairs are fastened by

planetary shafts

56, 57 and 58, respectively, so that they rotate synchronously. Has become. This is because the number of teeth of the planetary gears is all the same, and the internal gears 22-1 and 22-2 and the rotating bodies 20-1 and 20-2 also rotate synchronously.
[0050]
The

planet shafts

56, 57, 58 and the input shaft 55 are supported by

bearings

56a, 57a, 58a (the bearing of the input shaft 55 is not shown) provided on the outer roller 10 having the outer roller groove 10A having a large number of repetitions. ing. In the present embodiment, the inner roller 30 is fixed, and the output shaft 59 is fastened to the outer roller 10 in order to take out the output from the outer roller 10. Of course, the output may be taken out from the inner roller 30 with the outer roller 10 fixed. Like the first embodiment, the guide roller 20 has a guide roller groove 20A with a small number of repetitions, and is configured to sandwich a plurality of balls 40.
[0051]
FIG. 11 shows the inner roller 30, which is exactly the same as the inner roller 30 in the first embodiment. In other words, the inner roller 30 is combined with the outer peripheral side of the guide roller 20 so as to include the guide roller groove 20A, and has an inner roller groove 30A that extends in the central axis direction at intervals in the circumferential direction on the inner diameter side.
[0052]
The operation of the second embodiment will be described.
[0053]
The input rotation that has entered the input shaft 55 is first reduced by the planetary gear pair and transmitted to the two rotating bodies 20-1 and 20-2 of the guide roller 20. As shown in FIG. 11, the inner roller 30 has an inner roller groove 30A parallel to the central axis on the inner diameter side, so that the two rotating bodies 20-1 and 20-2 of the guide roller 20 have a repetition rate. The ball 40 is pushed by the one-time synchronous rotation, and swings one reciprocation in the center axis direction on the inner roller groove 30A. The ball 40 rolls for one repetition of the outer roller groove 10A of the outer roller 10 by one reciprocating swing. Then, by taking out the rotation of the output shaft 59 fastened to the outer roller 10, a high reduction ratio can be obtained.
[0054]
Next, the reduction ratio will be described with reference to FIG. Set the input shaft 55 to the rotation speed n _s , The guide roller 20 having the internal gears 22-1 and 22-2 rotates at a rotation speed n represented by the following equation 1. ₃ Rotate with. The number of teeth of the sun gear 50 is Z _S , The number of teeth of each planetary gear is Z _P , The number of teeth of the internal gears 22-1 and 22-2 is Z _I And Further, the second repetition number of the guide roller groove 20A is represented by K _S , The first repetition number of the outer roller groove 10A is K _S ・ K _I And the maximum number of the inner roller grooves 30A of the inner roller 30 is K _S (K _I ± 1)
[0055]
(Equation 1)

[0056]
Next, since the rotation transmission from the guide roller 20 to the output side corresponds to “fixed inner roller”, the output side rotation speed n ₅ Is as shown in the following Expression 2.
[0057]
(Equation 2)

[0058]
Rotation speed n ₅ If the whole reduction gear is rotated in reverse, the output side rotation speed n _out And the rotational speed n of the sun gear 50 _in Is represented by the following Equation 3.
[0059]
[Equation 3]

[0060]
The number of rotations of each component is as shown in FIGS. 13 and 14 in ball arrangement A and ball arrangement B, respectively.
[0061]
Therefore, the rotation speed n _out And rotation speed n _in , That is, the reduction ratio 1 / i is expressed by the following equation (4).
[0062]
(Equation 4)

[0063]
FIG. 15 shows the gear ratio Z between the sun gear 50 and the planetary gear. _I / Z _S Shown separately. FIG. 15A shows the case of the ball arrangement A, and FIG. The negative sign of the reduction ratio in the ball arrangement A indicates that the input and output rotations are reversed.
[0064]
FIG. 15 shows that the structure according to the second embodiment can reduce the number of outer roller grooves 10A of the outer roller 10 by increasing the ratio of the number of teeth of the planetary gear pair at approximately two-stage reduction. .
[0065]
With reference to FIG. 16, the load bearing performance according to the second embodiment will be described. This description also applies to the first embodiment.
[0066]
As shown in FIG. 16, by adopting a structure in which the retainer 400 and the guide roller 20 described in FIG. _I And the pressure angle α from the outer roller 10 _R Can be made substantially equal, and the load bearing performance can be improved.
[0067]
FIG. 17 is a schematic diagram showing a first modification of the second embodiment. In the first modified example, a sun gear (second sun gear) 50 'is also provided on the output side, and the planetary shafts 56 to 58 (56 are not shown) are extended to the output side. The output is taken out from the planetary shafts 56 to 58.
[0068]
FIG. 18 is a schematic diagram showing a second modification of the second embodiment. The second modification is obtained by further adding a new structure to the output side in the first modification. In other words, if the two planetary gear pairs are synchronized, it is not necessary to fasten the input and output planetary gears to each other, and as shown in FIG. 50, 50 'may be fastened to each other by their rotating shafts. The output is taken out through the planetary shafts 56 to 58 (56 is not shown) as in the first modification.
[0069]
FIG. 19 is a schematic diagram showing a third modification of the second embodiment. In the third modified example, a structure for extracting an output is provided on the input side, and the planetary shafts 56 to 58 (56 are not shown) are extended to the input side, and these rotations are transmitted to the gear 60. This is to transmit and output.
[0070]
In addition, the planetary gear pair in the second embodiment may be a traction drive that is a toothless gear as long as synchronization can be achieved.
[0071]
As described above, the present invention has been described with respect to some embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and the following changes are possible.
[0072]
The outer roller groove 10A and the guide roller groove 20A, particularly the outer roller groove 10A, have a symmetrical shape such as a sine wave shape as shown in FIG. 20A, a triangular wave shape as shown in FIG. It may have an asymmetric shape as shown in FIG. On the other hand, the cross-sectional shape of the outer roller groove 10A is any of a simple arc shape as shown in FIG. 21A, a bearing arc shape as shown in FIG. 21B, and a triangular shape as shown in FIG. However, in particular, in the case of a bearing arc shape or a triangular shape, there is an advantage that a pressure angle with the ball can be easily obtained.
[0073]
【The invention's effect】
According to the speed reducer according to the present invention, it is possible to provide a speed reducer having improved load bearing performance.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are an external view (a) showing a shaft swing type ball reducer according to a first embodiment of the present invention with a casing removed, and a partly broken view (b).
FIG. 2 is an exploded view of FIG.
FIG. 3 is a view for explaining a positional relationship between an outer roller groove and a guide roller groove and a ball held in these grooves and a relationship between the number of rotations shown in FIG. FIG.
FIG. 4 is a view for explaining a positional relationship between an outer roller groove and a guide roller groove shown in FIG. FIG.
5 is a diagram for explaining the positional relationship between the outer roller groove and the guide roller groove shown in FIG. 2 and the balls held in these grooves and the relationship between the number of revolutions, and the ball arrangement B and the case of fixing the inner roller. FIG.
FIG. 6 is a view for explaining the positional relationship between the outer roller groove and the guide roller groove shown in FIG. 2 and the balls held in these grooves and the relationship between the number of revolutions, and the ball arrangement B and the case of fixing the outer roller. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of a guide roller, an inner roller, and an outer roller for each of ball arrangements A and B in FIGS. 4 to 6;
8A and 8B are diagrams showing an arrangement form of the synchronization gear shown in FIG. 2, wherein FIG. 8A shows a form in which the internal gear is inscribed, and FIG. 8B shows a form in which the external gear is inscribed. .
FIG. 9 is an external view (a) showing a shaft swing type ball speed reducer according to a second embodiment of the present invention with a casing removed, and a view (b) with a part thereof cut away.
FIG. 10 is an exploded view of FIG. 9;
FIG. 11 is a perspective view showing an example of the inner roller shown in FIG.
12 is a partial cross-sectional side view (a) of the speed reducer shown in FIG. 9 and a diagram (b) schematically showing a relationship between respective elements.
13 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of each element shown in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of each element shown in FIG.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the gear ratio and the reduction ratio in the planetary gear pair for the ball arrangement A (a) and the ball arrangement B (b).
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a relationship between a ball and a peripheral portion thereof for describing load-bearing performance of the speed reducer according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 17 is a view schematically showing a first modification of the speed reducer according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a view schematically showing a second modified example of the speed reducer according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a view schematically showing a third modification of the speed reducer according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a view showing three examples of the shape of the outer roller groove among the outer roller groove and the guide roller groove shown in FIG. 10;
21 is a view showing some examples of the cross-sectional shape of the groove of the outer roller shown in FIG.
FIG. 22 is a view showing an example of a conventional ball speed reducer with respect to a configuration of a main part thereof and a shape of a groove formed in each roller.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing the relationship between a ball and its peripheral portion for explaining the load-bearing performance of the ball speed reducer of FIG. 22.
[Explanation of symbols]
10 Outer roller
10A Outer roller groove
15 Output shaft
20 Guide rollers
20A Guide roller groove
20-1, 20-2 Rotating body
21-1, 21-2 Ring body
22-1, 22-2 Internal gear
23-1, 23-2 cylindrical body
24-1, 25-1, 26-1, 24-2, 25-2, 26-2 Synchronizing gear
27, 28, 29 Gear shaft for synchronization
27a, 28a, 29a, 54, 56a, 57a, 58a Bearing
30 Inner roller
30A Inner roller groove
40 balls
50 sun gear
51-1, 52-1, 53-1, 51-2, 52-2, 53-2 planetary gears
55 input shaft
56, 57, 58 planetary axes
59 Output shaft

Claims

A first roller having a first groove at a first repetition rate on an outer periphery;
A guide roller combined with an outer peripheral side of the first roller and having a second groove with a second repetition number different from the first repetition number;
A second roller combined with an outer peripheral side of the first roller so as to include the second groove, and having a third groove extending in the axial direction with a circumferential interval on the inner diameter side;
A transmission, comprising: a plurality of rolling elements arranged so as to swing in the third groove at positions where the first groove and the second groove intersect.

2. The transmission according to claim 1, wherein the guide roller includes two rotating members divided by the second groove, and the two rotating members extend so as to face each other. 3. Wherein the second groove is formed between the distal ends of these cylindrical bodies.

3. The transmission according to claim 2, wherein each of said two rotating members has a gear having the same number of teeth on its outer circumference or inner circumference, and each gear has at least one gear having the same number of teeth. The transmission is characterized in that the two rotating members rotate synchronously by connecting the synchronization gears with each other by a synchronization gear shaft.

4. The transmission according to claim 3, wherein each of the two rotating members has a ring shape, and the first roller is also hollow with respect to a central axis direction. A transmission, wherein the synchronization gear shaft penetrates another hole, and the synchronization gear shaft is axially supported by a bearing at the penetrating portion.

Maximum in transmission according to claim 1, wherein the second number of repetitions K _S, the first repetition is represented by K _S · K _I, the number of the third grooves Wherein the transmission is represented by K _S (K _I ± 1).

6. The transmission according to claim 1, wherein when the guide roller is used as an input shaft, one of the first roller and the second roller is fixed and the other is used as an output shaft. A transmission characterized in that:

3. The transmission according to claim 2, wherein each of the two rotating members has a ring shape, and a gear having the same number of teeth is formed on an inner periphery thereof, and each gear has a plurality of planets having the same number of teeth. 4. The gears are meshed with each other, and the plurality of planetary gears on the input side are meshed with the first sun gear to which the input shaft is connected, and the plurality of planetary gears on the input side and the output side correspond to each other. A transmission, wherein two rotating members rotate synchronously by connecting two meshing planetary gears with each other via a planetary shaft.

The transmission according to claim 7, wherein the plurality of planetary shafts penetrate the first roller, and the planetary shafts are supported by bearings at the penetrating portions.

In transmission of claim 7 or 8, wherein the second number of repetitions K _S, the first repetition is represented by K _S · K _I, the number of the third groove K up to _S (K _I ± 1).

The transmission according to any one of claims 7 to 9, wherein a second sun gear is meshed with the plurality of planetary gears on the output side, and an output is taken out from the planetary shaft on the output side. Transmission.

The transmission according to any one of claims 7 to 9, wherein a second sun gear meshes with the plurality of planetary gears on the output side, and a rotation shaft of the first and second sun gears. Wherein the output is taken out from the output side planetary shaft.

The transmission according to any one of claims 7 to 9, wherein the plurality of planetary shafts are extended to an input side, and an output is taken out from the input side.

13. The transmission according to claim 1, wherein said first and second grooves have a symmetrical shape such as a sine wave or a triangular wave.