JPH053698U - 転動ピン式減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転動ピンを使用して伝達効率のよい減速機を
提供すること。 【構成】 減速機は、長円形状の駆動円板と、波状のサ
イクロイド曲線の曲面を内側に具えたケーシングと、前
記駆動円板の外周と前記曲面との間に直接的又は間接的
に挟まれ且つ前記曲面の波の数より偶数個少ない転動ピ
ンと、前記転動ローラと一体の偏心円板と、前記偏心円
板を回転自在に保持する保持孔が円上に複数形成された
従動円板とを有している。駆動円板を回転させると、転
動ピンは駆動円板とサイクロイド曲線の曲面と間に挟ま
れた状態で、曲面に沿って駆動円板の回転方向とは逆方
向に転がる。転動ピンは転がりながら偏心円板を介して
従動円板を牽引し回転させる。駆動円板が１回転する
と、転動ピンは、曲面の波の数と転動ピンの数との差の
波の数だけ移動する。これによって、従動円板は、駆動
円板より遅く、且つ駆動円板とは逆方向に回転する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転速度を減速するための減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、減速機として、図１３、図１４に示すように、ボールを用いた減速機２ ０がある。 この減速機２０は、外周にインボリュート歯形の外歯歯車２１が形成され一端 に出力軸２２が具えられた弾性体からなる中空円筒２３と、内歯歯車２４が形成 され中空円筒２３を収納した剛性の大きいサーキュラスプライン２５と、長円形 状の駆動円板２６を有する入力軸２７と、駆動円板２６と中空円筒２３との間に 介在する複数のボール２８とを有している。中空円筒２３内には、ボール２８を 保持しながら中空円筒２３と一体になって撓むボールホルダー２９が設けられて いる。外歯歯車２１の歯数は、内歯歯車２４の歯数より偶数枚少ない。 入力軸２７を回転させると、中空円筒２３は駆動円板２６によって撓み変形し ながら回転する。駆動円板２６を１回転させると、外歯歯車２１は内歯歯車２４ 上を噛合しながら前記偶数枚少ないところまで転動する。 これによって、出力軸２２は入力軸２７より少ない回転数で回転する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このような減速機２０は、次の問題点を有している。 (1)中空円筒２３は、撓んだ後、徐々に円形に戻る必要があり、軸方向に長く しなければならない。 (2)中空円筒２３は、撓むため、肉厚を薄くしなければならず、伝達力が肉厚 によって左右される。 (3)内歯歯車２４と外歯歯車２１との歯数の差が大きいと、中空円筒２３の撓 み量が多くなる。このため、強度面で低減速比が得られない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、長円形状の駆動円板と、波状のサイクロイド曲線の曲面を内側に具 えたケーシングと、前記駆動円板の外周と前記曲面との間に直接的又は間接的に 挟まれ且つ前記曲面の波の数より偶数個少ない転動ピンと、前記転動ピンと一体 の偏心円板と、前記偏心円板を回転自在に保持する保持孔が円上に複数形成され た従動円板とを有する減速機により、前記の課題を解決したものである。

【０００５】

【作用】

減速機は、２通りの使い方がある。第１の使い方は、駆動円板を駆動装置に連 結し、ケーシングを固定し、従動円板を従動装置に連結して使う使い方である。 第２の使い方は、駆動円板を駆動装置に連結し、従動円板を固定し、ケーシング を従動装置に連結して使う使い方である。 先ず、ケーシングを固定し、従動円板を従動装置に連結して使用する場合につ いて説明する。 駆動円板を回転させると、転動ピンは駆動円板とサイクロイド曲線の曲面と間 に直接的或いは間接的に挟まれた状態で、曲面に沿って駆動円板の回転方向とは 逆方向に転がる。転動ピンは転がりながら一体の偏心円板を介して従動円板を牽 引し回転させる。 駆動円板が１回転すると、転動ピンは、曲面の波の数と転動ピンの数との差の 波の数だけ移動する。 これによって、従動円板は、駆動円板より遅く、且つ駆動円板とは逆方向に回 転する。 減速比は、サイクロイド曲線の曲面の波の数をＺ１、転動ピンの数をＺ２とす ると、［（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ１］である。

【０００６】 次に、駆動円板を駆動装置に連結し、従動円板を固定し、ケーシングを従動装 置に連結して使用する場合について説明する。 駆動円板を回転させると、転動ピンは駆動円板とサイクロイド曲線の曲面と間 に直接的或いは間接的に挟まれた状態で、曲面に沿って駆動円板の回転方向とは 逆方向に転がろうとする。 しかし、転動ピンと一体の偏心円板を保持している従動円板が固定されている ため、転動ピンは転がることができない。このため、転動ピンは保持孔内で自転 しながら公転することになる。 転動ピンが自転しながら公転すると、転動ピンに接触しているサイクロイド曲 線の曲面に回転力が伝達されケーシングは従動回転する。 駆動円板が１回転すると、ケーシングは、曲面の波の数と転動ピンの数との差 の波の数だけ回転する。 これによって、ケーシングは、駆動円板より遅く、且つ駆動円板と同一方向に 回転する。 減速比は、サイクロイド曲線の曲面の波の数をＺ１、転動ピンの数をＺ２とす ると、［（Ｚ２−Ｚ１）／Ｚ２］である。なお、（Ｚ２−Ｚ１）の値は負の値に なるが、これは、ケーシングが駆動円板と同一方向に回転することを示すもので ある。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 減速機４０は、公知の遊星歯車機構と同じような機構をしており、太陽歯車に 相当する駆動円板４１と、内歯歯車に相当するハイポ（内転）サイクロイド曲線 の曲面４２を内側に具えたケーシング４３と、遊星歯車に相当する複数の転動ピ ン４４と、偏心円板４５と、遊星キャリヤに相当する従動円板４６とを有してい る。

【０００８】 駆動円板４１は、外形が長円形になっており、側面に入力軸孔４７が形成され ている。 長円形の長径の半径はＲｙ、短径の半径はＲｘである。又、長径となす角度θ のところにおける半径Ｒは、 Ｒ＝［（Ｒｙ＋Ｒｘ）／２］＋［（Ｒｙ−Ｒｘ）ｃｏｓ２θ／２］である。 即ち、駆動円板４１は上記の式で表わされる長円形状になっている。 駆動円板４１の外周には、内リング４８と中間ピン４９と外リング５０とが設 けられている。中間ピン４９の数は２０である。 内リング４８は駆動円板４１と一体であり、外リング５０は可撓性を有してい る。

【０００９】 ケーシング４３は、ハイポサイクロイド曲線の曲面４２が内側に形成されたリ ング５１を一体に具えている。 このハイポサイクロイド曲線は、後述する半径Ｒｓの円５２（図４参照）を基 準円とし、Ｒｃ＝Ｒｓ＋Ｆ（但し、Ｆ＝Ｒｙ−Ｒｘである。）の関係を有する半 径Ｒｃの円（図示省略）の内側に沿って半径Ｆの円（図示省略）を転動して得ら れる曲線である。 ハイポサイクロイド曲線の波の数は２２である。

【００１０】 転動ピン４４は、外リング５０と曲面４２との間に介在している。転動ピン４ ４の数は、曲線の波の数より２つ少ない２０である。 転動ピン４４の両端には、図３に示すように、偏心距離Ｅの偏心円板４５，４ ５が圧入されて一体構造になっている。転動ピン４４の半径はＲｐ、偏心円板４ ５の半径はＲｑである。転動ピン４４と偏心円板４５は転動子５３を構成してい る。 転動子５３の両端は、駆動円板４１に回転自在に設けられた支持板５４と、後 述する従動円板４６とによって支持されている。

【００１１】 従動円板４６は、偏心円板４５を保持する複数の貫通孔（保持孔）５５と、出 力軸５６とを有している。貫通孔５５は、図４に示すように、半径Ｒｓ＝｛［（ Ｒｙ＋Ｒｘ）／２］＋Ｒｐ＋Ａ｝の円上に配設されている。但し、Ｒｐは転動ピ ン４４の半径、Ａは図２に示すように内リング４８と外リング５０の両方の厚み と中間ピン４９の直径との合計寸法である。又、貫通孔５５の半径は偏心円板４ ５の半径Ｒｑと略々同一である。 支持板５４にも、同様に貫通孔５７が形成されている。 偏心円板５５と貫通孔５５，５７との間には、相対回転を円滑にするためベア リング（図示省略）を設けてもよい。

【００１２】 次に動作を説明する。 減速機４０は、２通りの使い方がある。第１の使い方は、駆動円板４１を駆動 装置（図示省略）に連結し、ケーシング４３を固定し、従動円板４６を従動装置 （図示省略）に連結して使う使い方である。第２の使い方は、駆動円板４１を駆 動装置に連結し、従動円板４６を固定し、ケーシング４３を従動装置に連結して 使う使い方である。

【００１３】 先ず、ケーシング４３を固定し、従動円板４６を従動装置に連結して使用する 場合を図５乃至図１０に基づいて説明する。 なお、回転前の駆動円板４１の長径に対応する位置にある転動ピン４４１に注 目して説明する。図５乃至図１０において、直線Ｃ１は従動円板４６のスタート 位置、直線Ｃ２は従動円板４６の回転位置を示している。

【００１４】 駆動円板４１を右回転させると、外リング５０は左回転する（図５参照）。転 動ピン４４１は外リング５０とサイクロイド曲線の曲面４２と間に挟まれた状態 で、曲面４２に沿って左方向に転がる。 駆動円板４１は右回転に伴って転動ピン４４１に接触する部分が長径の部分か ら短径の部分に移行する。これに伴って、転動ピン４４１は駆動円板４１、従動 円板４６の中心Ｂ１、Ｂ２に接近し、凹状部５８から凸状部５９へと移行する（ 図５乃至図１０参照）。

【００１５】 駆動円板４１が略々４５度回転すると、転動ピン４４１は凸状部５９の略々先 端まで移動する（図１０参照）。 転動ピン４４１は一体の偏心円板４５１によって従動円板４６と支持板５４と に連結しているため、左方向に転がりながら、従動円板４６と支持板５４を左方 向に牽引し回転させる。転動ピン４４１が転がるとき、偏心円板４５１は貫通孔 ５５内で回転する。 その後、駆動円板４１はなおも回転し、転動ピン４４１に接触する部分が短径 の部分から長径の部分に移行する（図示省略）。これに伴って、転動ピン４４１ は駆動円板４１、従動円板４６の中心Ｂ１、Ｂ２から離れ、凸状部５９から凹状 部５８へと移行する。

【００１６】 駆動円板４１が１回転すると、転動ピン４４１は曲面４２の波の数と転動ピン ４４の数との差の波の数だけ移動する。これによって、従動円板４６は駆動円板 ４１より遅く回転する。 このようにして、減速機４０は、｛［（２２−２０）／２２］＝（１／１１） ｝の減速比をもって回転力を伝達する。

【００１７】 次に、駆動円板４１を駆動装置に連結し、従動円板４６を固定し、ケーシング ４３を従動装置に連結して使用する場合について説明する。 ケーシング４３と従動装置は、ベルト機構、歯車機構（図示省略）等によって 連結されている。 駆動円板４１を回転させると、外リング５０は逆方向に回転する。転動ピン４ ４は外リング５０とサイクロイド曲線の曲面４２と間に挟まれた状態で、曲面４ ２に沿って外リング５０と同方向に転がろうとする。 しかし、転動ピン４４と一体の偏心円板４５を保持している従動円板４６が固 定されているため、転動ピン４４は転がることができない。このため、転動ピン ４４は保持孔内で自転しながら公転する。この公転の半径は上記Ｅである。 転動ピン４４が自転しながら公転すると、転動ピン４４に接触しているサイク ロイド曲線の曲面４２に回転力が伝達されケーシング４３は駆動円板４１と同方 向に回転する。

【００１８】 駆動円板４１が１回転すると、ケーシング４３は、曲面４２の波の数と転動ピ ン４４の数との差の波の数だけ移動する。 これによって、ケーシング４３は、駆動円板４１より遅く、且つ駆動円板４１ と同一方向に回転する。 このようにして、減速機４０は、｛［（２０−２２）／２０］＝−（１／１０ ）｝の減速比をもって回転力を伝達する。 なお、値が負の値になるが、これは、ケーシング４３が駆動円板４１と同一方 向に回転することを示す。

【００１９】 次に、他の実施例の減速機について説明する。 図１１、図１２の減速機１４０は、中間ピン１７０以外の部分は図１乃至図３ の構造と同一であるので、同一部分には、図１乃至図３の符号の先頭に１を付し て示し、その構造の説明は省略する。 この減速機１４０も、公知の遊星歯車機構と同じような機構をしており、太陽 歯車に相当する駆動円板１４１と、内歯歯車に相当するハイポ（内転）サイクロ イド曲線の曲面１４２を内側に具えたケーシング１４３と、遊星歯車に相当する 複数の転動ピン１４４と、偏心円板１４５と、遊星キャリヤに相当する従動円板 １４６とを有している。 駆動円板１４１には、駆動円板１４１の長円形状に沿って複数の中間ピン１７ ０が軸１７１によって回転自在に設けられている。中間ピン１７０は外リング１ ５０の内側に接触している。 ハイポサイクロイド曲線の曲面４２の波の数は２２である。又、転動ピン１４ ４は数は２０である。

【００２０】 ケーシング１４３を固定し、従動円板１４６を従動装置に連結した状態で、駆 動円板１４１を図１２において右方向に回転させると中間ピン１７０は右方向に 公転しながら、左方向に自転する。外リング１５０は中間ピン１７０の自転によ って左回転する。これ以後の動作は図１乃至図１０の実施例の減速機４０の動作 と同一であるので省略する。 駆動円板１４１が１回転すると、転動ピン１４４は、サイクロイド曲線の波２ つ分だけ移動する。転動ピン１４４は回転移動しながら一体の偏心円板１４５を 介して従動円板１４６を左回転させる。 このようにして、減速機１４０は、｛［（２２−２０）／２２］＝（１／１１ ）｝の減速比をもって回転力を伝達する。

【００２１】 駆動円板１４１を駆動装置に連結し、従動円板１４６を固定し、ケーシング１ ４３を従動装置に連結して使用した場合の減速比は、｛［（２０−２２）／２０ ］＝−（１／１０）｝である。 なお、値が負の値になるが、これは、ケーシング１４３が駆動円板１４１と同 一方向に回転することを示す。

【００２２】 以上の駆動円板４１，１４１は、中間ピン４９，１７０と外リング５０，１５ ０を介して間接的に転動ピン４４，１４４に接触しているが、直接接触するよう にしてもよい。

【００２３】

【考案の効果】

本考案の減速機は、次の効果を奏する。 (1)駆動円板とサイクロイド曲線の曲面との間に全部の転動ピンが挟まれた状 態で、回転力を伝達するため、減速機全体の剛性を高くすることができる。 (2)転動ピンの転動によって回転力を伝達するため、伝動効率を高めることが できる。 (3)駆動円板とサイクロイド曲線の曲面とに全部の転動ピンが挟まれているた め、衝撃に強い構造にすることができる。 (4)転動ピンは駆動円板とサイクロイド曲線の曲面とに挟まれて転がるため、 振動や騒音を少なくすることができる。 (5)転動ピンに滑りが殆ど生じないので摩耗が少なく、長期間使用することが できる。 (6)従来の中空円筒のように撓みながら回転力を伝達する部材がないため、従 来より大きな伝達力を伝達することができる。 (7)従来とは異なって、撓む中空円筒と歯車を使用していないため、歯車の歯 数による減速比の制限を受けるようなことがなくなり、低い減速比を得ることが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の減速機の正面断面図である。

【図２】図１中２−２矢視断面図であり、ケーシングを
省略した図である。

【図３】転動ピンの斜視図である。

【図４】従動円板の側面図である。

【図５】動作説明図である。

【図６】動作説明図である。

【図７】動作説明図である。

【図８】動作説明図である。

【図９】動作説明図である。

【図１０】動作説明図である。

【図１１】他の実施例の減速機の正面断面図である。

【図１２】図１１中１２−１２矢視断面図であり、ケー
シングを省略した図である。

【図１３】従来の減速機の正面断面図である。

【図１４】従来の減速機において、内歯歯車と外歯歯車
との噛合状態を示す側面図である。

【符号の説明】

４０，１４０ 減速機 ４１，１４１ 駆動円板 ４２，１４２ 曲面 ４３，１４３ ケーシング ４４，１４４，４４１ 転動ピン ４５，１４５ 偏心円板 ４６，１４６ 従動円板 ５２ 円 ５５，１５５ 貫通孔（保持孔）

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 長円形状の駆動円板と、波状のサイクロ
   イド曲線の曲面を内側に具えたケーシングと、前記駆動
   円板の外周と前記曲面との間に直接的又は間接的に挟ま
   れ且つ前記曲面の波の数より偶数個少ない転動ピンと、
   前記転動ピンと一体の偏心円板と、前記偏心円板を回転
   自在に保持する保持孔が円上に複数形成された従動円板
   とを有してなる、減速機。