JP2014109381A - サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では、外サイクロイド遊星ギアは固定ハウジングの内固定リングギア内に設置される。偏心輪駆動軸は上述の駆動軸に接続されるとともに、前記外サイクロイド遊星ギアの偏心輪固定孔内で自由に回転する。駆動軸が回転する時、偏心輪駆動軸は内固定リングギア内の外サイクロイド遊星ギアと共に回転する。外サイクロイド遊星ギア上にはカムトラックを有し、前記カムトラック上には出力装置に接続するカムフォロアピンを設置する。外サイクロイド遊星ギアが回転する時、上述のカムフォロアピンは、カムトラックの勾配の変化により上下に移動したり、カムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心との距離の変化により内側や外側に移動したりすることで、出力装置の移動と接続が同時に行われる。
【選択図】図10a
Description
本発明のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカムは、固定ハウジングを含み、その内部に内固定リングギアを設置する。外サイクロイド遊星ギアは前記固定ハウジングの内固定リングギアとハウジング外蓋内に設置される。偏心輪駆動軸は直流モータの駆動軸またはその他の手動回転可能な駆動軸に接続する。この偏心輪駆動軸は外サイクロイド遊星ギアの偏心輪固定孔内で自由に回転する。
駆動軸回転時に、前記偏心輪駆動軸は外サイクロイド遊星ギアと固定ハウジングを連動しサイクロイド運動が生じると同時に、外サイクロイド遊星ギアは単独で偏心輪駆動軸の周囲を回転する。外サイクロイド遊星ギアの回転方向は駆動軸の回転方向と逆である。
本発明の実施例によれば、この時、外サイクロイド遊星ギアの回転速度は駆動軸の回転速度より遅く、かつ駆動軸の回転速度のr倍である。r=(P−L)/Lであり、Pは固定ハウジング上のリングギアローブの数量であり、Lは外サイクロイド遊星ギア上のサイクロイドローブの数量である。
たとえば、固定ハウジングが11個のリングギアローブを有し、外サイクロイド遊星ギアは10個のサイクロイドローブを有する場合、外サイクロイド遊星ギアの回転速度は駆動軸回転速度のわずか10分の1(r=(11−10)/10)である。また、外サイクロイド遊星ギアの出力トルクは元の入力トルクの10倍以上に増大するため、トルクの機械損失が大幅に低減される。
本目的を達成するため、本発明の実施例によれば、サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム上にもう1つの伝動平衡カムをオプションとして設けることにより、カム回転時に生じる全ての振動を打ち消すことができる。
前記カムトラック上にカムフォロアピンを設置することにより、外サイクロイド遊星ギア回転時に、前記カムフォロアピンは、トラックの勾配変化に応じて上昇したり下降したり、凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離に応じて内側または外側に移動することができる。
また、カムフォロアピンをカメラレンズのような出力装置に接続することにより、当該出力装置はカムフォロアピンの移動に伴いその位置を変えることができる。
また本発明は、他の電子制御システムを追加設置する必要がなく、カムトラックの形状の変化を利用するだけで出力装置の位置移動を精確に制御する目的を達成できる。
さらに、トラックの勾配変化や凹溝の半径変化を利用する優れたトラック設計により、本発明の出力装置が行う入力回転の出力直線運動への変換は、従来技術に比べ、より緻密かつ精確になり、再現性をも有する。
たとえば、カムトラックの終点と起点の間の勾配変化が0.1mmとなる設計である場合、ここで開示する本発明の外サイクロイド遊星ギアの回転速度は元の10分の1にまで減速し、入力モータが1回転するごとに、出力装置は入力回転を0.01mmまで微小の出力直線運動へ変換できる。
一方、従来技術において、0.01mmのピッチを有するリードスクリューを製造することは、相当困難であり、高度な製造技術と複雑な製造工程を要する。
本発明の目的、技術内容、特徴及び達成される効果を更に深く理解するため、好ましい実施例について以下に図面を参照しながら具体的かつ詳細に説明する。
本発明の他の実施例では、ハウジング外蓋300と固定ハウジング200の組み付けを他の方式により実施することもできる。たとえば、ねじ、ボルトまたはその他の締結素子を用いてハウジング外蓋300と固定ハウジング200を組み付けることもできる。
ここでは図2dが示すように、外サイクロイド遊星ギア400上のサイクロイドローブとサイクロイドローブクリアランスは、これらのリングギアローブ280とリングギアローブクリアランス290に係合することにより固定ハウジング200の内部で回転できるようになる。
この設計により、カムフォロアピン600はカムフォロア支持ブラケット330中のカムフォロアクリアランスホール320を利用して上向きまたは下向きの移動を持続できる。
本発明の実施例では、サイクロイドローブ410とそのサイクロイドローブクリアランス420を固定ハウジング200中の複数のリングギアローブ280および複数のリングギアローブクリアランス290に係合することにより、外サイクロイド遊星ギア400が固定ハウジング200内で回転できるようになる
注目すべきは、本発明の実施例では、外サイクロイド遊星ギア400は偏心輪駆動軸に接触せず、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器も外サイクロイド遊星ギア400の偏心輪固定孔430に貫設されるのみである点である。
外サイクロイド遊星ギア400が回転すると、カムフォロアピン600はカムトラック440の勾配変化に応じて動くようになる。
たとえば、カムトラック440が上向きに傾斜すると、カムフォロアピン600もそれに応じて上向きに動き、カムトラック440が下向きに傾斜すると、カムフォロアピン600もそれに応じて下向きに動く。
また急速に上下し高さの変化がより明確な勾配設計をすることも可能であり、これを利用してカムフォロアピンの上昇または下降速度を加速する設計にすることもできる。
しかし、駆動軸が一方向に回転した後、それと逆方向に回転した場合、それに伴いカムフォロアピンの動きも変わる。図4aから図4eの実施例(カムトラック440はカムトラック起点450とカムトラック終点460を有する)を用いて説明すると、駆動軸はカムフォロアピンがカムトラック終点460に到達するまでは、一方向に回転し、その後カムトラック終点460からカムトラック起点450に到達するまでは、逆方向に回転する。
このように、駆動軸の回転方向によりカムトラック440の方位とカムフォロアピンの移動方向を制御でき、さらにはレンズキャリアの位置も制御できる。
さらに、本発明の実施例では、駆動軸の回転方向の変更回数を増やすことにより、カムフォロアピンの位置を精確に制御する目的を達成できる。たとえば、オートフォーカスシステムに応用する際は、駆動軸の回転方向の変更調節を精密に設計することにより、出力装置(たとえばレンズキャリア)の位置を精確に制御する目的を達成できる。
注目すべきは、本発明の実施例では、偏心輪駆動軸500は外サイクロイド遊星ギア400上に接触しておらず、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器510は外サイクロイド遊星ギア400の偏心輪固定孔430中で自由に回転できる点である。
本発明の実施例では、カムフォロアピン600がカムトラック440のカムトラック起点上に位置する時、カムトラック起点はトラック上で最も低い位置になるため、カムフォロアピン600もまたその動きの最も低い点に位置することになる。外サイクロイド遊星ギア400が回転し始めると、カムトラック440の上に位置するカムフォロアピン600はトラックの勾配に応じて動く。つまり、カムフォロアピン600はカムトラック440のトラック終点まで移動し、カムトラック終点はトラック上で最も高い位置にあるため、カムフォロアピン600も最も高い位置まで動くことになる。カムフォロアピン600は出力装置に固設されるので、本発明の出力装置とレンズキャリアはカムフォロアピン600に伴い移動する。
以下の実施例においては、レンズキャリアを一例として説明するにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
カムフォロアピンが下に移動すると、復原リーフスプリング800は伸長しスプリングが元の状態に戻る。
たとえば、カムフォロアピンが外サイクロイド遊星ギアのカムトラックに沿ってトラック終点まで移動すると、カムフォロアピンがそのトラック終点を通過する瞬間に、復原リーフスプリング800は直ちにカムフォロアピンを下に押し付けて外サイクロイド遊星ギアのサイクロイドボディに近づける。
本発明のこの実施例では、この凹溝状のカムトラック440は、外サイクロイド遊星ギア400を囲むように設けられ、凹溝状トラックの半径は、トラックと外サイクロイド遊星ギア400の中心の距離が近づいたり離れたりするのに伴い徐々に減少したり増加したりする。
たとえば、カムトラック440と外サイクロイド遊星ギア400の中心の距離(即ち凹溝状カムトラック440の半径)が起点から終点に進むにつれ次第に短くなると(即ちトラックが偏心輪固定孔430の方向に近づくと)カムフォロアピン600のカムフォロア接触面620はカムトラック440の側壁により内向きに押されると同時に、カムフォロアピン600と接続する出力装置も連動して、外サイクロイド遊星ギア400の方向に接近してゆく。
または、図10jが示すように、凹溝状のカムトラック440の半径は起点から終点に進むにつれて半径の増加と減少を複数回繰り返し、これによりカムフォロアピン600はより速い速度で外側から内側に徐々に移動する。
ハウジング外蓋300と固定ハウジング200を組み付けて、ハウジング外蓋300上の組付スナップ端部315を固定ハウジング200中のハウジング固定器210中に完全に嵌合する。
そして、1つまたは1つ以上の留め具を用いてスプリング固定孔840とリーフスプリング固定孔340を貫通させることにより、復原リーフスプリング800をハウジング外蓋300上に取り付ける。
本発明の実施例では、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器510が一方向に回転する時、偏心輪固定孔430(および外サイクロイド遊星ギア400)はそれと逆方向に回転する。
外サイクロイド遊星ギア400が回転を持続すると、カムフォロア接触面620はカムトラック440に沿って終点まで移動する。この時、カムトラック440の勾配は上向きに大きくなるので、同時にカムフォロアピン600も連動して上向きに動き、レンズキャリア700は外側に移動する(前向き移動に等しい)。
さらに、外サイクロイド遊星ギア400が回転を持続すると、逆に、そのカムトラック440の勾配は徐々に下向きに大きくなり、カムフォロアピン600もそれに伴い下向きに移動するので、レンズキャリア700は内向きに移動する(後向き移動に等しい)。
従って、本発明の精神に基づき加えた変更や潤色は全て、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
200 固定ハウジング
210 ハウジング固定器
220 ハウジング外壁
230 外蓋クリアランスホール
240 駆動軸クリアランスホール
250 組立孔
270 ハウジングクリアランス
280 リングギアローブ
290 リングギアローブクリアランス
295 ハウジングボディ
300 ハウジング外蓋
310 弾性組付スナップ
315 組付スナップ端部
320 カムフォロアクリアランスホール
330 カムフォロア支持ブラケット
340 リーフスプリング固定孔
350 リーフスプリングトラック
360 外蓋クリアランス
400 外サイクロイド遊星ギア
410 サイクロイドローブ
420 サイクロイドローブクリアランス
430 偏心輪固定孔
440 カムトラック
450 カムトラック起点
460 カムトラック終点
470 サイクロイドボディ
480 サイクロイドベース
500 偏心輪駆動軸
510 外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器
520 サイクロイド固定ディスク
530 偏心伝動平衡器
540 偏心輪孔
600 カムフォロアピン
601 カムフォロアローラー
610 カムフォロア本体
620 カムフォロア接触面
700 レンズキャリア
710 レンズボディ
720 レンズ
730 上固定部
740 下固定部
745 回転防止部
750 カムフォロア固定孔
800 復原リーフスプリング
810 スプリングベース
820 スプリングボディ
830 スプリング先端
840 スプリング固定孔
900 直流モータ
910 モータハウジング
920 モータ接点
930 モータベース
940 モータ上蓋
950 駆動軸
Claims (19)
- 固定ハウジングと、
カムフォロアピンと、
外サイクロイド遊星ギアと、
偏心輪駆動軸とを備え、
前記固定ハウジングは、
複数のリングギアローブと複数のリングギアローブクリアランスを有し、各前記リングギアローブクリアランスは隣合う2つの前記リングギアローブの間に設けられるものである内固定リングギアと、
駆動軸クリアランスホールと、を含み、
前記外サイクロイド遊星ギアは、前記内固定リングギア中に設置され、
サイクロイドボディと、
前記サイクロイドボディの周囲を取り囲むように設けられた複数のサイクロイドローブと、
隣合う2つの前記サイクロイドローブの間に設けられた複数のサイクロイドローブクリアランスであり、前記サイクロイドローブと前記サイクロイドローブクリアランスは前記リングギアローブと前記リングギアローブクリアランスに係合するものである複数のサイクロイドローブクリアランスと、
前記サイクロイドボディ中に設けられた偏心輪固定孔と、
前記サイクロイドボディ上に設けられたカムトラックであり、前記カムフォロアピンが前記カムトラック上に設置され、前記外サイクロイド遊星ギアが回転する時に、前記カムフォロアピンは前記カムトラックの形状に沿って移動するものであるカムトラックと、を含み、
前記偏心輪駆動軸は、
サイクロイド固定ディスクと、
前記サイクロイド固定ディスクの一端上に設置され、前記偏心輪固定孔内で自由に回転する外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器と、
前記サイクロイド固定ディスクの他端上に設置され、回転角度が前記外サイクロ遊星偏心ギア偏心伝動器の回転の半分である偏心伝動平衡器と、
前記サイクロイド固定ディスク中、前記外サイクロ遊星ギア偏心伝動器中および前記偏心伝動平衡器中に穿設される偏心輪孔であり、前記偏心輪駆動軸は駆動軸に接続し、前記駆動軸は前記駆動軸クリアランスホールを貫通して延伸するとともに前記偏心輪孔中に設置され、前記外サイクロ遊星ギアカムが前記駆動軸の回転運動を直線運動に変換して出力するとともに減速とトルク増加を同時に行う偏心輪孔と、を含むことを特徴とする、
サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。 - 前記カムトラックは前記サイクロイドボディから離れるにつれてトラックの勾配が変化し、前記外サイクロイド遊星ギアが回転する時、前記カムフォロアピンは前記カムトラックの前記トラックの勾配の変化に応じて移動することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックは、カムトラック起点とカムトラック終点を有し、前記カムトラックの勾配は前記カムトラック起点から前記カムトラック終点に向かうにつれて上向きに徐々に大きくなることを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックの勾配が前記外サイクロイド遊星ギアの周囲において連続的に、上向きに徐々に大きくなった後下向きに徐々に大きくなることにより、前記カムフォロアピンの位置もトラック勾配の変化に伴い徐々に上昇した後、徐々に下降することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックの勾配が前記外サイクロイド遊星ギアの周囲で複数回上昇と下降を繰り返すことにより、前記カムフォロアピンの位置も前記トラックの勾配の変化に伴い急速に上昇した後、急速に下降することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックは、前記サイクロイドボディ中に形成された凹溝状のカムトラックであり、前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は変化することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックは、前記サイクロイドボディ中に形成された凹溝状のカムトラックであり、前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は一定の比率で減少することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックは、前記サイクロイドボディ中に形成された凹溝状のカムトラックであり、前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は指数関数的に減少することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックは、前記サイクロイドボディ中に形成された凹溝状のカムトラックであり、前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は徐々に増加した後徐々に減少することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックは、前記サイクロイドボディ中に形成された凹溝状のカムトラックであり、前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は増加と減少を複数回繰り返すことを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 固定ハウジングと、
カムフォロアピンと、
外サイクロイド遊星ギアと、
偏心輪駆動軸とを備え、
前記固定ハウジングは、
複数のリングギアローブと複数のリングギアローブクリアランスを有し、各前記リングギアローブクリアランスは隣合う2つの前記リングギアローブの間に設けられるものである内固定リングギアと、
駆動軸クリアランスホールと、を含み、
前記外サイクロイド遊星ギアは、前記内固定リングギア中に設置され、
サイクロイドボディと、
前記サイクロイドボディの周囲を取り囲むように設けられた複数のサイクロイドローブと、
隣合う2つの前記サイクロイドローブの間に設けられた複数のサイクロイドローブクリアランスであり、前記サイクロイドローブと前記サイクロイドローブクリアランスは前記リングギアローブと前記リングギアローブクリアランスに係合するものである複数のサイクロイドローブクリアランスと、
前記サイクロイドボディ中に設けられた偏心輪固定孔と、
前記サイクロイドボディ上に設けられたカムトラックであり、前記カムフォロアピンが前記カムトラック上に設置され、前記カムトラックは前記サイクロイドボディから離れてゆくにつれてトラックの勾配が変化し、前記外サイクロイド遊星ギアが回転する時に前記カムフォロアピンは前記カムトラックの形状に沿って移動するものであるカムトラックと、を含み、
前記偏心輪駆動軸は、
サイクロイド固定ディスクと、
前記サイクロイド固定ディスクの一端上に設置され、前記偏心輪固定孔内で自由に回転する外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器と、
前記サイクロイド固定ディスクの他端上に設置され、回転角度が前記外サイクロ遊星偏心ギア偏心伝動器の回転の半分である偏心伝動平衡器と、
前記サイクロイド固定ディスク中、前記外サイクロ遊星ギア偏心伝動器中および前記偏心伝動平衡器中に穿設される偏心輪孔であり、前記偏心輪駆動軸は駆動軸に接続し、前記駆動軸は前記駆動軸クリアランスホールを貫通して延伸するとともに前記偏心輪孔中に設置され、前記外サイクロ遊星ギアカムが前記駆動軸の回転運動を直線運動に変換して出力するとともに減速とトルク増加を同時に行う偏心輪孔と、を含むことを特徴とする、
サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。 - 前記カムトラックは、カムトラック起点とカムトラック終点を有し、前記カムトラックの勾配は前記カムトラック起点から前記カムトラック終点に向かうにつれて上向きに徐々に大きくなることを特徴とする、請求項11に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックの勾配が前記外サイクロイド遊星ギアの周囲において連続的に、上向きに徐々に大きくなった後下向きに徐々に大きくなることにより、前記カムフォロアピンの位置もトラック勾配の変化に伴い徐々に上昇した後徐々に下降することを特徴とする、請求項11に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記カムトラックの勾配が前記外サイクロイド遊星ギアの周囲で複数回上昇と下降を繰り返すことにより、前記カムフォロアピンの位置も前記トラックの勾配の変化に伴い急速に上昇した後急速に下降することを特徴とする、請求項1に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 固定ハウジングと、
カムフォロアピンと、
外サイクロイド遊星ギアと、
偏心輪駆動軸とを備え、
前記固定ハウジングは、
複数のリングギアローブと複数のリングギアローブクリアランスを有し、各前記リングギアローブクリアランスは隣合う2つの前記リングギアローブの間に設けられるものである内固定リングギアと、
駆動軸クリアランスホールと、
を含み、
前記外サイクロイド遊星ギアは、前記内固定リングギア中に設置され、
サイクロイドボディと、
前記サイクロイドボディの周囲を取り囲むように設けられた複数のサイクロイドローブと、
隣合う2つの前記サイクロイドローブの間に設けられた複数のサイクロイドローブクリアランスであり、前記サイクロイドローブと前記サイクロイドローブクリアランスは前記リングギアローブと前記リングギアローブクリアランスに係合するものである複数のサイクロイドローブクリアランスと、
前記サイクロイドボディ中に設けられた偏心輪固定孔と、
前記サイクロイドボディ中に形成された凹溝状のカムトラックであり、前記カムフォロアピンが前記凹溝状のカムトラック上に設置され、前記凹溝状のカムトラックと前記外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は変化するものであり、前記外サイクロイド遊星ギアが回転する時に、前記カムフォロアピンは前記凹溝状のカムトラックと前記外サイクロイド遊星ギアの中心の距離の変化に応じて移動するものであるカムトラックと、を含み、
前記偏心輪駆動軸は、
サイクロイド固定ディスクと、
前記サイクロイド固定ディスクの一端上に設置され、前記偏心輪固定孔内で自由に回転する外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器と、
前記サイクロイド固定ディスクの他端上に設置され、回転角度が前記外サイクロ遊星偏心ギア偏心伝動器の回転の半分である偏心伝動平衡器と、
前記サイクロイド固定ディスク中、前記外サイクロ遊星ギア偏心伝動器中および前記偏心伝動平衡器中に穿設される偏心輪孔であり、前記偏心輪駆動軸は駆動軸に接続し、前記駆動軸は前記駆動軸クリアランスホールを貫通して延伸するとともに前記偏心輪孔中に設置され、前記外サイクロ遊星ギアカムが前記駆動軸の回転運動を直線運動に変換し出力するとともに減速とトルク増加を同時に行う偏心輪孔と、を含むことを特徴とする、
サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。 - 前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は一定の比率で減少することを特徴とする、請求項15に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は指数関数的に減少することを特徴とする、請求項15に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は徐々に増加した後徐々に減少することを特徴とする、請求項15に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
- 前記凹溝状のカムトラックと外サイクロイド遊星ギアの中心の距離は増加と減少を複数回繰り返すことを特徴とする、請求項15に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
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