JP2016084918A - トラクション動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラクション動力伝達装置において、簡単な構造で、エンコーダと駆動装置との接続を容易とする。
【解決手段】トラクション動力伝達装置１は、ケーシング２と、第１回転体３と、第１軸受２４と、前記第１回転体３との間でトラクションによる動力伝達を行う第２回転体４と、第２軸受２５と、環状のインターナルリング５と、エンコーダ８と、を備える。遊星キャリア部４２は、出力側に位置する第１キャリア４２１と、入力側に位置する第２キャリア４２３と、前記第１キャリア４２１と前記第２キャリア４２３とを軸方向に接続する接続部４２４と、を備える。前記エンコーダ８の回転部は、前記第２キャリア４２３に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トラクション動力伝達装置に関する。

従来より、太陽ローラの外周面に複数の遊星ローラを押し当て、ローラ間のトラクションを利用して動力を伝達するトラクション動力伝達装置がある。トラクション動力伝達装置では、複数の歯車を噛み合わせる歯車伝達機構に比べ、バックラッシュによる振動や騒音が低減される。

特開２００３−３０１９０５号公報に開示される減速装置では、速度検出機構が設けられる。速度検出機構は、パルス円板と、投光器および受光器を含む光検出器とを有する。パルス円板は、遊星ローラを支持するするキャリアの側面に固定される。キャリアには出力軸が固定される。

特開２００２−３２７８１５号公報に開示される減速装置では、速度検出機構の磁気ホイルは、出力軸に設けられる。磁気ホイルは、出力軸を支持する第１軸受と第２軸受との間に位置する。
特開２００３−３０１９０５号公報 特開２００２−３２７８１５号公報

ところで、トラクション動力伝達装置では、特開２００３−３０１９０５号公報や特開２００２−３２７８１５号公報に例示されるように、従来より、エンコーダは出力軸側に配置される。これにより、摩擦を利用してトルクを伝達する際に滑りが発生しても、出力の回転が正確に取得され、入力側を精度よく制御することが可能となる。

しかし、エンコーダを出力軸側に配置する場合、エンコーダに電力を供給したり、エンコーダからの信号を導く配線は、出力軸側から入力軸側へと引き回して駆動装置に接続する。その結果、配線が長くなるとともに、配線の引き回しを考慮してトラクション動力伝達装置の設置位置が制限される虞がある。

本発明は、トラクション動力伝達装置において、簡単な構造で、エンコーダと駆動装置との接続を容易とすることを目的としている。

本発明の例示的なトラクション動力伝達装置は、ケーシングと、第１回転体と、中心軸を中心として前記ケーシングに対して前記第１回転体を回転可能に支持する第１軸受と、前記第１回転体との間でトラクションによる動力伝達を行う第２回転体と、前記中心軸を中心として前記ケーシング対して前記第２回転体を回転可能に支持する第２軸受と、前記第２回転体の径方向外側に配置される環状のインターナルリングと、前記第２回転体の回転を検出し、固定部と回転部とを有するエンコーダと、を備え、前記第１回転体は、前記中心軸が中心に位置し、前記ケーシングから軸方向の一方側である入力側に突出する第１回転軸部と、前記ケーシング内にて前記第１回転軸部と共に回転する太陽ローラと、を備え、前記第２回転体は、前記ケーシング内にて前記太陽ローラの径方向外側にて周方向に配置され、それぞれの外周面が前記太陽ローラの外周面および前記インターナルリングの内周面に接する複数の遊星ローラと、前記ケーシング内にて前記複数の遊星ローラを前記中心軸に沿う方向を向く遊星中心軸を中心として回転可能に支持する遊星キャリア部と、前記中心軸が中心に位置し、前記遊星キャリア部に接続され、前記ケーシングから軸方向の他方側である出力側に突出する第２回転軸部と、を備え、前記インターナルリングの弾性変形を利用して、前記複数の遊星ローラは前記太陽ローラに向けて押圧され、前記遊星キャリア部は、前記複数の遊星ローラの前記出力側に位置する第１キャリアと、前記複数の遊星ローラの前記入力側に位置する第２キャリアと、前記第１キャリアと前記第２キャリアとを軸方向に接続する接続部と、を備え、前記エンコーダの前記回転部は、前記第２キャリアに設けられる。

本発明によれば、簡単な構造で、エンコーダと駆動装置との接続を容易とすることができる。

図１は、一の実施形態に係るトラクション動力伝達装置の縦断面図である。 図２は、遊星ローラおよびその近傍の部位を拡大して示す縦断面図である。 図３は、エンコーダの近傍の部位を拡大して示す縦断面図である。 図４は、第１ケーシングと第２ケーシングとの境界近傍を拡大して示す縦断面図である。 図５は、遊星ローラの他の例を示す縦断面図である。 図６は、エンコーダの回転部の他の取り付け例を示す図である。 図７は、エンコーダの回転部のさらに他の取り付け例を示す図である。

図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係るトラクション動力伝達装置１の構成を示す縦断面図である。図１では、トラクション動力伝達装置１の中心軸Ｊ１を含む面による断面を示す。トラクション動力伝達装置１は、例えば、精密加工機または３Ｄ測定装置等において減速機として利用される。

トラクション動力伝達装置１は、ケーシング２と、第１回転体３と、第２回転体４と、インターナルリング５と、エンコーダ８と、を含む。ケーシング２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。ケーシング２は、第１ケーシング２１と、第２ケーシング２２と、を含む。第１ケーシング２１は、図１中において上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。第２ケーシング２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。以下の説明では、便宜上、中心軸Ｊ１に沿って第１ケーシング２１側を上側、第２ケーシング２２側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１の向きは必ずしも重力方向と一致する必要はない。また、以下の説明では、中心軸Ｊ１が向く方向である上下方向を、「軸方向」とも呼ぶ。

第１ケーシング２１は、第２ケーシング２２の上側に配置される。第１ケーシング２１の下部および第２ケーシング２２の上部は中心軸Ｊ１に対して垂直に広がるフランジ部を含む。図１の断面位置では、両フランジ部は示されない。両フランジ部にて、複数のボルトにより第１ケーシング２１は第２ケーシング２２に接続される。複数のボルトは、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に、略等角度間隔にて配置される。以下の説明では、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を、単に「周方向」という。

第１ケーシング２１は、軸受保持部２１１と、蓋部２１２と、円筒部２１３と、を含む。軸受保持部２１１は略円筒状であり、上方へと突出する。蓋部２１２は軸受保持部２１１の下部から中心軸Ｊ１を中心とする径方向外方へと広がる。以下の説明では、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を、単に「径方向」という。円筒部２１３は蓋部２１２の外縁部から下方へと延びる。第２ケーシング２２は、軸受保持部２２１と、円筒部２２２と、を含む。軸受保持部２２１は第２ケーシング２２の下部である。円筒部２２２は軸受保持部２２１の外縁部から上方へと延びる。円筒部２１３の上端と円筒部２２２の下端とが接することにより、ケーシング２の内部空間が形成される。

第１回転体３は、第１回転軸部３１と、太陽ローラ３３と、を含む。第１回転軸部３１および太陽ローラ３３はそれぞれ、中心軸Ｊ１が中心に位置する略円筒状または略円柱状である。換言すれば、第１回転軸部３１および太陽ローラ３３は同軸上に配置される。第１回転軸部３１は駆動力が入力される入力軸である。第１回転軸部３１は、第１ケーシング２１の内部から上方に向かってケーシング２の外側へと突出する。太陽ローラ３３は、第１回転軸部３１の下端部に接続される。太陽ローラ３３は、ケーシング２の内部に位置する。なお、太陽ローラ３３は、他の部材を介して第１回転軸部３１に間接的に接続されてもよい。

第１回転軸部３１の外周面と第１ケーシング２１の軸受保持部２１１との間には、第１軸受２４が設けられる。第１軸受２４は、第１回転軸部３１に対して、径方向外側に位置する。第１回転軸部３１は、第１軸受２４により、第１ケーシング２１に対して回転可能に支持される。これにより、第１回転体３が、中心軸Ｊ１を中心としてケーシング２により回転可能に支持される。第１軸受２４は、例えば、ボールベアリングである。第１軸受２４として、ボールベアリング以外の様々な軸受機構が利用されてよい。

第２回転体４は、第２回転軸部４１と、遊星キャリア部４２と、複数の遊星ローラ４３と、を含む。第２回転軸部４１の直径は第１回転軸部３１の直径よりも大きい。これにより、第２回転軸部４１のアキシャル方向およびラジアル方向の耐荷重を大きくすることができる。遊星キャリア部４２は、第１キャリア４２１と、複数の遊星軸部４２２と、第２キャリア４２３と、を含む。第２回転軸部４１は、中心軸Ｊ１が中心に位置する略円筒状または略円柱状である。第２回転軸部４１は、第２ケーシング２２の内部から下方に向かってケーシング２の外側へと突出する。換言すれば、第２回転軸部４１は、軸方向に関して第１回転軸部３１とは反対側にてケーシング２から突出する。第２回転軸部４１は駆動力を出力する出力軸である。第１回転軸部３１は、ケーシング２から軸方向の一方側である入力側に突出し、第２回転軸部４１は、ケーシング２から軸方向の他方側である出力側に突出する。遊星キャリア部４２は、ケーシング２内に配置される。

第１キャリア４２１は、中心軸Ｊ１が中心に位置する略円板状である。第１キャリア４２１は、複数の遊星ローラ４３の下方、すなわち、出力側に位置する。第２回転軸部４１の上端は、第１キャリア４２１に接続される。第２キャリア４２３は、複数の遊星ローラ４３の上方、すなわち、入力側に位置する。換言すれば、第１キャリア４２１は複数の遊星ローラ４３の軸方向の一方側に位置し、第２キャリア４２３は複数の遊星ローラ４３の軸方向の他方側に位置する。第２回転軸部４１、第１キャリア４２１および第２キャリア４２３は、中心軸Ｊ１を中心として同軸上に配置される。

第１キャリア４２１は、複数の遊星軸部４２２を下方から支持する。第２キャリア４２３は、複数の遊星軸部４２２を上方から支持する。複数の遊星軸部４２２は、太陽ローラ３３の径方向外側にて、周方向に等角度間隔に配置される。図１に示す例では、３つの遊星軸部４２２が、周方向に１２０°間隔にて配列される。図１では、複数の遊星軸部４２２のうち、１つの遊星軸部４２２のみを示す。遊星ローラ４３についても同様である。

複数の遊星軸部４２２はそれぞれ、中心軸Ｊ１に沿う方向を向く略円柱状である。本実施形態では、遊星軸部４２２は中心軸Ｊ１に平行である。複数の遊星軸部４２２は、互いに同様の形状を有し、同じ大きさである。「中心軸Ｊ１に沿う方向」とは、中心軸Ｊ１が向く軸方向におよそ平行な方向を意味しており、軸方向に厳密に平行である必要はない。すなわち、各遊星軸部４２２の中心軸は、中心軸Ｊ１に平行であってもよく、中心軸Ｊ１に対して小さい角度だけ傾斜してもよい。

トラクション動力伝達装置１では、第１キャリア４２１に、上下方向に貫通する複数の孔が設けられる。各孔に遊星軸部４２２の下部が挿入されることにより、複数の遊星軸部４２２が第１キャリア４２１に接続される。各遊星軸部４２２は、第１キャリア４２１に対して回転不能に固定される。各遊星軸部４２２の第１キャリア４２１から上方に突出する部位は、軸方向に関して太陽ローラ３３とおよそ同じ位置に位置する。

第１キャリア４２１には、周方向において、遊星軸部４２２の間に、上下方向に貫通する複数の他の孔が設けられる。これらの孔には、連結軸部４２４が固定される。連結軸部４２４は、第１キャリア４２１から上方へと突出する。各連結軸部４２４は、中心軸Ｊ１に沿う方向を向く。本実施形態では、連結軸部４２４の数は３である。周方向において連結軸部４２４は遊星ローラ４３の間に位置する。遊星軸部４２２および連結軸部４２４は、周方向において、６０°間隔で位置する。

第２キャリア４２３には、下面から上方に窪む複数の孔が設けられる。これらの孔は第２キャリア４２３を貫通しない。孔には、遊星軸部４２２の上部と連結軸部４２４の上部とが挿入される。遊星軸部４２２および連結軸部４２４により、第１キャリア４２１と第２キャリア４２３とが接続される。遊星軸部４２２および連結軸部４２４は、第１キャリア４２１と第２キャリア４２３とを軸方向に接続する接続部として機能する。

複数の遊星ローラ４３はそれぞれ、ケーシング２内にて複数の遊星軸部４２２を介して支持される。複数の遊星ローラ４３は、太陽ローラ３３の径方向外側にて周方向に配置される。図１に示す例では、３つの遊星ローラ４３が、３つの遊星軸部４２２を介して支持される。各遊星ローラ４３は、遊星軸部４２２の周囲に位置する略円筒状である。複数の遊星ローラ４３は、互いに同様の形状を有し、同じ大きさである。遊星ローラ４３の内周面と遊星軸部４２２の外周面との間には、遊星軸受４５が設けられる。遊星軸受４５は、例えば、ニードルベアリングである。遊星軸受４５として、ニードルベアリング以外の様々な軸受機構が利用されてよい。各遊星ローラ４３は、遊星軸受４５を介して、中心軸Ｊ１に沿う方向を向く中心軸を中心として、遊星キャリア部４２にて遊星軸部４２２により回転可能に支持される。以下、遊星軸部４２２の中心軸を「遊星中心軸」という。遊星ローラ４３の中心軸は、厳密な意味では遊星軸部４２２の中心軸に一致しないが、実質的には一致するため、遊星ローラ４３の中心軸も「遊星中心軸」と呼ぶ。遊星ローラ４３および第１キャリア４２１および第２キャリア４２３により、遊星軸部４２２の位置は正確に決定される。

複数の遊星ローラ４３のそれぞれの外周面は、太陽ローラ３３の外周面に接する。詳細には、各遊星ローラ４３と太陽ローラ３３との間には微小間隙が存在し、当該微小間隙には、ケーシング２内に充填された潤滑油が存在する。各遊星ローラ４３の外周面は、潤滑油の油膜を介して、太陽ローラ３３の外周面に間接的に接する。

第２回転軸部４１の外周面と第２ケーシング２２の軸受保持部２２１との間には、第２軸受２５が設けられる。第２軸受２５は、第２回転軸部４１の径方向外側に位置する。第２回転軸部４１は、第２軸受２５を介して、第２ケーシング２２に対して回転可能に支持される。これにより、第２回転体４が、中心軸Ｊ１を中心としてケーシング２により回転可能に支持される。第２軸受２５は、例えば、ボールベアリングである。第２軸受２５として、ボールベアリング以外の様々な軸受機構が利用されてよい。

第２キャリア４２３の内周面と第１回転軸部３１の外周面との間には、内側キャリア軸受２６が配置される。内側キャリア軸受２６により、第２キャリア４２３は、第１回転体３に対して回転可能に支持される。逆に言えば、内側キャリア軸受２６は、第２キャリア４２３に対して太陽ローラ３３を含む第１回転体３を、中心軸Ｊ１を中心に相対的に回転可能に支持する。第２キャリア４２３の外周面と第１ケーシング２１の円筒部２１３の内周面との間には、外側キャリア軸受２７が配置される。外側キャリア軸受２７により、第２キャリア４２３は、第１ケーシング２１に対して中心軸Ｊ１を中心として回転可能に支持される。外側キャリア軸受２７は第１ケーシング２１に対して隙間ばめにて挿入される。これにより、第２キャリア４２３に不必要な力が働くことが防止される。外側キャリア軸受２７の外輪の上端面と、これに対向する第１ケーシング２１の下面との間には、環状の弾性体であるＯリング７が配置される。

外側キャリア軸受２７により、ラジアル方向の荷重に対する第２回転体４の剛性が向上する。外側キャリア軸受２７および内側キャリア軸受２６により、ラジアル方向の荷重に対する第１回転体３の剛性が向上する。また、内側キャリア軸受２６により、第１回転体３と第２回転体４との同軸度を容易に向上することができる。内側キャリア軸受２６と外側キャリア軸受２７とは径方向に重なる。正確には、外側キャリア軸受２７の少なくとも一部は、内側キャリア軸受２６と径方向に重なる。これにより、トラクション動力伝達装置１を軸方向に小さくすることができる。

第２キャリア４２３は２段円筒形状である。第２キャリア４２３は、本体部４６１と、上方突出部４６２と、天板部４６３と、筒状部４６４と、を含む。本体部４６１は、中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、内側キャリア軸受２６と外側キャリア軸受２７との間に挟まれる。上方突出部４６２は、本体部４６１の内周部から上方へと突出し、略円筒状である。天板部４６３は、上方突出部４６２の上端から径方向内方へと広がる環状略平板である。筒状部４６４は、天板部４６３の内周縁から上方へと突出し、略円筒状である。

天板部４６３は内側キャリア軸受２６の上部を覆う。筒状部４６４は、天板部４６３の内周縁から第１回転軸部３１の外周面に沿って上方である入力側へと延びる。筒状部４６４は、第１回転軸部３１の外周面に近接する。遊星軸部４２２の上部は、内側キャリア軸受２６との干渉を避けるように切り欠かれている。切り欠かれた部位は、内側キャリア軸受２６の外周面に近接または接する。潤滑油は、ケーシング２内において、内側キャリア軸受２６、外側キャリア軸受２７および第２キャリア４２３と、第２軸受２５との間の空間に存在する。

図２は、トラクション動力伝達装置１の一部を拡大して示す断面図である。インターナルリング５は、中心軸Ｊ１が中心に位置する略円筒状の部材である。インターナルリングは、第２回転体４の径方向外側に配置される。インターナルリング５は、取付部５１と、薄肉部５２と、押圧部５３と、を含む。取付部５１はインターナルリング５の下部である。取付部５１は中心軸Ｊ１を中心とする環状である。図１に示すように、取付部５１の下面は、第２ケーシング２２の下部である軸受保持部２２１の上面に接する。取付部５１の上面は第１キャリア４２１と対向する。図２に示すように、取付部５１の外周部は、上方に向かって外方かつ上方に延びる。

薄肉部５２は、取付部５１の外縁部から上方へ延びる。薄肉部５２は中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。薄肉部５２は、第１キャリア４２１のおよそ径方向外方に位置する。押圧部５３は薄肉部５２の上端から上方へと延びる。押圧部５３も中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。薄肉部５２の径方向の厚さは、押圧部５３の径方向の厚さよりも小さい。トラクション動力伝達装置１の軸方向の大きさを小さくするために、第１キャリア４２１の下面と第２軸受２５の上端との間の距離は、薄肉部５２の内面と第１キャリア４２１の外周面との間の距離よりも小さい。

図１に示すように、取付部５１には、下面から上方へと窪むピン孔５１１が設けられる。第２ケーシング２２の軸受保持部２２１にも、上面から下方へと窪むピン孔２２３が設けられる。本実施形態では、ピン孔５１１，２２３は、周方向に等間隔にてそれぞれ４個設けられる。ピン孔２２３，５１１にはピン２２４が挿入される。これにより、インターナルリング５に周方向の大きな力が作用したとしても、インターナルリング５のケーシング２に対する回転が防止される。なお、第２ケーシング２２の軸受保持部２２１には第２軸受２５は緩く嵌められている。

インターナルリング５のケーシング２に対する回転は、ピン孔２２３やピン２２４等以外の構成要素により実現されてもよい。例えば、ケーシング２に凹部を設け、インターナルリング５に突起を設け、凹部と突起とが周方向に接することにより、インターナルリング５の回転が防止されてもよい。逆に、ケーシング２に突起が設けられ、インターナルリング５に凹部が設けられてもよい。ケーシング２に対するインターナルリング５の周方向の回転を防止する回り止め部は、様々な形態にて設けることができる。好ましくは、インターナルリング５の回り止め部がケーシング２またはケーシング２に固定された部位に周方向に接することにより、インターナルリング５の回転が防止される。

図２に示すように、押圧部５３の内周面は遊星ローラ４３の外周面に接する。詳細には、各遊星ローラ４３とインターナルリング５との間に存在する微小間隙に、ケーシング２内に充填された潤滑油が存在する。各遊星ローラ４３の外周面は、潤滑油の油膜を介して、押圧部５３に間接的に接する。押圧部５３が遊星ローラ４３に接する周方向位置では、押圧部５３は径方向外方へと僅かに歪んでいる。これに倣うように、薄肉部５２も弾性変形する。薄肉部５２および押圧部５３の復元力を利用して、すなわち、インターナルリング５の弾性変形を利用して、押圧部５３は複数の遊星ローラ４３を太陽ローラ３３に向けて押圧する。

インターナルリング５を弾性変形させるために、複数の遊星ローラ４３の径方向外側において、インターナルリング５とケーシング２とは径方向に離間する。インターナルリング５とケーシング２との間の隙間は非常に小さく、好ましくは、当該隙間の径方向幅は、薄肉部５２の径方向幅、すなわち、インターナルリング５の最薄部の厚さよりも小さい。

薄肉部５２は、インターナルリング５が遊星ローラ４３と接する第１接触点６１と、取付部５１の内周面５１２との間であれば、様々な態様にて設けられてよい。以下、内周面５１２を「取付内周面５１２」という。薄肉部５２は、第１接触点６１における押圧部５３の径方向の厚さよりも径方向の厚さは薄い。なお、インターナルリング５の外周面が窪むようにして薄肉部５２が設けられてもよい。インターナルリング５の内周面および外周面が窪むようにして薄肉部５２が設けられてもよい。

薄肉部５２が設けられることにより、インターナルリング５の弾性変形を薄肉部５２に集中させることができる。これにより、押圧部５３の中心軸Ｊ１に対する傾きが抑制される。その結果、押圧部５３と遊星ローラ４３との第１接触点６１を、軸方向において容易に所望の位置に位置させることができる。また、インターナルリング５が弾性変形する際に接触位置の軸方向への移動が少なくなるため、遊星ローラ４３の軸方向の長さを短くすることができる。

トラクション動力伝達装置１では、取付内周面５１２は、第２軸受２５の外周面２５１に固定される。第２軸受２５は、インターナルリング５が固定されるリング固定軸受である。好ましくは、取付部５１は圧入または焼き嵌めにより、第２軸受２５の外周面に固定される。これらの手法では、追加部材なしでインターナルリング５を第２軸受２５に容易に固定することができる。これにより、遊星ローラ４３を含む第２回転体４に対するインターナルリング５の同軸度を簡単な構造で向上することができる。

仮に、インターナルリング５がケーシング２に取り付けられ、インターナルリング５の中心軸の位置および向きがケーシング２の取付面により決定される場合、ケーシング２の取付面と軸受保持部２２１の内周面との間に高い同軸度が求められる。その結果、ケーシング２の製造コストが増加する。また、インターナルリング５と第２回転体４との同軸度が低い場合、第２回転体４を一定速度で回転させることが困難となる。これに対し、トラクション動力伝達装置１では、第２軸受２５の外周面２５１を利用してインターナルリング５の中心軸の位置および向きが決定されるため、トラクション動力伝達装置１の製造コストを削減することができる。

複数の遊星ローラ４３とインターナルリング５とが接する第１接触点６１でのインターナルリング５の内周の直径は、第２軸受２５の外周面の直径よりも大きい。これにより、トラクション動力伝達装置１の下部の外径の小型化が容易となる。

図２では、各遊星ローラ４３とインターナルリング５との第１接触点６１と、各遊星ローラ４３と太陽ローラ３３との第２接触点６２とを中実の丸印にて示す。第１接触点６１および第２接触点６２は、実際にはある程度の大きさを有する。また、第１接触点６１においてインターナルリング５から各遊星ローラ４３に作用する第１押圧力を示す第１押圧力ベクトルＶ１と、第２接触点６２において太陽ローラ３３から各遊星ローラ４３に作用する第２押圧力を示す第２押圧力ベクトルＶ２とを矢印にて示す。

各遊星ローラ４３の第１接触点６１と第２接触点６２とは、軸方向に関して、異なる位置に位置する。なお、遊星軸部４２２が中心軸Ｊ１に対して傾斜する場合、以下の力に関する説明において、正確には、軸方向は遊星軸部４２２の遊星中心軸Ｊ２に平行な方向に対応する。しかし、遊星軸部４２２の傾斜は僅かであるたため、これらは厳密に区別される必要はない。図１に示す例では、第２接触点６２は、軸方向に関して第１接触点６１よりも第１キャリア４２１に近い。第２接触点６２は、軸方向に関して、遊星ローラ４３の中心にほぼ一致する。第１接触点６１は、軸方向に関して、遊星ローラ４３の軸方向の中心と遊星ローラ４３の上端との間に位置する。

第１接触点６１および第２接触点６２において、中心軸Ｊ１を含む面による各遊星ローラ４３の外周面の断面形状は凸である。換言すれば、各遊星ローラ４３において、第１接触点６１と中心軸Ｊ１とを含む面による各遊星ローラ４３の外周面の第１接触点６１における断面形状は、遊星中心軸Ｊ２を中心とする径方向において外方に凸である。また、第２接触点６２と中心軸Ｊ１とを含む面による上記外周面の第２接触点６２における断面形状は、遊星中心軸Ｊ２を中心とする径方向において外方に凸である。実際には、外周面の縦断面は、第１接触点６１および第２接触点６２において僅かに円弧状に凸であるため、凸形状は図２では示されない。

遊星ローラ４３の外径は、遊星ローラ４３の軸方向の略中心にて最大である。遊星ローラ４３の外径とは、遊星中心軸Ｊ２を中心とする径方向において、各遊星ローラ４３の外周面と遊星中心軸Ｊ２との間の距離である。遊星ローラ４３の外径は、遊星ローラ４３の遊星軸方向の略中心から離れるに従って漸次減少する。

インターナルリング５において押圧部５３の内周面の直径は、上方に向かって漸次減少する。減少量は僅かであるため、図２では示されない。押圧部５３の内周面を傾斜面とすることにより、第１接触点６１の軸方向の位置と第２接触点６２の軸方向の位置とを容易に異ならせることができる。さらに、設計上、押圧部５３の内周面の傾斜角を変更するのみで、第１接触点６１と第２接触点６２との軸方向の距離を変更することができる。また、第１接触点６１においてインターナルリング５から遊星ローラ４３に作用する力の向きも変更することができる。すなわち、遊星ローラ４３を傾斜させる力の大きさを、設計上容易に変更することができる。これにより、トルク伝達効率とバックラッシュとのバランスを容易に調整することができる。

押圧部５３の内周面の直径は、押圧部５３の軸方向全長において漸次変化させる必要はない。また、押圧部５３の内周面の直径は、上方に向かって漸次減少してもよい。一般的に表現すれば、第１接触点６１において、インターナルリング５の内周面の直径は、軸方向の一方側に向かうに従って漸次減少または増加する。なお、押圧部５３の内周面の傾斜をなくし、インターナルリング５が弾性変形した状態で第１接触点６１と第２接触点６２との軸方向位置をほぼ一致させる設計も可能である。

減速機であるトラクション動力伝達装置１では、入力軸である第１回転軸部３１と共に、太陽ローラ３３が中心軸Ｊ１を中心として回転する。換言すれば、第１回転体３が、中心軸Ｊ１を中心として回転する。太陽ローラ３３の回転により、太陽ローラ３３と各遊星ローラ４３との間の微小間隙に存在する潤滑油にトラクションが発生する。当該トラクションにより、各遊星ローラ４３は、遊星中心軸Ｊ２を中心として回転する。各遊星ローラ４３の回転により、各遊星ローラ４３とインターナルリング５との間の微小間隙に存在する潤滑油にトラクションが発生する。インターナルリング５は間接的にケーシング２に固定されているため、当該トラクションにより、複数の遊星ローラ４３は中心軸Ｊ１を中心として回転する。

以下の説明では、各遊星ローラ４３の遊星中心軸Ｊ２を中心とする回転を「自転」と呼び、複数の遊星ローラ４３の中心軸Ｊ１を中心とする回転を「公転」と呼ぶ。上述のように、第１キャリア４２１および第２キャリア４２３は、複数の遊星軸部４２２を介して複数の遊星ローラ４３に接続され、低速軸である第２回転軸部４１は第１キャリア４２１に接続される。このため、複数の遊星ローラ４３の公転に伴い、第１キャリア４２１、第２キャリア４２３および出力軸である第２回転軸部４１も、中心軸Ｊ１を中心として回転する。すなわち、第２回転体４が中心軸Ｊ１を中心として回転する。このように、トラクション動力伝達装置１では、第１回転体３と第２回転体４との間で、トラクションによる動力伝達が行われる。

図２に示すように、各遊星ローラ４３の第１接触点６１と第２接触点６２とは、軸方向に関して異なる位置に位置する。これにより、各遊星ローラ４３の中心軸は、厳密な意味で、遊星軸部４２２の中心軸に対して僅かに傾く。その結果、遊星ローラ４３の内周面の上端部は、遊星軸部４２２の外周面のうち、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の外側の部位に、遊星軸受４５を介して押圧される。また、遊星ローラ４３の内周面の下端部は、遊星軸部４２２の外周面のうち、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の内側の部位に、遊星軸受４５を介して押圧される。

第１接触点６１と第２接触点６２の上下関係は反対でもよい。一般的に表現すれば、遊星ローラ４３の内周面の上端部および下端部の一方が、遊星軸部４２２の外周面のうち、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の外側の部位に、遊星軸受４５を介して押圧される。また、遊星ローラ４３の内周面の上端部および下端部の他方が、遊星軸部４２２の外周面のうち、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の内側の部位に、遊星軸受４５を介して押圧される。その結果、トラクション動力伝達装置１では、遊星ローラ４３が遊星軸部４２２に対して傾斜し、遊星軸部４２２と自転中の遊星ローラ４３との間のバックラッシュを低減することができる。

図２に示すように、遊星中心軸Ｊ２と第１接触点６１と第２接触点６２とを含む面による各遊星ローラ４３の断面において、第１押圧力ベクトルＶ１は、第１接触点６１と第２接触点６２とを結ぶ仮想的な直線Ｌ１に対して一方側に傾斜する。第２押圧力ベクトルＶ２は、上記直線Ｌ１に対して他方側に傾斜する。図２に示す例では、第１押圧力ベクトルＶ１は直線Ｌ１に対して上側に傾斜し、第２押圧力ベクトルＶ２は直線Ｌ１に対して下側に傾斜する。第１押圧力ベクトルＶ１と、第２押圧力ベクトルＶ２とは、略平行である。

このように、各遊星ローラ４３では、第１押圧力ベクトルＶ１と第２押圧力ベクトルＶ２とは、直線Ｌ１を挟んで互いに逆向きに傾斜する。これにより、第１押圧力ベクトルＶ１の遊星中心軸Ｊ２に垂直な方向の成分と、第２押圧力ベクトルＶ２の遊星中心軸Ｊ２に垂直な方向の成分とを大きくすることができる。

上述のように、各遊星ローラ４３の第１接触点６１において、中心軸Ｊ１を含む面による各遊星ローラ４３の外周面の断面形状は凸である。第１接触点６１では、必ずしも遊星ローラ４３の外周面の断面形状は凸である必要はなく、中心軸Ｊ１を含む面によるインターナルリング５の押圧部５３の内周面の断面形状が凸であってもよい。換言すれば、各遊星ローラ４３の第１接触点６１では、中心軸Ｊ１を含む面による各遊星ローラ４３の外周面の断面形状、および、中心軸Ｊ１を含む面による押圧部５３の内周面の断面形状のうち、少なくとも一方の断面形状が凸である。これにより、遊星ローラ４３が遊星軸方向に僅かに移動する場合等に第１接触点６１の位置を滑らかに変化させることができる。

また、トラクション動力伝達装置１では、各遊星ローラ４３の第２接触点６２において、中心軸Ｊ１を含む面による各遊星ローラ４３の外周面の断面形状は凸である。第２接触点６２では、必ずしも遊星ローラ４３の外周面の断面形状は凸である必要はなく、中心軸Ｊ１を含む面による太陽ローラ３３の外周面の断面形状が凸であってもよい。換言すれば、各遊星ローラ４３の第２接触点６２では、中心軸Ｊ１を含む面による各遊星ローラ４３の外周面の断面形状、および、中心軸Ｊ１を含む面による太陽ローラ３３の外周面の断面形状のうち、少なくとも一方の断面形状が凸である。これにより、遊星ローラ４３が遊星軸方向に僅かに移動する場合等に第２接触点６２の位置を滑らかに変化させることができる。

図３は、エンコーダ８近傍を拡大して示す図である。エンコーダ８は、固定部８１と、回転部８２と、を含む。エンコーダ８は、好ましくは、光学式エンコーダである。これにより、トラクション動力伝達装置１を容易に小型化することができる。また、他の検出方式と比べて分解能を向上することができ、高精度の制御が実現される。エンコーダ８は、光学式には限定されない。例えば、エンコーダ８は磁気式であってもよい。

固定部８１は、投光器と受光器とを含む。回転部８２は、多数の開口を有するコードホイールである。固定部８１は、第１ケーシング２１に設けられる。固定部８１は第１ケーシング２１に直接的に取り付けられてもよく、別の部材を介して間接的に取り付けられてよい。本実施の形態では、固定部８１は、第１ケーシング２１の蓋部２１２を貫通するようにして第１ケーシング２１に固定される。回転部８２は、第２キャリア４２３に設けられる。回転部８２は、中心軸Ｊ１に垂直かつ中心軸Ｊ１を中心とする環状かつ板状である。

回転部８２の内周縁は、第２キャリア４２３の筒状部４６４の外周面４６５に接する。これにより、回転部８２の中心を中心軸Ｊ１に容易に一致させることができる。回転部８２の下面は、第２キャリア４２３の天板部４６３の上面である垂直面４６６に接する。垂直面４６６は、筒状部４６４の外周面４６５から中心軸Ｊ１に垂直に広がる。これにより、回転部８２の軸方向位置を所望の位置に容易に位置させることができる。回転部８２は、例えば、接着剤やビスで垂直面４６６に取り付けられる。

本実施の形態では、回転部８２は筒状部４６４の外周面４６５および天板部４６３の垂直面４６６に取り付けられるが、後述するように、筒状部４６４の外周面４６５および天板部４６３の垂直面４６６のいずれか一方のみに取り付けられてもよい。回転部８２は、第２キャリア４２３に直接的または間接的に固定されてもよい。エンコーダ８からの信号により、第２回転体４の回転速度および回転位置の少なくとも一方が検出される。すなわち、エンコーダ８は、第２回転体４の回転を検出する。

ケーシング２の入力側の端部には、サーボモータ等の駆動装置９と接続するための取付部２３が設けられる。本実施の形態では、取付部２３は、駆動装置９を取り付けるためのねじ孔２３１を含む。ねじ孔２３１は、第１ケーシング２１の蓋部２１２において、上面から下方に窪むように設けられる。エンコーダ８の回転部８２は、ねじ孔２３１の側方に位置する。換言すれば、取付部２３と回転部８２とは、径方向に重なる。これにより、トラクション動力伝達装置１を軸方向に容易に小型化することができる。

エンコーダ８の固定部８１の一部は、蓋部２１２を貫通して第１ケーシング２１の上面から露出する。固定部８１の第１ケーシング２１から露出する部位は、端子８１２となっている。端子８１２と固定部８１の投光器および受光器は、配線８１１にて接続される。駆動装置９が取付部２３に取り付けられる際には、駆動装置９のコントローラの配線が、端子８１２に接続される。換言すれば、エンコーダ８の端子８１２は、ケーシング２の入力側の端部に配置され、駆動装置９を制御する制御部からエンコーダ８に接続される配線は端子８１２に接続される。もちろん、エンコーダ８の端子８１２を省き、エンコーダ８の配線は、ケーシング２の入力側の端部から引き出されて、制御部に接続されてもよい。ケーシング２の入力側の端部を経由して、エンコーダ８への電力供給および信号の伝送が行われる。

エンコーダ８の回転部８２が第２キャリア４２３に設けられることにより、換言すれば、遊星キャリア部４２を籠型にしてエンコーダ８を入力側に配置するという簡単な構造により、エンコーダ８と駆動装置９との接続がが容易となる。特に、エンコーダ８の配線または配線に接続された端子をケーシング２の入力側の端部に位置させることにより、トラクション動力伝達装置１の外周面に配線を這わせる必要がなくなる。その結果、エンコーダ８や駆動装置９の配線の扱いが容易となり、トラクション動力伝達装置１や駆動装置９の設置の自由度が向上する。

図４は、第１ケーシング２１と第２ケーシング２２との境界近傍を拡大して示す縦断面図である。第１ケーシング２１は、ケーシング２の第１回転体３側の部位であり、第２ケーシング２２は、ケーシング２の第２回転体４側の部位である。第１ケーシング２１と第２ケーシング２２とは軸方向に接する。第１ケーシング２１と第２ケーシング２２とは直接的ではなく、パッキン等の別の部材を介して間接的に接してもよい。インターナルリング５の上端は、第２ケーシング２２の上端よりも下方に位置する。したがって、インターナルリング５の入力側の端面である上端は、第２ケーシング２２内に位置する。インターナルリング５の上端は、インターナルリング５の図２に示す取付内周面５１２とは軸方向反対側の端部である。

トラクション動力伝達装置１の組立の最終工程では、第１ケーシング２１と第２ケーシング２２との締結が行われる。このとき、インターナルリング５の上端は、第２ケーシング２２内に位置するため、第１ケーシング２１とインターナルリング５とが接触することが確実に回避される。第１ケーシング２１と第２ケーシング２２との締結作業では、作業者により最終的に第１回転体３の中心軸と第２回転体４との中心軸とが正確に一致するように調整が行われる。このとき、図１に示すＯリング７が外側キャリア軸受２７の外輪を下方に押す与圧効果により、第２回転体４を支持する第２軸受２５のラジアルギャップが小さくなる。これにより、第２回転体４の軸芯の自由度がなくなる。その結果、第１ケーシング２１の中心軸と第２ケーシング２２の中心軸とが合うようになり、第１回転体３の中心軸と第２回転体４の中心軸とを容易に一致させることができる。

トラクション動力伝達装置１では、軸方向の大きさを小さくするために、インターナルリング５と外側キャリア軸受２７との軸方向の隙間をできるだけ小さくすることが好ましい。そのため、第１ケーシング２１と第２ケーシング２２との間の境界は外側キャリア軸受２７と径方向に重ねられる。一方、第１ケーシング２１と第２ケーシング２２との間には、径方向に相対位置を調整するゆとりが求められる。そこで、外側キャリア軸受２７の外周面と、第２ケーシング２２の内周面との間には隙間が存在するように、第２ケーシング２２の上端の内径は、外側キャリア軸受２７の外周面の直径よりも僅かに大きい。

図５は、遊星ローラ４３の他の例を示す縦断面図であり、図２と同様の部分のみを示す。遊星ローラ４３は、上部の直径は下部の直径より小さい。遊星ローラ４３の上部にはインターナルリング５の押圧部５３が接し、下部には太陽ローラ３３が接する。遊星ローラ４３では、上部の直径は下部の直径よりも大きくてもよい。また、押圧部５３と太陽ローラ３３が遊星ローラ４３の上部に接するか下部に接するかは任意に設計可能である。

図５のトラクション動力伝達装置１の他の構造は、図１と同様である。押圧部５３の内周面の直径は、軸方向の一方に向かって漸次増大または減少する。さらに、第１接触点および第２接触点における第１押圧力ベクトルおよび第２押圧力ベクトルの関係も図２と同様である。

図６は、エンコーダ８の回転部８２の他の取り付け例を示す図である。図６に示す例では、天板部４６３と筒状部４６４との間に、下方に向かって直径が漸次増大する傾斜部４６７が設けられる。傾斜部４６７の傾斜面は、天板部４６３の上面と筒状部４６４の外周面とに繋がる。回転部８２の下面は、天板部４６３の上面に固定される。回転部８２の内周縁の位置は、天板部４６３と傾斜部４６７との境界にて決定される。このように、回転部８２は、筒状部４６４の外周面を利用することなく第２キャリア４２３に取り付けられてもよい。天板部４６３の上面に段差を設け、段差に回転部８２を嵌め合わせることにより、回転部８２の中心軸Ｊ１に垂直な方向の位置が決定されてもよい。

図７は、エンコーダ８の回転部８２のさらに他の取り付け例を示す図である。図７に示す例では、回転部８２は天板部４６３から上方に離間する。回転部８２の内周縁は、筒状部４６４の外周面に固定される。このように、回転部８２は筒状部４６４のみに固定されてもよい。

上記トラクション動力伝達装置１では、様々な変更が可能である。

ケーシング２は、３以上の部品から構成されてもよい。第１軸受２４や第２軸受２５の数は適宜変更されてよい。第１回転体３または第２回転体４を支持する他の軸受が設けられてもよい。

インターナルリング５は環状であればよく、円筒形には限定されない。インターナルリング５が弾性変形するのであれば、インターナルリング５に薄肉部５２は設けられなくてもよい。インターナルリング５の取付部５１は、リング固定軸受の外周面の全周に固定される必要はない。例えば、取付部５１の内周部に軸方向に平行に延びる溝が設けられ、部分的にリング固定軸受に接してもよい。インターナルリング５とリング固定軸受との固定には、接着剤が利用されてもよい。例えば、圧入および接着剤により、リング固定軸受にインターナルリング５が固定されてもよい。

遊星キャリア部４２において第１キャリア４２１と第２キャリア４２３とを軸方向に接続する接続部は、遊星軸部４２２のみまたは連結軸部４２４のみであってもよい。遊星軸部４２２を連結部として利用することにより、遊星キャリア部４２の構造が簡素化される。連結軸部４２４を設けることにより、遊星軸部４２２の設計の自由度が向上する。遊星ローラの数は３には限定されない。

上述のトラクション動力伝達装置では、第１回転軸部３１および第２回転軸部４１は、ケーシング２内に配置されてもよい。

第２回転体４では、遊星ローラ４３が遊星軸部４２２に固定され、遊星軸部４２２と第１キャリア４２１または第２キャリア４２３との間に遊星軸受４５が設けられてもよい。換言すれば、遊星ローラ４３は、遊星軸部４２２および遊星軸受４５を介して遊星キャリア部４２により回転可能に支持される。遊星ローラ４３は遊星軸部４２２と共に回転する。

外側キャリア軸受２７および内側キャリア軸受２６は、一方または双方が省略されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明に係るトラクション動力伝達装置は、精密加工機や３Ｄ測定装置等の様々な装置において減速機または増速機として利用可能である。本発明に係るトラクション動力伝達装置は、また、他の用途に利用することもできる。

１ トラクション動力伝達装置
２ ケーシング
３ 第１回転体
４ 第２回転体
５ インターナルリング
８ エンコーダ
９ 駆動装置
２１ 第１ケーシング
２２ 第２ケーシング
２３ 取付部
２４ 第１軸受
２５ 第２軸受
２６ 内側キャリア軸受
２７ 外側キャリア軸受
３１ 第１回転軸部
３３ 太陽ローラ
４１ 第２回転軸部
４２ 遊星キャリア部
４３ 遊星ローラ
８１ 固定部
８２ 回転部
４２１ 第１キャリア
４２２ 遊星軸部（接続部）
４２３ 第２キャリア
４２４ 連結軸部（接続部）
４６４ 筒状部
４６６ 垂直面
８１１ 配線
８１２ 端子
Ｊ１ 中心軸
Ｊ２ 遊星中心軸

Claims (12)

1. ケーシングと、
   第１回転体と、
   中心軸を中心として前記ケーシングに対して前記第１回転体を回転可能に支持する第１軸受と、
   前記第１回転体との間でトラクションによる動力伝達を行う第２回転体と、
   前記中心軸を中心として前記ケーシング対して前記第２回転体を回転可能に支持する第２軸受と、
   前記第２回転体の径方向外側に配置される環状のインターナルリングと、
   前記第２回転体の回転を検出し、固定部と回転部とを有するエンコーダと、
   を備え、
   前記第１回転体は、
   前記中心軸が中心に位置し、前記ケーシングから軸方向の一方側である入力側に突出する第１回転軸部と、
   前記ケーシング内にて前記第１回転軸部と共に回転する太陽ローラと、
   を備え、
   前記第２回転体は、
   前記ケーシング内にて前記太陽ローラの径方向外側にて周方向に配置され、それぞれの外周面が前記太陽ローラの外周面および前記インターナルリングの内周面に接する複数の遊星ローラと、
   前記ケーシング内にて前記複数の遊星ローラを前記中心軸に沿う方向を向く遊星中心軸を中心として回転可能に支持する遊星キャリア部と、
   前記中心軸が中心に位置し、前記遊星キャリア部に接続され、前記ケーシングから軸方向の他方側である出力側に突出する第２回転軸部と、
   を備え、
   前記インターナルリングの弾性変形を利用して、前記複数の遊星ローラは前記太陽ローラに向けて押圧され、
   前記遊星キャリア部は、
   前記複数の遊星ローラの前記出力側に位置する第１キャリアと、
   前記複数の遊星ローラの前記入力側に位置する第２キャリアと、
   前記第１キャリアと前記第２キャリアとを軸方向に接続する接続部と、
   を備え、
   前記エンコーダの前記回転部は、前記第２キャリアに設けられる、トラクション動力伝達装置。
2. 前記第２キャリアと前記ケーシングとの間に、前記第２キャリアを、前記中心軸を中心に回転可能に支持する外側キャリア軸受、をさらに備える、請求項１に記載のトラクション動力伝達装置。
3. 前記第２キャリアに対して前記太陽ローラを、前記中心軸を中心に相対的に回転可能に支持する内側キャリア軸受、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のトラクション動力伝達装置。
4. 前記外側キャリア軸受の少なくとも一部が、前記内側キャリア軸受と径方向に重なる、請求項３に記載のトラクション動力伝達装置。
5. 前記ケーシングは、
   前記第１回転体側の第１ケーシングと、
   前記第１ケーシングに軸方向に直接的または間接的に接する前記第２回転体側の第２ケーシングと、
   を備え、
   前記インターナルリングの前記入力側の端面は、前記第２ケーシング内に位置し、
   前記第１ケーシングと前記第２ケーシングとの間の境界は、前記外側キャリア軸受と径方向に重なり、
   前記外側キャリア軸受の外周面と、前記第２ケーシングの内周面との間に隙間が存在する、請求項２ないし４のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。
6. 前記第２キャリアは、前記第１回転軸部の外周面に沿って前記入力側へと延びる筒状部、を含み、
   前記エンコーダの前記固定部は、前記第１ケーシングに直接的または間接的に取り付けられ、
   前記エンコーダの前記回転部は、前記筒状部の外周面に取り付けられる、請求項１ないし５のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。
7. 前記第２キャリアは、前記中心軸に垂直に広がる垂直面、をさらに含み、
   前記エンコーダの前記回転部は、前記垂直面に取り付けられる、請求項１ないし６のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。
8. 前記ケーシングの前記入力側の端部は、駆動装置と接続するための取付部、を含み、
   前記取付部と前記エンコーダの前記回転部とは、径方向に重なる、請求項１ないし７のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。
9. 前記エンコーダの配線は、前記ケーシングの前記入力側の端部から引き出される、または、前記配線に接続される端子は、前記ケーシングの前記入力側の端部に配置される、請求項１ないし８のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。
10. 前記遊星キャリア部は、それぞれが前記中心軸に沿う方向を向く複数の遊星軸部、をさらに含み、
    前記複数の遊星ローラは、前記複数の遊星軸部により回転可能に支持され、
    前記接続部の少なくとも一部は、前記複数の遊星軸部である、請求項１ないし９のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。
11. 前記遊星キャリア部は、前記複数の遊星ローラの間に、それぞれが前記中心軸に沿う方向を向く複数の連結軸部、をさらに含み、
    前記接続部の少なくとも一部は、前記複数の連結軸部である、請求項１ないし１０のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。
12. 前記エンコーダは、光学式エンコーダである、請求項１ないし１１のいずれかに記載のトラクション動力伝達装置。

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