JP2010048274A - Deceleration mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、減速機構に関するものであり、特に、高い減速比を得ることが可能な減速機構に関するものである。 The present invention relates to a speed reduction mechanism, and more particularly to a speed reduction mechanism capable of obtaining a high speed reduction ratio.
高い減速比を得ることが可能な減速機構としては、遊星歯車機構やハーモニックドライブ機構などが知られている。しかしながら、これらの機構は、複雑な構造を有しているので、どうしても大型で高価なものにならざるを得ず、高い減速比でありながら、小型で且つ安価な減速機構とすることは非常に困難である。 As a speed reduction mechanism capable of obtaining a high speed reduction ratio, a planetary gear mechanism, a harmonic drive mechanism, and the like are known. However, since these mechanisms have a complicated structure, they must inevitably be large and expensive, and it is very difficult to make a small and inexpensive reduction mechanism with a high reduction ratio. Have difficulty.
このような、高い減速比でありながら小型に構成可能な減速機構としては、特許文献1〜4に示すような内接して噛合う差動歯車機構が考えられる。しかしながら、従来技術の内接して噛合う差動歯車機構は、これらの特許文献に開示されているように、いずれも、差動歯車で減速した後の出力軸に到るまでの伝導機構が複雑な構成であって、満足できる程度に小型で且つ安価な減速機構とはなっていなかった。 As such a reduction mechanism that can be configured in a small size with a high reduction ratio, a differential gear mechanism that is inscribed and meshed as shown in Patent Documents 1 to 4 can be considered. However, as disclosed in these patent documents, the indirect meshing differential gear mechanism of the prior art has a complicated transmission mechanism up to the output shaft after being decelerated by the differential gear. However, the speed reduction mechanism is not small enough to be satisfactory and inexpensive.
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解消して、高い減速比を有する減速機構でありながら小型であり、且つ安価に製造することのできる減速機構を提供しようとするものである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a reduction mechanism that is small in size and can be manufactured at a low cost while being a reduction mechanism having a high reduction ratio. .
上記課題を解決するために、本発明は、円筒状の内周面を有する固定輪と、この固定輪の内周面の内径より小さな外径の円筒状の外周面を有し、この内径と外径との差による偏心量に応じて偏心した位置を中心として、前記固定輪の内周面に前記外周面が係合して滑ることなく差動回転する回転輪と、回転中心が前記固定輪の内周面の中心であって、前記回転輪の中心孔に前記偏心量だけ偏心して嵌入し、前記回転輪の外周面を前記固定輪の内周面に対する係合を維持して差動回転させる偏心軸を有する入力軸と、一端が前記回転輪に固定され、他端が前記固定輪の内周面の中心に配置された出力軸に接続された、前記回転輪の偏心運動を伝達することなく前記回転輪の差動回転のみを伝達する偏心軸継手とを有することを特徴とする減速機構を提供するものである。 In order to solve the above problems, the present invention has a fixed ring having a cylindrical inner peripheral surface, and a cylindrical outer peripheral surface having an outer diameter smaller than the inner diameter of the inner peripheral surface of the fixed ring. A rotating wheel that rotates differentially without engaging the outer peripheral surface with the inner peripheral surface of the fixed ring and slips around the position eccentric according to the amount of eccentricity due to the difference from the outer diameter, and the center of rotation is fixed. The center of the inner peripheral surface of the ring is inserted into the center hole of the rotating wheel eccentrically by the amount of eccentricity, and the outer peripheral surface of the rotating wheel is engaged with the inner peripheral surface of the fixed ring to maintain the differential. Transmits the eccentric motion of the rotating wheel, which has an eccentric shaft to be rotated, and one end fixed to the rotating wheel and the other end connected to an output shaft arranged at the center of the inner peripheral surface of the fixed wheel And an eccentric shaft coupling that transmits only the differential rotation of the rotating wheel without any rotation. It is intended to provide.
ここで、前記固定輪の内周面に前記回転輪の外周面が係合して滑ることなく差動回転する機構が歯車機構であって、前記固定輪が内接歯車であり、前記回転輪が前記内接歯車より歯数の少ない外接歯車であることが望ましい。そして、前記内接歯車と前記外接歯車とが、転位歯車であることが望ましく、或いは、前記内接歯車と前記外接歯車とが、歯形が円弧状に形成された歯車であることが望ましい。 Here, the mechanism that differentially rotates without sliding the outer peripheral surface of the rotating wheel engaged with the inner peripheral surface of the fixed wheel is a gear mechanism, the fixed wheel is an internal gear, and the rotating wheel Is preferably an external gear having fewer teeth than the internal gear. The internal gear and the external gear are preferably shift gears, or the internal gear and the external gear are preferably gears having tooth shapes formed in an arc shape.
更に、前記歯形が円弧状に形成された歯車が、ほぼ半円状の円弧が内側に凸になるように形成された歯形を有しており、この歯形が前記固定輪の内周面及び前記回転輪の外周面に直接形成されていることが望ましい。或いは、前記歯形が円弧状に形成された歯車が、前記固定輪の内周面又は前記回転輪の外周面の位置に植設された円筒状のピンによって形成された歯形と、このピンに噛合するほぼ半円状の円弧状の歯形とからなることが望ましく、又は、前記歯形が円弧状に形成された歯車が、前記固定輪の内周面又は前記回転輪の外周面の位置に円筒コロを有するチエンを配置して形成された歯形と、この円筒コロに噛合するほぼ半円状の円弧状の歯形とからなることが望ましい。 Further, the gear having the tooth profile formed in an arc shape has a tooth profile formed such that a substantially semicircular arc is convex inward, and the tooth profile is formed on the inner peripheral surface of the fixed ring and the gear It is desirable to form directly on the outer peripheral surface of the rotating wheel. Alternatively, the gear having the tooth profile formed in an arc shape meshes with the tooth profile formed by a cylindrical pin planted on the inner peripheral surface of the fixed ring or the outer peripheral surface of the rotating ring. It is desirable that the gear is formed with a substantially semicircular arc-shaped tooth shape, or a gear having the tooth shape formed in an arc shape is a cylindrical roller at the position of the inner peripheral surface of the fixed ring or the outer peripheral surface of the rotating wheel. It is desirable to have a tooth profile formed by disposing a chain having the shape and a substantially semicircular arc-shaped tooth profile meshing with the cylindrical roller.
そして、前記固定輪の内周面に前記回転輪の外周面が係合して滑ることなく差動回転する機構が磁気歯車機構であって、前記固定輪の内周面及び前記回転輪の外周面の相対する位置が磁化されて磁気歯車が形成されていることが望ましく、或いは、前記固定輪の内周面に前記回転輪の外周面が係合して滑ることなく差動回転する機構が摩擦伝導機構であって、前記固定輪の内周面及び前記回転輪の外周面に、摩擦によって滑りを生じさせないコンタクト面を形成していることが望ましい。 The mechanism that differentially rotates without engaging and sliding the outer peripheral surface of the rotating wheel with the inner peripheral surface of the fixed wheel is a magnetic gear mechanism, and the inner peripheral surface of the fixed wheel and the outer periphery of the rotating wheel. It is desirable that the opposing positions of the surfaces are magnetized to form a magnetic gear, or there is a mechanism that differentially rotates without slipping by engaging the outer peripheral surface of the rotating wheel with the inner peripheral surface of the fixed ring. In the friction conduction mechanism, it is desirable that contact surfaces that do not cause slippage due to friction are formed on the inner peripheral surface of the fixed wheel and the outer peripheral surface of the rotating wheel.
更に、前記回転輪の偏心運動を伝達することなく前記回転輪の差動回転のみを伝達する偏心軸継手が、両面に相互に直交する溝を有し、この溝に沿って移動自在な摺動部材を係合した構造の偏心軸継手であることが望ましく、前記摺動部材が、少なくとも2個のピンであることが望ましい。そして、前記ピンが、ころがり軸受で支持された回転体を有する構造のピンであることが更に望ましく、或いは、前記摺動部材が、溝に嵌合するスライド部材であることが望ましい。更に、前記回転輪の偏心運動を伝達することなく前記回転輪の差動回転のみを伝達する偏心軸継手が、2個の自在継手を組み合わせた構造の偏心軸継手であることが望ましい。 Furthermore, the eccentric shaft coupling that transmits only the differential rotation of the rotating wheel without transmitting the eccentric motion of the rotating wheel has grooves perpendicular to each other on both sides, and is slidable along the groove. It is desirable to be an eccentric shaft joint having a structure in which members are engaged, and it is desirable that the sliding member is at least two pins. The pin is more preferably a pin having a structure having a rotating body supported by a rolling bearing, or the slide member is preferably a slide member fitted into the groove. Furthermore, it is desirable that the eccentric shaft joint that transmits only the differential rotation of the rotating wheel without transmitting the eccentric motion of the rotating wheel is an eccentric shaft joint having a structure in which two universal joints are combined.
そして、前記固定輪及び前記回転輪の組が複数個あって、出力軸に直接入力軸の偏心軸を接続することによって多段に構成されていることが望ましい。 It is desirable that there are a plurality of sets of the fixed wheel and the rotating wheel, and that the multi-stage structure is formed by connecting the eccentric shaft of the input shaft directly to the output shaft.
本発明は、以上のように構成されているので、高い減速比を有する減速機構でありながら小型であり、且つ安価に製造することのできる減速機構を提供することができる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a reduction mechanism that is small in size and can be manufactured at a low cost while having a reduction mechanism having a high reduction ratio.
以下、本発明を実施するための最良の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明の減速機構の1実施例を示す断面図であり、図2は図1のA−A断面図、図3は図1のB−B断面図、図4は図1に示す偏心軸継手の分解斜視図、図5は入力軸を示す斜視図、図6は転位歯車の1例を示す説明図、図7は歯型が円弧状に形成された歯車の1例を示す説明図、図8は固定輪の内周面又は回転輪の外周面の位置に植設された円筒状のピンによって形成された歯形の1例を示す説明図、図9は固定輪の内周面又は回転輪の外周面の位置に配置された円筒コロを有するチエンで形成された歯形の1例を示す説明図、図10は磁気歯車を示す説明図、図11は図4に示す偏心軸継手のピンがころがり軸受で支持された回転体である例を示す断面図、図12は偏心軸継手のピンをスライド部材にした実施例を示す分解斜視図、図13は偏心軸継手の他の実施例を示す断面図、図14は本発明の減速機構を多段にした実施例の断面図、図15は図14の多段の減速機構において出力軸に直接入力軸の偏心軸を接続する構造の1例を示す斜視図である。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the speed reduction mechanism of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view of the eccentric shaft joint, FIG. 5 is a perspective view showing the input shaft, FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a shift gear, and FIG. FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a tooth profile formed by a cylindrical pin planted at the position of the inner peripheral surface of the fixed ring or the outer peripheral surface of the rotating ring, and FIG. 9 is the inner peripheral surface of the fixed ring. Or explanatory drawing which shows an example of the tooth profile formed with the chain which has the cylindrical roller arrange | positioned in the position of the outer peripheral surface of a rotating wheel, FIG. 10 is explanatory drawing which shows a magnetic gearwheel, FIG. 11 is eccentric shaft coupling shown in FIG. FIG. 12 is an exploded perspective view showing an embodiment in which the pin of the eccentric shaft joint is used as a slide member. 13 is a cross-sectional view showing another embodiment of the eccentric shaft joint, FIG. 14 is a cross-sectional view of an embodiment in which the speed reduction mechanism of the present invention is multistage, and FIG. 15 is a direct input to the output shaft in the multistage speed reduction mechanism of FIG. It is a perspective view which shows an example of the structure which connects the eccentric shaft of a shaft.
本発明の減速機構の基本的な構成は、高い減速比で減速することが可能な差動歯車機構を採用し、差動歯車機構で減速した後の出力軸に到るまでの伝導機構として、回転輪の偏心運動を伝達することなく回転輪の差動回転のみを伝達する偏心軸継手を採用したものである。 The basic configuration of the speed reduction mechanism of the present invention employs a differential gear mechanism that can reduce the speed with a high reduction ratio, and as a conduction mechanism to reach the output shaft after being reduced by the differential gear mechanism, An eccentric shaft coupling that transmits only the differential rotation of the rotating wheel without transmitting the eccentric motion of the rotating wheel is adopted.
本発明の差動歯車機構は、図1及び図2に示すように、円筒状の内周面(この実施例では内接歯車10のピッチ円10a)を有する固定輪(この実施例では内接歯車10)と、この固定輪の内周面の内径より小さな外径の円筒状の外周面(この実施例では外接歯車11のピッチ円11a)を有する回転輪(この実施例では外接歯車11)とを有しており、固定輪の内径と回転輪の外径との差による偏心量eに応じて偏心した位置を中心として、固定輪の内周面に回転輪の外周面が係合して滑ることなく差動回転するものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the differential gear mechanism of the present invention has a fixed ring (inscribed in this embodiment) having a cylindrical inner peripheral surface (
そして、固定輪の内径と回転輪の外径との差による偏心量eは、固定輪の内周面に回転輪の外周面が係合して滑ることなく差動回転するためには、固定輪の内径と回転輪の外径との差の1/2となる。 The eccentricity e due to the difference between the inner diameter of the fixed ring and the outer diameter of the rotating ring is fixed so that the outer peripheral surface of the rotating ring engages with the inner peripheral surface of the fixed ring and rotates differentially without slipping. This is half the difference between the inner diameter of the ring and the outer diameter of the rotating wheel.
この実施例では、固定輪の内周面と回転輪の外周面とが相互に係合して滑ることなく差動回転する機構として歯車機構を採用したものであって、固定輪が内接歯車10、その内周面が内接歯車10のピッチ円10aであり、回転輪が内接歯車10より歯数の少ない外接歯車11、その外周面が外接歯車11のピッチ円11aとなっている。
In this embodiment, a gear mechanism is employed as a mechanism for differentially rotating the inner peripheral surface of the fixed ring and the outer peripheral surface of the rotating ring to engage with each other without slipping, and the fixed ring is an internal gear. 10, the inner peripheral surface is a
後述するように、滑ることなく差動回転するための機構として歯車機構を採用することは必須ではないが、最適な機構の一つであることは間違いないので、以下の説明では、この歯車機構を例にして説明する。 As will be described later, it is not essential to employ a gear mechanism as a mechanism for differential rotation without slipping, but it is definitely one of the optimal mechanisms. Will be described as an example.
回転輪(外接歯車11)の外周面を固定輪(内接歯車10)の内周面に沿って差動回転するように駆動する入力軸12(具体的な形状は図5を参照)は、入力側の回転軸12aが固定輪(内接歯車10)の内周面(ピッチ円10a)の中心Oを中心にして回転し、偏心量eだけ偏心した偏心軸12bが回転輪(外接歯車11)の中心孔に回転自在に嵌入している。
An input shaft 12 (see FIG. 5 for a specific shape) that drives the outer peripheral surface of the rotating wheel (external gear 11) to differentially rotate along the inner peripheral surface of the fixed wheel (internal gear 10). The
このため、入力軸12が回転することによって、偏心軸12bの中心O’は固定輪(内接歯車10)の内周面(ピッチ円10a)の中心Oを中心にして、回転半径が偏心量eとなる回転を行って回転輪(外接歯車11)に偏心運動をさせるとともに、回転輪(外接歯車11)の外周面(ピッチ円11a)を固定輪(内接歯車10)の内周面(ピッチ円10a)に対して歯車による係合を維持しながら回転させるので、回転輪(外接歯車11)を固定輪(内接歯車10)に対して差動回転させることができる。
For this reason, when the
このとき、偏心量eを、前述したように、固定輪(内接歯車10)の内周面(ピッチ円10a)の直径と回転輪(外接歯車11)の外周面(ピッチ円11a)の直径の差の1/2とすることによって、固定輪(内接歯車10)の内周面と回転輪(外接歯車11)の外周面を相互に係合して滑ることなく差動回転をさせることができる。従って、回転輪(外接歯車11)は、偏心軸12bの回転による偏心運動と、固定輪の内周面と回転輪の外周面を相互に係合して滑ることなく回転することによる減速された回転(差動回転)とが合成された運動を行うことになる。
At this time, as described above, the amount of eccentricity e is equal to the diameter of the inner peripheral surface (
回転輪の運動のうち、減速された回転輪(外接歯車11)の回転(差動回転)は、回転輪(外接歯車11)の偏心運動を伝達することなく回転輪(外接歯車11)の差動回転のみを伝達する偏心軸継手13を介して出力軸14から出力される。
Of the movements of the rotating wheels, the rotation (differential rotation) of the reduced rotating wheels (external gear 11) is the difference between the rotating wheels (external gear 11) without transmitting the eccentric motion of the rotating wheels (external gear 11). It is output from the
この実施例では、偏心軸継手13は、図3及び図4に示すように、入力端が回転輪(外接歯車11)に固定され、出力端が固定輪(内接歯車10)の内周面の中心に配置された出力軸14であって、入力端である回転輪(外接歯車11)と出力端である出力軸14との間に、両面に相互に直交する溝15a、15bを有する係合リング15を配置し、回転輪(外接歯車11)と、出力軸14に固定された出力リング18とに設けられた摺動部材(この実施例では、それぞれ2個ずつ設けられたピン16、17)が、係合リング15の溝15a、15bに沿って移動自在に嵌入された構造の偏心軸継手が採用されている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the
この実施例では、ピン16、17はそれぞれ2個ずつ設けられているが、3個以上のピンを直線状に配置してもよく、或いは、溝15a、15bの幅より小さな径のピンを千鳥状に配置して、それぞれ溝15a、15bの片側の側面のみに接するようにしてもよい。そして、このように配置することによって、ピン16、17が溝15a、15bの両側面に接触して、溝15a、15bの内部をスムーズに移動できなくなることを防止することができる。
In this embodiment, two
また、この実施例では、係合リング15に溝15a、15bが形成されており、回転輪(外接歯車11)と出力軸14に固定された出力リング18とに、それぞれ2個ずつのピン16、17が設けられているが、逆に、回転輪(外接歯車11)と出力リング18とに溝を形成し、係合リング15の両面にピンを設けても全く同様の偏心軸継手とすることができる。
In this embodiment,
固定輪(内接歯車10)の両側面には、第1の側壁19及び中間部材20を介して第2の側壁21が配置されており、ボルト22で一体に固定されて、全体のフレームを形成している。そして、第1の側壁19には、ボールベアリング23を介して入力軸12の入力側の回転軸12aが配置されており、第2の側壁21には、ボールベアリング24を介して出力軸14が配置されている。
A
この実施例における減速機構は、以上に述べたように構成されているので、図示しない駆動源によって駆動されて、入力軸12の入力側の回転軸12aが回転すると、この入力軸12の回転によって偏心軸12bが偏心回転し、回転輪(外接歯車11)が偏心運動を行うとともに、この偏心運動によって、回転輪(外接歯車11)の外周面(ピッチ円11a)が固定輪(内接歯車10)の内周面(ピッチ円10a)に沿って移動する。
Since the speed reduction mechanism in this embodiment is configured as described above, when the
この回転輪(外接歯車11)の外周面(ピッチ円11a)の移動は、入力軸12の回転方向と逆方向に固定輪(内接歯車10)の内周面(ピッチ円10a)に沿って移動するので、
(内接歯車10の歯数−外接歯車11の歯数)/(内接歯車10の歯数)
となる減速比で差動回転を行うことになる。
The movement of the outer peripheral surface (
(Number of teeth of internal gear 10-number of teeth of external gear 11) / (Number of teeth of internal gear 10)
The differential rotation is performed at the reduction ratio.
このときの回転輪(外接歯車11)の運動は、前述したように、入力軸12の偏心軸12bの偏心回転による偏心運動と固定輪と回転輪との差動回転とが合成された運動となっているので、本発明では、回転輪の偏心運動を伝達することなく回転輪の回転運動のみを伝達する偏心軸継手によって、回転輪の差動回転のみを出力するように構成して、出力軸14が回転輪(外接歯車11)の差動回転と同じ回転数で回転するように構成している。
As described above, the movement of the rotating wheel (external gear 11) at this time is a combined movement of the eccentric rotation of the
この発明の減速機構における減速比の計算を具体例で説明すると、図1、図2に示す実施例では、内接歯車10の歯数=60、外接歯車11の歯数=56の輪列が描かれているので、減速比は、双方の歯数から、(60−56)/60=1/15となり、1/15の減速比の減速機構を得ることができる。このとき、偏心量eは、偏心量e=(内接歯車の歯数−外接歯車の歯数)×歯車のモジュール/2となるので、歯車のモジュールが1であれば偏心量は2mmとなり、入力軸12の入力側の回転軸12aと偏心軸12bとの偏心量eは2mmとなっている。
The calculation of the reduction ratio in the speed reduction mechanism of the present invention will be described with a specific example. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the number of teeth of the
本発明では、一定の減速比で確実に減速するためには、固定輪の内周面と回転輪の外周面とが確実に係合して、滑ることなく差動回転することが必須であり、確実に係合して滑ることなく差動回転するために、図1〜図5の実施例では、固定輪の内周面に回転輪の外周面が係合して滑ることなく差動回転する機構として歯車機構を採用したものである。 In the present invention, in order to surely reduce the speed with a constant reduction ratio, it is essential that the inner peripheral surface of the fixed wheel and the outer peripheral surface of the rotating wheel are securely engaged and differentially rotated without slipping. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, in order to differentially rotate without engaging and slipping, the outer peripheral surface of the rotating ring is engaged with the inner peripheral surface of the fixed ring and differentially rotated without slipping. A gear mechanism is employed as a mechanism for the operation.
従って、図1〜図5の実施例では、固定輪を構成する部材として内接歯車10を採用しており、回転輪の外周面を構成する部材として内接歯車10より歯数の少ない外接歯車11を採用している。そして、歯車の歯形は滑りを防止するための凹凸であって、固定輪の内周面は内接歯車10のピッチ円10aとなり、回転輪の外周面は外接歯車11のピッチ円11aとなる。
Accordingly, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the
この実施例のように、内接歯車と外接歯車とを噛合わせると歯形の干渉が生じることが知られている。また、減速比を大きくするために内接歯車と外接歯車との歯数の差を小さくすると、更に歯形の干渉が生じやすくなることも知られている。これを防止するためには、図6に歯形の1例を示すように、固定輪(内接歯車30)と回転輪(外接歯車31)との双方を転位歯車とすることが望ましい。図6には、固定輪(内接歯車30)に使用される転位歯車の歯形32と回転輪(外接歯車31)に使用される転位歯車の歯形33との1例が示されている。
As in this embodiment, it is known that when the internal gear and the external gear mesh with each other, tooth profile interference occurs. It is also known that if the difference in the number of teeth between the internal gear and the external gear is made small in order to increase the reduction ratio, tooth profile interference is more likely to occur. In order to prevent this, it is desirable that both the fixed ring (internal gear 30) and the rotating ring (external gear 31) be shift gears as shown in FIG. FIG. 6 shows an example of a
或いは、歯車の歯形として、例えば、図7にその1例を示すように、固定輪の内接歯車30と回転輪の外接歯車31との歯形を円弧状に形成することができる。図7に示す固定輪の内接歯車30と回転輪の外接歯車31との円弧状の歯形34、35は、ほぼ半円状の円弧が内側に凸になるように形成された歯形であって、この歯形34、35が固定輪の内周面に内接歯車30として、回転輪の外周面に外接歯車31として直接形成されて、内接歯車30と外接歯車31となっている。このように、固定輪(内接歯車30)の歯形34とこれに噛合う回転輪(外接歯車31)の歯形35とを円弧状に形成された歯形とするときには、歯数の差の小さな内接歯車30と外接歯車31とを噛合わせても歯形の干渉が生じることはない。尚、図7は断面図ではないが、内接歯車30の歯形34と外接歯車31の歯形35及びその噛合いの状態を明瞭に示すために、内接歯車30と外接歯車31とにハッチングが施されている。
Alternatively, as a gear tooth profile, for example, as shown in FIG. 7, the tooth profile of the
また、歯形が円弧状に形成された歯車の他の形状として、図8に示すように、固定輪(内接歯車30)の内周面又は回転輪(外接歯車31)の外周面の位置に植設された円筒状のピン36の外周によって歯形を形成し、他方に形成されたほぼ半円状の円弧状の歯形と噛合わせることができる。図8に示した実施例には、ピン36を固定輪(内接歯車30)に植設して、このピン36の外周を円弧状の歯形34とし、回転輪(外接歯車31)の外周面に半円状の円弧状の歯形35を形成した形状が示されているが、逆に、回転輪(外接歯車31)の内周面の位置にピンを植設して固定輪(内接歯車30)の内周面に円弧状の歯形34を形成してもよい。
Further, as another shape of the gear whose tooth profile is formed in an arc shape, as shown in FIG. 8, it is located at the position of the inner peripheral surface of the fixed ring (internal gear 30) or the outer peripheral surface of the rotating ring (external gear 31). A tooth shape is formed by the outer periphery of the implanted
更に、歯形が円弧状に形成された歯車の他の形状として、図9に示すように、固定輪(内接歯車30)の内周面又は回転輪(外接歯車31)の外周面の位置に円筒コロ37を有するチエン38を配置して、この円筒コロ37の外周によって歯形35を形成し、この円筒コロ37の外周からなる歯形35に、固定輪(内接歯車30)に形成されたほぼ半円状の円弧状の歯形34を噛合するように構成することもできる。そして、この実施例では、図8の実施例とは逆に、円筒コロ37は回転輪(外接歯車31)に固定されており、固定輪(内接歯車30)に円弧状の歯形35が形成されている。しかし、この実施例でも、円筒コロ37を固定輪(内接歯車30)に固定し、回転輪(外接歯車31)に円弧状の歯形を形成することができるのは当然である。
Furthermore, as another shape of the gear whose tooth profile is formed in an arc shape, as shown in FIG. 9, at the position of the inner peripheral surface of the fixed ring (internal gear 30) or the outer peripheral surface of the rotating ring (external gear 31). A
チエン38は、円筒コロ37を所定の位置に保持するためのものであって、スプロケット又はリテーナと呼ばれる形式のもので、円筒コロ又は針状コロを保持するものであっても良い。また、円筒コロ37の位置は、図9の実施例では、回転輪(外接歯車31)の歯形35で位置決めされているが、この歯形は円弧状の歯形にする必要はなく、単に円筒コロ37が位置決めされるのみのV字状の溝であっても良い。そして、このようにして円筒コロ37が位置決めされるときには、チエン38は円筒コロ37を所定の範囲内に保持すれば足りることは勿論である。
The
或いは、図10に示すように、固定輪の内周面に回転輪の外周面が係合して滑ることなく差動回転する機構を磁気歯車機構とすることができる。即ち、内接歯車30に相当する固定輪の内周面30aと外接歯車31に相当する回転輪の外周面31aとの相対する位置に同じピッチで交互にN極とS極とを形成することによって磁気歯車を構成し、固定輪(30)の内周面30aと回転輪(31)の外周面31aとにおいてN極とS極とを相互に吸着して、係合して滑ることなく差動回転をするように構成することもできる。
Alternatively, as shown in FIG. 10, a mechanism that differentially rotates without engaging and sliding the outer peripheral surface of the rotating wheel with the inner peripheral surface of the fixed ring can be a magnetic gear mechanism. That is, N poles and S poles are alternately formed at the same pitch at positions facing the inner peripheral surface 30a of the fixed ring corresponding to the
この場合には、固定輪(30)の内周面30aと回転輪(31)の外周面31aとに歯形の加工をする必要はなく、固定輪(30)の内周面30aと回転輪(31)の外周面31aを共に円筒状に加工して、所定の間隔でN極とS極とに磁化するのみで充分である。そして、磁気歯車機構の場合には、固定輪(30)の内周面30aと回転輪(31)の外周面31aとの間に隙間を設けて、無接触で差動回転させることも可能である。更に、この場合には、固定輪(30)は回転輪(31)の内部で、ボールベアリング20に支持されて回転するので、磨耗による故障などのトラブルは発生しない。
In this case, the inner peripheral surface 30a of the fixed ring (30) and the outer peripheral surface 31a of the rotating ring (31) do not need to be processed into teeth, and the inner peripheral surface 30a of the fixed ring (30) and the rotating ring ( It is sufficient that both the outer peripheral surface 31a of 31) are processed into a cylindrical shape and magnetized to N and S poles at a predetermined interval. In the case of the magnetic gear mechanism, it is also possible to provide a clearance between the inner peripheral surface 30a of the fixed ring (30) and the outer peripheral surface 31a of the rotating wheel (31) and perform differential rotation without contact. is there. Further, in this case, since the fixed ring (30) rotates while being supported by the
このように磁気歯車機構として構成することによって、負荷が大きくなって固定輪(30)の内周面30aと回転輪(31)の外周面31aとの間に滑りが生じても、NとNの同極或いはSとSの同極が接近することになり、より強く反発して滑りを生じさせないように作用する。しかしながら、大きな過負荷が掛かったときには滑りが生じるので、過負荷安全装置としての機能も持たせることができる。 By configuring the magnetic gear mechanism in this manner, even if the load increases and slip occurs between the inner peripheral surface 30a of the fixed ring (30) and the outer peripheral surface 31a of the rotating ring (31), N and N Or the same polarity of S and S approach each other, and acts so as not to cause slip by repelling more strongly. However, since a slip occurs when a large overload is applied, a function as an overload safety device can be provided.
又は、図示しないが、固定輪(30)の内周面30aと回転輪(31)の外周面31aをそのまま圧接することによって、摩擦によって滑りを生じさせない円筒状のコンタクト面とすることもできる。この場合には、固定輪(30)の内周面30aと回転輪(31)の外周面31aとの間で滑りを生じないように強く押圧するとともに、少なくとも一方の表面を粗面にし、或いはブレーキ材等の摩擦係数の大きく耐磨耗性の高い材料を貼付して滑りを生じさせないようにすることが望ましい。 Or although not shown in figure, it can also be set as the cylindrical contact surface which does not produce a slip by friction by press-contacting the inner peripheral surface 30a of a fixed ring | wheel (30), and the outer peripheral surface 31a of a rotating wheel (31) as it is. In this case, while strongly pressing so as not to cause a slip between the inner peripheral surface 30a of the fixed ring (30) and the outer peripheral surface 31a of the rotating ring (31), at least one surface is roughened, or It is desirable to apply a material having a high friction coefficient such as a brake material and having high wear resistance so as not to cause slipping.
そして、このように構成することによって、歯車の場合には、固定輪の歯数と回転輪の歯数を整数にしなければならないために、減速比も必ず整数比でなければならない、との制限がなくなり、任意の減速比を自由に選定することができる。 With this configuration, in the case of a gear, since the number of teeth of the fixed ring and the number of teeth of the rotating ring must be integers, the reduction ratio must be an integer ratio. Thus, any reduction ratio can be freely selected.
図3及び図4に示す回転輪(外接歯車11)の偏心運動を伝達することなく回転輪(外接歯車11)の回転運動のみを伝達する偏心軸継手13は、係合リング15にピン16、17を嵌入して回転運動を伝達するものであるが、このピン16、17は、図11に示すように、固定ピン40に嵌入された転がり軸受41で支持された筒状回転体42を有するピン43とすることができる。
The eccentric shaft joint 13 that transmits only the rotational motion of the rotating wheel (external gear 11) without transmitting the eccentric motion of the rotating wheel (external gear 11) shown in FIG. 3 and FIG. The
このように構成することによって、ピン43の筒状回転体42が回転するので、溝15a、15bの側面との摩擦を大幅に減少することができ、より効果的に差動回転を取り出すことができる。尚、ピン43の構成は、図11に示す構成に限定されるものではなく、例えばニードルベアリングを採用した市販のカムフォロアをそのまま使用するなど、任意の構成とすることができることは明らかである。
With this configuration, the cylindrical
そして、このピン43は、溝15a、15bの幅より小さな径のピンとして、これを千鳥状に配置して、それぞれのピン43が溝15a、15bの片側の側面のみに接するようにしてもよい。このように配置することによって、ピン43が溝15a、15bの両側面に同時に接触して、溝15a、15bの内部をスムーズに移動できなくなることを防止することができる。
The
偏心軸継手13の係合リング15の溝15a、15bに嵌入する摺動部材は、少なくとも2個のピン16、17(又はピン43)に限定されるものではなく、図12に示すように、溝15a、15bに嵌合するスライド部材50、51とすることができる。このスライド部材50、51は、この実施例のように、単体のブロック体の形状であっても支障はないが、溝15a、15bの側面と摺動部材であるスライド部材50、51との摩擦を減少させるためには、ローラチェーンを使用したスライド機構などの転がり回転による直動支持機構にすることが望ましい。
The sliding member that fits into the
回転輪(外接歯車11)の偏心運動を伝達することなく回転輪(外接歯車11)の回転運動のみを伝達する偏心軸継手は、図13に示すように、2個の自在継手60、61を組み合わせた構造の偏心軸継手62とすることができる。この偏心軸継手62は、差動回転する外接歯車11に固定された第1の自在継手60と、出力軸14に固定された第2の自在継手61とを中継軸63で接続した構造をしており、中継軸63は、第1の自在継手60又は第2の自在継手61に対して、回転不能で且つ必須ではないが軸方向に伸縮可能に構成することが望ましい。
As shown in FIG. 13, an eccentric shaft coupling that transmits only the rotational motion of the rotating wheel (external gear 11) without transmitting the eccentric motion of the rotating wheel (external gear 11) includes two
この2個の自在継手60、61を組み合わせた構造の偏心軸継手62を採用したときには、図からも明らかなように、減速機構が軸方向に大きくなる欠点を有している。しかしながら、偏心軸継手としては効率の高い継手として周知の軸継手を採用しているので、安定した高性能を発揮することができる。
When the eccentric shaft joint 62 having a structure in which the two
図13の減速機構における上記以外の構成は、図1に示す実施例とほぼ同一なので、図中に符号を記入するのみで、構成についての詳細な説明の記載は省略する。 Since the configuration other than the above in the speed reduction mechanism of FIG. 13 is substantially the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, only the reference numerals are entered in the drawing, and the detailed description of the configuration is omitted.
本発明の減速機構は、固定輪及び回転輪の組を直列に複数個設けることによって、容易に多段の減速機構とすることができる。この減速機構は、図14に示すように、図1の減速機構をほとんどそのままの状態で直列に接続するものであって、第1段の減速機構70における第2の側壁21と出力軸14に代えて第2の側壁71と出力軸72とし、第2段の減速機構73における第1の側壁19と入力軸12に代えて第1の側壁74と入力軸75としたものである。
The speed reduction mechanism of the present invention can be easily a multistage speed reduction mechanism by providing a plurality of sets of fixed wheels and rotating wheels in series. As shown in FIG. 14, this speed reduction mechanism connects the speed reduction mechanism of FIG. 1 in series with almost no change, and is connected to the
そして、第2の側壁71と第1の側壁74によってボールベアリング76を挟持して保持し、このボールベアリング76の内輪の内部で出力軸72に直接入力軸75を接続するように構成して、入力軸75の偏心軸73aで第2段の減速機構73の回転輪(外接歯車11)を直接回転させるものである。
The
ボールベアリング76の内輪の内部で出力軸72に直接入力軸75を接続する手段として、この実施例では、図15に示すように、出力軸72と入力軸75を半割りにして、この半割りにした部分をボールベアリング76の内輪の内部で組み合わせる構造を採用している。このように構成することによって、第1段の減速機構70と第2段の減速機構73をそれぞれ組み立てて、最後にボールベアリング76の内輪の内部で出力軸72と入力軸75との半割り部を組み合わせることによって、2段の減速機構を容易に組み立てることができる。
As a means for directly connecting the
図14の多段の減速機構における上記以外の構成は、図1に示す実施例とほぼ同一なので、図中に符号を記入するのみで、構成についての詳細な説明の記載は省略する。 Since the configuration other than the above in the multistage reduction mechanism of FIG. 14 is almost the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, only the reference numerals are entered in the drawing, and the detailed description of the configuration is omitted.
この2段の減速機構は、例えば、前述したように、第1段の減速機構70と第2段の減速機構73とがそれぞれ1/15の減速機構であれば、2段のときには、1/15×1/15=1/225となり、1/225の高い減速比の減速機構となる。本発明によれば、このようにして、小型でありながら高い減速比の減速機構を容易に得ることができる。また、この多段の減速機構は2段に限定されるのものではなく、同様にして3段以上の減速機構とすることができるので、更に高い減速比の減速機構を容易に得ることができる。
For example, as described above, if the first-
所望の減速比の多段の減速機構を設計するときには、最初に、所要の減速比から第1段の減速機構の減速比と第2段の減速機構の減速比を設定する。勿論、この第1段の減速比と第2段の減速比との積が減速機構全体の減速比となる。第1段の減速比と第2段の減速比とが決定すると、次に、固定輪(内接歯車10)と回転輪(外接歯車11)の歯車のモジュールと歯数を決定する。入力軸12(75)と偏心軸14a(75a)との偏心量eは、固定輪(内接歯車10)の内径と回転輪(外接歯車11)の外径との差によって自動的に決定するので、減速比(内接歯車10と外接歯車11の歯数比)と歯車のモジュールを決めることによって、入力軸の偏心量eも自動的に決定することになる。
When designing a multi-stage reduction mechanism having a desired reduction ratio, first, the reduction ratio of the first-stage reduction mechanism and the reduction ratio of the second-stage reduction mechanism are set from the required reduction ratio. Of course, the product of the reduction ratio of the first stage and the reduction ratio of the second stage is the reduction ratio of the entire reduction mechanism. When the reduction ratio of the first stage and the reduction ratio of the second stage are determined, the gear module and the number of teeth of the fixed ring (internal gear 10) and the rotating ring (external gear 11) are then determined. The eccentricity e between the input shaft 12 (75) and the eccentric shaft 14a (75a) is automatically determined by the difference between the inner diameter of the fixed ring (internal gear 10) and the outer diameter of the rotating ring (external gear 11). Therefore, by determining the reduction ratio (ratio of the number of teeth of the
従って、所望の減速比に対応する内接歯車10の歯数と外接歯車11の歯数との組合せの1段の減速機構と入力軸12とをセットにしておけば、第1段の減速比と第2段の減速比とに対応するセットを選択し、これらを組み付けることで多段の減速機構を容易に製造することができる。
Accordingly, if the one-stage reduction mechanism and the
以上の説明では、入力軸12や出力軸14などの軸や、回転輪(外接歯車11)などの各種の回転部材を回転自在に支承する部材として、ボールベアリングを例にして説明したが、回転部材を支承する軸受は、ボールベアリングに限定されるものではなく、任意の軸受装置、例えば各種のすべり軸受やニードルベアリングなどのころがり軸受を使用しても良いことは当然である。
In the above description, the ball bearing has been described as an example of a member that rotatably supports various rotation members such as the
以上の説明では、固定輪の内周面と回転輪の外周面とを滑ることなく差動回転するための機構として歯車を使用した例について述べたが、この機構は歯車によるものに限定されるものではなく、前述したように、任意の差動回転機構を採用することができる。 In the above description, an example in which a gear is used as a mechanism for differential rotation without slipping between the inner peripheral surface of the fixed wheel and the outer peripheral surface of the rotating wheel has been described, but this mechanism is limited to that using a gear. Instead, as described above, an arbitrary differential rotation mechanism can be adopted.
10 内接歯車
10a ピッチ円
11 外接歯車
11a ピッチ円
12 入力軸
12a 入力側の回転軸
12b 偏心軸
13 偏心軸継手
14 出力軸
15 係合リング
15a,15b 溝
16,17 ピン
18 出力リング
19 第1の側壁
20 中間部材
21 第2の側壁
22 ボルト
23,24 ボールベアリング
30 内接歯車
30a 内周面
31 外接歯車
31a 外周面
32,33 転位歯車の歯形
34,35 円弧状の歯形
36 ピン
37 円筒コロ
38 チエン
40 固定ピン
41 転がり軸受
42 筒状回転体
43 ピン
50,51 スライド部材
60,61 自在継手
62 偏心軸継手
63 中継軸
70 第1段の減速機構
71 第2の側壁
72 出力軸
73 第2段の減速機構
74 第1の側壁
75 入力軸
76 ボールベアリング
DESCRIPTION OF
Claims (15)
この固定輪の内周面の内径より小さな外径の円筒状の外周面を有し、この内径と外径との差による偏心量に応じて偏心した位置を中心として、前記固定輪の内周面に前記外周面が係合して滑ることなく差動回転する回転輪と、
回転中心が前記固定輪の内周面の中心であって、前記回転輪の中心孔に前記偏心量だけ偏心して嵌入し、前記回転輪の外周面を前記固定輪の内周面に対する係合を維持して差動回転させる偏心軸を有する入力軸と、
一端が前記回転輪に固定され、他端が前記固定輪の内周面の中心に配置された出力軸に接続された、前記回転輪の偏心運動を伝達することなく前記回転輪の差動回転のみを伝達する偏心軸継手とを有することを特徴とする減速機構。 A fixed ring having a cylindrical inner peripheral surface;
It has a cylindrical outer peripheral surface with an outer diameter smaller than the inner diameter of the inner peripheral surface of the fixed ring, and the inner periphery of the fixed ring is centered on a position eccentric according to the amount of eccentricity due to the difference between the inner diameter and the outer diameter. A rotating wheel that differentially rotates without engaging and sliding with the outer peripheral surface;
The center of rotation is the center of the inner peripheral surface of the fixed wheel, and is inserted into the center hole of the rotating wheel eccentrically by the amount of eccentricity, and the outer peripheral surface of the rotating wheel is engaged with the inner peripheral surface of the fixed wheel. An input shaft having an eccentric shaft that maintains and differentially rotates;
One end is fixed to the rotating wheel, and the other end is connected to an output shaft disposed at the center of the inner peripheral surface of the fixed wheel. Differential rotation of the rotating wheel without transmitting eccentric motion of the rotating wheel And an eccentric shaft coupling for transmitting only the speed reduction mechanism.
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