JPH07248047A - 傾斜円盤駆動型減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特にロボットに於ける減速装置では座標の位
置精度が厳しく要求されている。高トルクであれば減速
比が大きくなり、発生するロストモーションも大きくな
る。これは減速機を構成する各要素の間隙が問題で、ク
ランク軸を用いた装置ではピンと軸受けの間隙が荷重を
うけて正回転から逆回転に移行する際にロストモーショ
ンとなり前記精度の低下となるほかライナーにて各間隙
の調整が不可能である。本装置はクランクを用いないた
めバックラッシュがゼロに近い状態で作動する事を目的
としていて、図に示すライナーにて各間隙が調整可能で
ある。又他の減速目的で１：１／数千の減速比が容易に
出せるので一般産業用にも適している。 【構成】 図１のごとく入力軸よりの伝導力は傾斜円盤
からボールベアリングを介して傘歯車を揺動させ固定傘
歯車との歯数差回転を得ている。同時にカップリング傘
歯車にも差動回転を適用して減速を行っている。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野）本発明は傾斜円盤駆動型減速装
置、以下概要を述べると、本体内で４個の主要部品から
なり、入力軸と傾斜円盤は一体であり、傾斜円盤が回転
すればボールベアリングを介して揺動傘歯車が揺動し、
回転力は伝動されず、傾斜円盤面の傾く方向のみがスラ
スト圧となって揺動傘歯車に伝播される、従って揺動傘
歯車と噛合う相手歯車の噛合部分も同様なスラスト圧が
回転方向にかかる。前記噛合運動から、固定傘歯車と揺
動傘歯車に歯数差があれば揺動傘歯車は歯数差分の回転
力を得られ、比較的に大減速比となる。回転力を得た揺
動傘歯車はカップリング歯を経て出力傘歯車へ伝動し一
体となる出力軸に達する。傾斜円盤の回転により発生す
るスラスト圧を傘歯車でトルク変換に用いるので、噛合
部のバックラッシュ調整が容易でロストモーションの少
ない高精度な傾斜円盤駆動型減速装置に関する。

（従来技術）一般的にはサイクロン減速機、偏心クラン
ク軸差動減速機、ハーモニックドライブ減速機、などが
あり、偏心クランク軸を用いたり、楕円の回転による接
触面の転移方法を用い、歯車噛合部で歯数差の回転力を
得ている。従って構造上、外側歯車と内側歯車からな
り、内側歯数が外側歯数を越えられないため回転方向が
一方向に限定される。換言すれば、入力回転方向に対し
て正回転、逆回転の２通りが不可能である。同様にこの
種装置はバックラシュの調整が不可である。量産に於い
て、個々の部品に寸法上のばらつきがある場合、噛合部
のバックラッシュにばらつきが生じても修正が不可であ
ったり、長時間の使用で歯形が変形しバックラシュが大
きくなっても修正が不可能である。構造上で物理的に材
料へたわみを与え金属疲労が発生しやすかったり、その
ための寸法を長く取ったり、騒音の発生を伴うものなど
がある。その他サイクロイド歯形では集中荷重が大きく
なりやすい。

（発明が解決しようとする問題点）製造コスト上では歯
車などの歯形、歯数、円錐角が同一の部品が使え、しか
も少数部品構成、高剛性構造、高精度でとりわけロスト
モーション量の低減、小型化と高効率、低騒音化、のほ
か組立時と長時間運転摩耗後の噛合バックラシュの調整
が可能なことで、仕様では入力回転方向に対して正回
転、逆回転が可能なことなどが求められている。本発明
は前記問題の解決に向けて開発したもので、より都合の
よい傾斜円盤駆動型減速装置を提供せんにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は回転駆動をす
る傾斜円盤と傘歯車群を用いた減速機構造とした事で問
題解決に向けたのである。製造コストでは（産業上の利
用分野）でも述べた通り、ロボットなどで設置空間が用
意されている場合では駆動に係る主要部品は４点で低コ
ストであり、入出力間が短く簡素な部品から小型で剛構
造となる。傾斜円盤の駆動ではスラスト圧が大きく取れ
低騒音と高効率が得られる。傘歯車を用いるのでライナ
ーによりバックラシュの調整が容易で組立時、長時間運
転後の歯形摩耗変形にも対応できる。固定傘歯車の歯数
と揺動傘歯車の歯数のいずれかを多く又は少なくとる事
により、入力回転方向に対して正転、逆転いずれかの出
力を取り出せるなどと、傘歯車に特殊歯形の必要もな
く、それぞれの解決が得られたのである。

（作 用）本発明では、傾斜円盤を回転駆動するためボ
ールベアリング部を通して揺動傘歯車の噛合部に歯数が
多い程、軽快にして大きなスラスト圧が得られ、回転ロ
スが最小限に押さえられる。所で傾斜円盤が回転すれ
ば、揺動傘歯車へボールベアリングを介して揺動のみが
伝播し、回転力は伝わらない。傘歯車の噛合部分のみを
回転方向に送り出し、固定傘歯車と揺動傘歯車の歯数差
が１あれば揺動傘歯車が回転する。従って、入力回転方
向に対して、出力回転の方向転換は前記二つの傘歯車の
歯数の置き換えで得られる。本装置では、出力傘歯車と
揺動傘歯車の歯数を同一にしてカップリングとして用
い、一体となる出力軸へトルクを得ている。又、出力傘
歯車側の噛合歯数を固定傘歯車側と打消し合いにならな
い様に増減して、減速速度比を２倍にして出力を得るも
可である。構造上、ライナーによるバックラッシュの調
整が可能で、組立時の部品精度のバラツキによる調整、
メンテナンスなどに有利である。減速比の少ない場合、
歯数が少なく歯が大きくなるが、歯形を低く取れば、傾
斜円盤の角度は少なくてもよく効果的である。又、揺動
傘歯車と出力傘歯車の球状滑り部分をユニバーサルカッ
プリングとして用いればより静粛な回転が得られ、出力
傘歯車の噛合歯部分は不要となる。傘歯車の円錐角は１
８０°度のフラットな面より自由に増減した角度が選
べ、揺動傘歯車の歯数、歯形、円錐角が同一のものを固
定傘歯車か出力傘歯車のいずれかに適応出来、製造上有
利になるなどである。

（実 施 例）以下本発明にかかる傾斜円盤駆動型減速
装置の一実施例を図面に基づき説明する。第１図の本体
（８）内で軸受（１１）に支えられる入力軸（１）と傾
斜円盤（２）は一体であり、ボールベアリング（３）を
介して揺動傘歯車（４）に接合され、該傘歯車はさらに
固定傘歯車（５）と出力傘歯車（６）にそれぞれ噛合っ
ている。揺動傘歯車（４）と出力傘歯車（６）の球状習
動部分は滑り支持となっている。出力傘歯車（６）と出
力軸（７）は一体で軸受（１２）に支えられている。以
上の構成からなる装置の作動を説明すると、入力軸
（１）よりの伝導力は一体となつている傾斜円盤（２）
よりボールベアリング（３）を介して揺動傘歯車（４）
を揺動せしめ、前記揺動傘歯車の噛合う固定傘歯車
（５）と出力傘歯車（６）の各噛合部分が傾斜円盤から
の揺動作用により回転方向ヘ移動する、その際に固定傘
歯車（５）に対し揺動傘歯車（４）との歯数差が１多け
れば、揺動傘歯車は入力回転方向とは逆向きの回転とな
り、揺動傘歯車（４）と噛合う出力傘歯車（６）の歯数
が同一であれば該出力傘歯車は逆回転の出力を得て一体
の出力軸（７）ヘ伝導される。前記歯数の関係が逆であ
れば回転方向も変わる。尚出力傘歯車（６）側で固定傘
歯車（５）側と打ち消しとならない歯数差を設ければ２
倍の変速比となる。変速比の決めかたは歯数差１を基本
として、１／歯数とする。従って傾斜円盤の揺動角は歯
数Ｔが多い程少なく、歯数Ｔが少ない程大きくなるが、
極端に少ない歯数は使用出来なく、１０Ｔ程度以上の範
囲であれば歯形を低くして揺動角を少なくできる。但し
減速比を少なくすれば、第２図に示す様に傾斜円盤
（２）の傾斜角を変えない場合では、Ｃ１．Ｃ２間の距
離を多くとる必要が生じ揺動傘歯車が特異な形状にな
る。従って傾斜円盤の傾斜角を大きく取るのが良い。な
お揺動傘歯車はボールベアリング（３）で支持されるの
で球状支持部はなくてもよい。固定傘歯車（５）と出力
傘歯車（６）のバックラシュはライナー（１３）（１
４）で調整する事ができ、寸法のバラツキ、歯面摩耗に
よる変形が生じても対応出来る。

（発明の効果）以上のごとく本発明は従来の減速方法と
異質にして、傾斜円盤の駆動によるスラスト圧を用いた
軽快な動作であり、各項目で説明した通り少数部品と更
に同一加工部分などと耐久力の向上によるコストダウ
ン、小形化、剛構造、メンテナンスが容易、仕様性能の
向上などがある。

【図面の簡単な説明】

１・・・入力軸 ２・・・傾斜円盤 ３・・・ボールベアリング ４・・・揺動傘歯車 ５・・・固定傘歯車 ６・・・出力傘歯車 ７・・・出力軸 ８・・・本体 ９・・・入力側蓋 １０・・出力側蓋 １１・・ベアリング １２・・ベアリング １３・・ライナー １４・・ライナー

【手続補正書】

【提出日】平成３年２月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 傾斜円盤駆動型減速装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は傾斜円盤駆動型減速装
置、以下概要を述べると、本体内で４個の主要部品から
なり、入力軸（１）と傾斜円盤（２）は一体であり、傾
斜円盤（２）が回転すればボールベアリング（３）を介
して保持される揺動傘歯車（４）が揺動し、回転力は伝
動されず、傾斜円盤面の傾く方向のみがスラスト圧とな
って揺動傘歯車（４）に伝播される、従って揺動傘歯車
（４）は固定傘歯車（５）と噛合って差動回転する。前
記噛合運動から、固定傘歯車（５）と揺動傘歯車（４）
に歯数差があれば揺動傘歯車（４）は歯数差分の差動回
転力を得る。回転力を得た揺動傘歯車（４）はカップリ
ング歯（４ａ）を経て出力傘歯車（６）へ伝動し一体と
なる出力軸（７）に達する。傾斜円盤（２）の回転によ
り発生するスラスト圧を傘歯車でトルク変換に用いるの
で、噛合部のバックラッシュ調整が容易でロストモーシ
ョンの少ない高精度な傾斜円盤駆動型減速装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】一般的にはサイクロン減速機、偏心クラン
ク軸差動減速機、歯車差動減速機などがあり、偏心クラ
ンク軸を用いた装置を引例すると、特許出願公告昭４４
−２３７３に於いて、図の歯車６及び７は図に於けるＡ
点手前側、向側位置にあっては歯車の歯が交差し噛合が
不可能であって、該装置は実現し得ない。しかし前記歯
車の代わりに傘歯車を用いたとしてもクランクピン部と
軸受け間隙が歯車のバックラッシュと同様の作用となり
正逆回転時にロストモーションが発生する。外歯歯車と
内歯歯車を用いた差動装置では入出力回転が同方向に取
り出せないなどがある外、長時間運転後の摩耗によるバ
ックラッシュの発生に対して調整が不可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】装置の製造コスト
上、有利なのは歯車などの歯形、歯数、円錐角が同一の
部品が使え、しかも少数部品構成、高剛性構造、高精度
でとりわけロストモーション量の低減、小型化と高効
率、低騒音化、そのほか組立時と長時間運転摩耗後の噛
合バックラシュの調整が可能なことで、仕様などでは入
力回転方向に対して正回転、逆回転が可能なことなどが
求められている。本発明はこれら問題点の解決に向けて
開発したもので、より都合のよい傾斜円盤駆動型減速装
置を提供せんにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は回転駆動をする
傾斜円盤と傘歯車群を用いた減速機構造として、クラン
ク軸を用いないので軸受間隙がなく、スラスト間隙調整
が可能で問題解決に向けたのである。製造コストではす
でに述べた通りのほか、ロボットなどで設置空間が用意
されている場合では駆動に係る主要部品は４点でよく低
コストであり、入出力間が短く簡素な部品から小型で剛
構造となるほか傾斜円盤の駆動ではスラスト圧が大きく
取れ低騒音と良好な効率が得られる。クランクを用いた
装置の様にピンと軸受けの間隙により正逆回転時に発生
するロストモーションがない。傘歯車を用いるのでライ
ナーによりバックラシュの調整が容易で長時間運転後の
歯形が摩耗変形しても調整し対応できる。固定傘歯車の
歯数と揺動傘歯車の歯数のいずれかを多く又は少なくと
る事により、入力回転方向に対して正、逆回転のいずれ
かの出力を取り出せるなどと、傘歯車に特殊歯形の必要
もなく解決が得られたのである。

【０００５】

【作 用】本発明では傾斜円盤を回転駆動するため、ボ
ールベアリング部を介して保持する揺動傘歯車の噛合部
は軽快にして大きなスラスト圧が得られる。所で傾斜円
盤が回転すれば、揺動傘歯車へボールベアリングを介し
て揺動のみが伝播し、回転力は伝わらない。傘歯車の噛
合差動分のみを回転方向に送り出し揺動傘歯車が回転す
る。従って、入力回転方向に対して、出力回転の方向転
換は前記二つの傘歯車の歯数の置き換えで得られる。本
装置では、カップリング傘歯車の歯数と出力傘歯車の歯
数を同一にしてカップリングとして用い、出力傘歯車と
一体となる出力軸へトルクを得ている。又、出力傘歯車
側の噛合歯数差を設け、減速速度比を１／数千回転にし
て出力を得るも可である。ここで出力回転数を求める
と、歯数は固定傘歯車（５）をＡ．揺動傘歯車（４）を
Ｂ．カップリング傘歯車（４ａ）をＣ．出力傘歯車
（６）をＤ．とし、出力回転数をＯＰとしたとき、 れば式からＡ：Ｂの歯数差のみの出力回転が得られる。
構造上、ライナーによるバックラッシュの調整が可能
で、組立時の部品精度のバラツキによる精度調整、メン
テナンスなどに有利である。傘歯車の円錐角は１８０゜
度のフラットな面より自由に選択した角度が選べるほ
か、歯数を多くして減速比を大きく取るほうが揺動量を
少なく出来る。揺動傘歯車の歯数、歯形、円錐角は同一
のものを固定傘歯車か出力傘歯車のいずれかに適用でき
るので製造上有利になるなどである。

【０００６】

【実 施 例】以下本発明にかかる傾斜円盤駆動型減速
装置の一実施例を図面に基づき説明する。図１での本体
（８）内で軸受（１１）に支えられる入力軸（１）と傾
斜円盤（２）は直結であり、ボールベアリング（３）を
介して保持される揺動傘歯車（４）およびカップリング
傘歯車（４ａ）があり、該各傘歯車はさらに固定傘歯車
（５）と出力傘歯車（６）にそれぞれ噛合っている。出
力傘歯車（６）と出力軸（７）は一体で軸受（１２）に
支えられている。以上の構成からなる装置の作動を説明
すると、入力軸（１）よりの伝動力は一体となっている
傾斜円盤（２）よりボールベアリング（３）を介して揺
動傘歯車（４）を揺動せしめ、前記揺動傘歯車の噛合う
固定傘歯車（５）と出力傘歯車（６）の各噛合部分が傾
斜円盤からの揺動作用によりスラスト圧が回転方向へ移
動する。その際に固定傘歯車（５）に対し揺動傘歯車
（４）との歯数差が１多ければ、揺動傘歯車は入力回転
方向とは逆向きの回転となり、カップリング傘歯車（４
ａ）と噛合う出力傘歯車（６）の歯数が同一であれば該
出力傘歯車は逆回転の出力を得て一体とする出力軸
（７）へ伝動される。前記歯数の関係を逆に置き換えれ
ば出力回転方向は変わる。尚出力傘歯車（６）と固定傘
歯車（５）に歯数差を設ければ大減速比となる。他機種
のごとくクランク軸のピン部と軸受けの間隙に起因する
正逆回時のロストモーシヨンの発生がなく、固定傘歯車
（５）と出力傘歯車（６）のバックラシュはライナー
（１３）（１４）で調整する事ができ、寸法のバラツ
キ、歯面摩耗による歯型変形が生じても調整対応が出来
る。

【０００７】

【発明の効果】以上のごとく本発明は従来の減速方法で
はロストモーションが大きかったりバックラッシュの調
節が出来ないが、傾斜円盤の駆動によるスラスト圧を用
いた軽快な動作であり、ロストモーションが少なくロボ
ットなど高精度の座標を要する減速装置に適し、大減速
比たとえば１／数百〜数千回転では、前記した式のＢと
Ｄは同歯数としＡを１多くし、Ｃを１少なくすれば得ら
れる。又入力回転方向に対し正逆方向の出力回転が容易
に得られる外、各項目で説明した通り少数部品と更に同
一加工部分などと再調整による耐久力の向上とコストダ
ウン、小形化、剛構造、メンテナンスの容易性、仕様性
能の向上などがある。

【０００８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の断面図

【符号の説明】 １・・・入力軸 ２・・・傾斜円盤 ３・・・ボールベアリング ４・・・揺動傘歯車 ４ａ・・カップリング傘歯車 ５・・・固定傘歯車 ６・・・出力傘歯車 ７・・・出力軸 ８・・・本体 １０・・出力側蓋 １１・・ベアリング １２・・ベアリング １３・・ライナー １４・・ライナー

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力軸と一体の傾斜円盤部よりの伝動力の内、スラスト
   圧のみがボールベアリングを介して揺動傘歯車を揺動せ
   しめ、該揺動傘歯車と固定傘歯車及び出力傘歯車の噛合
   接合部分が傾斜円盤に沿ってスラスト圧を伴い回転方向
   に移動するのを利用して、前記揺動傘歯車と噛合う固定
   傘歯車に１以上の歯数差があれば、揺動傘歯車へ変換出
   力となり動力伝動され、さらに該揺動傘歯車により内径
   側の出力傘歯車へカップリング歯を介して出力軸に動力
   伝動される。尚カップリング側に打ち消しとならない歯
   数差を設けても変換出力が得られる。本装置は入、出力
   間が短く剛性構造となり、固定傘歯車またわ出力傘歯車
   のいずれか一方を揺動傘歯車の歯形、歯数、円錐角など
   を同一にできる外、入力回転方向に対して正回転、逆回
   転が任意に取り出せ、この種装置では噛合部のバックラ
   ッシュをライナーにて調整ができる等などを特徴とし
   た、目的物とする傾斜円盤駆動型減速装置