JPH05231490A - 転動ボール式差動減速機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 整流手段を含めた転動ボール式差動減速機構
全体の伝達トルク容量が増大できる転動ボール式差動減
速機構の提供。 【構成】 ケーシング１と、偏心軸８と、前記ケーシン
グ１の一方の側壁内面に設けられ、半円状断面を有し、
エピサイクロイド曲線に沿った案内溝１５が設けられた
第一の動板４と、半円状断面を有し、前記案内溝と波数
の差が２となっているハイポサイクロイド曲線に沿った
案内溝１６が設けられた第二の動板６と、転動ボール１
７と、出力軸１４に連結した整動板１２と、第一の動板
に設けられた円環状で断面半円状の円環状溝１８、整動
板に設けられ、前記円環状溝と同一形状の円環状溝１
９、およびこれら双方の円環状溝の溝壁に当接しながら
回動し、前記第一の動板の公転成分を吸収し自転成分の
みを前記整動板に伝達する転動ボール２０を備えた整流
手段３０とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、転動ボール式差動減速
機構における伝達トルクの増大に関する。

【０００２】

【従来の技術】この型式の減速機構として、特開昭５８
−７７９５３号公報にエピサイクロイド軌道、ハイポサ
イクロイド軌道、および転動ボールを組み合わせた差動
減速機構が提案されている。ところが、上記従来の差動
減速機構は、各軌道がそれぞれボールの両側面と当接す
る構造でないため、ボールの遊動を止めるボールケージ
が必要であるとともに、伝達トルクが小さい欠点があっ
た。またこの種の減速機構では、軌道間の偏心を吸収す
るため、公転成分を吸収し自転成分のみを伝達する整流
手段が必須であるが、この部分での伝達トルク容量も同
様に大きくする必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、整
流手段を含めた転動ボール式差動減速機構全体の伝達ト
ルク容量が増大できる転動ボール式差動減速機構の提供
にある。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】本発明の転動ボール式
差動減速機構は、第一の動板から第二の動板に複数のボ
ールを介してトルクを伝達する形態の転動ボール式差動
減速機構において、両側壁に対向した挿通口を有するケ
ーシングと、前記挿通口いずれか一方の挿通口に配さ
れ、ケーシングに回転自在に支持された入力部およびケ
ーシング内で前記入力部の軸回りに回動する偏心部を備
えた偏心軸と、前記ケーシングの一方の側壁内面に設け
られ、表面に、前記ボールに対応した半円状断面を有
し、エピサイクロイド曲線またはハイポサイクロイド曲
線のいずれか一方に沿った案内溝が設けられた第一の動
板と、前記ケーシング内に第一の動板と対面状態に配置
されるとともに、前記偏心部に回転自在に支持され、第
一の動板側表面に、前記ボールに対応した半円状断面を
有し、前記第一の動板の案内溝と波数の差が２となって
いるエピサイクロイド曲線またはハイポサイクロイド曲
線のいずれか他方に沿った案内溝が設けられた第二の動
板と、前記第一および第二の動板の各案内溝における各
々の溝内に嵌まり込んで両側の溝壁に接触しながら前記
偏心軸の回動に伴って滑動し、前記第一の動板の回転運
動を、自転成分と公転成分とに分ける転動ボールと、前
記第二の動板に対面して、該第二の動板とケーシングの
他方の側壁との間に配されるとともに、前記挿通口いず
れか他方の挿通口に回転自在に支持された出力軸を有す
る整動板と、第二の動板の整動板側面に設けられ、前記
２つの案内溝に基づく偏心量に見合った径を有する円環
状で断面半円状の環状溝、整動板の第二の動板側に設け
られ、前記環状溝と同一形状の環状溝、およびこれら双
方の環状溝の溝壁に当接しながら回動し、前記第二の動
板の公転成分を吸収し自転成分のみを前記整動板に伝達
する回動ボールを備えた整流手段と、からなる。

【０００５】

【実施例】以下本発明の各実施例を図面に基づいて説明
する。まず、第１図において１はケーシングで、左側壁
および右側壁には挿通口２、３を対向状態に形成してい
る。４はケーシング１内の右側壁内面に固定された第一
の動板で、これは円環盤形を成し中央に、前記一方の挿
通口３と連通する透孔５を有する。６は第一の動板４と
同様な形状を有する第二の動板で、これはケーシング１
内に第一に動板４と対向状態に配設され中央には透孔７
を有する。８はケーシング１内に設けられた偏心軸で、
これは第一の動板４の透孔５を挿通する状態にある偏心
部８ａとしての一端は軸受９を介して第二の動板６の透
孔７に支持されている。偏心軸８の他端は軸受１０を介
して挿通口３に支持され、挿通口３から外部に突出する
部分を入力部１１とする。この場合、偏心軸８の偏心量
を後述する案内溝に関するそれと相応させている。１２
は円盤状の整動板で、これはケーシング１内に第二の動
板６と対向状態に配設され中央部には、前記他方の挿通
口２に軸受１３を介して支持された出力軸１４が取付け
られている。

【０００６】さて、先の第一の動板４の表面には、第２
図に見られる如く半円状の断面を有する案内溝１５を形
成している。この案内溝１５は第３図（ａ）に示すよう
な波形のエピサイクロイド曲線により１０個の波数でも
って所定のピッチ円上に連続形成したものである。さら
に、第二の動板６の第一の動板４に対向する面には、第
２図に見られるような半円状の断面を有する案内溝１６
が形成されている。この案内溝１６は第３図（ｂ）に示
す如き波形のハイポサイクロイド曲線により１２個の波
数でもって上述と同一寸法のピッチ円上に連続形成した
ものである。ここで、エピサイクロイド曲線およびハイ
ポサイクロイド曲線とは所定の径寸法の円に小径の円を
外接および内接状態でそれぞれ移動させたとき描く曲線
であり、その波高長寸法を第３図（ａ）、（ｂ）で記号
ｅにて示すよう偏心量とする。

【０００７】１７は例えばスチール製の転動ボールで、
これらは案内溝１５の波数より１つだけ多い数、即ち１
１個だけ設け、第一および第二の動板４、６の各案内溝
１５、１６の交差する位置に（等間隔となる）配置され
ており、第二の動板６の回転に伴い案内溝１５、１６に
沿って転動する。転動ボール１７は、これら双方の案内
溝１５、１６の各々の溝内に嵌まり込んで両側の溝壁に
接触しながら、溝壁に半径方向の両側から支持されて転
動する。

【０００８】１８は断面半円状の円環状溝で、これは第
二の動板６に案内溝１６と反対側に形成され、案内溝１
５、１６に基づく偏心量に見合った径を有し、周方向に
複数個設けている。１９は上記と同様の円環状溝で、こ
れは整動板１２に第二の動板６の円環状溝１８に対応し
て形成されている。これら第二の動板６および整動板１
２の円環状溝１８、１９内に亘っては回動ボール２０が
配設され、整流手段３０となっている。回動ボール２０
は、これら双方の円環状溝１８、１９の各々の溝内に嵌
まり込んで両側の溝壁に接触しながら転動し、溝壁に半
径方向の両側から支持されながら回動し、前記第二の動
板６の公転成分を吸収し自転成分のみを前記整動板１２
に伝達する。

【０００９】さて、上記構成を搬送用ロボットに適用し
た場合には、偏心軸８の入力部には電動機（図示せず）
が連結されており、出力軸１４には搬送用のアーム（図
示せず）が取付けられている。しかして、電動機を駆動
すると、偏心軸８が回転し、偏心部８ａにより第二の動
板６に偏心回転力が伝達される。この偏心回転力を受け
た第二の動板６は第４図に示すよう転動ボール１７を介
して案内溝１６が第一の動板４の案内溝１５に常時接す
る状態で変位し、偏心軸８の偏心部８ａを中心に回転す
る。この第二の動板６の運動により回動ボール２０が第
二の動板６および整動板１２の両円環状溝１８、１９に
沿って転動し、第二の動板６の偏心回転力が吸収されて
消去され第二の動板６の回転力のみが回動ボール２０に
より整動板１２に伝達され、出力軸１４を回転させアー
ムを移動させる。

【００１０】この場合、偏心軸８の一回転量は、転動ボ
ール１７が案内溝１５、１６を波数２個分の長さ寸法だ
け移動する量に相応することから、一般に減速比は数値
２と第一の動板の案内溝の波数Ｎに数２を加えた数値と
の比、即ち２／Ｎ＋２となる。上記実施例では案内溝１
５の波数Ｎを１０個としたので、減速比は２／１０＋２
＝１／６となる。このように、比較的高い減速比を確保
しながらも、第一の動板４と第二の動板６とは互いに対
向状態に並設するだけで済むので左右方向に短寸な薄形
となり全体が小形化する。

【００１１】また、第一の動板４と第二の動板６とはこ
れらの案内溝１５、１６を介して転動ボール１７により
連結されているので、これら第一および第二の動板４、
６の間の遊びを除去でき、出力軸１４の回転角度を高い
精度で設定できる。加えて、第一の動板４と第二の動板
６とはこれらの案内溝１５、１６を介して転動ボール１
７により確実に連結されているので、動板４、６どうし
が一体的となり剛性が大きい一方、転動ボール１７は案
内溝１５、１６にがたつくことなく密接状態に設けられ
ていることからバックラッシュなどの遊びが除去される
のは勿論、噛み合い率が高くなる。

【００１２】また、第５図は本発明の第二実施例を示
し、この第二実施例では第一実施例での第一の動板４と
整動板１２とを互いに逆に配置している。このため整動
板２５には偏心軸８を挿通させる透孔２６を設け、第二
の動板２７は無孔状にされ、中央に出力軸２８を連結し
ている。第二実施例のように構成しても第一実施例と同
様な効果が得られる。上記各実施例では、同一部材には
同一符号を付して異なる部分のみ説明した。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、案内
溝が半円状をしており、転動ボールが案内溝の溝壁に接
触して転動するため、転動ボールが軌道半径方向の両側
から案内溝に支持されている。これにより案内溝の溝幅
が大きくボールが案内溝の片面にのみ接触して転動する
場合に比較して、噛み合い率が２倍となり、大トルクの
伝達が可能となる。さらにこの発明では、整流手段も同
様に半円状断面の円環状溝およびこれら各溝に嵌まり込
む回動ボールの組み合わせで、各円環状溝全体が円形の
穴である場合に比較して２倍の噛み合い率となってい
る。これにより、上記ボールで伝達した大トルクを、コ
ンパクトなサイズで伝達可能な大トルク容量を達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の全体の縦断面図である。

【図２】本発明の第一実施例の全体の分解斜視図であ
る。

【図３】本発明の第一実施例の案内溝の形状説明図であ
る。

【図４】本発明の第一実施例の作用説明図である。

【図５】本発明の第二実施例のケースを取外した状態の
全体の縦断面図である。

【符号の説明】

４ 第一の動板 ６、２７ 第二の動板 １５、１６ 案内溝 １７ 転動ボール ２０ 回動ボール ３０ 整流手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の動板から第二の動板に複数のボー
   ルを介してトルクを伝達する形態の転動ボール式差動減
   速機構において、 両側壁に対向した挿通口を有するケーシングと、 前記挿通口のいずれか一方の挿通口に配され、ケーシン
   グに回転自在に支持された入力部およびケーシング内で
   前記入力部の軸回りに回動する偏心部を備えた偏心軸
   と、 前記ケーシングの一方の側壁内面に設けられ、表面に、
   前記ボールに対応した半円状断面を有し、エピサイクロ
   イド曲線またはハイポサイクロイド曲線のいずれか一方
   に沿った案内溝が設けられた第一の動板と、 前記ケーシング内に第一の動板と対面状態に配置される
   とともに、前記偏心部に回転自在に支持され、第一の動
   板側表面に、前記ボールに対応した半円状断面を有し、
   前記第一の動板の案内溝と波数の差が２となっているエ
   ピサイクロイド曲線またはハイポサイクロイド曲線のい
   ずれか他方に沿った案内溝が設けられた第二の動板と、 前記第一および第二の動板の各案内溝における各々の溝
   内に嵌まり込んで両側の溝壁に接触しながら前記偏心軸
   の回動に伴って滑動し、前記第一の動板の回転運動を、
   自転成分と公転成分とに分ける転動ボールと、 前記第二の動板に対面して、該第二の動板とケーシング
   の他方の側壁との間に配されるとともに、前記挿通口い
   ずれか他方の挿通口に回転自在に支持された出力軸を有
   する整動板と、 第二の動板の整動板側面に設けられ、前記２つの案内溝
   に基づく偏心量に見合った径を有する円環状で断面半円
   状の環状溝、整動板の第二の動板側に設けられ、前記環
   状溝と同一形状の環状溝、およびこれら双方の環状溝の
   溝壁に当接しながら回動し、前記第二の動板の公転成分
   を吸収し自転成分のみを前記整動板に伝達する回動ボー
   ルを備えた整流手段と、 からなる転動ボール式差動減速機構。