JPH06280954A - 磁石式ボール遊星減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼ボールを円環状に配列し磁気吸引
力と磁気摩擦力を利用した磁石式ボール遊星減速装置に
おいて、低騒音かつ角度伝達ロスの無い減速装置を提供
する。 【構成】 磁性体からなる固定太陽円盤と駆動
軸と共に回転する磁性体からなる駆動太陽円盤と、従動
軸が連結され磁性体からなる従動太陽円盤とをこの順番
に中心軸を一致させて配置し、この固定太陽円盤と駆動
太陽円盤との間、及び駆動太陽円盤と従動太陽円盤との
間に複数の鋼ボールを円環状に配列する。そして、円環
状に配列した鋼ボールをそれぞれ非磁性体のリング板に
回転可能に保持させるとともに、これら両方のリング板
の円周部を円筒状セパレータで連結し、駆動太陽円盤の
中心軸まわりに回転できるようにした磁石式ボール遊星
減速装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気吸引力と磁気摩擦
力をうまく利用するために鋼ボールを使用して回転を減
速して伝達できるようにした磁石式ボール遊星減速装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、歯車式遊星減速装置は機械技術の
飛躍的進歩に貢献したが、給油の問題、騒音振動の問題
等があり、精密機器に適合しなくなりつつある。このた
め近年の原動機等の高速化と制御技術の高度化にともな
い、歯車を使わない遊星減速装置の出現が強く期待され
るようになっている。歯車に代わる方式としては、摩擦
力を利用する以外に方法は無いと考えられている。従
来、摩擦力は、バネ等の押しつけ力によって発生させて
いたが、この方法では長期にわたる押しつけ力の確保が
困難で実用化されるに至っていない。これに代わる方法
として、磁気吸引力を利用する方法が考えられ、磁気吸
引力の利用方法によっては、小型で十分な吸引力を発生
させることが出来ると考えられている。

【０００３】この磁気吸引力を利用した減速装置として
は、次のものが提案されている。円筒状で磁性体の外輪
内の中央に、磁性体の太陽ローラを配置し、さらに太陽
ローラと外輪の間に複数の磁石体からなる遊星ローラを
配置し、遊星ローラを外輪と太陽ローラに線接触させる
とともに磁着させ、それぞれの間の回転の伝達を確実に
して伝達トルクを向上させたものが特開昭６３−２１０
４４９号公報に開示されている。また筒部を有する被伝
達円盤の筒部内に動力伝達円盤を配置し、前記筒部のテ
ーパ内周面と動力伝達円盤のテーパ外周面の間に複数の
テーパ状の遊星ローラを配置し、遊星ローラを磁力で被
伝達円盤の筒部と動力伝達円盤の間に押し込むことによ
り動力伝達を向上させたものが、特開平４−７８３５３
号公報に開示されている。さらに、リング状永久磁石の
両側にそれぞれ内輪を配置し、両内輪のそれぞれの外周
に複数のボールベアリングを環状に配置し、両側の環状
のボールベアリングの外周に外車を配置し、内車とボー
ルベアリングと外車との間に磁力を作用させて内車と外
車との間で動力を伝達するようにしたものが特開平４−
２９０６５３号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように磁石を使
用した磁石式ボール遊星減速装置が有るものの、遊星減
速速装置を構成する部材のリング板とセパレータが構造
上回転中に騒音を発生させたり角度伝達ロスが大きく実
用に際し問題があった。そこで本発明は、リング板をベ
アリングで保持し低騒音で角度伝達ロスの無い磁石式ボ
ール遊星減速装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、永久磁石から
なる固定太陽円盤と、駆動軸と共に回転し磁性体からな
る駆動太陽円盤と、従動軸が連結され磁性体からなる従
動太陽円盤とを、中心軸を一致させてこの順番に平行に
配置し、これら固定太陽円盤と駆動太陽円盤との間、及
び駆動太陽円盤と従動太陽円盤との間に複数の鋼ボール
を円環状に配列し、この円環状に配列した鋼ボールをそ
れぞれ非磁性のリング板に回転可能に保持させるせると
共に、両方のリング板の外径部を円筒状セパレータで連
結し、内径部は駆動太陽円盤の中心軸まわりにベアリン
グを介して回転可能にした磁石式ボール遊星減速装置で
ある。また、本発明においては、固定太陽円盤と従動太
陽円盤のうち少なくとも一方に円環状に配列した鋼ボー
ルが入り込むリング溝を設ける。さらに、本発明におい
ては、駆動太陽円盤の円環状に配列した鋼ボールの軌道
半径より内側の位置で半径方向に磁化された永久磁石リ
ングを配置している。

【０００６】

【作用】上記の磁石式ボール遊星減速装置では、駆動軸
により駆動太陽円盤が回転されると、その両側の複数の
鋼ボールが回転される。この場合、両側の複数の鋼ボー
ルはそれぞれのリング板に保持されるとともに、両リン
グ板がセパレータで連結され、さらに鋼ボールが固定太
陽円盤か従動太陽円盤のリング溝に入り込んでいるの
で、片方の鋼ボールともう一方の鋼ボールは違う自転速
度で回転しながら同方向に同速度で公転する。駆動太陽
円盤の回転速度より減速されて鋼ボールは同方向に公転
する。また鋼ボールの自転により、それと接触している
従動太陽円盤が逆方向に回動される。このように両方の
鋼ボールが違う速度で自転しながら同速度で公転するこ
とにより従動太陽円盤は減速されそれに連結されている
従動軸を減速回転させる。このように駆動太陽円盤と鋼
ボールと従動太陽円盤とが回転される際に、駆動太陽円
盤に設けられている永久磁石リングによりその両端で、
永久磁石リング→駆動太陽円盤→両側の鋼ボール→固定
太陽円盤或いは従動太陽円盤→永久磁石リングへと磁気
回路が形成され、鋼ボールと駆動太陽円盤、固定太陽円
盤及び従動太陽円盤との間で磁力による磁気吸引力と磁
気摩擦力を利用でき、効率よく回転を伝達する。また鋼
ボールを保持しているリング板はベアリングにより駆動
軸回りに回転可能に保持されており騒音を生じさせるこ
ともなく、伝達角度ロスも無い。

【０００７】

【実施例】本発明の磁石式ボール遊星減速装置の実施例
を図１、２により説明する。磁石式ボール遊星減速装置
は、それぞれ磁性体からなる固定太陽円盤１と駆動太陽
円盤２と従動太陽円盤３とを、その順番で中心軸線を一
致するようにして平行に配置する。駆動太陽円盤２の両
側にそれぞれ複数の鋼ボール４ａ、４ｂを円環状に配置
して駆動太陽円盤２の回転を減速させて従動太陽円盤３
を回転させるようになっている。なお鋼ボール４ａ、４
ｂは、両者が同一直径でも異なる直径のものでもよく、
精度と硬度の高いものを使用する。駆動太陽円盤２の中
央孔内に非磁性の円筒体５を挿入する。そして円筒体５
内に挿入された駆動軸６の回転により円筒体５を介して
駆動太陽円盤２が回転する。なお駆動軸６は固定太陽円
盤１の中央孔に設けた軸受け７に回転可能に保持されて
いる。また従動太陽円盤３の中心孔に従動軸９が連結さ
れて両者が一体に回転するようになっている。

【０００８】駆動太陽円盤２の両側の複数の鋼ボール４
ａ、４ｂは、それぞれ非磁性のリング板８ａ、８ｂに回
転可能に保持されている。これら両方のリング板８ａ、
８ｂの外周部は円筒上の非磁性体からなるセパレータ１
１により連結されいる。また、その内径部は円筒体５の
外周部に固定されたベアリング１３によりそれぞれ回転
可能に保持されている。固定太陽円盤１には環状配置の
鋼ボール４ａが入り込むリング溝１０を設ける。リング
溝１０は半径方向外側が内側より浅く形成され、図１に
示すようにリング溝１０の入り口縁の内端と外端とに鋼
ボール４ａが接触してその２つの接触点を結ぶ線の延長
が駆動軸６の回転中心と交差する点は、リング板８ａの
直径上の２つの鋼ボール４ａの中心を結ぶ線と回転中心
との交差と一致するように構成し、鋼ボール４ａがリン
グ溝１０の周縁との接触点で滑らないようにしている。
そして、リング溝１０と鋼ボール４ａとの２つの接触点
を結ぶ線の中央と鋼ボール４ａの中心との距離をｄ１、
鋼ボールの半径をｒとした場合に、駆動軸６と従動軸９
との回転減速比が（ｒ−ｄ1）／２ｒとなるようにして
いる。

【０００９】また駆動太陽円盤２の両側面に、半径方向
に磁化された永久磁石リング１２を設ける。なお、その
永久磁石リング１２は例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石で
あって、半径方向に磁化されているものを使用し、永久
磁石リング１２→駆動太陽円盤２→鋼ボール４ａ或いは
鋼ボール４ｂ→固定太陽円盤１或いは従動太陽円盤３→
永久磁石リング１２へと磁気回路が形成される。さら
に、本発明においては、永久磁石リング１２→駆動太陽
円盤２→鋼ボール４ａ或いは鋼ボール４ｂ→固定太陽円
盤１或いは従動太陽円盤３→永久磁石リング１２への磁
気回路の磁気を強めるため、駆動太陽円盤２と固定太陽
円盤１のそれぞれの内周部、あるいは円筒体５の外周に
永久磁石を設けたり、あるいは磁性体からなる固定太陽
円盤１や従動太陽円盤３の中心円筒部を駆動太陽円盤３
の方へ延長させても良い。またリング溝１０を固定太陽
円盤１に設ける代わりに、従動太陽円盤３に設けても変
速させることが可能である。

【００１０】上記のように構成した磁石式ボール遊星減
速装置は、次のようにして減速される。駆動軸６により
駆動太陽円盤２がＶの速度で回転すると、鋼ボール４ａ
は（Ｖ／２）×（ｄ1／ｒ）の速度で公転し、同時に鋼
ボール４ｂを同方向に同速度で公転させる。他方、鋼ボ
ール４ｂの自転により、従動太陽円盤３をＶ／２の速度
で逆回転させるので、従動太陽円盤３の実際の回転速度
Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｖ／２）×（ｄ1／ｒ−１）となる。
ここで、ｄ1／ｒ＜１となるので従動太陽円盤３は、駆
動太陽円盤２に対し反対方向に回転することになる。よ
って駆動軸と従動軸との間の減速比は、Ｖ2／Ｖ＝（ｄ1
−ｒ）／２ｒとなる。本発明においては、鋼ボール４
ａ、４ｂを保持しているリング板８ａ、８ｂはベアリン
グ１３により駆動軸回りに回転可能に支持されているの
で、騒音を発生させることもなく、伝達角度ロスも生じ
ない。

【００１１】

【発明の効果】本発明の磁石式ボール遊星減速装置で
は、鋼ボールと、固定太陽円盤、駆動太陽円盤及び従動
太陽円盤との間で磁気吸引力と磁気摩擦力とを利用して
駆動太陽円盤の回転を減速して従動太陽円盤に伝達で
き、給油等の保守を不要にし、低騒音、角度伝達ロス無
し、低振動になり減速効率のよいものになる。また遊星
減速装置に不可欠なキャリアを不要にし、磁気摩擦のた
めに耐摩耗性に優れ、耐久性も優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁石式遊星減速装置の縦断面図であ
る。

【図２】図１の磁石式ボール遊星減速装置の横断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 固定太陽円盤 ２ 駆動太陽円盤 ３ 従動太陽円盤 ４ａ 鋼ボール ４ｂ 鋼ボール ８ａ リング板 ８ｂ リング板 １０ リング溝 １１ セパレータ １２ 永久磁石リング １３ ボールベアリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五味 貴公 東京都千代田区外神田一丁目17番４号 磁 石輸送システム開発株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石からなる固定太陽円盤と、駆動
   軸と共に回転し磁性体からなる駆動太陽円盤と、従動軸
   が連結され磁性体からなる従動太陽円盤とを、その順番
   に中心軸を一致させて平行に配置し、前記固定太陽円盤
   と駆動太陽円盤との間、及び前記駆動太陽円盤と従動太
   陽円盤との間に複数の鋼ボールを円環状に配列し、前記
   円環状に配列した鋼ボールをそれぞれ非磁性体のリング
   板に回転可能に保持させるとともに、前記両方のリング
   板の円周部を円筒状セパレータで連結し、前記リング板
   を前記駆動太陽円盤の中心軸まわりにベアリングを介し
   て回転できるようにしたことを特徴とする磁石式ボール
   遊星減速装置。
2. 【請求項２】 固定太陽円盤と従動円盤のうちすくなく
   とも一方に円環状に配列した鋼ボールが入り込むリング
   溝を設けた請求項１記載の磁石式ボール遊星減速装置。
3. 【請求項３】 駆動太陽円盤の両側面に半径方向に磁化
   された永久磁石リングを配置したことを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の磁石式ボール遊星減速装置。