JP3234308U - 回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータと減速機を組み合わせたアクチュエータの耐久性を高める、回転駆動装置を提供する。【解決手段】中空形状のモータと地板７と、前記モータの回転出力部材１により駆動され前記地板に対し回転可能に保持された偏心円筒部を備え、中空形状の回転円盤８と、前記偏心円筒部に回転自在に保持されて、前記回転円盤の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う中空形状の公転部材９と、内径部が前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせ前記地板に保持された内径部係合部材１１と、前記公転部材に係合し地板に対し回転可能に保持された中空形状の出力円盤１４とからなるサイクロイド減速機構と、前記地板に固定された固定軸２４と、前記出力円盤の回転に連動し前記固定軸に内径が回転可能に案内され外輪部材２７とを備える回転駆動装置。【選択図】図１

Description

本発明はモータとサイクロイド減速機とからなる回転駆動装置で特に最終出力段が半径方向に力が加えられる用途に適する回転駆動装置に関する。

従来のサイクロイド減速機は特開２００１−１４０９９６、特許４７９９１９９等が知られておりサイクロイド円盤の自転運動を取り出し車輪に伝えるものである。

特開２００１−１４０９９６ 特許４７９９１９

特開２００１−１４０９９６は半径方向に外力を受ける部材（ディスクカバー）への力が内部のサイクロイド円盤やサイクロイド円盤の自転を取り出すための減速盤に伝わり耐久性を損なう構成になっている。
特許４７９９１９９は半径方向に外力を受ける部材（車輪ハブ）への力が内部のサイクロイド円盤の自転を取り出すための連結部合に伝わり耐久性を損なう構成になっている。

中空形状のモータと
地板と、前記モータの回転出力部材により駆動され前記地板に対し回転可能に保持された偏心円筒部を備え中空形状の回転円盤（入力円盤）と、前記偏心円筒部に回転自在に保持されて、前記回転軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う中空形状の公転部材（サイクロイド円盤）と、内径部が前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせ前記地板に保持された内径部係合部材（固定円盤）と、前記公転部材に係合し地板に対し回転可能に保持された中空形状の出力円盤とからなるサイクロイド減速機構と、
前記出力円盤および前記入力円盤及び公転部材の中空部に挿入され前記地板に固定された固定軸と、前記出力円盤の回転に連動し前記固定軸に内径が回転可能に案内され外輪部材（スプールもしくは車輪）と
を備える。

上記の構成により
固定軸により外輪部材は回転案内されるので外輪部材が外部から軸中心方向に外力が加わっても固定円盤やサイクロイド円盤、出力円盤などに軸中心方向の力は伝わらないので減速機の耐久性を高める効果がある。

本発明の実施例の各部品の構成を示す断面図 減速機部分の詳細断面図 断面平面図

図１から図３は本発明の実施例であり
図１は各部品の構成を示す断面図、図２は減速機部分の詳細断面図、図３は断面平面図である。
１、２、３、４、５．６は実用新案３２２９５９３で公知となっている中空形状のモータである。１は磁石保持部材、２は扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＳ極、内周面がＮ極になるよう着磁された永久磁石と扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＮ極、内周面がＳ極になるよう着磁された永久磁石が磁石保持部材の円筒部１ｃの外周面１ａに沿って円筒状に配置された外側磁石である。３は扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＳ極、内周面がＮ極になるよう着磁された永久磁石と扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＮ極、内周面がＳ極になるよう着磁された永久磁石が磁石保持部材の円筒部１ｃの内周面１ｂに沿って円筒状に配置された内側磁石である。内側磁石と外側磁石とは異なる極が磁石保持部材１の円筒部１ｃを介して向き合うように配置されている。
４は軟磁性材料からなるステータで複数の外側磁極部４ａが前記外側磁石２の外周面に隙間をもって対向している。また複数の内側磁極部４ｂは前記内側磁石３の内周面に隙間をもって対向している。
５はステータの複数の外側磁極部４ａを励磁するためにそれら複数の外側磁極部毎に配置された外側コイル、
６はステータの複数の内側磁極部４ｂを励磁するためにそれら複数の内側磁極部毎に配置された内側コイルである。
外側コイル５、内側コイル６を所定の通電切り替えることによって磁石保持部材１が回転していくものである。磁石保持部材１は請求項でいうモータの回転出力部材である。
７は地板でステータ４を固定する。
８はモータの回転出力部材である磁石保持部材１と一体的に回転し地板に対し回転可能に保持された偏心円筒部を備え中空形状の回転円盤（入力円盤）である。
本実施例では後述の内径部係合部材（固定円盤）に対し回転可能に取り付けられ、内径部係合部材（固定円盤）が地板７に回転可能に取り付けられていることにより回転円盤（入力円盤）は地板１に対して回転可能に取り付けられている。回転円盤（入力円盤）には回転中心とｄだけ偏心した偏心円筒部８ａが形成されている。
９はサイクロイド円盤（公転部材）であり外周にはサイクロイド曲線で構成される複数の歯（歯数ｎ）が形成されている。本実施例ではｎ＝４９である。
１０は複数の鋼球ボール１０ａと該鋼球ボール１０ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１０ｂからなる第１ボール軸受手段である。
前記サイクロイド円盤９の内周部９ａは回転円盤（入力円盤）の偏心円筒部８ａに第１ボール軸受手段１０を介して回転可能に取り付けられている。
前記サイクロイド円盤（公転部材）９は後述するように回転円盤の回転によって偏心ｄの回転半径で回転円盤の回転中心を中心として公転することに伴い偏心円筒部８ａを中心に自転する。請求項中では公転部材と表現する。
１１は内径部にｎ＋１の歯１１ａが形成され該歯が前記サイクロイド円盤（公転部材）の外周部に形成されたｎ枚のサイクロイド曲線で構成される歯に係合し、前記サイクロイド円盤（公転部材）９の公転により自転運動を生じさせる内径部係合部材（固定円盤）である。
内径部係合部材（固定円盤）１１は外周面に公知のボール軸受１２、１３が固定されており該ボール軸受１２、１３は地板７に固定され内径部係合部材（固定円盤）１１はボール軸受１２、１３を介して地板７に回転可能に取り付けられている。内径部係合部材（固定円盤）１１は前記モータ以外の外部からの手段例えば手動により回転可能となっている。
１４は中空形状の出力円盤であり、本実施例では前記内径部係合部材（固定円盤）１１に対し回転可能に取り付けられ、内径部係合部材（固定円盤）１１が地板７に回転可能に取り付けられていることにより出力円盤は地板１に対して回転可能に取り付けられている。
出力円盤１４のダボ部１４ａは前記サイクロイド円盤（公転部材）９の係合穴９ｂと係合し前記サイクロイド円盤（公転部材）９の自転成分だけが伝達されるようになっている。
１５は複数の鋼球ボール１５ａと該鋼球ボール１５ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１５ｂからなる第２ボール軸受手段である。
１６は複数の鋼球ボール１６ａと該鋼球ボール１６ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１６ｂからなる第３ボール軸受手段である。
１７は複数の鋼球ボール１７ａと該鋼球ボール１７ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１７ｂからなる第４ボール軸受手段である。
１８は複数の鋼球ボール１８ａと該鋼球ボール１８ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１８ｂからなる第５ボール軸受手段である。
１９は複数の鋼球ボール１９ａと該鋼球ボール１９ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１９ｂからなる第６ボール軸受手段である。
２０は複数の鋼球ボール２０ａと該鋼球ボール２０ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部２０ｂからなる第７ボール軸受手段である。
２１は複数の鋼球ボール２１ａと該鋼球ボール２１ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部２０ｂからなる第８ボール軸受手段である。
第２ボール軸受手段１５と第３ボール軸受手段１６は回転入力円盤８のリブ８ｂと内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し回転入力円盤８を回転可能に軸方向の位置を規制する。第４ボール軸受手段１７は回転入力円盤８のリブ８ｂの外周部と内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し回転入力円盤８を回転可能に保持する。
第５ボール軸受手段１８はサイクロイド円盤（公転部材）９と内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在しサイクロイド円盤（公転部材）９を回転可能に軸方向の位置を規制する。
第６ボール軸受手段１９はサイクロイド円盤（公転部材）９と出力円盤１４のリブ１４ｂの間に介在しサイクロイド円盤（公転部材）９を回転可能に軸方向の位置を規制する。
第７ボール軸受手段２０は出力円盤１４のリブ１４ｂと内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し出力円盤１４を回転可能に軸方向の位置を規制する。
第８ボール軸受手段２１は出力円盤１４のリブ１４ｂの外周部と内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し出力円盤１４を回転可能に保持する。
２２は摩擦筒であり地板７に軸と並行方向に移動可能に取り付けられ２２ｂ部が内径部係合部材（固定円盤）１１に当接可能であり地板７と摩擦筒２２との間に介在する２３で示す圧縮スプリングの力により内径部係合部材（固定円盤）１１の回転を阻止するものである。通常はこの圧縮スプリング２３の付勢力により内径部係合部材（固定円盤）１１は地板７に対して摩擦力により回転しないように保持されている。摩擦筒２２と圧縮スプリング２３は内径部係合部材（固定円盤）１１の回転を阻止する状態と回転可能にする状態を切り替えることができる手段として機能する。
これらの構成によって、回転円盤（入力円盤）８が１回転することによりサイクロイド円盤は１回転公転しその際にサイクロイド円盤の歯が内径部係合部材（固定円盤）１１の内径部の歯に順次噛み合い１／ｎだけ自転していく。
内径部係合部材（固定円盤）１１の自転を前述したように出力円盤１４がその自転動作のみを取り出す構造になっているので磁石保持部材１の回転を１／ｎ倍に減速されて内径部係合部材（固定円盤）１１は回転していく。
以上で中空形状のモータと中空形状の減速機が構成されたことになる。
２４は固定シャフトで地板７に固定され先端にはボール軸受２５、２６を介して後述の外輪部材が回転可能に取り付けられている。
２７は外輪部材でボール軸受２５、２６を介して固定シャフト２４に回転可能に取り付けられている。また、外輪部材２７は出力円盤１４の回転のみを伝達する例えばダボとそれに嵌合する穴との構造などの公知の方法で回転力のみが外輪部材２７には伝えられる。
外輪部材２７は例えば車輪やベルト伝達のためのプーリーとして用いることが考えられるのであるが、いずれの場合にも軸と垂直方向の半径方向への外力が加わることが多い。本発明では外輪部材２７は固定された固定シャフト２７でその力を指示する構造であるので減速機内部への負担が小さいものとなる。そのため減速機の耐久性が優れる構造となっている。
モータに耐久性等で不具合が生じ回転が不能となった場合、外輪部材２７は減速機を介し減速されているので手動では回転させることができなくなるのであるが、本実施例の場合は圧縮スプリング２３の付勢力に抗して摩擦筒２２を移動させ２２ｂ部の内径部係合部材（固定円盤）１１に当接を解除すると内径部係合部材（固定円盤）１１は回転可能になり外部からの手段例えば手動により回転可能となる。前記モータや回転円盤（入力円盤）８が回転不能だとしても外輪部材２７は回転可能となる。
モータは本実施例で述べた構成に限らず中空形状の物であれば適用可能である。

モータと減速機を組み合わせたアクチュエータで耐久性向上に関する構造である。

１は磁石保持部材（回転出力部材）、
２は外側磁石
３は内側磁石
４はステータ
５は外側コイル
６は内側コイル
７は地板
８は回転円盤（入力円盤）
９はサイクロイド円盤（公転部材）
１０は第１ボール軸受手段
１１は内径部係合部材（固定円盤）
１２、１３はボール軸受１２、１３
１４は出力円盤
１５は第２ボール軸受手段
１６は第３ボール軸受手段
１７は第４ボール軸受手段
１８は第５ボール軸受手段
１９は第６ボール軸受手段
２０は第７ボール軸受手段
２１は第８ボール軸受手段
２２は摩擦筒
２３は圧縮スプリング
２４は固定シャフト。
２７は外輪部材

図１から図３は本発明の実施例であり
図１は各部品の構成を示す断面図、図２は減速機部分の詳細断面図、図３は断面平面図である。
１、２、３、４、５．６は実用新案３２２９５９３で公知となっている中空形状のモータである。１は磁石保持部材、２は扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＳ極、内周面がＮ極になるよう着磁された永久磁石と扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＮ極、内周面がＳ極になるよう着磁された永久磁石が磁石保持部材の円筒部１ｃの外周面１ａに沿って円筒状に配置された外側磁石である。３は扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＳ極、内周面がＮ極になるよう着磁された永久磁石と扇状形状で半径方向に着磁されて外周面がＮ極、内周面がＳ極になるよう着磁された永久磁石が磁石保持部材の円筒部１ｃの内周面１ｂに沿って円筒状に配置された内側磁石である。内側磁石と外側磁石とは異なる極が磁石保持部材１の円筒部１ｃを介して向き合うように配置されている。
４は軟磁性材料からなるステータで複数の外側磁極部４ａが前記外側磁石２の外周面に隙間をもって対向している。また複数の内側磁極部４ｂは前記内側磁石３の内周面に隙間をもって対向している。
５はステータの複数の外側磁極部４ａを励磁するためにそれら複数の外側磁極部毎に配置された外側コイル、
６はステータの複数の内側磁極部４ｂを励磁するためにそれら複数の内側磁極部毎に配置された内側コイルである。
外側コイル５、内側コイル６を所定の通電切り替えることによって磁石保持部材１が回転していくものである。磁石保持部材１は請求項でいうモータの回転出力部材である。
７は地板でステータ４を固定する。
８はモータの回転出力部材である磁石保持部材１と一体的に回転し地板に対し回転可能に保持された偏心円筒部を備え中空形状の回転円盤（入力円盤）である。本実施例では後述の内径部係合部材（固定円盤）に対し回転可能に取り付けられ、内径部係合部材（固定円盤）が地板７に回転可能に取り付けられていることにより回転円盤（入力円盤）は地板１に対して回転可能に取り付けられている。回転円盤（入力円盤）には回転中心とｄだけ偏心した偏心円筒部８ａが形成されている。
９はサイクロイド円盤（公転部材）であり外周にはサイクロイド曲線で構成される複数の歯（歯数ｎ）が形成されている。本実施例ではｎ＝４９である。
１０は複数の鋼球ボール１０ａと該鋼球ボール１０ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１０ｂからなる第１ボール軸受手段である。
前記サイクロイド円盤９の内周部９ａは回転円盤（入力円盤）の偏心円筒部８ａに第１ボール軸受手段１０を介して回転可能に取り付けられている。
前記サイクロイド円盤（公転部材）９は後述するように回転円盤の回転によって偏心ｄの回転半径で回転円盤の回転中心を中心として公転することに伴い偏心円筒部８ａを中心に自転する。請求項中では公転部材と表現する。
１１は内径部にｎ＋１の歯１１ａが形成され該歯が前記サイクロイド円盤（公転部材）の外周部に形成されたｎ枚のサイクロイド曲線で構成される歯に係合し、前記サイクロイド円盤（公転部材）９の公転により自転運動を生じさせる内径部係合部材（固定円盤）である。
内径部係合部材（固定円盤）１１は外周面に公知のボール軸受１２、１３が固定されており該ボール軸受１２、１３は地板７に固定され内径部係合部材（固定円盤）１１はボール軸受１２、１３を介して地板７に回転可能に取り付けられている。内径部係合部材（固定円盤）１１は前記モータ以外の外部からの手段例えば手動により回転可能となっている。
１４は中空形状の出力円盤であり、本実施例では前記内径部係合部材（固定円盤）１１に対し回転可能に取り付けられ、内径部係合部材（固定円盤）１１が地板７に回転可能に取り付けられていることにより出力円盤は地板１に対して回転可能に取り付けられている。
出力円盤１４のダボ部１４ａは前記サイクロイド円盤（公転部材）９の係合穴９ｂと係合し前記サイクロイド円盤（公転部材）９の自転成分だけが伝達されるようになっている。
１５は複数の鋼球ボール１５ａと該鋼球ボール１５ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１５ｂからなる第２ボール軸受手段である。
１６は複数の鋼球ボール１６ａと該鋼球ボール１６ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１６ｂからなる第３ボール軸受手段である。
１７は複数の鋼球ボール１７ａと該鋼球ボール１７ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１７ｂからなる第４ボール軸受手段である。
１８は複数の鋼球ボール１８ａと該鋼球ボール１８ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１８ｂからなる第５ボール軸受手段である。
１９は複数の鋼球ボール１９ａと該鋼球ボール１９ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部１９ｂからなる第６ボール軸受手段である。
２０は複数の鋼球ボール２０ａと該鋼球ボール２０ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部２０ｂからなる第７ボール軸受手段である。
２１は複数の鋼球ボール２１ａと該鋼球ボール２１ａを円周上の等間隔に回転可能に保持するリテーナー部２０ｂからなる第８ボール軸受手段である。
第２ボール軸受手段１５と第３ボール軸受手段１６は回転入力円盤８のリブ８ｂと内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し回転入力円盤８を回転可能に軸方向の位置を規制する。第４ボール軸受手段１７は回転入力円盤８のリブ８ｂの外周部と内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し回転入力円盤８を回転可能に保持する。
第５ボール軸受手段１８はサイクロイド円盤（公転部材）９と内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在しサイクロイド円盤（公転部材）９を回転可能に軸方向の位置を規制する。
第６ボール軸受手段１９はサイクロイド円盤（公転部材）９と出力円盤１４のリブ１４ｂの間に介在しサイクロイド円盤（公転部材）９を回転可能に軸方向の位置を規制する。
第７ボール軸受手段２０は出力円盤１４のリブ１４ｂと内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し出力円盤１４を回転可能に軸方向の位置を規制する。
第８ボール軸受手段２１は出力円盤１４のリブ１４ｂの外周部と内径部係合部材（固定円盤）８の間に介在し出力円盤１４を回転可能に保持する。
２２は摩擦筒であり地板７に軸と並行方向に移動可能に取り付けられ２２ｂ部が内径部係合部材（固定円盤）１１に当接可能であり地板７と摩擦筒２２との間に介在する２３で示す圧縮スプリングの力により内径部係合部材（固定円盤）１１の回転を阻止するものである。通常はこの圧縮スプリング２３の付勢力により
内径部係合部材（固定円盤）１１は地板７に対して摩擦力により回転しないように保持されている。摩擦筒２２と圧縮スプリング２３は内径部係合部材（固定円盤）１１の回転を阻止する状態と回転可能にする状態を切り替えることができる手段として機能する。
これらの構成によって、回転円盤（入力円盤）８が１回転することによりサイクロイド円盤は１回転公転しその際にサイクロイド円盤の歯が内径部係合部材（固定円盤）１１の内径部の歯に順次噛み合い１／ｎだけ自転していく。
内径部係合部材（固定円盤）１１の自転を前述したように出力円盤１４がその自転動作のみを取り出す構造になっているので磁石保持部材１の回転を１／ｎ倍に減速されて内径部係合部材（固定円盤）１４は回転していく。
以上で中空形状のモータと中空形状の減速機が構成されたことになる。
２４は固定シャフトで地板７に固定され先端にはボール軸受２５、２６を介して後述の外輪部材が回転可能に取り付けられている。
２７は外輪部材でボール軸受２５、２６を介して固定シャフト２４に回転可能に取り付けられている。また、外輪部材２７は出力円盤１４の回転のみを伝達する例えばダボとそれに嵌合する穴との構造などの公知の方法で回転力のみが外輪部材２７には伝えられる。
外輪部材２７は例えば車輪やベルト伝達のためのプーリーとして用いることが考えられるのであるが、いずれの場合にも軸と垂直方向の半径方向への外力が加わることが多い。本発明では外輪部材２７は固定された固定シャフト２７でその力を指示する構造であるので減速機内部への負担が小さいものとなる。そのため減速機の耐久性が優れる構造となっている。
モータに耐久性等で不具合が生じ回転が不能となった場合、外輪部材２７は減速機を介し減速されているので手動では回転させることができなくなるのであるが、本実施例の場合は圧縮スプリング２３の付勢力に抗して摩擦筒２２を移動させ２２ｂ部の内径部係合部材（固定円盤）１１に当接を解除すると内径部係合部材（固定円盤）１１は回転可能になり外部からの手段例えば手動により回転可能となる。前記モータや回転円盤（入力円盤）８が回転不能だとしても外輪部材２７は回転可能となる。
モータは本実施例で述べた構成に限らず中空形状の物であれば適用可能である。

Claims (1)

1. 中空形状のモータと
   地板と、前記モータの回転出力部材により駆動され前記地板に対し回転可能に保持された偏心円筒部を備え中空形状の回転円盤（入力円盤）と、前記偏心円筒部に回転自在に保持されて、前記回転軸の回転に伴ってその回転軸心を中心とする公転運動を行う中空形状の公転部材（サイクロイド円盤）と、内径部が前記公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせ前記地板に保持された内径部係合部材（固定円盤）と、前記公転部材に係合し地板に対し回転可能に保持された中空形状の出力円盤とからなるサイクロイド減速機構と、
   前記出力円盤および前記入力円盤及び公転部材の中空部に挿入され前記地板に固定された固定軸と、前記出力円盤の回転に連動し前記固定軸に内径が回転可能に案内され外輪部材（スプールもしくは車輪）と
   を備える回転駆動装置

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