JPS59170549A

JPS59170549A - 減速装置

Info

Publication number: JPS59170549A
Application number: JP4413583A
Authority: JP
Inventors: Moritomo Ando; 安藤　司文
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-26
Also published as: JPS6360260B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は転動体が駆動される減速装置に係シ、特に計算
機からの位置指令により高速、高精度で位置決めされる
例えば産業用ロボットなどの駆動機構に好適な減速装置
に関する。

〔発明の背景〕

従来の減速装置として、内歯歯車を有する固定譲状体と
この内歯歯車とかみあう外歯歯車を有する弾性変形可能
な環状体とを備え、これらの歯数の差を用いて減速比を
得るようにしたものがある。

この種の減速装置としては米国特許第２９０６１４３号
に記載されたものがある。

この種の減速装置においては、固定譲状体の内歯歯車に
環状体の外歯歯車をかみろわせるために、環状体を弾性
変形可能な構成としている。この環状体が弾性変形可能
な構造のために、この減速装置を駆動機構系に用いた場
合、この駆動機構系の剛性が低下する。特に産業用ロボ
ットのように指令に応じてｆ＊度の高い位置制御を行な
う機械に用いた場合、機械の固有轟動数が低くなり、位
置決め棺ｒＬが、５、くなると共に高速動作が不可能に
々る。

また、この種の減速装置では歯と歯がすべりながらかみ
合っているために、その摩擦損失が大きく、動力伝達効
率が低いという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事柄にもとづいてなされたもので、剛性
が高く、シかも伝達効率の良好な減速装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の・致要〕

本発明の特徴とするところは、入力側からの速度を減速
して出力側に伝達する減速装置において、環状のケーシ
ングと、前記ケーシングの内周に設けられ、かつ等間隔
の歯を備える内歯体と、この内歯体の歯および歯溝に沿
って転勤し、かつ内歯体の歯数よりも多くの個数を有す
る駆動転動体と、この駆動転動体を等間隔に保持し、か
つ出力側に連結される保持体と、入力側に連結され、か
つ前記駆動転動体に周方向の周期的な変位運動を与える
手段とを備えたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明の減速装置の一実施例を示
すもので、これらの図において、１は環状のケーシング
、２，３はケーシング１の側面に設けられたカバーであ
る。このカバー２．３はポルト４によってケーシング１
に固定されている。

５は軸受６によりカバー２に回転可能に支持された入力
軸、７は軸受８によりカバー３に回転可能に支持された
出力軸で、この出力軸７は入力軸５の軸心と同心的に配
置されている。前述したケーシング１の内周には、等間
隔の歯９を備える内歯体１０が一体に設けられている。

この内歯体１０の歯９，９間には第２図に示すように断
面三角形状のａａＧを形成する歯面１１Ａ、ＩＩＢを備
えている。内歯体１０の歯９部にはこの歯９およびｍａ
に沿って転勤移動する複数個の駆動転動体１２が配置さ
れている。この駆動転動体１２の数を２ｎ個とした場合
、内歯体１０の歯９の数は２（ｎ−１）１１Ｂに選定さ
れている。この実施例ではｎ＝１３として示しである。

駆動転動体１２は保持体１３の溝１３Ａに挿入保持され
て周方向に等間隔に配置している。保持体１３イは軸受
１４によってケーシング１の内面に回転可能に支持され
ている。この保持体１３７は円板状の連結体１５によっ
てケーシング１内の出力軸７の端部に連結している。出
力軸７と同心的に配置した入力軸５の端部は、カム１６
を備えている。このカム１６のカム而１６Ａにはこれに
接触する複数個のコロ状の支持転動体１７が配置されて
いる。この支持転動体１７の外まわりには、これに接触
する可撓性の環状体１８が設けられている。この環状体
１８の外周面は前述した駆動転動体１２に接触する。こ
の譲状体１８、支持転動体１７およびカム１６は、駆動
転動体１２に入力軸まわりの周期的な変位運動を与える
手段１９（以下ウェーブジェネレータと呼す）を構成す
る。支持転動体１７はカム１６の側面に設けた側板体２
０によりその軸方向移動が拘束されている。

前述したように、入力軸５および出力軸７の軸線のまわ
りに配置された駆動転動体１２の数は２ｎ個（この実施
例では２４個で示しである。）に選定され、一方向歯体
１０の歯９の数は２（ｎ−１）個（この実施例では２６
個で示しである。）に選定されている。このため、駆動
転動体１２の半周分の数（ｎ）は内歯体１０の歯９のそ
れよりも１個だけ多いので、内歯体１０のｍ９のピッチ
をｐとすると、駆動転動体１２は歯９の１ピツチｐに対
してｐ／ｎだけ位置がずれている。よって、ある基準の
１＃９から数えて、ｍ番目の駆動転動体１２はｐ／ｎｘ
ｍだけ位相がずれている。そして、入力軸５の中心点に
対して対称の位置すなわち１８０度離れた位置では、駆
動転動体１２は歯９に対して１ピツチｐ分だけ位相ずれ
を生じている。

前述したカム１６のカム面１６Ａの形状は、第３図に示
すように選定されている。すなわち、カム１６のカム面
１６Ａは直径Ｒｏを有する基準円と、との基補円上にお
ける歯のピッチ角度αのｎ倍の角度θ（−αｎ）の範囲
内で駆動転動体１２の半径方向の変位量Ｒ（θ）を基準
円より外方に加えた量によって設定される円弧によって
形成されている。このカム面１６Ａの詳細な変位量設定
は後述する。

次に上述した本発明の装置の一実施例の動作を説明する
。

いま、第４図に示すように、入力軸５によってカム１６
を矢印Ａ方向に回転させる場合においてこの第４図上の
基準の駆動転動体１２Ａの右隣すの駆動伝動体１２Ｂは
、内歯体１０の歯９の１ピツチｐのｌ／ｎだけ位置がず
れているので、カム１６を１ピツチｐだけ回転させると
、駆動転動体１２Ｂは歯９の歯底まで押し込まれる。こ
のとき、駆動転動体１２Ｂはｐ／ｎだけ円周方向に移動
するので、駆動転動体１２を保持している保持体１３を
ｐ／ｎだけ時計方向に回転させる。この保持体１３の回
転は連結体１５を介して出力軸７に伝達される。

カム１６を第５図に示すように半回転させると、駆動転
動体１２Ａは第４図に示す状態に対してその隣りの歯９
に移動するので、保持体１３は１／Ｈ回転する。さらに
、カム１６が１回転すると、駆動転動体１２は歯９の２
歯分移動するので、保持体１３は２　／　ｎだけ回転す
ることになるので、出力軸７は入力軸５に対して２／Ｈ
の減速比で回転する。

前述した減速動作を得るために、駆動転動体よ７゜１２は内歯体ｔ２の歯９およびｍ？ｌｔＧに沿って移動
するが、その移動軌跡を第６図によって説明する。この
図において第１図および第２図と同符号のものは同一部
分である。曲Ｉ！ｌＩＸは駆動転動体１２の中心Ｏｘが
歯９および歯溝Ｇに沿って移動する軌跡を示し、曲線Ｙ
は環状体１８と駆動転動体１２との接線点ｏｙの移動軌
旋を示す。この曲線Ｙは曲線Ｘに対して駆動転動体１２
の半径分に相当する変位量が異なるのみで、曲線Ｘと全
く同じ曲線である。この図から明らかなように、カム１
６の矢印入方向の回転により駆動転動体１２は２点鎖線
で示すように図面上歯９に沿って右行に移動する。

次に駆動転動体１２を入力軸５の軸線に対して半径方向
に変位させるだめのウェーブジェネレータ１９の動作を
、第７図によって説明する。この図はカム１６のカム面
１６Ａの変位量Ｒ（のを展開して示したものである。い
ま、カム１６を１ピツチｐ（＝３６０°／２（ｎ−１）
）だけ回転させると、（Ｑｌカム面１６Ａの変位量Ｒ（のけ実線で示す状態から点線
で示す状態に移行する。このカム面１６Ａの移行により
、駆動転動体１２は歯９，９間の歯溝Ｇの位置でこの歯
溝Ｇに押し込まれあるいは歯溝Ｇから押し出される。第
７図における下向きの矢印は駆動転動体１２を歯溝Ｇか
ら押し出される方向の変位を示し、また上向きの矢印は
駆動転動体１２を歯溝Ｇに押し込める方向の変位を示し
ている。

上述した駆動転動体１２の歯溝Ｇへの出入によって生じ
る保持体１３の移動動作を、さらに詳しく説明する。

ウェーブジェネレータ１９により、駆動転動体１２が第
７図の上向きの矢印で示す変位を受けた場合、駆動転動
体１２は第８図に示すように、ウェーブジェネレータ１
９の１ピツチｐ（＝３６０／２（ｎ−１））の回転によ
り、半径方向に矢印Ｒで示す距離だけ歯溝Ｇに押し込ま
れる。このとき、駆動転動体１２は傾斜した歯面１１Ａ
ＩＣ沿って転動し、矢印Ｃで示す距離だけ筒周方向に移
動（１０）する。駆動転動体１２は保持体１３に接しているので、
矢印Ｃで示す距離だけ保持体１３を円周方向に移動させ
る。次にウェーブジェネレータ１９により駆動転動体１
２が第７図の下向きの矢印で示す変位を受けた場合、第
９図に示すように保持体１３が円周方向にＣだけ移動す
ると、駆動転動体１２は歯面１１Ｂの傾斜に沿ってＲだ
け歯溝Ｇから押し出せれる。このとき、すでにウェーブ
ジェネレータ１９はＲだけ変位しているので、駆動転動
体１２を歯溝Ｇから容易に押し出すことができる。

次に、駆動転動体１２の歯溝Ｇへの出入時における作用
力の関係を説明する。

第７図の下向きの矢印で示す変位が作用する場合におい
て、第１０図に示すようにウェーブジェネレータ１９の
環状体１８により、力Ｓが駆動転動体１２に加えられる
と、保持体１３の負荷Ｑとすべり摩擦力μＱとに応じた
反力Ｔが歯９の歯面１１Ａから受けて平衡する。前述し
た力Ｑが本発明の減速装置の伝達駆動力となる。第１０
図にお（１１）いてウェーブジェネレータ１９が矢印方向に回転すると
、駆動転動体１２は同図で反時計方向に回転するが、駆
動転動体１２と保持体１３の溝１３Ａとの間では、すべ
りが生ずるので、との部分に摩擦力が生じる。次に第７
図の下向きの矢印で示す変位が作用する場合においては
、第１１図に示すように駆動転動体１２には保持体１３
からの力ｆと歯９の歯面１１Ｂからの力ｅとの合成力ｊ
が作用して歯溝Ｇから押し出される。これらの力は駆動
転動体１２を歯溝Ｇから押し出し移動させる程度である
ため、きわめて小さい値である。

前述した保持体１３の板厚ｔは第１１図に示すように駆
動転動体１２の直径りの約１／２以上とすることが望ま
しい。もし、ｔ＝−＞ｆ）と選定した場合、保持体１３
によって駆動転動体１２を歯溝Ｇに押し込むとき、駆動
転動体１２の駆動力Ｑおよびすべり摩擦力μＱが、保持
体１３の溝１３Ａの端部に集中する。そのために、この
端部が摩耗したり、塑性変形する。またｔ　（−＞　Ｉ
）と選定した場合には、保持体１３の溝１３Ａの端部に
おいて（１２）半径方向の成分を含む力が作用して、保持体１３が変形
したり、振動を生じる。また駆動転動体１２を歯溝Ｇか
ら押し出すときには、保持体１３の溝１３Ａの端部から
駆動転動体１２に作用する力および歯面から駆動転動体
１２に作用する力は、駆動転動体１２の中心に向うため
に、駆動転動体１２はロック状態になり、かみこみ現象
を生じ、保持体１３は周方向に移動することが不可能に
なる。これらの理由のために保持体１３の板厚ｔはｔ≧
委りに選定することがよい。

前述したように、駆動転動体１２は入力軸５の中心点に
対称に配置されている。このため、第７図の上向きの矢
印の作用部分、すなわち、駆動力を発生する駆動転動体
１２は、第１２図に示すように点対称になる。このよう
に配置されると、駆動転動体１２を歯溝ＧＫ押し込める
力Ｓは、逆方向にな怜、ウェーブジェネレータ１９の内
部で相殺される。このため、純トルクのみを取り出すこ
とができる。もし、このように構成されていない場合に
は、入力軸５およびウェーブジェネレータ（１３）１９に大きな曲げモーメントが作用して、各部の変形、
破損を生じる。

また前述した歯溝Ｇは三角形形状について説明したが、
それ以外の形状を用いることができる。

すなわち、歯溝Ｇの形状を第１３図に示すように波形Ｗ
に形成した場合、その歯の上をころがる駆動転動体１２
の中心点の移動軌跡は、ＲＷ（ロ）のようになる。この
移動軌跡ＲＷ（ロ）にもとづいて第３図に示すカム１６
を作成すれば、波形の歯９Ａに沿って全ての駆動転動体
１２を円滑に転動させることができる。したがって、歯
の形状に応じてウェーブジェネレータ１９の形状を容易
に決めることができるので、歯形は自由に選択すること
ができる。ただし、歯溝の歯面の傾斜が急であれば、駆
動転動体１２を歯溝Ｇから押し出すとき、反力が駆動転
動体１２の中心点近くを通ることになるので、駆動転動
体１２がロックしやすくなるし、また歯面の傾斜が緩や
かであれば、保持体１３に伝えられる駆動が小さくなる
。このため、歯面の中央部の傾斜角度は４５°程度に選
定することが（１４）よい。

前述の環状体１８および支持転動体１７は、減速のため
に生じるカム１６と駆動転動体１２との相対的なすべり
運動を、ころがり運動として吸収している。減速比が大
きくない場合には、上述の相対的なすべり運動は小さい
ので、環状体１８および支持転動体１７を用いなくても
よい。

また、上述したように、保持体１３は剛性を有しており
、しかも軸方向の長さも小さいので、減速＆置の軸方向
寸法を小さくすることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、歯形に沿って駆動
転動体を転動させることによって減速を得るようにした
ので、剛性が高く、動力伝達効率の高い減速装置を提供
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の減速装置の一実施例を示す縦断正面図
、第２図は第１図の■−■矢視断面図、第３図は本発明
の装置に用いられるカムの形状の（１５）一例を示す図、第４図および第５図は本発明の装置の減
速動作を説明する横断面図、第６図は本発明の装置を構
成する駆動転動体と歯溝との係合動作を示す図、第７図
は本発明の装置を構成する駆動転動体の変位量を示す展
開図、第８図および第９図は本発明の装置を構成する駆
動転動体と保持体との移動関係を示す説明図、第１０図
および第１１図は駆動転動体と保持体との間に作用する
力関係を示す説明図、第１２図は本発明の装置における
駆動力発生状況を示す横断面図、第１３図は本発明の装
置ｄＫ用いられる内歯体の他の歯形形状を示す図である
。１・・・環状のケーシング、２．３・・・カバー、５・
・・入力軸、７・・・出力軸、９・・・歯、１ｏ・・・
内歯体、１１、Ａ、ＩＩＢ・・・歯面、１２・・・駆動
転動体、１３・・・保持体、１３Ａ・・・その溝、１６
・・・カム、１６Ａ・・・そのカム面、１７・・・支持
転動体、１８・・・環状体。（１６）第　１　図Ｌ□ ヌ　２　図第　ＩＺ　　図第　１３　　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、入力側からの速度を減速して出力側に伝達する減速
装置において、環状のケーシングと、前記ケーシングの
内周に設けられ、かつ等間隔の歯を備える内歯体と、こ
の内歯体の歯および歯溝に沿って転勤し、かつ内歯体の
歯数よりも多くの個数を有する駆動転動体と、この駆動
転動体を等間隔に保持し、かつ出力側に連結される・沫
泣体と、入力側に連結され、かつ前記駆動転動体に周方
向の周期的な変位運動を与える手段とを備えたことを特
徴とする減速装置。２、内歯体は、駆動転動体の個数よりも２１１１１ない
しそれ以下の少ない数の歯を備え、周期的な変位運動を
与える手段は、少なくとも半回転したときに、駆動転動
体が内歯体の歯の１ピッチ分だけ内歯体の歯および歯溝
に沿って転勤移動させる半径方向の変位酸を備えている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の減速装置
。３、周期的々変位運動を与える手段は、入力側に連結さ
れ、かつ駆動転動体に接するカム面を有するカムによっ
て構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載の減速性情。４、周期的な変位運動を与える手段は、入力側に連結し
たカムと、このカムのカム面に接する複数個の支持転動
体と、この支持転動体と駆動転動体との間にこれらに接
するように設けた可撓性環状体とで構成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の減速性
情。５、保持体の厚みは駆動転動体の径の半分の寸法よシ大
きく構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
３項または第４項記載の減速装置。