JP5568722B2 - Deceleration mechanism, joint device for robot - Google Patents

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Description

本発明は、減速機機構に関する。また、減速機構を備えるロボット用の関節装置に関する。  The present invention relates to a speed reducer mechanism. The present invention also relates to a joint device for a robot provided with a speed reduction mechanism.

従来から、様々なタイプのロボットの関節装置が、提案されている。これらロボットの関節装置の1つとして、複数の歯車の組み合わせからなる関節部が、提案されている(特許文献1を参照)。このタイプの関節部では、固定アームに内蔵されたモータが駆動されると、モータの回転が原動歯車(小歯車)から従動歯車(大歯車)に伝達され、この回転は波動歯車装置で減速され、従動アームを回動する。  Conventionally, various types of joint devices for robots have been proposed. As one of these robot joint devices, a joint portion composed of a combination of a plurality of gears has been proposed (see Patent Document 1). In this type of joint, when the motor built in the fixed arm is driven, the rotation of the motor is transmitted from the driving gear (small gear) to the driven gear (large gear), and this rotation is decelerated by the wave gear device. Rotate the follower arm.

特開昭59−201787号公報JP 59-201787 A

近年では、ロボット技術の発展に伴って、ロボットの構成装置の小型化及び軽量化が、望まれるようになってきた。しかしながら、ロボットの駆動を担う部分は、様々な部品が組み合わされて構成されているため、小型化及び軽量化に対する様々な試みがなされてきた。例えば、上述したような従来のロボットの関節装置では、複数の歯車を組み合わせることによって、小型化を実現する試みを行っている。また、ロボット技術の高機能化に伴い、関節装置のような駆動装置を、単に小型化するだけでなく、出力の向上も同時に要求されるようになってきた。  In recent years, along with the development of robot technology, it has become desirable to reduce the size and weight of robot components. However, since the part responsible for driving the robot is configured by combining various parts, various attempts have been made to reduce the size and weight. For example, in the conventional robot joint device as described above, an attempt is made to achieve miniaturization by combining a plurality of gears. In addition, with the advancement of robot technology, not only a drive device such as a joint device is reduced in size but also an improvement in output has been required at the same time.

しかしながら、従来の技術、例えば複数の歯車を用いた関節装置では、設計者が所望する出力を得ようとすると、装置の大きさや装置の重量が大きくなってしまうという問題があった。特に、自立2足歩行のロボットでは、このタイプの関節装置を用いて目標出力を得ようとすると、関節部の重量が大きくなりすぎて、ロボットを設計しづらくなるという問題が生じていた。言い換えると、従来の技術では、関節装置の重量に対する出力の比が、限界に到達していた。  However, in the conventional technology, for example, a joint device using a plurality of gears, there is a problem that the size of the device and the weight of the device become large if an attempt is made to obtain an output desired by the designer. In particular, in a self-standing biped walking robot, when attempting to obtain a target output using this type of joint device, there has been a problem that the weight of the joint portion becomes too large, making it difficult to design the robot. In other words, in the prior art, the ratio of the output to the weight of the joint device has reached its limit.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、小型化及び高出力化を実現可能な減速機構を、提供することにある。  The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a speed reduction mechanism capable of realizing downsizing and high output.

請求項1に係る減速機構は、入力を減速して出力する機構である。減速機構は、入力部材と出力部材とを、備えている。入力部材は、第1回転中心を中心として揺動する。入力部材は、出力部を有している。出力部は、第1回転中心から所定の距離を隔てた位置に設けられている。出力部材は、入力部材の揺動に応じて、第2回転中心を中心として揺動する。第2回転中心は、第1回転中心から所定の間隔を隔てた位置に配置されている。出力部材は、係合部を有している。係合部は、入力部材の出力部が係合する部分である。  The deceleration mechanism according to claim 1 is a mechanism that decelerates and outputs an input. The speed reduction mechanism includes an input member and an output member. The input member swings about the first rotation center. The input member has an output part. The output unit is provided at a position spaced a predetermined distance from the first rotation center. The output member swings about the second rotation center in accordance with the swing of the input member. The second rotation center is disposed at a position spaced a predetermined distance from the first rotation center. The output member has an engaging portion. The engaging portion is a portion where the output portion of the input member is engaged.

本減速機構では、入力部材の出力部が、第1回転中心から所定の距離を隔てた位置において、出力部材の係合部に係合している。このため、入力部材が第1回転中心を中心として揺動すると、入力部材の揺動速度より減速された揺動速度で、出力部材が揺動する。すなわち、本減速機構では、入力されたトルクを、増幅して、出力部材から出力することができる。  In the present speed reduction mechanism, the output portion of the input member is engaged with the engagement portion of the output member at a position separated from the first rotation center by a predetermined distance. For this reason, when the input member swings around the first rotation center, the output member swings at a swing speed that is decelerated from the swing speed of the input member. That is, in this speed reduction mechanism, the input torque can be amplified and output from the output member.

このように、本減速機構では、第1回転中心及び出力部の距離と、第1回転中心及び第2回転中心の距離とを任意に設定することによって、減速比を自由に設定することができる。また、本減速機構によって、トルクを、減速比の設定に応じて増加させることができる。また、本減速機構では、減速比の設定は、入力部材の大きさ及び出力部材の大きさを変更することなく行うことができるので、減速機構を小型化することができる。さらに、入力部材及び出力部材の2つの部材を、回転軸方向に並べて配置することができるので、減速機構を、さらに小型化することができる。これにより、小型化を図りながら高出力を発揮することができる減速機構を、実現することができる。  Thus, in the present speed reduction mechanism, the speed reduction ratio can be set freely by arbitrarily setting the distance between the first rotation center and the output unit and the distance between the first rotation center and the second rotation center. . Moreover, the torque can be increased according to the setting of the reduction ratio by the present reduction mechanism. Further, in the present speed reduction mechanism, the speed reduction ratio can be set without changing the size of the input member and the size of the output member, so that the speed reduction mechanism can be reduced in size. Furthermore, since the two members of the input member and the output member can be arranged side by side in the rotation axis direction, the speed reduction mechanism can be further reduced in size. As a result, it is possible to realize a speed reduction mechanism that can exhibit high output while achieving downsizing.

請求項1記載の減速機構においては、出力部が軸部である。
係合部は、第2回転中心から半径方向に延びる溝部である。ここでは、軸部が孔部に係合している。
In the speed reduction mechanism according to claim 1, the output portion is a shaft portion.
The engaging portion is a groove portion extending in the radial direction from the second rotation center. Here, the shaft portion is engaged with the hole portion.

この場合、入力部材が第1回転中心を中心として揺動すると、軸部が溝部の内部で移動し、入力部材の揺動速度より減速された揺動速度で、出力部材が揺動する。すなわち、本減速機構では、入力されたトルクを、増幅して、出力部材から出力することができる。  In this case, when the input member swings around the first rotation center, the shaft portion moves inside the groove portion, and the output member swings at a swing speed that is decelerated from the swing speed of the input member. That is, in this speed reduction mechanism, the input torque can be amplified and output from the output member.

このように、本減速機構では、軸部を溝部の内部で移動させることによって、入力部材からのトルクを、スムーズに出力部材に伝達することできる。例えば、複数の歯車を組み合わせた機構では、バックラッシュが発生するおそれがあるが、本減速機構では、バックラッシュが発生しない。このため、従来技術と比較して、入力部材からのトルクを、スムーズに出力部材に伝達することできる。  Thus, in this speed reduction mechanism, the torque from the input member can be smoothly transmitted to the output member by moving the shaft portion inside the groove portion. For example, in a mechanism in which a plurality of gears are combined, backlash may occur, but in the present speed reduction mechanism, backlash does not occur. For this reason, compared with a prior art, the torque from an input member can be smoothly transmitted to an output member.

請求項1記載の減速機構においては、軸部が、軸受部材を介して、孔部に係合している。  In the speed reduction mechanism according to the first aspect, the shaft portion is engaged with the hole portion via the bearing member.

この場合、軸受部材を介して軸部を孔部に係合させているので、軸部を孔部に容易に組み付けることができる。また、軸部の加工誤差及び溝部の加工誤差を、軸受部材によって吸収することができるので、軸部の精度及び溝部の加工精度を、必要以上に高くする必要がない。すなわち、入力部材及び出力部材を容易に加工することができる。  In this case, since the shaft portion is engaged with the hole portion via the bearing member, the shaft portion can be easily assembled to the hole portion. Further, since the processing error of the shaft portion and the processing error of the groove portion can be absorbed by the bearing member, it is not necessary to increase the accuracy of the shaft portion and the processing accuracy of the groove portion more than necessary. That is, the input member and the output member can be easily processed.

請求項1記載の減速機構においては、軸受部材が平面部を有している。平面部は、溝部の側面に当接している。この場合、軸受部材の平面部が溝部の側面に当接しているので、軸部を溝部に沿ってスムーズに案内することができる。  In the reduction mechanism according to the first aspect, the bearing member has a flat portion. The flat surface portion is in contact with the side surface of the groove portion. In this case, since the flat surface portion of the bearing member is in contact with the side surface of the groove portion, the shaft portion can be smoothly guided along the groove portion.

請求項1記載の減速機構においては、入力部材が、第1回転中心と第2回転中心とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲で、揺動する。この場合、入力部材を、第1回転中心と第2回転中心とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲において、揺動させることによって、出力部材を常に減速域において揺動させることができる。  In the speed reduction mechanism according to the first aspect, the input member swings within a predetermined swing range based on a line connecting the first rotation center and the second rotation center. In this case, the output member can always be swung in the deceleration range by swinging the input member within a predetermined swing range with respect to a line connecting the first rotation center and the second rotation center. .

請求項3に係る減速機構は、請求項1又は2記載の減速機構において、ストッパ機構を、さらに備えている。ストッパ機構は、上記の所定の揺動範囲を制限する。
この場合、ストッパ機構によって入力部材の揺動範囲を制限されるので、出力部材を減速域において確実に揺動させることができる。
A speed reduction mechanism according to a third aspect of the present invention is the speed reduction mechanism according to the first or second aspect , further comprising a stopper mechanism. The stopper mechanism limits the predetermined swing range.
In this case, since the swing range of the input member is limited by the stopper mechanism, the output member can be reliably swung in the deceleration region.

請求項4に係る減速機構は、請求項1から3に記載の減速機構において、駆動手段を、さらに備えている。駆動手段は、入力部材を、上記の所定の揺動範囲で駆動する。この場合、駆動手段によって入力部材を駆動することによって、入力部材を減速域において確実に揺動させることができる。 A speed reduction mechanism according to a fourth aspect of the present invention is the speed reduction mechanism according to any one of the first to third aspects, further comprising drive means. The driving means drives the input member within the predetermined swing range. In this case, the input member can be reliably swung in the deceleration region by driving the input member by the driving means.

請求項5に係る減速機構は、請求項1から4のいずれかに記載の減速機構において、減速機を、さらに備えている。減速機は、入力された回転速度を、減速して出力する。減速機の出力は、入力部材に入力される。 A speed reduction mechanism according to a fifth aspect is the speed reduction mechanism according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a speed reducer. The reducer decelerates and outputs the input rotational speed. The output of the speed reducer is input to the input member.

この場合、まず、入力された回転速度が、減速機によって減速される。次に、減速機において減速された回転速度が、入力部材と出力部材とによって、さらに減速される。このようにして、本減速機構では、入力された回転速度を、大幅に減速することができる。すなわち、本減速機構では、入力されたトルクを、大幅に増幅して、出力部材から出力することができる。  In this case, first, the input rotational speed is decelerated by the speed reducer. Next, the rotational speed decelerated in the speed reducer is further decelerated by the input member and the output member. In this way, in the present speed reduction mechanism, the input rotational speed can be greatly reduced. That is, in the present deceleration mechanism, the input torque can be greatly amplified and output from the output member.

請求項6に係る減速機構は、請求項1から5のいずれかに記載の減速機構において、支持部材を、さらに備えている。支持部材は、出力部材を回転自在に支持する。この場合、支持部材が出力部材を回転自在に支持しているので、出力部材を安定的に揺動させることができる。 A speed reduction mechanism according to a sixth aspect is the speed reduction mechanism according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a support member. The support member rotatably supports the output member. In this case, since the support member rotatably supports the output member, the output member can be stably swung.

本減速機構はロボット用の関節として、第1アーム部材と第2アーム部材とを連結するための装置である。ロボット用の関節装置は、ロボットの関節を揺動可能な減速機構を備えている。減速機構は、請求項1から6のいずれかに記載の減速機構である。この場合、請求項1から6のいずれかに記載の減速機構を、ロボット用の関節装置に用いることによって、上記と同様の効果を持ったロボット用の関節を、実現することができる。  This deceleration mechanism is a device for connecting the first arm member and the second arm member as a joint for a robot. A robot joint device includes a speed reduction mechanism capable of swinging a robot joint. The speed reduction mechanism is the speed reduction mechanism according to any one of claims 1 to 6. In this case, a robot joint having the same effect as described above can be realized by using the speed reduction mechanism according to any one of claims 1 to 6 for the robot joint device.

本発明では、小型化及び高出力化を実現可能な減速機構を、提供することができる。  In the present invention, it is possible to provide a speed reduction mechanism capable of realizing miniaturization and high output.

本発明の一実施形態によるロボットの関節部の模式図。The schematic diagram of the joint part of the robot by one Embodiment of this invention. 前記ロボットの関節部に配置される減衰機構の斜視図。The perspective view of the damping mechanism arrange | positioned at the joint part of the said robot. 前記減速機構の断面図。Sectional drawing of the said deceleration mechanism. 前記減速機構を外方から軸方向に見た外観図(蓋部材、カムプレート、及び軸受部材を除く)。FIG. 3 is an external view of the speed reduction mechanism as viewed in the axial direction from the outside (excluding a lid member, a cam plate, and a bearing member). 本発明の他の実施形態による減速機構を外方から見た外観図。The external view which looked at the deceleration mechanism by other embodiment of this invention from the outside.

〔減速機構の構成〕
図1は、ロボットの関節部の模式図である。図2は、ロボットの関節部に配置される減衰機構1の斜視図である。図3は、減速機構1の断面図である。図4は、減速機構1を外方から軸方向に見た外観図である。図4では、後述する、蓋部材、カムプレート、及び軸受部材は、除かれている。
[Configuration of deceleration mechanism]
FIG. 1 is a schematic diagram of a joint portion of a robot. FIG. 2 is a perspective view of the damping mechanism 1 disposed at the joint of the robot. FIG. 3 is a cross-sectional view of the speed reduction mechanism 1. FIG. 4 is an external view of the speed reduction mechanism 1 viewed from the outside in the axial direction. In FIG. 4, a lid member, a cam plate, and a bearing member, which will be described later, are removed.

以下では、2足歩行用ロボットの膝関節部に、ロボット用の関節装置が適用された場合を一例として、説明を行う。ロボットの関節部には、ロボット用の関節装置が配置されている。図1に示すように、ロボット用の関節装置は、減速機構1を有している。ここでは、減速機構1が、上脚部材5(第1アーム部材)と、下脚部材6(第2アーム部材)とを連結する。具体的には、上脚部材5は太腿部材であり、下脚部材6は脹脛部材である。  In the following, a case where a robot joint device is applied to the knee joint of a biped walking robot will be described as an example. A joint device for the robot is arranged at the joint portion of the robot. As shown in FIG. 1, the joint device for a robot has a speed reduction mechanism 1. Here, the speed reduction mechanism 1 connects the upper leg member 5 (first arm member) and the lower leg member 6 (second arm member). Specifically, the upper leg member 5 is a thigh member, and the lower leg member 6 is a calf member.

減速機構1は、入力を減速して出力する機構である。図2〜図4に示すように、減速機構1は、ハウジング10(支持部材)と、駆動モータ20(駆動手段)と、減速機30と、クランクプレート40(入力部材)と、カムプレート50(出力部材)と、ストッパ機構60と、トルク伝達部材70とを、備えている。  The deceleration mechanism 1 is a mechanism that decelerates and outputs an input. As shown in FIGS. 2 to 4, the speed reduction mechanism 1 includes a housing 10 (support member), a drive motor 20 (drive means), a speed reducer 30, a crank plate 40 (input member), and a cam plate 50 ( Output member), a stopper mechanism 60, and a torque transmission member 70.

ハウジング10は、減速機30と、クランクプレート40と、カムプレート50とを、収納する。ハウジング10は、カムプレート50を外周側で回転自在に支持する。これにより、カムプレート50を、安定的に回転させることができる。ハウジング10は、ハウジング本体10aと、蓋部材10bと、一対のガイド部材10cとを、有している。  The housing 10 houses the speed reducer 30, the crank plate 40, and the cam plate 50. The housing 10 rotatably supports the cam plate 50 on the outer peripheral side. Thereby, the cam plate 50 can be rotated stably. The housing 10 includes a housing main body 10a, a lid member 10b, and a pair of guide members 10c.

ハウジング本体10aは、上脚部材5に固定されている。ハウジング本体10aは、有底円筒状に形成されている。ハウジング本体10aの底部には、円形の底部の中心から所定の距離(後述する第2距離d2)を隔てた位置に、貫通孔100dが形成されている。ハウジング本体10aの内周部には、第1から第3の段差部110a,110b,110cが、形成されている。  The housing body 10 a is fixed to the upper leg member 5. The housing body 10a is formed in a bottomed cylindrical shape. A through-hole 100d is formed in the bottom of the housing body 10a at a position separated from the center of the circular bottom by a predetermined distance (a second distance d2 described later). First to third step portions 110a, 110b, 110c are formed on the inner peripheral portion of the housing body 10a.

蓋部材10bは、ハウジング本体10aの開口端に装着される。蓋部材10bは、円環状に形成されている。蓋部材10bの一面には、段差部100aが形成されている。  The lid member 10b is attached to the open end of the housing body 10a. The lid member 10b is formed in an annular shape. A step portion 100a is formed on one surface of the lid member 10b.

一対のガイド部材10cは、カムプレート50を回転自在に支持する部材である。一対のガイド部材10cは、円環状に形成されている。一対のガイド部材10cそれぞれの内周端には、段差部100cが形成されている。一方のガイド部材10cの段差部100cと、他方のガイド部材10cの段差部100cとの間に、カムプレート50は回転自在に配置される。一対のガイド部材10cは、ハウジング10の第3段差部110cと、蓋部材10bの段差部100aとの間で挟持される。  The pair of guide members 10c are members that rotatably support the cam plate 50. The pair of guide members 10c are formed in an annular shape. A stepped portion 100c is formed at the inner peripheral end of each of the pair of guide members 10c. The cam plate 50 is rotatably disposed between the step portion 100c of one guide member 10c and the step portion 100c of the other guide member 10c. The pair of guide members 10c is sandwiched between the third step portion 110c of the housing 10 and the step portion 100a of the lid member 10b.

駆動モータ20は、制御部(図示しない)によって、回転が制御されている。駆動モータ20は、例えばサーボモータであり、回転速度及び位置を制御可能である。駆動モータ20は、駆動軸20aを有している。駆動モータ20の駆動軸20aは、ハウジング本体10aの底部に形成された貫通孔100dに挿通される。また、駆動モータ20の駆動軸20aは、減速機30の回転中心O1に駆動軸20aの軸芯が位置するように、減速機30に嵌合される。駆動モータ20は、駆動軸20aを所定の揺動範囲で回転駆動する。  The rotation of the drive motor 20 is controlled by a control unit (not shown). The drive motor 20 is a servo motor, for example, and can control the rotation speed and position. The drive motor 20 has a drive shaft 20a. The drive shaft 20a of the drive motor 20 is inserted through a through hole 100d formed in the bottom of the housing body 10a. The drive shaft 20a of the drive motor 20 is fitted to the speed reducer 30 so that the axis of the drive shaft 20a is positioned at the rotation center O1 of the speed reducer 30. The drive motor 20 rotationally drives the drive shaft 20a within a predetermined swing range.

減速機30は、駆動モータ20からの入力を減速して出力する。具体的には、減速機30は、駆動モータ20の駆動軸20aの回転速度を減速して、出力する。減速機30は、第1減速部を構成する。減速機30は、例えば波動歯車装置である。減速機30は、楕円回転部30aと、波動歯車30bと、円筒歯車30cと、固定部材30dと、を有している。  The speed reducer 30 decelerates and outputs the input from the drive motor 20. Specifically, the speed reducer 30 decelerates and outputs the rotational speed of the drive shaft 20a of the drive motor 20. The speed reducer 30 constitutes a first speed reduction unit. The reduction gear 30 is a wave gear device, for example. The speed reducer 30 includes an elliptic rotating part 30a, a wave gear 30b, a cylindrical gear 30c, and a fixed member 30d.

楕円回転部30aは、回転本体部130aと、楕円プレート130bと、軸受部材130cとを、有している。回転本体部130aは、ハウジング本体10aに対して相対回転自在に装着されている。例えば、回転本体部130aは、ベアリング140cを介して、ハウジング本体10aに回転自在に装着されている。ベアリング140cは、第1段差部110aに配置されている。回転本体部130aには、駆動軸20aが一体回転可能に装着されている。回転本体部130aには、軸部131aが設けられている。  The elliptical rotating part 30a has a rotating main body part 130a, an elliptical plate 130b, and a bearing member 130c. The rotation main body 130a is mounted so as to be rotatable relative to the housing main body 10a. For example, the rotary main body 130a is rotatably mounted on the housing main body 10a via a bearing 140c. The bearing 140c is disposed in the first step portion 110a. A drive shaft 20a is attached to the rotary main body 130a so as to be integrally rotatable. A shaft portion 131a is provided in the rotary main body portion 130a.

楕円プレート130bは、回転本体部130aに一体回転可能に装着されている。例えば、まず、楕円プレート130bの回転中心に設けられた貫通孔に、回転本体部130aの軸部131aが、挿通される。次に、回転本体部130a側から挿入されたボルトによって、楕円プレート130bは、回転本体部130aに固定される。
軸受部材130cは、楕円プレート130bの外周部に配置されている。軸受部材130cは、例えば玉軸受である。
The elliptical plate 130b is attached to the rotary main body 130a so as to be integrally rotatable. For example, first, the shaft portion 131a of the rotating main body portion 130a is inserted into the through hole provided at the rotation center of the elliptical plate 130b. Next, the elliptical plate 130b is fixed to the rotary main body 130a by bolts inserted from the rotary main body 130a side.
The bearing member 130c is disposed on the outer periphery of the elliptical plate 130b. The bearing member 130c is, for example, a ball bearing.

波動歯車30bは、楕円回転部30aの外周に配置される。波動歯車30bは、円筒状の噛合部230と、フランジ部231とを、有している。噛合部230は、楕円回転部30aと円筒歯車30cとの間に配置される。詳細には、噛合部230は、楕円回転部30aの軸受部材130cの外周面と円筒歯車30cの内周面との間に配置される。噛合部230の形状は、楕円回転部30aの回転に追従して、変化する。  The wave gear 30b is disposed on the outer periphery of the elliptical rotating part 30a. The wave gear 30 b has a cylindrical meshing portion 230 and a flange portion 231. The meshing part 230 is disposed between the elliptical rotating part 30a and the cylindrical gear 30c. Specifically, the meshing portion 230 is disposed between the outer peripheral surface of the bearing member 130c of the elliptical rotating portion 30a and the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c. The shape of the meshing part 230 changes following the rotation of the elliptical rotating part 30a.

噛合部230の外周面には、複数の歯が設けられている。噛合部230の外周面の歯数は、後述する円筒歯車30cの内周面の歯数より少ない。ここでは、例えば、波動歯車30bの外周面の歯数が、円筒歯車30cの内周面の歯数より、2歯少なくなっている。フランジ部231は、噛合部230の一端から半径方向外方に延びる部分である。フランジ部231は、ハウジング本体10aの第2段差部110bに固定される。  A plurality of teeth are provided on the outer peripheral surface of the meshing portion 230. The number of teeth on the outer peripheral surface of the meshing portion 230 is smaller than the number of teeth on the inner peripheral surface of a cylindrical gear 30c described later. Here, for example, the number of teeth on the outer peripheral surface of the wave gear 30b is two less than the number of teeth on the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c. The flange portion 231 is a portion extending radially outward from one end of the meshing portion 230. The flange portion 231 is fixed to the second step portion 110b of the housing body 10a.

円筒歯車30cは、円筒状に形成されている。円筒歯車30cは、波動歯車30bの外周部に配置される。詳細には、円筒歯車30cは、波動歯車30bと固定部材30dとの間に配置される。円筒歯車30cの内周面には、複数の歯が設けられている。円筒歯車30cの内周面の歯数は、波動歯車30bの外周面の歯数より多い。上述したように、ここでは、円筒歯車30cの内周面の歯数が、波動歯車30bの外周面の歯数より、2歯多くなっている。円筒歯車30cの内周面の歯は、楕円回転部30aの楕円プレート130bの長軸の頂部の位置において、波動歯車30bの外周面の歯すなわち噛合部230の歯に、噛み合う。  The cylindrical gear 30c is formed in a cylindrical shape. The cylindrical gear 30c is disposed on the outer peripheral portion of the wave gear 30b. Specifically, the cylindrical gear 30c is disposed between the wave gear 30b and the fixed member 30d. A plurality of teeth are provided on the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c. The number of teeth on the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c is greater than the number of teeth on the outer peripheral surface of the wave gear 30b. As described above, here, the number of teeth on the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c is two more than the number of teeth on the outer peripheral surface of the wave gear 30b. The teeth on the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c mesh with the teeth on the outer peripheral surface of the wave gear 30b, that is, the teeth of the meshing portion 230, at the position of the top of the long axis of the elliptical plate 130b of the elliptical rotating portion 30a.

円筒歯車30cは、波動歯車30b及び固定部材30dに対して、相対回転自在に設けられている。円筒歯車30cの内周面の歯数は、波動歯車30bの外周面の歯数より多くなっているので、この歯数の差に応じて、円筒歯車30cは、波動歯車30bに対して相対回転する。また、円筒歯車30cの外周面円周方向に形成された溝部と、固定部材30dの内周面円周方向に形成された溝部との間には、複数のボール体140d例えば複数の鋼球が、配置されている。ここでは、互いに対向する溝部と、複数のボール体140dとが、軸受として機能する。このようにして、円筒歯車30cは、波動歯車30bに対して相対回転する。  The cylindrical gear 30c is provided to be rotatable relative to the wave gear 30b and the fixed member 30d. Since the number of teeth on the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c is larger than the number of teeth on the outer peripheral surface of the wave gear 30b, the cylindrical gear 30c rotates relative to the wave gear 30b according to the difference in the number of teeth. To do. In addition, a plurality of ball bodies 140d, for example, a plurality of steel balls, are provided between the groove portion formed in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the cylindrical gear 30c and the groove portion formed in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the fixing member 30d. Have been placed. Here, the groove portions facing each other and the plurality of ball bodies 140d function as bearings. In this way, the cylindrical gear 30c rotates relative to the wave gear 30b.

固定部材30dは、円筒状に形成されている。上述したように、固定部材30dの内周側には、円筒歯車30cが回転自在に配置されている。固定部材30dは、ハウジング本体10aに固定される。例えば、固定部材30dは、回転本体部130a側から挿入されたボルトによって、固定部材30dの第2段差部110bに固定される。また、固定部材30dとハウジング本体10aの第2段差部110bとの間には、波動歯車30bのフランジ部231が配置されている。すなわち、固定部材30dをハウジング本体10aの第2段差部110bに固定することによって、波動歯車30bも同時にハウジング本体10aに固定される。  The fixing member 30d is formed in a cylindrical shape. As described above, the cylindrical gear 30c is rotatably disposed on the inner peripheral side of the fixing member 30d. The fixing member 30d is fixed to the housing body 10a. For example, the fixing member 30d is fixed to the second step portion 110b of the fixing member 30d by a bolt inserted from the rotating main body portion 130a side. A flange portion 231 of the wave gear 30b is disposed between the fixing member 30d and the second step portion 110b of the housing body 10a. That is, by fixing the fixing member 30d to the second step portion 110b of the housing body 10a, the wave gear 30b is also fixed to the housing body 10a at the same time.

クランクプレート40は、カムプレート50とともに、第2減速部を構成する。クランクプレート40は、第1回転中心O1を中心として揺動する。詳細には、クランクプレート40は、第1回転中心O1と第2回転中心O2(後述する)とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲で、揺動する。第1回転中心O1は、駆動モータ20の駆動軸20aと同心である。  The crank plate 40, together with the cam plate 50, constitutes a second reduction part. The crank plate 40 swings about the first rotation center O1. Specifically, the crank plate 40 swings within a predetermined swing range based on a line connecting the first rotation center O1 and the second rotation center O2 (described later). The first rotation center O1 is concentric with the drive shaft 20a of the drive motor 20.

クランクプレート40は、第1プレート本体40aと、軸部40b(出力部)とを、有している。第1プレート本体40aは、円盤状に形成されている。第1プレート本体40aの一面に形成された円形凹部には、ベアリング140aの外輪が固定されている。また、このベアリング140aの内輪は、回転本体部130aの軸部131aに固定されている。第1プレート本体40aは、第1プレート本体40aの一面の外周部において、円筒歯車30cに固定されている。これにより、円筒歯車30cの回転が、第1プレート本体40aに伝達される。すなわち、クランクプレート40が、第1回転中心O1を中心として、回転可能になる。  The crank plate 40 includes a first plate main body 40a and a shaft portion 40b (output portion). The first plate body 40a is formed in a disc shape. An outer ring of the bearing 140a is fixed to a circular recess formed on one surface of the first plate body 40a. Further, the inner ring of the bearing 140a is fixed to the shaft portion 131a of the rotating main body portion 130a. The first plate body 40a is fixed to the cylindrical gear 30c on the outer peripheral portion of one surface of the first plate body 40a. Thereby, the rotation of the cylindrical gear 30c is transmitted to the first plate body 40a. That is, the crank plate 40 can rotate around the first rotation center O1.

軸部40bは、第1プレート本体40aに一体に形成されている。軸部40bは、第1回転中心O1から所定の第1距離d1を隔てた位置において、第1プレート本体40aの他面から外方に突出して形成されている。軸部40bには、段差部140bが形成されている。軸部40bには、ブッシュ240(軸受部材)が装着されている。ブッシュ240の外周には、互いに平行な平面部240aが形成されている。  The shaft portion 40b is formed integrally with the first plate body 40a. The shaft portion 40b is formed to protrude outward from the other surface of the first plate main body 40a at a position separated from the first rotation center O1 by a predetermined first distance d1. A stepped portion 140b is formed in the shaft portion 40b. A bush 240 (bearing member) is attached to the shaft portion 40b. On the outer periphery of the bush 240, plane portions 240a parallel to each other are formed.

カムプレート50は、クランクプレート40の揺動に応じて、第2回転中心O2を中心として揺動する。第2回転中心O2は、第1回転中心O1から所定の第2距離d2を隔てた位置に配置されている。カムプレート50は、第2プレート本体50aと、溝部50b(係合部)とを、有している。第2プレート本体50aは、円盤状に形成されている。溝部50bは、第2回転中心O2から半径方向に延びるように、第2プレート本体50aに形成されている。溝部50bには、クランクプレート40の軸部40bが係合する。  The cam plate 50 swings about the second rotation center O2 in response to the swing of the crank plate 40. The second rotation center O2 is disposed at a position separated from the first rotation center O1 by a predetermined second distance d2. The cam plate 50 has a second plate main body 50a and a groove 50b (engagement portion). The second plate body 50a is formed in a disc shape. The groove 50b is formed in the second plate body 50a so as to extend in the radial direction from the second rotation center O2. The shaft portion 40b of the crank plate 40 is engaged with the groove portion 50b.

詳細には、溝部50bには、ブッシュ240を介して、クランクプレート40の軸部40bが配置される。溝部50bの対向する側面には、ブッシュ240の平面部240aが摺動自在に当接している(図4を参照)。これにより、軸部40bを溝部50bに沿ってスムーズに案内することができる。また、カムプレート50には、第2回転中心O2の位置において、貫通孔50cが形成されている。  Specifically, the shaft portion 40b of the crank plate 40 is disposed in the groove portion 50b via the bush 240. The flat surface portion 240a of the bush 240 is slidably in contact with the opposite side surfaces of the groove portion 50b (see FIG. 4). Thereby, the axial part 40b can be smoothly guided along the groove part 50b. Further, the cam plate 50 is formed with a through hole 50c at the position of the second rotation center O2.

ストッパ機構60は、クランクプレート40の揺動範囲を制限するためのものである。図4に示すように、ストッパ機構60は、クランクプレート40に固定される当接部材60aと、減速機30に固定されるストッパ部材60bとを、有している。具体的には、当接部材60aは、第1回転中心O1と軸部40bの軸芯O3とを結ぶ直線上において第1プレート本体40aの外周面に設けられている。ストッパ部材60bは、半円環状に形成されており、減速機30の固定部材30dに固定されている。ストッパ部材60bは、円周方向の中央部が、第1回転中心O1から第2回転中心O2に向かう直線上に位置するように、減速機30の固定部材30dに固定されている。  The stopper mechanism 60 is for limiting the swing range of the crank plate 40. As shown in FIG. 4, the stopper mechanism 60 has a contact member 60 a fixed to the crank plate 40 and a stopper member 60 b fixed to the speed reducer 30. Specifically, the contact member 60a is provided on the outer peripheral surface of the first plate body 40a on a straight line connecting the first rotation center O1 and the axis O3 of the shaft portion 40b. The stopper member 60b is formed in a semi-annular shape, and is fixed to the fixing member 30d of the speed reducer 30. The stopper member 60b is fixed to the fixing member 30d of the speed reducer 30 so that the center portion in the circumferential direction is located on a straight line from the first rotation center O1 to the second rotation center O2.

ここでは、第1回転中心O1、第2回転中心O2、及び軸部40bの軸芯O3が一直線上に位置する状態(図4の状態、後述する基準状態)において、第1回転中心O1と第3回転中心O3とを結ぶ直線と、当接部材60aがストッパ部材60bに当接した状態において、第1回転中心O1と第3回転中心O3とを結ぶ直線とがなす角度は、90度である。言い換えると、図4の状態(後述する基準状態)において、第2回転中心O2と第3回転中心O3とを結ぶ直線と、当接部材60aがストッパ部材60bに当接した状態において、第2回転中心O2と第3回転中心O3とを結ぶ直線とがなす角度は、45度である。  Here, in a state where the first rotation center O1, the second rotation center O2, and the axis O3 of the shaft portion 40b are positioned on a straight line (the state of FIG. 4, a reference state described later), the first rotation center O1 and the first rotation center O1 An angle formed by a straight line connecting the three rotation centers O3 and a straight line connecting the first rotation center O1 and the third rotation center O3 in a state where the contact member 60a is in contact with the stopper member 60b is 90 degrees. . In other words, in the state of FIG. 4 (reference state described later), the second rotation is performed in a state where the straight line connecting the second rotation center O2 and the third rotation center O3 and the contact member 60a are in contact with the stopper member 60b. The angle formed by the straight line connecting the center O2 and the third rotation center O3 is 45 degrees.

なお、ストッパ機構60は、クランクプレート40の揺動範囲の限界を決めるためのものである。後述するように、ストッパ機構60の当接部材60aがストッパ部材60bに当接する位置を基準として、クランクプレート40が揺動する範囲が、設定されている。  The stopper mechanism 60 is for determining the limit of the swing range of the crank plate 40. As will be described later, a range in which the crank plate 40 swings is set with reference to a position where the contact member 60a of the stopper mechanism 60 contacts the stopper member 60b.

トルク伝達部材70は、カムプレート50から出力されるトルクを、揺動対象の部材例えば下脚部材6に、伝達するためのものである。トルク伝達部材70は、第3プレート本体70aと、位置決め部70bと、トルク伝達部70cとを、有している。第3プレート本体70aは、円盤状に形成されている。位置決め部70bは、第3プレートの中心位置において、第3プレートの一面から外方に突出して形成されている。位置決め部70bは、カムプレート50に形成された貫通孔50cに嵌合されている。トルク伝達部70cは、第3プレートの回転中心の位置において、第3プレートの他面から外方に突出して形成されている。トルク伝達部70cは、下脚部材6に一体回転可能に固定される。
〔減速機構の動作〕
<減速機(第1減速部)の動作及び作用>
駆動モータ20が回転すると、減速機30において、楕円回転部30aが駆動モータ20の駆動軸20aと一体に回転する。すると、楕円回転部30aの楕円プレート130bの長軸の頂部の位置において、波動歯車30bの外周面の歯が、円筒歯車30cの内周面の歯に噛み合いながら、円筒歯車30cが回転する。ここでは、波動歯車30bの歯数が円筒歯車30cの歯数より少なく設定されているので、円筒歯車30cの回転速度より小さな回転速度(以下、第1回転速度と呼ぶ)で、波動歯車30bは回転する。
The torque transmission member 70 is for transmitting torque output from the cam plate 50 to a member to be swung, for example, the lower leg member 6. The torque transmission member 70 includes a third plate body 70a, a positioning portion 70b, and a torque transmission portion 70c. The third plate body 70a is formed in a disc shape. The positioning portion 70b is formed to protrude outward from one surface of the third plate at the center position of the third plate. The positioning portion 70 b is fitted in a through hole 50 c formed in the cam plate 50. The torque transmission part 70c is formed to protrude outward from the other surface of the third plate at the position of the rotation center of the third plate. The torque transmission part 70c is fixed to the lower leg member 6 so as to be integrally rotatable.
[Operation of deceleration mechanism]
<Operation and action of reduction gear (first reduction gear)>
When the drive motor 20 rotates, in the speed reducer 30, the elliptical rotation unit 30 a rotates integrally with the drive shaft 20 a of the drive motor 20. Then, the cylindrical gear 30c rotates while the teeth on the outer peripheral surface of the wave gear 30b mesh with the teeth on the inner peripheral surface of the cylindrical gear 30c at the position of the top of the long axis of the elliptical plate 130b of the elliptical rotating portion 30a. Here, since the number of teeth of the wave gear 30b is set to be smaller than the number of teeth of the cylindrical gear 30c, the wave gear 30b has a rotation speed smaller than the rotation speed of the cylindrical gear 30c (hereinafter referred to as the first rotation speed). Rotate.

このように、減速機30は、駆動モータ20の回転速度を減速することによって、駆動モータ20のトルクを増加させる。上述した構成の減速機30が、例えば、100分の1の減速機30として機能する場合、駆動モータ20のトルクの100倍のトルクが、減速機30から出力される。すなわち、減速機30から出力される出力トルク(以下、第1トルクと呼ぶ)は、駆動モータ20のトルクより、大きくなる。この第1トルクを有する回転は、円筒歯車30cからクランクプレート40へと伝達される。  In this way, the speed reducer 30 increases the torque of the drive motor 20 by reducing the rotational speed of the drive motor 20. For example, when the speed reducer 30 configured as described above functions as a 1/100 speed reducer 30, a torque 100 times the torque of the drive motor 20 is output from the speed reducer 30. That is, the output torque (hereinafter referred to as the first torque) output from the speed reducer 30 is larger than the torque of the drive motor 20. The rotation having the first torque is transmitted from the cylindrical gear 30 c to the crank plate 40.

なお、後述するように、クランクプレート40は、揺動範囲が制限されている。このため、上述した減速機30の各部材の回転も、後述するクランクプレート40の揺動範囲に対応する範囲内でのみ、回転する。
<クランクプレート及びカムプレート(第2減速部)の動作及び作用>
第2減速部40,50では、クランクプレート40が回転する範囲が、制限されている。すなわち、クランクプレート40は、所定の範囲で揺動する。まず、クランクプレート40が所定の範囲で揺動する際の第2減速部40,50の動作を、説明する。
As will be described later, the swing range of the crank plate 40 is limited. For this reason, the rotation of each member of the reduction gear 30 described above also rotates only within a range corresponding to a swing range of the crank plate 40 described later.
<Operation and action of crank plate and cam plate (second reduction part)>
In the second reduction parts 40 and 50, the range in which the crank plate 40 rotates is limited. That is, the crank plate 40 swings within a predetermined range. First, the operation of the second reduction parts 40 and 50 when the crank plate 40 swings within a predetermined range will be described.

例えば、図4に示すように、第1回転中心O1、第2回転中心O2、及び軸部40bの軸芯O3が一直線上に位置するように、クランクプレート40及びカムプレート50が配置された状態(基準状態)を基準として、第2減速部40,50が動作を開始する場合の例を用いて、第2減速部40,50の動作を説明する。また、この構成では、カムプレート50が、基準状態を基準として、第1回転方向及び第2回転方向に90度未満の範囲内で、揺動する場合に、第2減速部40,50が減速機構として機能する。なお、ここでは、クランクプレート40が、図4において時計回りに回転する方向を、第1回転方向とし、図4において反時計回りに回転する方向を、第2回転方向としている。  For example, as shown in FIG. 4, the crank plate 40 and the cam plate 50 are arranged such that the first rotation center O1, the second rotation center O2, and the shaft core O3 of the shaft portion 40b are positioned on a straight line. The operation of the second deceleration units 40 and 50 will be described using an example in which the second deceleration units 40 and 50 start to operate with reference to (reference state). Further, in this configuration, when the cam plate 50 swings within a range of less than 90 degrees in the first rotation direction and the second rotation direction with reference to the reference state, the second reduction portions 40 and 50 are decelerated. Acts as a mechanism. Here, the direction in which the crank plate 40 rotates clockwise in FIG. 4 is defined as the first rotation direction, and the direction in which the crank plate 40 rotates counterclockwise in FIG. 4 is defined as the second rotation direction.

減速機30の円筒歯車30cが回転すると、クランクプレート40が、基準状態から第1回転方向へと、回転を開始する。また、このときには、カムプレート50が、クランクプレート40の回転に連動して回転を開始する。  When the cylindrical gear 30c of the speed reducer 30 rotates, the crank plate 40 starts rotating from the reference state in the first rotation direction. At this time, the cam plate 50 starts rotating in conjunction with the rotation of the crank plate 40.

ここでは、クランクプレート40の当接部材60aが、減速機30の固定部材30dに固定されたストッパ部材60bに当接しないように、駆動モータ20はクランクプレート40の回転を制御する。具体的には、クランクプレート40の揺動範囲の限界、すなわちクランクプレート40の揺動角度の最大は、170度である。図4に示した基準状態を基準とした場合、所定の角度より大きい範囲、例えば85度より大きい範囲へのクランクプレート40の揺動が、規制されている。言い換えると、図4に示した基準状態を基準とした場合、クランクプレート40は、第1回転方向に85度以内の範囲で揺動し、第2回転方向に85度以内の範囲で揺動する。  Here, the drive motor 20 controls the rotation of the crank plate 40 so that the contact member 60a of the crank plate 40 does not contact the stopper member 60b fixed to the fixed member 30d of the speed reducer 30. Specifically, the limit of the swing range of the crank plate 40, that is, the maximum swing angle of the crank plate 40 is 170 degrees. When the reference state shown in FIG. 4 is used as a reference, the swing of the crank plate 40 is restricted to a range larger than a predetermined angle, for example, a range larger than 85 degrees. In other words, when the reference state shown in FIG. 4 is used as a reference, the crank plate 40 swings within a range of 85 degrees in the first rotation direction and swings within a range of 85 degrees in the second rotation direction. .

このようにクランクプレート40の揺動範囲を制限することによって、カムプレート50を常に減速域で揺動させることができる。これにより、減速機30において減速された回転速度(第1回転速度)を、第2減速部40,50においてさらに減速することができる。  By restricting the swing range of the crank plate 40 in this way, the cam plate 50 can always be swung in the deceleration region. Thereby, the rotational speed (first rotational speed) decelerated in the speed reducer 30 can be further decelerated in the second speed reducing units 40 and 50.

例えば、上記の構成では、クランクプレート40が、基準状態を基準として、第1回転方向及び第2回転方向に所定の第1揺動範囲内(ex.170度未満の範囲内)で、揺動する場合に、カムプレート50が、基準状態を基準として、第1回転方向及び第2回転方向に所定の第2揺動範囲内(ex.80度未満の範囲内)で、揺動する。このように、上記の構成では、カムプレート50を常に減速域で揺動させることができるので、第2減速部40,50を減速機構として機能させることができる。  For example, in the above configuration, the crank plate 40 swings within a predetermined first swing range (ex. Less than 170 degrees) in the first rotation direction and the second rotation direction with reference to the reference state. In this case, the cam plate 50 swings within a predetermined second swing range (within a range of less than 80 degrees) in the first rotation direction and the second rotation direction with reference to the reference state. Thus, in the above configuration, since the cam plate 50 can always be swung in the deceleration region, the second deceleration units 40 and 50 can function as a deceleration mechanism.

なお、駆動モータ20は、制御部により制御されている。具体的には、上脚部材5と下脚部材6との相対的な位置関係を、所定の位置関係に設定するために、制御部が駆動モータ20の回転を制御している。また、ここでは、説明を容易にするために、クランクプレート40が基準状態から回転を開始する場合の例を示したが、クランクプレート40は、上記の揺動範囲内であれば、どの位置からでも回転を開始することができる。  The drive motor 20 is controlled by the control unit. Specifically, the control unit controls the rotation of the drive motor 20 in order to set the relative positional relationship between the upper leg member 5 and the lower leg member 6 to a predetermined positional relationship. Further, here, for ease of explanation, an example in which the crank plate 40 starts rotating from the reference state has been shown. However, the crank plate 40 can be moved from any position within the above swing range. But you can start rotating.

以下では、上記のような揺動範囲で第2減速部40,50が揺動する場合の各部材の動作を、詳細に説明する。減速機30の円筒歯車30cが回転すると、クランクプレート40は、円筒歯車30cと同軸上で一体に回転する。すなわち、クランクプレート40は、第1回転速度で回転する。すると、クランクプレート40の軸部40bがカムプレート50の溝部50bにおいて摺動する。これにより、クランクプレート40の回転がカムプレート50へと伝達される。  Below, operation | movement of each member when the 2nd deceleration parts 40 and 50 rock | fluctuate in the above rocking | fluctuation ranges is demonstrated in detail. When the cylindrical gear 30c of the reduction gear 30 rotates, the crank plate 40 rotates integrally with the cylindrical gear 30c on the same axis. That is, the crank plate 40 rotates at the first rotation speed. Then, the shaft portion 40 b of the crank plate 40 slides in the groove portion 50 b of the cam plate 50. Thereby, the rotation of the crank plate 40 is transmitted to the cam plate 50.

ここでは、クランクプレート40の第1回転中心O1とクランクプレート40の軸部40bの軸芯O3とは、所定の第1距離d1を隔てて配置されている。また、クランクプレート40の第1回転中心O1と、カムプレート50の回転中心である第2回転中心O2とは、所定の第2距離d2を隔てて配置されている。このため、クランクプレート40の回転がカムプレート50へと伝達されると、第1距離d1と第2距離d2との関係に基づいて、第1回転速度はさらに減速される。なお、ここで減速された回転速度を、以下では第2回転速度と呼ぶ。  Here, the first rotation center O1 of the crank plate 40 and the shaft core O3 of the shaft portion 40b of the crank plate 40 are arranged with a predetermined first distance d1 therebetween. Further, the first rotation center O1 of the crank plate 40 and the second rotation center O2, which is the rotation center of the cam plate 50, are arranged with a predetermined second distance d2. Therefore, when the rotation of the crank plate 40 is transmitted to the cam plate 50, the first rotation speed is further reduced based on the relationship between the first distance d1 and the second distance d2. In addition, the rotational speed decelerated here is called a 2nd rotational speed below.

これにより、減速機30から、クランクプレート40及びカムプレート50から構成される第2減速部40,50へと、回転が第1回転速度で入力されると、第1回転速度は、第2減速部40,50において第2回転速度に減速される。  As a result, when rotation is input at a first rotation speed from the speed reducer 30 to the second speed reduction units 40 and 50 including the crank plate 40 and the cam plate 50, the first rotation speed is changed to the second reduction speed. The parts 40 and 50 are decelerated to the second rotational speed.

このように、第2減速部40,50は、第1回転速度を減速することによって、第1トルクを増加する。すなわち、第2減速部40,50から出力される出力トルク(以下、第2トルクと呼ぶ)は、減速機30から出力された第1トルクより、大きくなる。この第2トルクを有する回転は、カムプレート50からトルク伝達部材70へと伝達される。  Thus, the 2nd deceleration parts 40 and 50 increase a 1st torque by decelerating a 1st rotational speed. That is, the output torque (hereinafter referred to as the second torque) output from the second reduction units 40 and 50 is larger than the first torque output from the reduction gear 30. The rotation having the second torque is transmitted from the cam plate 50 to the torque transmission member 70.

最後に、カムプレート50から出力される出力トルク(第2トルク)の説明を、行っておく。第2減速部40,50では、第1トルクが、第1距離d1と第2距離d2とを用いて定義される倍率K(=(d1+d2)/d1)で、増加する。このトルクが第2トルクである。例えば、上述した構成の第2減速部40,50では、倍率Kが2になるように、クランクプレート40及びカムプレート50が構成されている。このため、第2トルクは、第1トルクに対して最大2倍に増加する。  Finally, the output torque (second torque) output from the cam plate 50 will be described. In the second decelerating units 40 and 50, the first torque increases at a magnification K (= (d1 + d2) / d1) defined using the first distance d1 and the second distance d2. This torque is the second torque. For example, in the 2nd deceleration parts 40 and 50 of the structure mentioned above, the crank plate 40 and the cam plate 50 are comprised so that the magnification K may be set to 2. For this reason, the second torque increases up to twice as much as the first torque.

別の見方で説明すると、カムプレート50の回転角度に対するクランクプレート40の回転角度の比によって、第2トルクを評価することもできる。例えば、カムプレート50の回転角度をRkと表記し、クランクプレート40の回転角度をRcと表記すると、この比Hは「Rc/Rk」と表記される。この比Hが、上記の倍率Kに対応する。より具体的には、上述した構成の第2減速部40,50では、仮にクランクプレート40が90度回転したときにカムプレート50が45度回転する。このため、上記の比Hは2となり、第2トルクは、第1トルクに対して最大2倍に増加する。
<減速機構全体の動作及び作用>
駆動モータ20が回転すると、駆動モータ20の回転が減速機30に入力される。すると、減速機30(第1減速部)は、駆動モータ20の回転速度を、第1回転速度に減速する。これにより、駆動モータ20のトルクが、減速機30によって増加され、第1トルクとして減速機30から出力される。なお、第1トルクは、第1回転速度に対応するトルクである。上記の構成では、上述したように、第1トルクは、駆動モータ20のトルクの100倍に設定されている。
From another viewpoint, the second torque can also be evaluated by the ratio of the rotation angle of the crank plate 40 to the rotation angle of the cam plate 50. For example, if the rotation angle of the cam plate 50 is expressed as Rk and the rotation angle of the crank plate 40 is expressed as Rc, the ratio H is expressed as “Rc / Rk”. This ratio H corresponds to the magnification K described above. More specifically, in the second reduction parts 40 and 50 having the above-described configuration, the cam plate 50 rotates 45 degrees when the crank plate 40 rotates 90 degrees. Therefore, the ratio H is 2, and the second torque increases up to twice as much as the first torque.
<Operation and action of the entire deceleration mechanism>
When the drive motor 20 rotates, the rotation of the drive motor 20 is input to the speed reducer 30. Then, the reduction gear 30 (1st deceleration part) decelerates the rotational speed of the drive motor 20 to a 1st rotational speed. Thereby, the torque of the drive motor 20 is increased by the speed reducer 30 and is output from the speed reducer 30 as the first torque. The first torque is a torque corresponding to the first rotation speed. In the above configuration, as described above, the first torque is set to 100 times the torque of the drive motor 20.

続いて、減速機30から出力された回転は、クランクプレート40に伝達される。すると、クランクプレート40は、第1回転速度で回転する。すると、クランクプレート40の軸部40bとカムプレート50の溝部50bとの係合によって、カムプレート50が第2回転速度(<第1回転速度)で回転する。これにより、第1トルクが、第2減速部40,50によって増加され、第2トルクとして第2減速部40,50から出力される。なお、第2トルクは、第2回転速度に対応するトルクである。上記の構成では、上述したように、第2トルクは、第1トルクに対して最大2倍に設定されている。  Subsequently, the rotation output from the speed reducer 30 is transmitted to the crank plate 40. Then, the crank plate 40 rotates at the first rotation speed. Then, the cam plate 50 rotates at the second rotation speed (<first rotation speed) by the engagement between the shaft portion 40b of the crank plate 40 and the groove portion 50b of the cam plate 50. Thereby, the 1st torque is increased by the 2nd reduction parts 40 and 50, and is outputted from the 2nd reduction parts 40 and 50 as the 2nd torque. The second torque is a torque corresponding to the second rotation speed. In the above configuration, as described above, the second torque is set to a maximum of twice the first torque.

このように、第1減速部30及び第2減速部40,50(クランクプレート40及びカムプレート50)によってトルクが増加されると、第2トルクを有する回転が、カムプレート50からトルク伝達部材70へと伝達される。そして、この回転は、トルク伝達部材70から下脚部材6へと、さらに伝達される。これにより、下脚部材6を、上脚部材5に対して揺動させることができる。
〔減速機構の特徴〕
減速機構1の第2減速部40,50では、クランクプレート40の軸部40bが、第1回転中心O1から所定の第1距離d1を隔てた位置において、カムプレート50の溝部50bに係合している。このため、クランクプレート40が第1回転中心O1を中心として揺動すると、クランクプレート40の揺動速度より減速された揺動速度で、カムプレート50が揺動する。すなわち、第2減速部40,50では、入力されたトルクを、増加させて、カムプレート50から出力することができる。
As described above, when the torque is increased by the first speed reduction unit 30 and the second speed reduction units 40 and 50 (the crank plate 40 and the cam plate 50), the rotation having the second torque is transmitted from the cam plate 50 to the torque transmission member 70. Is transmitted to. This rotation is further transmitted from the torque transmission member 70 to the lower leg member 6. Thereby, the lower leg member 6 can be swung with respect to the upper leg member 5.
[Characteristics of deceleration mechanism]
In the second speed reduction portions 40 and 50 of the speed reduction mechanism 1, the shaft portion 40b of the crank plate 40 is engaged with the groove portion 50b of the cam plate 50 at a position spaced a predetermined first distance d1 from the first rotation center O1. ing. Therefore, when the crank plate 40 swings about the first rotation center O1, the cam plate 50 swings at a swing speed that is decelerated from the swing speed of the crank plate 40. In other words, the second deceleration units 40 and 50 can increase the input torque and output it from the cam plate 50.

このように、第2減速部40,50では、第1回転中心O1及び軸部40bの軸芯O3との間の第1距離d1と、第1回転中心O1及び第2回転中心O2の間の第2距離d2とを任意に設定することによって、減速比すなわちトルク倍率Kを、自由に設定することができる。また、第2減速部40,50によって、トルクを容易に増加させることができる。さらに、第2減速部40,50では、減速比の設定すなわちトルク倍率Kの設定は、クランクプレート40の大きさ及びカムプレート50の大きさを変更することなく行うことができる。このため、第2減速部40,50を小型化することができる。また、クランクプレート40及びカムプレート50の2つの部材を、回転軸方向に並べて配置することができるので、第2減速部40,50を、さらに小型化することができる。これにより、小型化を図りながら高出力を発揮することができる減速機構1を、実現することができる。  Thus, in the 2nd deceleration parts 40 and 50, the 1st distance d1 between the 1st rotation center O1 and the axial center O3 of the axial part 40b, and the 1st rotation center O1 and the 2nd rotation center O2 are between. By arbitrarily setting the second distance d2, the reduction ratio, that is, the torque magnification K can be set freely. In addition, the torque can be easily increased by the second deceleration units 40 and 50. Further, in the second reduction parts 40 and 50, the reduction ratio, that is, the torque magnification K can be set without changing the size of the crank plate 40 and the size of the cam plate 50. For this reason, the 2nd deceleration parts 40 and 50 can be reduced in size. In addition, since the two members of the crank plate 40 and the cam plate 50 can be arranged side by side in the direction of the rotation axis, the second reduction parts 40 and 50 can be further downsized. Thereby, the reduction mechanism 1 that can exhibit high output while achieving downsizing can be realized.

また、第2減速部40,50では、軸部40bを溝部50bの内部で移動させることによって、クランクプレート40からのトルクを、スムーズにカムプレート50に伝達することできる。例えば、複数の歯車を組み合わせた機構では、バックラッシュが発生するおそれがあるが、第2減速部40,50では、バックラッシュが発生しない。このため、従来技術と比較して、クランクプレート40からのトルクを、スムーズにカムプレート50に伝達することできる。  Moreover, in the 2nd deceleration parts 40 and 50, the torque from the crank plate 40 can be smoothly transmitted to the cam plate 50 by moving the axial part 40b inside the groove part 50b. For example, in a mechanism in which a plurality of gears are combined, backlash may occur, but backlash does not occur in the second reduction units 40 and 50. Therefore, the torque from the crank plate 40 can be smoothly transmitted to the cam plate 50 as compared with the prior art.

また、第2減速部40,50では、ブッシュ240を介して軸部40bを溝部50bに係合させているので、軸部40bを溝部50bに容易に組み付けることができる。また、軸部40bの加工誤差及び溝部50bの加工誤差を、ブッシュ240によって吸収することができるので、軸部40bの精度及び溝部50bの加工精度を、必要以上に高くする必要がない。すなわち、クランクプレート40及びカムプレート50を容易に加工することができる。  Moreover, in the 2nd deceleration parts 40 and 50, since the axial part 40b is engaged with the groove part 50b via the bush 240, the axial part 40b can be easily assembled | attached to the groove part 50b. Further, since the processing error of the shaft portion 40b and the processing error of the groove portion 50b can be absorbed by the bush 240, it is not necessary to increase the accuracy of the shaft portion 40b and the processing accuracy of the groove portion 50b more than necessary. That is, the crank plate 40 and the cam plate 50 can be easily processed.

また、第2減速部40,50では、クランクプレート40を、第1回転中心O1と第2回転中心O2とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲において、揺動させることによって、カムプレート50を常に減速域において揺動させることができる。また、第2減速部40,50では、ストッパ機構60によってクランクプレート40の揺動範囲を制限されるので、カムプレート50を減速域において確実に揺動させることができる。  Further, in the second speed reduction units 40 and 50, the cam plate is swung within a predetermined swing range with respect to a line connecting the first rotation center O1 and the second rotation center O2, thereby cam plate 50 can always be swung in the deceleration region. Further, in the second speed reduction units 40 and 50, the swing range of the crank plate 40 is limited by the stopper mechanism 60, so that the cam plate 50 can be reliably swung in the speed reduction range.

また、第2減速部40,50では、まず、駆動モータ20の駆動軸20aの回転に対する回転速度が、減速機30によって減速される。次に、減速機30から出力された回転に対する第1回転速度が、クランクプレート40とカムプレート50とによって、第2回転速度へと、さらに減速される。このようにして、減速機構1では、駆動モータ20の回転速度を、大幅に減速することができる。すなわち、減速機構1では、入力されたトルクを、大幅に増加させて、カムプレート50から出力することができる。
〔他の実施形態〕
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
(a)前記実施形態では、減速機構1がストッパ機構60を有する場合の例を示したが、ストッパ機構60を必ずしも用意する必要はない。例えば、減速機構1がストッパ機構60を有していない場合、カムプレート50が減速域で揺動するように、クランクプレート40の回転は制御される。例えば、基準状態を基準として、カムプレート50が、第1回転方向及び第2回転方向に90度未満の範囲内で、揺動するように、クランクプレート40の回転が制御される。これにより、第2減速部40,50において、回転速度を確実に減速することができる。すなわち、第2減速部40,50において、トルクを増加することができる。
(b)前記実施形態では、減速機構1がトルク伝達部材70を有する場合の例を示したが、トルク伝達部材70を用いることなく、カムプレート50から出力されるトルクを、揺動対象の部材に直接的に伝達するようにしてもよい。この場合、カムプレート50を、揺動対象の部材に、直接的に連結することによって、カムプレート50から出力されるトルクを、揺動対象の部材に伝達することができる。
(c)前記実施形態では、第1距離d1と第2距離d2とを用いて定義される倍率K(=(d1+d2)/d1)が2になる場合の例を示したが、この倍率Kは、適宜変更可能である。例えば、第1回転中心に対する軸部40bの軸芯O3の位置、及び第2回転中心O2に対する第1回転中心O1の位置の少なくともいずれか一方を、変更することによって、この倍率Kは任意の値に設定することができる。
(d)前記実施形態では、カムプレート50がハウジング10の円筒部の内周側において一対のガイド部材10cを介して回転自在に支持される場合の例を示したが、カムプレート50を支持する形態は、前記実施形態に限定されず、どのようにしてもよい。
例えば、前記実施形態では、ハウジング10は、ハウジング本体10aと、蓋部材10bと、一対のガイド部材10cとを、有していたが、これに代えて、図5に示すように、ハウジング10が、ハウジング本体10aと、ハウジング本体10aに固定される軸部10eを有する軸部材10dとから構成されるようにしてもよい。この場合、カムプレート50には、軸部10eを嵌合するための嵌合孔50eが形成される。そして、ハウジング10aにおける軸部材10dの軸部10eを、ベアリング150を介して、カムプレート50の嵌合孔50eに回転自在に装着することによって、カムプレート50を、ハウジング10に対して相対回転させることができる。この場合は、前記実施形態と比較して、更なる軽量化を図ることができる。また、この場合においても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the second speed reduction units 40 and 50, first, the rotational speed of the drive motor 20 relative to the rotation of the drive shaft 20 a is reduced by the speed reducer 30. Next, the first rotation speed with respect to the rotation output from the speed reducer 30 is further reduced to the second rotation speed by the crank plate 40 and the cam plate 50. In this way, in the speed reduction mechanism 1, the rotational speed of the drive motor 20 can be greatly reduced. That is, in the speed reduction mechanism 1, the input torque can be greatly increased and output from the cam plate 50.
[Other Embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention. In particular, a plurality of embodiments and modifications described in this specification can be arbitrarily combined as necessary.
(A) In the above embodiment, an example in which the speed reduction mechanism 1 has the stopper mechanism 60 has been described. However, the stopper mechanism 60 is not necessarily prepared. For example, when the speed reduction mechanism 1 does not have the stopper mechanism 60, the rotation of the crank plate 40 is controlled so that the cam plate 50 swings in the speed reduction range. For example, with reference to the reference state, the rotation of the crank plate 40 is controlled so that the cam plate 50 swings within a range of less than 90 degrees in the first rotation direction and the second rotation direction. Thereby, in the 2nd deceleration parts 40 and 50, a rotational speed can be reliably decelerated. That is, the torque can be increased in the second deceleration units 40 and 50.
(B) In the above-described embodiment, an example in which the speed reduction mechanism 1 includes the torque transmission member 70 has been described. However, the torque output from the cam plate 50 can be changed without using the torque transmission member 70. You may make it transmit directly to. In this case, the torque output from the cam plate 50 can be transmitted to the swing target member by directly connecting the cam plate 50 to the swing target member.
(C) In the above-described embodiment, an example in which the magnification K (= (d1 + d2) / d1) defined using the first distance d1 and the second distance d2 is 2 is shown. These can be changed as appropriate. For example, by changing at least one of the position of the axis O3 of the shaft portion 40b with respect to the first rotation center and the position of the first rotation center O1 with respect to the second rotation center O2, the magnification K can be set to an arbitrary value. Can be set to
(D) In the above-described embodiment, the example in which the cam plate 50 is rotatably supported via the pair of guide members 10c on the inner peripheral side of the cylindrical portion of the housing 10 has been described. The form is not limited to the above-described embodiment, and any form may be used.
For example, in the embodiment described above, the housing 10 has the housing body 10a, the lid member 10b, and the pair of guide members 10c. Instead, as shown in FIG. The housing body 10a and the shaft member 10d having the shaft portion 10e fixed to the housing body 10a may be used. In this case, the cam plate 50 is formed with a fitting hole 50e for fitting the shaft portion 10e. The shaft portion 10e of the shaft member 10d in the housing 10a is rotatably mounted in the fitting hole 50e of the cam plate 50 via the bearing 150, thereby rotating the cam plate 50 relative to the housing 10. be able to. In this case, the weight can be further reduced as compared with the above embodiment. Also in this case, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

本発明は、減速機構に対して、広く用いることができる。  The present invention can be widely used for a speed reduction mechanism.

1 減速機構
10 ハウジング(支持部材)
10c ガイド部材
20 駆動モータ(駆動手段)
30 減速機
40 クランクプレート(入力部材)
40b 軸部(出力部)
50 カムプレート(出力部材)
50b 溝部(係合部)
60 ストッパ機構
70 トルク伝達部材
240 ブッシュ(軸受部材)
240a 平面部
O1 第1回転中心
O2 第2回転中心
O3 軸部の軸芯
d1 第1距離
d2 第2距離
1 Deceleration mechanism 10 Housing (support member)
10c guide member 20 drive motor (drive means)
30 Reducer 40 Crank plate (input member)
40b Shaft part (output part)
50 Cam plate (output member)
50b Groove (engagement part)
60 Stopper mechanism 70 Torque transmission member 240 Bush (bearing member)
240a Plane portion O1 First rotation center O2 Second rotation center O3 Shaft core axis d1 First distance d2 Second distance

Claims (6)

入力を減速して出力する減速機構であって、
第1回転中心から所定の距離を隔てた位置に第1回転中心と平行に設けられた出力部を、有し、前記第1回転中心を中心として揺動する入力部材と、
前記入力部材の前記出力部が係合する係合部を、有し、前記入力部材の揺動に応じて、前記第1回転中心から所定の間隔を隔てた位置に第1回転中心と平行に配置された第2回転中心を中心として揺動する出力部材と、
を備え、
前記出力部は、軸部であり、前記係合部は、前記第2回転中心に直交する第2回転中心から半径方向に延びる溝部であり、前記軸部が前記溝部の側面に当接する平面部を有している軸受部材の孔部に係合し、前記軸受部材が前記溝部に係合しており、
前記入力部材が前記第1回転中心と前記第2回転中心とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲で、揺動する、
減速機構。
A deceleration mechanism that decelerates and outputs an input,
An input member provided in parallel with the first rotation center at a position separated from the first rotation center by a predetermined distance and swinging about the first rotation center;
An engaging portion with which the output portion of the input member engages, and parallel to the first rotation center at a position spaced apart from the first rotation center by a swing of the input member; An output member that swings about the arranged second rotation center;
With
The output portion is a shaft portion, the engagement portion is a groove portion extending in a radial direction from a second rotation center orthogonal to the second rotation center , and the flat portion that the shaft portion contacts the side surface of the groove portion Engaged with the hole of the bearing member, and the bearing member is engaged with the groove,
The input member swings within a predetermined swing range based on a line connecting the first rotation center and the second rotation center;
Reduction mechanism.
前記係合部は有底筒状のハウジング本体に内包され、ハウジング本体有底側に前記入力部材、開口端側に前記円盤状の出力部材を配し、前記溝部は、開口側に底を備える請求項1に記載の減速機構。  The engaging portion is included in a bottomed cylindrical housing body, the input member is disposed on the bottom side of the housing body, the disk-shaped output member is disposed on the opening end side, and the groove portion has a bottom on the opening side. The speed reduction mechanism according to claim 1. 前記所定の揺動範囲を制限するためのストッパ機構、
をさらに備える請求項1又は2に記載の減速機構。
A stopper mechanism for limiting the predetermined swing range;
Reduction mechanism according to claim 1 or 2 further comprising a.
前記入力部材を前記所定の揺動範囲で駆動する駆動手段、
をさらに備える請求項1から3に記載の減速機構。
Drive means for driving the input member in the predetermined swing range;
The speed reduction mechanism according to claim 1, further comprising:
入力された回転速度を、減速して出力する減速機、
をさらに備え、
前記減速機の出力は、前記入力部材に入力される、
請求項1から4のいずれかに記載の減速機構。
A decelerator that decelerates and outputs the input rotation speed,
Further comprising
The output of the speed reducer is input to the input member.
The speed reduction mechanism according to any one of claims 1 to 4 .
前記出力部材を回転自在に支持する支持部材、
をさらに備える請求項1から5のいずれかに記載の減速機構。
A support member for rotatably supporting the output member;
The speed reduction mechanism according to any one of claims 1 to 5 , further comprising:
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