JP2004270846A

JP2004270846A - 偏心揺動型減速機、その偏心揺動型減速機を備えた回転駆動装置及びその回転駆動装置備えた容器

Info

Publication number: JP2004270846A
Application number: JP2003064131A
Authority: JP
Inventors: Koji Watanabe; 晃治渡辺
Original assignee: TS Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【目的】コンパクトで大減速比が得られる偏心揺動型減速機を提供し、重たい蓋を低速・高トルクで開閉させる小型の開閉装置を備えた容器を提供することを目的とする。
【構成】内周部に内歯１が形成されたケース３と，複数の軸受穴７が形成された軸９と、外周部に前記内歯に噛合う外歯１１が形成された外歯歯車１５と、複数のクランク軸２７と、軸の内部に回転自在に挿入された入力軸３１と、複数のクランク軸の各端部に設けられた複数の平歯車３３と、複数の平歯車より外径が小さくて複数の平歯車に噛合うと共に入力軸に設けられたピニオンギア３５とを備え、ケースまたは軸から回転出力を取り出す偏心揺動型減速機において、入力軸に設けた入力平歯車３７及び入力平歯車より外径が小さくて入力平歯車と噛合う入力ピニオンギア３９を備えたことを特徴とする偏心揺動型減速機。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、大減速比が得られる偏心揺動型減速機に関する。またその偏心揺動型減速機を備えた回転駆動装置、並びにその回転駆動装置によって真空装置のチャンバー（真空容器）等の重たい蓋を低速・高トルクで開閉させる容器に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の偏心揺動型減速機は、図４に示すように、油圧モータに接続した入力回転軸１１に第１外歯車４１を止着し、該第１外歯車４１に複数個の第２外歯車４３を噛合せ、該第２外歯車４３を複数個の偏心運動部材３１（クランク軸）に連結して該第２外歯車４３の回転運動を該偏心運動部材３１の自転運動に変換し、内部に円周方向に配設された複数個のピン孔３３ｂを具備しかつ外周に外歯３３ａを有するピニオン３３（外歯歯車）の該ピン孔３３ｂに前記偏心運動部材を挿入して該偏心運動部材の自転運動によりピニオン３３を偏心公転運動可能となし、該ピニオン３３の外周を囲むハブの内周に該外歯と噛合う内歯３９を設けて数百分の１の大きな減速比を得るようにしたものがある。（特許文献１参照）
【０００３】
また、開閉蓋を備えた容器としては図５に示すように、チェンバー１の蓋２を、旋回軸３を支点として安全かつ滑らかに９０度以上旋回させるために、旋回軸３に位相をずらせて取り付けた二つのレバー４，６を介して二つの直線運動駆動手段（速度制御手段を有する電動シリンダ５、空圧シリンダ７）を接続し、該二つの直線運動駆動手段の伸縮運動により旋回軸３を旋回運動させたものがある。（特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５９−１８９５号公報
【特許文献２】
特開２０００−４６１８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の偏心揺動型減速機は、減速機の直径方向の大きさを所定内に収めようとする場合、前段減速となる第１外歯車と第２外歯車の減速比が約１／６程度しかとれないので、総減速比は１／３６０程度しか得られないという問題があった。該偏心揺動型減速機を用いて１／３６０程度より大きな減速比及び高伝達トルクを得るためには、偏心運動するピニオン３３（外歯歯車）の直径を大きくし内歯数（一歯当たりの伝達トルクを変更しないピン径を有するピンのピン数）を多くして後段減速となる偏心揺動歯車部の減速比を大きくせねばならない。しかしながらそのようにすると、該偏心揺動型減速機が直径方向に大型化し大重量化してしまうという問題が生じる。
【０００６】
また、特許文献２の蓋開閉装置は、蓋の閉じ状態から約８０度までは電動シリンダのみによって高速開動作をさせ、約８０度から９０度までは電動シリンダのみによって高速開動作をさせ、蓋が９０度開いたとき電動シリンダを停止させ空圧シリンダのみで開動作させるものである。従って、電動シリンダの制御が複雑になると共に電動シリンダ及び空圧シリンダの切換え制御が必要になってしまうという問題があった。
また、このような減速機を用いない直線運動駆動手段によって、重たい（例えば４００Ｋｇ以上）蓋を低速高トルクで開閉させようとした場合、電動シリンダ及び空圧シリンダの直径方向を極めて大きくするか、または直線運動駆動手段を極めて多数用いるか、或いは旋回軸に取り付けたレバーの長さを極めて長くしなければならず、開閉装置全体が大型化したり開閉装置の占めるスペースが広大になってしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑み、コンパクトで大減速比が得られる偏心揺動型減速機を提供し、小型の回転駆動装置を提供し、重たい蓋を低速・高トルクで開閉させる小型の開閉装置を備えた容器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による偏心揺動型減速機は、内周部に内歯が形成されたケースと、前記ケースに軸受を介して支持されると共に複数の軸受穴が形成された軸と、外周部に前記内歯に噛合う外歯が形成されると共に内部に複数の穴が形成された外歯歯車と、軸部及びクランク部を有し前記軸の軸受穴に該軸部が軸受けを介して回転自在に支持されると共に前記外歯歯車の穴に該クランク部が係合した複数のクランク軸と、前記軸の内部に回転自在に挿入された入力軸と、前記複数のクランク軸の各端部に設けられた複数の平歯車と、前記複数の平歯車より外径が小さくて該複数の平歯車に噛合うと共に前記入力軸に設けられたピニオンとを備え、前記ケースまたは軸から回転出力を取り出す偏心揺動型減速機において、前記入力軸に設けた入力平歯車及び該入力平歯車より外径が小さくて該入力平歯車と噛合う入力ピニオンを備えている。従って、コンパクトで大減速比が得られる偏心揺動型減速機にできる。
また、ピニオンを入力軸の一方側端部に設けると共に入力平歯車を入力軸の他方側端部に設けている。従って、入力軸の両端部を有効に利用したコンパクトで大減速比が得られる偏心揺動型減速機にできる。
【０００９】
また、入力ピニオンと一体的な出力軸を有する電動機を入力軸から偏心した位置でケースに設け、軸から回転出力を取り出すようにしている。従って、小型の回転駆動装置にできる。
また、容器本体及び容器本体の蓋を備えた容器において、偏心揺動型減速機のケースを容器本体に取り付けると共に偏心揺動型減速機の軸を蓋に取り付けている。従って、重たい蓋を低速・高トルクで開閉させる小型の開閉装置を備えた容器にできる。
また、容器本体及び容器本体の蓋を備えた容器において、偏心揺動型減速機のケースを容器本体に取り付けると共に偏心揺動型減速機の軸を蓋に取り付け、且つ電動機に電磁ブレーキを取り付けて該電磁ブレーキが非通電のとき該電動機の出力軸にブレーキを付与するようにしている。従って、偏心揺動型減速機の入力側（入力ピニオン）に制動力を作用させて出力側（軸）には大きな制動力が作用するので、小型の電磁ブレーキが採用できて小型の容器にできる。
【００１０】
また、容器本体に該容器本体から突出する端部を有する第一アームを固定すると共に蓋に該蓋から突出する端部を有する第二アームを固定し、偏心揺動型減速機のケースを第一アームの端部に取り付けると共に偏心揺動型減速機の軸を第ニアームの端部に取り付けている。従って、偏心揺動型減速機のケースを容器本体に、偏心揺動型減速機の軸を蓋に、小スペース内で容易に取り付けることができ、且つ重たい蓋を低速・高トルクで開閉させる小型の開閉装置を備えた容器にできる。
また、蓋が容器本体への閉じ状態から９０度以上の開き状態に開閉するようにしている。従って、容器内の収納物の交換や容器のメンテナンス等において、蓋を９０度以上開放した状態で人が真空容器内で作業を行なっても、蓋が自然に閉じ側に倒れることは無い。従って、重たい蓋によって人体を挟むことは無く安全性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態による偏心揺動型減速機を備えた回転駆動装置の断面図である。図１において、回転駆動装置１００は偏心揺動型減速機２００と電動機３００から構成されている。
偏心揺動型減速機２００は、内周部に複数のピンからなる内歯１が形成されたケース３と，ケース３に一対の軸受５を介して支持されると共に複数の軸受穴７が形成された軸９と、外周部に内歯１に噛合う外歯１１が形成されると共に内部に複数の穴１３が形成された一対の外歯歯車１５と、両端部の軸部１７及び一対のクランク部１９を有し軸９の軸受穴７に該軸部１７が一対の軸受２１を介して回転自在に支持されると共に外歯歯車１５の穴２３に軸受２５を介して該クランク部１９が係合した複数のクランク軸２７（三個）と、軸９の内部に一対の軸受２９を介して回転自在に挿入された入力軸３１と、複数のクランク軸２７の各々の端部に取り付けられて設けられた複数の平歯車３３（三枚）と、複数の平歯車３３より外径が小さくて複数の平歯車３３に噛合うと共に入力軸３１の一方側端部に形成されて設けられたピニオンギア３５とを備え、さらに、入力軸３１の他方側端部に取り付けられて設けた入力平歯車３７及び該入力平歯車３７より外径が小さくて該入力平歯車３７と噛合う入力ピニオンギア３９を備えている。ケース３の内歯１の歯数は、外歯歯車１５の外歯１１の歯数より僅か多い（例えば１〜２歯多い）。
軸９は、第一プレート４０、一対の外歯歯車１５に遊嵌された柱部を有する第二プレート４１及び第三プレート４２から構成され、第一プレート４０及び第二プレート４１は複数のボルト４３で結合され、第二プレート４１及び第三プレート４２は複数のボルト４４で結合されている。
そして、入力ピニオンギア３９の回転は、ケース３または軸９から減速回転出力を取り出すことができる。本実施の形態においては、軸９は被回転部材５０にボルト５１で接続され、ケース３は固定部材６０に図示無しのボルトで接続されており、入力ピニオンギア３９の回転は軸９から減速回転出力が取り出されている。
【００１２】
入力ピニオンギア３９及び入力平歯車３７は第一段減速部としての平歯車減速機構であり、その減速比は１／６〜１／１５のいずれかに設定している。ピニオンギア３５及び複数の平歯車３３は第二段減速部としての平歯車減速機構であり、その減速比は１／２〜１／６のいずれかに設定している。ケース３、偏心揺動する一対の外歯歯車１５及び複数のクランク軸２７は第三段減速部としての偏心揺動減速機構であり、その減速比は１／３０〜１／６０のいずれかに設定している。従って、本発明の実施の形態による偏心揺動型減速機は、総減速比が１／３６０〜１／５４００のいずれかに設定できる。
例えば、総減速比として１／１１２０の高減速比を得ようとすれば、第一段減速部の減速比を１／７に設定し、第二段減速部の減速比を１／４に設定し、第三段減速部の減速比を１／４０に設定すれば良い。このように第一段減速部の減速比、第二段減速部の減速比及び第三段減速部の減速比を適宜に設定すれば、従来できなかった高減速比が得られる。
【００１３】
電動機３００のハウジング７０は偏心揺動型減速機２００のケース３に複数のボルト６１で一体的に結合されている。しかし、電動機３００のハウジング７０は偏心揺動型減速機のケース３と一体物、即ちケース３がハウジング７０を兼ねていても良い。
入力ピニオン３９と一体的な出力軸（回転軸部７３）を有する電動機を、入力軸３１から偏心した位置でケース３に設け、軸９から回転出力を取り出すようにしている。
電動機３００はその内部に、ハウジング７０に固定されたステータ７１、回転軸部７３を有するロータ７５、電磁ブレーキ７７を備えている。回転軸部７３は、ハウジング７０に軸受７９を介して回転自在に支持されている。回転軸部７３の一端部は前述の入力ピニオンギア３９が形成されており、他端部は位置検出器９０の軸部９１が結合されている。位置検出器９０の固定部９３はハウジング７０に固定されている。
【００１４】
電磁ブレーキ７７は、ハウジング７０に固定されたブレーキ本体７２、ブレーキ本体７２内に埋め込まれた電磁石７４、ブレーキ本体７２内に配設されたスプリング（図示なし）、スペーサ７６を介してブレーキ本体７２に所定間隔離れて固定された固定摩擦板７８、前述の回転軸部７３と一体回転するよう取り付けられた回転摩擦板８０、及びブレーキ本体７２と回転摩擦板８０との間に設けられたアーマチェア８１を備えている。
通電されて電磁石に吸引力が発生したとき、アーマチェア８１はスプリングを圧縮しながら電磁石に吸着され、回転摩擦板８０から離隔して前述の回転軸部７３に対する制動が解除される。
通電が遮断されて電磁石に吸引力が無くなったとき、アーマチェア８１はスプリングによってブレーキ本体７２から離され、回転摩擦板８０を固定摩擦板４３に圧接して、前述の回転軸部７３に制動力が付与される。
位置検出器９０は、電動機３００の回転軸部７３の回転速度と回転位置を検出する。
【００１５】
次に、図２及び図３を用いて本発明の回転駆動装置を、液晶基板や半導体の製造装置等に用いられる真空装置のチャンバー（真空容器）の蓋の開閉装置に適応した実施例を説明する。図２は真空容器を側面方向から見た図であり、図３は上方から見た図である。
図２及び図３において、真空容器４００は、容器本体４０１、容器本体の蓋４０３及び蓋４０３の開閉装置４０４から構成されている。蓋４０３は、大きさが約１７００ｍｍ×約２０００ｍｍの長方形で、重量は約４００Ｋｇ乃至６００Ｋｇのものである。
開閉装置４０４は、前述の回転駆動装置１００、容器本体４０１に固定され該容器本体から突出する端部を有する一対の第一アーム４０５、並びに蓋４０３に固定され該蓋から突出する端部を有する一対の第二アーム４０６から構成されている。一対の第一アーム４０５の一方は、前述の固定部材６０に相当する。一対の第二アーム４０６の一方は、前述の被回転部材５０に相当する。一対の第一アーム４０５の他方及び一対の第二アーム４０６の他方は、軸部材（図示なし）によって、互いに回転自在に軸支されている。
【００１６】
偏心揺動型減速機のケース３は、一方の第一アーム４０５の端部に取り付けている。偏心揺動型減速機の軸９は、一方の第二アーム４０６の端部に取り付けている。即ち、偏心揺動型減速機のケース３は、一方の第一アーム４０５を介して容器本体４０１に取り付けている。偏心揺動型減速機の軸は、一方の第二アーム４０６を介して蓋４０３に取り付けている。蓋４０３は、図上二点鎖線で示すように、容器本体４０１への閉じ状態から９０度以上（実施例における最大開度は１１０度）の開き角度に約１００秒で開くようにしている。このように、容器内の収納物の交換や容器のメンテナンス等において、蓋を９０度以上開放した状態で人が真空容器内で作業を行なっても、蓋が自然に閉じ側に倒れることは無い。従って、重たい蓋によって人体を挟むことは無く安全性が向上する。さらには、より安全にするために、蓋４０３の開状態時はスットパ等を用いて蓋が閉じ側に倒れ無いようにしても良い。
【００１７】
次に、真空容器４００の蓋４０３を開閉させる動作を説明する。まず、電動機３００を駆動すると同時に、電磁ブレーキ７７の電磁石７４に通電し、アーマチュア８１をブレーキ本体７２に吸着させる。これにより、電動機３００の回転軸部７３（出力回転軸）の回転が制動から解除され、回転軸部７３が回転できる。回転軸部７３の回転は、第一段減速部としての入力ピニオンギア３９及び入力平歯車３７によって、１／６〜１／１５に減速されて入力軸３１を廻す。入力軸３１の回転は、第二段減速部としてのピニオンギア３５及び複数の平歯車３３によって、１／２〜１／６に減速されてクランク軸２７を廻す。クランク軸２７の回転は、第三段減速部としての偏心揺動減速機構によって、１／３０〜１／６０減速されて軸９を廻す。軸９が結合された蓋４０３は、電動機３００の回転軸部７３の回転が１／３６０乃至１／５４００の減速比で減速されて高トルクで回動する。従って、蓋４０３は、偏心揺動型減速機２００の入力軸３１の回転中心を支点として開閉動作を行なうことができる。蓋４０３を閉じる場合は電動機を逆回転させている。
昨今真空容器４００は大型化が進み、その蓋の重量が４００Ｋｇ以上となっているが、本発明の実施の形態による偏心揺動型減速機は、約１３００Ｋｇの蓋をも回動できる大減速比を高い出力トルクを達成している。
【００１８】
蓋４０３を所定角度の開状態で停止させる場合、ブレーキ７７の電磁石７４への通電が遮断され、アーマチュア８１は前述のスプリング（図示なし）によって、ブレーキ本体７２から離隔する。これにより、アーマチュア８１、回転摩擦板８０及び固定摩擦板７８が当接し、回転軸部７３は制動力が付与されて回転不可能になる。このように、減速装置の入力側（回転軸部７３及び入力ピニオンギア３９）にブレーキを設けたことによって、出力側（軸９）には大きな制動カが付与できる。従って、ブレーキが小型にでき蓋開閉装置を備えた容器を小型にすることができる。
また、電動機と偏心揺動型減速機との組み合わせによる回転駆動装置によって蓋を開閉駆動するようにしたので、蓋を任意の位置で停止させることがでる。
以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲で各種の変形が可能である。例えば、以上の実施の形態においては、第一段減速部（平歯車減速機構）を、入力軸３１の一方側端部に配設し、第二段減速部（平歯車減速機構）を、入力軸３１の他方側端部に配設したが、該第一段減速部を、第二段減速部の近傍で入力軸３１の他方側端部に配設しても良い。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、コンパクトで大減速比が得られる偏心揺動型減速機にできる。
請求項２の発明によれば、入力軸の両端部を有効に利用したコンパクトで大減速比が得られる偏心揺動型減速機にできる。
請求項３の発明によれば、小型の回転駆動装置にできる。
請求項４の発明によれば、重たい蓋を低速・高トルクで開閉させる小型の開閉装置を備えた容器にできる。
請求項５の発明によれば、偏心揺動型減速機の入力側（入力ピニオン）に制動力を作用させて出力側（軸）には大きな制動力が作用するので、小型の電磁ブレーキが採用できて小型の容器にできる。
請求項６の発明によれば、偏心揺動型減速機のケースを容器本体に、偏心揺動型減速機の軸を蓋に、小スペース内で容易に取り付けることができ、且つ重たい蓋を低速・高トルクで開閉させる小型の開閉装置を備えた容器にできる。
請求項７の発明によれば、容器内の収納物の交換や容器のメンテナンス等において、蓋を９０度以上開放した状態で人が真空容器内で作業を行なっても、蓋が自然に閉じ側に倒れることは無い。従って、重たい蓋によって人体を挟むことは無く安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏心揺動型減速機を備えた回転駆動装置の断面図である。
【図２】本発明の開閉蓋を備えた容器の側面である。
【図３】本発明の容器の上面図である。
【図４】従来の偏心揺動型減速機の図である。
【図５】従来の開閉蓋を備えた容器の図である。
【符号の説明】
２００・・・偏心揺動型減速機
１・・・内歯
３・・・ケース
５・・・軸受
７・・・軸受穴
９・・・軸
１１・・・外歯
１３・・・穴
１５・・・外歯歯車
１７・・・軸部
１９・・・クランク部
２１・・・軸受
２３・・・穴
２５・・・軸受
２７・・・クランク軸
２９・・・軸受
３１・・・入力軸
３３・・・複数の平歯車
３５・・・ピニオンギア
３７・・・入力平歯車
３９・・・入力ピニオンギア
１００・・・回転駆動装置
３００・・・電動機
７７・・・電磁ブレーキ
４００・・・真空容器
４０１・・・容器本体
４０３・・・蓋
４０５・・・第一アーム（固定部材６０）
４０６・・・第二アーム（被回転部材５０）

Claims

内周部に内歯が形成されたケースと，前記ケースに軸受を介して支持されると共に複数の軸受穴が形成された軸と、外周部に前記内歯に噛合う外歯が形成されると共に内部に複数の穴が形成された外歯歯車と、軸部及びクランク部を有し前記軸の軸受穴に該軸部が軸受を介して回転自在に支持されると共に前記外歯歯車の穴に該クランク部が係合した複数のクランク軸と、前記軸の内部に回転自在に挿入された入力軸と、前記複数のクランク軸の各端部に設けられた複数の平歯車と、前記複数の平歯車より外径が小さくて該複数の平歯車に噛合うと共に前記入力軸に設けられたピニオンギアとを備え、前記ケースまたは軸から回転出力を取り出す偏心揺動型減速機において、前記入力軸に設けた入力平歯車及び該入力平歯車より外径が小さくて該入力平歯車と噛合う入力ピニオンギアを備えたことを特徴とする偏心揺動型減速機。
前記ピニオンギアを前記入力軸の一方側端部に設けると共に前記入力平歯車を前記入力軸の他方側端部に設けたことを特徴とする請求項１記載の偏心揺動型減速機。
前記入力ピニオンギアと一体的な出力軸を有する電動機を前記入力軸から偏心した位置で前記ケースに設け、前記軸から回転出力を取り出すようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の偏心揺動型減速機を備えた回転駆動装置。
容器本体及び容器本体の蓋を備えた容器において、前記偏心揺動型減速機のケースを前記容器本体に取り付けると共に前記偏心揺動型減速機の軸を前記蓋に取り付けたことを特徴とする請求項３記載の回転駆動装置を備えた容器。
容器本体及び容器本体の蓋を備えた容器において、前記偏心揺動型減速機のケースを前記容器本体に取り付けると共に前記偏心揺動型減速機の軸を前記蓋に取り付け、且つ前記電動機に電磁ブレーキを取り付けて該電磁ブレーキが非通電のとき該電動機の出力軸にブレーキを付与するようにしたことを特徴とする請求項３記載の回転駆動装置を備えた容器。
前記容器本体に該容器本体から突出する端部を有する第一アームを固定すると共に前記蓋に該蓋から突出する端部を有する第二アームを固定し、前記偏心揺動型減速機のケースを前記第一アームの端部に取り付けると共に前記偏心揺動型減速機の軸を前記第ニアームの端部に取り付けたことを特徴とする請求項３記載の回転駆動装置を備えた容器。
前記蓋が、前記容器本体への閉じ状態から９０度以上の開き状態に開閉するようにしたことを特徴とする請求項４、５、６のいずれか一項記載の容器。