JP2009507184A - 伝動装置、特に連係伝動装置 - Google Patents

伝動装置、特に連係伝動装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、つぎのような伝動装置(40)、特に連係伝動装置に関するものである。すなわち、この伝動装置(40)は、ベースユニット(42)と、連係軸(46;18)の回りを回転可能にこのベースユニットに支持されている回転ユニット(44)とを備えている。この場合、上記ベースユニットは、特に上記連係軸に対して垂直に回転駆動可能な駆動体(48;10)を備えている。この伝動装置(40)は、回転可能に支持された2つの回転部材(54、56;14、16)をさらに備えている。これら2つの回転部材(54、56;14、16)は、上記駆動体によって互いに反対方向に駆動可能であり、そして、特に、互いに同軸に配置されている。この場合、上記回転部材のそれぞれは、上記駆動体が回転するときに、上記回転部材と作用的に結合されているカップリング部材(60、62;30、32)を駆動する。そして、この場合、これら両方のカップリング部材は、上記回転ユニットのかご状体(68)内に回転可能に支持されかつこのようにして互いに作用的に結合されるように、配置されている。そして、この場合、上記駆動体は上記回転部材と作用的に結合され、および/または、上記回転部材は上記カップリング部材のそれぞれと作用的に結合され、および/または、これら両方のカップリング部材は互い同士と作用的に結合される。この際、上記カップリング部材が駆動されるときに、上記かご状体が上記回転ユニットとともに上記連係軸の回りを回転させられるように、上記作用的結合が行われる。

Description

本発明は、ベースユニットと、連係軸の回りを回転可能にこのベースユニットに支持されている回転ユニットとを備えている伝動装置、特にハンドリング装置のための連係伝動装置に関するものである。この種の連係伝動装置は、例えばハンドリング装置の位置決め運動またはグリップ運動を確実に実行するために、例えばオートメーション技術またはロボット技術で用いられる。
ドイツ国特許3230648C2号明細書からは、2つの遊星機構が後続されたアングルタイプの伝動装置が、公知である。この伝動装置の場合には、1つの軸に沿って配置された2つの軸駆動型のベベルギヤが、駆動軸によって互いに反対方向に駆動される。
英国特許出願公開442462号明細書からは、1つの遊星歯車装置が公知である。この場合、1つの軸に沿って配置された2つのベベルギヤが、駆動軸によって、互いに反対方向に駆動される。またこの場合、ベベルギヤは、平歯車と噛み合うピニオンを有している。平歯車自体は、ベベルピニオンによって、互いに運動的に結合されている。
英国特許出願公開922005号明細書からは、1つの減速伝動装置が公知である。この場合、1つの軸に沿って配置された2つのクラウン歯車が、入力軸によって互いに反対方向に駆動される。この場合、両方のクラウン歯車は、互いに向かい合う太陽歯車によって、互いに間接的にかつ運動的に結合されている。
本発明の課題は、構造がコンパクトで、高い変速比を実現し、高い出力密度を有する伝動装置を提供することである。
この課題は、請求項1に記載する特徴を有する伝動装置によって解決される。このような装置によれば、構造が非常にコンパクトであり、高い減速比を有し、大きな力を伝達することができる伝動ユニットを実現することができる。本発明によれば、駆動体の回転運動を2つの回転部材に分けることによって、そしてまた、2つのカップリング部材を相互に作用的に結合することによって、わずかな構造スペースでもって、上述の利点を得ることができる。
この場合、駆動体が連係軸に垂直に配置され、この結果として、駆動体と結合可能な原動機の駆動軸も同様に連係軸に垂直でかつ駆動体の回転軸と同軸または軸平行に配置されることができれば、有利である。
伝動装置の高い減速比を得るために、つぎの3つの互いに独立したかつ互いに自由に組み合わせることが可能であるアイデアによって、伝動装置の個々の構成要素の作用上の結合を実現することができる。
a)駆動体と2つの回転部材との間の減速比または加速比を両者で互いに異なるものにする。
b)回転部材と、それぞれ付属するカップリング部材との間の減速比または加速比を両者で互いに異なるものにする。
c)2つのカップリング部材の相互の間の減速比または加速比を1とは異なる値にする。
伝動装置に対して課される要求事項のプロフィールに応じて、上記a)、b)、c)の各項に挙げたアイデアを個別にまたは互いに組み合わせて実行することによって、回転軸の回りにおける回転部材の回転運動を得ることができる。
カップリング部材の回転運動の減速比または加速比を互いに異なるものにし、特に、わずかだけ互いに異なるものにすることによって、最終的には、ベースユニットに対する回転ユニットの回転を生じることができる。
本発明の1つの発展形態では、両方の回転部材がリングギヤとして形成され、この際、カップリング部材のそれぞれが、リングギヤのそれぞれとこれらのリングギヤの内周において回転結合されるように配置されることを意図している。この場合、これらのカップリング部材を配置するに当たっては、カップリング部材が、1つには、連係軸と軸平行な自らの長軸の回りを回転できるように、もう1つには、連係軸の回りを回転できるように、配置される。駆動体が回転するときには、カップリング部材は、遊星技術によって、自らの長軸の回りを回転しながら、リングギヤの内周と噛み合う。この構成によって、構造が非常にコンパクトな伝動装置を実現することができる。なぜならば、カップリング部材がリングギヤ内を運動することによって、リングギヤの半径方向内側のスペースが活用されるからである。
特にこの場合、両方のリングギヤの内径が、少なくともわずかながら、互いに異なるものとすることができる。これによって、ベースユニットに対する回転ユニットの回転を生じることができる。
本発明のもう1つの有利な実施形態では、これらのカップリング部材が回転部分として形成され、回転部分のそれぞれの少なくとも一部が、上記両方のリングギヤ内を通って延在し、回転部分の自由端部のそれぞれが回転可能にかご状体に支持されるように配置されている。これによって、カップリング部材を有利にかつ省スペース的に軸受けすることができる。
この場合、カップリング部材のそれぞれは、これらのカップリング部材に割り当てられたリングギヤと作用的に結合される第1のカップリング領域と、他方のカップリング部材と作用的に結合される第2のカップリング領域とを有することができる。またこの場合、カップリング部材の両方のカップリング領域は、互いに同一の形状にも、互いに異なる形状にもされることができる。これらのカップリング領域が互いに同一の形状の場合には、両方のカップリング領域が互いにつながっていることが考えられる。この場合には、カップリング部材の製造が、より簡単で、より安価になる。
本発明のもう1つの実施形態では、両方の回転部材が外歯歯車部分を有し、上記外歯歯車部分の外周がカップリング部材と協働する。この実施形態は、リングギヤを有する実施形態と比較すると、回転部材をその回転軸の領域で支持することができるという利点がある。この場合、リングギヤの外周では、対応するカップリング部材が噛み合っている。両方の外歯歯車部分の外径は互いに異なるものであることができる。
本発明はさらに、かご状体が、回転ユニットを回転させるために、ベースユニットに回転可能に支持されることができれば、有利である。かご状体が回転するので、かご状体をベースユニットで相応に軸受けすることによって、回転ユニット全体をかご状体によって回転させることができる。
比較的大きな力を伝動装置でもって伝達したい場合には、駆動体をベベルピニオンとして両方の回転部材の間に配置し、これらの回転部材を、ベベルピニオンと噛み合うベベルギヤとして、形成することができる。本発明においては、上記とは異なる回転結合を設けることもできる。例えば、駆動体を摩擦車として両方の回転部材の間に配置し、これらの回転部材も、上記摩擦車によって駆動される摩擦車として形成することができる。この場合、摩擦車は、例えば、回転盤の回転軸に対して垂直または斜めの平面に構成されることができる。
本発明のもう1つの実施形態は、つぎのような特徴を有している。すなわち、両方の回転部材がカップリング部材と歯部または摩擦面において回転結合されていること、および/または、両方のカップリング部材が互い同士で歯部または摩擦面において回転結合されていることである。歯部を設けるのが適しているのは、特に、比較的大きな力を伝達しなければならない場合である。
個別の回転する部分が歯部において互いに運動的に結合される場合には、歯数の互いに異なる歯部を用いることができる。例えば、回転部材がリングギヤとして形成されている実施形態の場合には、一方のリングギヤの内周は、他方のリングギヤの内周よりも、歯が1つ多いかまたは少ないものにすることが考えられる。
本発明では、駆動体によって駆動される回転部材を支持するために、回転部材と運動的に結合されている少なくとも1つの支持体をベースユニットに設けることが考えられる。この支持体は、特には、回転可能に支持されていて、回転部材の回転運動に追随する。この支持体は、特に、駆動体と同一の形状にすることができる。この際、支持体は、もう1つの部分で駆動される必要はなく、回転部材の回転運動だけに追随する。複数の支持体を、特に互いに等距離でもって、回転部材の円周上にわたって設ければ、有利である。これによって、ベースユニットと回転ユニットとの間で特に大きな力を伝達することができる。
カップリング部材を互いに軸平行に、および/または、連係軸に軸平行に配置すれば、伝動装置の有利でコンパクトな構造が得られる。回転ユニットおよび/またはかご状体が、別のユニットを取り付けるために、半径方向に配置された継手部分、および/または、連係軸の軸方向に配置された継手部分を備えているのが、有利である。ここで言う別のユニットとは、例えば、スペーサ部材および/またはグリップ部材および/またはその他の伝動装置および/または駆動ユニットであることができる。
本発明のその他の利点と有利な実施形態とは、つぎの説明で記載する。つぎの説明では、図面に示した実施例を用いて、本発明がさらに詳細に説明されている。
図1〜図5は、本発明に従った連係伝動装置の種々のユニットを模式的に示している。
図1には、原動機によって駆動可能な1つの駆動体10が記載されている。この駆動体10の回転延長部12は、原動機、特に電動機によって駆動可能な軸と回転結合されている。この駆動体10はベベルギヤとして形成されている。このベベルギヤ10は、互いに同軸に配置された2つの回転部材14、16を回転連結するために、斜めに延びる歯部または摩擦面を備えている。これら2つの回転部材14、16の回転軸18は、駆動体10の回転軸11に対して直角に配置されている。回転部材14、16も、やはりベベルギヤ状に形成されていて、回転軸18に対して斜めに延びる歯部または摩擦面を備えている。
駆動体10が矢印20で表わされた回転方向に回転すると、両方の回転部材14、16は、矢印22、24で示すように、互いに異なる方向に回転する。
図2では、駆動体10は図示されていないが、両方の回転部材14、16はリングギヤとして形成されている。リングギヤ14の内周26と、もう1つのリングギヤ16の内周28とには、長軸13、15の回りを回転できるように軸受されたカップリング部材30、32がそれぞれ1つずつ回転結合されて配置されている。この場合、両方のカップリング部材30、32は、例えば歯部または摩擦面において、リングギヤ14、16のそれぞれの内周と作用的に結合されている。
回転部材14および16が回転軸18の回りを回転運動すると、長軸13および15のそれぞれの回りにおけるカップリング部材30および32による回転運動が生じる。
図2からさらに明らかなように、両方のカップリング部材30、32同士もまた、作用的に結合されている。これらのカップリング部材は、摩擦面または歯部において互いに回転結合されていてよい。
回転部材14が方向22に回転すると、回転部材14とのカップリング部材30の回転結合によって、カップリング部材30は、その長軸13の回りを矢印34の方向に回転する。回転部材16が同様に回転すると、カップリング部材32がその長軸15の回りを方向36に回転する。本発明は、つぎのような構造を意図している。すなわち、両方のカップリング部材30、32の長軸13、15が図1〜図5には図示していないかご状体に回転可能に取り付けられていて、回転部材14、16が回転すると、両方の長軸の相対的な位置が回転軸18に対して変化するような構造である。
図3に示す実施形態の場合には、両方の回転部材14、16に対する駆動体10の変速比が異なっている。これによって、駆動体10が回転するときに、反対方向に回る回転部材14、16には、互いに異なる回転数が得られる。その他の構造が図2と同じであれば、カップリング部材30、32のそれぞれは、自らの長軸13、15の回りを回転する遊星歯車として、軸18の回りをさらに運動する。そうすると、すでに述べたように図1〜図5には図示していないかご状体、すなわち、カップリング部材30、32を収めるかご状体も、やはり、回転軸18の回りを回転する。そうすると、回転軸18は連係軸となり、かご状体は、連係軸18の回りを回転する回転ユニットの一部となる。
回転体14および16において互いに異なる回転数を得るためには、図3で示すように駆動体10の回転軸が回転軸18に対して90°とは異なる角度で位置することは、必ずしも必要ではない。本発明に従えば、直角な配置でも互いに異なる回転数を得ることができる。例えば、駆動体10と回転部材14、16とに歯部を設ける際に、回転部材14の歯数を回転部材16の歯数とは異なるようにすればよい。
図4では、回転軸18の回りにおける両方のカップリング部材30、32の長軸13、15の相対的な運動が得られるのは、それぞれに割り当てられた回転部材14、16に対するカップリング部材30、32の変速比が、互いに異なることによってである。このことは、図2および図4に示すようなリングギヤを設ける場合に、両方のリングギヤ14、16の内径26、28を互いに異なるものにすることによって得られる。図4では、リングギヤ14の内径26が、リングギヤ16の内径28よりも大きい。回転結合のために、内周26、28には歯部を、そして同様に、カップリング部材には回転部材14、16と噛み合う対向歯部の歯を設ければ、両方のカップリング部材30、32の回転軸18の回りにおける相対的な運動は、歯数を少なくともわずかに異なるものにすることによって、実現することができる。この場合、カップリング部材側の歯数を互いに同一にし、内周26、28には、歯数の互いに異なる歯部をそれぞれ設けることが考えられる。
図5は、本発明に従って考えられるもう1つの配置を示している。第1には、図5における両方の回転部材14、16のそれぞれが外歯歯車部分37、38を備え、これらの外歯歯車部分がカップリング部材30、32と回転結合されている。第2には、両方のカップリング部材30、32の相互の作用上の結合がこれにともなう変速比を1に等しくならないようにして行われる。回転部材14、16が回転するときに、軸18の回りにおけるカップリング部材30、32の回転軸13、15の相対的な運動が得られる。
図を簡単にするために、図4および図5では、駆動体10を図示してはいない。
図6〜図8に示す本発明に従った連係伝動装置は、ベースユニット42と、連係軸46の回りを回転可能に支持された回転ユニット44とを含んでいる。ベースユニット42は駆動体48を含み、この駆動体48は、連係軸46に対して垂直に回転可能に支持され、そして、原動機軸によって駆動される。符号50は、この駆動体の回転軸である。駆動体48を駆動するために、例えば、ベースユニットに駆動ユニットを取り付けることができる。
特に図7および図8における断面図で明らかなように、駆動体48はベベルピニオン52を有している。このベベルピニオン52は、2つの回転部材54、56を互いに反対の回転方向にそれぞれ駆動する。これらの回転部材54、56は、回転可能に支持され、連係軸46に沿って互いに同軸に配置されている。この場合、両方の回転部材54、56は互いに向かい合う歯部を有するベベルギヤとして形成され、これらの歯部は駆動体48の歯部と噛み合う。さらに、回転部材54、56はリングギヤとして形成され、これらのリングギヤ54、56は、対応する軸受部材58によって、その軸方向外周を回転可能に支持されている。
連係駆動装置40は、2つのカップリング部材60、62をさらに備えている。この場合、カップリング部材60は回転部材54の内周と作用的に結合しているので、回転部材54が回転するときに、カップリング部材60は自らの軸の回りを回転しながら駆動される。同様に、カップリング部材62は、回転部材56の内周と回転結合されている。回転部材54、56とカップリング部材60、62とを回転結合するために、回転部材54、56はその内周に歯部を備え、この歯部は、カップリング部材60、62の外周に設けられた歯部64、66と噛み合う。軸状に形成されたカップリング部材60、62は、自らの軸の回りを回転可能に、その自由端部をかご状体68に取り付けられている。カップリング部材60、62の中間領域では、両方のカップリング部材60、62が1つの共通の歯部領域70で互いに回転結合されている。図7で明らかなように、カップリング部材60の歯部64の歯部領域のうちで、回転部材54の内周と作用的に結合する歯部領域は、もう1つのカップリング部材62と作用的に結合する領域70に、歯部64において、つながっている。同様に、カップリング部材62の歯部66のうちで、回転部材56と作用的に結合する歯部領域は、もう1つのカップリング部材60の歯部64と噛み合う歯部領域70につながっている。
全体としてU字形に形成されたかご状体68は、その平行に延びる脚部74および76に軸受部材72を備えていて、カップリング部材60および62の自由端部を回転可能に支持している。かご状体の両方の脚部74および76が結合される領域において、かご状体68は、その他のユニットを取り付けるための継手部分78を備えている。かご状体68は、連係軸46の方向に見てかご状体の軸方向外側の領域を2つのハウジング部材80によって覆われている。本発明では、ハウジング部材80にやはり継手部分を設けて、その他のユニットを取り付けることも考えられる。
駆動体48を原動機で駆動する場合、両方の回転部材54、56は、等しい回転数でもって、互いに反対の回転方向に回転する。この場合、両方の回転部材は、互いに向かい合う同様の外側傘歯を有している。両方の回転部材54および56の内歯は、1本だけ歯数を異なるものとすれば有利である。これによって、そしてまた、カップリング部材60、62は回転結合が共通であるために、連係軸46の回りにおけるカップリング部材60、62の長軸の相対的な運動が生じる。カップリング部材60、62がかご状体に軸受けされているために、駆動体48が回転するときに、かご状体は連係軸46の回りを運動する。回転ユニット44は、特に、かご状体68、脚部74、76、両方のハウジング部材80から形成されているが、この回転ユニット44は、最終的にベース部分42に対して軸46の回りの回転運動を行う。
両方の回転部材54、56をよりよく支持するために、ベースユニット42に合計4つの支持体82を設けることが意図されている。この場合、支持体82は、ベベルピニオン52に対応しかつ回転可能に支持されたベベルギヤ84を備え、これらのベベルギヤには、回転部材54、56の歯部が噛み合う。
図6〜図8に説明するような歯部を設ける代わりに、これに対応する摩擦部材または摩擦面を設けることもできる。
これまで説明してきた連係伝動装置40の構造に基づいて、つぎのような連係伝動装置が得られる。すなわち、連係軸46に垂直に駆動可能な駆動体48によって駆動することができ、構造が非常にコンパクトであり、減速比が非常に大きく、非常に大きな力を伝達することができるという連係伝動装置である。
本発明に従った連係伝動装置の一部分としての駆動体の模式図であって、上記駆動体は、この駆動体と回転結合されている2つの回転部材を有している。 本発明に従った連係伝動装置の一部分としての1つのカップリング部材とそれぞれ回転結合されている2つの回転部材である。 互いに直径が異なる回転部材を有している図1と同様な模式図である。 互いに内径が異なる回転部材を有している図2と同様な模式図である。 本発明に従った連係伝動装置に従って互いに異なるカップリング部材を有している回転部材のもう1つの実施形態である。 本発明に従った連係伝動装置の別のもう1つの実施形態の遠近法による外観図である。 図6に従った連係伝動装置の縦断面図である。 図7に従った縦断面図をさらに横断した断面図である。

Claims (16)

  1. ベースユニット(42)と、連係軸(46;18)の回りを回転可能にこのベースユニットに支持されている回転ユニット(44)とを備え、この場合、上記ベースユニット(42)は、回転駆動可能な駆動体(48;10)を備えている伝動装置(40)、特にハンドリング装置のための連係伝動装置であって、
    回転可能に支持されている2つの回転部材(54、56;14、16)をさらに備え、これら2つの回転部材は、上記駆動体(48;10)によって互いに反対方向に駆動可能であり、
    この場合、上記回転部材(54、56;14、16)のそれぞれは、上記駆動体(48;10)が回転するときに、カップリング部材(60、62;30、32)を駆動するように構成され、
    さらにこの場合、上記両方のカップリング部材(60、62;30、32)は、上記回転ユニット(44)のかご状体(68)内に上記カップリング部材のそれぞれの長軸(13、15)を互いに軸平行にして配置されかつ回転可能に支持されかつ互いに直接に回転結合されて配置され、
    さらにこの場合、上記駆動体(48;10)が上記回転部材(54、56;14、16)と作用的に結合され、そして、上記回転部材(54、56;14、16)が上記カップリング部材(60、62;30、32)のそれぞれと作用的に結合され、そして、上記両方のカップリング部材(60、62;30、32)が互い同士と作用的に結合され、この際、上記カップリング部材(60、62;30、32)が駆動されるときに、上記かご状体(68)が上記回転ユニット(44)とともに上記連係軸(46;18)の回りを回転させられるように、上記作用的結合が行われる伝動装置。
  2. 上記回転部材(54、56;14、16)は上記駆動体(48;10)によって、および/または、上記両方のカップリング部材(60、62;30、32)はそれぞれの回転部材(54、56;14、16)によって、相互に異なっている減速比または加速比で駆動されること、および/または、上記両方のカップリング部材(60、62;30、32)の相互の変速比が1に等しくないことを特徴とする、請求項1に記載の伝動装置(40)。
  3. 上記両方の回転部材(54、56;14、16)はリングギヤとして形成され、
    この場合、上記カップリング部材(60、62;30、32)のそれぞれは、上記リングギヤのそれぞれとこれらのリングギヤの内周において回転結合されるように配置されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の伝動装置(40)。
  4. 上記両方のリングギヤ(54、56;14、16)の内径が互いに異なること、および/または、上記内周に設けられた内歯数が互いに異なることを特徴とする、請求項3に記載の伝動装置(40)。
  5. 上記カップリング部材(60、62;30、32)が回転部分として形成され、
    上記それぞれの回転部分の少なくとも一部が、上記両方のリングギヤ(54、56;14、16)内を通って延在し、
    上記回転部分の自由端部のそれぞれが長軸のそれぞれの回りを回転可能に上記かご状体(68)に支持されるように配置されていることを特徴とする、請求項3または4に記載の伝動装置(40)。
  6. 上記カップリング部材(60、62;30、32)のそれぞれは、割り当てられた上記リングギヤ(54、56;14、16)と作用的に結合される第1のカップリング領域と、他方のカップリング部材のそれぞれと作用的に結合される第2のカップリング領域(70)とを有することを特徴とする、請求項3、4または5に記載の伝動装置(40)。
  7. 上記カップリング部材(60、62)の上記両方のカップリング領域が互いにつながっていることを特徴とする、請求項6に記載の伝動装置(40)。
  8. 上記両方の回転部材(14、16)が外歯歯車部分(37、38)を有し、
    上記外歯歯車部分の外周が上記カップリング部材(30、32)と協働することを特徴とする、請求項1または2に記載の伝動装置(40)。
  9. 上記両方の外歯歯車部分の外径が互いに異なること、および/または、外周における外歯数が互いに異なることを特徴とする、請求項8に記載の伝動装置(40)。
  10. 上記かご状体(68)は、上記回転ユニットを回転させるために、上記ベースユニットおよび/または上記回転部材(54、56)に回転可能に支持されるように配置されていることを特徴とする、請求項1〜9のうちのいずれか1つに記載の伝動装置(40)。
  11. 上記駆動体(48;10)はベベルピニオンとして上記両方の回転部材の間に設けられ、
    上記回転部材は、上記ベベルピニオンと噛み合うベベルギヤとして形成されていることを特徴とする、請求項1〜10のうちのいずれか1つに記載の伝動装置(40)。
  12. 上記駆動体は、摩擦車として上記両方の回転部材の間に配置され、
    上記回転部材は、上記摩擦車によって駆動される摩擦車として形成されていることを特徴とする、請求項1〜11のうちのいずれか1つに記載の伝動装置(40)。
  13. 上記両方の回転部材(54、56;30、32)が上記カップリング部材(60、62;30、32)と歯部または摩擦面において回転結合されていること、および/または、上記カップリング部材が互い同士で歯部または摩擦面において回転結合されていることを特徴とする、請求項1〜12のうちのいずれか1つに記載の伝動装置(40)。
  14. 上記回転部材(54、56;14、16)と運動的に結合された少なくとも1つの支持体(82)が、上記回転部材を支持するために、上記ベースユニット(42)に設けられていることを特徴とする、請求項1〜13のうちのいずれか1つに記載の伝動装置(40)。
  15. 上記両方のカップリング部材は、上記連係軸(46;18)に軸平行に配置されていることを特徴とする、請求項1〜14のうちのいずれか1つに記載の伝動装置(40)。
  16. 上記回転ユニット(44)および/または上記かご状体(68)が、別のユニットを取り付けるために、半径方向に配置された、および/または、上記連係軸(46)の軸方向に配置された継手部分(78)を備えていることを特徴とする、請求項1〜15のうちのいずれか1つに記載の伝動装置(40)。
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