JPS58156749A - 補償継手を有する軌道運動式減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、同出願人による米国特許願「減速機ならびに
バノクラノン減少方法ｊ　　（５ｅｒｉａｌ　Ａ　３４
４＋８８６．１９８２年２月１日出願）ならびに同出願
人による米国特許願［アンチバノクラノシベアリ／グを
有する減速機Ｊ　　（Ｓｅｒｉａｌ　＆　３５２＋１２
１＋本願と同日出願）の一部継続出願である。

本発明は、改良駆動／ステムを有する軌道運動式減速機
に関するものである。より特定すれば、本発明は、駆動
軸に対する半径方向の力を除去し、そうすることにより
、ベアリング構造の寿命を延ばし、かつ駆動モータの修
理もしくは交換を容易にする駆動システムに関するもの
である。

外周が外トロコイド曲線を形成する歯車状のロータのエ
ピサイクリックな運動を利用した減速機構は、従前から
知られて（へる。デザインニー−ス（Ｄｅｓｉｇｎ　Ｎ
ｅｗｓ　）誌の１９６１年８月１８日刊行の冊には、減
速機構の基礎をなす単段サイクロイドカムが記載しであ
る。同様の構造が、本出願人の米国特許第３，９９８，
１１２号に記載されている。

以前には、平歯車を利用した、これに相当する装置が知
られていた。フート・ジュニア（Ｆｏｏｔｅ　Ｊｒ、）
。

は、その米国特許第２，２５０，２５９号において、そ
うした８心機構を開示している。

この種の減速機構のほとんどは、作動に際して、駆動軸
もしくはそのベアリングに対する半径方向の力を発生さ
せるが、この力は、摩耗を増大させ、駆動軸ならびに関
連機構の強化を要求し、また、駆動軸のために、少なく
とも２個の、互いに間隔をおいて配された支持ベアリン
グを設けることを必要とする。この半径方向の力を除去
もしくは制限すべく、従来のこの種の装置のうちのある
ものは、サイクロイドカムと関連ローラの間、あるいは
ギヤタイプユニットの場合には遊星歯車装置の歯の間に
、実質的な公差があるように作られてい１　　　　る。

そうした公差は、当該ユニットを、精確なモーションコ
ントロールの用途に対しては不適とするようなバノクラ
ノ／を、不可避的な結果としてもたらすものである。

本発明は、上述のタイプの、精確なモーションコントロ
ール用途に適した減速機において具現され、この減速機
にあっては、駆動軸と軌道ロータの間に、補償継手が介
在させられる。この補償継手は、ロータに保持されたロ
ータ駆動部材もしくはホイールに回転運動をさせる一方
、駆動軸に対する半径方向の力を発生させることなく、
ロータが所定の軌道から偏向することを許容するもので
ある。

ここに開示するユニットにおいては、駆動軸によって回
転させられるロータ、駆動部材上に自由回転可能に取り
つけられた軌道ロータが、外周に外トロコイド曲線を形
成し、この外トロコイド曲線は、固定支持部に設けられ
た一連のローラの各々と同時的に係合し、ロータの外周
におけるロープ（１ｏｂｅ　）の数は、支持部のローラ
の数よりも１個だけ少ない。駆動軸が回転すると、ロー
タは、軌道運動を行なうと同時に、ロータにおけるロー
プの数の逆数に等しい減速比で回転する。同様の構造が
、第２の軌道ロータを有する第２段側機構として設置さ
れ、この第２の軌道ロータは、先に述べた第１の軌道ロ
ータによって駆動され、同一の偏心部材に、よって軌道
運動をさせられる。この第２段側は、出力駆動を更に減
速するものであるが、この出力駆動は、第２段側のロー
ラを支持する回転可能な出力ディスクによって与えられ
る。

本発明によれば、ロータ駆動部材は、長さの可変なりラ
ンク腕によって回転させられ、このクランク腕は、回転
スラストのみを与え、駆動軸に半径方向の力を伝えるこ
とはしない。この補償継手は、駆動軸にキー着その他の
方法で固定された駆動スリーブの形態をとることができ
、この駆動スリーブは延長して、軌道ロータ内を自由回
転可能に取りつけられた円形のロータ駆動部材に設けら
れたスロットと摺接する。この駆動スリーブは、ロータ
駆動部材内におけるスロットの２つの対向内面と、駆動
軸の軸から半径方向外側へ向けて変位した点において、
摺接する。かくして、この駆動スリーブは、クランク機
構を形成し、ロータ駆動部材におけるスロットは、ロー
タ駆動部材ならびにロータアセンブリが半径方向に所望
の運動を行なうことを計容するべく十分な長さを有して
いる。ロータと周囲のローラとの間における相互作用に
よって発生し、スロットの長手方向の軸と平行な第１の
ラインに沿って伝えられる半径方向の運動は、結果的に
は、ロータ駆動部材をそのスロットの軸に沿って運動さ
せるのみであって、クランク腕の有効長がわずかに変化
することを除いて、他には何らの影響も及ぼさない。ス
ロットの長手方向の軸に対して垂直なラインに沿って伝
えられる半径方向の運動の力は、駆動モータのトルクを
単に促進するか妨害するかのいずれかにすぎず、わずか
の位相のずれが起こることを除いて、他に何らの結果も
もたらすことがない。中間角度における運動は、これら
２つの効果の組合せを生じさせる。かくして、駆動軸は
、半径方向の力の原因となるはずの種々の運動の方向と
は無関係に、半径方向の強い力から保護される。

スリーブ延長部の駆動面は、ロータ駆動部材との接触個
所において円弧を形成するため、スロノトの軸に対して
垂直な半径方向の運動は、それが惹き起こすロータ駆動
部材のわずかな回転運動に際してロッキングやパインデ
ィングの原因となることがなく、従って、上記駆動面は
、スロットの面と常にしっかり接触した状態に留まり続
け、バノクラノシの原因になることがない。駆動スリー
ブの端部に設けられた溝により、該端部は２つの指片に
分かたれ、その各々は、２つの駆動面の一方をなしてお
り、これらの駆動面は、全負荷状態の下において発生さ
せられるべき最大トルクに等しいか、もしくはそれより
も大きな追従力に対して偏心されたロータ駆動部材内の
スロットの面に対して押しつけられる。大型のユニット
の場合には、指片の駆動面の間の間隔が、調節ねじによ
って精確に調節される。

以下図面を参照して説明すると、図中、符号２で全体的
に示す補償継手は、駆動スリーブ３を含ｑ　　　　み、
この駆動スリーブ３は、軸４の平坦部８と接触するセク
トねじ６によって、駆動軸４に固定される。駆動スリー
ブ３の一端には、切欠きを設けることにより、延長部１
２が形成され、この延長部１２は、ロータ駆動部材１６
のスロット１４内に延びている。このロータ駆動部材１
６は、減摩ベアリング１８内に回転可能に取りつけられ
、また、この減摩ベアリング１８は、軌道ロータ２２の
開口部内に回転可能に保持されている。

各々が軸２６にて支持された１４個のロー２２４は、支
持ディスク２８上に取りつけられ、円形等間隔に配され
て、内歯歯車にいくぶん似かよりた構造を形成する。ロ
ータ２２の外周は、外トロコイド曲線により、１３個の
一連、のロープ２２ａを形成し、常に、ローラ２４と係
合している。

入力軸４が駆動させられると、スリーブ延長部１２は、
ロータ駆動部材１σを、軸４の軸から偏心された円軌道
で回転させてロータ２２に軌道運動を行わせる。その間
、ロータ２２の外周面は、ローラ２４の各々と、常に係
合したままであり続ける。上記軌道運動は、ロータ２２
に、自軸を中心として、軸４の回転速度の１３分の１に
等しい回転速度で、軸４とは反対の方向に回転させる。

軌道ロータならびにその関連ローラの作動の詳細につい
ては、先述の２つの米国出願と合せて参照される同出願
人の米国特許第３．９９８．１１２号に述べられている
。

機械加工の精度の限界と、温度変化や、かけられる負荷
より生ずるストレス等の、環境ならびに作動上の諸要素
のため、駆動機構に対する半径方向の力が生ずることの
ないような精確なユニットを構成することは、通常の方
法では不可能である。

諸寸法において、十分な公差が設けられていないと、駆
動機構に対する非常に大きな半径方向の力が生ずること
があり得る。先に述べた米国特許願「減速機ならびにバ
ノクラノシ減少方法」においては、サイクロイドロータ
が、コントロールされた全方向追従性を与える、予負荷
をかけられた構造によって支持された配置が開示されて
いる。この、全方向追従性と協働する予負荷は、全ての
ローラの間の負荷を均等にしつつ、機構のパインディン
グを防止する。ロープの突部における力は無数に近くな
９得るため、ローラの間の負荷の有効な分配が得られる
。他の諸要因を補償しかつパノクラノ／を防止すべく十
分な追従性をユニットがまだ有していない時に負荷が加
えられて、そのためにローラの実質的な偏向の起こるこ
とのないように、ローラの支持体は十分な剛性を有して
いなければならない。このような処置により、はとんど
バノクラノ／を生ずることなく、駆動方向を反転するこ
とが可能となる。これは、モーションコントロールの用
途においては重要な利点である。

ローラの位置にそうした追従性があると否とにかかわら
ず、半径方向の運動は生じ得るのであって、これは吸収
されない限り、駆動機構に対する実質的な力を発生さす
ることになる。この運動の吸収の目的に、スプリングも
しくはゴム等の弾性材を使用スルこトハ、モーションコ
ントロールシステムにおける安定性の欠如もしくは過渡
揺動につながるものであり、従って、避けるべきである
。

補償継手２の駆動スリーブ３は、第２図ないし第４図に
おいて、より詳細に示しである。スリーブ３のシリンダ
状部分３４は、ねじの切っである開口部３６を有してお
り、これはねじ６を受ける。

シリンダ状部分３４と一体に形成された延長部１２は、
シリンダ状部分の円周のほぼ３分の１を占める範囲に延
びている。延長部１２０対向駆動面３８および４２は、
軸４に対して垂直な平面内において円弧を形成し、この
円弧の直径は、スロノ）１４の幅に等しい（第１図）。

スリーブ延長部１２に関してスロット１４を回転させる
半径方向の力が生じた際、円弧状の駆動面３８および４
２は、スロットの隣接内面に対し、しっかり接触し続け
る。

円弧の直径がこれよりも大きいと、パインディングが起
こりがちになり、反対に、これよりも小さいと、接触が
失なわれて、バノクラノンもしくは９動の原因となる。

更に、駆動面３８および４２は、第２図に示すように、
スリーブ３の長手方向の軸に平行な方向に沿って、中高
に作られている。

駆動スリーブ３の駆動面３８および４２は、ス１　　　
　ロット１４における直線状の対向内面と接触する。

この継手が減速機内にバノクラノンもしくは９動を惹き
起こすことを更に完全に防ぎ、かつ−切のパインディン
グを回避するべく、駆動面３８および４２は、スロット
１４の内面と常に密接に接触した状態に維持される。延
長部１２を２つの指片１２ａおよび１２ｂに分ける伸縮
溝４４によって、弾力が与えられる。駆動面３８および
４０は、スロット１４の内面に対して常に一定の押圧力
を維持するべく寸法づけられ、スリーブ３の指片１２ａ
および１２ｂの剛性は、全駆動トルクのもとにおいて、
それらの偏位がほとんど起こらない程度にされる。スロ
ット１４の端部４６および４８（第１図）は、曲線状に
作られ、スロット１４の長さは、ロータ駆動部材の半径
方向の運動を許容するに足るだけの寸法にされる。

大型のユニットの場合には、必要とされる動力の関係か
ら、上述のような単純な追従性配置を使用できない場合
があり、幅の固定調節の可能なスリーブ延長部が望まれ
る。第６図に示した例においては、先の場合と同様のス
リーブ延長部１２の指片１２ｂは調節ねじ５０と螺合し
ておシ、このねじ５０は、溝４４を越えて、指片１２ａ
の隣在面に当接する。

作動に際し、ロータ２２ならびにロータ駆動部材１６の
、第１図におけるＹ−Ｙ線に沿った半径方向の運動によ
り、ロータ駆動部材１６は、駆動スリーブ３に関して、
Ｙ−Ｙ線に平行な運動を行なう。その結果、駆動軸に対
して、この運動からは何らの半径方向の力も加えられる
ことなく、一方、補償継手２は、ロータ駆動部材１６に
対し、回転力を与え続ける。線ｘ−ｘ屁沿った半径方向
の運動は、モータのトルクに抗する回転運動を生じさせ
、駆動の相を転するが、唯一の半径方向の力は、軸４に
よって発生させられた駆動トルクより生じ、その大きさ
は、クランク腕の長さで割ったトルクに等しい。

軸４は、本例の場合、減速機の一端にねじ５４にて適当
に固定された平形モータ５２（第５図）により駆動され
る。先に引用したこの種の装置の従来技術例においては
、駆動軸は減速ユニット内の２つのベアリングにて支持
されているが、本例の場合においては、モータ駆動軸は
、スリーブ３に固定され、このスリーブ３が、減速ユニ
ット内における軸４のための唯一の支持ベアリングとな
っている。このような構造は、軸４に対する半径方向の
力の制限のゆえに、可能となる。

第５図の例においては、ディスク２８は減速機のハウジ
ングと一体になっている。ロータ２２は２段式のロータ
であって、その第２段側は出力ディスク５６を駆動する
。ディスク５６は、ベアリング而５８によってディスク
２８に対する回転を行なうように取りつけられる。この
ような減速機の構成要素については、補償継手を除き、
全て、本出顧人による米国特許第３．９９８，１１２号
ならびに先に引用した一部継続出願に、より詳細に述べ
である。

ここに示した配置は、減速機構の一端のみから出入すれ
ばよいことにより、モータ５２の交換を容易にするもの
である。モータの取り外しは、単に、モータ取り付けね
じ５４を外すだけでなされ得る。このようなモータ取り
外し方法は、例えばロボットのアーム等のだめの原動力
ならびに位置決め装置等のモーションコントロール装置
として減速機を使用する場合に、特に有利である。なぜ
なら、ロボットアーム、もしくはその他の重い、あるい
は複雑な機構は、本例ではモータとは反対の側の減速機
端部に固定されているが、従来式の減速機の場合は、モ
ータの交換もしくは修理を行う目的で、減速機からこれ
らを取９外す必要があったからである。

以上説明したように、ここに開示した減速機は、通常の
減速用途に適するものであるが、特に、パノクラノシが
支配的な問題となっている、精確なモーションコントロ
ール用途に適している。ここで示した特定の構造は、本
発明を説明するためのものであって、本発明の枠を出る
ことなく種々の改変を行ない、個々の特定の用途に対し
て適用し得ることは明白である。

【図面の簡単な説明】

１　　　　　　図面１本発′Ａ″実施例を１し・第１１
１・本３８ＪＩＡ現−するモーションコントロールユニ
ットの出力端の概略図、第２図は、−駆動スリーブの上
面図、第３図は、第２図の３−３線による断面図、第４
図は、第２図の４−４線視の端面図、第５図は、本発明
を具現する減速機の断面図、第６図は、第４図と同様の
図で、スリーブ延長部の幅を調節するだめの調節ねじを
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　外周が複数個の等間隔に配されたロープを形
   成する円滑な曲線を描く中央ロータと、このロータの外
   周と係合する円形等間隔に配された複数個のローラと、
   前記ロータに軌道運動を行わせるための駆動機構とから
   なり、前記駆動機構は、駆動軸と、前記ロータに回転可
   能に連結されたロータ駆動部材と、前記駆動軸に固定さ
   れた連結部材とを有し、前記連結部材は、前記駆動軸の
   軸から半径方向外側に変位された点において前記ロータ
   駆動部材と摺接する駆動面を有することを特徴とする補
   償継手を有する軌道運動式減速機。 （２）　　前記連結部材は第１および第２の駆動面を有
   し、これらの駆動面の各々は、前記駆動軸の軸から半径
   方向外側に変位された点において前記ロータ駆動部材と
   摺接し、また、前記駆動面を、少なくとも負荷状態のも
   とにおいて発生した駆動トルクと同じ大きさの力で前記
   ロータ駆動部材に対して圧接するスプリング機構を有す
   ること、を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の補
   償継手を有する軌道運動式減速機。 （３）　　前記ロータ駆動部材は半径方向の開口部を有
   し、この開口部内の対向内面が、それぞれ前記第１およ
   び第２の駆動面と接触していることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の補償継手を有する軌道運動式減
   速機。 （４）　　前記駆動面は、前記駆動軸の長手方向の軸に
   対して平行な方向において中高に形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の補償継手を有
   する軌道運動式減速機。 （５）　　前記駆動面は、前記駆動軸の長手方向の軸に
   対して垂直な面内において円弧を形成し、この円弧の直
   径は前記半径方向の開口部の、幅と実質的に等しいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第３項もしくは第４項のい
   ずれか１つに記載の補償継手を有する軌道運動式減速機
   。 （６）外周が等間隔に配された複数個のロープを形成す
   る円滑な曲線を描く、軌道運動を行なうロータと、この
   ロータの外周と係合する、円形に間隔をおいて配された
   複数個のローラと、前記ロータに軌道運動を行わせるた
   めの駆動機構とからなり、前記駆動機構は、駆動軸と、
   互いに対して実質的に平行な対向面を内部に具備した半
   径方向の開口部を備えかつ前記ロータに回転可能に連結
   されたロータ駆動部材と、前記駆動軸により駆動されか
   つ第１および第２の駆動面を具備した連結部材とを有し
   、前記第１および第２の駆動面は、それぞれ、前記ロー
   タ駆動部材における前記対向面と摺接していることを特
   徴とする補償継手を有する軌道運動式減速機。 （７）前記連結部材は、第１および第２の指片を有し、
   かつ、これらの指片を、前記対向面の各Ｖ　　　　　　
   々に対してそれぞれ圧接するだめのスプリング機構を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の補
   償継手を有する軌道運動式減速機。 （８）　　前記連結部材は、それぞれ第１および第２の
   駆動部を具備する、互いに間隔をおいて配された第１お
   よび第２の指片を有し、かつ、これらの指片の互いに隣
   り合う面の間の間隔を調節するだめの機構を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の補償継手を
   有する軌道運動式減速機。 （９）　　前記駆動面の各々は、前記駆動軸の長手方向
   の軸に対して平行な方向において、中高に形成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の補償継手
   を有する軌道運動式減速機。 ｕｌ　　前記駆動面の各々は、前記駆動軸の長手方向の
   軸に対して垂直な面内において円弧を描き、この円弧の
   直径は、前記半径方向の開口部の幅に等しいことを特徴
   とする特許請求の範囲第６項に記載の補償継手を有する
   軌道運動式減速機。 （１１）　　？ｆｉ記連結部材は、前記駆動軸に固定さ
   れかつ一端に駆動延長部を具備したスリーブからなり、
   前記駆動延長部は、長手方向の溝を有し、この溝によっ
   て第１および第２の指片を形成し、これらの指片はそれ
   ぞれ、前記駆動面を与え、前記駆動面間の自由状態にお
   ける距離は、前記ロータ駆動部材における前記半径方向
   の開口部の幅よりもわずかに大であって、前記指片が前
   記半径方向の開口部内に位置された際に前記駆動面に対
   して所要の押圧力がかけられることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項に記載の補償継手を有する軌道運動式減
   速機。 α埠　前記駆動面の各々は、前記駆動軸の長手方向の軸
   に対して平行な方向において中高に形成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の補償継手を有
   する軌道運動式減速機。 賭　前記駆動面の各々は、前記駆動軸の長手方向の軸に
   対して垂直な平面内において円弧を形成し、この円弧の
   直径は、前記半径方向の開口部の前記対向面間の距離に
   実質的に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項もしくは第１２項のいずれか１つに記載の補償継手を
   有する軌道運動式減速機。