JPS60256643A

JPS60256643A - 減速装置

Info

Publication number: JPS60256643A
Application number: JP59112073A
Authority: JP
Inventors: Moritomo Ando; 安藤　司文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1984-05-31
Publication date: 1985-12-18
Also published as: EP0168152A1; CA1238209A; US4713985A

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り、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は、内側に歯を備えた内歯体の内
部に内歯体の歯数より少ない外歯をもつ外歯体を組込ん
で、外歯体に偏心運動を与えて、転動させることによっ
て、内歯体と外歯体との歯数の差を利用して減速効果が
得られるハイポイド減速装置やサイクロ減速装置が知ら
れている。この種の減速装置では出力が取出される外歯
体が偏心運動するので、偏心運動を吸収するために、外
歯体と出力軸との間にオルダム継手やピンと穴を用いた
偏心吸収機構が採用されている。しかし、このような偏
心吸収機構では摺動部やピンと穴との接触部にどうして
もガタが発生し、これを除去することがきわめて困難で
ある。ハイポイド減速装置やサイクロ減速装置ではこの
ガタやバラクラツシュが太きいために、サーボ機構によ
り高速、高精度で位置決めしなければならない機構に使
用することができない。

この欠点を解決するために、外歯体を機能的に、内歯体
の内歯面を転動する駆動転動体とそれを保持する保持体
および駆動転動体に半径方向の変位運動を与えるウェー
ブジェネレータの三つの部分に分割して、減速と同時に
偏心運動を吸収する減速装置を考案し、すでに特許とし
て出願した。しかし、その発明では駆動転動体が堡特体
の歯溝にゆるく嵌合することによって保持されているた
め、嵌合部にガタと摺動摩擦が発生して、これを除去す
ることができない。

〔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、ガタ
、バックラッシュがなく、しかも、はとんど摩擦がない
ため良好な伝達効率が得られる減速装置を提供すること
を目的としている。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、入力軸からの速度を減速
して出力軸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前記入力軸と同心状に設けられ、か
つ前記出力軸に連結された環状の保持体、前記保持体に
揺動可能に軸支された複数個の連結体と、前記連結体と
回転可能に保持されている駆動転動体と、前記入力軸に
結合され、かつ前記駆動転動体に半径方向の周期的な変
位運動を与えるウェーブジェネレータを備え、前記内歯
体の歯に沿って前記駆動転動体が転動するときに前記駆
動転動体の回転中心が描く波状軌跡（α曲線）の波長の
整数倍の波長をもち、かつ振幅が前記α曲線と同じであ
る、前記ウェーブジェネレータの外周に沿って前記駆動
転動体が転ｉするときに前記駆動転動体の回転中心が描
く波状軌跡（β曲線）と前記α曲線との交点に前記駆動
転動体を複数個設け、前記入力軸によって前記ウェーブ
ジェネレータを回転させて、前記駆動転動体に半径方向
の変位を与えて、前記駆動転動体を前記内歯体の歯に沿
って転動させることによって、前記保持体を回転させる
とき、前記の各駆動転動体が常に一定速度で前記保持体
を回転駆動できるような前記ウェーブジェネレータの形
状および前記内歯体の歯の形状をもつことを特徴とする
特許である。

〔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、第２図は本発明の減速装置の実施例を示すもの
である。これらの図において、１は環状のケーシング、
２はケーシング側面に設けられたカバーである。このカ
バーはボルト４によってケーシング１とベース６４に固
定されている。３は軸受９および軸受１０により環状ケ
ーシング１に回転可能に支持されている保持体である。

５はカバー２内に備えられている軸受６と保持体３内に
備えられている軸受８により回転可能に支持されている
入力軸である。７は保持体３にボルト１１によって結合
されている出力軸で、この出力軸７は入力軸５と同心状
に配置されている。前記したケーシング１の内周には等
間隔の波形の歯１２を備える内歯体１３が一体に設けら
れている。

入力軸５にはｅだけ偏心させたカム１８が固定されてい
る。カム１８の外周には、ボール状またはコロ状の支持
転動体１９が配置されている。この支持転動体１９の外
まわりには、これに接触する環状体２０が設けられてい
る。このカム１８とこの支持転動体１９さらにこの環状
体２０で構成されている部分をウェーブジェネレータ４
０と呼び、後で述べるようにこの環状体２０に接触して
設けられている駆動転動体１４に半径方向を回転周期ご
とに与える。このようにカム１８の外周部に支持転動体
１９と環状体２０が設けられているため、カム１８によ
つて周方向の回転駆動力は発生ぜず、カムの回転によっ
て、偏心量ｅだけ半径方向に駆動転動体１４を周期的に
変化させることになる。第１図で示したウェーブジェネ
レータは軸受をｅだけ偏心させて入力軸５に固定したも
のである。

駆動転動体１４は、第２図で示すように、軸受であり、
そのため容易に回転できる。この軸受である駆動転動体
は支持軸１５で連結体１６に支持されている。連結体１
Ｇは支持軸１７によって保特休３に揺動可能に軸支され
ている。カム１８が回転すると、環状体２ｏに接して設
けられている駆動転動体１４をカムの一回転につき１回
だけ半径方向に２ｅだけ周期的に変位を与えるので、連
結体１４は支持軸１７を中心とした揺動運動を行なう。

第１図では内歯体１３の歯１２が９個あり、２個の歯に
１個の割合で、駆動転動体１４が、Ｒ０、Ｒ２，Ｒ４，
Ｒ６，Ｒ８の５個設けられている。

歯が形成されている波状の歯面（曲線ａ）において、互
に駆動転動体１４の数ｎ（ｎ＝５）の逆数だけ、すなわ
ち歯のピッチの１／ｎ＝１／５だけ位置をずらせて設置
されている。したがって、例えば、第１図で示すように
、歯１２の歯面（曲面ａ）の２波長分だけ、すなわち、
Ａの矢印からＢの矢印までカム】８を回転させると、環
状体２０がＲ２の駆動転動体１４を半径方向に押出すの
で、Ｒ２の駆動転動体は曲面ａを転動して、１１５波長
分だけ移動して、回転前のＲ８の駆動転動体１４と同じ
ように歯底に押しつけられる。各駆動転動体１４は連結
体１６を介して保持体３に連動されているので、各駆動
転動体は約１１５波長だけ移動して、保持体３はその分
だけ回転することになる。そして、カム１８が１回転す
ると保持体３は、後で述べるように、駆動転動体が設置
できる点であるα曲線とβ曲線との交点の間隔（ピッチ
）に相当する分だけ、すなわち減速比だけ回転すること
になる。

駆動転動体１４は、前述のように、それ自身軸受で構成
されているので、歯面（曲面ａ）と駆動転動体１４との
間ではころがり接触、カム１８と駆動転動体１４との間
にも環状体２０と支持転動体１９があって、ころがり軸
受を構成しているため、ころがり接触となり、本減速装
置では接触部はすへてころがり接触であり、すべり接触
を行なう部分はない。

駆動転動体１４が内歯体１３の歯１２に沿って転動する
ときの駆動転動体１４の回転中心、すなわち支持軸１５
の軸心が描く曲線（α曲線と呼ぶ）と駆動転動体１４が
ウェーブジェネレータ４０の環状体２０の外周の曲面（
曲面ｂ）を転動したときの駆動転動体１４の回転中心、
すなわち支持軸１５の軸心、が描く曲線（β曲線と呼ぶ
）を描くと第３図のようになる。駆動転動体１４が常に
歯面（曲面ａ）と環状体２０に接しているためには、駆
動転動体１４はα曲線とβ曲線との交点になければなら
ない。言い換えれば、交点に駆動転動体１４が設置され
ているときには、駆動転動体は常に歯面と環状体に接し
ていることになり、本減速装置が円滑に動作するために
は、この交点は円周方向に一定速度で連続して移動しな
ければならない。そのためには、あらゆる場合に、α曲
線″とβ曲線との振幅が等しいことが必要である。振幅
が等しくなければ両回線の交点が存在しない部分があら
れれ、その部分で駆動転動体が歯面（曲面ａ）か、環状
体２０のどちらかに接しなくなる。ただし、駆動転動体
１４に駆動回転力を発生させる必要のないとぎには、意
図的に、α曲線かβ曲線の形状を変形させることがある
。

第４図にわかりやすくするために、α曲線およびβ曲線
を折線で示して１円周方向を水平方向に展開した。なお
、α曲線上の駆動転動体１４は曲面ａで拘束されている
ので、移動できない側をハツチングで示した。β曲線の
場合も駆動転動体１４は、環状体２０で拘束されている
ので、移動できない側をハンチングで示した。α曲線ま
たはβ曲線が移動すると、交点も移動するが、ハツチン
グの部分で拘束されて、半径方向に移動する交点、（第
４図においては上方向に移動する交点）にある駆動転動
体１４に、そのα曲線とβ曲線の形状によって決まる方
向に駆動力が発生する。第３図、第４図かられかるよう
に、第１図、第２図で示した減速装置ではα曲線は１回
転で１波長（サイクル）、α曲線の波長（サイクル）は
その整数倍である９サイクルである。これはα曲線、β
曲線とも第３図に示すように、円状の閉曲線を構成する
ため、α曲線の波長の整数倍（ｎ倍）がβ曲線の波長で
なければならないためである。カム１８を第１図におい
て矢印で示した方向に回転させると、これは第３図のβ
曲線を同じ方向に回転させること、第４図において、右
方向に平行に移動させることに相当する。このようにβ
曲線を移動せるとα曲線との交点も移動し、駆動転動体
１４にはハツチングで示される拘束条件により駆動が発
生する。第４図の◎印でβ曲線の移動する方向と同じ方
向に移動する交点を、第５図に◎印で逆方向に移動する
交点を示した。第４図、第５図かられかるようにα曲線
とβ曲線との交点は、α曲線とβ曲線との波長の倍数を
ｎ（＝９）とすると交点は２ｎ（＝１８）個ある。その
うち同方向に移動する交点はｎ＋１（＝１０）個、逆方
向に移動する交点はｎ−１個（８個）ある。第１図では
同方向に移動する交点のうち、Ｒ０、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６
，Ｒ８の５個に駆動転動体１４を配置しである。このよ
うに駆動転動体１４を同方向に移動する交点に配置する
と、入力軸と同じ方向に回転する出力が得られる。第５
図のように逆方向に移動する交点に配置すると、逆方向
に回転する出力が得られる。β曲線がθだけ時計方向に
回転すると交点が移動して、Ｒ２，Ｒ４の駆動転動体１
４は歯面ａに沿って転動して、Ｒ２は歯底に押しつけら
れる。しかし、Ｒ０、Ｒ８の駆動転動体ではβ曲線が逃
げる方向に移動するので、拘束条件が緩和され、駆動力
は発生しない。したがって交点は移動しても駆動転動体
はそれ自身では移動しない。

Ｒ６の駆動転動体は歯の山をこえるまでは駆動力を発生
させないが、山をこえたあとでは駆動力は発生する。駆
動力を発生しない駆動転動体Ｒ０、Ｒ８、を駆動力を発
生する駆動転動体Ｒ２，Ｒ４に連結すれば常にどちらか
の駆動転動体が駆動力を発生させるので、駆動転動体が
定常的に移動することになる。第１図で示した本発明の
減速装置では前述のように駆動転動体１４は連結体１６
を介して保持体３に連結されている。しかし、保持体３
を円滑に回転させるためには、各駆動転動体は常に同じ
変位量たけ保持体３移動させ、また同時に駆動力を発生
しない各駆動転動体も同じ変位量によって、移動されな
ければならない。連結体によって保持体と連動されてい
る駆動転動体は、保持体のある点を中心とする円弧運動
を行なっているので、保持体を等速で回転させるために
は、駆動転動体をある指定された特殊な不等速運動をさ
せなければならない。この不等速運動を駆動転動体に発
生させるためには、駆動転動体を拘束している。内歯体
の歯あるいは、ウェーブジェネレータの形状を特殊な形
状にしなければならない。そこで次に、α曲線とβ曲線
、両開線の交点の移動量および保持体の回転移動量との
関係について説明する。

第６図に、わかりやすくするために、振幅が同じで、α
曲線の波長の２倍をβ曲線の波長として、折線でα曲線
とβ曲線を示した。β曲線の移動する方向と同じ方向に
移動する交点に駆動転動体を配置した場合について考え
る。線μは連結体１６を保持体３に軸支している支持軸
１７の軸心を通る円で、第６図では直線になる。線γは
Ｒ６の駆動転動体１４の支持体１５の軸心を通り、入力
軸の軸心を中心とする円で、円周方向に展開した第６図
では直線となる。線γはとくに通るべき点はなく、任意
の円でもよい。特に制約条件はないが。

第３図および第６図では説明を容易にするために、前述
の点を通過させている。

第６図において、β曲線かでだけ回転すると、α曲線と
の交点Ｒ０′、Ｒ１’、Ｒ２’にある駆動転動体は各々
Ｒ０′→Ｒ０、Ｒ１’→Ｒ１，Ｒ２’→Ｒ２に移動する
。Ｒ０’、Ｒ１’、Ｒ２′から水平に引いた線とβ曲線
との交点との交点をＱ０、Ｑ１、Ｑ２とすると、ΔＲ０
’Ｒ０Ｑ０、ΔＲ１’Ｒ１Ｑ１、△Ｒ２’Ｒ２Ｑ２は合
同である。したがってＲ０’Ｒ０、Ｒ１′Ｒ１、Ｒ２’
Ｒ２は等しい。この線分の水平線への投影線分△ψ０＝
△ψ１＝△ψ２となる。

しかし、駆動転動体は連結体１６、（第６図ではＬ０、
Ｌ１、Ｒ２）を介して保持体３に連結されている。第６
図では保持体３は水平に移動するため、駆動転動体によ
って保持体に与えられる移動量はＰ０’Ｐ、Ｐ１’Ｐ、
Ｐ２’Ｐとなって、各移動量は異なる。これは駆動転動
体を支持している連結体の水平方向に対する角度が変化
するためである。

駆動転動体が剛体で保持体に連結されている場合、保持
体を円滑に駆動させるためには、駆動転動体による保持
体の駆動変位量は常にいつも等しくならなければならな
い。この変位量Ｐ０’Ｐ０、わち、β曲線が一定速度で
移動したときに保持体が等速で回転するためには、駆動
転動体は不等速で移動しなければならない。そのために
は内歯体１３の歯１２の形状又はウェーブジェネレータ
の形状を変えなければならない。ウェーブジェネレータ
の形状すなわちβ曲線の形状をそのままにして保持体上
で一定速度が得られるためのα曲線の形状は第７図（ａ
）に示す関係によって容易にめることができる。すなわ
ち、α曲線とβ曲線との交点Ｒから垂線を立てて、線γ
との交点ｄをめる。２点を中心として、ｄを通る円弧を
描いて、コ（７）円弧とβ曲線との交点ｒをめると、こ
の交点ｒが修正した歯１２の歯形上の点となる。ｒｐ＝
ｄｐであるから点ｐの位置は点がｄがらｒに変化しても
変らない。したがって点ｒは点Ｒと同じ水平方向の移動
変位を点Ｐに与えることができる。

上述の簡単な方法でα曲線を修正した曲線（α′曲線）
を得ることができる。この修正曲線（α′曲線）に沿っ
て駆動転動体を転動させると、その包絡線として歯１２
の形状が決まる。この修正した曲線が実際の減速装置の
α曲線となる。

次に歯１２の形状が与えられたときに保持体が等速で回
転するためのウェーブジェネレータの外周形状をめる方
法について説明する。

第７図（ｂ）において、前と同じようにα曲線とβ曲線
との交点Ｒから垂直を立て、線γとの交点ｄをめる。点
すを中心とし、点ｄを通る円弧を描く、そして点Ｒを通
るα曲線との交点ｒをめると、この点が修正β曲線上の
点となる。この方法を各点について行なうとβ曲線を修
正したβ′曲線が得られる。この修正β曲線（β′曲線
）は駆動転動体の回転中心の軌跡であるから、この修正
曲線に沿って駆動転動体を移動させると、その包絡線と
してウェーブジェネレータの外周の形状が得られる。第
６図（ｂ）は修正α曲線を用いたときのβ曲線の移動量
と保持体上のＰ点の移動量について作図によって示した
。この修正α曲線によって駆動転動体の位置に関係なく
各駆動転動体が常に同し量たけ保持体を回転させている
ことがわかる。

以上の関係を実際の減速装置で説明すると第８図のよう
にめられる。α曲線とβ曲線との交点Ｒをめ、中心点○
と点Ｒを通る直線と円γとの交点ｄをめる。点ｐを中心
として、点ｄを通る円弧を描いて、β曲線との交点ｒを
めると、それが修正α曲線（α′曲線）上の点となる。

この修正α曲線に沿って駆動転動体の回転中心を移動さ
せたときの駆動転動体の包絡線が修正した歯の形状（曲
線ａ′）となる。このように歯の形状を曲線ａ′のよう
に修正すると、ウェーブジェネレータが一定速度で回転
したときに、駆動転動体は不等速運動となるが、点ｐで
は等速運動となり。

円滑な減速動作が得られる。

歯の形状を修正しない場合には、保持体を等速で回転さ
せるためには、ウェーブジェネレータの形状を修正しな
ければならないが、上述の方法で容易に修正することが
できる。後で述べる第１１図では、内歯体の歯の加工を
容易にするために、直線的な形状になっているが、この
場合には保持体を等速で円滑に回転させるためには、ウ
ェーブジェネレータの形状は特殊な複雑な形状になる。

このように本発明による減速装置では、内歯体の歯の形
状を決めると、それに応じてウェーブジェネレータの形
状が定まり、逆にウェーブジェネレータの形状を指定す
れば、それに応じた歯の形状を決めなければならない。

減速比は次のようにめられる。第４図で述べたように、
β曲線の移動する方向と同じ方向に移動するα曲線とβ
曲線との交点の数は、内歯体の歯の数をｎ個とすると、
ｎ＋１個であり、逆方向に移動する交点の数はｎ−１個
である。これらの交点はいずれもほぼ等間隔に並んでい
るため、正転方向の交点は各歯のピッチ（波長）ωに対
してたけ長くなっている。（α曲線、β曲線とも前述の
ように若干修正するため、その分だけ不等間隔になるこ
とがある。）第１図で示した歯ｎ＝９の減速装置では、
その正転交点（◎印）は第４図で示すように、そのピッ
チ（波長）は１／（ｎ＋１）・ω＝１／（９＋１）・ω
だけ短く、第５図で示した逆転交点（◎印）では１／（
ｎ−１）・ω＝１／８・ωだけ長くなっている。

ウェーブジェネレータを回転させるとβ曲線も回転（第
４，５図では右方向に移動）するが、β曲線が歯の１ピ
ツチωだけ移動すると、各駆動転動体は、１／（ｎ＋１
）・ω、１／（ｎ−１）・ωだけ移動する。ウェーブジ
エネレータが１回転するということは、β曲線をｎピッ
チだけ移動させるということであるがら、駆動転動体は
正転交点では、ｎ／（ｎ＋１）・ω、逆較交点ではｎ／
（ｎ−１）・ωだけで移動する。歯の１ピッチωは１／
ｎ回転であるから、駆動転動体は正転の場合１／ｎ＋１
回転、逆転の場合１／ｎ−１回転することになる。した
がって歯数がｎの場合の減速比は正転で１／ｎ＋１、逆
転で１／ｎ−１となる。第１図では正転で１／１０ｏで
ある。

ウェーブジェネレータ４０ｏで駆動転動体１４を半径方
向に力Ｅで押すと、駆動転動体１４は歯１２に沿って転
動し、歯１２の曲面ａからＦの反力を受ける。その合力
Ｇが連結体１６に作用し。

保持体３に回転駆動力Ｈが発生する。この回転駆動力が
発生するのは、駆動転動体１４がウェーブジェネレータ
４０によって歯底の方に押しこまれるときだけである。

第４図において、ウェーブジェネレータ４０がθだけ回
転したときに回転駆動力が発生する交点は、Ｒ１、Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の５個であり、発生しないのはＲ７
，Ｒ８、Ｒ９。

Ｒ０である。Ｒ６は歯１２の山を越えるまでは回転駆動
力を発生しないが、越えたあとは発生させる。

保持体３に常に回転駆動力が発生するためには、少なく
とも回転駆動力を発生させる駆動転動体が常に一つは存
在己なければならない。回転駆動力をできるだけ多くの
駆動転動体に分散して負担させるためには、駆動転動体
の数は多い方がよい。

第１図の減速装置では、駆動転動体、を連結体で保持体
に結合させるために、設計上正転交点の一つおきに配置
した、歯のピッチが大きければ、各交点に駆動転動体を
配置させることができるが、また部品点数を少なくする
ためにさらに少なくすることもできる。要は、回転駆動
力を発生させる駆動転動体が常に少なくとも１個以上あ
ればよく、この条件を満しさえすれば、千尋間隔でも、
どのような配置でもよい。

以上に説明した減速装置のウェーブジェネレータは、偏
心カム１８があり、その外周に支持転動体１９とそれに
接して環状体２０が設けられた構造となっている。つま
り、偏心して取付けられた軸受がウェーブジェネレータ
として用いられている。内歯体１３の歯１２の形状が任
意に選べる場合は問題はないが、歯１２の形状が指定さ
れると前述のようにウェーブジェネレータの外周形状を
複雑な特殊な形状にしなければならない。そのためには
、上述の簡単な形状のウェーブジェネレータでは適応で
きない。

ウェーブジェネレータの形状がまず先に決定されると、
β曲線すなわちウェーブジェネレータの外周を駆動転動
体が転動するときの軌跡が決まる。

そして、β曲線から次のようにα曲線が決められる。す
なわち例えば正転の場合、減速比を１／ｎ＋１とすると
、β曲線と同じ振幅で、ピッチ（波長）を１’／ｎにβ
曲線を縮少し、さらに連結体で駆動転動体を保持体に取
付けるための修正を行なって修正の曲線が決定される。

そしてα曲線が決まるとその包絡線として歯形が決定さ
れる。しかし複雑な形状の歯を多数精密に加工するより
も、歯をできるだけ単純な形状にして、ウェーブジェネ
レータの形状を複雑にした方が加工性、１産性て有利な
場合がある。また、後で述べるように回転駆動力が発生
する位置を入力軸の中心に対して、点対称にしておいた
方が、負荷の分散、負荷均等振動、騒音防止の点で有利
なことがある。

第１０図、第１１図には、直線状の歯形をもつ減速装置
を示した。ウェーブジェネレータが一回転する間に駆動
転動体は減速比に相当する回転角しか回転しないので、
駆動転動体とウェーブジェネレータとの間に相対的なす
べりが生ずる。そこで、この部分をころがり接触させる
ために、第１０図で示すように、駆動転動体１４を連結
体１６に軸支している支持軸１５に、さらにガイド転動
体２１を串ざしして、そのガイド転動体２１をウェーブ
ジェネレータであるカム１８の外周上を転動させている
。この場合駆動転動体１４に半径方向の変位運動を与え
るウェーブジェネレータ４０はカム１８とガイド転動体
２１で構成されることになり、カムは入力軸５に結合さ
れている。

駆動転動体１４として、第１０図に示すように、軸受け
を用いて、内歯体１３の歯１２に沿って転動させる。こ
のようにすれば、歯１２と駆動転動体との間、ガイド転
動体２１とウェーブジェネレータとの間はころがり接触
となり、すべりは全く発生しないことになる。ガイド転
動体２１の直径を駆動転動体１４のそれよりも大きくす
ることができるが、その場合は、第１０図で示すように
、内歯体１３の歯１２の歯幅の中央に円周方向に歯溝２
２を設けて、その中でガイド転動体が自由に移動できる
ようになっている。駆動転動体１４は支持軸１５におい
て、ガイド転動体２１の両わきに設けられ、ガイド転動
体２１によって与えられる半径方向の変位運動によって
、駆動転動体１４は歯溝２２の両わきの歯面に沿って転
動する。

第１図および第１０図の減速装置では、ウェーブジェネ
レータが時計方向に回転した場合に回転駆動力が発生す
るのは、Ｒ２とＲ４の駆動転動体１４であり、反時計方
向に回転する場合は、ＲＧとＲ６だけが負荷を発生する
。これは入力軸５に対して負荷の発生は非対称であり、
またウェーブジェネレータは偏心しているため高速で回
転すると大きな加振力発生の原因になる。

第１２図に示す減速装置では、振動や騒音の原因になる
加振力を除去するために、ウェーブジェネレータを入力
軸５に対して対称の形状にし、また負荷の発生位置も入
力軸に対して対称にしたものである。

第１３図に説明のために、α曲線とβ曲線で示した。内
歯体１３の歯数は２Ｘ８＝１６個で、β曲線はウェーブ
ジェネレータの一周あたり２サイクル（２波長）の波形
を示している。したがってβ曲線の１波長（ピッチ又は
サイクル）あたり、８個の歯が存在することになる。こ
の場合ｎ＝８となる。第１２図で示した減速装置では、
・α曲線とβ曲線との交点のうち、β曲線の回転方向く
同方向に移動する交点で、しかも第１３図で◎印で示し
た交点、Ｒ０、Ｒ３，Ｒ６、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ１５の６
ケ所に駆動転動体を設置したものである。

ウェーブジェネレータが時計方向に回転すると（第１３
図において、β曲線が右方向に移動する）回転駆動力が
発生するのは、入力軸５に対して点対称であるＲ３　と
Ｒ□２の駆動転動体で、反時計方向に回転するときは、
Ｒ１５、Ｒ６である。ウェーブジェネレータの形状も入
力軸の中心に対して点対称であるため、加振力や上述の
負荷によるアンバランスが発生しないため、静かで円滑
な減速動作が得られる。

第１２図の減速装置はウェーブジェネレータ半周あたり
、回転駆動力を発生させる駆動転動体は１個であるが、
減速装置全体の寸法を大きくして、多くの駆動転動体を
各歯ごとに配置することかできる。減速比はβ曲線の１
波長あたりの内歯体の歯数ｎによって決まるため、本減
速装置の場合は減速比は１／ｎ＋１＝１／９である。

駆動転動体１４はα曲線とβ曲線との交点に設けられて
いるため、常に歯面（曲面ａ）とウェーブジェネレータ
の外周（曲面ｂ）に接触しながら転動している。このよ
うな構成部品を高精度で加工すれば、ガタやバックラッ
シュが本質的に発生しない減速装置が得られる。しかし
、ガタ、バックラッシュを完全に除去できるように、超
高精密に加工すると、組立が非常に難しいことおよび、
長期間の使用による摩耗が発生したときには、これを補
正することが難しくなる。そこで、次のような方法によ
れば、以上の難点は解決できる。

駆動転動体は、第４図で示せば、ハツチングで囲まれた
三角形の頂点に存在する、駆動転動体を連結体１６から
分離させると、その三角形の内で自由に移動できる。そ
こで駆動転動体と保持体との間の距離を変えられるよう
にして、駆動転動体をこの三角形の内部から挿入して、
その頂点に押し付けることのできる機構を採用すれば、
ガタ、バックラッシュを完全に除去して組立てられ、し
かも、摩耗によるガタ、バックラッシュも除去できる。

第１４図に示すように、駆動転動体１４は連結体１６に
支持軸１５で軸支され、連結体１６は支持軸１７によっ
て保持体３に揺動可能に軸支されている。偏心させた位
置に軸穴３１をもつブツシュ３０を介して、連結体１６
と保持体３を連結すると、ブツシュ３０の回転角度によ
って、駆動転動体１４の保持体３に対する設置位置が変
化する。

第１４図において、ブツシュ３０を１８０’回転させる
と、駆動転動体は一点鎖線で示すように取付は距離が長
くなる。

第１５＠は第１４図で示した位置調整機構（ブツシュ３
０）を各連結体１６に取付けたものである。駆動転動体
Ｒ２とＲ４は取付は距離を所定の距離より短かくし、Ｒ
，、Ｒ６は長くし、Ｒ，はそのままの状態にすると、駆
動転動体と歯面との間、あるいはガイド転動体２１とウ
ェーブジェネレータ４０のカム１８との間にギャップδ
が生じて、容易に駆動転動体を内歯体１３とカム１−８
との間に挿入することができる。そのあとブツシュを回
転させて、駆動転動体を歯面に、又ガイド転動体をカム
外周にしつかり押しつけると、ガタやバックラッシュを
完全に除去することができる。使用中に摩耗などによっ
てガタやバックラッシュが発生すれば、このブツシュに
よって容易に再調整を行なうことができる。

第１５図では前述の取付は位置の調整機構を支持軸１７
の周辺に設−けたが、駆動転動体１４を連結体１６に取
付けている支持軸１５の周辺あるいは、駆動転動体や連
結体内部に組込んだり、また支持軸１５、支持軸１７、
連結体１６のいずれかに設けてもよい。いずれにしても
駆動転動体の保持体に対する取付は位置が調整できれば
よい。

以上では、この調整機構を組立時や使用中のバックラッ
シュやガタの除去に用いたが、この調整機構にコンピュ
ータなどの位置指令などで駆動されるアクチュエータ３
４を組込むことによって、微小角度が制御できる機能を
付与することができる。

第１６図には、連結体１６を二つに分割して、その中間
に、電気信号によって機械的な変位を発生させる材料、
例えばＰＺＴなどの電歪材料あるいは磁歪材料３４を結
合した例を示す。このようにすれば、電気信号を電歪材
料に印加することによって、駆動転動体の位置を変化さ
せることができる。後で述べるように、保持体３を固定
して、内歯体の回転を自由にすると、入力軸から入力し
ても、内歯体から出力が得られる。このような状態で、
入力軸の回転が停止したあと、上述の連結体に備えられ
たアクチュエータの働きをする電歪材料３４に電気信号
によって機械的変位を与えると、その変位量に応じて、
内歯体が回転する。この減速装置の外にある制御機構と
は別の機構によって位置制御が行なうと、より高精度の
位置決め制御が行なえる。とくに、ＰＺＴなどの電歪材
料はミクロンオーダで変位するので、このアクチュエー
タによって、ミクロンオーダの位置決め制御が従来の位
置決め制御に付加されることになる。

減速装置を組み込んだ位置決め制御は、モニター減速装
置−検出器で構成されており、コンピュータからの位置
指令によって、モータを回転させ、検出器から得られる
出力回転角とコンピュータからの指令回転角との差を計
算し、その差が零になるようにモータを駆動しているの
が、一般的なサーボ制御機構である。しかし一般には上
述の構成の駆動機構には非線形性要素（ガタなど）や制
御装置の性能不足や検出器の分解能の不足などから、指
令値と検出器の差が零にならないことがある。

本減速装置では通常内歯体とその歯、駆動転動体、連結
体、保持体などの機構部品はミクロンオーダで精密に加
工され、ＰＺＴなどの圧電素子の変位もミクロンオーダ
で制御できる。検出器からの位置情報を用いて、コンピ
ュータからの位置指令と出力軸から得られる実際の位置
情報との差をめて、その差をさらに小さくするように、
アクチュエータ３４を駆動すれば、きわめて微細な角度
まで制御できる。

第１７図には、連結体１６にピストン５１とシリンダ５
２で構成されたアクチュエータ３４−２を組みこんだ例
を示した。ＰＺＴなどの圧電材料を用いると大きな変位
は得られないが、この種のアクチュエータ３４−２では
駆動転動体に大きな変位を与えることができる。このシ
リンダ５２は水や油などをピストン５１で仕切られた部
屋に入れたり、出したりしながら変位させるが、入力軸
からの入力に振動が付加されたような場合には、このシ
リンダおよびピストンが一種のダンパーとしての効果を
もち、振動を吸収することもできる。

第１８図では、連結体１６を支持する支持軸１７と軸支
する摺動支持体３３を保持体３に設けられたガイド３２
に設置し、その摺動支持体３３と保持体３を圧電材料な
どのアクチュエータ３４で連結している。電気信号によ
ってアクチュエータに変位を与えると、摺動支持体３３
はガイド３２内に摺動して、それに連結されている駆動
転動体１４に変位を与えるものである。

連結体１６にストレンゲージなどの負荷が測定できる測
定素子３５を設置すると、その測定素子の出力から駆動
転動体に作用する回転駆動力の大きさが検出できる。さ
らに、その出力情報から駆動転動体と歯およびウェーブ
ジェネレータとの接触状態やさらに内歯体の歯やウェー
ブジェネレータの形状や加工精度に関する精度も測定で
きる。

このように連結体に作用する負荷の情報から、駆動転動
体、ウェーブジェネレータおよび歯との接触状態や機構
部品の形状や精度が検出できるので、この情報に基づい
て減速装置の内部に設けられたアクチュエータ３４で、
外部の制御系とは別個に、制御すれば、減速装置の内部
構造に起因する制御劣下要因を補償し、高精度な制御特
性が得られるＰＺＴなどの圧電素子は高速で応答できる
ので、入力軸が高速で回転している最中でも以上述べた
ような特性の改善を行なうことができる。

本減速装置の減速比は最大で１／３、最小は減速装置の
寸法および負荷能力にもよるが、大体１／８０程度であ
る。それ以下の低減速比が必要な場合は多段に構成する
必要がある。多段に構成する方法はいくつかある。一つ
は、１段目の減速装置め出力が得られる保持体を次段の
減速装置の入力軸に結合する直列方式である。１段目の
減速装置において保持体を同定し、内歯体を回転自在に
すれば、内歯体から出力が得られる。そこで、内歯体と
次段の入力軸を結合すれば、同心円状に多段に構成でき
る。この同心状多段結合減速装置では減速装置の直径は
大きくなるが、軸方向の長さを短かくできる利点がある
。

本減速装置においては、前述のように、機構部′品はほ
とんど全てころがりによって接触しているので、摩擦損
失がほとんどない。したがって、出力が得られる保持体
から入力すれば、入力軸からは増速された出力が得られ
る。このように増速装置としても利用できる。

１段目の減速装置において、出力が得られる保持体と次
段の減速装置の保持体とを結合すれば、１段目で減速さ
れ、次段で増速されることになる。

１段目の減速比を１／ｘ、次段の増速比をｙとするとそ
の変速比はｙ／ｘとなる。１段目の減速比１／ｘと２段
目の増速比ｙを種々の値に選べば、色々な変速比ｙ／ｘ
を自由に得ることができる。

このようなことができるのは、本減速装置の摩擦損失が
きわめて低く、増速比としても用いることができるため
である。

駆動転動体゛が歯の山の頂上、附近にあるときは、回転
駆動力は発生しないので、その部分では駆動転動体は歯
面やウェーブジェネレータと接触する必要はない。した
がって、その部分の形状を前述の方法でめた形状から修
正することがある。ウェーブジェネレータの１回転が、
駆動転動体の１ピッチ間の移動に相当し、駆動転動体が
ウェーブジェネレータと接触する点と、各歯の駆動転動
体との接触点が常に１対１で対応している。したがっで
、歯およびウェーブジェネレータの形状の修正あるいは
変更は容易に行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、歯面に沿って駆動
転動体をガタ、バックラッシュのない状態で転動させ、
しかも、ころがり接触により回転力を伝達しているので
、剛性が高く、動力伝達効率の高く、制御精度が高い減
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第２図のＩ
−Ｉ矢視断面図、第２図は本減速装置の断面図、第３図
はα曲線、β曲線、線μおよび線γにより本発明の原理
を示す説明図、第４図は第３図で示したα曲線、β曲線
、線μおよび線γを水平に展開した説明図、第５図は逆
転する減速装置の原理を説明する展開図、第６図は駆動
転動体の位置と保持体の位置関係を示す説明図、第７図
は駆動転動体の位置に関係なくβ曲線の回転によって保
持体に一定の変位を与えるための修正α曲線および修正
β曲線の作成法を展開図を用いた説明図、第８図は実際
の減速装置についての修正α曲線、修正８曲線の作成法
を示す説明図、第９図は駆動転動体、連結体および保持
体に働く作用力の関係を示す説明図、第１０図は本発明
による減速装置の他の実施例の断面図、第１１図は第１
０図の■−■矢視断面図、第１２図は入力軸の軸心に点
対称に配置された駆動転動体をもつ本発明による減速装
置の断面図、第１３図は第１２図で示した減速装置の駆
動転動体の位置をα曲線とβ曲線を用いて説明・するた
めの図、第１４図は駆動転動体の保持体との位置関係を
調整する機構を説明するための一実施例を示す図、第１
５図は駆動転動体の位置調整機構を用いたときの駆動転
動体と内歯体の歯とのキャップと位置調整機構の動作状
況を示す説明図、第１６図璧、圧電材料を用いた内部ア
クチュエータの配置を示す説明図、第１７図はシリンダ
とピストンで構成された内部アクチュエータの実施例を
示す構造図、第１８図は保持体内部に設けられた内部ア
クチュエータの実施例を示す図である。１・・環状ケーシング、２・・カバー、３　・保持体、
４・・ボルト、５・・入力軸、６・・・軸受、７・・・
出力軸、８，９．１０・・・軸受、１１・・・ボルト、
１２・・・歯、１３・・・内歯体、１４・・・駆動転動
体、１５・・・支持軸、１６・・・連結体、１７・・・
支持軸、１８・・・カム、１９・・・支持転動体、２０
・・環状体、２１・・・ガイド転動体、２２・・・歯溝
、３０・・・ブツシュ、３１・・・軸穴、３２・・・ガ
イド、３３・・・摺動支持体、３４・・・内部アクチュ
エータ（圧電素子）、３５・・・ストレンゲージ（負荷
測定素子）、４０・・・ウェーブジェネレータ、５１・
・ピストン、５２・・・シリンダ、６４・・ベース。出願人　安藤司文

Claims

【特許請求の範囲】１、入力軸からの速度を減速して、出力軸に伝達する減
速装置において、環状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、前記
入力軸と同、心状に設けられ、かつ前記出力軸に連結さ
れた環状の保持体と、前記保持体に揺動可能に軸支され
た複数個の連結体と、前記連結体に回転可能に保持され
ている駆動転動体と、前記入力軸に結合され、かつ前記
駆動転動体に半径方向の周期的な変位運動を与えるウェ
ーブジェネレータを備え、前記内歯体の歯に沿って前記
駆動転動体が転動するときに前記駆動転動体の回転中心
が描く波状軌跡（α曲線）の波長の整数倍の波長をもち
、かつ振幅が前記α曲線と同じである、前記ウェーブジ
ェネレータの外周に沿って前記駆動転動体が転動すると
きに前記駆動転動体の回転中心が描く波状軌跡（β曲線
）と、前記α曲線との交点に前記駆動転動体を複数個設
け、前記入力軸によって前記ウェーブジェネレータを回
転させて、前記駆動転動体に半径方向の変位を与えて、
前記駆動転動体を前記内歯体の歯に沿って転動させるこ
とによって、前記保持体を回転させるとき、前記の各駆
動転動体が常に一定速度で前記保持体を回転駆動できる
ような前記ウェーブジェネレータの形状および前記内歯
体の歯の形状をもつことを特徴とする減速装置。２、前記α曲線と前記β曲線との交点のうち、前記ウェ
ーブジェネレータの回転方向と同方向に移動する交点に
前記駆動転動体を設けることによって、前記出力軸を前
記入力軸と同方向に回転させること、または前記のα曲
線と前記β曲線との交点のうち、前記ウェーブジェネレ
ータの回転方向と逆方向に移動する交点に前記駆動転動
体を設けることによって、前記出力軸を前記入力軸とは
逆方向に回転させるこ−とを特徴とする第１項に記載す
る減速装置。３、前記出力軸に入力を与え、前記入力軸がら増速され
た回転を得ることを特徴とする第１項に記載する減速装
置。４．前記保持体を固定し、前記ケーシングを出力軸と結
合することにより、前記ケーシングより出力を得ること
を特徴とする第１項に記載する減速装置。５、前記連結体を介して前記保持体に保持されている前
記駆動転動体の前記保持体に対する設置位置が調整でき
る手段を前記連結体又は前記駆動転動体又は前記保持体
に設けたことを特徴とする第１項に記載する減速装置。６、前記駆動転動体の前記保持体に対する設置位置が調
整できる前記調整手段により前記保持体又は前記環状ケ
ーシングに微小な回転を与えることを特徴とする第４項
および第５項に記載する減速装置。