JP2005264969A - 遊星型の摩擦伝動減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 遊星型の摩擦伝動減速装置において、遊星摩擦輪の回転の円滑性を向上させると共に、簡単な構成によってキャリヤ軸と遊星摩擦輪間のガタを解消できるようにすることを課題とする。
【解決手段】 本摩擦伝動減速装置は、キャリヤ軸４１の直径がインナーリング４０の内径よりも小さく、該キャリヤ軸４１に該インナーリング４０を遊嵌させ、上記キャリヤ軸４１とインナーリング４０との間の隙間に介在する金属接着剤４５によってキャリヤ軸４１とインナーリング４０が接着・固定される。そして、前記キャリヤ軸４１とインナーリング４０間の隙間が、遊星摩擦輪４２を太陽軸３１と固定摩擦輪３２との間に圧入したときのインナーリング４０の弾性変形を阻害しない程度に大きく設定される。
【選択図】 図６

Description

この発明は転がり軸受を用いた遊星型の摩擦伝動減速装置に関するものであり、遊星摩擦輪とキャリヤ軸との間の嵌合部に生じるガタをなくして回転伝達を円滑にして追従性（正逆転の切り替わり時の追従性）を確実にするものである。さらに具体的には、ステッピングモータを駆動源とするスライダーや昇降体等（以下、スライダー等という。）の駆動装置に適用される減速装置であり、スライダー等の停止位置を迅速に高精度で制御することができるものである。

半導体製造装置や液晶製造装置等における高精密駆動装置用の伝動装置としては、回転伝達が平滑で振動の小さい摩擦伝動減速装置が用いられる。
スライダー等の停止位置を高精度で制御する駆動装置としては、該スライダー等をステッピングモータで駆動し、これらの停止位置を高精度（例えば、１μｍ単位）で検出して、この位置検出信号によってフィードバック制御して、所定位置に停止させるものがあるが、前記ステッピングモータからスライダー等へ駆動力を伝達する伝動装置として、機構が単純で小型である遊星型の摩擦伝動減速装置（以下、摩擦伝動減速装置という。）がよく用いられる。
前記スライダー等の駆動装置は、例えば図１に示すように、ベッド８のガイドレールで案内されるスライダー１を精密ねじ軸２により往復動させるものであり、該ねじ軸２は遊星摩擦伝動減速装置３を介してステッピングモータ４で駆動される。前記スライダー１の位置を位置センサ５によって高精度（例えば１μｍ単位）で検出し、制御目標位置との誤差をＣＰＵ６で演算し、誤差修正のための制御信号を駆動手段７に送信して必要な回転角度だけステッピングモータ４を回転させ、最終的に高精度で目標位置に停止させるものである。

前記遊星摩擦伝動減速装置３は、図２に示されている構成を備えており、その駆動軸（図１の例では、ステッピングモータ軸）１１の回転量に対する被駆動軸１２（図１の例では、ねじ軸２）の回転量の追従性が低いと、スライダー１の停止位置の制御効率や制御精度は当然低くなり、高速で目標位置に移動させて迅速且つ高精度で目標位置に停止させることはできない。
図２に示す従来の遊星摩擦伝動減速装置３は、太陽軸１５と固定摩擦輪１６との間に遊星摩擦輪１３を圧入嵌合させてこれを微小に潰して楕円状に弾性変形させ、その弾発力によって遊星摩擦輪１３を太陽軸１５と固定摩擦輪１６に摩擦係合させて、キャリヤ１７を減速駆動するものである。
したがって、遊星摩擦輪１３は図２（ｃ）のｍ−ｍ’方向に微小に潰されて楕円状に弾性変形され、この状態では圧縮方向に対して直角の方向（同図ｎ−ｎ’方向、キャリヤの公転方向）に遊星摩擦輪１３が膨らむ（拡張する）ので、この方向において遊星摩擦輪１３とキャリヤ軸１４との間の嵌合部にガタ（微小間隙ｋ）が生じる。このガタ（バックラッシュ）のために遊星摩擦輪１３がキャリヤ軸１４に対して公転方向に変位（２〜３μｍの極めて微小な変位）して、駆動軸１１の回転に対する被駆動軸（キャリヤ１７が固定されている出力軸）１２の回転の追従精度が低下する。

また、この従来の摩擦伝動減速装置においては、遊星摩擦輪１３とインナーリング１３ａとの間に介在させたニードルローラ１３ｂがキャリヤ軸１４の周りを一回公転する間に、前記キャリヤ軸１４と遊星摩擦輪１３の間で強圧されて自転しながら公転する高負荷領域（楕円状に変形された遊星摩擦輪１３の短軸ｍ−ｍ’方向領域）と、キャリヤ軸１４と遊星摩擦輪１３の間で無負荷でガタのある状態で自転しないで公転する無負荷領域（同じく遊星摩擦輪１３の長軸ｎ−ｎ’方向領域）とを交互に２回繰り返して通過し、この間に前記ニードルローラ１３ｂは自転と非自転とを繰り返すことになる。このようにニードルローラ１３ｂが自転しない状態から自転する状態へ切り替わるとき、該ニードルローラ１３ｂはキャリヤ軸１４と遊星摩擦輪１３に対してスリップするばかりでなく、斜行する傾向を示し、さらには該遊星摩擦輪１３に対して衝撃を与えてこれを微小に振動させることになる。

このようなガタの発生を防止して高精度の位置決め制御を効率的に行うことができる遊星摩擦伝動減速装置は、例えば、特公平４−３２２５６号公報、及び特開平６−１７４０２６号公報に記載されているように従来から公知のものである。前記特公平４−３２２５６号公報（従来例１）に記載されたものは、図３に示すように、遊星摩擦輪２３とインナーリング２３ａとの間に、転動体としての剛性が高いニードルローラ２３ｂを介在させると共に、前記インナーリング２３ａとキャリヤ軸２４との間には微小な間隙が形成されている。前記キャリヤ軸２４の公転方向両側は切り欠かれており、太陽軸２５とキャリヤ軸２４の中心を通る仮想の平面に対してそれぞれ平行な面に形成されている。これらの平行な面と前記インナーリング２３ａの内面とにより囲まれる弓形空間の一方には、１個の弓形の可動部材２３ｃが組み込まれ、また他方の弓形空間には弾性部材２３ｅを間に挟んで２個の扇形の可動部材２３ｄ，２３ｄが組み込まれている。このような構成によって、前記インナーリング２３ａとキャリヤ軸２４との間に生じるキャリヤ軸の公転方向のガタを吸収している。
前記従来例１に記載されているキャリヤ軸２４による遊星摩擦輪の支持機構は、その機構構造が複雑であって成形加工コストが高くなり、また弾性部材２３ｅの作用によってガタを防止しているので、キャリヤ軸２４に対する遊星摩擦輪２３の支持剛性が不足して安定しないという問題がある。

前記特開平６−１７４０２６号公報（従来例２）には、遊星摩擦伝動減速装置における従来例１の上記問題を解決することを目的として、該従来例１のものにおける弾性部材やインナーリングを用いることなしに、キャリヤ軸の断面をほぼ楕円形状にすることによって、遊星摩擦輪とキャリヤ軸との間に生じるガタを防止することが記載されている（以下、「従来技術」という）。
次に、前記従来技術の概要について図４を参照しながら説明する。
遊星摩擦輪３０は、リテーナ（保持器）３４で保持されているニードルローラ３３によって、キャリヤ軸３９に対して回転自在に支持されている。前記キャリヤ軸３９はその断面がほぼ楕円形状に形成されており、このキャリヤ軸３９にニードルローラ３３を介在させて前記遊星摩擦輪３０を圧入嵌合させているので、該遊星摩擦輪３０はキャリヤ軸３９の長径方向に膨らまされて（拡張されて）楕円形状に弾性変形される（予備変形）。しかし、この時点では、前記キャリヤ軸３９の短径方向において遊星摩擦輪３０とキャリヤ軸３９との間に遊び隙間が確保されている。この遊び隙間は、前記遊星摩擦輪３０を太陽軸３１と固定摩擦輪３２との間に圧入するとき、前記固定摩擦輪３２と太陽軸３１とに挾まれて潰されるようになっている。

そして、前記遊星摩擦輪３０が太陽軸（駆動側）３１と固定摩擦輪３２との間に圧入されるとき、該遊星摩擦輪３０は太陽軸３１と固定摩擦輪３２との間に挟まれて微小に（例えば５μｍ）潰される（変形される）。このように遊星摩擦輪３０が潰されると、該遊星摩擦輪３０はキャリヤ軸３９の楕円形状の長径方向に膨らもうと（拡張しようと）するが、前記キャリヤ軸３９の圧入嵌合によって同方向に予め膨らまされているので、該遊星摩擦輪３０はそれ以上同方向に膨らむことはない。
したがって、前記キャリヤ軸３９の長径方向（キャリヤ軸３９の公転方向）において、該キャリヤ軸３９と遊星摩擦輪３０との間にガタが生じることはない。これが従来技術においてガタの発生を防止する基本原理である。

図２に示された前記従来の遊星摩擦伝動減速装置においては、ニードルローラ１３ｂがキャリヤ軸１４の周りを一回公転する間に、前記キャリヤ軸１４と遊星摩擦輪１３との間で強圧されて自転しながら公転する高負荷領域（楕円状に変形した遊星摩擦輪１３の短径方向領域）と、キャリヤ軸１４と遊星摩擦輪１３との間で無負荷でガタのある状態で自転しないで公転する無負荷領域（楕円状に変形した遊星摩擦輪１３の長径方向領域）とを交互に２回繰り返して通過し、この間に前記ニードルローラ１３ｂは自転と非自転とを繰り返すことになる。このようにニードルローラ１３ｂが自転しない状態から自転する状態へ切り替わるとき、該ニードルローラ１３ｂはキャリヤ軸１４と遊星摩擦輪１３に対してスリップするばかりでなく、斜行する傾向を示し、該遊星摩擦輪１３に対して衝撃を与えてこれを微小に振動させることになる。

また、図４に示された前記従来技術は、キャリヤ軸３９の断面形状をほぼ楕円形状にし、その長径方向の径を、リテーナ３４で保持されているニードルローラ３３が自由状態にあるときの仮想内接円径よりも大きくすると共に、その短径方向の径を同ニードルローラ３３の仮想内接円径よりも小さくしたものであり、このキャリヤ軸３９を前記ニードルローラ３３間に押し込んで組み立てる（圧入嵌合する）とき、該ニードルローラ３３をキャリヤ軸３９の長径方向に押し拡げて、遊星摩擦輪３０を同方向に予め膨らませて楕円状に弾性変形（以下、予備変形という）させる。次に、前記遊星摩擦輪３０を太陽軸（駆動側）３１と固定摩擦輪３２との間に圧入して組み立てると、該遊星摩擦輪３０が太陽軸３１と固定摩擦輪３２との間でその直径方向に微小（例えば５μｍ）に潰されて（変形されて）、該遊星摩擦輪３０の横方向（潰し方向に対して直角の方向）へ膨らむ（拡張する）が、この膨らみ分を前記予備変形と相殺させることにより、該遊星摩擦輪３０の横方向へのこれ以上の膨らみを無くし、これによって上記ガタの発生を回避しているものである。

しかし、この従来技術によれば、前記キャリヤ軸３９の断面形状が概ね楕円形であるので、それを高精度に成形、研磨加工することは容易ではなく、また、前記ニードルローラ３３の自転及び公転運動の円滑性も害される。このために、固定摩擦輪３２に微小な振動を生じさせることになる。
また、キャリヤ軸３９の半径方向位置には微小な誤差が避けられず（例えば４μｍ程度）、この誤差のために、太陽軸３１の転動面と固定摩擦輪３２の転動面間の隙間の中心からずれている。そして、遊星摩擦輪３０はキャリヤ軸３９の中心を回転軸心を中心にして自転するので、上記ずれ分だけ偏心した軸線を中心に回転（自転）することになり、固定摩擦輪３２の転動面と太陽軸３１の転動面に対する圧接力が不均等になるという問題もある。
特公平４−３２２５６号公報 特開平６−１７４０２６号公報

この発明は、インナーリング（内輪）をキャリヤ軸に嵌合させた遊星摩擦輪（外輪）の支持機構について、前記インナーリングと遊星摩擦輪の間で転動する転動体が円形の転動面を転動するようにして、該遊星摩擦輪の回転の円滑性を向上させると共に、簡単な構成によってキャリヤ軸と遊星摩擦輪間のガタを解消できるように、また、太陽軸と固定摩擦輪の間に遊星摩擦輪を圧入するとき、太陽軸の転動面と固定摩擦輪の転動面間の間隔の半径方向中心に遊星摩擦輪が自動調心されるように、遊星摩擦輪のキャリヤ軸による支持機構を工夫することをその課題とするものである。

〔解決手段１〕（請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた手段１は、駆動軸である太陽軸と、固定ケーシングに固定された固定摩擦輪と、被駆動軸に連結されるキャリヤとが同心に配置され、
前記キャリヤは複数のキャリヤ軸を備えており、
前記各キャリヤ軸には、遊星摩擦輪が多数の転動体とインナーリングによって回転自在に支承され、
前記それぞれのキャリヤ軸に支持された遊星摩擦輪は、前記太陽軸と固定摩擦輪の間に圧入され微小に潰されて楕円状に弾性変形されることにより、前記駆動軸から被駆動軸へ摩擦により回転を伝達する遊星型の摩擦伝動減速装置を前提として、次の（イ）〜（ハ）によるものである。
（イ）前記転動体がボールまたはローラであること、
（ロ）前記キャリヤ軸の直径が前記インナーリングの内径よりも小さく、該キャリヤ軸に該インナーリングを遊嵌させ、上記キャリヤ軸とインナーリング間の隙間に介在する金属接着剤によってキャリヤ軸とインナーリングが接着・固定されていること、
（ハ）前記キャリヤ軸とインナーリング間の上記隙間が、遊星摩擦輪を太陽軸と固定摩擦輪との間に圧入したときのインナーリングの弾性変形を阻害しない程度に大きいこと。
なお、キャリヤ軸の断面形状は基本的には円形であり、切削研磨加工の容易さ、加工精度等からしてこれが最も望ましいが、キャリヤ軸とインナーリングとの間に空隙が介在し、接着剤層が介在するものであるから、多角形など非円形断面のものでも支障は無い。

〔作 用〕
次いで、図６を参照しながら前記解決手段の作用を説明する。
この図６においては、インナーリング４０をキャリヤ軸４１に遊び２ｘ（μｍ）で遊嵌して遊星摩擦輪４２がキャリヤ軸４１に支持されており、自由状態において内径ｄ（ｍｍ）の遊星摩擦輪４２が固定摩擦輪３２と太陽軸３１との間で２ｙ（μｍ）だけ潰れている状態を示している。
このとき、インナーリング４０はキャリヤ軸４１に対して半径方向に自由であるから、ボール４３を介して潰されて楕円状に弾性変形する。このときの遊星摩擦輪４２とともにインナーリング４０も潰れて楕円形状に弾性変形する。
ただし、インナーリング４０の潰れ量ｙ_１はインナーリング４０の半径方向剛性の大小により左右されるので、遊星摩擦輪４２の潰れに伴ってインナーリング４０が所要量潰れて弾性変形するようにその半径方向剛性を選択する。

キャリヤ軸４１に対する遊嵌の遊び量がインナーリング４０の弾性変形を阻害しない程度に大きいので、インナーリング４０が遊星摩擦輪４２と同様に弾性変形することで、楕円状に弾性変形したインナーリング４０と遊星摩擦輪４２の長径方向における隙間の増大をほとんどなくすることができる。
また、太陽軸３１と固定摩擦輪３２との間に遊星摩擦輪４２が圧入されるとき、この時点ではインナーリング４０はキャリヤ軸４１に対して半径方向に自由度があるので、遊星摩擦輪４２は太陽軸３１と固定摩擦輪３２間の隙間の中心位置に自動調心され、この調心位置で自転することになる。したがって、太陽軸３１、固定摩擦輪３２の転動面に対する遊星摩擦輪４２の圧接力の、１自転の間の変化は少なく、したがってその間に伝動トルクの変動は少ない。

なお、上記金属接着剤については、いわゆる瞬間的に硬化する接着剤を使用する必要はなく、通常の金属接着剤（例えば、嫌気性接着剤）を使用すればよく、通常の金属接着剤は、インナーリング４０をキャリヤ軸４１に嵌合させて若干の時間後に硬化し始めるので、インナーリング４０の内周面、キャリヤ軸４１の外周面に金属接着剤を塗布した状態でインナーリング４０をキャリヤ軸４１に遊嵌させ、金属接着剤が硬化する前に遊星摩擦輪４２を太陽軸３１と固定摩擦輪３２の間に圧入してこれらに組み付ければよい。
また、多数のボール４３は図示しないリテーナ（保持器）によって保持されている。
また、図６では転動体はボールであるが、以上の作用から明らかなとおり、ボールであることが不可欠の必要条件ではないから、転動体がニードルローラ等のローラであるものにも解決手段１を適用することができる。

〔実施態様１〕（請求項２に対応）
実施態様１は、前記解決手段１の遊星型の摩擦伝動減速装置において、各キャリヤ軸４１にそれぞれ支持されている遊星摩擦輪４２が、該キャリヤ軸４１の軸方向に互いにずれて配置されていることである。
〔作 用〕
太陽軸３１、キャリヤ軸４１及び固定摩擦輪３２の中心軸線の微小な傾きのために、遊星摩擦輪４２は太陽軸３１や固定摩擦輪３２に対して微妙に片当たりし、該遊星摩擦輪４２の角が太陽軸３１や固定摩擦輪３２の転動面に強く当ることになり、このため、太陽軸３１や固定摩擦輪３２の転動面が偏磨耗する。
この実施態様１においては、複数の遊星摩擦輪４２が互いに軸方向にずらして配置されているので、その片当り面の偏磨耗が分散され、集中することが避けられる。したがって、その耐久性が向上し、長期間に亘って円滑な伝動が維持される。

〔実施態様２〕（請求項３に対応）
実施態様２は、前記解決手段１又は実施態様１の遊星型の摩擦伝動減速装置において、インナーリング４０、ボール４３及び遊星摩擦輪４２が、それぞれ規格品である「ボールベアリング」のインナーリング、ボール及びアウターリングであることである。
なお、上記の「規格品」は、ＪＩＳの規格品、ベアリングメーカーの規格品等、一般に流通して汎用されている定型品を意味する。
〔作 用〕
キャリヤ軸４１の直径を上記「ボールベアリング」のインナーリング４０の内径よりも所定の遊び代分だけ小さくして、これにボールベアリングのインナーリングを遊嵌させることにより、キャリヤＣに遊星摩擦輪４２を組み付けてサブアセンブリとする。これを太陽軸３１と固定摩擦輪３２の間に圧入させることによって、遊星摩擦伝動減速装置が組み立てられる。ここで使用される「ボールベアリング」は規格品であり極めて廉価であるため、遊星摩擦伝動減速装置の製作に要する加工工数や製作コストが大幅に低減される。また、規格品である「ボールベアリング」のインナーリング、ボール及びアウターリングの成形加工精度、寸法精度が極めて高いので、これを利用した遊星摩擦伝動減速装置の回転精度や伝動精度は共に高い。

〔実施態様３〕（請求項４に対応）
実施態様３は、前記解決手段１、実施態様１又は実施態様２の遊星型の摩擦伝動減速装置において、固定摩擦輪３２が、固定ケーシングＨの端面開口に嵌合固定される閉蓋カバーと一体に形成されていることである。
〔作 用〕
固定摩擦輪３２が上記閉蓋カバーと一体に形成されているので、固定摩擦輪３２はその成形加工、研磨加工が容易であり、また、圧入嵌合された遊星摩擦輪４２からの拡張作用に対する剛性が高く変形が小さい。

〔実施態様４〕（請求項５に対応）
実施態様４は、前記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様３のいずれかの遊星型の摩擦伝動減速装置において、前記各キャリヤ軸４１に対して、インナーリング４０、ボール４３及び遊星摩擦輪４２を２組以上組み込むことである。
〔作 用〕
伝動トルクを大きくする等のために軸方向に長い遊星摩擦輪を用いる場合、これを高精度で成形加工するのは容易でなく、したがって、製作コストが高い。しかし、実施態様４は、実質的に軸方向長さが長い遊星摩擦輪を構成することができるから、伝動トルクの大きい遊星型の摩擦伝動減速装置を低コストで製作することができる。

〔実施態様５〕（請求項６に対応）
実施態様５は、前記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様４のいずれかの遊星型の摩擦伝動減速装置において、上記キャリヤ軸４１ａが中空軸である。
〔作 用〕
上記キャリヤ軸４１は中実軸でよいが、インナーリング４０が圧入嵌合されるものではないから中空軸にすることもできる。中空軸にするとその撓み方向剛性が低下して撓み方向の弾性を有し、遊星摩擦輪４２の公転軌道の太陽軸３１、固定摩擦輪３２の軸心に対する微小な偏心に対する調心が、中空軸としたキャリヤ軸４１ａの弾性撓みによって成される。

〔解決手段２〕（請求項７に対応）
上記課題を解決するために講じた手段２は、太陽軸と外側摩擦輪とキャリヤとが同心に配置され、
前記キャリヤは複数のキャリヤ軸を備えており、
前記各キャリヤ軸には、遊星摩擦輪が多数の転動体とインナーリングによって回転自在に支承され、
前記それぞれのキャリヤ軸に支持された遊星摩擦輪は、前記太陽軸と外側摩擦輪の間に圧入され微小に潰されて楕円状に弾性変形されることにより、前記太陽軸と外側摩擦輪に圧接されて摩擦により回転を伝達するようになっており、
前記太陽軸と外側摩擦輪とキャリヤのうちのどれか一つを固定し、残り二つのうちの一方を駆動側とし、他方を被駆動側とする遊星型の摩擦伝動装置を前提として、次の（ニ）〜（ヘ）によるものである。
（ニ）前記転動体がボールまたはローラであること、
（ホ）前記キャリヤ軸の直径が前記インナーリングの内径よりも小さく、該キャリヤ軸に該インナーリングを遊嵌させ、上記キャリヤ軸とインナーリング間の隙間に介在する金属接着剤によってキャリヤ軸とインナーリングが接着・固定されていること、
（ヘ）前記キャリヤ軸とインナーリング間の上記隙間が、遊星摩擦輪を太陽軸と外側摩擦輪との間に圧入したときのインナーリングの弾性変形を阻害しない程度に大きいこと。

〔作 用〕
この遊星型の摩擦伝動装置は、前記太陽軸と外側摩擦輪とキャリヤのうちのどれか一つを固定し、残り二つのうちの一方を駆動側とし、他方を被駆動側とすることにより、減速装置、増速装置又は逆転装置として機能する。
例えば、キャリヤを駆動部材とし、太陽軸を被駆動軸部材とすれば、この遊星摩擦伝動減速装置は増速装置となり、また、太陽軸を駆動部材とし、キャリヤを固定し、外周輪（解決手段１においては「固定摩擦輪」）を回転可能にして被駆動部材とすることで、減速比が異なる遊星摩擦伝動減速装置になる。同様に、太陽軸を固定し、外側摩擦輪を回転可能にして、キャリヤと外側摩擦輪との間で伝動することもできる。
さらに、外側摩擦輪とキャリヤの一方を選択的に固定して、他方を被駆動部材とすることで、２段変速装置とすることもできる。
上記の外の作用は上述した解決手段１の作用と違いはない。

この発明の効果を主な請求項毎に整理すれば次のとおりである。
（１）請求項１に係る発明の効果
転動体としてボールまたはローラを用いると共に、キャリヤ軸の直径をインナーリングの内径より小さくして、該キャリヤ軸に該インナーリングを遊び代をもって遊嵌させて、太陽軸転動面と固定摩擦輪の転動面の間に遊星摩擦輪を圧入させたとき、インナーリングが遊星摩擦輪と同様に楕円形状に潰されるようにし、楕円形状に潰されたインナーリングと太陽軸との間に金属接着剤を介在させて固着することにより、キャリヤ軸と遊星摩擦輪間でガタが発生することを防止できるので、構成が非常に簡単であり、成形・研磨加工も容易であり、製作コストを低減することができる。

また、転動体の自転及び公転が円滑であり遊星摩擦輪の回転も円滑であるため、遊星摩擦伝動減速装置の回転伝達がより一層円滑になり、耐久性も向上する。
また、遊星摩擦輪が太陽軸と固定摩擦輪間に圧入される時点においてキャリヤ軸にインナーリングが遊び代をもって遊嵌されているので、このとき、遊星摩擦輪は太陽軸の半径方向に自由度があり、太陽軸と固定摩擦輪間との間隔の中心位置へ自動的に調心される。したがって、遊星摩擦輪の太陽軸の転動面と固定摩擦輪の転動面に対する圧接力が均等になり、遊星摩擦輪が１自転する間の伝動トルクの変動が少なく、回転伝達が一層円滑である。

（２）請求項２に係る発明の効果
遊星摩擦輪がキャリヤ軸の軸方向に互いにずれた状態で配置されているので、遊星摩擦輪が太陽軸や固定摩擦輪に対して片当たりしても、その片当りによる偏磨耗が分散されて集中することがないので、偏摩耗による耐久性の低下が防止される。
（３）請求項３に係る発明の効果
使用する「ボールベアリング」は規格品であるため極めて廉価であり、また各部品の成形加工精度や寸法精度は極めて高いので、遊星摩擦伝動減速装置の製作工数、製作コストが大幅に低減されると共に、遊星摩擦伝動減速装置の回転精度（殊に遊星摩擦輪の回転精度）が向上し、回転伝達精度がさらに向上する。
（４）請求項４に係る発明の効果
固定摩擦輪が固定ケーシングの端面開口の閉蓋カバーと一体に形成されているので、固定摩擦輪の成形加工や研磨加工が容易であり、また固定摩擦輪の剛性が高くなり、圧入嵌合される遊星摩擦輪から受ける拡張作用による変形が小さくなる。

（５）請求項５に係る発明の効果
各キャリヤ軸に対して、インナーリング、ボール及び遊星摩擦輪を２組以上組み込むことにより、実質的に軸方向に長い遊星摩擦輪を構成することができるので、伝動トルクの大きい遊星型の摩擦伝動減速装置を低コストで製作することができる。
また、転動体がボールである「ボールベアリング」は個々に調心作用を有しており、各遊星摩擦輪は太陽軸と固定摩擦輪に対して個々に作用するので、その面圧がその全長においてほぼ均一になり、上記面圧の不均一による耐久性の低下が回避される。

（６）請求項６に係る発明の効果
請求項１乃至請求項５の遊星型の摩擦伝動減速装置のキャリヤ軸が中空軸であるから、その撓み方向の剛性が低く、撓み方向に弾性変形しやすいので、遊星摩擦輪の公転円の中心と太陽摩擦軸、固定摩擦輪の軸心間の微小偏心に対する調心が、キャリヤ軸の弾性撓みよって成される。したがって、伝動特性が安定し向上する。

（７）請求項７に係る発明の効果
上記請求項１に係る発明の効果に加え、さらに次の効果を生じるものである。
太陽軸と外側摩擦輪とキャリヤのうち、固定部材、駆動部材及び被駆動部材を適宜選択することにより、減速装置、増速装置又は逆転装置として機能させることができる。

キャリヤ軸に対する嵌合関係に因るキャリヤ軸と遊星摩擦輪の間のガタを防止し、振動することなしに遊星摩擦輪を円滑に回転させて、駆動軸の回転に対する被駆動軸の回転追従精度を高くするという目的を遊星摩擦輪を回転支持するキャリヤ軸の構造を特別なものにすることなしに簡単な構造によって達成するものであり、規格品であるボールベアリングのアウターリングを遊星摩擦輪として利用して廉価に製作することができるものである。

この発明の実施例１について、図５及び図６を参照しながら説明する。
この実施例１の摩擦伝動減速装置は、減速装置における駆動軸となる断面円形の太陽軸３１と、被駆動軸Ｓと一体のキャリヤＣに一体に同心円上に設けられた３本の片持ちのキャリヤ軸４１と、該キャリヤ軸４１に回転可能に取り付けられた遊星摩擦輪４２と、固定ケーシングＨに回転不能に固定された固定摩擦輪３２を備えている。前記遊星摩擦輪４２は、規格品である「ボールベアリング」のアウターリングからなり、そのインナーリング４０は該インナーリングの内径より小さい直径を有する前記キャリヤ軸４１に遊び代をもって遊嵌され、キャリヤ軸４１との隙間に金属接着剤４５を充填した状態で、キャリヤ軸４１に固着されており、複数個のボール４３を介して前記アウターリング（遊星摩擦輪４２）を回転可能に支持している。なお、複数個のボール４３は図示しないリテーナ（保持器）によって保持されている。
上記金属接着剤４５としてはいわゆる嫌気性接着剤がある。このものは、インナーリング４０をキャリヤ軸４１に組み込んでから１０〜１５分ほどで硬化が始まり、１０時間ほどで接着力は極めて強固になる。

さらに、この実施例１をさらに具体的に説明すれば、前記太陽軸３１の直径は６ｍｍ、前記固定摩擦輪３２の内径は３６ｍｍで外径は３９ｍｍであり、前記遊星摩擦輪４２の外径は１５ｍｍで軸方向の幅は５ｍｍである。また、前記インナーリング４０の内径は６ｍｍである。そして、前記キャリヤ軸４１の直径は５．９８ｍｍであって、前記インナーリング４０の内径よりも０．０２ｍｍ小さい。 前記固定摩擦輪３２は高剛性の固定ケーシングＨに嵌合固定されており、半径方向外方へ拡径することがないので、この固定摩擦輪３２の内径は前記のとおりの３６ｍｍにほぼ維持される。
なお、上記ベアリングがＪＩＳ６９６ベアリングである。

前記インナーリング４０をキャリヤ軸４１に遊び代０．０２ｍｍをもって遊嵌させているので、インナーリング４０はこの遊び代の範囲内で楕円状に潰されることが可能である。

前記キャリヤＣのキャリヤ軸４１に前記インナーリング４０を遊嵌させたサブアセンブリにおける３個の遊星摩擦輪（アウターリング）４２の仮想内接円径は６ｍｍであり、仮想外接円径は３６ｍｍである。このサブアセンブリを内径３６ｍｍの固定摩擦輪３２と直径６ｍｍの太陽軸３１との間に圧入させると、前記固定摩擦輪３２と太陽軸３１は半径方向への剛性が高いので、前記遊星摩擦輪４２が潰されて楕円状に弾性変形する（図５（ｂ），図６参照）と共に、この潰れ方向に対して直角の方向に膨らむ。このときの膨らみ量（図６における膨らみ量ｚ）は８μｍである。
このとき、ボール４３を介してインナーリング４０も楕円状に潰されるが、ボール４３も同様に潰される。インナーリング４０の潰れ量ｙ_１は遊星摩擦輪４２の潰れ量ｙに比して若干小さく、また、インナーリング４０の長径方向の膨らみ量ｚ_１（μｍ）は、遊星摩擦輪４２の長径方向の膨らみ量ｚに比して、若干小さい。インナーリング４０の半径方向剛性を小さくすることにより、その差を微小にすることができるので、前記遊星摩擦輪４２が楕円状に弾性変形したときでも、このためにボール４３が前記インナーリング４０、遊星摩擦輪４２に対してガタつくようになることはない。ただし、規格品のうちの汎用的なボールベアリングでは、自由状態でボールとインナーリング及びアウターリングの間に極めて微小な遊びがあり、インナーリングは締め代なしにキャリヤ軸に装着されるので、上記遊びは依然として残ることなる。しかし、この微小な遊びによるガタがスライダーの停止位置の高精度制御を著しく損なうことはないが、上記微小な遊びによるガタが問題になる場合は、特に遊びのないボールベアリングを使用すればよい。

キャリヤ軸４１の半径方向位置の製作誤差は、この実施例においては±５μｍであるが、インナーリング４０は上記遊び代０．０２ｍｍの範囲でキャリヤ軸４１に対して自由度を有するので、キャリヤ軸４１の半径方向位置の製作誤差に関わらず、遊星摩擦輪４２は太陽軸４１の転動面と固定摩擦輪３２の転動面との間の半径方向の中心位置に調心される。
そして、調心された状態においてキャリヤ軸４１とインナーリング４０間の隙間に介在する金属接着剤４５が徐々に硬化してインナーリング４０をキャリヤ軸４１に強固に固定する。

前記キャリヤ軸４１の公転半径は１０．５ｍｍであり、太陽軸３１の円形断面の真円度は０．０１、固定摩擦輪３２の真円度は０．０１、遊星摩擦輪４２の自由状態での真円度は０．００５である。

この実施例１においては、前記太陽軸３１はステッピングモータの駆動軸であり、モータフランジ（閉蓋フランジを兼用するモータフランジ）Ｍに設けられたボールベアリングＢにより支承されている。また、前記モータフランジＭの環状凸部は固定ケーシングＨの開口部に嵌合されて、該固定ケーシングＨの開口部を閉蓋している。
また、実施例１では、モータフランジＭの環状凸部と固定摩擦輪３２が別部材とされているが、このモータフランジＭに長い環状凸部を一体に突設し、これを固定摩擦輪３２として固定ケーシングＨの開口部に嵌め込むこともできる。このような形態にすることにより、図５に示されている実施例１よりも固定摩擦輪３２の成形加工が容易になり、モータフランジＭと固定摩擦輪３２の成形加工コストが低減される。

以上の摩擦伝動減速装置の減速比は１／７であり、太陽軸の駆動トルク０．１ｋｇ／ｍ以下で、トラクションオイルで内部を潤滑した状態で回転力の伝達がなされる。この摩擦伝動減速装置は、太陽軸の回転速度３０００ｒｐｍ、駆動トルク０．１ｋｇ／ｍで連続運転したとき、極めて長時間（少なくとも１万時間）に亘って被駆動軸Ｓの回転速度の振動、遅延はなく極めて安定しており、また、バックラッシュもゼロである。
なお、図７に示すように、キャリヤ軸４１ａを内径３ｍｍの中空軸（厚さ１．３ｍｍ）とすれば、このキャリヤ軸４１ａは必要な強度と撓み方向（太陽軸の半径方向）の微小な弾性を有するから、遊星摩擦輪４２の公転軌道中心の太陽軸３１、固定摩擦輪３２の中心に対する調心が、キャリヤ軸４１ａの上記撓み方向弾性によって成されるようになる。したがって、伝動特性が安定し向上する。

次に、実施例２（請求項５に対応）について、図８を参照しながら説明する。この実施例２は、前記実施例１の摩擦伝動減速装置において伝達トルクを大きくするように、遊星摩擦輪を軸方向に長くした実施例である。
図８（ａ）のものは円筒状の遊星摩擦輪４２の両端をそれぞれ別個のボールベアリングで支持させたものであるが、このようにすると、遊星摩擦輪４２の転動面に対する面圧が長手方向において不均一になり、伝動特性が安定しなくなる可能性がある。そこで、この実施例２は、ボールベアリングを複数個設けてこれを一組にして遊星摩擦輪を構成したものである。
この実施例２においても金属接着剤４５として嫌空性接着剤を用い、当該接着剤を塗布したキャリヤ軸４１に、内面に同接着剤を塗布したインナーリング４０を順次遊嵌させてサブアセンブリにしてから、これを固定摩擦輪３２に組み込むようにする。
その他の点は前記実施例１と同じである。
因みにいえば、摩擦伝動減速装置において伝動トルクを大きくしようとする場合は、遊星摩擦輪に対する締め代を大きくして太陽軸と遊星摩擦輪、及び遊星摩擦輪と固定摩擦輪の摩擦力を大きくすることが考えられるが、これは、遊星摩擦輪の転がり抵抗、伝動の平滑性や耐久性の観点から好ましくないので、図８（ａ）に示されているように遊星摩擦輪を長くすることが実用可能な単純な実施形態なのである。

実施例２は図８（ｂ）に示すとおりであり、図５に示された実施例の遊星摩擦輪４２を構成する規格品である「ボールベアリング」を３個並べて一組の遊星摩擦輪を構成したものである。この３個の「ボールベアリング」は個々に調心作用（回転軸線に対する調心作用）を有しており、太陽軸３１と固定摩擦輪３２に対して個々に作用し、その面圧がその全長においてほぼ均一になるので、その伝達トルク容量は図５に示された実施例１の約３倍弱で、安定している。
この場合も上記金属接着剤４５を予めキャリヤ軸４１に塗布し、内面に同接着剤を塗布したインナーリング４０をキャリヤ軸４１に遊嵌させてサブアセンブリにしてからこれを固定摩擦輪３２に組み込むようにするが、固定摩擦輪３２に組み込まれるときは金属接着剤４５はまだ硬化していないから、キャリヤ軸４１位置の製作誤差に対する前記の調心作用がなされる。

次に、実施例３（請求項２に対応）について図９を参照しながら説明する。
この実施例３は、前記実施例１の摩擦伝動減速装置において各キャリヤ軸４１にそれぞれ嵌合された３つの遊星摩擦輪４２の軸方向位置を互いに軸方向に０．５〜１．０ｍｍずらしたものであり、その他の点は前記実施例１と同じである。遊星摩擦輪４２の軸方向位置は、各キャリヤ軸４１の根元の段部４７ａ，４７ｂ，４７ｃの高さ（軸方向厚さ）によって規定されている。固定摩擦輪３２の転動面に対する遊星摩擦輪４２の偏当りによる同転動面の偏摩耗による耐久性への影響を低減するには、部品の寸法誤差、組み立て誤差等を勘案して、上記軸方向の基準ずれを０．５〜１．０ｍｍ（幅の１０〜２０％）程度にすることが必要である。

は、背景技術の一例を模式的に示す、スライダー駆動機構の側面図である。 （ａ）は、遊星摩擦伝動減速装置の公知例の断面図であり、（ｂ）は図（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は、図（ｂ）の一部拡大図である。 は、従来技術の主要部を示す断面図である。 は、他の従来技術の主要部を示す断面図である。 は、この発明の実施例１を説明する模式的な断面図であり、（ａ）は一部断面を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 は、この発明の解決手段の作用、及び実施例１について説明する模式図である。 は、キャリヤ軸を中空軸とした例を示す模式的な断面図である。 は、この発明の実施例２を説明する模式的な断面図であり、（ａ）は遊星摩擦輪を長くした場合の説明図、（ｂ）は実施例２の説明図である。 は、この発明の実施例３の主要部を説明する模式図である。

符号の説明

１・・・・スライダー
２・・・・ねじ軸
３・・・・遊星摩擦伝動減速装置
４・・・・ステッピングモータ
５・・・・位置センサ
６・・・・ＣＰＵ
７・・・・駆動手段
８・・・・ベッド
１１・・・・駆動軸
１２・・・・被駆動軸
１３・・・・遊星摩擦輪
１３ａ・・・・インナーリング
１３ｂ・・・・ニードルローラ
１４・・・・キャリヤ軸
１５・・・・太陽軸
１６・・・・固定摩擦輪
１７・・・・キャリヤ
３０・・・・遊星摩擦輪
３１・・・・太陽軸
３２・・・・固定摩擦輪
３３・・・・ニードルローラ
３４・・・・ボール
３９・・・・キャリヤ軸
４０・・・・インナーリング
４１・・・・キャリヤ軸
４２・・・・遊星摩擦輪
４５・・・・金属接着剤
Ｈ・・・・固定ケーシング
Ｍ・・・・モータフランジ（閉蓋フランジ）
Ｓ・・・・被駆動軸

Claims (8)

1. 駆動軸である太陽軸と、固定ケーシングに固定された固定摩擦輪と、被駆動軸に連結されたキャリヤとが同心に配置され、
   前記キャリヤは複数のキャリヤ軸を備えており、
   前記各キャリヤ軸には、遊星摩擦輪が多数の転動体とインナーリングによって回転自在に支承され、
   前記それぞれのキャリヤ軸に支持された遊星摩擦輪は、前記太陽軸と固定摩擦輪の間に圧入され微小に潰されて楕円状に弾性変形されることにより、前記駆動軸から被駆動軸へ摩擦により回転を伝達する遊星型の摩擦伝動減速装置において、
   前記転動体がボールまたはローラであり、
   前記キャリヤ軸の直径が前記インナーリングの内径よりも小さく、該キャリヤ軸に該インナーリングを遊嵌させ、上記キャリヤ軸とインナーリングとの間の隙間に介在する金属接着剤によってキャリヤ軸とインナーリングが接着・固定されており、
   前記キャリヤ軸とインナーリング間の隙間が、遊星摩擦輪を太陽軸と固定摩擦輪との間に圧入したときのインナーリングの弾性変形を阻害しない程度に大きいことを特徴とする遊星型の摩擦伝動減速装置。
2. 前記各キャリヤ軸にそれぞれ支持されている遊星摩擦輪が、該キャリヤ軸の軸方向に互いにずれて配置されていることを特徴とする請求項１の遊星型の摩擦伝動減速装置。
3. 前記インナーリング、ボール及び遊星摩擦輪が、規格品である「ボールベアリング」のインナーリング、ボール及びアウターリングであることを特徴とする請求項１又は請求項２の遊星型の摩擦伝動減速装置。
4. 前記固定摩擦輪が、前記固定ケーシングの端面開口に嵌合固定される閉蓋カバーと一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの遊星型の摩擦伝動減速装置。
5. 前記各キャリヤ軸に対して、インナーリング、ボール及び遊星摩擦輪を２組以上組み込むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの遊星型の摩擦伝動減速装置。
6. 上記キャリヤ軸が中空軸である請求項１乃至請求項５のいずれかの遊星型の摩擦伝動減速装置。
7. 太陽軸と外側摩擦輪とキャリヤとが同心に配置され、
   前記キャリヤは複数のキャリヤ軸を備えており、
   前記各キャリヤ軸には、遊星摩擦輪が多数の転動体とインナーリングによって回転自在に支承され、
   前記それぞれのキャリヤ軸に支持された遊星摩擦輪は、前記太陽軸と外側摩擦輪の間に圧入され微小に潰されて楕円状に弾性変形されることにより、前記太陽軸と外側摩擦輪に圧接され摩擦により回転を伝達するように構成されており、
   前記太陽軸と外側摩擦輪とキャリヤのうちのどれか一つを固定し、残り二つのうちの一方を駆動側とし、他方を被駆動側とする遊星型の摩擦伝動装置において、
   前記転動体がボールまたはローラであり、
   前記キャリヤ軸の直径が前記インナーリングの内径よりも小さく、該キャリヤ軸に該インナーリングを遊嵌させ、前記キャリヤ軸とインナーリング間の隙間に介在する金属接着剤によってキャリヤ軸とインナーリングが接着・固定されており、
   前記キャリヤ軸とインナーリング間の前記隙間が、遊星摩擦輪を太陽軸と外側摩擦輪との間に圧入したときのインナーリングの弾性変形を阻害しない程度に大きいことを特徴とする遊星型の摩擦伝動装置。
8. スライダーをねじ機構で駆動し、当該ねじ機構を摩擦伝動減速装置を介してステッピングモータにより駆動し、スライダーの停止位置を高精度で検出して、この位置検出信号によってフィードバック制御して、所定位置に停止させるスライダー駆動装置であって、上記摩擦伝動減速装置が請求項１乃至請求項６のいずれかの遊星型の摩擦伝動減速装置であるスライダー駆動装置。
   
   

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