JPH0777247A

JPH0777247A - 駆動装置

Info

Publication number: JPH0777247A
Application number: JP22436893A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sudo; 肇須藤; Hitoshi Hattori; 仁志服部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【構成】第１の部材３２５に固定内歯車３２６を設け、
また第２の部材３０４に低速回転軸３２９および回転内
歯車３２８を設け、これらの内歯車に遊星歯車を３４０
を噛合させ、この遊星歯車は中空のキヤリア３４１によ
って低速回転軸に支承される。また、キヤリアから放射
方向にフランジ状の高速回転伝達部材３３０を突設し、
上記の内歯車の外側に配置されたモータに連結する。【効果】第１の部材３２５と第２の部材３０４とを回動
自在に支承する機能と、これらを回転駆動する機能を兼
用し、またモータ、歯車等の部品が全て同軸状に配置さ
れるので、容積効率が高く、小形化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの部材を互いに回
転自在に連結するとともに、これらの部材を相対的に回
転するように駆動する装置に関する。さらに特定すれ
ば、本発明は小形の作業機械等において、駆動用の車輪
やアーム、リンク等の関節部分に内蔵され、これらの車
輪やアーム等の支承と駆動を兼用することができ、かつ
極めて小形に形成することができる駆動装置を提供する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、狭隘な空間で作業または作動
することができ、従来の機械とは異なった用途や、また
は従来の機械では不可能とされていた作業を行うことが
できる極めて小形の機械の開発がおこなわれている。

【０００３】図１および図２には従来の小形の走行機械
を示す。このものは、配管等の内部を走行し、この配管
内部の検査等を行う走行機械である。図中の２０２はこ
の走行機械の本体である。なお、２０１は検査すべき配
管である。この本体２０２は、その中央部が屈曲可能な
部分２０３に形成され、この配管２０１の曲り等に対応
してこの本体２０２も屈曲自在となっている。この本体
２０２の前後両端部にはそれぞれ走行機構２０４が設け
られている。これらの走行機構２０４は、モータ２０
５、このモータ２０５によって駆動されるウオーム２０
６、このウオームに噛合し放射状に配置された４個の歯
車２０７、これらの歯車２０７にそれぞれ噛合した２個
の歯車２０８、これらの歯車２０７，２０８の回転軸を
連結するとともに、歯車２０７の回転軸回りに回動可能
なＬ字状のリンク２０９、上記の歯車２０８の両側に設
けられこの歯車２０８と一体的に回転する一対の車輪２
１０とから構成されている。なお、この走行機械には、
上記の走行機構の各部品を支持する部材、および配管２
０１の内部を検査する照明装置や小型のカメラ等が設け
られているが、図ではこれらを省略してある。

【０００４】この走行機械は、上記のモータ２０５によ
って、各歯車が図１６の矢印に示す方向に回転し、図中
の左側に走行する。上記の車輪２１０は配管２０１の内
面に当接して走行するが、この走行駆動の反力によって
上記のＬ字状のリンク２０９が図１６中の矢印Ａに示す
ような方向の力を受ける。これによって、これらの車輪
２１０は所定の力で配管２０１の内面に押圧され、スリ
ップすることがない。また、配管２０１の径が変化した
り、また配管の曲り部を通過するような際には、上記の
リンク２０９が歯車２０７の回転軸回りに回動し、この
径の変化を補償して車輪２１０が常にこの配管２０１に
内面に追従して密着する。

【０００５】上記のような走行機械は、小形に形成さ
れ、小径の配管内を自由に走行し、検査を行うように構
成されている。しかし、上記の図からも明らかなよう
に、この走行機械では、走行機構２０４の構造が複雑
で、その容積効率が低い。すなわち、このような従来の
走行機械の走行機構２０４は、モータ２０５の回転はウ
オーム２０６を介して径方向に配置された４個の歯車２
０７に伝達される。さらに、この歯車２０７の回転は、
この周囲に配置された歯車２０８に伝達される。このよ
うな動力の伝達経路は複雑であり、各歯車等の部品が広
い空間にわたって配置され、これらの部品の配置される
空間的な密度、すなわち容積効率が低い。

【０００６】したがって、このような走行機械を可能な
限り小形化して可能な限りの細い径の配管等の内部を走
行させるためには、その走行機構の容積効率を向上させ
る必要がある。このためには、その走行機構を構成する
部品が可能な限り狭い空間に密に配置されるような走行
駆動機構が必要となる。

【０００７】また、上記のような走行形の機械の他に、
たとえばアーム、リンク等を備えた作業機械もある。従
来のこのような機械では、このアーム等を回動駆動する
機構を別の位置に配置し、ケーブル、軸等によってこれ
らアーム等を回動駆動するように構成されていた。しか
し、このような構成では、この駆動機構の容積効率が低
く、この機械を小形化するのは困難であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に基づいてなされたもので、車輪とハウジング、複数の
アーム等、２っの部材を互いに回転自在に連結するとと
もに、これらの部材を互いに回転駆動することができ、
かつ容積効率が高く、極めて小形に形成することができ
る駆動装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の装置は、モータ
と不思議歯車機構を用いた変速機構を内蔵し、第１の部
材と第２の部材を回転自在に連結するとともに、上記の
第１の部材と第２の部材を互いに回転するように駆動す
る装置である。

【００１０】この装置は、上記の第１の部材に一体的に
設けられた固定内歯車と、第２の部材に一体的に設けら
れ上記の固定内歯車と同軸状に配置されるとともにこの
固定内歯車と歯数の相違する回転内歯車と、上記の第２
の部材に一体的に設けられ、上記の固定内歯車および回
転内歯車と同軸状に配置された低速回転軸とを備えてい
る。

【００１１】また、上記の固定内歯車および回転内歯車
に噛合し、公転および自転自在な遊星歯車を備え、これ
らの遊星歯車は上記の低速軸に回転自在に支承された中
空状のキヤリアに支承されている。この中空状のキヤリ
アの外周からはフランジ状の高速回転伝達部材が放射方
向に突設され、この高速回転伝達部材は上記の固定内歯
車の端面と回転内歯車の端面との間を通ってこれら固定
内歯車および回転内歯車より外側に延長されている。

【００１２】そして、上記の固定内歯車および回転内歯
車の外側を囲んでモータが配置され、そのロータは上記
の高速回転伝達部材に取り付けられ、またステータは上
記の第１の部材に取り付けられている。また、上記の第
１の部材は軸受を介して上記の低速回転軸またはキヤリ
アの一方または両方に回転自在に支承されている。

【００１３】

【作用】上記の第１の部材および第２の部材は、上記の
低速回転軸またはキヤリアを介して互いに回転自在に連
結され、この駆動装置はこれらの部材の軸受または関節
として機能する。また、上記のモータによって高速回転
伝達部材を介して上記のキヤリアが回転される。これに
よって、この回転はこの不思議歯車機構によって大きな
減速比で減速されて低速回転軸に伝達され、第１の部材
と第２の部材が互いに回転する。

【００１４】この装置は、上記のように２つの部材を回
転自在に支承する軸受または関節の機能を兼用し、また
モータ、歯車等が全て同軸状に配置され、その容積効率
が高く、極めて小形に形成することができる。また、モ
ータが固定内歯車および回転内歯車の外側に配置されて
いるので、このモータをこの装置の外形寸法と略等しい
大きな径とすることができる。したがって、このモータ
の径をこの駆動装置の仕様等で与えられた所定の寸法内
で最大の径とすることができ、そのトルクを最大とする
ことができる。また、不思議歯車機構を採用しているの
で、減速比を大きくすることができ、上記のモータの回
転数を大きくすることが可能であり、このモータの出力
を大きくすることができる。

【００１５】

【実施例】図３ないし図５を参照して本発明の駆動装置
を使用した第１の実施例の走行機械を示す。この走行機
械は、図３および図４に示すように、複数の走行車輪ユ
ニット３０１を備えている。なお、図中の３０２は検査
すべき配管であり、この配管はこの実施例の場合、矩形
の断面形状を有している。これらの走行車輪ユニット３
０１は、モータ等の駆動源および変速機構を内蔵した駆
動装置３０３を備え、この駆動装置３０３は略円筒状の
外形形状をなしている。そして、この駆動装置３０３の
両側には、それぞれ一対の車輪３０４が取り付けられ、
これらの車輪３０４はこの駆動装置３０３によって回転
駆動される。そして、これらの走行車輪ユニット３０１
の駆動装置３０３は、連結部材３０５によって互いに直
列状に連結されている。これらの連結部材３０５は、弾
性を有する板ばね状の部材で、その弾性力によって隣接
する走行車輪ユニット３０１を互いに反対方向に付勢す
るように構成されている。したがって、これらの走行車
輪ユニット３０１の車輪３０４は、この配管３０２の互
いに対向する内壁面に押圧され、所定の走行推力を発生
する。また、この配管３０２の径等が変化した場合に
は、上記の連結部材３０５が弾性変形することにより、
この径の変化を補償し、これらの車輪３０４はこの配管
３０２の内面に追従し、安定して走行することが可能で
ある。

【００１６】このような走行機械は、走行車輪ユニット
３０１の径よりやや大きい高さ、これら走行車輪ユニッ
ト３０１の幅よりやや広い幅の配管内を走行が可能で、
従来のものと比べてより径の小さい配管やより狭い隙間
内を走行することができる。なお、この実施例では矩形
断面の配管を示したが、走行車輪ユニット３０１を配管
の軸方向回りに順次角度を持たせて配置すれば円形の配
管内を走行させることができる。この場合、上記の実施
例では上記の連結部材３０５は板ばね状のものを使用し
たが、断面が円形の弾性部材、たとえばピアノ線等の部
材を使用することができ、このような弾性部材を使用す
れば全方向に弾性変形が可能である。

【００１７】また、このような複数の走行車輪ユニット
３０１の複数個を上記のような連結部材３０５で連結し
て構成した走行ユニットを、前述した図１６に示すよう
な走行装置の本体２０２の前後に取り付けるようにして
も良い。このようにすれば、この本体２０２内に内蔵し
た操向機構によって、これらの走行ユニットの操向をす
ることもできる。

【００１８】上記の走行車輪ユニット３０１の駆動装置
３０３は、これらの車輪３０４より径が小さく、また幅
も可能な限り狭く、かつこれらの車輪３０４に十分な回
転トルクを与えるものでなければならない。これらの駆
動装置は、変速機構やモータ等が内蔵され、これらは図
５に示すように各部品が可能な限り狭い空間に配置され
ている。

【００１９】図中の３２９は低速回転軸であり、この実
施例では上記の車輪３０４の車軸を兼用している。この
低速回転軸３２９の一端部にはフランジ部３３０が形成
されており、このフランジ部３３０は上記の一方の車輪
３０４に取り付けられている。また、この低速回転軸３
２９の他端部は、スプライン等の取付け部３３３を介し
て他方の車輪３０４に取り付けられている。

【００２０】そして、この低速回転軸３２９と同軸状
に、中空のキヤリア３４１が設けられている。このキヤ
リア３４１は、図６に示すように中空状をなし、たとえ
ば３個の遊星歯車３４０が軸３６０および軸受３６３に
よって自転自在に支承されている。また、このキヤリア
３４１の軸方向の中央部からは、複数の高速回転伝達部
材、たとえば３個のフランジ部３６５が径方向に突設さ
れている。そして、このキヤリア３４１の両端部は、軸
受３３１によって上記の低速回転軸３２９に回転自在に
支承され、この低速回転軸３２９はこの中空状のキヤリ
ア３４１の中心部を軸方向に貫通している。

【００２１】また、この低速回転軸３２９のフランジ部
３３０には、略円筒状の回転内歯車部材３２７が取り付
けられ、この回転内歯車部材３２７の内周面には回転内
歯車３２８が形成され、この回転内歯車３２８は上記の
遊星歯車３４０に噛合している。また、図中の３２５は
この駆動装置３０３のケーシングを兼用する固定内歯車
部材である。この固定内歯車部材は、全体として浅いカ
ップ状をなしており、その中央部には円筒状の支承部３
５０が一体に形成され、この支承部３５０の内周面に固
定内歯車３２６が形成され、この固定内歯車３２６は上
記の遊星歯車３４０に噛合している。そして、上記の回
転内歯車３２８と固定内歯車３２６とはその歯数が数枚
程度相違している。そして、これらの回転内歯車３２
８、固定内歯車３２６、遊星歯車３４０、キヤリア３４
１等によって減速比の大きないわゆる不思議歯車機構が
構成されている。

【００２２】また、上記のキヤリア３４１のフランジ部
３６５には、リング状の固定リング３８１によってモー
タのロータ３７６が取り付けられている。また、この固
定リング３８１の内周面と上記の固定内歯車部材３２５
の支承部３５０の外周面とは軸受３８２を介して回転自
在に支承されている。したがって、この駆動装置３０３
のケーシングを兼用する固定内歯車部材３２５は、上記
の支承部３５０、軸受３８２、固定リング３８１、キヤ
リア３４１を介して、上記の低速回転軸３２９に回転自
在に支承されている。また、この固定内歯車部材３２５
には、上記のモータのステータ３８０が取り付けられて
いる。

【００２３】また、この駆動装置３０３のハウジングを
兼用する固定内歯車部材３２５は、板バネ等の公知の弾
性部材３０６を介して、前述の連結部材３０５に接続さ
れている。

【００２４】この実施例のものは、モータのロータ３７
６が高速で回転し、この回転は上記の変速機構で大きな
減速比で減速され、上記の低速回転軸３２９を介して上
記の車輪３０４を回転させる。このような駆動装置は各
部品が空間的に無駄なく、高い密度で配置されるので、
このような駆動装置３０３を極めて小型に形成すること
ができる。また、このものは、モータのロータ３７６や
ステータ３８０がキヤリア３４１の周囲に配置され、そ
の径がこの駆動装置３０３の径の許す限りの最大の径と
なっており、このモータのトルクおよび出力を大きくす
ることができ、車輪３０４の駆動トルクをより大きくす
ることができる。また、この駆動装置３０３は、低速回
転軸３２９や固定内歯車部材３２５等が車軸やハウジン
グとして兼用されているので、この駆動装置３０３がよ
り小形化できる。

【００２５】また、本発明の駆動装置は、上記のような
車輪の駆動装置だけでなく、他の装置にも適用できる。
たとえば、図７ないし図９に示す第２の実施例のよう
な、アームまたはリンクを回動させる駆動装置に適用す
ることができる。

【００２６】図７および図８には、小形のロボット等の
作業機械の回動アームまたは回動リンク機構を示す。こ
のものは、複数のアーム４０１，４０２，４０３，４０
４を、これらを回動可能に連結するとともに回動駆動す
る駆動装置４０５で連結した関節形の機構である。な
お、４０６は合成ゴム等の弾性材料で形成されたカバー
である。

【００２７】そして、これらの駆動装置４０５は図９に
示すように構成されている。この駆動装置４０５は、そ
の構成は上記の第１の実施例に示す駆動装置と同様のも
のであるが、固定内歯車部材３２５が上記の一方のアー
ム４０１と一体に構成され、この固定内歯車部材３２５
の部分がこのアーム４０１の端部を構成している。ま
た、上記の低速回転軸３２９はこれらのアームを回動自
在に接続する回動ピンを兼用しており、そのフランジ部
３３０は他方のアーム４０２の端部に取り付けられてい
る。なお、この低速回転軸３２９は、この他方のアーム
４０２と一体に形成してもよい。

【００２８】また、この低速回転軸３２９の他端部は、
軸受４１０、取付け蓋部材４１１を介して上記の一方の
アーム４０１の端部に支承されている。したがって、こ
の一方のアーム４０１はこの軸受４１０と前述の軸受３
８２を介して２箇所でこの低速回転軸３２９に支承され
ており、これらのアーム４０１、４０２の接続がより確
実になる。

【００２９】このような駆動装置４０５は、上記のよう
にアームまたはリンクを回動自在に連結する関節機構
と、これらのアームまたはリンクを回動駆動する機構と
を兼用している。したがって、このような関節機構が簡
単になり、従来の機構のように、これらアームまたはリ
ンク等をケーブル等を介して別の駆動機構で駆動する必
要がなく、このような関節アームまたはリンク機構をよ
り小形に形成することができる。なお、この図２３の駆
動装置４０５は、上記の点以外は前述の駆動装置３０３
と同様の構成であり、図９中、駆動装置３０３と対応す
る部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【００３０】さらに、本発明の駆動装置は、上記の実施
例のような機械にのみ適用されるものではなく、その他
の各種の小形の機械の駆動装置として適用できることは
もちろんである。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く本発明の駆動装置は、２つの
部材を回転自在に支承する軸受または関節の機能を兼用
し、またモータ、歯車等が全て同軸状に配置され、その
空間効率が高く、極めて小形に形成することができる。

【００３２】また、モータが固定内歯車および回転内歯
車の外側に配置されているので、このモータをこの装置
の外形寸法と略等しい大きな径とすることができ、この
モータのトルクを所定の寸法内で最大とすることができ
る。また、不思議歯車機構を採用しているので、減速比
を大きくすることができ、上記のモータの回転数を大き
くすることが可能であり、このモータの出力を所定の寸
法内で最大とすることができ、この駆動装置全体を一層
小形に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の小形走行機械の概略的な側面図。

【図２】図１の２−２線に沿う断面図。

【図３】第１の実施例の小形走行機械の概略的な側面
図。

【図４】図３の４−４線に沿う断面図。

【図５】第１の実施例の駆動装置の縦断面図。

【図６】第１の実施例の駆動装置のキヤリアの斜視図。

【図７】第２の実施例の小形作業機械の縦断面図。

【図８】図７の８−８線に沿う断面図。

【図９】第２の実施例の駆動装置の縦断面図。

【符号の説明】

３０３…駆動装置３０４…車輪（第２の部材）３２９…低速回転軸３２５…固定内歯車部材（第１の部材）３２６…固定内歯車３２８…回転内歯車３３０…フランジ部（高速回転伝達部材）３４０…遊星歯車３４１…キヤリア３７６…ロータ３８０…ステータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータと変速機構を内蔵し、第１の部材
と第２の部材を回転自在に連結するとともに、上記の第
１の部材と第２の部材を互いに回転するように駆動する
装置であって、上記の第１の部材に一体的に設けられた固定内歯車と、上記の第２の部材に一体的に設けられ上記の固定内歯車
と同軸状に配置されるとともにこの固定内歯車と歯数の
相違する回転内歯車と、上記の第２の部材に一体的に設けられ、上記の固定内歯
車および回転内歯車と同軸状に配置された低速回転軸
と、上記の固定内歯車および回転内歯車に噛合し、公転およ
び自転自在な遊星歯車と、上記の低速軸に回転自在に支承されるとともに上記の遊
星歯車を自転自在に支承する中空状のキヤリアと、上記の中空状のキヤリアの外周から放射方向に突設さ
れ、上記の固定内歯車の端面と回転内歯車の端面との間
を通ってこれら固定内歯車および回転内歯車より外側に
延長されたフランジ状の高速回転伝達部材と、上記の固定内歯車および回転内歯車の外側を囲んで配置
され、そのロータは上記の高速回転伝達部材に取り付け
られ、またステータは上記の第１の部材に取り付けられ
たモータと、上記の第１の部材を少なくとも上記の低速回転軸または
キヤリアのいずれか一方に回転自在に支承する軸受とを
具備したことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】前記の第１の部材はこの駆動装置のケー
シングであり、また前記の第２の部材は前記の低速回転
軸に取り付けられた車輪であることを特徴とする請求項
１の駆動装置。
【請求項３】前記の車輪は一対のものであり、この一
対の車輪は前記の低速回転軸の両端部に取り付けられて
おり、また前記の第１の部材は前記のキヤリアに回転自
在に支承されていることを特徴とする請求項２の駆動装
置。
【請求項４】前記の第１の部材および第２の部材は互
いに回動するアームまたはリンクであることを特徴とす
る請求項１の駆動装置。