JP2010533830A - Gear bearing device - Google Patents

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Abstract

歯車軸受装置は、トルクを出すアクチュエータとして、また、支持を提供する連結装置として作動するコンパクトな機構を提供する。この装置は、太陽歯車内の外部ロータ式の直流モータを統合している歯車配列を有している。ロック面はこの装置の部品を整列させ、軸方向荷重とモーメントの支持をする。この歯車軸受装置は、ロボットアームの連結部や義肢等としての色々な応用が有る。
【選択図】図1
The gear bearing device provides a compact mechanism that operates as an actuator that produces torque and as a coupling device that provides support. The device has a gear arrangement that integrates an external rotor type DC motor in the sun gear. The locking surface aligns the parts of the device and supports axial loads and moments. This gear bearing device has various applications as a connecting part of a robot arm, a prosthetic limb, and the like.
[Selection] Figure 1

Description

関連出願の相互参照 N/A
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載 N/A
発明の分野
本発明は、歯車軸受装置と、義肢とロボットアームを含む様々な応用分野でのその利用に関する。
Cross-reference of related applications N / A
A description of research and development funded by the federal government N / A
The present invention relates to gear bearing devices and their use in various fields of application including prosthetic limbs and robotic arms.
発明の背景
歯車軸受は、機械的動力構造とベアリング作動制御機能が専用ベアリングの必要性無しで行なわれるような歯車とローラベアリングの両方の面を具備する機械的構造物である。歯車軸受は部品と装置の両形式をとります。歯車軸受部品は多くの形式で構築することができ、また、歯車軸受部品は、歯車軸受装置を形成するモジュールとして、互いに直接接続することができる。歯車軸受装置は転がり摩擦を全面的に使用する。従って、外部ベアリングは必要ではない。遊星歯車軸受減速機は、歯車軸受技術を使用して容易に構築され、また、これらはコンパクトな外観で十分な減速を提供する。
BACKGROUND OF THE INVENTION A gear bearing is a mechanical structure having both gear and roller bearing surfaces such that the mechanical power structure and bearing actuation control functions are performed without the need for dedicated bearings. Gear bearings take the form of both parts and equipment. The gear bearing parts can be constructed in many forms, and the gear bearing parts can be directly connected to each other as modules forming a gear bearing device. The gear bearing device fully uses rolling friction. Thus, an external bearing is not necessary. Planetary gear bearing reducers are easily constructed using gear bearing technology, and they provide sufficient reduction in a compact appearance.
(力の釣り合いに基づいた)「岩固定(Rock Lock)」特性は、遊星歯車軸受減速機に固有であり、また、これらは、(歯車軸受減速比がある値よりも上の場合、90-120:1辺り、に)連結後方駆動を防ぐことにより、格別な安全性を保証する。歯車軸受は、システムを軸方向にロックするローラベアリングに対して対をなす歯車の歯端を使用します。システムをともにロックすることに加えて、この対の一方は、メカニズムに付加的な機能性を加えて、スラスト軸受機能を成すことができる。歯車軸受装置は、コンパクトな外観で格別な軸受強度を提供し、かつユニークな作動制御特性を持つように作ることができ、これでそれらに競争的優位機能を成させることができる。   The “Rock Lock” properties (based on force balance) are inherent to planetary gear bearing reducers, and they are 90- (if the gear bearing reduction ratio is above a certain value, By guaranteeing exceptional safety by preventing back-to-back driving (around 120: 1). Gear bearings use gear tips that are paired with roller bearings that lock the system in the axial direction. In addition to locking the system together, one of the pairs can add additional functionality to the mechanism to provide a thrust bearing function. Gear bearing devices can be made to provide exceptional bearing strength in a compact appearance and have unique operational control characteristics, which can make them a competitive advantage.
歯車軸受システムは米国特許番号6,626,792に記載されている。このシステムは、各歯車のピッチ円直径位置に接触面を置くことにより、従来のベアリングを無くした遊星歯車装置を利用する。このシステムは、入出力ピニオン歯車間の1歯違いを利用する。接触面は適切な噛み合いを維持し、歯車セットに最小の振動で作動することを可能にさせる。信頼性も、部品数および全体の複雑さの減少によって増大する。さらに、歯車軸受設計に固有のことは、同じ機構を使用した大きな範囲のギヤ比を成す能力であり、各歯車の歯数を単に変更することにより、例えば、1:1から1:2000までのギヤ比である。この特許中の歯車軸受システムは、歯車の歯端をともに使用しているシステムをロックする歯車について一個のローラを含んでいる。   A gear bearing system is described in US Pat. No. 6,626,792. This system utilizes a planetary gear unit that eliminates the conventional bearings by placing contact surfaces at the pitch circle diameter position of each gear. This system utilizes a one-tooth difference between input and output pinion gears. The contact surfaces maintain proper engagement and allow the gear set to operate with minimal vibration. Reliability is also increased by reducing the number of parts and overall complexity. Also unique to gear bearing designs is the ability to achieve a large range of gear ratios using the same mechanism, by simply changing the number of teeth on each gear, e.g. from 1: 1 to 1: 2000. Gear ratio. The gear bearing system in this patent includes a single roller for the gear locking system that uses the gear teeth together.
他の公知の駆動システムは、螺旋形遊星歯車とボールベアリングとを備えた遊星歯車システムを利用し、それでキャリヤから離して出力部を駆動する。ハーモニック駆動装置、これは波発生器を使用して作動するものであるが、も知られている。簡潔な記述は米国特許出願番号2006/0073922で見つけることができる。   Another known drive system utilizes a planetary gear system with a helical planetary gear and a ball bearing, thereby driving the output away from the carrier. Harmonic drives, which operate using a wave generator, are also known. A brief description can be found in US Patent Application No. 2006/0073922.
人工装具の分野に関して、ボディーを動力とする構成部品は、人工装具術の中で何世紀も使用されており、今日まだ一般に処方されている。これらのシステムの制御は、切断位置から離れ、ボディー全体の動作の調整を含んでおり、また、人口器官に直接付けられたあるタイプのボディー・ハーネスを一般に含んでいる。これらの人口器官が一般に軽量で廉価である一方、それらには著しい損失があります。ボディー・ハーネスは一般に作業範囲を制限し、また、手足を失った者は、適切に端末装置を操作することに同期した方法でボディーの動きを調整することができなければならない。より重度の手足を失った者は、適切に人口器官を活性化するためには、多くの場合十分な動きを生成することができない。満足な握力の達成も、現在利用可能な端末装置および握りパターンの機械的な制限により困難である。   In the field of prosthetics, body-powered components have been used for centuries in prosthetics and are still generally prescribed today. The control of these systems involves adjusting the movement of the entire body away from the cutting position and generally includes some type of body harness attached directly to the prosthesis. While these artificial organs are generally lightweight and inexpensive, they have significant losses. Body harnesses generally limit the range of work, and those who have lost their limbs must be able to adjust body movements in a manner synchronized with proper operation of the terminal device. Those who have lost more severe limbs are often unable to produce enough movement to properly activate the prosthetic organ. Achieving satisfactory grip strength is also difficult due to the currently available terminal devices and mechanical limitations of the grip pattern.
外部的に動力が供給される構成部品は、1970年代の終わり以来使用されており、ボディー動力構成部品に対していくつかの特有の長所がある。電子的肘は約15ポンド/フィートの持ち上げ力を発生でき、また、電子端末装置は、大凡22ポンドの最大握力を発生できる。多くのボディー動力構成部品には性能改善がなされているが、これらの装置は多くの仕事にまだ不適切である。   Externally powered components have been used since the late 1970s and have some unique advantages over body powered components. An electronic elbow can generate a lifting force of about 15 pounds / ft, and an electronic terminal can generate a maximum gripping force of approximately 22 pounds. Although many body power components have improved performance, these devices are still unsuitable for many tasks.
発明の概要
本発明による歯車軸受装置は、トルクを出すアクチュエータとして、および支持を提供する連結部として作動する能力を備えたコンパクトな機構である。これは、外部ロータのブラシレス直流モータ技術と、歯車軸受技術の組み合わせのために可能である。それは、従来のモータ歯車列アセンブリを、重量とスペースを低減する単一の機構に取り替えることを可能にする。更には、絶対的、又は増分による高い位置精度は、駆動モータへのエンコーダの追加を伴う設計に固有である。そのコンパクトなサイズ、高精度および連結能力は、航空宇宙、宇宙、生産、輸送および他の産業にそれが適用されることを可能にさせる。
SUMMARY OF THE INVENTION A gear bearing device according to the present invention is a compact mechanism with the ability to operate as an actuator that produces torque and as a connection that provides support. This is possible due to the combination of external rotor brushless DC motor technology and gear bearing technology. It allows replacing a conventional motor gear train assembly with a single mechanism that reduces weight and space. Furthermore, the high position accuracy, either absolute or incremental, is inherent in designs that involve the addition of an encoder to the drive motor. Its compact size, high accuracy and connectivity capabilities allow it to be applied to aerospace, space, production, transportation and other industries.
歯車軸受装置は、ベアリングの無い連結と、大きな動力密度を有して大出力でコンパクトなアクチュエータを提供する。歯車軸受装置は、外部ロータのモータが入力太陽歯車サブアセンブリ内に統合される遊星歯車列を利用する。モータのコイルは入力リング歯車に接地されている。歯車軸受装置は、ローラベアリング表面を使用して、機構に対して軸方向支持と径方向支持の両方を提供する。ローラベアリング設計は、歯車の歯先端と対を成すその端面と共に単一の転がり面を使用でき、或いは、それは、半径方向支持用のローラベアリング表面と、システムを軸方向にロックするための延長ローラとを使用して、半径方向支持と軸方向支持を分離する2段のローラベアリングを使用可能である。2段のローラサブアセンブリを含む歯車軸受装置は、歯車端の歯先端から全ての荷重を取り除くために、歯車歯先端端部の面取りからも利点を得ることができる。この特徴は、大抵の軸方向荷重を歯車の歯底円の下に移動させて、それによって、装置の連結強度を大幅に高める。   The gear bearing device provides a compact actuator with a large output and a large power density with a connection without bearings. The gear bearing device utilizes a planetary gear train in which the motor of the external rotor is integrated into the input sun gear subassembly. The motor coil is grounded to the input ring gear. Gear bearing devices use roller bearing surfaces to provide both axial and radial support for the mechanism. The roller bearing design can use a single rolling surface with its end face paired with the tooth tip of the gear, or it can be a roller bearing surface for radial support and an extension roller to axially lock the system Can be used to use two-stage roller bearings that separate radial and axial support. A gear bearing device including a two-stage roller subassembly can also benefit from chamfering of the gear tooth tip end to remove all loads from the tooth tip of the gear end. This feature moves most axial loads below the root circle of the gear, thereby significantly increasing the coupling strength of the device.
歯車軸受装置は、無関係な支持構造の除去により、機械の連結アセンブリを単純化する。また、連結構造、モータ、そして伝動装置を単一のコンパクトな機構に組み合わせることで、歯車軸受を利用する装置は高い動力密度を達成することができる。これは、歯車軸受装置を、ロボットアーム、人工装具術、動力ウィンチおよび生体工学を含む様々な分野に役立つようにさせる。   The gear bearing device simplifies the linkage assembly of the machine by eliminating extraneous support structures. In addition, by combining the coupling structure, the motor, and the transmission in a single compact mechanism, a device that uses gear bearings can achieve a high power density. This makes the gear bearing device useful in a variety of fields including robotic arms, prosthetics, power winches and biotechnology.
図面の説明
本発明は、添付図面と共に成される以下の詳細な説明により充分に理解されるであろう。
図1は、本発明による出力側からの歯車軸受装置の第1実施例の等角図法図である。 図2は、入力側から見た図1の歯車軸受装置の等角図法図である。 図3は、図2の歯車軸受装置について部分的切り取った図である。 図4Aは、歯車軸受装置の第1実施例の出力側の平面図である。 図4Bは、歯車軸受装置の第1実施例の入力側の平面図である。 図5は、ロックリングを除去し、出力側から見た歯車軸受装置の第1の実施例の部分図である。 図6は、ロックリングを除去し、入力側から見た歯車軸受装置の第1実施例の部分図である。 図7は、歯車軸受装置の第1実施例の内部の構成部品の等角図法図である。 図8は、図7の内部の構成部品の側面図である。 図9は、歯車軸受装置の第1実施例の部分の等角図法図である。 図10Aは、歯車軸受装置の第1実施例のピニオンのサブアセンブリの側面図である。 図10Bは、図10Aのピニオンのサブアセンブリの断面図です; 図11Aは、歯車軸受装置の第1実施例の太陽歯車サブアセンブリの等角図法図である。 図11Bは、図11Aの太陽歯車サブアセンブリの端面図である。 図11Cは、図11Aの太陽歯車サブアセンブリの他の等角図法図である。 図12は、歯車軸受装置の第1実施例の断面図である。 図13は、歯車軸受装置の第1実施例の太陽歯車サブアセンブリとピニオンサブアセンブリの平面図である。 図14は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第1段階の等角図法図である。 図15は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第2段階の等角図法図である。 図16は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第3段階の等角図法図である。 図17は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第4段階の等角図法図である。 図18は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第5段階の等角図法図である。 図19は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第6段階の等角図法図である。 図20は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第7段階の等角図法図である。 図21は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第8段階の等角図法図である。 図22は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第9段階の等角図法図である。 図23は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第10段階の等角図法図である。 図24は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第11段階の等角図法図である。 図25は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第12段階の等角図法図である。 図26は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第13段階の等角図法図である。 図27は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第14段階の等角図法図である。 図27は、歯車軸受装置の第1実施例を組み立てる第14段階の等角図法図である。 図28Aは、完全に組み立てられた歯車軸受装置の第1実施例の等角図法図である。 図28Bは、完全に組み立てられた歯車軸受装置の第1実施例の他の等角図法図である。 図29は、歯車軸受装置の第2実施例の等角図法図である。 図30は、歯車軸受装置の第2実施例の断面図である。 図31は、歯車軸受装置の第2実施例の部分の断面図である。 図32Aは、本発明に係る歯車軸受装置を組込んでいるロボットアームの等角図法図である。 図32Bは、図32Aのロボットアームの他の等角図法図である。 図32Cは、図32Aのロボットアームの更に他の等角図法図である。 図33Aは、本発明に係る歯車軸受装置を組み込んでいる人工装具のアームの等角図法図である。 図33Bは、図33Aの人工装具のアームの他の等角図法である。 図34Aは、図33Aの人工装具のアームの肘関節の等角図法図である。 図34Bは、図34Aの肘および前腕装置の他の等角図法図である。 図35Aは、図33Aの人工装具のアームの前腕装置の等角図法図である。 図35Bは、図35Bの人工装具のアームの前腕装置の他の図である。 図36は、本発明に係る歯車軸受装置を組込んでいるウィンチ・アセンブリについての模式図である。 図37は、本発明に係る歯車軸受装置の他の実施例の模式図である。 図38は、本発明に係る歯車軸受装置の更に他の実施例の模式図である。
DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be more fully understood from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is an isometric view of a first embodiment of a gear bearing device from the output side according to the present invention. 2 is an isometric view of the gear bearing device of FIG. 1 as viewed from the input side. FIG. 3 is a partially cutaway view of the gear bearing device of FIG. FIG. 4A is a plan view of the output side of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 4B is a plan view of the input side of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 5 is a partial view of the first embodiment of the gear bearing device viewed from the output side with the lock ring removed. FIG. 6 is a partial view of the first embodiment of the gear bearing device viewed from the input side with the lock ring removed. FIG. 7 is an isometric view of the internal components of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 8 is a side view of the internal components of FIG. FIG. 9 is an isometric view of the portion of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 10A is a side view of the pinion subassembly of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 10B is a cross-sectional view of the pinion subassembly of FIG. 10A; FIG. 11A is an isometric view of the sun gear subassembly of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 11B is an end view of the sun gear subassembly of FIG. 11A. FIG. 11C is another isometric view of the sun gear subassembly of FIG. 11A. FIG. 12 is a cross-sectional view of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 13 is a plan view of the sun gear sub-assembly and the pinion sub-assembly of the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 14 is an isometric view of the first stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 15 is an isometric view of the second stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 16 is an isometric view of the third stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 17 is an isometric view of the fourth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 18 is an isometric view of the fifth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 19 is an isometric view of the sixth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 20 is an isometric view of the seventh stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 21 is an isometric view of the eighth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 22 is an isometric view of the ninth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 23 is an isometric view of the tenth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 24 is an isometric view of the eleventh stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 25 is an isometric view of the twelfth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 26 is an isometric view of the thirteenth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 27 is an isometric view of the fourteenth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 27 is an isometric view of the fourteenth stage of assembling the first embodiment of the gear bearing device. FIG. 28A is an isometric view of a first embodiment of a fully assembled gear bearing device. FIG. 28B is another isometric view of the first embodiment of the fully assembled gear bearing device. FIG. 29 is an isometric view of a second embodiment of the gear bearing device. FIG. 30 is a cross-sectional view of the second embodiment of the gear bearing device. FIG. 31 is a cross-sectional view of a portion of the second embodiment of the gear bearing device. FIG. 32A is an isometric view of a robot arm incorporating a gear bearing device according to the present invention. FIG. 32B is another isometric view of the robot arm of FIG. 32A. FIG. 32C is yet another isometric view of the robot arm of FIG. 32A. FIG. 33A is an isometric view of an arm of a prosthesis incorporating a gear bearing device according to the present invention. FIG. 33B is another isometric view of the arm of the prosthesis of FIG. 33A. FIG. 34A is an isometric view of the elbow joint of the arm of the prosthesis of FIG. 33A. 34B is another isometric view of the elbow and forearm device of FIG. 34A. FIG. 35A is an isometric view of the forearm device of the arm of the prosthesis of FIG. 33A. FIG. 35B is another view of the forearm device of the arm of the prosthesis of FIG. 35B. FIG. 36 is a schematic view of a winch assembly incorporating a gear bearing device according to the present invention. FIG. 37 is a schematic view of another embodiment of the gear bearing device according to the present invention. FIG. 38 is a schematic view of still another embodiment of the gear bearing device according to the present invention.
発明の詳細な説明
本発明の歯車軸受装置10の第1実施例は図1〜13に図示されている。歯車軸受装置は、歯車軸受アセンブリ14へ統合された外部ロータのモータ12を含んでいる。歯車軸受アセンブリは、歯車セットのアラインメント(整列)を維持し、スラスト荷重とラジアル荷重と曲げ荷重を支持するため、各歯車のピッチ円直径位置に転がり面を置くベアリングの無い歯車システムである。更に特定すると、歯車システムは、入力側と出力側のリング歯車18、20に同心状に囲まれた入力側太陽歯車サブアセンブリ16を含んでいる。いくつかの同一サイズのピニオン歯車サブアセンブリ22が、入力太陽歯車サブアセンブリ16とリング歯車18、20の間に介在している。ピニオンサブアセンブリが太陽歯車サブアセンブリを囲んでその回りに回転し、装置の入力ステージを出力ステージへと連結する。モータ12は、入力側の太陽歯車サブアセンブリ内に内部統合されている。モータのコイル24はアセンブリの入力側に接地される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A first embodiment of a gear bearing device 10 of the present invention is illustrated in FIGS. The gear bearing arrangement includes an external rotor motor 12 integrated into a gear bearing assembly 14. A gear bearing assembly is a bearingless gear system that places rolling surfaces at the pitch circle diameter positions of each gear to maintain the alignment of the gear set and to support thrust, radial and bending loads. More particularly, the gear system includes an input sun gear subassembly 16 concentrically surrounded by input and output ring gears 18,20. Several identically sized pinion gear subassemblies 22 are interposed between the input sun gear subassembly 16 and the ring gears 18,20. A pinion subassembly surrounds and rotates around the sun gear subassembly to connect the input stage of the device to the output stage. The motor 12 is internally integrated in the input sun gear subassembly. The motor coil 24 is grounded to the input side of the assembly.
入力と出力のロックリング26、28は、入力側と出力側に配設されており、これでリング歯車18、20をピニオンサブアセンブリ22に対にし、そして全アセンブリ14を互いに締結させる。組み立てられた時、装置は剛であって、以下に記載のように、スラスト荷重、ラジアル荷重、及び曲げ荷重を支持する能力を有している。ロックリングとリング歯車は、所望の応用分野の必要に応じて形造られる。   Input and output lock rings 26, 28 are disposed on the input and output sides to couple the ring gears 18, 20 to the pinion subassembly 22 and fasten the entire assembly 14 together. When assembled, the device is rigid and has the ability to support thrust, radial, and bending loads as described below. The lock ring and ring gear are shaped as required for the desired field of application.
太陽歯車サブアセンブリ16は装置の内部中心に位置し、外部ロータのモータのマグネット32およびそれらの取付構造34、入力太陽歯車36、オプションのエンコーダ駆動軸38、太陽歯車ローラベアリング面42、および太陽歯車ロック面43、44を含んでいる。太陽歯車ローラベアリング面42は径方向外に向かっており、また、太陽ロック面44は軸方向に面してピニオンサブアセンブリの突出ローラ46と対を成す。   The sun gear subassembly 16 is located at the center of the interior of the device and includes an external rotor motor magnet 32 and their mounting structure 34, an input sun gear 36, an optional encoder drive shaft 38, a sun gear roller bearing surface 42, and a sun gear. Includes locking surfaces 43,44. The sun gear roller bearing surface 42 faces radially outward, and the sun lock surface 44 faces axially to pair with the protruding roller 46 of the pinion subassembly.
図示の実施例では、太陽歯車ロックリング48は、入力側において太陽歯車36の端部に同軸で位置している。太陽歯車ロックリング48は、径方向外側に向かっている太陽歯車ローラベアリング面42を含み、これは、ピニオンサブアセンブリ22の対応するローラベアリング面52の上でスリップすることなく転がる。太陽歯車ロックリング48は、さらに太陽歯車36に向かうと共に軸方向に向いている太陽歯車ロック面44を含んでいる。   In the illustrated embodiment, the sun gear lock ring 48 is located coaxially at the end of the sun gear 36 on the input side. The sun gear lock ring 48 includes a sun gear roller bearing surface 42 that faces radially outward, which rolls without slipping over the corresponding roller bearing surface 52 of the pinion subassembly 22. The sun gear lock ring 48 further includes a sun gear lock surface 44 that faces the sun gear 36 and is axially oriented.
太陽歯車の歯56は、決められたピッチ半径で太陽歯車36から径方向に延伸している。このピッチ半径は太陽歯車ローラベアリング面42の半径と同じです。従って、そのピッチ半径位置の太陽歯車の歯と太陽歯車ローラベアリング面とは同じ速度で回転する。太陽歯車ロック面43における歯車先端から負荷を除くため、太陽歯車の歯は先端から歯底まで面取りされている(図11B、12)。荷重は、歯車の歯56の根元においてと、ロックリング48の太陽歯車ロック面44とにおいて、対を成すピニオンサブアセンブリ22上のロック面58に伝達される。   The sun gear teeth 56 extend radially from the sun gear 36 at a determined pitch radius. This pitch radius is the same as the sun gear roller bearing surface 42 radius. Accordingly, the sun gear teeth at the pitch radius position and the sun gear roller bearing surface rotate at the same speed. In order to remove the load from the gear tip on the sun gear lock surface 43, the teeth of the sun gear are chamfered from the tip to the tooth bottom (FIGS. 11B and 12). The load is transmitted to the lock surface 58 on the pair of pinion subassemblies 22 at the root of the gear teeth 56 and at the sun gear lock surface 44 of the lock ring 48.
有利なことに、太陽歯車と同心状に配設すべきベアリングは必要でない。それは、太陽歯車サブアセンブリがピニオンサブアセンブリのロック面によって径方向と軸方向の両方向に固定されるからである。   Advantageously, there is no need for a bearing to be arranged concentrically with the sun gear. This is because the sun gear subassembly is fixed in both the radial and axial directions by the locking surface of the pinion subassembly.
さらに、図示の実施例では、出力太陽ローラサブアセンブリ66は、出力側で太陽歯車のもう一つの端部に同軸状に配置されている。出力太陽ローラアセンブリは装置を安定させて、ピニオンサブアセンブリを正確に整列配置させる。出力太陽ローラサブアセンブリは、径方向外に向かっている太陽ローラベアリング面68を含んでいる。それは、ピニオンサブアセンブリ22の対応するローラベアリング面72の上でスリップせずに回転する。   Further, in the illustrated embodiment, the output sun roller subassembly 66 is coaxially disposed on the output side at the other end of the sun gear. The output sun roller assembly stabilizes the device and accurately aligns the pinion subassemblies. The output sun roller subassembly includes a sun roller bearing surface 68 that faces radially outward. It rotates without slipping on the corresponding roller bearing surface 72 of the pinion subassembly 22.
太陽ローラサブアセンブリは、出力側の太陽ローラサブアセンブリの端部に同軸に配置された太陽ローラロックリング74、および太陽ローラベアリング76を含んでいる。太陽ローラサブアセンブリは、太陽歯車に軸方向に向いている太陽ローラロック面78を含んでいる。太陽ローラサブアセンブリは、軸方向外に向かう別のロック面78を含んでいる。太陽ローラロックリングはピニオンサブアセンブリに太陽ローラサブアセンブリをロックさせる。ロック面はピニオンサブアセンブリの突出ローラ82と対を成し、歯車軸受装置の出力側をさらに安定させる。   The sun roller subassembly includes a sun roller lock ring 74 and a sun roller bearing 76 disposed coaxially at the end of the output sun roller subassembly. The sun roller subassembly includes a sun roller locking surface 78 that is axially oriented to the sun gear. The sun roller subassembly includes another locking surface 78 that extends axially outward. The sun roller lock ring causes the pinion subassembly to lock the sun roller subassembly. The locking surface is paired with the protruding roller 82 of the pinion subassembly to further stabilize the output side of the gear bearing device.
ピニオンサブアセンブリはそれぞれ、入力ステージピニオン歯車84および、該入力ステージピニオン歯車と同軸の出力ステージピニオン歯車86を含んでいる。入力ステージピニオンの歯は、太陽歯車の歯と噛み合い、さらに入力入力側リング歯車の歯と噛み合う。出力ピニオンの歯は、出力側リング歯車の歯と噛み合う。入力ステージピニオンと出力ステージピニオンの歯数間には1個の歯差がある。3つのピニオンサブアセンブリが例示されているが、遊星歯車ピニオン間隔式の範囲内で荷重をを分配するべく、もし望まれれば4つ以上が使用可能である。   Each pinion subassembly includes an input stage pinion gear 84 and an output stage pinion gear 86 coaxial with the input stage pinion gear. The teeth of the input stage pinion mesh with the teeth of the sun gear, and further mesh with the teeth of the input input side ring gear. The teeth of the output pinion mesh with the teeth of the output side ring gear. There is one tooth difference between the number of teeth of the input stage pinion and the output stage pinion. Three pinion subassemblies are illustrated, but more than four can be used if desired to distribute the load within the planetary pinion spacing formula.
入力ステージピニオンと出力ステージピニオンとは、ピニオン支持部材、即ち中心骨88に同軸で取り付けられている。中心骨はピニオンサブアセンブリの主な支持をする。ピニオンローラキャップ102は、ネジ棒108上で中心骨の一つの端に軸方向に取り付けられ、ピニオンサブアセンブリを共にロックする。当業者で決定され得るように、ピニオンサブアセンブリは別の方法で組み立てることができる。   The input stage pinion and the output stage pinion are coaxially attached to a pinion support member, that is, a central bone 88. The central bone provides the primary support for the pinion subassembly. The pinion roller cap 102 is axially attached to one end of the central bone on the threaded rod 108 to lock the pinion subassembly together. Pinion subassemblies can be assembled in other ways, as can be determined by one skilled in the art.
入力側では、中心骨は一端で径方向外に向かうローラベアリング面52を含む。このローラベアリング面は、太陽ローラベアリング面42の上と入力リング歯車のローラベアリング面92の上でスリップせずに回転する。これで太陽歯車サブアセンブリの径方向位置を固定する。ローラベアリング面に隣接している拡張ローラ46に位置したロック面58は、軸方向の内部方向と外部方向に向かっている。これらは、入力リング歯車と太陽歯車サブアセンブリのロック溝と対をなし、歯車軸受装置機構の入力側をピニオンサブアセンブリにロックさせる。歯車歯の端部の先端部は、荷重負荷を歯車の歯底円の下に移動させるために面取りされている。これは、連結の力取り扱い能力を増加させて、歯車端の先端の摩耗が加速される可能性を減少させる。   On the input side, the central bone includes a roller bearing surface 52 that is radially outward at one end. This roller bearing surface rotates without slipping on the sun roller bearing surface 42 and on the roller bearing surface 92 of the input ring gear. This fixes the radial position of the sun gear subassembly. The lock surface 58 located on the expansion roller 46 adjacent to the roller bearing surface is directed in the axially inner and outer directions. These form a pair with the input ring gear and the locking groove of the sun gear subassembly, and lock the input side of the gear bearing device mechanism to the pinion subassembly. The tip of the end of the gear tooth is chamfered to move the load under the gear root circle. This increases the force handling capability of the connection and reduces the possibility of accelerated wear at the end of the gear end.
出力側で、中心骨は径方向に面するピニオンローラベアリング面72を含める。このローラベアリング面は、太陽ローラベアリング面68の上で滑ることなく回転し、さらに太陽ローラサブアセンブリの径方向位置を固定する。ローラベアリング面に隣接している突出ローラ106に位置したロック面104は、軸方向の内部方向と外部方向とに向いている。これらは、出力リング歯車と太陽歯車サブアセンブリのロック溝と対をなし、歯車軸受装置機構の出力側をピニオンサブアセンブリにロックさせ、太陽ローラアセンブリを軸方向に位置させる。歯車歯の端部の先端部は歯車の歯底円の下に荷重を移すために面取りされている。これは、連結の力取り扱い能力を増加させて、歯車端部の先端の摩耗が加速される可能性を減少させる。   On the output side, the central bone includes a radially facing pinion roller bearing surface 72. This roller bearing surface rotates without sliding on the sun roller bearing surface 68 and further fixes the radial position of the sun roller subassembly. The lock surface 104 located on the protruding roller 106 adjacent to the roller bearing surface is oriented in the axially internal and external directions. These are paired with the output ring gear and the locking groove of the sun gear subassembly to lock the output side of the gear bearing mechanism to the pinion subassembly and position the sun roller assembly in the axial direction. The tip of the end of the gear tooth is chamfered to transfer the load under the bottom circle of the gear. This increases the force handling capability of the connection and reduces the likelihood of accelerated wear at the end of the gear end.
入力側リング歯車18は、入力ピニオン84の歯と噛み合う歯を有する。ロック溝は、入力リング歯車歯の端面と、入力側ロックリング26の軸方向内部側の面とによって形成されている。この溝は、ピニオンサブアセンブリの入力側のロック面58と対を成すロック面118(図9)を規定する。ピニオンサブアセンブリの歯車の歯と太陽歯車の歯に関して、入力側リング歯車の端部の先端部が面取りされている。   The input side ring gear 18 has teeth that mesh with the teeth of the input pinion 84. The lock groove is formed by the end surface of the input ring gear tooth and the surface on the axially inner side of the input side lock ring 26. This groove defines a locking surface 118 (FIG. 9) that mates with the locking surface 58 on the input side of the pinion subassembly. With respect to the gear teeth of the pinion subassembly and the teeth of the sun gear, the tip of the end of the input ring gear is chamfered.
出力側リング歯車20は、出力側ピニオン歯車86の歯と噛み合う歯を有している。ロック溝は、出力リング歯車歯の端面と、出力側ロックリング28の軸方向内部の面とによって形成されている。この溝は、ピニオンサブアセンブリの出力側のロック面104と対を成すロック面120(図9)を規定する。ピニオンサブアセンブリの歯車の歯と太陽歯車の歯に関して、出力側リング歯車の端部の先端部が面取りされている。   The output side ring gear 20 has teeth that mesh with the teeth of the output side pinion gear 86. The lock groove is formed by the end face of the output ring gear tooth and the axially inner face of the output side lock ring 28. This groove defines a locking surface 120 (FIG. 9) that mates with the locking surface 104 on the output side of the pinion subassembly. The tip of the end of the output ring gear is chamfered with respect to the gear teeth of the pinion subassembly and the teeth of the sun gear.
出力側と入力側のロックリングは、リング歯車をピニオン歯車サブアセンブリと対にさせ、そのアセンブリ体を互いにロックする。ロックリングは、ピニオンローラキャップとピニオン中心骨部とのローラベアリング面の上でスリップせずに回転するローラベアリング面122、124を含んでいる。   The output side and input side lock rings pair the ring gear with the pinion gear subassembly and lock the assembly together. The lock ring includes roller bearing surfaces 122, 124 that rotate without slipping over the roller bearing surfaces of the pinion roller cap and the pinion central bone.
モータはコンパクトな外部ロータの直流モータです。このモータでは、コイルは端部が釣鐘状のもの(end bell)(接地されたステータ)に固定されている。また、マグネットはロータに配置されている。標準直流モータ設計と比較した時、このモータ設計はより高いトルク出力、より大きな熱放散、および部品数が少ない。   The motor is a compact external rotor DC motor. In this motor, the end of the coil is fixed to an end bell (grounded stator). The magnet is disposed on the rotor. When compared to a standard DC motor design, this motor design has higher torque output, greater heat dissipation, and fewer parts.
図11A-Cを参照すれば、太陽歯車の中へモータを組み込んだ一つの実施例が示されている。タブ132は、例えば機械加工によって、太陽歯車の内面に作られます。マグネット32は、例えば接着剤でタブ同士の間に貼り付けられる。外部ロータは、太陽歯車の内部の空洞内に同軸に配置されている。ステータは、ロータ内部に固定される。太陽歯車ロックリング48を所定場所に保持するのを支援するために、小さなねじ穴134がいくつかのタブに含まれていてもよい。   Referring to FIGS. 11A-C, one embodiment is shown that incorporates a motor into the sun gear. The tab 132 is made on the inner surface of the sun gear, for example by machining. The magnet 32 is attached between the tabs with an adhesive, for example. The external rotor is coaxially disposed in the cavity inside the sun gear. The stator is fixed inside the rotor. Small screw holes 134 may be included in some tabs to help hold the sun gear lock ring 48 in place.
もし適用において必要ならば、エンコーダシャフト38も太陽歯車への取り付けとして含まれていてもよい。このシャフトに取り付けられたエンコーダは歯車軸受装置と同じ比率を掛けた分解能を有し、装置を正確なコントロールによく適合させる。例えば、300:1の歯車減速比を備えたモータに付けられた12ビット(1回転当たり4096回のクリック)のエンコーダは、0.0003度より小さい回転精度能を産む。   If required for the application, an encoder shaft 38 may also be included as an attachment to the sun gear. The encoder attached to this shaft has a resolution multiplied by the same ratio as the gear bearing device, making it well suited for precise control. For example, a 12-bit (4096 clicks per revolution) encoder attached to a motor with a gear reduction ratio of 300: 1 yields a rotational accuracy capability of less than 0.0003 degrees.
装置の組立は、図14から28A、28Bに図示されている。装置は組立治具140の援助によって好ましくは組み立てられます。治具はピニオンを位置させる。図15では、ネジ棒108が治具中のカラー142の取り付け穴144に差し込まれている。ネジ棒は適切な位置状態にピニオンを位置させ、それらを正確に合わせる。図16で見られるように、ピニオン中心骨88がネジ棒に差し込まれる。次に、出力ステージピニオン86が中心骨(図17)に差し込まれる。   The assembly of the device is illustrated in FIGS. 14 to 28A, 28B. The device is preferably assembled with the aid of assembly tool 140. The jig positions the pinion. In FIG. 15, the screw rod 108 is inserted into the mounting hole 144 of the collar 142 in the jig. The screw rod positions the pinion in the proper position and aligns them accurately. As seen in FIG. 16, the pinion central bone 88 is inserted into the screw rod. Next, the output stage pinion 86 is inserted into the central bone (FIG. 17).
出力側太陽ローラロックリング74は、治具の中心位置に保持されて治具の穴に整列される(図18)。その後、出力太陽ローラ76は出力太陽ローラロックリングにボルトで締結される(図19)。入力側ピニオン84は、ピニオンアセンブリ中心骨の上に滑り込ませる(図20)。出力側リング歯車20は、ピニオンに被せるように滑り込ませる(図21)。次に、太陽歯車36が適所に滑り込ませられる。さらに、組立治具が取り除かれる(図22)。   The output side sun roller lock ring 74 is held at the center position of the jig and aligned with the hole of the jig (FIG. 18). Thereafter, the output sun roller 76 is fastened to the output sun roller lock ring with a bolt (FIG. 19). The input pinion 84 is slid over the central bone of the pinion assembly (FIG. 20). The output side ring gear 20 is slid so as to cover the pinion (FIG. 21). The sun gear 36 is then slid into place. Further, the assembly jig is removed (FIG. 22).
その後、入力側リング歯車18が適所に滑り込ませられる(図23)。ピニオンローラキャップ102がネジ棒を使用してボルトで締められる(図24)。面42を備えた太陽歯車ローラが適所に滑り込ませられてボルト締めされる(図25)。歯車ローラベアリング面が適切に整列することを保証するために、出力ロックリング28が、整列ピン152を使用して出力リング歯車に取り付けられている(図26)。モータ・コイル構造は入力側ロックリング26に取り付けられており、次に、入力側ロックリングは入力側リング歯車18に取り付けられる(図27)。図28Aと図28Bは、完全に組み立てられた歯車軸受駆動装置の2つの方向視図を例示する。   Thereafter, the input side ring gear 18 is slid into place (FIG. 23). The pinion roller cap 102 is bolted using a threaded rod (FIG. 24). A sun gear roller with surface 42 is slid into place and bolted (FIG. 25). In order to ensure proper alignment of the gear roller bearing surfaces, the output lock ring 28 is attached to the output ring gear using alignment pins 152 (FIG. 26). The motor coil structure is attached to the input side lock ring 26, and then the input side lock ring is attached to the input side ring gear 18 (FIG. 27). 28A and 28B illustrate two directional views of a fully assembled gear bearing drive.
歯車軸受装置の他の形態は可能です。例えば、図29-31で例示するように、歯車軸受装置は機構を互いにロックするために歯車端の歯先と平歯車ベアリングローラだけを使用して提供され得る。この形態では、複数のローラリングは、歯車ベアリングローラとして働く径方向面と、ロック面として内部の軸方向面とを備えた1つの直径のものです。入力、出力のロックリングは省略されている。歯車軸受装置の減速比は、既知式によって決定される。(例えば、米国特許第6,626,792を参照)。外部ロータのモータは上述された太陽歯車内に統合されている。逆回転性(backdrivability)は、「岩固定」が超えるポイントまで歯車減速比が増加するに従って縮小する。このポイントの後に、機構は非逆回転性(non-backdrivability)となる。   Other forms of gear bearing devices are possible. For example, as illustrated in FIGS. 29-31, a gear bearing device may be provided using only gear tip and spur gear bearing rollers to lock the mechanism together. In this configuration, the multiple roller rings are of one diameter with a radial surface that acts as a gear bearing roller and an internal axial surface as the locking surface. The input and output lock rings are omitted. The reduction ratio of the gear bearing device is determined by a known formula. (See, eg, US Pat. No. 6,626,792). The motor of the external rotor is integrated in the sun gear described above. Backdrivability decreases as the gear reduction ratio increases to a point where “rock fixation” is exceeded. After this point, the mechanism becomes non-backdrivability.
歯車軸受装置150の別の実施例では、外部ロータのモータ152は、太陽歯車156にではなく、1個以上のピニオン154に組み入れられる。図37を参照してください。このようにこの組立体はモータを組み入れた単一ステージの歯車減速機である。追加のモータは、組立体のサイズを増加させずに、出力密度を増加させる。中心に位置した無抵抗の太陽歯車156と無抵抗のピニオン158は、ローラ/ロックリングだけになり得る。あるいは、さらに、それらは歯車を含むことができる。リング歯車は、機械を直接駆動することができるか、あるいはそれがラック・ピニオン組体でのピニオン要素として機能することを可能にする追加的特徴を含み得る。モータのステータは、適用に応じて必要とされる際に接地される。   In another embodiment of the gear bearing device 150, the external rotor motor 152 is incorporated into one or more pinions 154 rather than into the sun gear 156. Refer to Figure 37. Thus, the assembly is a single stage gear reducer incorporating a motor. The additional motor increases the power density without increasing the size of the assembly. The centrally located non-resistive sun gear 156 and non-resistive pinion 158 can only be rollers / lock rings. Alternatively or additionally, they can include gears. The ring gear can drive the machine directly or can include additional features that allow it to function as a pinion element in a rack and pinion assembly. The motor stator is grounded when required for the application.
更に別の実施例では、歯車軸受装置160は、内部ロータのブラシレス直流モータ162へ同軸に統合された歯車軸受トランスミッションです。図38を参照ください。マグネット164が歯車軸受リング歯車166の外へ装着されている。ステータ169内のモータのコイル168はピニオン170の位置と共に接地されている。ピニオンは標準のボールベアリングを使用して回転する。リング歯車は駆動されて、動力がピニオンを介して太陽歯車172に伝達される。太陽歯車には出力軸174がある。リング歯車、ピニオン歯車および太陽歯車はすべてローラベアリング面を有している。これらのローラベアリング面は、コイルに関して太陽歯車とリング歯車の同心性を維持する。ピニオンは内部構造を支持する。歯車軸受装置のこの配置は、駆動されたリング歯車と比較して出力軸の回転速度を増加させる。マグネット/コイルの大きな半径はモータに高いトルク性能を与える。出力軸は、モーメント荷重と共にスラストとラジアルの両方の荷重を支持する能力を持っている。   In yet another embodiment, the gear bearing device 160 is a gear bearing transmission that is coaxially integrated into the brushless DC motor 162 of the inner rotor. Please refer to FIG. A magnet 164 is mounted outside the gear bearing ring gear 166. The motor coil 168 in the stator 169 is grounded together with the position of the pinion 170. The pinion rotates using standard ball bearings. The ring gear is driven, and power is transmitted to the sun gear 172 via the pinion. The sun gear has an output shaft 174. Ring gears, pinion gears and sun gears all have roller bearing surfaces. These roller bearing surfaces maintain the concentricity of the sun gear and ring gear with respect to the coil. The pinion supports the internal structure. This arrangement of the gear bearing device increases the rotational speed of the output shaft compared to the driven ring gear. The large radius of the magnet / coil gives the motor high torque performance. The output shaft has the ability to support both thrust and radial loads as well as moment loads.
この外部的に被駆動の歯車軸受装置は、単一の歯差のある惑星と、出力側リング歯車および太陽ローラを持って、2つのステージシステムを使用する。出力側リング歯車はアクチュエータの出力部である。それは、内部ロータモータと外部コイルによる図38の実施例と同じように今は入力側リング歯車が駆動されることを除けば、上記の太陽歯車被駆動実施例と同じ歯車軸受部品を有している。この場合、ピニオンは自由に循環することができる。また、太陽歯車は(接地された)位置に固定されている。それは前に述べたロック溝システムと同じタイプのものを組み込むことができる。このドライブは、出力側リング歯車上のモーメント荷重と共にスラスト荷重とラジアル荷重とを支持できる。   This externally driven gear bearing device uses a two stage system with a single toothed planet, an output ring gear and a sun roller. The output side ring gear is an output part of the actuator. It has the same gear bearing parts as the sun gear driven embodiment above, except that the input side ring gear is now driven as in the embodiment of FIG. 38 with an internal rotor motor and external coil. . In this case, the pinion can freely circulate. The sun gear is fixed in a (grounded) position. It can incorporate the same type of lock groove system described previously. This drive can support a thrust load and a radial load as well as a moment load on the output side ring gear.
歯車軸受装置は、高レベルのトルクで連結部を駆動する間、モーメント荷重、スラスト荷重、およびラジアル荷重を支持することができて、連結部としての手段が提供され得る。例えば、歯車軸受装置はロボットアームや義肢中の連結部として適する。   The gear bearing device can support moment load, thrust load, and radial load while driving the connecting portion with a high level of torque, and means as a connecting portion can be provided. For example, the gear bearing device is suitable as a connecting part in a robot arm or a prosthetic limb.
歯車軸受装置を組込んでいるロボットアーム200の一つの実施例が図32に示されている。図示のロボットアームは6つの自由度を持っており、軽量、コンパクトな外観で、高強度と特別な精度の両方を呈する。アームは、一連の連結モジュールとエンドエフェクタ(端部作動体)モジュールとを組込んでいるモジュールです。このモジュール化は、エンドエフェクタにおけるいかなるサイズの、また、いかなる数の要求自由度のこうしたアームの設計の迅速化や標準化を可能にさせる。   One embodiment of a robot arm 200 incorporating a gear bearing device is shown in FIG. The illustrated robot arm has six degrees of freedom, is lightweight and compact in appearance, and exhibits both high strength and special accuracy. An arm is a module that incorporates a series of connecting modules and end effector (end effector) modules. This modularization allows for rapid and standardized design of these arms of any size and any number of required degrees of freedom in the end effector.
各連結部(図示された実施例のショルダ202、エルボ204および手首206)は、同様の能力を有する現在の如何なるロボットアームより体積的に小さい空間に組み込んだアクチュエータと連結荷重支持と位置センサとを具備したそれ自体の歯車軸受装置で駆動される。歯車軸受装置の広範囲に亘る機能性は、ロボットアームのモジュール設計構造を促進し、そのアームを様々なタスクに再構築可能で、高度に適応可能にさせる。ロボットは、1自由度当たり1つの歯車軸受装置を利用する。図示の実施例では、ショルダとエルボの連結部は、同一の歯車軸受装置を使用している。また、手首連結部は、より小さな歯車軸受装置を使用する。   Each connecting portion (shoulder 202, elbow 204 and wrist 206 in the illustrated embodiment) has an actuator, a connecting load support and a position sensor incorporated in a smaller volume space than any current robot arm with similar capabilities. It is driven by its own gear bearing device. The wide range of functionality of the gear bearing device facilitates the modular design structure of the robot arm, making the arm reconfigurable for various tasks and highly adaptable. The robot uses one gear bearing device per degree of freedom. In the illustrated embodiment, the shoulder and elbow joints use the same gear bearing device. Moreover, a smaller gear bearing apparatus is used for a wrist connection part.
各歯車軸受装置連結部アセンブリは、それ自身のコントローラとエンコーダを有している。歯車軸受装置はエンコーダと同期された連結位置を有して構成され、それで、それらはロボットアームの原点を参照する必要性なく設置したり、交換することができる。予め定めた連結部位に挿入された時、ユーザーは単に主制御装置へアーム型コードを入力するだけでよく、システムは使用する準備ができる。ロボットアームの形態は、単にロボットアームから部分を交換するか、加えるか、削除することにより変更することができる。   Each gear bearing assembly assembly has its own controller and encoder. The gear bearing device is configured with a coupling position synchronized with the encoder so that they can be installed or replaced without the need to refer to the origin of the robot arm. When inserted into a pre-determined connection site, the user simply enters an arm-type code into the main controller and the system is ready for use. The robot arm configuration can be changed by simply exchanging, adding or deleting parts from the robot arm.
成されるタスクにとって望まれるように、ロボットアームの荷重に耐える(ペイロード)性能は、アームのサイズおよび強さによって決定される。1つの実施例では、図示されたロボットアームの大凡の重量は、アルミニウムで構成されたアームで約15ポンドです。   As desired for the task to be accomplished, the ability to withstand the load of the robot arm (payload) is determined by the size and strength of the arm. In one embodiment, the approximate weight of the illustrated robotic arm is approximately 15 pounds with an aluminum arm.
歯車軸受装置は、図33Aから図35Bの、3-4自由度の義肢アーム300において図示されている。アームは、屈曲と伸展のためのエルボ302に位置させた歯車軸受装置を含んでいる。エルボに近くて前アームのケース304の中に、歯車軸受装置306は前アームの回転、即ち、回内と回外のために提供されている。さらに、前アームのケース内では、歯車軸受装置308は、手首の屈曲と伸展用に提供されている。オプションの上アーム骨の回転装置310が提供されてもよい。上アームのためのソケット312と手の連結システム314も提供されている。   The gear bearing device is illustrated in the 3-4 degree-of-freedom prosthetic arm 300 of FIGS. 33A-35B. The arm includes a gear bearing device located on an elbow 302 for bending and extension. Near the elbow and in the forearm case 304, a gear bearing device 306 is provided for forearm rotation, ie, pronation and pronation. Further, in the forearm case, a gear bearing device 308 is provided for wrist flexion and extension. An optional upper arm bone rotation device 310 may be provided. A socket 312 for the upper arm and a hand connection system 314 are also provided.
連結部は120度/秒の回転が可能である。1つの実施例では、アームの見積もり質量又は重量は、図示の部品で、ソケットを除いておよそ1.2kg(2.75ポンド)である。エルボ連結部の歯車軸受装置は、2.3インチの外部直径と長さ2.5インチを持っている。このコンパクトなサイズは、連結部が通常のエルボが占有する空間内に充分に含まれることを可能にする。   The connecting portion can rotate 120 degrees / second. In one embodiment, the estimated mass or weight of the arm is approximately 1.2 kg (2.75 pounds), excluding the socket, with the components shown. The elbow coupling gear bearing device has an outer diameter of 2.3 inches and a length of 2.5 inches. This compact size allows the connecting part to be fully contained within the space occupied by a normal elbow.
アームの中で利用されている外部ロータのモータは、55から210W(ワット)のパワー性能を持った同じ形態要素を共有する。従って、システムは、重量物持ち上げや極めて低い動力消費のような、特定の適用のために最適化することができる。   The external rotor motor used in the arm shares the same form factor with a power performance of 55 to 210 W (watts). Thus, the system can be optimized for specific applications such as heavy lifting and very low power consumption.
安全性については、歪みゲージが連結部に組み入れられ得て、過負荷状態が検知された場合に、コントローラが、連結部に作用するトルクと逆回転をチェックすることを可能にする。別の代案では、歯車軸受装置の歯車比は、装置が逆回転させられることはないように構成され得る。従って、例えば、エルボ連結部が静的な荷重負荷の下にある場合、モータにはエネルギー消費がない。   For safety, a strain gauge can be incorporated into the connection, allowing the controller to check the torque acting on the connection and reverse rotation if an overload condition is detected. In another alternative, the gear ratio of the gear bearing device may be configured such that the device is not rotated in reverse. Thus, for example, when the elbow connection is under a static load, the motor does not consume energy.
前アームの(下向きにする、上向きになる)回転には、エルボを前アームに接続する連結システムも提供する歯車軸受装置306によって動力が付与される。入力ステージリング歯車が装着されてエルボに接地されている。また、前アームは出力リング歯車に直接装着されている。前アームは軽量の合成物で構成でき、これは必要な強さと剛性を示す。   The rotation of the forearm (downward, upward) is powered by a gear bearing device 306 that also provides a linkage system that connects the elbow to the forearm. An input stage ring gear is mounted and grounded to the elbow. The forearm is directly attached to the output ring gear. The forearm can be constructed of a lightweight composite that exhibits the required strength and rigidity.
手首を自在に伸ばす動き用に、歯車軸受装置308は前アームの上部に装着されている。図35Aと図35Bを参照されたし。動力は、このシステムから、非スリップベルト装置316や伝動軸を備えた手首まで転送される。手首用のカップラは、手の要求に基づいて詳述されており、また、過度の衝撃荷重からユーザーを保護するために、さらにスリッパークラッチ318を含むことができる。   The gear bearing device 308 is mounted on the upper part of the forearm for the movement of freely extending the wrist. See Figures 35A and 35B. Power is transferred from this system to a non-slip belt device 316 and a wrist with a transmission shaft. The wrist coupler has been described in detail based on hand requirements and can further include a slipper clutch 318 to protect the user from excessive impact loads.
他の実施例において、ウィンチで巻き上げる装置で使用するにふさわしくて、歯車軸受装置の入力ステージが接地されており、また、出力ステージがウィンチドラムに連結されている。特に、帆舟ウィンチ402(図36)の場合には、入力ステージ404はボートデッキ406に接地されており、そして出力ステージ408はウィンチドラム410に連結され、それは同軸に装着されている。一方向クラッチやベアリング412は、手動にふさわしい機構414を設けて手動操作を可能にするべく、出力ステージとウィンチドラムの間に提供され得る。歯軸受装置は、ウィンチドラムの内部に存在する。それはウィンチの回転を駆動し、ライン416からの荷重を支持する。ウィンチはセルフテイリング(self-tailing)でも、また非セルフテイリングでもよい。同様に、歯車軸受装置は、乗り物ウィンチ、建設ウィンチなどのような他のウィンチに取り入れることもでき、あるいは代わりに、ウィンチあるいは他の機械を外部から、あるいは遠隔で駆動するパンケーキスタイル歯車モータとして使用することができる。   In another embodiment, suitable for use with a winch hoisting device, the input stage of the gear bearing device is grounded and the output stage is connected to the winch drum. In particular, in the case of sailboat winch 402 (FIG. 36), input stage 404 is grounded to boat deck 406 and output stage 408 is connected to winch drum 410, which is mounted coaxially. A one-way clutch or bearing 412 can be provided between the output stage and the winch drum to provide a mechanism 414 suitable for manual operation to allow manual operation. The tooth bearing device exists inside the winch drum. It drives the rotation of the winch and supports the load from line 416. The winch may be self-tailing or non-self-tailing. Similarly, the gear bearing device can be incorporated into other winches such as vehicle winches, construction winches, etc., or alternatively as a pancake style gear motor that drives the winch or other machine externally or remotely. Can be used.
歯車軸受装置は、様々な他の用途の中で使用することができる。例えば、生産では、それは機械類を運転するためのアクチュエーターおよび(または)連結部として機能することができる。CNC機械において、それはサーボモータおよび(または)精密位置決めステージを置換できる。生体工学では、それは、連結部および(または)メカトロニクスのボディー部品用のアクチュエータとして役立つことができる。それは、窓および触覚型のインターフェースのような種々様々の物体を駆動できる。それは、標準の直流ブラシとブラシレスの歯車モータに代わることができる。航空空間では、歯車軸受装置は、着陸装置、翼コントロール面、ハッチ等々をコントロールするか駆動するのに使用することができる。   The gear bearing device can be used in a variety of other applications. For example, in production, it can function as an actuator and / or coupling for operating machinery. In CNC machines, it can replace servo motors and / or precision positioning stages. In biotechnology, it can serve as an actuator for couplings and / or mechatronic body parts. It can drive a wide variety of objects such as windows and tactile interfaces. It can replace standard DC brushes and brushless gear motors. In aerospace, gear bearing devices can be used to control or drive landing gear, wing control surfaces, hatches, and so on.
本発明は、追記されている請求項によって示された通り以外は、特に図示されて説明されたものによって制限されるべきではない。   The invention should not be limited by what has been particularly shown and described, except as indicated by the appended claims.

Claims (51)

  1. 入力ステージと出力ステージを有するアセンブリを具備する歯車軸受装置であって、該アセンブリは、
    太陽歯車と、
    該太陽歯車の内部領域内に配設された外部ロータを有し、該太陽歯車が該外部ロータと共に回転可能であるモータと
    を具備する太陽歯車サブアセンブリと、
    前記太陽歯車サブアセンブリとの境界に配設されて、該太陽歯車サブアセンブリの周りを回転する複数のピニオンサブアセンブリであって、各ピニオンサブアセンブリが、太陽歯車と噛み合う入力ピニオン歯車と、出力ピニオン歯車とを具備する複数のピニオンサブアセンブリと、
    各ピニオンサブアセンブリの前記出力ピニオン歯車と噛み合うように配設された出力リング歯車と
    を具備する。
    A gear bearing device comprising an assembly having an input stage and an output stage, the assembly comprising:
    The sun gear,
    A sun gear subassembly comprising: an external rotor disposed within an interior region of the sun gear, wherein the sun gear is rotatable with the external rotor;
    A plurality of pinion subassemblies disposed around the sun gear subassembly and rotating about the sun gear subassembly, each pinion subassembly engaging an sun gear and an output pinion A plurality of pinion subassemblies comprising gears;
    An output ring gear arranged to mesh with the output pinion gear of each pinion subassembly.
  2. モータの外部ロータは太陽歯車の内面の周りに間隔をおいて固定された複数のマグネットを具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   2. The gear bearing device according to claim 1, wherein the external rotor of the motor comprises a plurality of magnets fixed at intervals around the inner surface of the sun gear.
  3. 共に回転するために太陽歯車サブアセンブリに取り付けられたエンコーダ駆動軸を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   The gear bearing apparatus of claim 1, further comprising an encoder drive shaft attached to the sun gear subassembly for rotation therewith.
  4. モータが直流モータを具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   The gear bearing device according to claim 1, wherein the motor comprises a DC motor.
  5. ピニオンサブアセンブリと太陽歯車サブアセンブリの上であって、軸方向の力をそれらの間で伝達するために配設され、軸方向に向かって対を成すロック面を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   2. The pinion sub-assembly and sun gear sub-assembly, further comprising a locking surface that is disposed to transmit axial force therebetween and that is paired in the axial direction. Gear bearing device.
  6. ピニオンサブアセンブリと出力リング歯車の上であって、軸方向の力をそれらの間で伝達するために配設され、軸方向に向かって対を成すロック面を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   The gear of claim 1, further comprising a locking surface over the pinion subassembly and the output ring gear, the locking surfaces being disposed for transmitting axial force therebetween and paired in the axial direction. Bearing device.
  7. 前記アセンブリの出力ステージに配設された太陽ローラサブアセンブリと、ピニオンサブアセンブリと太陽ローラサブアセンブリの上であって、軸方向の力をそれらの間で伝達するために配設され、軸方向に向かって対を成すロック面とを更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   A sun roller subassembly disposed on an output stage of the assembly; and a pinion subassembly and a sun roller subassembly, disposed to transmit an axial force therebetween, in an axial direction The gear bearing device according to claim 1, further comprising a pair of locking surfaces facing toward each other.
  8. 各ピニオンサブアセンブリの入力ピニオン歯車と噛み合うよう配設された入力リング歯車と、ピニオンサブアセンブリと入力リング歯車の上であって、軸方向の力をそれらの間で伝達するために配設され、軸方向に向かって対を成すロック面とを更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   An input ring gear disposed to mesh with an input pinion gear of each pinion subassembly, and disposed on the pinion subassembly and the input ring gear to transmit axial force therebetween; The gear bearing device according to claim 1, further comprising a lock surface paired in the axial direction.
  9. ピニオンサブアセンブリと太陽歯車サブアセンブリの上であって、転がり軸受接触するよう配設され、径方向に向かう軸受面を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   The gear bearing device according to claim 1, further comprising a radial bearing surface disposed on the pinion subassembly and the sun gear subassembly in contact with the rolling bearing and directed in a radial direction.
  10. 前記アセンブリを互いに固定するために該アセンブリの出力ステージに配設された出力ロックリングと、ピニオンサブアセンブリと出力ロックリングの上であって、転がり軸受接触するよう配設され、径方向に向かう軸受面とを更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   An output lock ring disposed on the output stage of the assembly for securing the assembly to each other, and a bearing on the pinion subassembly and the output lock ring, disposed in contact with the rolling bearing and directed radially. The gear bearing device according to claim 1, further comprising a surface.
  11. 前記アセンブリの出力ステージに配設された太陽ローラサブアセンブリと、ピニオンサブアセンブリと太陽ローラサブアセンブリの上であって、転がり軸受接触するよう配設され、径方向に向かう軸受面とを更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   A sun roller subassembly disposed on the output stage of the assembly; and a pinion subassembly and a sun roller subassembly, further comprising a rolling bearing surface disposed in contact with the rolling bearing and directed radially. The gear bearing device according to claim 1.
  12. 各ピニオンサブアセンブリの入力ピニオン歯車と噛み合うように配設された入力リング歯車と、
    前記アセンブリを互いにロックする該アセンブリの入力ステージに配設された入力ロックリングと、
    ピニオンサブアセンブリと入力ロックリングの上であって、転がり軸受接触するよう配設され、径方向に向かう軸受面と
    を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。
    An input ring gear arranged to mesh with an input pinion gear of each pinion subassembly;
    An input lock ring disposed on an input stage of the assembly for locking the assemblies together;
    The gear bearing device according to claim 1, further comprising: a bearing surface that is disposed on the pinion subassembly and the input lock ring so as to be in contact with the rolling bearing and is directed in a radial direction.
  13. 太陽歯車サブアセンブリが、歯車軸受装置の入力ステージ上であって、径方向外向きに向かっている太陽歯車ローラベアリング面を更に具備し、かつ、ピニオンサブアセンブリが、径方向内側に向かい、前記径方向外方向の太陽歯車ローラベアリング面と軸受係合して径方向の力を伝達するピニオンローラ面を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   The sun gear sub-assembly further comprises a sun gear roller bearing surface on the input stage of the gear bearing device and facing radially outward, and the pinion sub-assembly is directed radially inwardly to the diameter The gear bearing device according to claim 1, further comprising a pinion roller surface that engages with a sun gear roller bearing surface in a direction outward direction and transmits a radial force.
  14. 太陽歯車サブアセンブリが、軸方向に向かう太陽歯車ロック面を規定するロック溝を更に具備し、前記ピニオンサブアセンブリの夫々が、前記太陽歯車ロック面と係合して軸方向の力を伝達するための対を成す軸方向ロック面を規定する突出ローラを更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   The sun gear subassembly further comprises a locking groove defining an axially facing sun gear locking surface, wherein each of the pinion subassemblies engages the sun gear locking surface to transmit axial force. The gear bearing device according to claim 1, further comprising a protruding roller that defines an axial lock surface that forms a pair.
  15. 太陽歯車サブアセンブリが、太陽歯車装置の入力ステージ上であって、径方向外向きの太陽歯車ローラベアリング面を更に具備し、かつ、太陽歯車が、前記太陽歯車ローラベアリング面の半径と等しく設定されたピッチ半径で太陽歯車から径方向に延伸している複数の太陽歯車の歯を含む請求項1記載の歯車軸受装置。   The sun gear subassembly further comprises a radially outward sun gear roller bearing surface on the input stage of the sun gear device, and the sun gear is set equal to the radius of the sun gear roller bearing surface. The gear bearing device according to claim 1, comprising teeth of a plurality of sun gears extending radially from the sun gear with a pitch radius.
  16. 太陽歯車が、該太陽歯車から径方向に延伸している複数の太陽歯車歯を含み、該太陽歯車歯の端部は、歯先から荷重を除去すべく歯先から歯底まで面取りされている請求項1記載の歯車軸受装置。   The sun gear includes a plurality of sun gear teeth extending radially from the sun gear, the ends of the sun gear teeth being chamfered from the tooth tip to the tooth bottom to remove the load from the tooth tip. The gear bearing device according to claim 1.
  17. 入力ピニオン歯車と出力ピニオン歯車は、径方向に延伸した複数の歯車歯を含み、該歯車歯の端部は、先端から歯底まで面取りされていて先端から荷重負荷を取り除く請求項1記載の歯車軸受装置。   2. The gear according to claim 1, wherein the input pinion gear and the output pinion gear include a plurality of gear teeth extending in a radial direction, and an end portion of the gear teeth is chamfered from the tip to the bottom of the tooth to remove a load load from the tip. Bearing device.
  18. 前記アセンブリの出力ステージに配設された太陽ローラサブアセンブリを更に具備し、該太陽ローラサブアセンブリは、径方向外側に向かっている太陽ローラベアリング面を具備し、更に、ピニオンサブアセンブリは、径方向内側に向かい、前記径方向外側に向かっている太陽ローラベアリング面と軸受係合して径方向の力を伝達するピニオンローラ面を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   A solar roller subassembly disposed on an output stage of the assembly, the solar roller subassembly further including a solar roller bearing surface facing radially outward; and the pinion subassembly is radially The gear bearing device according to claim 1, further comprising a pinion roller surface that transmits a radial force by bearing engagement with a sun roller bearing surface facing inward and radially outward.
  19. 前記太陽ローラサブアセンブリが、太陽歯車から軸方向に向いている太陽ローラロック面と、太陽歯車の方向であって軸方向に向いている太陽ローラロック面とを更に含み、
    かつ、前記ピニオンサブアセンブリ夫々が、太陽ローラロック面と係合して軸方向の力を伝達でき、対を成す軸方向ロック面を規定する突出ローラを更に具備する請求項18記載の歯車軸受装置。
    The sun roller subassembly further includes a sun roller lock surface oriented axially from the sun gear and a sun roller lock surface oriented in the axial direction of the sun gear;
    19. The gear bearing device according to claim 18, wherein each of the pinion subassemblies further includes a protruding roller that engages with a sun roller lock surface to transmit an axial force and defines a pair of axial lock surfaces. .
  20. 前記アセンブリの出力ステージに配設された太陽ローラサブアセンブリを更に具備し、該太陽ローラサブアセンブリは、太陽歯車の方向であって軸方向に向いている太陽ローラロック面を具備する太陽ローラロックリングを具備し、かつ、前記ピニオンサブアセンブリ夫々は、太陽ローラロック面と係合して軸方向の力を伝達でき、対を成す軸方向ロック面を規定する突出ローラを更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   A sun roller subassembly disposed on an output stage of the assembly further comprising a sun roller lock ring having a sun roller lock surface directed axially in the direction of the sun gear. And each of the pinion subassemblies further comprises a protruding roller that engages a sun roller locking surface to transmit axial force and defines a pair of axial locking surfaces. Gear bearing device.
  21. 前記ピニオンサブアセンブリの夫々が、入力ピニオン歯車と出力ピニオン歯車が支持される支持部材を更に具備し、該支持部材は出力リング歯車のローラベアリング面と軸受係合する出力ステージのローラベアリング面を含んでいる請求項1記載の歯車軸受装置。   Each of the pinion subassemblies further comprises a support member on which the input pinion gear and the output pinion gear are supported, the support member including a roller bearing surface of the output stage that is in bearing engagement with the roller bearing surface of the output ring gear. The gear bearing device according to claim 1.
  22. 前記アセンブリの出力ステージに配設された太陽ローラサブアセンブリを更に具備し、該太陽ローラサブアセンブリは径方向外側に向かっている太陽ローラベアリング面を具備し、前記ピニオンサブアセンブリのピニオンローラベアリング面は前記太陽ローラベアリング面と軸受係合するよう更に配設されている請求項21記載の歯車軸受装置。   A solar roller subassembly disposed on the output stage of the assembly, the solar roller subassembly comprising a sun roller bearing surface facing radially outward; the pinion roller bearing surface of the pinion subassembly comprising: 22. A gear bearing device according to claim 21, further arranged to be in bearing engagement with the sun roller bearing surface.
  23. ピニオンサブアセンブリと出力リング歯車とを対にさせるように配設された出力ロックリングを更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   The gear bearing device according to claim 1, further comprising an output lock ring arranged to pair the pinion subassembly and the output ring gear.
  24. 各ピニオンサブアセンブリの入力ピニオン歯車と噛み合うよう配設された入力リング歯車を更に具備する請求項1記載の歯車軸受装置。   2. The gear bearing device according to claim 1, further comprising an input ring gear arranged to mesh with an input pinion gear of each pinion subassembly.
  25. ピニオンサブアセンブリが入力リング歯車と噛み合うように配設された入力ロックリングを更に具備する請求項24記載の歯車軸受装置。   25. The gear bearing apparatus of claim 24, further comprising an input lock ring disposed so that the pinion subassembly meshes with the input ring gear.
  26. ピニオンサブアセンブリが出力リング歯車及び入力リング歯車と噛み合うように配設された出力ロックリングと入力ロックリングとを更に具備する請求項24記載の歯車軸受装置。   25. The gear bearing device according to claim 24, further comprising an output lock ring and an input lock ring disposed so that the pinion subassembly meshes with the output ring gear and the input ring gear.
  27. 請求項1記載の歯車軸受装置を組み込んだ義肢アームであって、
    前アーム及び上アームと、上アームの端部におけるショルダと、前アームと上アーム間のエルボと、前アームの端部の手首とを具備する肢と、
    前記ショルダとエルボと手首の内の少なくとも一つに配設されている前記歯車軸受装置とを具備する。
    A prosthetic arm incorporating the gear bearing device according to claim 1,
    A limb comprising a forearm and upper arm, a shoulder at the end of the upper arm, an elbow between the forearm and upper arm, and a wrist at the end of the forearm;
    The gear bearing device disposed on at least one of the shoulder, elbow, and wrist.
  28. 前記ショルダとエルボと手首の内の少なくとも二つ目に配設された他の歯車軸受装置を更に具備する請求項27記載の義肢アーム。   28. The prosthetic arm according to claim 27, further comprising another gear bearing device disposed on at least a second of the shoulder, elbow, and wrist.
  29. 前記ショルダとエルボと手首の夫々に配設された歯車軸受装置を更に具備する請求項27記載の義肢アーム。   28. The prosthetic arm according to claim 27, further comprising a gear bearing device disposed on each of the shoulder, elbow, and wrist.
  30. 請求項1記載の歯車軸受装置を組み込んだロボットアームであって、
    少なくとも一つの連結部を有する肢と、少なくとも前記一つの連結部に配設された前記歯車軸受装置とを具備する。
    A robot arm incorporating the gear bearing device according to claim 1,
    A limb having at least one connecting portion; and the gear bearing device disposed on the at least one connecting portion.
  31. 二つ目の連結部と、該二つ目の連結部に配設された二つ目の歯車軸受装置とを更に具備する請求項30記載のロボットアーム。   The robot arm according to claim 30, further comprising a second coupling portion and a second gear bearing device disposed in the second coupling portion.
  32. 請求項1記載の歯車軸受装置を組み込んだウィンチアセンブリであって、
    ウィンチドラムと、該ウィンチドラム内に配設された前記歯車軸受装置と、該ウィンチドラムに連結された歯車軸受装置の出力ステージと、グランドに連結可能な歯車軸受装置の入力ステージとを具備する。
    A winch assembly incorporating the gear bearing device according to claim 1,
    A winch drum, the gear bearing device disposed in the winch drum, an output stage of the gear bearing device connected to the winch drum, and an input stage of the gear bearing device connectable to the ground.
  33. 歯車軸受装置の出力ステージとウィンチドラムとの間に配設された一方向クラッチを更に具備する請求項32記載のウィンチアセンブリ。   The winch assembly according to claim 32, further comprising a one-way clutch disposed between the output stage of the gear bearing device and the winch drum.
  34. 入力歯車を具備する入力ステージと、前記入力歯車とインターフェースで連続する出力歯車を具備する出力ステージとを有し、出力の対を成す境界は装置にトルク出力を提供するよう形成されている歯車トランスミッションと、
    外部ロータと内部ステータとを具備し、該外部ロータは入力歯車を駆動するため前記歯車トランスミッションの入力歯車の内部に配設されているモータと
    を具備する動力設備を設けた連結装置。
    A gear transmission comprising: an input stage having an input gear; and an output stage having an output gear continuous with the input gear in an interface, the output pair boundary being configured to provide torque output to the device When,
    A coupling device provided with power equipment comprising an external rotor and an internal stator, the external rotor having a motor disposed inside the input gear of the gear transmission for driving the input gear.
  35. 前記出力の対を成す境界は義肢アームに釣り合うように形成されている請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   35. The coupling device provided with power equipment according to claim 34, wherein the boundary forming the pair of outputs is formed so as to be balanced with a prosthetic arm.
  36. 前記出力の対を成す境界はロボットアームに釣り合うように形成されている請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   35. The connecting device provided with power equipment according to claim 34, wherein the boundary forming the pair of outputs is formed so as to be balanced with the robot arm.
  37. 前記歯車トランスミッションが、
    太陽歯車と、
    該太陽歯車の内部領域内に配設された外部ロータを有し、太陽歯車が外部ロータと共に回転可能なモータと
    を具備する太陽歯車サブアセンブリと、
    太陽歯車サブアセンブリと境界を接して該太陽歯車サブアセンブリの周りに回転するよう配設され、各ピニオンサブアセンブリが太陽歯車と噛み合う入力ピニオン歯車と、出力ピニオン歯車とを具備する複数のピニオンサブアセンブリと、
    各ピニオンサブアセンブリの出力ピニオン歯車と噛み合うように配設された出力リング歯車と
    を更に具備する請求項36記載の動力設備を設けた連結装置。
    The gear transmission is
    The sun gear,
    A sun gear subassembly having an external rotor disposed within an interior region of the sun gear, the sun gear having a motor rotatable with the external rotor;
    A plurality of pinion subassemblies comprising an input pinion gear and an output pinion gear arranged to rotate about and in contact with the sun gear subassembly, each pinion subassembly meshing with the sun gear When,
    37. The coupling device provided with the power equipment according to claim 36, further comprising: an output ring gear arranged to mesh with an output pinion gear of each pinion subassembly.
  38. モータの外部ロータが、太陽歯車の内面周りに間隔をおいて固定された複数のマグネットを具備している請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   The coupling device provided with the power equipment according to claim 34, wherein the external rotor of the motor includes a plurality of magnets fixed at intervals around the inner surface of the sun gear.
  39. それと共に回転する太陽歯車サブアセンブリに装着されたエンコーダ駆動軸を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   35. The coupling device provided with the power equipment according to claim 34, further comprising an encoder drive shaft mounted on a sun gear subassembly rotating therewith.
  40. モータが直流モータを具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   35. A coupling device provided with power equipment according to claim 34, wherein the motor comprises a DC motor.
  41. ピニオンサブアセンブリと太陽歯車サブアセンブリの上に設けられ、それらの間に軸方向力を伝達するよう配設されて軸方向に向いて対を成すロック面を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   35. The power plant of claim 34, further comprising a locking surface disposed above the pinion sub-assembly and the sun gear sub-assembly and disposed between the pinion sub-assembly and the sun gear sub-assembly and paired in the axial direction. The connecting device provided.
  42. ピニオンサブアセンブリと出力リング歯車の上に設けられ、それらの間に軸方向力を伝達するよう配設されて軸方向に向いて対を成すロック面を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   35. The power plant of claim 34, further comprising a locking surface disposed on the pinion subassembly and the output ring gear, and disposed between the pinion subassembly and the output ring gear, and paired in the axial direction. The connecting device provided.
  43. 前記アセンブリの出力ステージに配設された太陽ローラサブアセンブリと、ピニオンサブアセンブリと太陽ローラサブアセンブリとの上に設けられ、それらの間に軸方向力を伝達するよう配設されて軸方向に向かって対を成すロック面と、を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   A solar roller subassembly disposed on the output stage of the assembly, a pinion subassembly and a solar roller subassembly, disposed to transmit an axial force therebetween and directed in the axial direction. 35. The coupling device provided with the power equipment according to claim 34, further comprising: a pair of locking surfaces.
  44. 各ピニオンサブアセンブリの入力ピニオン歯車と噛み合うよう配設された入力リング歯車と、ピニオンサブアセンブリと入力リング歯車の上であって、それらの間に軸方向力を伝達するよう配設されて軸方向に向かって対を成すロック面と、を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   An input ring gear disposed to mesh with an input pinion gear of each pinion subassembly, and an axial direction disposed on the pinion subassembly and the input ring gear to transmit an axial force therebetween 35. The coupling device provided with the power equipment according to claim 34, further comprising: a lock surface paired toward the top.
  45. ピニオンサブアセンブリと太陽歯車サブアセンブリの上であって、転がり軸受接触するよう配設された径方向に向かう軸受面を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   35. The coupling device with power equipment according to claim 34, further comprising a radial bearing surface disposed on the pinion sub-assembly and the sun gear sub-assembly and in contact with the rolling bearing.
  46. 前記アセンブリを互いにロックするために該アセンブリの出力ステージに配設された出力ロックリングと、ピニオンサブアセンブリと出力ロックリングの上に設けられ、転がり軸受接触をするように配設された径方向に向かう軸受面と、を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   An output lock ring disposed on the output stage of the assembly for locking the assemblies together, and a radial direction disposed on the pinion subassembly and the output lock ring and disposed for rolling bearing contact. 35. The coupling device provided with the power equipment according to claim 34, further comprising a bearing surface facing.
  47. 前記アセンブリの出力ステージに配設された太陽ローラサブアセンブリと、ピニオンサブアセンブリと太陽ローラサブアセンブリの上であって、転がり軸受接触をするように配設された径方向に向かう軸受面と、を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   A sun roller subassembly disposed on an output stage of the assembly; and a radially facing bearing surface disposed on the pinion subassembly and the sun roller subassembly for rolling bearing contact. 35. A connecting device provided with the power equipment according to claim 34.
  48. 各ピニオンサブアセンブリの入力ピニオン歯車と噛み合うよう配設された入力リング歯車と、
    前記アセンブリを互いにロックするための該アセンブリの入力ステージに配設された入力ロックリングと、
    ピニオンサブアセンブリと入力リング歯車の上であって、転がり軸受接触をするよう配設されて径方向に向かう軸受面と
    を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。
    An input ring gear arranged to mesh with an input pinion gear of each pinion subassembly;
    An input lock ring disposed on an input stage of the assembly for locking the assemblies together;
    35. The coupling device provided with power equipment according to claim 34, further comprising: a bearing surface that is disposed on the pinion subassembly and the input ring gear and that is in contact with the rolling bearing and faces in a radial direction.
  49. 太陽歯車サブアセンブリが、歯車軸受装置の入力ステージの上であって、径方向の外に向かっている太陽歯車ローラベアリング面を更に具備し、かつ、ピニオンサブアセンブリが、径方向の内に向かい、前記径方向外に向かっている太陽歯車ローラベアリング面と軸受係合して径方向の力を伝達するピニオンローラ面を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。   The sun gear subassembly further comprises a radially outwardly facing sun gear roller bearing surface above the input stage of the gear bearing device, and the pinion subassembly is radially inward; 35. The coupling device provided with the power equipment according to claim 34, further comprising a pinion roller surface that is engaged with the sun gear roller bearing surface that is directed radially outward to transmit a radial force.
  50. 歯車トランスミッションが、
    太陽歯車と、
    太陽歯車と境界を接して該太陽歯車の周りに回転するよう配設された複数のピニオン歯車と、
    一つのピニオン歯車の内部領域に配設された外部ロータを有し、このピニオン歯車が外部ロータと共に回転可能であるモータと、
    ピニオン歯車と噛み合うよう配設された出力リング歯車と
    を更に具備する請求項34記載の動力設備を設けた連結装置。
    Gear transmission
    The sun gear,
    A plurality of pinion gears arranged to rotate around the sun gear in boundary with the sun gear;
    A motor having an external rotor disposed in an internal region of one pinion gear, the pinion gear being rotatable with the external rotor;
    35. The coupling device provided with the power equipment according to claim 34, further comprising: an output ring gear arranged to mesh with the pinion gear.
  51. 他のピニオン歯車の内部領域内に配設された外部ロータを有し、このピニオン歯車が外部ロータと共に回転可能な他のモータを更に具備する請求項50記載の動力設備を設けた連結装置。   51. The coupling device provided with the power equipment according to claim 50, further comprising another motor having an external rotor disposed in an internal region of another pinion gear, and the pinion gear being rotatable with the external rotor.
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