JP2004340191A - ギヤードモータおよび減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数でしかもコンパクトな高減速比のギヤードモータを提供する。
【解決手段】モータ１０の出力軸１２に腕を構成する偏心支軸１７を圧入固定して取付け、この偏心支軸１７に互いに一体に結合された第１の遊星歯車２１と第２の遊星歯車２２とを回転自在に支持する。そして第１の遊星歯車２１を固定されたブラケット２５の筒状突部２７の内周面の第１の遊星歯車３１に噛合わせ、モータ１０を駆動させることによって第１の遊星歯車２１が第１の内歯歯車３１の内周面を転動しながら自転と公転とを行なう際に第２の遊星歯車２２が、同心支軸３３に回転自在に支持された第２の内歯歯車３２を駆動するようにし、この第２の内歯歯車３２の出力回転をプーリ３４によって取出す。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はギヤードモータに係り、とくに遊星歯車機構を応用した高減速比のギヤードモータおよび減速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平４−２４４６３６号公報には、ハーモニックドライブ機構のウエーブジェネレータを、円板状部材とその外周縁に配置したローラとで構成し、このウエーブジェネレータを直結される遊星歯車機構の腕として兼用し、入力軸と出力軸とを同軸状に配置するようにした減速装置が開示されている。
【０００３】
また特開平４−２４４６３７号公報には、ハーモニックドライブ機構の可撓性を有する回転側外歯歯車を、円筒状歯車形成部と円板状保持部とに分割して両者を遊嵌連結するようにし、入力軸と出力軸とを同軸状に配置した減速装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２４４６３６号公報
【特許文献２】特開平４−２４４６３７号公報
【特許文献３】特開平１１−７２１４６号公報
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−２４４６３６号公報や特開平４−２４４６３７号公報に開示されている減速装置は、入力軸と出力軸とを同軸状に配置することができる減速装置である。従ってこのような減速装置をモータの前端側に取付けるとともに、モータの出力軸を上記入力軸と直結すると、モータの出力軸と同軸状の軸を通して出力を取出すことが可能になる。
【０００５】
ところがこの種の減速装置は、外周部に歯車を形成した楕円形のウエーブジェネレータあるいは可撓性を有するウエーブジェネレータを必要とする。このようなウエーブジェネレータはその製作が非常に難しく、これによって減速装置が高価になる。また腕の中心部と対応する位置に太陽歯車を配するとともに、この太陽歯車と噛合う遊星歯車を回転自在な腕上に設ける必要があり、しかも遊星歯車を外側の内歯歯車に噛合わさなければならず、とくに遊星歯車の存在によって小型化が困難になり、コンパクトでしかも高減速比の減速装置が得られない欠点がある。
【０００６】
本発明はウエーブジェネレータのような特殊な歯車を用いることなく、少ない部品によって高い減速比を得ることが可能なコンパクトなギヤードモータおよび減速装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の主要な発明は、
回転トルクを発生し、出力軸を通して前記回転トルクを取出すモータと、
前記出力軸に固着された腕と、
前記腕によって回転可能に支持されている第１の遊星歯車と、
該第１の遊星歯車と一体に回転するように連結された第２の遊星歯車と、
前記第１の遊星歯車と噛合う固定された第１の内歯歯車と、
前記第２の遊星歯車と噛合う回転可能な第２の内歯歯車と、
を具備し、前記第２の内歯歯車の回転を出力回転として取出すことを特徴とするギヤードモータに関するものである。
【０００８】
ここで前記腕が前記モータの出力軸に固着された偏心支軸であって、該偏心支軸によって前記第１の遊星歯車と前記第２の遊星歯車とが同軸状であってしかも前記モータの出力軸に対して偏心して回転自在に支持されることが好ましい。また前記偏心支軸の先端部に前記モータの出力軸と同軸状の同心支軸が連設され、該同心支軸によって前記第２の内歯歯車が回転可能に支持されることが好ましい。また前記モータの外筐と結合されたブラケットを具備し、該ブラケットの筒状突部の内周部に前記第１の内歯歯車が設けられるとともに、前記ブラケットによって所定の位置に取付けられることが好ましい。また前記第２の内歯歯車の端部に伝動手段が設けられ、該伝動手段を介して出力回転を取出すことが好ましい。また前記伝動手段がプーリであることが好ましい。また前記腕を構成する偏心支軸にカウンタバランスウエートが設けられることが好ましい。また前記カウンタバランスウエートが前記偏心支軸の偏心方向とは逆方向に偏心して設けられた板状部であることが好ましい。
【０００９】
減速装置に関する主要な発明は、
中心軸線を中心として回転自在な腕と、
前記腕の前記中心軸線から偏心した位置に回転自在に取付けられかつ互いに結合された第１の遊星歯車および第２の遊星歯車と、
固定されかつ前記第１の遊星歯車が噛合う第１の内歯歯車と、
前記中心軸線を中心として回転自在に支持されかつ前記第２の遊星歯車が噛合う第２の内歯歯車と、
を具備し、前記腕を回転駆動して前記第２の内歯歯車によって出力回転を取出すことを特徴とする減速装置に関するものである。
【００１０】
ここで前記腕が中心軸線と同軸の入力軸上に固着され、該入力軸に対して偏心している偏心支軸であることが好ましい。また前記第１の遊星歯車の歯数と前記第２の遊星歯車の歯数とが互いに近接していることが好ましい。また前記第１の内歯歯車の歯数と前記第２の内歯歯車の歯数とが互いに近接していることが好ましい。また前記第１の遊星歯車の歯数と前記第２の内歯歯車の歯数とが等しいことが好ましい。
【００１１】
上記の発明の好ましい態様のギヤードモータまたは減速装置によれば、モータの出力軸であって減速装置の入力軸を回転駆動するとこの出力軸と一緒に腕が回転し、これによって第１の遊星歯車が第１の内歯歯車の内部を転動する。そして第１の遊星歯車と一体になっている第２の遊星歯車が第２の内歯歯車の内側を転動しながらこの第２の内歯歯車を回転駆動する。従って第２の内歯歯車によって減速された回転を取出すことが可能になる。
【００１２】
ここでとくに第１の遊星歯車の歯数と第２の遊星歯車の歯数とを互いに近い値に設定するとともに、第１の内歯歯車の歯数と第２の内歯歯車の歯数とを互いに近い値に設定し、さらに好ましくは第１の遊星歯車の歯数と第２の内歯歯車の歯数を等しくするかあるいは近い値に設定することにより、極めて高い減速比を得ることが可能になり、モータの回転数を高い減速比で減速した出力回転が取出される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の一実施の形態のギヤードモータを示すものであって、このギヤードモータはモータ１０を備え、このモータ１０の回転数を大幅に減速して出力回転を取出すようにしている。モータ１０は図２に示すようにケーシングの内部にロータ１１を備え、出力軸１２に固着されている。そしてロータ１１がステータコイル１３の内側で回転するようになっている。なおここではモータ１０として直流モータが用いられている。
【００１４】
モータ１０の出力軸１２は前方側へ突出するとともに、減速装置の入力軸を構成している。そしてこのモータ１０の出力軸上に腕を構成する偏心支軸１７が固着されている。偏心支軸１７にはその中心に対して偏心した位置に挿通孔１８が形成され、この挿通孔１８に上記モータ１０の出力軸１２が圧入固定されている。また偏心支軸１７にはこの偏心支軸１７の偏心方向に対して逆方向に偏心する板状部から成るカウンタバランスウエート１９が一体に設けられている。なおここでカウンタバランスウエート１９を有する偏心支軸１７は例えば真鍮によって作られている。
【００１５】
上記偏心支軸１７上には第１の遊星歯車２１と第２の遊星歯車２２とが回転自在に支持されている。これら一対の遊星歯車２１、２２はともにエンジニアリングプラスチックによって作製された歯車であって、互いに同軸状に結合されるとともに、それらの中心孔を上記偏心支軸１７が貫通するようにして該偏心支軸１７によって回転自在に支持されている。
【００１６】
上記モータ１０の前端側にはブラケット２５が固着されている。ブラケット２５は取付け部２６を備えるとともに、前端側に筒状突部２７を形成している。そしてこの筒状突部２７の内周面上に第１の内歯歯車３１が形成され、この第１の内歯歯車３１が上記第１の遊星歯車２１に噛合っている。
【００１７】
上記第１の遊星歯車２１と一体に結合されている第２の遊星歯車２２はブラケット２５の前端側に位置する第２の内歯歯車３２と噛合っている。第２の内歯歯車３２はブラケット２５の筒状突部２７と同軸状に配されるとともに、上記偏心支軸１７の先端部に設けられている同心支軸３３に回転自在に支持されている。同心支軸３３はモータ１０の出力軸１２と同軸状になっている。そして第２の内歯歯車３２の前端側であってその外表面上にプーリ３４が形成され、このプーリ３４によって出力回転を取出すようにしている。なお第２の内歯歯車３２が同心支軸３３から脱落するのを防止するために、この同心支軸３３の先端部には止め輪３５が装着されている。
【００１８】
以上のような構成において、モータ１０のステータコイル１３に通電すると、出力軸１２に取付けられているロータ１１が回転力を受けて回転する。従ってこの出力軸１２に圧入固定されている偏心支軸１７が回転される。偏心支軸１７は遊星歯車装置の腕を構成しており、このために腕１７上において第１の遊星歯車２１と第２の遊星歯車２２とが一緒に公転する。しかも第１の遊星歯車２１は第１の内歯歯車３１に噛合っており、しかもこの第１の内歯歯車３１がブラケット２５の筒状突部２７の内周面に形成されている固定された内歯歯車であるために、上記第１の遊星歯車２１は第１の内歯歯車３１によって自転される。
【００１９】
第２の遊星歯車２２は第１の遊星歯車２１と一体に結合されているために、第２の遊星歯車２２は強制的に第１の遊星歯車２１と公転しながら同一回転数で自転を行なう。従ってこの第２の遊星歯車２２の公転運動と自転運動とによって、第２の遊星歯車２２が噛合う第２の内歯歯車３２が同心支軸３３を中心として駆動される。従ってこの第２の内歯歯車３２の回転をプーリ３４を通して取出すことが可能になる。
【００２０】
いまここで第１の内歯歯車３１の歯数をＺ_１ 、第１の遊星歯車２１の歯数をＺ_２ 、第２の遊星歯車２２の歯数をＺ_３ 、第２の内歯歯車３２の歯数をＺ_４とし、モータ１０の出力軸１２および腕１７をｎ回転したときの第２の内歯歯車３２の回転数を求める。ここで上記第１の内歯歯車３１がブラケット２５の筒状突部２７の内側に形成され、しかも回転しない歯車であることから、その合成回転数が０になる。従って遊星歯車装置の定法に従って計算を行なうと図３に示すようになる。また具体的な歯数と減速比の関係を表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
図３の歯車３２の回転数の計算式から明らかなように、モータの１回転に対して出力側を構成する第２の内歯歯車３２あるいはプーリ３４は１−Ｚ_１ ・Ｚ_３／Ｚ_２ ・Ｚ_４ の回転数になる。ここでとくに第１の遊星歯車２１と第２の遊星歯車２２の歯数を互いに非常に近い値、例えばその歯数の差が１であるようにし、さらに第１の内歯歯車３１と第２の内歯歯車３２の歯数が非常に近い値であってその歯数差が１になるようにすると、極めて高い減速比が得られる。
【００２３】
一例として表１に示すように、Ｚ_１ ＝２９、Ｚ_２ ＝２８、Ｚ_３ ＝２７、Ｚ_４ ＝２８とした場合に、
１−Ｚ_１ ・Ｚ_３ ／Ｚ_２ ・Ｚ_４ ＝１／７８４
となる。従って極めて少ない部品点数でしかも高減速比を実現することが可能になる。ここでその出力回転が第２の内歯歯車３２あるいはプーリ３４を通して取出されるために、モータ１０の出力軸１２と同軸状の出力部から高減速比で減速された高トルクの回転を取出すことが可能になる。
【００２４】
なお図２に示す構成において、互いに噛合う第１の遊星歯車２１と第１の内歯歯車３１とは互いに同じモジュールである。また互いに噛合う第２の遊星歯車２２と第２の内歯歯車３２とは同一モジュールである。従って偏心支軸１７と上記モータ１０の出力軸１２との間の偏心量をｅとし、歯車のモジュールをｍとした場合には、次式が成立する。
【００２５】
Ｚ_１ ＝Ｚ_２ ＋２ｅ／ｍ
Ｚ_４ ＝Ｚ_３ ＋２ｅ／ｍ
以上本願に含まれる発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内で各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態における遊星歯車２１、２２および内歯歯車３１、３２の歯数については任意に変更可能であって、これによって上記実施の形態とは異なる減速比とすることが可能でなる。またこのようなギヤードモータは各種のトルクのものを提供することができ、各種の用途に広範に利用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本願の主要な発明は、回転トルクを発生し、出力軸を通して回転トルクを取出すモータと、出力軸に固着された腕と、腕によって回転可能に支持されている第１の遊星歯車と、該第１の遊星歯車と一体に回転するように連結された第２の遊星歯車と、第１の遊星歯車と噛合う固定された第１の内歯歯車と、第２の遊星歯車と噛合う回転可能な第２の内歯歯車と、を具備し、第２の内歯歯車の回転を出力回転として取出すようにしたものである。
【００２７】
従ってこのようなギヤードモータによれば、モータの出力軸によって腕を駆動することにより、第１の遊星歯車を固定された内歯歯車内を転動させながら公転と自転とを行なわせ、第１の遊星歯車と一体に回転する第２の遊星歯車によって第２の内歯歯車を駆動することによって、この第２の内歯歯車によって極めてゆっくりとした回転数の回転を取出すことが可能になり、少ない部品点数によってコンパクトな高減速比のギヤードモータが得られる。
【００２８】
減速装置に関する主要な発明は、中心軸線を中心として回転自在な腕と、腕の中心軸線から偏心した位置に回転自在に取付けられかつ互いに結合された第１の遊星歯車および第２の遊星歯車と、固定されかつ第１の遊星歯車が噛合う第１の内歯歯車と、中心軸線を中心として回転自在に支持されかつ第２の遊星歯車が噛合う第２の内歯歯車と、を具備し、腕を回転駆動して第２の内歯歯車によって出力回転を取出すようにしたものである。
【００２９】
従ってこのような遊星歯車装置によれば、製作加工が難しい特殊な部品を用いることなく、しかも少ない部品点数でコンパクトな形状の高減速比の減速装置を提供することが可能になる。とくに第１の遊星歯車の歯数と第２の遊星歯車の歯数とを互いに近接させ、第１の内歯歯車の歯数と第２の内歯歯車の歯数とを互いに近接させ、さらに好ましくは第１の遊星歯車の歯数と第２の内歯歯車の歯数とを等しくすることによって、極めて高い減速比の減速装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ギヤードモータの構成を示す分解斜視図である。
【図２】同ギヤードモータの要部縦断面図である。
【図３】ギヤードモータの回転数の計算を示す表である。
【符号の説明】
１０‥‥モータ、１１‥‥ロータ、１２‥‥出力軸（減速装置の入力軸）、１３‥‥ステータコイル、１７‥‥偏心支軸（腕）、１８‥‥挿通孔、１９‥‥カウンタバランスウエート、２１‥‥第１の遊星歯車、２２‥‥第２の遊星歯車、２５‥‥ブラケット、２６‥‥取付け部、２７‥‥筒状突部、３１‥‥第１の内歯歯車、３２‥‥第２の内歯歯車、３３‥‥同心支軸、３４‥‥プーリ、３５‥‥止め輪

Claims (13)

1. 回転トルクを発生し、出力軸を通して前記回転トルクを取出すモータと、
   前記出力軸に固着された腕と、
   前記腕によって回転可能に支持されている第１の遊星歯車と、
   該第１の遊星歯車と一体に回転するように連結された第２の遊星歯車と、
   前記第１の遊星歯車と噛合う固定された第１の内歯歯車と、
   前記第２の遊星歯車と噛合う回転可能な第２の内歯歯車と、
   を具備し、前記第２の内歯歯車の回転を出力回転として取出すことを特徴とするギヤードモータ。
2. 前記腕が前記モータの出力軸に固着された偏心支軸であって、該偏心支軸によって前記第１の遊星歯車と前記第２の遊星歯車とが同軸状であってしかも前記モータの出力軸に対して偏心して回転自在に支持されることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
3. 前記偏心支軸の先端部に前記モータの出力軸と同軸状の同心支軸が連設され、該同心支軸によって前記第２の内歯歯車が回転可能に支持されることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
4. 前記モータの外筐と結合されたブラケットを具備し、該ブラケットの筒状突部の内周部に前記第１の内歯歯車が設けられるとともに、前記ブラケットによって所定の位置に取付けられることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
5. 前記第２の内歯歯車の端部に伝動手段が設けられ、該伝動手段を介して出力回転を取出すことを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
6. 前記伝動手段がプーリであることを特徴とする請求項５に記載のギヤードモータ。
7. 前記腕を構成する偏心支軸にカウンタバランスウエートが設けられることを特徴とする請求項２に記載のギヤードモータ。
8. 前記カウンタバランスウエートが前記偏心支軸の偏心方向とは逆方向に偏心して設けられた板状部であることを特徴とする請求項７に記載のギヤードモータ。
9. 中心軸線を中心として回転自在な腕と、
   前記腕の前記中心軸線から偏心した位置に回転自在に取付けられかつ互いに結合された第１の遊星歯車および第２の遊星歯車と、
   固定されかつ前記第１の遊星歯車が噛合う第１の内歯歯車と、
   前記中心軸線を中心として回転自在に支持されかつ前記第２の遊星歯車が噛合う第２の内歯歯車と、
   を具備し、前記腕を回転駆動して前記第２の内歯歯車によって出力回転を取出すことを特徴とする減速装置。
10. 前記腕が中心軸線と同軸の入力軸上に固着され、該入力軸に対して偏心している偏心支軸であることを特徴とする請求項９に記載の減速装置。
11. 前記第１の遊星歯車の歯数と前記第２の遊星歯車の歯数とが互いに近接していることを特徴とする請求項９に記載の減速装置。
12. 前記第１の内歯歯車の歯数と前記第２の内歯歯車の歯数とが互いに近接していることを特徴とする請求項９に記載の減速装置。
13. 前記第１の遊星歯車の歯数と前記第２の内歯歯車の歯数とが等しいことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の減速装置。

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