JPS6040845A - 原軸と従軸間の回転運動伝達装置 - 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】 この発明は、原軸と従軸間で回転運動を伝達するための
装置に関する。

原軸と従軸間において、回転速度を、減速装置または増
速装置を介して変える必要のある回転機械は種々存在す
る。

しかしながら、ある種の高性能機構の場合、従来の減速
装置では様々な問題が発生する。特に、荷役ロボット、
数値制御用の割出し装置、ざらに原子炉シャフトの干渉
および監視車両、ウィンチまたは特殊な物揚げ機などの
推進装置の場合がそうである。かかる機構の場合、減速
装置は、小形、軽量、大トルク容量、小遊隙、高効率、
大きな減速比などの要件を満たさなければならない。

従来の減速装置は、多くの場合、これらすべての要件を
満たすことは不可能であり、寸法公差お工び使用合金の
特性の改善しか期待できない。したがって、この分野の
進歩は限られている７５Ｘ、それにもかかわらず製造コ
ストは急速に上昇しつつある。

外側回部を有する可撓性のベル部を具備しており、この
ベル部が内側歯部を有する剛性ブシュ内に挿入されてお
９、かつ、ブシュの内側歯部の歯数がベル部の歯数Ｌジ
も数個多いこと全特徴とす　′る減速装置が、すでに存
在する。この形式の減速装置は、ベルとブシュとを対立
する２点において接触させ、かつベルの回転にしたがっ
てベルを変形させること［ｊり、ベルの歯とブシュの歯
とを接触させるだめの回転装置を具備している。可撓性
ベルは、１回転したとき、ベルとブシュの歯数の差に対
応する角度だけ、外部ブシュに対してずれた状態になる
。

この形式の減速装置の利点は、主として、単段で大きな
減速比が得られ、効率が良く、また可逆形であるため、
増速装置としても利用できるという点にある。

他方、この形式の減速装置は、製作が難しく、コストが
高く、またさらに、ベルに対しその変形を可能にするの
に充分なだけの長さを与え、かつ歯部の接触を保証する
ため正確な形状を与える必要上、大形にせざるを得ない
といつだ欠点を有する。

別の形式の従来公知の装置は、軸に直角な面の１つにお
いて弾性変形可能な環体と接触する環状面を有する、枠
部と一体に形成された剛性環体を具備しており、前記弾
性環体が低速軸と同じ軸心上に配置されておりかつ低速
軸と連動して回転し、かつ弾性環体が剛性環体と接触す
る環状面を有し、この環状面が剛性環体の接触面エフも
長いことを特徴とする。さらに、高速軸と連動して回転
する装置が、剛性環体と可撓性環体との、少なくとも１
点における接触を保証している。この装置は、対立した
位置に嵌め込まれた球体を収容しているケージによって
構成されておＶ％前記球体は、可撓性環体を正しい時点
において剛性環体に対して押しつけるよう、可撓性環体
を圧迫してｂる。

高速軸が回転する際、前記球体は、剛性環体と可撓性環
体の接触全保証するが、この接触の位置は、高速軸の回
転につれて角度的に変わって行く２高速軸が１回転する
とき、可撓性環体に対する剛性環体の反作用により、可
撓性環体は、両環体の接触域の長さの差に対応する角度
だけ回転する。

この形式の減速装置は、可撓性環体に対する球体の接触
域間における可撓性環体の変形を完全には制御すること
ができず、大きなトルクの伝達が不可能であり、またケ
ージ全弁しての球体の移動を可能にする必要上、軸方向
予応力が制限されているといった欠点衡有する。

この発明は、上記のような欠点全解消することを目的と
して論る。

このため、この発明による、自己の軸心に対して直角な
面の１つにおいて、弾性変形が可能な可撓性環体と接触
する環状の面を有する、枠部と一体に形成された剛性環
体を具備しており、前記可撓性環体が低速軸と同心に配
置されておりかつ低速軸と連動して回転し、かつ可撓性
環体が剛性環体と接触する環状面を有し、この環状面が
嗣性環体の環状接触面エリ長く、かつ高速軸と連動して
回転する装置が剛性環体と可撓性環体との少なくとも１
点における無摩擦接触を保証している形式の装置におい
て、前記無摩擦接触を保証する装置が、高速軸上に配置
され正おりかつそれと連動して回転する部材によって構
成されており、この部材が、可撓性環体と対向する面に
おいて開口している円形みぞ部全含んでおり１このみそ
部の底面が、剛性環体からの距離か異なる部域を有し、
力）くして、みそ部が占有する３乙０°Ｖ？−わたって
少なくとも１つの波形部が形成され、かつ、ｌ尭（生環
体を圧迫する球体が前記みぞ部内に受容されている。

高速軸およびみそ部を含む前記部材カニ回転はせられる
と、剛性環体に対する可撓性環体の接角虫点の位置が変
わり、結局、両魂体は一定角度ブビは相対的に回転する
。この場合、前記接触点の位１盗変化は、高速軸１ｃよ
って駆動される部材に設けられたみその波形部にしたが
って起こり、ｒ４ｆｉ　ｔｉｅ　’ｆＪ　＠による球体
の駆動にしたがって起こるのではない。

したがって、各部品に大きな軸方向予応ノコｔカロえて
組み立てることができるため、装置にの動ｆ／「に悪影
響を及ぼすことなく、大ぺなトルりを伝達することがで
きる。

この装置は、増速装置として逆の運動を伝達することが
できるので、実際には可逆装置である。

剛性環体と可撓性環体との接触域は、歯部によって形成
されている。

この装置は、環体がいずれも扁平で鋳造し易いため製作
が容易である、同心歯部を除き、各部品、特に心出しに
関する製作公差上の侠求がそれほど厳しくない、単段で
／、０００−ｆｚ超えるようなきわめて大きな減速比を
実現できる、すぐれた可逆性を有し、両環体が同心に取
り付けられかつ軸方向予応力を与えることができるため
、遊隙を最少限に抑えることが可能であり１また、両環
体が扁平なため、小形および軽量であり、特にコーグま
たは割出し盤への応用を有利に行なえるなどの利点を有
する。

両環体間の接触面を装置の軸心から遠い方の縁部の近く
ＶＣ位置させると、大きな回転トルクが得られるので有
利である。

この装置は、きわめて多様な用途に応用できるが、構造
上の特徴および小形という点から、特にロボットへの適
用性にすぐれている。

可撓性環体と、高速軸によって駆動されかつみそを含む
部材との間に配置する球体は、前記みぞの全長にわたっ
て規則的に配列すると有利である。

このようにすれば、可撓性環体の全周にわたって球体が
押しつけられるため、可撓性環体が補剛される結果にな
り、こうして、有害な変形を避けることができる。

この場合、球体は、みそが設けられている前記部材から
独立したケージ内に収容される。

隣り合う２個の球体が接触すると、それらの運動が阻害
されることがあるが、前記ケージは、かかる不都合を防
止している。

この装置のｌ実施態様においては、高速軸と連動して回
転量る部材に設けられたみそ部の底面の波形は、みその
深さを変化させることＩｃよって得られる。

高速軸と連動して回転する部材の外側部分が環体として
製作されてお９．この環体の一方の而に、可撓性環体を
圧迫している球体を収容しているみそが設けてあり、前
記環体の他方の面にもみそが設けてあり、この第２のみ
その底面と装置の固定部の壁面との距離が一定であジ、
がっ、第２のみそが装置の前記固定部を圧迫している一
組の球体を収容するよう［構成すると有利である。

このようにすれば、システムの慣性を小さくし、かつ、
軸受に対する軸方向スラストを制限することができる。

この発明の別の実施態様［Ｌれば、低速軸は軸方向の貫
通孔を含んでおり、この孔の中に高速軸力軸受と共に取
り付けられてカる。

この実施態様は、高速軸と低速軸を、枠部に関して対立
する側、同一の側のいずれにも配置できるという点で有
利である。

以下において、実施態様のｂ（っかの例を示す添付の図
面を参照（−ながら、この発明の詳細な説明する。

第１図に縦断面を示す装置の枠部２は、固定部を構成す
る数個の部付からなる。この枠部の内側には、以下「原
軸」または「高速軸」と称するシャフトｐが、軸受３と
共に取り付けられている。

シャ７トダには１回転対称を呈する部材Ｓが固定されて
おり、この部材Ｓの外側部は、面の一方においてみそ部
２を含む環体全形成している。前記みぞ部ｇば、球体７
を案内する役割を果たしている。

部材Ｓの５球体７が配置されている側には、可撓性の材
料で作られた円板ざが配置されており。

この円板はその周囲部において、歯形のついた環体９を
形成している。円板ｇは、部材Ｓと同心であり、かつ低
速軸まだは従軸ｉｏと連動して回転する。可撓性環体９
と対向する位置１ｃｉ−１、枠部コと一体に形成された
剛性環体１２が配置されている。この剛性環体１２は、
可撓性環体９の崗数工りも若干少ない歯を含む歯部１３
を有する。

低速軸ＩＯは、軸受ｌグおＬび１５と共に、高速軸ｑと
枠部λとの間に配置されている。

第３図から明らかなごとく、みぞ乙の底面と剛性環体／
、２との距離は一定でなく、みその深さは可変であるた
め、みその底面はみその全長において少なくともｌっの
波形／Ｊ−ｉ呈する。

球体７は、図示した実施態様においては相互に接してお
り、また、第９図に示すように、部材Ｊとは関係なく、
ケージ１７Ｖｃよって相互から分離することができる。

部材Ｓが高速軸ケによって回転駆動されるにつれて、可
撓性環体りと剛性環体１２は怜ぞ２の波形部／Ｊにおい
て接触するが、これらの接触域は、高速軸の回転につれ
て移動して行く。

高速軸が１回転し終ったとき、可撓性円板どと低速軸Ｉ
Ｑは、同性環体１２の歯の反作用［工り両環体の歯数の
差に対応する角度だけ回転している。

両環体の接触は、部材Ｓの運動によってのみ条件づけら
れており、球体７の運動は無関係である。

したがって、球体が部材Ｓと同じ速髪で駆動されるか否
かは重要でなめ６部打Ｓのみぞ乙の波形は、剛性環体１
２と可撓性環体ワとの接触域を完全に制御できる工うな
形状であれば、必ずしも規則的である心安はない。した
がって、装置の組み立てにあたって、遊隙の発生全避け
るのに充分なほど大きな軸方向予応力を与えることがで
きるが、それにもかかわらず、装置の作動に悪影響が及
ぶことはなく、しかも、大きなトルクの伝達が可能であ
る。さらに、円板と可撓性環体９が同一平面内において
働き、から球体７によって剛性を与えられているだめ、
装置の全体は大きな弾性剛度を有する、 また、部材ｊをコーグとして利用すると有益であるが、
その場合、部材Ｓには、各種の検出器、たとえば光学的
、磁気的、電子的等の検出器の利用全可能にする印刻そ
の他のマーク全村ける。

さらに、図面から明らかなごとく、この装置の構造は、
高速部品と低速部品との分離を可能にしており、しだが
って、高速部品、低速部品に対して異なる潤滑装置を用
いることができる。

第弘図は、第１図と若干異なる実施態様を示しているが
、第１図の装置の構成要素に対応する要素には同じ番号
を付しである。この第９図において明らかなようｉＣ，
高速軸ｑと低速軸ｉｏとを同心の位置関係において５図
の上部に示すごとく装置の同じ側に、もしくは図の下部
に示すごとく対立する１１１１１に配置することができ
る。

第Ｓ図に示す別の実施態様においては、部材Ｊは、みぞ
６を有する面と反対側の面に、深さが一定している円形
のみぞ／ざを有するが、このみそｌざには、支持体２の
壁部を圧迫している一組の球体ｉｙが受容されている。

この第５図の実ＩＭ態様は、慣性全減少させ、かつ軸受
に対して軸方向スラスト’ｔ−加えるオーバ／・ノブが
避けられる、といり点で有利である。

第に図に示すさらに別の実施態様においては、高速軸ケ
は中空であり、この高速軸と連動しかつ球体７を受容す
るみぞｌｆ含む部［Ｊは円錐形を呈している。部［ｊの
、原軸と同じレベルに位置する部分と剛性環体／、２の
平面との距離は、みぞ６が設けられている部域と前記平
面との距離、！：Ｖも大きい。

この最後の実施態様では、軸方向応力に対する部材Ｓの
強度を大き′くすることができる。しため工って、部材
Ｓが、慣性會不さくする目的で軽量イヒされた中央部を
有し、みそｔを含む面が強度の高い林料で作られている
場合に特に有利な実施態様である。

以上の説明から明らかなように、この発明は、可逆的で
、小形であり、かつ製作が容易な駆動部と従動部間の回
転運動伝達装置全提供するごとにより、従来の技術に対
し大幅な改良をもたらすものである。すなわち、この発
明による装置は％調整なしで部品を組み立てることがＦ
き２部品の製作が容易であり、組み立てた状態での密閉
性カニすぐれており、各部品に予応力全厚えること−ｎ
＝できるため遊隙が発生せず、大きなトルクの伝達７５
Ｘ可能であり、またこの発明Ｖｒ−よる装置ｋを用いれ
なず、機械的、電気的行程全最少限に抑えてロゼツト等
全連接させることができ、しかも、コーダ全組み込むこ
とができる。

この発明の範囲が、添付図面を参照しなカニら上に説明
したいくつかの実施態様に限られることなぐ、可能なあ
らゆる実施態様をも含むことは言うまでもない。

したがって、高速軸ダと連動する部Ｈｓのみその底面を
波状に形成する代りｉＣ，別の特殊な形状を与えること
もでき、あるいは、部材Ｓと可撓性環体りとの間に配置
する球体７の数を、上に説明した実施態様における数と
は異なるものにしたり、まｆＣ１球体どうし全連接させ
ない実施態様も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の実施態様における本発明による装置の
縦断面図である。 第２図は、第１図と同じ装置の主要な構成要素を示す分
解斜視図である。 第３図は、高速軸と連動する部材ならびに可撓性環体お
よび剛性環体の展開位位置における縦断面図である。 第７図は、第２の実施態様における装置の縦断面図であ
る。 第３図は、第１図の装置と若干異なる装置の縦断面図で
ある。 第４図は、さらに別の実施態様における装置の縦断面図
である。 ）・・・枠部、３・・・軸受、グ・・・原軸（高速軸）
、５・・・部材、６・・・みぞ部、７・・・球体、♂・
・・円板、７・・・可撓性環体、ｉｏ・・・従軸（低速
軸）、１２・・・剛性環体、／３・・・歯部、／４’、
Ｉ！；・・・軸受、／６・・・（みそ部の）波形％　１
７・・・ケージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ４　自己の軸心に対して直角な面の１つにおいて、弾性
   変形が可能な可撓性環体（り）と接触する環状の面を有
   する、枠部（，２）と一体に形成された剛性環体（１２
   ）を具備しており、前記可撓性環体（９）が低速軸（１
   ０）と同心に配置されておりかつ低速軸と連動して回転
   し、かつ可撓性環体が剛性環体と接触する環状の面を有
   し、この環状面が剛性環体の環状接触面エリ長く、かつ
   、高速軸と連動して回転する装置が剛性環体と可撓性環
   体との少なくとも１点における無摩擦接触を保証してい
   る形式の原軸と従軸間の回転運動伝達装置において、前
   記無摩擦接触を保証する装置が、高速軸（り）上に配置
   されておりかつそれと連動して回転する部［（Ｊ）Ｋ工
   って構成されており、この部材か、可撓性環体と対向す
   る面において開口している円形みぞ部（Ｊ）を含んでお
   り、このみそ部の底面が％剛性環体（／、Ｚ）からの距
   離が異がる部域を有し、かくして、みそ部いＤが占有す
   る。？　ＡＯｏにわたって少なくとも１つの波形部か形
   成され、かつ、可撓性環体（り）を圧迫する球体（７）
   力呻ｌ己みぞ部内に受答されていることを特徴とする回
   転運動伝達装置。 ユ　前記可撓性環体（９）と、高速軸（４’）によって
   駆動されかつみそ部（乙）を含む部Ｈ’　（ｊ　）との
   鼾ｊに配置された球体（７）が、みそ部（ａ’）の全長
   にわたって規則的に配列されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、　前記球体がみそ部を有する部偶力瓢ら独立したグ
   ー−、＞　（／７　）の中に配置されていること全特徴
   とする、特許請求の範囲第２項Ｖｃ紀載の装置。 ≠　前記高速軸（ψ）と連動して回転する部材゛（ｊＭ
   ｃ設けられたみそ部（に）の底面の波形部（＃）がみそ
   部の深さの変化によって与えられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項の任意の１項に記
   載の装置。 夕　前記高速軸と連動して回転する部側（Ｊ）が環形の
   外側部分′（ｌｌ−有し、この環体の面の一方に、可撓
   性環体（９）を圧迫している球体（７）を収容している
   みそ部（Ｊ）が設けられており、環体の他方の面にもう
   ７つのみそ部（／ざ）が設けられており、このみそ部（
   ｌｌ）の底面と装置の固定部（，２）との距離が一定で
   あり、かつ、みそ部（／！？）が装置の固定部（−）を
   圧迫している球体（／７）’を収容していること全特徴
   とする、特許請求の範囲第７項ないし第を項の任意の１
   項に記載の装置。 乙　前記高速軸（り）と連動して回転する部材（ｊ）が
   円錐形であり、部材（，５）の、高速軸（４’）の側に
   位置する部分と剛性環体の平面との距離が、前記部分と
   可撓性環体を圧迫している球体（７）を収容しているみ
   そ部（に）を含む部域との距離よりも大きいことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第５項の任意の７項
   に記載の装置。 Ｚ　前記低速軸（１０）が軸方向に貫通した孔を有し、
   ゛この孔の中に高速軸（ｌが軸受と共に取り付けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第を
   項の任意の７項に記載の装置。