JP2016061401A

JP2016061401A - 機械装置及びその駆動体保持機構，駆動体保持ピース

Info

Publication number: JP2016061401A
Application number: JP2014191439A
Authority: JP
Inventors: 昌弘町田; Masahiro Machida; 善弘町田; Yoshihiro Machida; 義雄岩瀬; Yoshio Iwase
Original assignee: Gizin Int Co Ltd; Gizin International Co Ltd; MEEKOO SEIKI KK
Current assignee: Gizin Int Co Ltd; Gizin International Co Ltd; MEEKOO SEIKI KK
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】ボール状の駆動体を用いた機械装置において、エネルギー損失の十分な低減を図るとともに、小型化，軽量化を図る。
【解決手段】入力軸１２の回転に伴ってウォームギア１０が回転すると、そのボール溝１４に沿ってボール状の駆動体５０が移動し、それに伴って、ウォームホイール２０が回転し、更には出力軸２２が回転する。前記駆動体５０は、ウォームホイール２０側に形成された凹部３０内に一部が収容されており、多数の球状体３８を連ねたリング４０により転動可能に支持されている。前記ウォームホイール２０の外周側には、該ウォームホイール２０との間に前記駆動体５０を挟み込み、該駆動体５０の脱落を防止するためのケース状のリテーナ６０が設けられている。また、前記多数の球状体３８は、前記駆動体５０と凹部３０の曲面部３６に挟まれるため、これら球状体３８の脱落も防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボール減速機などの機械装置及びその駆動体保持機構，駆動体保持ピースに関するものである。

従来の機械装置，例えば、ボール減速機としては、下記特許文献１記載のウォーム減速機がある。これによれば、入力軸に固定されたウォームギアと出力軸に固定されたウォームホイールとによって、ウォーム減速機における入力回転の減速が行われる。鼓形のウォームギアのつる巻状のボール溝は、ウォームホイールの周囲の多数の窪み内に配されたボールと噛み合い、ウォームギアの回転動力が、ウォームホイールに伝わる。

特開平５−３０２６４９号公報

しかしながら、以上のような背景技術では、ウォームホイールの周囲の窪み内に配されたボールがケースによって保持されている。すなわち、前記ボールとウォームホイールの球面部が面で接触しているため、摩擦が大きく、ウォームギアからウォームホイールへ伝達されるエネルギー損失の低減が十分とはいえない。また、ケースによってウォームホイールからのボールの脱落が防止されている。このため、減速機自体が大型化するとともに、重くなるという不都合がある。一方、ロボットなどではその関節部分に減速機が使用されるが、減速機の小型化，軽量化が強く要望されている。減速機以外の各種の機械装置においても同様である。

本発明は、以上の点に着目したもので、ボール状の駆動体の保持機構及び駆動体保持ピースと、それを適用した機械装置において、エネルギー損失の十分な低減を図ることを、その目的とする。他の目的は、駆動体保持機構及び駆動体保持ピースを備えた機械装置の小型化，軽量化を図ることである。

本発明の駆動体保持機構は、第１の機械部材に設けられた凹部と、該凹部に一部が収容されており、第２の機械部材の外周面に形成された螺旋状の溝に当接可能であって、前記凹部内で転動可能なボール状の駆動体と、前記凹部内に配置されており、駆動体の表面を受ける複数の球状体と、前記凹部の上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、前記駆動体の一部と前記複数の球状体とを、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記複数の球状体を、前記曲面部に略リング状に連ねて配置したことを特徴とする。他の形態は、前記保持機構が、前記第１の機械部材の外周を覆うように設けられており、該第１の機械部材との間に前記駆動体を挟み込むリテーナであることを特徴とする。あるいは、前記保持機構は、前記凹部内に磁石を収納するとともに、前記駆動体を磁性材料で形成することによって、該駆動体の一部を前記凹部に吸着保持し、かつ、該駆動体と前記曲面部の間に前記球状体を挟んで保持することを特徴とする。

本発明の機械装置は、前記いずれかに記載の駆動体保持機構を備えたことを特徴とすることを特徴とする。

本発明の駆動体保持ピースは、第１の機械部材に対して着脱可能であって、上方が開口したケースと、該ケースに一部が収容されており、第２の機械部材に形成された溝に当接可能であって、前記ケース内で転動可能なボール状の駆動体と、前記ケース内に配置されており、前記駆動体の表面を受ける複数の球状体と、前記ケースの上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、前記駆動体の一部と前記複数の球状体とを、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記複数の球状体を、前記曲面部に略リング状に連ねて配置したことを特徴とする。他の形態は、前記保持機構は、前記ケース内に磁石を収納するとともに、前記駆動体を磁性材料で形成することによって、該駆動体の一部を前記ケースに吸着保持し、かつ、該駆動体と前記曲面部の間に前記球状体を挟んで保持することを特徴とする。

他の発明の機械装置は、前記いずれかに記載の駆動体保持ピースが前記第１の機械部材に取り付けられたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、第１の機械部材に設けられた凹部と、該凹部に一部が収容されており、第２の機械部材の外周面に形成された螺旋状の溝に当接可能であって、前記凹部内で転動可能なボール状の駆動体と、前記凹部内に配置されており前記駆動体を受ける複数の球状体と、前記凹部の上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、前記駆動体の一部と前記複数の球状体を、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、を備えることとした。

あるいは、第１の機械部材に対して着脱可能であって、上方が開口したケースと、該ケースに一部が収容されており、第２の機械部材に形成された溝に当接可能であって、前記ケース内で転動可能なボール状の駆動体と、前記ケース内に配置されており、前記駆動体の表面を受ける複数の球状体と、前記ケースの上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、前記駆動体の一部と前記複数の球状体とを、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、を備えることとした。このため、ボール状の駆動体の保持機構及び保持ピースと、それを適用した機械装置の小型化，軽量化を図ることができる。

本発明の実施例１を示す図であり、(A)は概略の側面図，(B)は主要部の拡大図，(C)は前記(B)を矢印Ｆ１方向から見た平面図である。前記実施例１の変形例を示す図である。本発明の実施例２を示す図であり、(A)は概略の側面図，(B)は主要部の拡大図，(C-1)及び(C-2)は変形例を示す図である。本発明の他の実施例を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)は本実施例の概略の側面図，図１(B)は本実施例の主要部の拡大図，図１(C)は前記(B)を矢印Ｆ１方向から見た平面図である。本実施例は、ボール減速機に本発明を適用したものである。図１(A)に示すように、本実施例は、ウォームギア１０と、ウォームホイール２０とによって構成されている。ウォームギア１０は、入力軸１２に固定されており、ウォームホイール２０は出力軸２２に固定されている。図示の例では、入力軸１２と出力軸２２は略直交している。これらの各軸１２，２２は、いずれも適宜の軸受（図示せず）によって回転可能に支持されている。

前記ウォームギア１０の外周には、螺旋状のボール溝１４が形成されており、ウォームホイール２０の外周には多数の凹部３０が形成されている。該凹部３０の上部には、ボール状の駆動体５０を受けるリング４０が設けられている。該リング４０は、図１(C)に示すように、多数の球状体３８をリング状に連ねた構成となっている。前記球状体３８は、その球面の一部が、図１(B)に示すように、前記凹部３０の上縁近傍の段部３４に形成された曲面部３６に沿うように配置される。前記リング４０は、ボール状の駆動体５０の中心よりも下の位置で、該駆動体５０の表面を支持している。

本実施例では、前記多数の凹部３０の全てに駆動体５０を収納したときに、図１(A)に示す状態において、前記ウォームギア１０の複数のボール溝１４に１本置きに嵌るような間隔で前記凹部３０が形成されている。また、本実施例では、前記ウォームホイール２０の外周が、ケース状のリテーナ６０に覆われている。該リテーナ６０は、前記ウォームホイール２０の凹部３０との間に前記駆動体５０を挟み込み、該駆動体５０の脱落を防止するためのものである。なお、前記凹部底面３０Ａと前記駆動体５０の間には、若干の隙間が空くように各部の寸法が設定されている。これは、前記隙間によって前記駆動体５０の回転による底面３０Ａの損傷を防ぐとともに、油溜まりとしても機能させるためである。このように、駆動体５０を、ウォームホイール２０とリテーナ６０の間に挟み込むことにより、前記曲面部３６に沿って配置された多数の球状体３８も、前記駆動体５０と曲面部３６の間に挟まれて保持され、脱落が防止される。

次に、本実施例の作用を説明すると、入力軸１２の回転に伴ってウォームギア１０が回転すると、そのボール溝１４に沿って駆動体５０が移動するようになる。この駆動体５０の移動に伴ってウォームホイール２０が回転し、更には出力軸２２が回転するようになる。このようにして、入力軸１２の回転が出力軸２２に伝達される。入力軸１２の回転数に対して出力軸２２の回転数が小さくなるので、結果的に減速機として作用することとなる。これらの動作は、上述した背景技術と同様である。

このように、実施例１によれば、ウォームホイール２０に設けた凹部３０の上部に、段部３４と曲面部３６を形成し、該曲面部３６に沿って多数の球状体３８をリング状に配置して、ボール状の駆動体５０の表面を転動可能に受け、該駆動体５０を介してウォームギア１０の回転を伝達することとした。このため、前記球状体３８と駆動体５０が点で接するため、摩擦を低減し、ウォームギア１０からウォームホイール２０へ伝達されるエネルギー損失を十分に低減することができる。また、バックラッシュをなくして（もしくは低減して）、高速回転，高剛性の回転が可能になる。

＜変形例＞・・・図２(A)〜(C)には、本実施例の変形例が示されている。前記図１に示す例では、隣接する凹部３０の間に、駆動体５０を一つ配置可能な程度の間隔をおいて多数の凹部３０を形成することとしたが、図２(A)〜(C)に示す例のように、凹部３０を近接して配置してもよい。すなわち、凹部３０の全てに駆動体５０を収納したときに、図２(A)に示す状態において、前記ウォームギア１０の各ボール溝１４に駆動体５０が嵌り込むように、隙間なく凹部３０を形成するようにしてよい。この場合も、図２(A)に示すように、全ての凹部３０に駆動体５０を収納するようにしてもよいし、図２(B)に示すように１つおきに駆動体５０を収納するようにしてもよい。あるいは、図２(C)に示すように２つおきに駆動体５０を収納するようにしてもよい。また、かならずしも、図２(B)や(C)に示すように、規則的に配置する必要はなく、ウォームギア１０のボール溝１４に嵌り込んで出力を伝達できる配置であればよい。

次に、図３を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図３(A)は本実施例の概略の側面図，図３(B)は本実施例の主要部の拡大図，図３(C-1)及び(C-2)は本実施例の変形例を示す図である。本実施例は、前記実施例１と同様にボール減速機に本発明を適用したものであって、駆動体５０の保持機構が異なるほかは、上述した実施例１と同様の構成となっている。本実施例では、図３(A)及び(B)に示すように、前記ウォームホイール２０に設けられる多数の凹部３０には、その底面３０Ａに磁石３２が収納されている。

また、本実施例では、前記ウォームホイール２０が磁性体ないし磁性材料で形成されており、前記磁石３２は、ウォームホイール２０に磁力によって吸着する。更に、本実施例では、前記駆動体５０も磁性材料により形成されており、前記磁石３２に吸着される。なお、前記磁石３２と駆動体５０の間には、若干の隙間が空くように各部の寸法が設定されている。これは、前記隙間によって前記駆動体５０の回転による磁石３２の損傷を防ぐとともに、油溜まりとしても機能させるためである。

このように、駆動体５０を磁石３２によって吸着することにより、前記駆動体５０が、上述したウォームギア１０のボール溝１４に嵌り込んで噛み合う構成となっている。また、前記曲面部３６に沿って配置された多数の球状体３８も、前記駆動体５０と曲面部３６の間に挟まれて保持され、脱落が防止される。

本実施例によれば、前記凹部３０の底面３０Ａに磁石３２を収納し、前記駆動体５０を磁性材料により構成することで、前記駆動体５０を磁力により凹部３０に吸着保持するとともに、前記駆動体５０と曲面部３６の間に挟まれた多数の球状体３８も脱落しないように保持することができる。このため、前記実施例１のようなリテーナ６０が不要となり、球状体３８及び駆動体５０の脱落防止のための機構がより簡略化でき、更に小型化及び軽量化を図ることができる。なお、本実施例においても、前記実施例１と同様に、前記凹部３０を形成する間隔や、全ての凹部３０へ駆動体５０を収納するか、１つおきや２つおきに収納するかどうかは、必要に応じて適宜変更してよい。

＜変形例＞・・・図３(C-1)及び(C-2)には、本実施例の変形例が示されている。前記図３(A)及び(B)に示す例では、ウォームホイール２０の凹部底面３０Ａを直接加工し、磁石３２を埋め込む構成とした。しかし、これも一例であり、図３(C-1)に示す例のように、ウォームホイール２０に対して着脱可能なケース６２を用い、該ケース６２の底面の穴６４に設けた支持部６６を介して、磁石３２を支持してもよい。また、図３(C-1)に示す例では、前記ケース６２の上縁の外周にリブ６８を設けることにより、前記ケース６２の底面とウォームホイール２０の間に隙間７０を形成することとしたが、これも一例であり、図３(C-2)に示す例のように、前記リブ６８を省略することで、前記隙間７０を形成しない構成としてもよい。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法，材質は一例であり、同様の作用を奏する範囲内で適宜変更してよい。
(2)前記実施例では、多数の球状体３８を連ねることで駆動体５０を受けるリング４０を形成することとしたが、これも一例であり、前記球状体３８は、少なくとも３つ以上あればよい。例えば、図４(A)に示すように、曲面部３６に設ける球状体３８を３つとし、これら３つの球状体３８が適宜間隔を保つように、前記駆動体５０には接しないスペーサ７２を設けるという具合である。

(3)前記実施例では、本発明の駆動体保持機構が設けられた機械装置を例に挙げて説明したが、本発明は、図４(B)に示すように、駆動体５０を保持する駆動体保持ピース８０単体としても利用可能である。同図に示す駆動体保持ピース８０の構造は、基本的に前記図３(C-2)に示す例と同様であり、ケース８２に、磁石３２，段差３４，曲面部３６，球状体３８，駆動体５０が設けられている。このような駆動体保持ピース８０は、ウォームホイール２０などの第１の機械部材９０に設けられた穴９２に着脱可能に取り付けられ、前記駆動体５０が、図示しない第２の機械部材に形成された溝に当接する。第１の機械部材９０への取り付けは、圧入であってもよいし、セットネジを利用したものであってもよい。また、前記駆動体保持ピース８０における球状体３８の配置は、前記図１(C)のようにリング状としてもよいし、図４(A)に示す例のように、スペーサ７２を挟んで３つ以上設けた配置であってもよい。
(4)前記実施例では、ボール減速機を機械装置の例として示したが、ボール状の駆動体に当接して機械装置が駆動される構造のものであれば、各種の機械装置に適用可能である。

本発明によれば、第１の機械部材に設けられた凹部と、該凹部に一部が収容されており、第２の機械部材の外周面に形成された螺旋状の溝に当接可能であって、前記凹部内で転動可能なボール状の駆動体と、前記凹部内に設けられており前記駆動体の表面を受ける複数の球状体と、前記凹部の上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、前記駆動体の一部と前記複数の球状体を、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、を備えることとした。あるいは、第１の機械部材に対して着脱可能であって、上方が開口したケースと、該ケースに一部が収容されており、第２の機械部材に形成された溝に当接可能であって、前記ケース内で転動可能なボール状の駆動体と、前記ケース内に配置されており、前記駆動体の表面を受ける複数の球状体と、前記ケースの上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、前記駆動体の一部と前記複数の球状体とを、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、を備えることとした。このため、ボール状の駆動体の保持機構及び保持ピースと、それを適用した機械装置の用途に適用できる。

１０：ウォームギア
１２：入力軸
１４：ボール溝
２０：ウォームホイール
２２：出力軸
３０：凹部
３０Ａ：底面
３２：磁石
３４：段部
３６：曲面部
３８：球状体
４０：リング
５０：駆動体
６０：リテーナ
６２：ケース
６４：穴
６６：支持部
６８：リブ
７０：隙間
７２：スペーサ
８０：駆動体保持ピース
８２：ケース
９０：機械部材
９２：穴

Claims

第１の機械部材に設けられた凹部と、
該凹部に一部が収容されており、第２の機械部材の外周面に形成された螺旋状の溝に当接可能であって、前記凹部内で転動可能なボール状の駆動体と、
前記凹部内に配置されており、駆動体の表面を受ける複数の球状体と、
前記凹部の上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、
前記駆動体の一部と前記複数の球状体とを、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、
を備えたことを特徴とする駆動体保持機構。
前記複数の球状体を、前記曲面部に略リング状に連ねて配置したことを特徴とする請求項１記載の駆動体保持機構。
前記保持機構が、
前記第１の機械部材の外周を覆うように設けられており、
該第１の機械部材との間に前記駆動体を挟み込むリテーナであることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動体保持機構。
前記保持機構は、
前記凹部内に磁石を収納するとともに、
前記駆動体を磁性材料で形成することによって、
該駆動体の一部を前記凹部に吸着保持し、かつ、該駆動体と前記曲面部の間に前記球状体を挟んで保持することを特徴とする請求項１又は２記載の駆動体保持機構。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動体保持機構を備えたことを特徴とする機械装置。
第１の機械部材に対して着脱可能であって、上方が開口したケースと、
該ケースに一部が収容されており、第２の機械部材に形成された溝に当接可能であって、前記ケース内で転動可能なボール状の駆動体と、
前記ケース内に配置されており、前記駆動体の表面を受ける複数の球状体と、
前記ケースの上部に形成されており、前記複数の球状体の球面の一部を受ける曲面部と、
前記駆動体の一部と前記複数の球状体とを、前記凹部に収容した状態で保持する保持機構と、
を備えたことを特徴とする駆動体保持ピース。
前記複数の球状体を、前記曲面部に略リング状に連ねて配置したことを特徴とする請求項６記載の駆動体保持ピース。
前記保持機構は、
前記ケース内に磁石を収納するとともに、
前記駆動体を磁性材料で形成することによって、
該駆動体の一部を前記ケースに吸着保持し、かつ、該駆動体と前記曲面部の間に前記球状体を挟んで保持することを特徴とする請求項６又は７記載の駆動体保持ピース。
請求項６〜８のいずれか一項に記載の駆動体保持ピースが前記第１の機械部材に取り付けられたことを特徴とする機械装置。