JP7401939B1 - 共役カム式減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で加工の難易度を抑えた共役カム式減速機の提供。【解決手段】円盤状の固定ホイール３１に形成される第１の収容凹部３１１と円盤状の出力ホイール４１に形成される第２の収容凹部４１１との間にサイクロイド歯車２が可動的に配置され、サイクロイド歯車２が有する小径カム部２１が複数の補助ローラー３３に介して固定ホイール３１と係合し、サイクロイド歯車２が有する大径カム部２２が複数の出力ローラー４２に介して出力ホイール４１と係合し、固定ホイール３１に回転可能に取り付けられる偏心回転軸３２の入力端部３２１が回転駆動されると、入力端部３２１の回転軸心からずれた回転軸心を有する偏心軸部３２２に取り付けられるサイクロイド歯車２は円形の回転軌道に沿って移動しながら回転して各出力ローラー４２を押し動かすことで、前記出力ホイール４１を回転駆動する共役カム式減速機。【選択図】図３

Description

本発明は共役カム式減速機に関する。

図１に特許文献１に記載されるサイクロイド減速機１の構成が示されている。図示のように、該減速機１は入力軸１１と、該入力軸１１に取り付けられるサイクロイドディスク１２と、該サイクロイドディスク１２の外側に取り付けられている第１のローラーセット１３と、該サイクロイドディスク１２に接続されている第２のローラーセット１４と、を有する。該入力軸１１は偏心部１１２を有する。該サイクロイドディスク１２は、該入力軸１１が挿入される軸孔１２０を囲む内側環状部１２１と、径方向において該内側環状部１２１と間を開ける外側環状部１２２とを有する。該外側環状部１２２の外周面１２３には、複数の外側凹部１２８が形成されており、そして内周面１２４には、複数の内側凹部１２９が形成されている。そして、各外側凹部１２８の曲率半径は、いずれも各内側凹部１２９の曲率半径より短く、これにより、すべての外側凹部１２８のカーブの長さと、すべての内側凹部１２９のカーブの長さとは差がある。

図１と図２を合わせて参照すると、該第１のローラーセット１３は、内周面に複数の設置槽１３０が凹設されている第１の環状盤１３１と、各設置槽１３０にそれぞれ挿入され、且つ、各外側凹部１２８にそれぞれはめ込むように用いられる複数の第１のローラー１３２と、を有する。該第２のローラーセット１４は、径方向に沿って凹陥し、且つ、軸心の周りに間隔を置いて形成される複数の凹槽１４０を有する第２のホイール盤１４１と、これら凹槽１４０に設けられ、且つこれらの内側凹部１２９に対応する複数の第２のローラー１４２と、を有する。これら第１のローラー１３２及び第２のローラー１４２の形式が同じである状況において、外側凹部１２８及び内側凹部１２９において転がる経路の長さの差に合わせて、且つ該入力軸１１の偏心メカニズムにより、動力伝動時の減速需要に応えることができる。

しかし、このように該減速機１の構成は複雑である上、各設置槽１３０が形成される第１の環状盤１３１及び各凹槽１４０が形成される第２のホイール盤１４１については、いずれも第１のローラー１３２及び第２のローラー１４２を確実に収容できるようにするため、設置槽１３０及び凹槽１４０の精密な加工が必要となる。また、該サイクロイドディスク１２に関しては、外側環状部１２２の外周面１２３と内周面１２４にそれぞれ外側凹部１２８と内側凹部１２９とを形成する必要があり、そしてこれらの外側凹部１２８と内側凹部１２９はカーブの長さに差をつける必要があるため、更に難易度の高い加工が要求される。

一方、伝動部材においてもマイクロ化が重視されてきている今では、もともと困難な加工や複雑な部材はマイクロ化にあたってその難易度や複雑度も格段にあがるので、構造を簡単化して加工の難易度を抑えることによって、マイクロ化に寄与する伝動部材が望まれている。

台湾特許第Ｉ７３８０１５号明細書

従って、本発明は構造が簡単化されて且つ加工が容易な共役カム式減速機の提供を目的とする。

上記目的に達成すべく、本発明は、所定の第１の第１の軸線を中心とする貫通孔を囲むように形成されていると共に、該貫通孔が開口する一面側に向かって開口するように凹陥する第１の収容凹部と、前記第１の収容凹部からそれぞれ前記第１の軸線の径方向外側へ延伸すると共に、隣接する同士が互いに所定の間隔を空けるように形成されている複数の収容溝と、を有する固定ホイールと、
前記第１の軸線に沿って延伸して前記固定ホイールの前記貫通孔を回転可能に挿通する入力端部と、前記入力端部に接続すると共に、前記第１の収容凹部が開口する側に位置する偏心軸部と、を有し、前記入力端部が前記第１の軸線を軸心として回転すると、前記偏心軸部が前記第１の軸線を中心とする円形の回転軌道に沿って移動しながら回転するように構成された偏心回転軸と、
各前記収容溝にそれぞれ１つ収容されている複数の補助ローラーと、を有する入力手段と、
前記偏心回転軸の前記偏心軸部と共に移動するように前記偏心軸部が取り付けられる取付孔が形成され、且つ、前記第１の収容凹部内で前記回転軌道に沿って移動しながら回転するように該第１の収容凹部に収容される小径カム部と、前記第１の収容凹部が開口する側において、前記取付孔から張り出す幅が前記小径カム部より長くなるよう、前記小径カム部と一体的に形成されている大径カム部と、を有すると共に、前記小径カム部の前記取付孔から張り出す外周縁に複数の第１の係合歯が形成され、隣り合う２つの前記第１の係合歯の間に、各前記補助ローラーをそれぞれ受け入れる複数の第１のスロットが画成されており、そして前記大径カム部の前記取付孔から張り出す外周縁に複数の第２の係合歯が形成され、隣り合う２つの前記第２の係合歯の間に、それぞれ第２のスロットが画成されているサイクロイド歯車と、
前記固定ホイールの前記第１の収容凹部が開口する側において、前記サイクロイド歯車に向かって開口し、前記サイクロイド歯車が有する前記大径カム部を受け入れる第２の収容凹部と、前記第２の収容凹部からそれぞれ前記第１の軸線の外側へ延伸すると共に、隣接する同士が互いに所定の間隔を空けるように、前記第２のスロットにそれぞれ対応して形成されている複数の収容孔と、を有する出力ホイールと、
各前記収容孔にそれぞれ１つ収容されている複数の出力ローラーと、を有する出力手段と、を備え、
前記固定ホイールにそれぞれ形成される各前記収容溝と、前記サイクロイド歯車の前記小径カム部の前記複数の第１の係合歯によりそれぞれ画成される各前記第１のスロットとによって、それぞれ１つの前記補助ローラーを収容する収容エリアが複数画成され、
前記出力ホイールにそれぞれ形成される各前記収容孔と、前記サイクロイド歯車の前記大径カム部の前記複数の第２の係合歯によりそれぞれ画成される各前記第２のスロットとによって、それぞれ１つの前記出力ローラーを収容する受動エリアが複数画成される構成により、
外部からの駆動力によって前記偏心回転軸の前記入力端部が前記第１の軸線を軸心として回転すると、前記偏心軸部及び該偏心軸部に取り付けられる前記サイクロイド歯車は前記第１の軸線を中心とする円形の回転軌道に沿って移動しながら回転するようになり、前記サイクロイド歯車の回転は各前記受動エリアに収容される各出力ローラーを押し動かすことで、前記出力ホイールを回転駆動することを特徴とする共役カム式減速機を提供する。

上記構成により、本発明の共役カム式減速機は、外部からの駆動力によって前記偏心回転軸の前記入力端部が前記軸線を軸心として回転すると、補助ローラーのサポートによって前記サイクロイド歯車は第１の収容凹部内に保持されて円形の回転軌道に沿って移動しながら回転するようなり、そして出力ローラーを介して出力ホイールを回転駆動するので、回転数を減らしてトルクを上げることができる。この構造は従来より簡単化されている上、各部材の形状もより単純で且つ加工が容易である。従って、小型化、マイクロ化がしやすい伝動部材として有用である。

特許文献１に記載される減速機の構成が示される分解斜視図である。 特許文献１に記載される減速機の構成が示される側面図である。 本願発明の共役カム式減速機の第１の実施形態が示される分解斜視図である。 本願発明の共役カム式減速機の第１の実施形態における入力手段と出力手段とが示される説明図である。 本願発明の共役カム式減速機の第１の実施形態における入力手段と出力手段とが示される断面図である。 本願発明の共役カム式減速機の第２の実施形態における出力手段が示される斜視図である。 本願発明の共役カム式減速機の第３の実施形態における出力手段が示される斜視図である。

以下は図面を参照して本発明の共役カム式減速機の実施形態について詳しく説明する。

図３～図５に本願発明の共役カム式減速機の第１の実施形態が示されており、図示のように、本願発明の共役カム式減速機の第１の実施形態は主に、入力手段３と、サイクロイド歯車２と、出力手段４と、を備えている。すなわち、例えばモータなどによる外部からの駆動力は入力手段３に入力され、入力手段３と、サイクロイド歯車２と、出力手段４とにより減速されて高められたトルクを出力手段４から出力される構成になっている。

入力手段３は、所定の第１の軸線Ｌを中心とする貫通孔３１０を囲むように形成されていると共に、該貫通孔３１０が開口する一面側に向かって開口するように凹陥する第１の収容凹部３１１と、第１の収容凹部３１１からそれぞれ第１の軸線Ｌの径方向外側へ延伸すると共に、隣接する同士が互いに所定の間隔を空けるように形成されている複数の収容溝３１２と、を有する固定ホイール３１と、第１の軸線Ｌに沿って延伸して固定ホイール３１の貫通孔３１０を回転可能に挿通する入力端部３２１と、入力端部３２１に接続すると共に、第１の収容凹部３１１が開口する側に位置する偏心軸部３２２と、を有し、入力端部３２１が第１の軸線Ｌを軸心として回転すると、偏心軸部３２２が第１の軸線Ｌを中心とする円形の回転軌道に沿って移動しながら回転するように構成された偏心回転軸３２と、各収容溝３１２にそれぞれ１つ収容されている複数の補助ローラー３３と、を有するように構成されている。すなわち、図４に示されるように、偏心回転軸３２を構成する入力端部３２１と偏心軸部３２２とは、いずれも円柱体になっているが、入力端部３２１は第１の軸線Ｌを中心として延伸する円柱体になっており、偏心軸部３２２は第１の軸線Ｌと所定の距離ずれながら平行に延伸する第２の軸線Ｍを中心として延伸する円柱体になっている。

サイクロイド歯車２は、偏心回転軸３２の偏心軸部３２２と共に移動するように偏心軸部３２２が取り付けられる取付孔２０が形成され、且つ、第１の収容凹部３１１内で上記回転軌道に沿って移動しながら回転するように該第１の収容凹部３１１に収容される小径カム部２１と、第１の収容凹部３１１が開口する側において、取付孔２０から張り出す幅が小径カム部２１より長くなるよう、小径カム部２１と一体的に形成されている大径カム部２２と、を有する。小径カム部２１の取付孔２０から張り出す外周縁には複数の第１の係合歯２１１が形成され、隣り合う２つの第１の係合歯２１１の間に、各補助ローラー３３をそれぞれ受け入れる複数の第１のスロット２１０が画成されている。そして大径カム部２２の取付孔２０から張り出す外周縁には複数の第２の係合歯２２１が形成され、隣り合う２つの第２の係合歯２２１の間に、それぞれ第２のスロット２２０が画成されている。なお、この実施形態において、サイクロイド歯車２は軸受けを介して偏心回転軸３２の偏心軸部３２２に取り付けられている。

ちなみに、加工を簡単化するため、小径カム部２１に形成される各第１の係合歯２１１の間の距離は、大径カム部２２に形成される各第２の係合歯２２１の間の距離と同じに設定することができる。この場合、大径カム部２２に形成される各第２の係合歯２２１の歯数は、小径カム部２１に形成される各第１の係合歯２１１の歯数より多くなる。

出力手段４は、固定ホイール３１の第１の収容凹部３１１が開口する側において、サイクロイド歯車２に向かって開口し、サイクロイド歯車２が有する大径カム部２２を受け入れる第２の収容凹部４１１と、第２の収容凹部４１１からそれぞれ第１の軸線Ｌの径方向外側へ延伸すると共に、隣接する同士が互いに所定の間隔を空けるように、サイクロイド歯車２が有する大径カム部２２の各第２のスロット２２０にそれぞれ対応して形成されている複数の収容孔４１２と、を有する出力ホイール４１と、各収容孔４１２にそれぞれ１つ収容されている複数の出力ローラー４２と、出力ホイール４１から第２の収容凹部４１１の反対側へ延伸する出力軸４３、を有する。出力軸４３は、第１の軸線Ｌに沿って延伸する円柱体に形成されている。

特に、図４に示されるように、固定ホイール３１にそれぞれ形成される各収容溝３１２と、サイクロイド歯車２の小径カム部２１の複数の第１の係合歯２１１によりそれぞれ画成される各第１のスロット２１０とによって、それぞれ１つの補助ローラー３３を収容する収容エリア３００が複数画成され、出力ホイール４１にそれぞれ形成される各収容孔４１２と、サイクロイド歯車２の大径カム部２２の複数の第２の係合歯２２１によりそれぞれ画成される各第２のスロット２２０とによって、それぞれ１つの出力ローラー４２を収容する受動エリア４００が複数画成されている。

この構成により、図５に示されるように、例えばモータなどによる外部からの駆動力によって偏心回転軸３２の入力端部３２１が第１の軸線Ｌを軸心として回転すると、偏心軸部３２２及び該偏心軸部３２２に取り付けられるサイクロイド歯車２は第１の軸線Ｌを中心とする円形の回転軌道に沿って移動しながら回転するようになり、サイクロイド歯車２の回転は各受動エリア４００に収容される各出力ローラー４２を押し動かすことで、出力ホイール４１及び出力軸４３を回転駆動することができる。

この第１の実施形態では、補助ローラー３３と出力ローラー４２以外の部材は、実質的に固定ホイール３１と偏心回転軸３２とサイクロイド歯車２と出力ホイール４１との４つのみを用いて回転数を減らしてトルクを上げる効果を達成できるので、簡単な部材だけで従来の減速装置と同等の効果を発揮できる。この他、固定ホイール３１に形成される複数の収容溝３１２と、出力ホイール４１に形成される複数の収容孔４１２とはいずれも類似する規格である切刃で容易に形成することができる。従って、固定ホイール３１及び出力ホイール４１に対して加工する難易度も低く、容易に小型化、マイクロ化することができる。また、補助ローラー３３及び出力ローラー４２は回転自在であるので、配置が容易であり、第１の実施形態におけるサイズの小型化により有利であり、構造全体の小型化、マイクロ化を達成しやすいので、応用範囲を更に広げることができる。

また、この第１の実施形態においては、各補助ローラー３３と各出力ローラー４２はいずれも金属材料を使用してボール状に形成されているが、本発明としてはこれに限定されず、例えば図６に示される第２の実施形態では、第１の軸線Ｌに平行に延伸する円柱体に形成されている。この構成により、円柱体に形成される各補助ローラー３３と各出力ローラー４２は、周りの部品（各収容エリア３００を画成するサイクロイド歯車２の小径カム部２１と固定ホイール３１に形成される各収容溝３１２、もしくは各受動エリア４００を画成するサイクロイド歯車２の大径カム部２２と出力ホイール４１に形成される各収容孔４１２）と接触する面積が増えるので、伝動効果を向上すると共に、部品の摩耗速度を抑えて使用寿命を延ばすことができる。ちなみに、各補助ローラー３３と各出力ローラー４２をボール状に形成することで、加工を簡単化できたり市販品のボール部材をそのまま用いたりできる利点がある。

更に、入力手段３の固定ホイール３１収容溝３１２と、出力手段４の出力ホイール４１に形成される各収容孔４１２との第１の軸線Ｌに直交する断面の形状に関しては、第１の実施形態と第２の実施形態では円形になっているが、本発明としてはこれに限定されず、例えば図７に示される第３の実施形態では、台形に形成されている。この構成により、潤滑油を貯蔵するスペースが増えるので、より優れた潤滑効果を提供できる上、第１の実施形態の構成と同等以上の効果を得ることが出来る。また、円形や台形の他に、例えばゴジックアーチに形成されることも可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。

２ サイクロイド歯車
２０ 取付孔
２１ 小径カム部
２１０ 第１のスロット
２１１ 第１の係合歯
２２ 大径カム部
２２０ 第２のスロット
２２１ 第２の係合歯
３ 入力手段
３００ 収容エリア
３１ 固定ホイール
３１０ 貫通孔
３１１ 第１の収容凹部
３１２ 収容溝
３２ 偏心回転軸
３２１ 入力端部
３２２ 偏心軸部
３３ 補助ローラー
Ｌ 第１の軸線
Ｍ 第２の軸線

Claims (6)

1. 所定の第１の軸線を中心とする貫通孔を囲むように形成されていると共に、該貫通孔が開口する一面側に向かって開口するように凹陥する第１の収容凹部と、前記第１の収容凹部からそれぞれ前記第１の軸線の径方向外側へ延伸すると共に、隣接する同士が互いに所定の間隔を空けるように形成されている複数の収容溝と、を有する固定ホイールと、
   前記第１の軸線に沿って延伸して前記固定ホイールの前記貫通孔を回転可能に挿通する入力端部と、前記入力端部に接続すると共に、前記第１の収容凹部が開口する側に位置する偏心軸部と、を有し、前記入力端部が前記第１の軸線を軸心として回転すると、前記偏心軸部が前記第１の軸線を中心とする円形の回転軌道に沿って移動しながら回転するように構成された偏心回転軸と、
   各前記収容溝にそれぞれ１つ収容されている複数の補助ローラーと、を有する入力手段と、
   前記偏心回転軸の前記偏心軸部と共に移動するように前記偏心軸部が取り付けられる取付孔が形成され、且つ、前記第１の収容凹部内で前記回転軌道に沿って移動しながら回転するように該第１の収容凹部に収容される小径カム部と、前記第１の収容凹部が開口する側において、前記取付孔から張り出す幅が前記小径カム部より長くなるよう、前記小径カム部と一体的に形成されている大径カム部と、を有すると共に、前記小径カム部の前記取付孔から張り出す外周縁に複数の第１の係合歯が形成され、隣り合う２つの前記第１の係合歯の間に、各前記補助ローラーをそれぞれ受け入れる複数の第１のスロットが画成されており、そして前記大径カム部の前記取付孔から張り出す外周縁に複数の第２の係合歯が形成され、隣り合う２つの前記第２の係合歯の間に、それぞれ第２のスロットが画成されているサイクロイド歯車と、
   前記固定ホイールの前記第１の収容凹部が開口する側において、前記サイクロイド歯車に向かって開口し、前記サイクロイド歯車が有する前記大径カム部を受け入れる第２の収容凹部と、前記第２の収容凹部からそれぞれ前記第１の軸線の外側へ延伸すると共に、隣接する同士が互いに所定の間隔を空けるように、前記第２のスロットにそれぞれ対応して形成されている複数の収容孔と、を有する出力ホイールと、
   各前記収容孔にそれぞれ１つ収容されている複数の出力ローラーと、を有する出力手段と、を備え、
   前記固定ホイールにそれぞれ形成される各前記収容溝と、前記サイクロイド歯車の前記小径カム部の前記複数の第１の係合歯によりそれぞれ画成される各前記第１のスロットとによって、それぞれ１つの前記補助ローラーを収容する収容エリアが複数画成され、
   前記出力ホイールにそれぞれ形成される各前記収容孔と、前記サイクロイド歯車の前記大径カム部の前記複数の第２の係合歯によりそれぞれ画成される各前記第２のスロットとによって、それぞれ１つの前記出力ローラーを収容する受動エリアが複数画成される構成により、
   外部からの駆動力によって前記偏心回転軸の前記入力端部が前記第１の軸線を軸心として回転すると、前記偏心軸部及び該偏心軸部に取り付けられる前記サイクロイド歯車は前記第１の軸線を中心とする円形の回転軌道に沿って移動しながら回転するようになり、前記サイクロイド歯車の回転は各前記受動エリアに収容される各出力ローラーを押し動かすことで、前記出力ホイールを回転駆動することを特徴とする共役カム式減速機。
2. 各前記補助ローラーと各前記出力ローラーはいずれもボール状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の共役カム式減速機。
3. 各前記補助ローラーと各前記出力ローラーはいずれも前記第１の軸線に平行に延伸する円柱体状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の共役カム式減速機。
4. 前記入力手段の前記固定ホイールに形成される各前記収容溝の前記第１の軸線に直交する断面の形状は、台形、円形、もしくは、ゴジックアーチのいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の共役カム式減速機。
5. 前記出力手段の前記出力ホイールに形成される各前記収容孔の前記第１の軸線に直交する断面の形状は、台形、円形、もしくは、ゴジックアーチのいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の共役カム式減速機。
6. 前記出力手段は、前記出力ホイールから前記第２の収容凹部の反対側へ延伸する出力軸を更に有することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１つに記載の共役カム式減速機。