JP2004239326A - 減速比自動切換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】往路の変位終端で高トルクを発生させた後、減速比を自動的に切り換えて復路に沿ってアクチュエータを高速で変位させることにある。
【解決手段】太陽歯車、遊星歯車および内歯車２４を含む遊星歯車機構と、所定トルクを超える負荷が前記内歯車２４に付与された際、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合して該内歯車２４の回転を停止させてロックさせ、アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、モータの回転を逆転させて前記入力軸２８およびカム４４を反転させてロック状態を解除することにより、出力軸からアクチュエータに伝達される減速比を自動的に切り換える。
【選択図】図７
【解決手段】太陽歯車、遊星歯車および内歯車２４を含む遊星歯車機構と、所定トルクを超える負荷が前記内歯車２４に付与された際、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合して該内歯車２４の回転を停止させてロックさせ、アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、モータの回転を逆転させて前記入力軸２８およびカム４４を反転させてロック状態を解除することにより、出力軸からアクチュエータに伝達される減速比を自動的に切り換える。
【選択図】図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊星歯車機構、内歯車ロック手段および内歯車ロック解除手段を用いて出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えることが可能な減速比自動切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、減速比切換機構が適用されたものとして、ナットやボルト等のねじの自動締め付け工具であるナットランナが知られている。
【０００３】
この種のナットランナは、エアモータの駆動軸の先端部に第１減速部として機能し遊星歯車機構を構成する太陽歯車および遊星歯車を設け、前記第１減速部の遊星歯車に一体的に連結した第１出力軸の回転数を少なくしてその出力トルクを大きく設定している。さらに、前記ナットランナでは、この第１減速部に同じく遊星歯車機構からなる第２、第３減速部を連結してさらに減速させることにより第３減速部の出力軸に装着したナット締め付け用ソケットに高いトルクを発生させ、そのトルクによってナットの締め付けを行うようにしている。
【０００４】
前記ナットランナに関する特許文献１には、減速部である遊星歯車機構内の内歯車を回転自在に構成するとともに、出力軸側が無負荷時には出力軸と内歯車とを一体的に回転させ、一方、負荷時には内歯車の回転を停止状態にして出力軸を減速回転させるクラッチ部を前記内歯車に配設する構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２９５２７８号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術的思想を、例えば、流体圧シリンダのピストンロッド、リニアアクチュエータのスライダ等のように直線状に往復動作するアクチュエータに適用した場合、エアモータを逆転させても食い込んだコロをはずすことができないため減速比を切り換えることができず、往路に沿って変位した後のピストンロッドまたはスライダを復路に沿って高速で変位させることができない、という不具合がある。
【０００７】
換言すると、前記特許文献１に開示された技術的思想では、往路の変位終端において内歯車の回転が停止されて高トルクが発生した後、減速比の切り換えが行われることなく内歯車の回転停止状態のまま復路に沿って低速で変位するようになるからである。
【０００８】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、往路に沿って変位するアクチュエータが変位終端で高トルクを発生させた後、減速比を自動的に切り換えて復路に沿って高速で変位させることが可能な減速比自動切換装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって往復動作するアクチュエータの変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、
前記回転駆動源に連結される入力軸と前記アクチュエータに連結される出力軸とを有し、相互に噛合する太陽歯車、遊星歯車および内歯車によって構成される遊星歯車機構と、
前記アクチュエータから予め設定された所定トルクを超える負荷が出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転していた前記内歯車が該太陽歯車と異なる方向に回転することにより該内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段と、
前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の駆動作用下に前記太陽歯車を反転させて前記内歯車のロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記内歯車ロック手段として、内歯車の壁部にロックレバーを設け、前記ロックレバーがハウジングの内周面に形成されたラチェット部と係合することにより内歯車をロックさせてもよいし、あるいは、ハウジングに軸支されるロックレバーを設け、前記ロックレバーが内歯車の外周面に形成されたラチェット部と係合することにより内歯車をロックさせてもよい。
【００１１】
なお、前記回転駆動源およびアクチュエータを一体的に連結する連結手段が設けられるとよい。
【００１２】
本発明によれば、アクチュエータの変位部材が往路に沿って変位する際、太陽歯車と内歯車とが同一の回転方向に回転した状態にある。前記アクチュエータから予め設定された所定トルクを超える負荷が出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転していた前記内歯車が該太陽歯車と異なる方向に回転することにより、内歯車ロック手段によって該内歯車の回転が停止されてロックされる。前記内歯車がロック状態となることより、出力軸を介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、例えば、往路の変位終端位置においてアクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する。
【００１３】
一方、前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の電流の極性を逆転させ、前記太陽歯車を反転させて前記内歯車のロック状態を解除する。従って、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータの変位部材は、低トルク、高速で往路に沿って変位する。
【００１４】
本発明では、このように往復動作するアクチュエータの変位部材の往路、復路に対応して自動的に減速比を切り換えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る減速比自動切換装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１において参照数字１０は、本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置を示す。
【００１７】
この減速比自動切換装置１０は、ブロック体からなり、直線状に貫通する断面円形状の孔部１２の内壁面に周方向に沿って凹凸歯が連続して形成されたラチェット部１４を有するハウジング１６を含む。前記ハウジング１６の四隅角部に近接する部位には、例えば、ボルト等の後述する連結手段を介して該ハウジング１６を他の部材に取り付けるための取付用孔部１８が形成される。
【００１８】
前記ハウジング１６の中心部に形成された前記孔部１２内には、図２に示されるように、単数の小径な太陽歯車２０と、複数（３個）の中径な遊星歯車２２と、単数の大径な内歯車２４とから構成された遊星歯車機構２６が収納される。この場合、中心に位置する太陽歯車２０の外周側には、周方向に沿って約１２０度の離間角度を有する３個の遊星歯車２２が前記太陽歯車２０と噛合して公転（および自転）するように設けられ、さらに、前記遊星歯車２２の外周側には、大径な内歯車２４が設けられる。
【００１９】
前記内歯車２４は、図３に示されるように、後述する入力軸２８に所定のクリアランスを介して遊嵌された円板状の壁部３０と、前記壁部３０から直交する略水平方向に突出し遊星歯車２２に噛合する歯部が内周面に形成されたフランジ部３２とを有する。この場合、前記内歯車２４は、ハウジング１６に固定されておらず、入力軸２８によって回転運動が伝達されることがないフリー状態に設けられている。なお、遊星歯車２２には、内歯車２４の壁部３０の内壁面に当接する軸受部３４が設けられている。
【００２０】
入力軸２８が設けられた前記ハウジング１６の一方には、出力軸３６に負荷が付与されたときに前記内歯車２４の回転を停止させるストッパ機構３８が配設される。
【００２１】
前記遊星歯車機構２６は、ハウジング１６の一方に設けられ、図示しない回転駆動源の回転駆動軸にカップリング部材（図示せず）を介して同軸状に連結される入力軸２８を有する。前記入力軸２８の反対側には、各々の遊星歯車２２に軸着された複数のピン４０によって係止される円板部４２を有し、前記円板部４２に一体的に連結されて図示しないアクチュエータ側に前記回転駆動源の回転運動を伝達する出力軸３６が設けられる。一方の入力軸２８と他方の出力軸３６とは、同軸状に設けられる。また、ハウジング１６には、入力軸２８および出力軸３６を回転自在に軸支するプレート等の軸受部材（図示せず）を設けるとよい。
【００２２】
前記入力軸２８には、内歯車２４の壁部３０を間にして所定間隔離間するカム４４（後述する）と太陽歯車２０とが一体的に同軸状に連結され、図示しない回転駆動源の回転駆動作用下に該入力軸２８を介して前記カム４４と太陽歯車２０とが一体的に回転するように設けられる。
【００２３】
図３に示されるように、前記入力軸２８は内歯車２４の壁部３０に形成された孔部４６を貫通するように設けられ、前記内歯車２４の壁部３０に形成された孔部４６と前記入力軸２８の外周面との間には、図示しないクリアランスが設けられる。従って、前記内歯車２４は、入力軸２８の回転運動に対してフリー状態となるように設けられる。
【００２４】
ストッパ機構３８は、図４に示されるように、外周面に１８０度離間し且つ半径内方向に窪んだ一組のＶ溝４８ａ、４８ｂが形成され、入力軸２８と一体的に回転する円板状のカム４４と、長孔５０に係合するピン５２を介して前記内歯車２４の壁部３０に装着される一組のロックレバー５４ａ、５４ｂと、前記長孔５０に近接する一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの一端部にそれぞれ係着され、所定間隔離間する該ロックレバー５４ａ、５４ｂの端部同士が近接する方向に引張するばね部材５６とを有する。
【００２５】
前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、それぞれ断面略Ｌ字状からなる対称形状に形成され、前記カム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂに係合するカム用突起部５８と、ハウジング１６のラチェット部１４に係合する爪部６０とを有し、前記カム用突起部５８と前記爪部６０とは相互に反対方向に突出するように設けられる。前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、断面楕円形状に形成された長孔５０に係合するピン５２を支点として所定角度だけ揺動自在に設けられる。
【００２６】
なお、前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、それぞれ内歯車２４に装着（固定）されているため、内歯車２４と一体的に回転するように設けられている。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２８】
先ず、ストッパ機構３８は、図４に示されるように、カム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂにロックレバー５４ａ、５４ｂのカム用突起部５８が係合し、前記ロックレバー５４ａ、５４ｂによってカム４４が係止された状態を初期位置とする。
【００２９】
このような初期位置において、図示しない回転駆動源を付勢して前記回転駆動源の回転駆動力を、入力軸２８を介してカム４４および太陽歯車２０に伝達する。前記回転駆動力は、入力軸２８から出力軸３６の方向（図３の矢視Ｚ方向）に見て、入力軸２８、カム４４および太陽歯車２０を時計回り方向に回転させるものとする。
【００３０】
この場合、太陽歯車２０が回転することにより、前記太陽歯車２０に噛合する３個の遊星歯車２２が該太陽歯車２０の回りを公転するとともに、カム４４が回転することにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂを介して内歯車２４が前記カム４４と同一方向（時計回り方向）に回転する（図４参照）。
【００３１】
換言すると、カム４４を係止するロックレバー５４ａ、５４ｂが内歯車２４に装着されているため、前記カム４４と内歯車２４とが同一方向（時計回り方向）に回転するとともに、太陽歯車２０と遊星歯車２２との噛合作用下に前記遊星歯車２２が太陽歯車２０を中心として時計回り方向に公転する。この場合、内歯車２４はハウジング１６等に固定されていないため、遊星歯車２２が自転することがなく太陽歯車２０の周りを公転するだけである。
【００３２】
従って、遊星歯車２２および内歯車２４は同一方向に回転し、前記遊星歯車２２に軸着されたピン４０および円板部４２を介して出力軸３６が回転する。この結果、出力軸３６には入力軸２８に対応する回転速度が伝達されて高速回転し、前記出力軸３６からアクチュエータに対して高速回転運動が伝達される。
【００３３】
前記アクチュエータの変位部材が直線状に往復動作する機構、例えば、所定間隔離間する一組のアーム（変位部材）６２ａ、６２ｂが相互に接近する方向に変位してワークＷを把持するチャック装置６６を用いた場合、前記出力軸３６から伝達される高速回転運動によって、図８Ａに示される所定間隔離間する初期位置から、前記一組のアーム６２ａ、６２ｂをワークＷ側に向かって接近する方向に高速で変位させることができる。
【００３４】
図８Ｂに示されるように、前記一組のアーム６２ａ、６２ｂがワークＷ側に向かって所定距離変位してワークＷに当接し、出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は前記とは反対方向である反時計回り方向に回転する。換言すると、出力軸３６の回転が停止しても入力軸２８が回転しているため、内歯車２４が前記とは反対方向の反時計回り方向に回転することになる。
【００３５】
時計回り方向に回転するカム４４に対して内歯車２４が反時計回り方向に回転することにより、ばね部材５６の引張力に抗して前記内歯車２４に装着されたロックレバー５４ａ、５４ｂがカム４４から離間する半径外方向に変位し、前記ロックレバー５４ａ、５４ｂのカム用突起部５８がカム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂから離脱する。前記カム用突起部５８が前記Ｖ溝４８ａ、４８ｂから飛び出してカム４４の外周面に係合することにより、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、長孔５０に係合するピン５２を支点とし互いに離間する方向（半径外方向）に所定角度だけそれぞれ揺動する。
【００３６】
一組のロックレバー５４ａ、５４ｂが半径外方向に変位して爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に当接した際、図５に示されるように、前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂはばね部材５６のばね力に抗して長孔５０に沿って相互に離間する方向に変位する。
【００３７】
すなわち、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に当接することにより半径外方向に対する変位が規制され、前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、前記爪部６０と反対側の端部に設けられた長孔５０に沿って離間する方向に変位する。
【００３８】
換言すると、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に当接したとき、前記ロックレバー５４ａ、５４ｂに対して大きな負荷が付与されるが、逃げとして機能する長孔５０に沿ってロックレバー５４ａ、５４ｂが変位することにより、該ロックレバー５４ａ、５４ｂに付与される負荷を好適に吸収することができる。
【００３９】
さらに、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの先端部に形成された爪部６０がハウジング１６の孔部１２に形成されたラチェット部１４に噛合することにより、内歯車２４がロック状態となり該内歯車２４の反時計回り方向の回転が停止される。実際には、内歯車２４が反時計回り方向に回転しているため、一方のロックレバー５４ａの爪部６０のみがラチェット部１４に噛合し、他方のロックレバー５４ｂの爪部６０がラチェット部１４と噛み合った場合であっても、内歯車２４の反時計回り方向の回転を停止させる力にはならない。
【００４０】
図６に示されるように、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に噛合する際、ばね部材５６のばね力によってロックレバー５４ａ、５４ｂの端部が引張され、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの端部は長孔５０に沿って相互に接近する方向に変位する。
【００４１】
この結果、内歯車２４がロックレバー５４ａ、５４ｂを介してハウジング１６側に固定されたロック状態となることにより、太陽歯車２０の回転によって遊星歯車２２が前記太陽歯車２０の周りを自転しながら公転しようとし、ピン４０を介して前記遊星歯車２２に連結された出力軸３６に減速された回転速度と増大されたトルクとが伝達される。前記出力軸３６を介して増大されたトルクがチャック装置６６の一組のアーム６２ａ、６２ｂに伝達されることにより、前記一組のアーム６２ａ、６２ｂによってワークＷが強固な力でクランプされる（図８Ｃ参照）。
【００４２】
なお、前記内歯車２４がロックされた状態における減速比は、太陽歯車２０の歯数Ｚ（Ａ）、内歯車の歯数Ｚ（Ｃ）とすると、１／（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））と表され、出力軸３６から導出される出力トルクは、入力軸２８から導入される入力トルクの（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））倍となる。例えば、太陽歯車２０の歯数を１２歯とし、内歯車２４の歯数を６６歯とした場合、６．５倍の高トルクが得られる。
【００４３】
一方、前記ワークＷが一組のアーム６２ａ、６２ｂによってクランプされた状態を保持しながら所望の位置まで搬送された後、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８に伝達される回転運動が前記とは反対方向に逆転し、ロックレバー５４ａ、５４ｂによる内歯車２４のロック状態が解除される。
【００４４】
すなわち、ロックレバー５４ａ、５４ｂによって内歯車２４がロックされた状態において、図７に示されるように、入力軸２８を介してカム４４および太陽歯車２０を前記とは反対の反時計回り方向に回転させることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がばね部材５６の引張作用下にハウジング１６のラチェット部１４から離間する半径内方向に変位し、ハウジング１６のラチェット部１４に対するロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の係合状態が解除される。従って、カム４４が反時計回り方向に回転して前記カム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂ内にロックレバー５４ａ、５４ｂのカム用突起部５８が係合することにより、カム４４がロックレバー５４ａ、５４ｂによって係止され、該カム４４と内歯車２４とが同一方向に回転する。
【００４５】
このように、回転駆動源の極性を切り換えて反時計回り方向にカム４４を回転させることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂによる内歯車２４のロック状態が自動的に解除され、カム４４と内歯車２４とを同一方向に高速回転させることができる。
【００４６】
この結果、図８Ｄに示されるように、チャック装置６６の一組のアーム６２ａ、６２ｂをワークＷから離間する方向に高速に直線状に変位させて初期位置に復帰させることができる。
【００４７】
出力軸３６に連結されるアクチュエータとしては、前記チャック装置６６に限定されるものではなく、例えば、ピストンロッド（変位部材）が往復動作する図示しない流体圧シリンダ、スライダ（変位部材）が往復動作するリニアアクチュエータ、ロータリーアクチュエータ、クランプアーム（変位部材）が往復動作するクランプ装置等のように直線状または回転状に往復動作する機構が全て含まれる。
【００４８】
なお、図２６に示されるように、回転駆動源として機能するモータ６１と、例えば、ボールねじ軸からなる回転駆動力伝達軸６３に伝達される回転運動を直線運動に変換してロッド（変位部材）６４が進退動作するアクチュエータ６５との間に減速比自動切換装置１０を介装し、例えば、ボルト６７等の連結手段を介して、前記アクチュエータ６５、減速比自動切換装置１０およびモータ６１を一体的に構成することができる。
【００４９】
すなわち、モータ６１にねじ締結されたブラケット６８およびハウジング１６の四隅角部に形成された取付用孔部１８に沿ってボルト６７を挿通させ、前記ボルト６７の図示しないねじ部をアクチュエータボデイ６９に形成されたねじ孔（図示せず）に螺入することにより、アクチュエータボデイ６９、ハウジング１６およびモータ６１が一体的に連結される。
【００５０】
この場合、第１カップリング部材７１ａを介してモータ６１の回転軸７３と入力軸２８とを同軸状に連結し、第２カップリング部材７１ｂを介してアクチュエータ６５の回転駆動力伝達軸６３と出力軸３６とを同軸状に連結することにより、モータ６１の回転駆動力が回転駆動力伝達軸６３に伝達される。また、減速比自動切換装置１０のハウジング１６の側面と面一となるようにモータ６１およびアクチュエータボデイ６９を形成するとよい。なお、ロッド６４の端部にはアクチュエータボデイ６９の内壁面に係止されて前記ロッド６４の回り止め機能を営む突起部７５が形成される。
【００５１】
さらに、モータ６１とアクチュエータ６５との間に介装される減速比自動切換装置１０は、単数に限定されるものではなく、図２７に示されるように、連結手段を介して複数の減速比自動切換装置１０ａ、１０ｂを一体的に連設することにより、減速比を増大させることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る減速比自動切換装置７０を図９乃至図１２に示す。なお、以下に示す実施の形態において、第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
この第２の実施の形態に係る減速比自動切換装置７０では、ハウジング１６のラチェット部１４に対するロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の係合状態（ロック状態）を確実に解除することが可能なロック解除機構７２を備える点に特徴がある。
【００５４】
このロック解除機構７２では、カム用突起部５８の鋭角な先端部にピン７４を介して回動自在に軸着されたローラ７６をそれぞれ設けるとともに、前記ローラ７６を案内する断面略Ｖ字状のガイド溝７８をカム８０に形成している。なお、前記ガイド溝７８の溝幅は、ローラ７６の直径よりも大きく設定されている。
【００５５】
前記カム８０は外周が略楕円形状からなり、その長軸に沿った外周部には断面略三角形状の突起部８２（図１２参照）が所定間隔離間してそれぞれ対向するように形成される。前記断面略三角形状の突起部８２は、カム本体の平面部８４と面一の高さとなるように形成されている。
【００５６】
前記ガイド溝７８を間にしたカム８０の外周面には、ローラ７６をガイド溝７８内に案内するための一組のガイド溝導入部８６が前記外周面に連続して形成される（図１２参照）。
【００５７】
前記ロック解除機構７２の概略動作を説明すると、図９に示されるように、初期位置では、ガイド溝７８内にローラ７６が係合した状態において、入力軸２８、カム８０、ロックレバー５４ａ、５４ｂおよび内歯車２４が時計回りの同一方向に回転している状態にある。
【００５８】
初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、前記ローラ７６がガイド溝７８から離脱してロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【００５９】
この場合、図１０に示されるように、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に接触した際、ロックレバー５４ａ、５４ｂの端部が長孔５０に沿ってラチェット部１４側（半径外方向）に向かって僅かに変位した後、前記爪部６０がラチェット部１４と係合することにより、さらにロックレバー５４ａ、５４ｂが長孔５０の前記とは反対側（半径内方向）に向かって僅かに変位してロック状態となる。
【００６０】
このように爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合したロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより入力軸２８を介してカム８０および太陽歯車２０が反時計回り方向（矢印Ｄ方向）に回転する（図１２参照）。その際、カム用突起部５８に軸着されたローラ７６は、カム８０の外周面およびガイド溝導入部８６に沿って転動し断面三角形状の突起部８２に当接した後、カム８０の断面略三角形状の突起部８２に係合しながらガイド溝７８に沿って案内される（図１２参照）。
【００６１】
このように爪部６０がラチェット部１４に係合したロックレバー５４ａ、５４ｂのロック状態において、ローラ７６をカム８０の断面Ｖ字状のガイド溝７８に沿って強制的に転動させることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂを半径内方向に向かって変位させる力（引張力）が発生し、ハウジング１６のラチェット部１４からロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０を離間させることができる。なお、ラチェット部１４から離間したロックレバー５４ａ、５４ｂのローラ７６は、ガイド溝７８から離脱することがなく前記ガイド溝７８内に保持されて初期位置に復帰する。
【００６２】
従って、ロック解除機構７２を設けることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂを半径内方向に向かって引張する力が作用し、ロックレバー５４ａ、５４ｂのロック状態を容易且つ強制的に解除することができる。
【００６３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る減速比自動切換装置９０を図１３に示す。
【００６４】
この第３の実施の形態に係る減速比自動切換装置９０では、一端部に屈曲する爪部９２を有し、内歯車２４の壁部に連結された取付部９３に軸着されたピン９４を支点として傾動自在に設けられたロックレバー９６ａ、９６ｂと、前記ピン９４に係着された復帰ばね９８とを備える。前記復帰ばね９８は一端部が内歯車２４の壁部に当接し他端部がロックレバー９６ａ、９６ｂに係着され、復帰ばね９８のばね力によってロックレバー９６ａ、９６ｂが内歯車２４の壁部３０と略平行となるように付勢されている。
【００６５】
カム１００の外周部には、前記ロックレバー９６ａ、９６ｂの端部１０１が係合する一組のカム溝１０２が周方向に沿って１８０度だけ離間して形成される。また、周方向に沿って所定角度離間する複数の凹部１０４が形成されたプレート１０６が設けられ、前記プレート１０６はハウジング１６に固定される。なお、前記カム溝１０２および凹部１０４は、それぞれ、入力軸２８の軸線と略平行に窪んで形成される。
【００６６】
この場合、前記ロックレバー９６ａ、９６ｂの端部１０１は、図示しない傾斜面を介してカム溝１０２から離脱してカム１００の平面部まで乗り上げる。従って、ロックレバー９６ａ、９６ｂの端部１０１が前記カム溝１０２から離脱して押し上げられ、該ロックレバー９６ａ、９６ｂがピン９４を支点として傾動することにより、前記ロックレバー９６ａ、９６ｂの爪部９２が凹部１０４に係合してロック状態となる。
【００６７】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置１１０を図１４乃至図１７に示す。
【００６８】
この第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置１１０は、図１５に示されるように、入力軸２８に連結されて太陽歯車２０と一体的に回動する第１ギア１１２と、ハウジング１６に固定された固定板１１４と、前記固定板１１４に軸着された第１軸部材１１６を介して回動自在に軸支され、前記第１ギア１１２のギア歯と噛合するギア歯が形成された第２ギア１１８と、前記固定板１１４に軸着された第２軸部材１２０を介して回動自在に軸支され、前記第２ギア１１８のギア歯と噛合するギア歯が形成された第３ギア１２２とを備える。
【００６９】
前記第３ギア１２２と固定板１１４との間には、例えば、フェルト等からなる摩擦部材１２３と、略Ｕ字状に分岐する一組の腕部１２４ａ、１２４ｂを有する係合部材１２６とが第２軸部材１２０を介して軸支される。前記一組の腕部１２４ａ、１２４ｂは、第２軸部材１２０を支点として円弧状に揺動自在に設けられる。
【００７０】
また、前記第２軸部材１２０にはその外周面を囲繞するようにロック部材１３０が装着され、前記ロック部材１３０は、前記第２軸部材１２０を支点として円弧状に揺動自在に軸支される爪部１２８と、係合部材１２６の孔部に圧入されて該係合部材１２６と一体的に連結された円筒状のボス部１２９とを有する。前記爪部１２８は、内歯車２４のフランジ部３２の外周面に形成された外周側ラチェット部１３２と係合するように設けられる。前記ボス部１２９を介して連結される係合部材１２６とロック部材１３０の爪部１２８とは、第２軸部材１２０を支点として一体的に回動するように設けられる。
【００７１】
前記第３ギア１２２とロック部材１３０との間には、コイルスプリングからなるばね部材１３４が介装され、前記ばね部材１３４の弾発力によって第３ギア１２２が摩擦部材１２３を介して係合部材１２６に押圧され、第３ギア１２２と係合部材１２６との間に所望の摩擦力（軽摩擦力）が付与される。
【００７２】
前記第２ギア１１８の一側面には、図１４に示されるように、断面菱形状を呈するカム１３６が一体的に形成され、前記カム１３６は第１軸部材１１６を中心として該第２ギア１１８とともに回転するように設けられる。なお、断面菱形状に形成された前記カム１３６の長い方の対角線は、一組の腕部１２４ａ、１２４ｂ間の内側離間距離よりも僅かに短く設定されている。
【００７３】
第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置１１０の概略動作を説明すると、図１４に示されるように、初期位置では、ロック部材１３０の爪部１２８によって内歯車２４がロックされておらず、太陽歯車２０と内歯車２４とが時計回りの同一方向に回転した状態にある。
【００７４】
従って、初期位置では、図１４に示されるように、第１ギア１１２が太陽歯車２０と一体的に時計回り方向に回転し、前記第１ギア１１２に噛合する第２ギア１１８がカム１３６と一体的に反時計回り方向に回転し、前記第２ギア１１８に噛合する第３ギア１２２が時計回り方向に回転する。この結果、第２軸部材１２０に軸支された係合部材１２６およびロック部材１３０は、ばね部材１３４の弾発力および摩擦部材１２３による軽摩擦力によって時計回り方向に回転するように付勢された状態にあるが、内歯車２４の外周側ラチェット部１３２が時計回り方向に回転しているために前記内歯車２４がロック部材１３０の爪部１２８によってロックされることがない。
【００７５】
このような初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、ばね部材１３４による摩擦力の作用下に時計回り方向に付勢されていたロック部材１３０の爪部１２８が内歯車２４の外周側ラチェット部１３２に係合してロック状態となる（図１６参照）。その際、ロック部材１３０の爪部１２８と同様に、ばね部材１３４による摩擦力によって係合部材１２６の一組の腕部１２４ａ、１２４ｂも時計回り方向に向かって僅かに揺動する。
【００７６】
このようにロック部材１３０の爪部１２８が内歯車２４の外周側ラチェット部１３２に係合して該内歯車２４の回転が阻止されたロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８を介して第１ギア１１２および太陽歯車２０が反時計回り方向に回転する。その際、図１７に示されるように、前記第１ギア１１２に噛合する第２ギア１１８がカム１３６と一体的に時計回り方向に回転し、前記第２ギア１１８に噛合する第３ギア１２２が反時計回り方向に回転する。従って、前記第３ギア１２２が反時計回り方向に回転することにより、第２軸部材１２０に軸支された係合部材１２６およびロック部材１３０は、ばね部材１３４の弾発力および摩擦部材１２３による摩擦力によって反時計回り方向に回転するように付勢された状態にある。
【００７７】
この場合、図１７に示されるように、第２ギア１１８と一体的に時計回り方向に回転するカム１３６の先端部が係合部材１２６の一方の腕部１２４ａに係合して該腕部１２４ａを矢印Ｅ方向に向かって押圧する。従って、前記係合部材１２６と一体的に連結されたロック部材１３０の爪部１２８が矢印Ｆ方向に揺動して内歯車２４の外周側ラチェット部１３２から離間することにより前記内歯車２４のロック状態が解除される。
【００７８】
次に、本発明の第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０を図１８乃至図２２に示す。
【００７９】
この第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０は、図１８に示されるように、入力軸２８と一体的に回転するカム部材１４２と、内歯車２４の壁部３０にピン１４４ａを介して軸着されハウジング１６のラチェット部１４に係合する爪部６０が形成されたロックレバー１４６と、前記ロックレバー１４６と対称な位置にピン１４４ｂを介して内歯車２４の壁部３０に軸着されたトルクリミッタレバー１４８と、前記ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の突起部１５０ａ、１５０ｂにそれぞれ係着され、所定間隔離間した該ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８同士を近接する方向に引張するばね部材１５２とを有する。
【００８０】
前記一組のロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８は、それぞれピン１４４ａ、１４４ｂを介して内歯車２４に装着されているため、該内歯車２４と一体的に回転するように設けられる。
【００８１】
ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８は、所定間隔離間して対向する一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂを有し、ピン１４４ａ、１４４ｂを支点として所定角度だけ回動自在に設けられる。前記ロックレバー１４６に近接する部位には内歯車２４に固着されたストッパピン１５６が設けられ、前記ロックレバー１４６がストッパピン１５６に係止されることにより、ピン１４４ａを支点とした反時計回り方向の回転が規制される。
【００８２】
カム部材１４２は、円弧部１４２ａと、半径外方向に向かって徐々に幅狭となる突片１４２ｂとが一体的に組み合わされた複合形状からなる。また、前記カム部材１４２の周面は、前記突片１４２ｂの先端部１５８を間にした両側に形成され、ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂが係合する一組の曲面部１６０ａ、１６０ｂと、前記曲面部１６０ａ、１６０ｂから連続する一組の直線状の側面部１６２ａ、１６２ｂと、前記側面部１６２ａ、１６２ｂに連続する円弧面部１６４とを有する。前記ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂを、例えば、ローラによって形成することにより、係合する曲面部１６０ａ、１６０ｂとの間で安定した摩擦力が得られて好適である。
【００８３】
なお、ロックレバー１４６と対称形状に形成されるトルクリミッタレバー１４８の先端部には爪部６０が形成されているが、前記トルクリミッタレバー１４８の爪部６０は、後述するように内歯車２４が反時計回り方向に回転した場合、内歯車２４の回転を停止させてロックするものではない。
【００８４】
第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０の概略動作を説明すると、図１８に示されるように、初期位置では、ロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合していないため内歯車２４がロックされておらず、太陽歯車２０（入力軸２８）と内歯車２４とが時計回りの同一方向に回転した状態にある。
【００８５】
すなわち、初期位置では、図１８に示されるように、ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂと、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８に形成された一組の曲面部１６０ａ、１６０ｂとが係合し、前記一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間にカム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８が保持された状態にある。
【００８６】
このような初期位置において、出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８がロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間から離脱する。なお、ロックレバー１４６とトルクリミッタレバー１４８の間に介装されるばね部材１５２のばね力（引張力）は、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８が一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間からはずれる力、すなわち内歯車２４に伝達される負荷トルクを設定するものであり、アクチュエータから伝達される負荷トルクが設定値を超えることにより、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８が一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間から離脱する。
【００８７】
この場合、図１９に示されるように、ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａは、カム部材１４２の曲面部１６０ａを離脱して直線状の側面部１６２ａに係合することにより、ピン１４４ａを支点として時計回り方向に回転する。
【００８８】
ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａがカム部材１４２の周面に沿って移動し、図２０に示されるように、ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａが円弧面部１６４に係合して該ロックレバー１４６がピン１４４ａを支点として時計回り方向にさらに回転することにより、該ロックレバー１４６の爪部６０がラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【００８９】
このようにロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合して該内歯車２４の回転が阻止されたロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８を介してカム部材１４２および太陽歯車２０（入力軸２８）が反時計回り方向に回転する。
【００９０】
この場合、図２１に示されるように、入力軸２８を介して反時計回り方向に回転するカム部材１４２の突片１４２ｂの側面部１６２ａがロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａに係合し、前記円柱状突起部１５４ａを上方側に向かって押圧する。従って、ロックレバー１４６はピン１４４ａを支点として反時計回り方向の力が付与されることにより、ロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４から離間して前記内歯車２４のロック状態が解除される。
【００９１】
入力軸２８を支点としてカム部材１４２がさらに反時計回り方向に回転すると、図２２に示されるように、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８がロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間に挟まれて保持された初期位置となる。
【００９２】
ロック状態を解除する際、ロックレバー１４６はピン１４４ａを支点として反時計回り方向に回転するが、前記ロックレバー１４６がストッパピン１５６に当接することにより、その回転動作が規制されて初期位置に復帰する。
【００９３】
なお、アクチュエータから付与される負荷トルクによって内歯車２４が時計回り方向に回転するように構成した場合には、ストッパピン１５６をトルクリミッタレバー１４８側に設置し、前記トルクリミッタレバー１４８の爪部６０をハウジング１６のラチェット部１４に係合させてロックさせることも可能である。
【００９４】
次に、本発明の第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置１７０を図２３乃至図２５に示す。なお、第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９５】
この第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置１７０では、カム部材１７２の形状が、円弧部１７２ａを間にして約１８０度離間した直線状からなる一対の突片１７２ｂ、１７２ｃによって一体的に形成され、さらに、前記カム部材１７２が回転したときに該カム部材１７２の突片１７２ｂ、１７２ｃの先端部１５８に係合することが可能なカム係合機構１７４を設けている点で第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０と相違している。
【００９６】
この減速比自動切換装置１７０は、カム部材１７２に一対の突片１７２ｂ、１７２ｃを形成することにより、単一の突片とした場合と比較してロック状態を解除するときのカム部材１７２の回転角度を小さくすることができる利点がある。すなわち、単一の突片を有するカム部材では、最大限３６０度の回転角度を必要とするのに対し、直線状からなる一対の突片１７２ｂ、１７２ｃを有するカム部材１７２では、最大限１８０度の回転角度ですむからである。
【００９７】
このカム係合機構１７４は、カム部材１７２の突片１７２ｂ、１７２ｃの先端部１５８に接触する円柱状係合部１７６を有しピン１７８を支点として所定角度回動自在に設けられた対称形状からなる一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂと、前記一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂの突起部にそれぞれ係着され、該一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂを相互に接近する方向に引張するばね部材１８２と、前記一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂの回動範囲を規制するとともに、前記ばね部材１８２によって引張された一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂの離間間隔を規制する一組のストッパピン１８３ａ、１８３ｂとを備える。
【００９８】
第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置１７０の概略動作を説明すると、図２３に示されるように、初期位置では、一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間にカム部材１７２の一方の突片１７２ｂの先端部１５８が保持されるとともに、他方の突片１７２ｃの先端部１５８は一組の円柱状係合部１７６の間で離間した状態で太陽歯車２０（入力軸２８）と内歯車２４とが時計回りの同一方向に回転した状態にある。
【００９９】
このような初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、カム部材１７２の一方の突片１７２ｂの先端部１５８が一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間から離脱するとともに、他方の突片１７２ｃの先端部１５８が係合部材１８０ａの円柱状係合部１７６に接触する（図２４参照）。
【０１００】
ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａがカム部材１７２の側面部１６２ａに沿って移動し、図２５に示されるように、トルクリミッタレバー１４８の円柱状突起部１５４ｂがカム部材１７２の一方の突片１７２ｂの曲面部１６０ａに係合して保持されるとともに、他方の突片１７２ｃの先端部１５８が係合部材１８０ａの円柱状係合部１７６に係合して保持されることにより、該ロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【０１０１】
なお、その他の作用効果は、第５の実施の形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【０１０２】
次に、本発明の第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置２００を図２８乃至図３２に示す。なお、第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０３】
この第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置２００は、周方向に沿って複数の歯部が形成され、入力軸２８と一体的に回転する駆動用ギア２０２と、内歯車２４の壁部３０に第１軸部材２０４を介して重畳して軸支され、前記駆動用ギア２０２の歯部に噛合する２歯を有する第１切り欠きギア２０６および１歯を有する第２切り欠きギア２０８と、前記内歯車２４の壁部３０に第２軸部材２１０を介して所定角度回動自在に軸支されるロックレバー２１２と、前記内歯車２４の壁部３０に第３軸部材２１４を介して所定角度回動自在に軸支されるトルクリミッタレバー２１６とを備える。
【０１０４】
図３０に示されるように、２歯を有する第１切り欠きギア２０６および１歯を有する第２切り欠きギア２０８は、駆動用ギア２０２の歯部の上下方向に積層して噛合するように配設され、前記２歯および１歯は、それぞれ略同一の歯形形状に形成される。
【０１０５】
前記２歯を有する第１切り欠きギア２０６には半径外方向に向かって突出する突出部２１８が形成され、前記突出部２１８には円柱状のローラ２２０が軸着される。
【０１０６】
前記ロックレバー２１２の一端部には、ハウジング１６のラチェット部１４に係合する爪部２２２が形成され、該ロックレバー２１２の他端部には第１ばね部材２２４を係着するばね係着孔２２６ａが設けられる。なお、ロックレバー２１２の一端部に近接する内歯車２４の壁部３０には、第２軸部材２１０を支点として該ロックレバー２１２の反時計回り方向の回転を規制するストッパ部材２２８が設けられる。
【０１０７】
前記第１ばね部材２２４は、１歯を有する第２切り欠きギア２０８に連結されたばね係着孔２２６ｂとロックレバー２１２の他端部に連結されたばね係着孔２２６ａとの間に装着され、該第１ばね部材２２４のばね力（引張力）によって１歯を有する第２切り欠きギア２０８が時計回り方向に回転するように付勢された状態にある。この場合、２歯を有する第１切り欠きギア２０６には、１歯を有する第２切り欠きギア２０８の時計回り方向の回転を阻止するストッパピン２３０が設けられ、１歯を有する第２切り欠きギア２０８は前記ストッパピン２３０によって時計回り方向の回転が規制される。
【０１０８】
トルクリミッタレバー２１６には、第２ばね部材２３２の一端部を係着するばね係着孔２３４ａが設けられる。前記第２ばね部材２３２の他端部は、内歯車２４の壁部３０に固着されたばね係着部材２３４ｂに係着される。第２ばね部材２３２のばね力は第１ばね部材２２４のばね力よりも大きく設定され、第３軸部材２１４を支点としてトルクリミッタレバー２１６を反時計回り方向に回転するように付勢している。
【０１０９】
前記トルクリミッタレバー２１６には、２歯を有する第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０に係合するアーム２３６が設けられ、前記アーム２３６は三角形状の突起片２３８を間にして初期位置にローラ２２０を保持する第１係合部２４０と、ロックレバー２１２による内歯車２４のロック位置にローラ２２０を保持する第２係合部２４２とを有する。
【０１１０】
第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置２００の概略動作を説明すると、図２９に示されるように、初期位置では、２歯を有する第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０がトルクリミッタレバー２１６のアーム２３６の第１係合部２４０に係合し、且つ第１切り欠きギア２０６の２歯と第２切り欠きギア２０８の１歯とが重畳しない状態で太陽歯車２０（入力軸２８）と内歯車２４とが同一方向である時計回り方向に回転した状態にある。
【０１１１】
このような初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、第１切り欠きギア２０６の２歯と駆動用ギア２０２の歯部との噛合作用下に前記第１切り欠きギア２０６が第１軸部材２０４を支点として反時計回り方向に所定角度回転する。この場合、前記第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０がトルクリミッタレバー２１６のアーム２３６の三角形状の突起片２３８を乗り越えて先端側の第２係合部２４２に保持される。この場合、トルクリミッタレバー２１６は、第２ばね部材２３２のばね力（引張力）に抗して、第３軸部材２１４を支点として時計回り方向に僅かに回転する。
【０１１２】
なお、駆動用ギア２０２の歯部との噛合作用下に第１切り欠きギア２０６を反時計回り方向に回動させ、突出部２１８に軸着されたローラ２２０がトルクリミッタレバー２１６のアーム２３６の三角形状の突起片２３８を乗り越えるときの駆動トルクが所定トルクとなる。
【０１１３】
略同時に、ストッパピン２３０に係止された第２切り欠きギア２０８の１歯が駆動用ギア２０２の歯部に噛合して該第２切り欠きギア２０８が第１軸部材２０４を支点として反時計回り方向に所定角度だけ回動し、前記第２切り欠きギア２０８の１歯と第１切り欠きギア２０６の２歯の一方とが重畳した状態となる（図３１参照）。
【０１１４】
従って、第１ばね部材２２４のばね力によって引張されたロックレバー２１２が第２軸部材２１０を支点として時計回り方向に僅かに回動し、図３１に示されるように、該ロックレバー２１２の爪部２２２がハウジング１６のラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【０１１５】
このようにロックレバー２１２の爪部２２２がハウジング１６のラチェット部１４に係合して内歯車２４の回転が阻止されたロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８を介して太陽歯車２０および駆動用ギア２０２が反時計回り方向に回転する。
【０１１６】
この場合、図３２に示されるように、第２切り欠きギア２０８の１歯が駆動用ギア２０２の歯部に噛合して第１軸部材２０４を支点として時計回り方向に所定角度回転すると、前記第２切り欠きギア２０８がストッパピン２３０を押圧し、第１切り欠きギア２０６の２歯が駆動用ギア２０２の歯部に噛合して第１軸部材２０４を支点として時計回り方向に所定角度回転する。その際、第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０が三角形状の突起片２３８を乗り越えて内側の第１係合部２４０に保持され、初期位置に復帰する。
【０１１７】
同時に、ロックレバー２１２は、第１切り欠きギア２０６に押されて第２軸部材２１０を支点として反時計回り方向に力が付与され、該ロックレバー２１２の爪部２２２がハウジング１６のラチェット部１４から離間して前記内歯車２４のロック状態が解除される。
【０１１８】
第７の実施の形態では、出力軸３６を介して伝達される減速比が自動的に切り換わってアクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する状態を、入力軸２８と一体的に回転する駆動用ギア２０２の回転数に影響されることがなく保持することができる。従って、例えば、スポンジのような柔軟なワークを把持する場合や圧入等のように高トルク状態を所定時間継続する必要がある場合に好適である。また、ロック状態の解除を瞬時に遂行することができる利点がある。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【０１２０】
すなわち、往路に沿って変位するアクチュエータは、変位終端で高トルクを発生させた後、内歯車ロック解除手段によって減速比が自動的に切り換えられる。従って、アクチュエータの変位部材を復路に沿って低トルク、高速で変位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置の斜視図である。
【図２】図１に示す減速比自動切換装置を構成する遊星歯車機構の分解斜視図である。
【図３】図１に示す減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図４】内歯車の太陽歯車とが時計回りの同一方向に回転する初期位置を示す動作説明図である。
【図５】図４に示す状態から内歯車が反時計回り方向に回転する状態を示す動作説明図である。
【図６】図５に示す状態からロックレバーが回動して爪部がラチェット部に係合するロック状態を示す動作説明図である。
【図７】ロックレバーの爪部をラチェット部から離間させてロックを解除する状態を示す動作説明図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｄは、それぞれ、チャック装置の一組のアームによってワークを把持した後に該ワークを離間させる状態を示す動作説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る減速比自動切換装置の初期位置を示す側面図である。
【図１０】図９に示す状態から内歯車が反時計回り方向に回転する状態を示す動作説明図である。
【図１１】図１０に示す状態からロックレバーが回動して爪部がラチェット部に係合するロック状態を示す動作説明図である。
【図１２】図９に示す減速比自動切換装置を構成するロック解除機構の斜視拡大図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る減速比自動切換装置の横断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置の概略構成側面図である。
【図１５】図１４に示す減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図１６】図１４に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図１７】図１４に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置の概略構成側面図である。
【図１９】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２０】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２１】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２２】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置の概略構成側面図である。
【図２４】図２３に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２５】図２３に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２６】図１に示す単数の減速比自動切換装置をモータとアクチュエータとの間に介装した状態を示す一部切り欠き側面図である。
【図２７】図１に示す複数の減速比自動切換装置をモータとアクチュエータとの間に介装した状態を示す一部切り欠き側面図である。
【図２８】本発明の第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置の一部省略斜視図である。
【図２９】図２８に示す減速比自動切換装置装置の初期位置における動作説明図である。
【図３０】図２８に示す減速比自動切換装置を構成する駆動用ギアの歯部と２歯を有する第１切り欠きギアおよび１歯を有する第２切り欠きギアとの噛合状態を示す部分切り欠き断面斜視図である。
【図３１】図２８に示す減速比自動切換装置装置のロック状態における動作説明図である。
【図３２】図２８に示す減速比自動切換装置装置のロックを解除する状態における動作説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、７０、９０、１１０、１４０、１７０、２００…減速比自動切換装置
１４…ラチェット部 １６…ハウジング
１８…取付用孔部 ２０…太陽歯車
２２…遊星歯車 ２４…内歯車
２８…入力軸 ３０…壁部
３２…フランジ部 ３６…出力軸
３８…ストッパ機構 ４４、８０、１００…カム
５０…長孔
５４ａ、５４ｂ、９６ａ、９６ｂ、１４６、２１２…ロックレバー
５６、１５２…ばね部材 ５８…カム用突起部
６０…爪部 ６１…モータ
６２、６２ａ…アーム ６５…アクチュエータ
６６…チャック装置 ６７…ボルト
７２…ロック解除機構 １１２、１１８、１２２…ギア
１４２、１７２…カム部材 １４８、２１６…トルクリミッタレバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊星歯車機構、内歯車ロック手段および内歯車ロック解除手段を用いて出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えることが可能な減速比自動切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、減速比切換機構が適用されたものとして、ナットやボルト等のねじの自動締め付け工具であるナットランナが知られている。
【０００３】
この種のナットランナは、エアモータの駆動軸の先端部に第１減速部として機能し遊星歯車機構を構成する太陽歯車および遊星歯車を設け、前記第１減速部の遊星歯車に一体的に連結した第１出力軸の回転数を少なくしてその出力トルクを大きく設定している。さらに、前記ナットランナでは、この第１減速部に同じく遊星歯車機構からなる第２、第３減速部を連結してさらに減速させることにより第３減速部の出力軸に装着したナット締め付け用ソケットに高いトルクを発生させ、そのトルクによってナットの締め付けを行うようにしている。
【０００４】
前記ナットランナに関する特許文献１には、減速部である遊星歯車機構内の内歯車を回転自在に構成するとともに、出力軸側が無負荷時には出力軸と内歯車とを一体的に回転させ、一方、負荷時には内歯車の回転を停止状態にして出力軸を減速回転させるクラッチ部を前記内歯車に配設する構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２９５２７８号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術的思想を、例えば、流体圧シリンダのピストンロッド、リニアアクチュエータのスライダ等のように直線状に往復動作するアクチュエータに適用した場合、エアモータを逆転させても食い込んだコロをはずすことができないため減速比を切り換えることができず、往路に沿って変位した後のピストンロッドまたはスライダを復路に沿って高速で変位させることができない、という不具合がある。
【０００７】
換言すると、前記特許文献１に開示された技術的思想では、往路の変位終端において内歯車の回転が停止されて高トルクが発生した後、減速比の切り換えが行われることなく内歯車の回転停止状態のまま復路に沿って低速で変位するようになるからである。
【０００８】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、往路に沿って変位するアクチュエータが変位終端で高トルクを発生させた後、減速比を自動的に切り換えて復路に沿って高速で変位させることが可能な減速比自動切換装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって往復動作するアクチュエータの変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、
前記回転駆動源に連結される入力軸と前記アクチュエータに連結される出力軸とを有し、相互に噛合する太陽歯車、遊星歯車および内歯車によって構成される遊星歯車機構と、
前記アクチュエータから予め設定された所定トルクを超える負荷が出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転していた前記内歯車が該太陽歯車と異なる方向に回転することにより該内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段と、
前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の駆動作用下に前記太陽歯車を反転させて前記内歯車のロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記内歯車ロック手段として、内歯車の壁部にロックレバーを設け、前記ロックレバーがハウジングの内周面に形成されたラチェット部と係合することにより内歯車をロックさせてもよいし、あるいは、ハウジングに軸支されるロックレバーを設け、前記ロックレバーが内歯車の外周面に形成されたラチェット部と係合することにより内歯車をロックさせてもよい。
【００１１】
なお、前記回転駆動源およびアクチュエータを一体的に連結する連結手段が設けられるとよい。
【００１２】
本発明によれば、アクチュエータの変位部材が往路に沿って変位する際、太陽歯車と内歯車とが同一の回転方向に回転した状態にある。前記アクチュエータから予め設定された所定トルクを超える負荷が出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転していた前記内歯車が該太陽歯車と異なる方向に回転することにより、内歯車ロック手段によって該内歯車の回転が停止されてロックされる。前記内歯車がロック状態となることより、出力軸を介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、例えば、往路の変位終端位置においてアクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する。
【００１３】
一方、前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の電流の極性を逆転させ、前記太陽歯車を反転させて前記内歯車のロック状態を解除する。従って、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータの変位部材は、低トルク、高速で往路に沿って変位する。
【００１４】
本発明では、このように往復動作するアクチュエータの変位部材の往路、復路に対応して自動的に減速比を切り換えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る減速比自動切換装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１において参照数字１０は、本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置を示す。
【００１７】
この減速比自動切換装置１０は、ブロック体からなり、直線状に貫通する断面円形状の孔部１２の内壁面に周方向に沿って凹凸歯が連続して形成されたラチェット部１４を有するハウジング１６を含む。前記ハウジング１６の四隅角部に近接する部位には、例えば、ボルト等の後述する連結手段を介して該ハウジング１６を他の部材に取り付けるための取付用孔部１８が形成される。
【００１８】
前記ハウジング１６の中心部に形成された前記孔部１２内には、図２に示されるように、単数の小径な太陽歯車２０と、複数（３個）の中径な遊星歯車２２と、単数の大径な内歯車２４とから構成された遊星歯車機構２６が収納される。この場合、中心に位置する太陽歯車２０の外周側には、周方向に沿って約１２０度の離間角度を有する３個の遊星歯車２２が前記太陽歯車２０と噛合して公転（および自転）するように設けられ、さらに、前記遊星歯車２２の外周側には、大径な内歯車２４が設けられる。
【００１９】
前記内歯車２４は、図３に示されるように、後述する入力軸２８に所定のクリアランスを介して遊嵌された円板状の壁部３０と、前記壁部３０から直交する略水平方向に突出し遊星歯車２２に噛合する歯部が内周面に形成されたフランジ部３２とを有する。この場合、前記内歯車２４は、ハウジング１６に固定されておらず、入力軸２８によって回転運動が伝達されることがないフリー状態に設けられている。なお、遊星歯車２２には、内歯車２４の壁部３０の内壁面に当接する軸受部３４が設けられている。
【００２０】
入力軸２８が設けられた前記ハウジング１６の一方には、出力軸３６に負荷が付与されたときに前記内歯車２４の回転を停止させるストッパ機構３８が配設される。
【００２１】
前記遊星歯車機構２６は、ハウジング１６の一方に設けられ、図示しない回転駆動源の回転駆動軸にカップリング部材（図示せず）を介して同軸状に連結される入力軸２８を有する。前記入力軸２８の反対側には、各々の遊星歯車２２に軸着された複数のピン４０によって係止される円板部４２を有し、前記円板部４２に一体的に連結されて図示しないアクチュエータ側に前記回転駆動源の回転運動を伝達する出力軸３６が設けられる。一方の入力軸２８と他方の出力軸３６とは、同軸状に設けられる。また、ハウジング１６には、入力軸２８および出力軸３６を回転自在に軸支するプレート等の軸受部材（図示せず）を設けるとよい。
【００２２】
前記入力軸２８には、内歯車２４の壁部３０を間にして所定間隔離間するカム４４（後述する）と太陽歯車２０とが一体的に同軸状に連結され、図示しない回転駆動源の回転駆動作用下に該入力軸２８を介して前記カム４４と太陽歯車２０とが一体的に回転するように設けられる。
【００２３】
図３に示されるように、前記入力軸２８は内歯車２４の壁部３０に形成された孔部４６を貫通するように設けられ、前記内歯車２４の壁部３０に形成された孔部４６と前記入力軸２８の外周面との間には、図示しないクリアランスが設けられる。従って、前記内歯車２４は、入力軸２８の回転運動に対してフリー状態となるように設けられる。
【００２４】
ストッパ機構３８は、図４に示されるように、外周面に１８０度離間し且つ半径内方向に窪んだ一組のＶ溝４８ａ、４８ｂが形成され、入力軸２８と一体的に回転する円板状のカム４４と、長孔５０に係合するピン５２を介して前記内歯車２４の壁部３０に装着される一組のロックレバー５４ａ、５４ｂと、前記長孔５０に近接する一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの一端部にそれぞれ係着され、所定間隔離間する該ロックレバー５４ａ、５４ｂの端部同士が近接する方向に引張するばね部材５６とを有する。
【００２５】
前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、それぞれ断面略Ｌ字状からなる対称形状に形成され、前記カム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂに係合するカム用突起部５８と、ハウジング１６のラチェット部１４に係合する爪部６０とを有し、前記カム用突起部５８と前記爪部６０とは相互に反対方向に突出するように設けられる。前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、断面楕円形状に形成された長孔５０に係合するピン５２を支点として所定角度だけ揺動自在に設けられる。
【００２６】
なお、前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、それぞれ内歯車２４に装着（固定）されているため、内歯車２４と一体的に回転するように設けられている。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２８】
先ず、ストッパ機構３８は、図４に示されるように、カム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂにロックレバー５４ａ、５４ｂのカム用突起部５８が係合し、前記ロックレバー５４ａ、５４ｂによってカム４４が係止された状態を初期位置とする。
【００２９】
このような初期位置において、図示しない回転駆動源を付勢して前記回転駆動源の回転駆動力を、入力軸２８を介してカム４４および太陽歯車２０に伝達する。前記回転駆動力は、入力軸２８から出力軸３６の方向（図３の矢視Ｚ方向）に見て、入力軸２８、カム４４および太陽歯車２０を時計回り方向に回転させるものとする。
【００３０】
この場合、太陽歯車２０が回転することにより、前記太陽歯車２０に噛合する３個の遊星歯車２２が該太陽歯車２０の回りを公転するとともに、カム４４が回転することにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂを介して内歯車２４が前記カム４４と同一方向（時計回り方向）に回転する（図４参照）。
【００３１】
換言すると、カム４４を係止するロックレバー５４ａ、５４ｂが内歯車２４に装着されているため、前記カム４４と内歯車２４とが同一方向（時計回り方向）に回転するとともに、太陽歯車２０と遊星歯車２２との噛合作用下に前記遊星歯車２２が太陽歯車２０を中心として時計回り方向に公転する。この場合、内歯車２４はハウジング１６等に固定されていないため、遊星歯車２２が自転することがなく太陽歯車２０の周りを公転するだけである。
【００３２】
従って、遊星歯車２２および内歯車２４は同一方向に回転し、前記遊星歯車２２に軸着されたピン４０および円板部４２を介して出力軸３６が回転する。この結果、出力軸３６には入力軸２８に対応する回転速度が伝達されて高速回転し、前記出力軸３６からアクチュエータに対して高速回転運動が伝達される。
【００３３】
前記アクチュエータの変位部材が直線状に往復動作する機構、例えば、所定間隔離間する一組のアーム（変位部材）６２ａ、６２ｂが相互に接近する方向に変位してワークＷを把持するチャック装置６６を用いた場合、前記出力軸３６から伝達される高速回転運動によって、図８Ａに示される所定間隔離間する初期位置から、前記一組のアーム６２ａ、６２ｂをワークＷ側に向かって接近する方向に高速で変位させることができる。
【００３４】
図８Ｂに示されるように、前記一組のアーム６２ａ、６２ｂがワークＷ側に向かって所定距離変位してワークＷに当接し、出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は前記とは反対方向である反時計回り方向に回転する。換言すると、出力軸３６の回転が停止しても入力軸２８が回転しているため、内歯車２４が前記とは反対方向の反時計回り方向に回転することになる。
【００３５】
時計回り方向に回転するカム４４に対して内歯車２４が反時計回り方向に回転することにより、ばね部材５６の引張力に抗して前記内歯車２４に装着されたロックレバー５４ａ、５４ｂがカム４４から離間する半径外方向に変位し、前記ロックレバー５４ａ、５４ｂのカム用突起部５８がカム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂから離脱する。前記カム用突起部５８が前記Ｖ溝４８ａ、４８ｂから飛び出してカム４４の外周面に係合することにより、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、長孔５０に係合するピン５２を支点とし互いに離間する方向（半径外方向）に所定角度だけそれぞれ揺動する。
【００３６】
一組のロックレバー５４ａ、５４ｂが半径外方向に変位して爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に当接した際、図５に示されるように、前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂはばね部材５６のばね力に抗して長孔５０に沿って相互に離間する方向に変位する。
【００３７】
すなわち、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に当接することにより半径外方向に対する変位が規制され、前記一組のロックレバー５４ａ、５４ｂは、前記爪部６０と反対側の端部に設けられた長孔５０に沿って離間する方向に変位する。
【００３８】
換言すると、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に当接したとき、前記ロックレバー５４ａ、５４ｂに対して大きな負荷が付与されるが、逃げとして機能する長孔５０に沿ってロックレバー５４ａ、５４ｂが変位することにより、該ロックレバー５４ａ、５４ｂに付与される負荷を好適に吸収することができる。
【００３９】
さらに、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの先端部に形成された爪部６０がハウジング１６の孔部１２に形成されたラチェット部１４に噛合することにより、内歯車２４がロック状態となり該内歯車２４の反時計回り方向の回転が停止される。実際には、内歯車２４が反時計回り方向に回転しているため、一方のロックレバー５４ａの爪部６０のみがラチェット部１４に噛合し、他方のロックレバー５４ｂの爪部６０がラチェット部１４と噛み合った場合であっても、内歯車２４の反時計回り方向の回転を停止させる力にはならない。
【００４０】
図６に示されるように、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に噛合する際、ばね部材５６のばね力によってロックレバー５４ａ、５４ｂの端部が引張され、一組のロックレバー５４ａ、５４ｂの端部は長孔５０に沿って相互に接近する方向に変位する。
【００４１】
この結果、内歯車２４がロックレバー５４ａ、５４ｂを介してハウジング１６側に固定されたロック状態となることにより、太陽歯車２０の回転によって遊星歯車２２が前記太陽歯車２０の周りを自転しながら公転しようとし、ピン４０を介して前記遊星歯車２２に連結された出力軸３６に減速された回転速度と増大されたトルクとが伝達される。前記出力軸３６を介して増大されたトルクがチャック装置６６の一組のアーム６２ａ、６２ｂに伝達されることにより、前記一組のアーム６２ａ、６２ｂによってワークＷが強固な力でクランプされる（図８Ｃ参照）。
【００４２】
なお、前記内歯車２４がロックされた状態における減速比は、太陽歯車２０の歯数Ｚ（Ａ）、内歯車の歯数Ｚ（Ｃ）とすると、１／（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））と表され、出力軸３６から導出される出力トルクは、入力軸２８から導入される入力トルクの（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））倍となる。例えば、太陽歯車２０の歯数を１２歯とし、内歯車２４の歯数を６６歯とした場合、６．５倍の高トルクが得られる。
【００４３】
一方、前記ワークＷが一組のアーム６２ａ、６２ｂによってクランプされた状態を保持しながら所望の位置まで搬送された後、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８に伝達される回転運動が前記とは反対方向に逆転し、ロックレバー５４ａ、５４ｂによる内歯車２４のロック状態が解除される。
【００４４】
すなわち、ロックレバー５４ａ、５４ｂによって内歯車２４がロックされた状態において、図７に示されるように、入力軸２８を介してカム４４および太陽歯車２０を前記とは反対の反時計回り方向に回転させることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がばね部材５６の引張作用下にハウジング１６のラチェット部１４から離間する半径内方向に変位し、ハウジング１６のラチェット部１４に対するロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の係合状態が解除される。従って、カム４４が反時計回り方向に回転して前記カム４４のＶ溝４８ａ、４８ｂ内にロックレバー５４ａ、５４ｂのカム用突起部５８が係合することにより、カム４４がロックレバー５４ａ、５４ｂによって係止され、該カム４４と内歯車２４とが同一方向に回転する。
【００４５】
このように、回転駆動源の極性を切り換えて反時計回り方向にカム４４を回転させることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂによる内歯車２４のロック状態が自動的に解除され、カム４４と内歯車２４とを同一方向に高速回転させることができる。
【００４６】
この結果、図８Ｄに示されるように、チャック装置６６の一組のアーム６２ａ、６２ｂをワークＷから離間する方向に高速に直線状に変位させて初期位置に復帰させることができる。
【００４７】
出力軸３６に連結されるアクチュエータとしては、前記チャック装置６６に限定されるものではなく、例えば、ピストンロッド（変位部材）が往復動作する図示しない流体圧シリンダ、スライダ（変位部材）が往復動作するリニアアクチュエータ、ロータリーアクチュエータ、クランプアーム（変位部材）が往復動作するクランプ装置等のように直線状または回転状に往復動作する機構が全て含まれる。
【００４８】
なお、図２６に示されるように、回転駆動源として機能するモータ６１と、例えば、ボールねじ軸からなる回転駆動力伝達軸６３に伝達される回転運動を直線運動に変換してロッド（変位部材）６４が進退動作するアクチュエータ６５との間に減速比自動切換装置１０を介装し、例えば、ボルト６７等の連結手段を介して、前記アクチュエータ６５、減速比自動切換装置１０およびモータ６１を一体的に構成することができる。
【００４９】
すなわち、モータ６１にねじ締結されたブラケット６８およびハウジング１６の四隅角部に形成された取付用孔部１８に沿ってボルト６７を挿通させ、前記ボルト６７の図示しないねじ部をアクチュエータボデイ６９に形成されたねじ孔（図示せず）に螺入することにより、アクチュエータボデイ６９、ハウジング１６およびモータ６１が一体的に連結される。
【００５０】
この場合、第１カップリング部材７１ａを介してモータ６１の回転軸７３と入力軸２８とを同軸状に連結し、第２カップリング部材７１ｂを介してアクチュエータ６５の回転駆動力伝達軸６３と出力軸３６とを同軸状に連結することにより、モータ６１の回転駆動力が回転駆動力伝達軸６３に伝達される。また、減速比自動切換装置１０のハウジング１６の側面と面一となるようにモータ６１およびアクチュエータボデイ６９を形成するとよい。なお、ロッド６４の端部にはアクチュエータボデイ６９の内壁面に係止されて前記ロッド６４の回り止め機能を営む突起部７５が形成される。
【００５１】
さらに、モータ６１とアクチュエータ６５との間に介装される減速比自動切換装置１０は、単数に限定されるものではなく、図２７に示されるように、連結手段を介して複数の減速比自動切換装置１０ａ、１０ｂを一体的に連設することにより、減速比を増大させることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る減速比自動切換装置７０を図９乃至図１２に示す。なお、以下に示す実施の形態において、第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
この第２の実施の形態に係る減速比自動切換装置７０では、ハウジング１６のラチェット部１４に対するロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の係合状態（ロック状態）を確実に解除することが可能なロック解除機構７２を備える点に特徴がある。
【００５４】
このロック解除機構７２では、カム用突起部５８の鋭角な先端部にピン７４を介して回動自在に軸着されたローラ７６をそれぞれ設けるとともに、前記ローラ７６を案内する断面略Ｖ字状のガイド溝７８をカム８０に形成している。なお、前記ガイド溝７８の溝幅は、ローラ７６の直径よりも大きく設定されている。
【００５５】
前記カム８０は外周が略楕円形状からなり、その長軸に沿った外周部には断面略三角形状の突起部８２（図１２参照）が所定間隔離間してそれぞれ対向するように形成される。前記断面略三角形状の突起部８２は、カム本体の平面部８４と面一の高さとなるように形成されている。
【００５６】
前記ガイド溝７８を間にしたカム８０の外周面には、ローラ７６をガイド溝７８内に案内するための一組のガイド溝導入部８６が前記外周面に連続して形成される（図１２参照）。
【００５７】
前記ロック解除機構７２の概略動作を説明すると、図９に示されるように、初期位置では、ガイド溝７８内にローラ７６が係合した状態において、入力軸２８、カム８０、ロックレバー５４ａ、５４ｂおよび内歯車２４が時計回りの同一方向に回転している状態にある。
【００５８】
初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、前記ローラ７６がガイド溝７８から離脱してロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【００５９】
この場合、図１０に示されるように、ロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０の先端部がハウジング１６のラチェット部１４の先端部に接触した際、ロックレバー５４ａ、５４ｂの端部が長孔５０に沿ってラチェット部１４側（半径外方向）に向かって僅かに変位した後、前記爪部６０がラチェット部１４と係合することにより、さらにロックレバー５４ａ、５４ｂが長孔５０の前記とは反対側（半径内方向）に向かって僅かに変位してロック状態となる。
【００６０】
このように爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合したロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより入力軸２８を介してカム８０および太陽歯車２０が反時計回り方向（矢印Ｄ方向）に回転する（図１２参照）。その際、カム用突起部５８に軸着されたローラ７６は、カム８０の外周面およびガイド溝導入部８６に沿って転動し断面三角形状の突起部８２に当接した後、カム８０の断面略三角形状の突起部８２に係合しながらガイド溝７８に沿って案内される（図１２参照）。
【００６１】
このように爪部６０がラチェット部１４に係合したロックレバー５４ａ、５４ｂのロック状態において、ローラ７６をカム８０の断面Ｖ字状のガイド溝７８に沿って強制的に転動させることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂを半径内方向に向かって変位させる力（引張力）が発生し、ハウジング１６のラチェット部１４からロックレバー５４ａ、５４ｂの爪部６０を離間させることができる。なお、ラチェット部１４から離間したロックレバー５４ａ、５４ｂのローラ７６は、ガイド溝７８から離脱することがなく前記ガイド溝７８内に保持されて初期位置に復帰する。
【００６２】
従って、ロック解除機構７２を設けることにより、ロックレバー５４ａ、５４ｂを半径内方向に向かって引張する力が作用し、ロックレバー５４ａ、５４ｂのロック状態を容易且つ強制的に解除することができる。
【００６３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る減速比自動切換装置９０を図１３に示す。
【００６４】
この第３の実施の形態に係る減速比自動切換装置９０では、一端部に屈曲する爪部９２を有し、内歯車２４の壁部に連結された取付部９３に軸着されたピン９４を支点として傾動自在に設けられたロックレバー９６ａ、９６ｂと、前記ピン９４に係着された復帰ばね９８とを備える。前記復帰ばね９８は一端部が内歯車２４の壁部に当接し他端部がロックレバー９６ａ、９６ｂに係着され、復帰ばね９８のばね力によってロックレバー９６ａ、９６ｂが内歯車２４の壁部３０と略平行となるように付勢されている。
【００６５】
カム１００の外周部には、前記ロックレバー９６ａ、９６ｂの端部１０１が係合する一組のカム溝１０２が周方向に沿って１８０度だけ離間して形成される。また、周方向に沿って所定角度離間する複数の凹部１０４が形成されたプレート１０６が設けられ、前記プレート１０６はハウジング１６に固定される。なお、前記カム溝１０２および凹部１０４は、それぞれ、入力軸２８の軸線と略平行に窪んで形成される。
【００６６】
この場合、前記ロックレバー９６ａ、９６ｂの端部１０１は、図示しない傾斜面を介してカム溝１０２から離脱してカム１００の平面部まで乗り上げる。従って、ロックレバー９６ａ、９６ｂの端部１０１が前記カム溝１０２から離脱して押し上げられ、該ロックレバー９６ａ、９６ｂがピン９４を支点として傾動することにより、前記ロックレバー９６ａ、９６ｂの爪部９２が凹部１０４に係合してロック状態となる。
【００６７】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置１１０を図１４乃至図１７に示す。
【００６８】
この第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置１１０は、図１５に示されるように、入力軸２８に連結されて太陽歯車２０と一体的に回動する第１ギア１１２と、ハウジング１６に固定された固定板１１４と、前記固定板１１４に軸着された第１軸部材１１６を介して回動自在に軸支され、前記第１ギア１１２のギア歯と噛合するギア歯が形成された第２ギア１１８と、前記固定板１１４に軸着された第２軸部材１２０を介して回動自在に軸支され、前記第２ギア１１８のギア歯と噛合するギア歯が形成された第３ギア１２２とを備える。
【００６９】
前記第３ギア１２２と固定板１１４との間には、例えば、フェルト等からなる摩擦部材１２３と、略Ｕ字状に分岐する一組の腕部１２４ａ、１２４ｂを有する係合部材１２６とが第２軸部材１２０を介して軸支される。前記一組の腕部１２４ａ、１２４ｂは、第２軸部材１２０を支点として円弧状に揺動自在に設けられる。
【００７０】
また、前記第２軸部材１２０にはその外周面を囲繞するようにロック部材１３０が装着され、前記ロック部材１３０は、前記第２軸部材１２０を支点として円弧状に揺動自在に軸支される爪部１２８と、係合部材１２６の孔部に圧入されて該係合部材１２６と一体的に連結された円筒状のボス部１２９とを有する。前記爪部１２８は、内歯車２４のフランジ部３２の外周面に形成された外周側ラチェット部１３２と係合するように設けられる。前記ボス部１２９を介して連結される係合部材１２６とロック部材１３０の爪部１２８とは、第２軸部材１２０を支点として一体的に回動するように設けられる。
【００７１】
前記第３ギア１２２とロック部材１３０との間には、コイルスプリングからなるばね部材１３４が介装され、前記ばね部材１３４の弾発力によって第３ギア１２２が摩擦部材１２３を介して係合部材１２６に押圧され、第３ギア１２２と係合部材１２６との間に所望の摩擦力（軽摩擦力）が付与される。
【００７２】
前記第２ギア１１８の一側面には、図１４に示されるように、断面菱形状を呈するカム１３６が一体的に形成され、前記カム１３６は第１軸部材１１６を中心として該第２ギア１１８とともに回転するように設けられる。なお、断面菱形状に形成された前記カム１３６の長い方の対角線は、一組の腕部１２４ａ、１２４ｂ間の内側離間距離よりも僅かに短く設定されている。
【００７３】
第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置１１０の概略動作を説明すると、図１４に示されるように、初期位置では、ロック部材１３０の爪部１２８によって内歯車２４がロックされておらず、太陽歯車２０と内歯車２４とが時計回りの同一方向に回転した状態にある。
【００７４】
従って、初期位置では、図１４に示されるように、第１ギア１１２が太陽歯車２０と一体的に時計回り方向に回転し、前記第１ギア１１２に噛合する第２ギア１１８がカム１３６と一体的に反時計回り方向に回転し、前記第２ギア１１８に噛合する第３ギア１２２が時計回り方向に回転する。この結果、第２軸部材１２０に軸支された係合部材１２６およびロック部材１３０は、ばね部材１３４の弾発力および摩擦部材１２３による軽摩擦力によって時計回り方向に回転するように付勢された状態にあるが、内歯車２４の外周側ラチェット部１３２が時計回り方向に回転しているために前記内歯車２４がロック部材１３０の爪部１２８によってロックされることがない。
【００７５】
このような初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、ばね部材１３４による摩擦力の作用下に時計回り方向に付勢されていたロック部材１３０の爪部１２８が内歯車２４の外周側ラチェット部１３２に係合してロック状態となる（図１６参照）。その際、ロック部材１３０の爪部１２８と同様に、ばね部材１３４による摩擦力によって係合部材１２６の一組の腕部１２４ａ、１２４ｂも時計回り方向に向かって僅かに揺動する。
【００７６】
このようにロック部材１３０の爪部１２８が内歯車２４の外周側ラチェット部１３２に係合して該内歯車２４の回転が阻止されたロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８を介して第１ギア１１２および太陽歯車２０が反時計回り方向に回転する。その際、図１７に示されるように、前記第１ギア１１２に噛合する第２ギア１１８がカム１３６と一体的に時計回り方向に回転し、前記第２ギア１１８に噛合する第３ギア１２２が反時計回り方向に回転する。従って、前記第３ギア１２２が反時計回り方向に回転することにより、第２軸部材１２０に軸支された係合部材１２６およびロック部材１３０は、ばね部材１３４の弾発力および摩擦部材１２３による摩擦力によって反時計回り方向に回転するように付勢された状態にある。
【００７７】
この場合、図１７に示されるように、第２ギア１１８と一体的に時計回り方向に回転するカム１３６の先端部が係合部材１２６の一方の腕部１２４ａに係合して該腕部１２４ａを矢印Ｅ方向に向かって押圧する。従って、前記係合部材１２６と一体的に連結されたロック部材１３０の爪部１２８が矢印Ｆ方向に揺動して内歯車２４の外周側ラチェット部１３２から離間することにより前記内歯車２４のロック状態が解除される。
【００７８】
次に、本発明の第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０を図１８乃至図２２に示す。
【００７９】
この第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０は、図１８に示されるように、入力軸２８と一体的に回転するカム部材１４２と、内歯車２４の壁部３０にピン１４４ａを介して軸着されハウジング１６のラチェット部１４に係合する爪部６０が形成されたロックレバー１４６と、前記ロックレバー１４６と対称な位置にピン１４４ｂを介して内歯車２４の壁部３０に軸着されたトルクリミッタレバー１４８と、前記ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の突起部１５０ａ、１５０ｂにそれぞれ係着され、所定間隔離間した該ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８同士を近接する方向に引張するばね部材１５２とを有する。
【００８０】
前記一組のロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８は、それぞれピン１４４ａ、１４４ｂを介して内歯車２４に装着されているため、該内歯車２４と一体的に回転するように設けられる。
【００８１】
ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８は、所定間隔離間して対向する一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂを有し、ピン１４４ａ、１４４ｂを支点として所定角度だけ回動自在に設けられる。前記ロックレバー１４６に近接する部位には内歯車２４に固着されたストッパピン１５６が設けられ、前記ロックレバー１４６がストッパピン１５６に係止されることにより、ピン１４４ａを支点とした反時計回り方向の回転が規制される。
【００８２】
カム部材１４２は、円弧部１４２ａと、半径外方向に向かって徐々に幅狭となる突片１４２ｂとが一体的に組み合わされた複合形状からなる。また、前記カム部材１４２の周面は、前記突片１４２ｂの先端部１５８を間にした両側に形成され、ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂが係合する一組の曲面部１６０ａ、１６０ｂと、前記曲面部１６０ａ、１６０ｂから連続する一組の直線状の側面部１６２ａ、１６２ｂと、前記側面部１６２ａ、１６２ｂに連続する円弧面部１６４とを有する。前記ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂを、例えば、ローラによって形成することにより、係合する曲面部１６０ａ、１６０ｂとの間で安定した摩擦力が得られて好適である。
【００８３】
なお、ロックレバー１４６と対称形状に形成されるトルクリミッタレバー１４８の先端部には爪部６０が形成されているが、前記トルクリミッタレバー１４８の爪部６０は、後述するように内歯車２４が反時計回り方向に回転した場合、内歯車２４の回転を停止させてロックするものではない。
【００８４】
第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０の概略動作を説明すると、図１８に示されるように、初期位置では、ロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合していないため内歯車２４がロックされておらず、太陽歯車２０（入力軸２８）と内歯車２４とが時計回りの同一方向に回転した状態にある。
【００８５】
すなわち、初期位置では、図１８に示されるように、ロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂと、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８に形成された一組の曲面部１６０ａ、１６０ｂとが係合し、前記一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間にカム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８が保持された状態にある。
【００８６】
このような初期位置において、出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８がロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間から離脱する。なお、ロックレバー１４６とトルクリミッタレバー１４８の間に介装されるばね部材１５２のばね力（引張力）は、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８が一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間からはずれる力、すなわち内歯車２４に伝達される負荷トルクを設定するものであり、アクチュエータから伝達される負荷トルクが設定値を超えることにより、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８が一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間から離脱する。
【００８７】
この場合、図１９に示されるように、ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａは、カム部材１４２の曲面部１６０ａを離脱して直線状の側面部１６２ａに係合することにより、ピン１４４ａを支点として時計回り方向に回転する。
【００８８】
ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａがカム部材１４２の周面に沿って移動し、図２０に示されるように、ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａが円弧面部１６４に係合して該ロックレバー１４６がピン１４４ａを支点として時計回り方向にさらに回転することにより、該ロックレバー１４６の爪部６０がラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【００８９】
このようにロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合して該内歯車２４の回転が阻止されたロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８を介してカム部材１４２および太陽歯車２０（入力軸２８）が反時計回り方向に回転する。
【００９０】
この場合、図２１に示されるように、入力軸２８を介して反時計回り方向に回転するカム部材１４２の突片１４２ｂの側面部１６２ａがロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａに係合し、前記円柱状突起部１５４ａを上方側に向かって押圧する。従って、ロックレバー１４６はピン１４４ａを支点として反時計回り方向の力が付与されることにより、ロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４から離間して前記内歯車２４のロック状態が解除される。
【００９１】
入力軸２８を支点としてカム部材１４２がさらに反時計回り方向に回転すると、図２２に示されるように、カム部材１４２の突片１４２ｂの先端部１５８がロックレバー１４６およびトルクリミッタレバー１４８の一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間に挟まれて保持された初期位置となる。
【００９２】
ロック状態を解除する際、ロックレバー１４６はピン１４４ａを支点として反時計回り方向に回転するが、前記ロックレバー１４６がストッパピン１５６に当接することにより、その回転動作が規制されて初期位置に復帰する。
【００９３】
なお、アクチュエータから付与される負荷トルクによって内歯車２４が時計回り方向に回転するように構成した場合には、ストッパピン１５６をトルクリミッタレバー１４８側に設置し、前記トルクリミッタレバー１４８の爪部６０をハウジング１６のラチェット部１４に係合させてロックさせることも可能である。
【００９４】
次に、本発明の第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置１７０を図２３乃至図２５に示す。なお、第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９５】
この第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置１７０では、カム部材１７２の形状が、円弧部１７２ａを間にして約１８０度離間した直線状からなる一対の突片１７２ｂ、１７２ｃによって一体的に形成され、さらに、前記カム部材１７２が回転したときに該カム部材１７２の突片１７２ｂ、１７２ｃの先端部１５８に係合することが可能なカム係合機構１７４を設けている点で第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置１４０と相違している。
【００９６】
この減速比自動切換装置１７０は、カム部材１７２に一対の突片１７２ｂ、１７２ｃを形成することにより、単一の突片とした場合と比較してロック状態を解除するときのカム部材１７２の回転角度を小さくすることができる利点がある。すなわち、単一の突片を有するカム部材では、最大限３６０度の回転角度を必要とするのに対し、直線状からなる一対の突片１７２ｂ、１７２ｃを有するカム部材１７２では、最大限１８０度の回転角度ですむからである。
【００９７】
このカム係合機構１７４は、カム部材１７２の突片１７２ｂ、１７２ｃの先端部１５８に接触する円柱状係合部１７６を有しピン１７８を支点として所定角度回動自在に設けられた対称形状からなる一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂと、前記一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂの突起部にそれぞれ係着され、該一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂを相互に接近する方向に引張するばね部材１８２と、前記一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂの回動範囲を規制するとともに、前記ばね部材１８２によって引張された一組の係合部材１８０ａ、１８０ｂの離間間隔を規制する一組のストッパピン１８３ａ、１８３ｂとを備える。
【００９８】
第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置１７０の概略動作を説明すると、図２３に示されるように、初期位置では、一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間にカム部材１７２の一方の突片１７２ｂの先端部１５８が保持されるとともに、他方の突片１７２ｃの先端部１５８は一組の円柱状係合部１７６の間で離間した状態で太陽歯車２０（入力軸２８）と内歯車２４とが時計回りの同一方向に回転した状態にある。
【００９９】
このような初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、カム部材１７２の一方の突片１７２ｂの先端部１５８が一組の円柱状突起部１５４ａ、１５４ｂの間から離脱するとともに、他方の突片１７２ｃの先端部１５８が係合部材１８０ａの円柱状係合部１７６に接触する（図２４参照）。
【０１００】
ロックレバー１４６の円柱状突起部１５４ａがカム部材１７２の側面部１６２ａに沿って移動し、図２５に示されるように、トルクリミッタレバー１４８の円柱状突起部１５４ｂがカム部材１７２の一方の突片１７２ｂの曲面部１６０ａに係合して保持されるとともに、他方の突片１７２ｃの先端部１５８が係合部材１８０ａの円柱状係合部１７６に係合して保持されることにより、該ロックレバー１４６の爪部６０がハウジング１６のラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【０１０１】
なお、その他の作用効果は、第５の実施の形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【０１０２】
次に、本発明の第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置２００を図２８乃至図３２に示す。なお、第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０３】
この第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置２００は、周方向に沿って複数の歯部が形成され、入力軸２８と一体的に回転する駆動用ギア２０２と、内歯車２４の壁部３０に第１軸部材２０４を介して重畳して軸支され、前記駆動用ギア２０２の歯部に噛合する２歯を有する第１切り欠きギア２０６および１歯を有する第２切り欠きギア２０８と、前記内歯車２４の壁部３０に第２軸部材２１０を介して所定角度回動自在に軸支されるロックレバー２１２と、前記内歯車２４の壁部３０に第３軸部材２１４を介して所定角度回動自在に軸支されるトルクリミッタレバー２１６とを備える。
【０１０４】
図３０に示されるように、２歯を有する第１切り欠きギア２０６および１歯を有する第２切り欠きギア２０８は、駆動用ギア２０２の歯部の上下方向に積層して噛合するように配設され、前記２歯および１歯は、それぞれ略同一の歯形形状に形成される。
【０１０５】
前記２歯を有する第１切り欠きギア２０６には半径外方向に向かって突出する突出部２１８が形成され、前記突出部２１８には円柱状のローラ２２０が軸着される。
【０１０６】
前記ロックレバー２１２の一端部には、ハウジング１６のラチェット部１４に係合する爪部２２２が形成され、該ロックレバー２１２の他端部には第１ばね部材２２４を係着するばね係着孔２２６ａが設けられる。なお、ロックレバー２１２の一端部に近接する内歯車２４の壁部３０には、第２軸部材２１０を支点として該ロックレバー２１２の反時計回り方向の回転を規制するストッパ部材２２８が設けられる。
【０１０７】
前記第１ばね部材２２４は、１歯を有する第２切り欠きギア２０８に連結されたばね係着孔２２６ｂとロックレバー２１２の他端部に連結されたばね係着孔２２６ａとの間に装着され、該第１ばね部材２２４のばね力（引張力）によって１歯を有する第２切り欠きギア２０８が時計回り方向に回転するように付勢された状態にある。この場合、２歯を有する第１切り欠きギア２０６には、１歯を有する第２切り欠きギア２０８の時計回り方向の回転を阻止するストッパピン２３０が設けられ、１歯を有する第２切り欠きギア２０８は前記ストッパピン２３０によって時計回り方向の回転が規制される。
【０１０８】
トルクリミッタレバー２１６には、第２ばね部材２３２の一端部を係着するばね係着孔２３４ａが設けられる。前記第２ばね部材２３２の他端部は、内歯車２４の壁部３０に固着されたばね係着部材２３４ｂに係着される。第２ばね部材２３２のばね力は第１ばね部材２２４のばね力よりも大きく設定され、第３軸部材２１４を支点としてトルクリミッタレバー２１６を反時計回り方向に回転するように付勢している。
【０１０９】
前記トルクリミッタレバー２１６には、２歯を有する第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０に係合するアーム２３６が設けられ、前記アーム２３６は三角形状の突起片２３８を間にして初期位置にローラ２２０を保持する第１係合部２４０と、ロックレバー２１２による内歯車２４のロック位置にローラ２２０を保持する第２係合部２４２とを有する。
【０１１０】
第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置２００の概略動作を説明すると、図２９に示されるように、初期位置では、２歯を有する第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０がトルクリミッタレバー２１６のアーム２３６の第１係合部２４０に係合し、且つ第１切り欠きギア２０６の２歯と第２切り欠きギア２０８の１歯とが重畳しない状態で太陽歯車２０（入力軸２８）と内歯車２４とが同一方向である時計回り方向に回転した状態にある。
【０１１１】
このような初期位置において出力軸３６側に設けられたアクチュエータから付与された負荷トルクによって前記出力軸３６の回転数が入力軸２８の回転数より小さくなると、前記内歯車２４は、前記とは反対方向である反時計回り方向に回転し、第１切り欠きギア２０６の２歯と駆動用ギア２０２の歯部との噛合作用下に前記第１切り欠きギア２０６が第１軸部材２０４を支点として反時計回り方向に所定角度回転する。この場合、前記第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０がトルクリミッタレバー２１６のアーム２３６の三角形状の突起片２３８を乗り越えて先端側の第２係合部２４２に保持される。この場合、トルクリミッタレバー２１６は、第２ばね部材２３２のばね力（引張力）に抗して、第３軸部材２１４を支点として時計回り方向に僅かに回転する。
【０１１２】
なお、駆動用ギア２０２の歯部との噛合作用下に第１切り欠きギア２０６を反時計回り方向に回動させ、突出部２１８に軸着されたローラ２２０がトルクリミッタレバー２１６のアーム２３６の三角形状の突起片２３８を乗り越えるときの駆動トルクが所定トルクとなる。
【０１１３】
略同時に、ストッパピン２３０に係止された第２切り欠きギア２０８の１歯が駆動用ギア２０２の歯部に噛合して該第２切り欠きギア２０８が第１軸部材２０４を支点として反時計回り方向に所定角度だけ回動し、前記第２切り欠きギア２０８の１歯と第１切り欠きギア２０６の２歯の一方とが重畳した状態となる（図３１参照）。
【０１１４】
従って、第１ばね部材２２４のばね力によって引張されたロックレバー２１２が第２軸部材２１０を支点として時計回り方向に僅かに回動し、図３１に示されるように、該ロックレバー２１２の爪部２２２がハウジング１６のラチェット部１４に係合してロック状態となる。
【０１１５】
このようにロックレバー２１２の爪部２２２がハウジング１６のラチェット部１４に係合して内歯車２４の回転が阻止されたロック状態において、図示しない回転駆動源に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２８を介して太陽歯車２０および駆動用ギア２０２が反時計回り方向に回転する。
【０１１６】
この場合、図３２に示されるように、第２切り欠きギア２０８の１歯が駆動用ギア２０２の歯部に噛合して第１軸部材２０４を支点として時計回り方向に所定角度回転すると、前記第２切り欠きギア２０８がストッパピン２３０を押圧し、第１切り欠きギア２０６の２歯が駆動用ギア２０２の歯部に噛合して第１軸部材２０４を支点として時計回り方向に所定角度回転する。その際、第１切り欠きギア２０６の突出部２１８に軸着されたローラ２２０が三角形状の突起片２３８を乗り越えて内側の第１係合部２４０に保持され、初期位置に復帰する。
【０１１７】
同時に、ロックレバー２１２は、第１切り欠きギア２０６に押されて第２軸部材２１０を支点として反時計回り方向に力が付与され、該ロックレバー２１２の爪部２２２がハウジング１６のラチェット部１４から離間して前記内歯車２４のロック状態が解除される。
【０１１８】
第７の実施の形態では、出力軸３６を介して伝達される減速比が自動的に切り換わってアクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する状態を、入力軸２８と一体的に回転する駆動用ギア２０２の回転数に影響されることがなく保持することができる。従って、例えば、スポンジのような柔軟なワークを把持する場合や圧入等のように高トルク状態を所定時間継続する必要がある場合に好適である。また、ロック状態の解除を瞬時に遂行することができる利点がある。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【０１２０】
すなわち、往路に沿って変位するアクチュエータは、変位終端で高トルクを発生させた後、内歯車ロック解除手段によって減速比が自動的に切り換えられる。従って、アクチュエータの変位部材を復路に沿って低トルク、高速で変位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置の斜視図である。
【図２】図１に示す減速比自動切換装置を構成する遊星歯車機構の分解斜視図である。
【図３】図１に示す減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図４】内歯車の太陽歯車とが時計回りの同一方向に回転する初期位置を示す動作説明図である。
【図５】図４に示す状態から内歯車が反時計回り方向に回転する状態を示す動作説明図である。
【図６】図５に示す状態からロックレバーが回動して爪部がラチェット部に係合するロック状態を示す動作説明図である。
【図７】ロックレバーの爪部をラチェット部から離間させてロックを解除する状態を示す動作説明図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｄは、それぞれ、チャック装置の一組のアームによってワークを把持した後に該ワークを離間させる状態を示す動作説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る減速比自動切換装置の初期位置を示す側面図である。
【図１０】図９に示す状態から内歯車が反時計回り方向に回転する状態を示す動作説明図である。
【図１１】図１０に示す状態からロックレバーが回動して爪部がラチェット部に係合するロック状態を示す動作説明図である。
【図１２】図９に示す減速比自動切換装置を構成するロック解除機構の斜視拡大図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る減速比自動切換装置の横断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置の概略構成側面図である。
【図１５】図１４に示す減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図１６】図１４に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図１７】図１４に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置の概略構成側面図である。
【図１９】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２０】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２１】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２２】図１８に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置の概略構成側面図である。
【図２４】図２３に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２５】図２３に示す減速比自動切換装置の動作説明図である。
【図２６】図１に示す単数の減速比自動切換装置をモータとアクチュエータとの間に介装した状態を示す一部切り欠き側面図である。
【図２７】図１に示す複数の減速比自動切換装置をモータとアクチュエータとの間に介装した状態を示す一部切り欠き側面図である。
【図２８】本発明の第７の実施の形態に係る減速比自動切換装置の一部省略斜視図である。
【図２９】図２８に示す減速比自動切換装置装置の初期位置における動作説明図である。
【図３０】図２８に示す減速比自動切換装置を構成する駆動用ギアの歯部と２歯を有する第１切り欠きギアおよび１歯を有する第２切り欠きギアとの噛合状態を示す部分切り欠き断面斜視図である。
【図３１】図２８に示す減速比自動切換装置装置のロック状態における動作説明図である。
【図３２】図２８に示す減速比自動切換装置装置のロックを解除する状態における動作説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、７０、９０、１１０、１４０、１７０、２００…減速比自動切換装置
１４…ラチェット部 １６…ハウジング
１８…取付用孔部 ２０…太陽歯車
２２…遊星歯車 ２４…内歯車
２８…入力軸 ３０…壁部
３２…フランジ部 ３６…出力軸
３８…ストッパ機構 ４４、８０、１００…カム
５０…長孔
５４ａ、５４ｂ、９６ａ、９６ｂ、１４６、２１２…ロックレバー
５６、１５２…ばね部材 ５８…カム用突起部
６０…爪部 ６１…モータ
６２、６２ａ…アーム ６５…アクチュエータ
６６…チャック装置 ６７…ボルト
７２…ロック解除機構 １１２、１１８、１２２…ギア
１４２、１７２…カム部材 １４８、２１６…トルクリミッタレバー
Claims (4)
- 回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって往復動作するアクチュエータの変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、
前記回転駆動源に連結される入力軸と前記アクチュエータに連結される出力軸とを有し、相互に噛合する太陽歯車、遊星歯車および内歯車によって構成される遊星歯車機構と、
前記アクチュエータから予め設定された所定トルクを超える負荷が出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転していた前記内歯車が該太陽歯車と異なる方向に回転することにより該内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段と、
前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の駆動作用下に前記太陽歯車を反転させて前記内歯車のロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段と、
を備えることを特徴とする減速比自動切換装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記内歯車ロック手段は、内歯車の壁部に設けられたロックレバーを含み、前記ロックレバーがハウジングの内周面に形成されたラチェット部と係合することにより該内歯車がロックされることを特徴とする減速比自動切換装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記内歯車ロック手段は、ハウジングに軸支されるロックレバーを含み、前記ロックレバーが内歯車の外周面に形成されたラチェット部と係合することにより該内歯車がロックされることを特徴とする減速比自動切換装置。 - 請求項１記載の装置において、
前記回転駆動源およびアクチュエータを一体的に連結する連結手段が設けられることを特徴とする減速比自動切換装置。
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