WO2006132239A1 - ボール形減速装置 - Google Patents

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driven
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balls
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Kenji Imase
Akihito Terashima
Original Assignee
Kamoseiko Kabushiki Kaisha
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    • Y10T74/19828—Worm
    • Y10T74/19842—Distribution of pressure

Definitions

  • the present invention is arranged such that an input shaft and an output shaft are orthogonal to each other, and a ball-type deceleration in which an output-side follower wheel transmits rotation via a driven ball as the input shaft rotates. Relates to the device.
  • Deceleration devices are applied to robot technology that transports various parts in a production process such as a DVD.
  • the input shaft provided with the joint arm is rotationally driven at a predetermined rotational speed, whereby the output shaft is lowered to the predetermined rotational speed to transmit power.
  • a ball groove having a helical hook-shaped tooth line is formed in the worm, and a recess in which the ball is rotatably arranged is provided in the wheel.
  • the rotation is transmitted to the wheel via the ball, so that the friction between the worm and the wheel is low and the backlash is eliminated, thereby realizing a reduction device with high transmission efficiency.
  • Patent Document 1 JP-A-6-109081
  • the ball groove of the worm is a hook-like groove cam, and the substantially hemispherical portion of the ball is always fitted in the surface contact state with the ball groove. .
  • the concave curved surface portion of the ball groove and the spherical surface portion of the ball generate sliding force.
  • Sliding the ball groove and the ball in a surface contact state is disadvantageous in terms of the friction generated between them, and in order to avoid the surface contact state and realize the point contact, a hook-like groove cam
  • a rib cam system is used in which a rib cam is provided on the input shaft, the rib force is brought into contact with the ball as the input shaft rotates to transmit the pressing force. There is a problem that backlash occurs.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to eliminate knock lash when adopting a rib cam system in which the cam protrusion and the driven ball are engaged by point contact.
  • An object of the present invention is to provide a ball-type reduction gear that can be used.
  • a follower wheel attached to an output shaft rotatably provided in the housing, a plurality of follower balls slidable at equal angular intervals on the outer periphery of the follower wheel, and arranged in a state orthogonal to the output shaft
  • a ball-type speed reducer having an input shaft having cam projections formed on both sides with mating surfaces mating with the driven ball, and among the four or more driven balls arranged on the input shaft, It is set so that the driven ball on one end side of the input shaft and the driven ball on the other end side always come into contact with the mating surface on one side of the cam ridge without any gap.
  • a follower wheel attached to an output shaft rotatably provided in the housing, a plurality of follower balls slidable at equal angular intervals on the outer periphery of the follower wheel, and arranged in a state orthogonal to the output shaft
  • a ball-type speed reducer having an input shaft having cam projections formed on both sides with mating surfaces mating with the driven ball, and among the four or more driven balls arranged on the input shaft,
  • An intermediate driven ball is disposed between the cam ridges so as not to contact the mating surface. Set so that the driven ball on one end of the input shaft and the driven ball on the other end always abut against the mating surface on one side of the cam ridge in the direction facing the intermediate driven ball without any gap.
  • FIG. 1 is a perspective view of a ball-type speed reducer (Example 1).
  • FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a state where the driven ball and the cam ridge are engaged (Example 1).
  • FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view showing a state where the driven ball and the cam ridge are engaged (Example 2).
  • FIG. 4 is a development view schematically showing how the mating surface with which the driven ball abuts changes when the intermediate cam protrusion is exceeded (Example 2).
  • the ball-type speed reducer when a rib cam method is used in which the cam protrusion and the driven ball are engaged by point contact, one of the input shafts out of four or more driven balls arranged on the input shaft. Since the driven ball on the side and the driven ball on the other end are always in contact with the mating surface on one side of the cam ridge without any gap, the knock lash between the driven ball and the cam ridge is eliminated. can do.
  • the point contact reduces the friction between the cam ridge and the driven ball, improves the transmission force to the follower wheel, and enables smooth rotation with high accuracy.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the ball-type speed reducer 1 of the present invention is applied to a robot technology that transports various parts in a production process such as a DVD.
  • a stepped output shaft in a housing 2 as shown in FIG. 3 is rotatably provided.
  • a disc-shaped follower wheel 4 is concentrically fitted to the output shaft 3 so as to rotate in a body-like manner.
  • the sliding portion 6 may be a sliding groove having a substantially hemispherical shape, a substantially V-shaped section, or a horseshoe-shaped section! /.
  • An input shaft 7 that receives a driving force from a driving source (not shown) is disposed in a state orthogonal to the output shaft 3 and is rotatably supported by bearings 8 and 9. Input shaft 7 is connected to driven ball 5
  • a rib cam system having a plurality of cam projections 10 formed on both sides with mating surfaces 10a and 10b to be joined is adopted.
  • the two driven balls 5 arranged on one end side A of the input shaft 7 are always cam projections as shown in FIG. It is in contact with the joint surface 10a on one side of 10 in a point contact state without any gap.
  • the two driven balls 5 arranged on the other end side B of the input shaft 7 are always in contact with the mating surface 10b on one side of the cam projection 10 in a point contact state without any gap.
  • the driven ball 5 on one end side A and the driven ball 5 on the other end side B of the input shaft 7 are always on the mating surface 10a (10b) on one side of the cam projection 10 in the direction facing each other without any gaps.
  • These driven balls 5 have a slight gap P interposed between the mating surfaces 10b (10a) facing the mating surfaces lOa (lOb) with which they follow.
  • the two driven balls 5 arranged on one end side A of the input shaft 7 always abut on the mating surface 10b on one side of the cam ridge 10 in a point contact state without any gap, and the input shaft 7
  • the two driven balls 5 arranged on the other end side B of the cam may be in contact with the mating surface 10a on one side of the cam ridge 10 in a point contact state without any gap.
  • the friction between the cam ridge 10 and the driven ball 5 can be reduced by point contact, the transmission force to the follower wheel 4 can be improved, and smooth rotation operation can be realized with high accuracy. wear. In this case, it is only necessary to bring four or more driven balls 5 into contact with the mating surface lOa (lOb) on one side of the cam ridge 10 without any gap without adding a new separate member. Well cost effective.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show Embodiment 2 of the present invention.
  • Example 2 as shown in FIG. 3, out of the five driven balls 5, the intermediate M driven ball 5 is applied to both the mating surfaces 10a and 10b of the cam ridge 10 without any power transmission. It is placed in contact.
  • the two driven balls 5 arranged on one end side A of the input shaft 7 are always in contact with the mating surface 10a on one side of the cam projection 10 without any gap.
  • the two driven balls 5 arranged on the other end side B of the input shaft 7 are always in contact with the mating surface 10b on one side of the cam projection 10 without any gap.
  • the driven ball 5 at one end A and the driven ball 5 at the other end B are always on the mating surface lOa (lOb) on one side of the cam projection 10 in a direction facing the intermediate M driven ball 5. Abutting.
  • the two driven balls 5 arranged on one end side A of the input shaft 7 are always in contact with the mating surface 10b on one side of the cam projection 10 without any gap, and the other end side of the input shaft 7
  • the two driven balls 5 arranged in line B may always be in contact with the mating surface 10a on one side of the cam ridge 10 without a gap.
  • Example 2 when the rib cam method is employed in which the cam ridge 10 and the driven ball 5 are engaged by point contact, the five driven balls 5 face the intermediate M driven ball 5. Therefore, since it always contacts the mating surface 10a (10b) on one side of the cam ridge 10 without a gap, the relative movement between the driven ball 5 and the cam ridge 10 is prevented, and backlash can be eliminated. it can . For this reason, the same effect as Example 1 is acquired. [0024] Note that the number of the driven balls 5 is not limited to six or five, and four or more driven balls 5 are in contact with the mating surface 10a (10b) of the cam protrusion 10 in a direction in which the driven balls 5 face each other. If it is. Industrial applicability
  • the force of four or more driven balls is always the mating surface on one side of the cam ridge.
  • the backlash between the driven ball and the cam ridge can be eliminated, the transmission force to the follower wheel can be improved, and smooth rotation can be achieved with high accuracy. it can. For this reason, demand for cost reduction with a simple structure with high performance can be stimulated, and it can be widely applied to the machine industry through the distribution of machined parts.

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Abstract

　入力軸７上に並ぶ四個以上の従動ボール５のうち、入力軸７の一端側Ａの従動ボール５と他端側Ｂの従動ボール５とが互いに寄り合う方向で常にカム突条部１０の片側の噛合面１０ａ（１０ｂ）に隙間なく当接する。このため、従動ボール５とカム突条部１０との間の相対移動が阻止されてバックラッシュを除去することができる。バックラッシュの除去に伴い、カム突条部１０と従動ボール５との噛合時、噛合い音の発生を抑制して低騒音運転に繋がる。点接触によりカム突条部１０と従動ボール５との摩擦を低減できて、フォロアホイール４への伝達力を向上させて円滑な回転動作を高い精度で実現することができる。

Description

明 細 書
ボール形減速装置
技術分野
[0001] 本発明は、入力軸と出力軸とが直交するように配設されており、入力軸の回転駆動 に伴って、出力側のフォロアホイールが従動ボールを介して回転伝達するボール形 減速装置に関する。
背景技術
[0002] 減速装置は、例えば DVDなどの生産工程で種々の部品などを搬送するロボット技 術に応用されている。この減速装置において、関節用のアームが設けられた入力軸 を所定の回転速度で回転駆動することにより、出力軸が所定の回転速度に落とされ て動力伝達が行われる。
[0003] この種の減速装置では、ウォームとホイールとの間にボールを配置した伝動機構が ウォーム歯車装置として知られている（例えば、特許文献 1参照)。
このウォーム歯車装置は、つる卷状の歯すじを有するボール溝をウォームに形成し 、ボールが回転自在に配置された窪みをホイールに設けている。ウォームの回転に 伴い、その回転がボールを介してホイールに伝達されるので、ウォームとホイールと の間の摩擦が低ぐかつバックラッシュをなくして伝達効率の高い減速装置を実現さ せている。
特許文献 1 :特開平 6— 109081号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 特許文献 1のウォーム歯車装置では、ウォームのボール溝がつる卷状の溝カムとな つており、ボールの略半球部がボール溝に面接触状態で常に嵌合する構造となって いる。このため、ボール溝がボールに嚙合してウォームの回転力をホイールに伝達す る際、ボール溝の凹曲面部とボールの球面部とが摺動しながら嚙合力を発生する。 ボール溝とボールとを面接触状態で摺動させることは、両者間で生じる摩擦の点で 不利であり、面接触状態を避けて、点接触を実現させるためには、つる卷状の溝カム に代わって、カム突状部を有するリブカムを入力軸に設ける必要がある。しかしながら 、入力軸にリブカムを設けるリブカム方式を採用すると、入力軸の回転に伴ってリブ力 ムをボールに当接させて押圧力を伝えるので、機構学上の観点からリブカムの嚙合 面とボールとの間にバックラッシュが発生する問題がある。
[0005] 本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的はカム突条部と従動ボ 一ルとを点接触で嚙合させるリブカム方式の採用時、ノ ックラッシュを除去することが でき、カム突条部と従動ボールとの嚙合時、嚙合い音の発生を抑制して低騒音運転 に繋がり、フォロアホイールへの伝達力を向上させ、かつ円滑な回転動作を高い精 度で実現できるボール形減速装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] (請求項 1について）
ハウジング内で回転可能に設けられた出力軸に取り付けられたフォロアホイールと 、フォロアホイールの外周部に等角度間隔で滑動可能に設けられた複数の従動ボー ルと、出力軸に直交する状態に配置されて、従動ボールに嚙合する嚙合面を両側に 形成したカム突条部を有する入力軸とを備えたボール形減速装置にお 、て、入力軸 上に並ぶ四個以上の従動ボールのうち、入力軸の一端側の従動ボールと他端側の 従動ボールとが互いに寄り合う方向で常にカム突条部の片側の嚙合面に隙間なく当 接するように設定している。
[0007] この場合、カム突条部と従動ボールとが点接触で嚙合するリブカム方式の採用時、 入力軸上に並ぶ四個以上の従動ボールのうち、入力軸の一端側の従動ボールと他 端側の従動ボールとは、互いに寄り合う方向で常にカム突条部の片側の嚙合面に隙 間なく当接するので、従動ボールとカム突条部との間の相対移動が阻止されてバック ラッシュを除去することができる。ノ ックラッシュの除去に伴い、カム突条部と従動ボ ールとの嚙合時、嚙合 、音の発生を抑制して低騒音運転に繋がる。
[0008] また、点接触によりカム突条部と従動ボールとの摩擦を低減できて、フォロアホイ一 ルへの伝達力を向上させて円滑な回転動作を高い精度で実現することができる。し 力も、新たな別部材を付加せずに、四個以上の従動ボールをカム突条部の片側の 嚙合面に隙間なく当接させることで済み、簡素な構造でよくコスト的に有利である。 [0009] (請求項 2について）
ハウジング内で回転可能に設けられた出力軸に取り付けられたフォロアホイールと 、フォロアホイールの外周部に等角度間隔で滑動可能に設けられた複数の従動ボー ルと、出力軸に直交する状態に配置されて、従動ボールに嚙合する嚙合面を両側に 形成したカム突条部を有する入力軸とを備えたボール形減速装置にお 、て、入力軸 上に並ぶ四個以上の従動ボールのうち、カム突条部の間に中間の従動ボールを嚙 合面に対して非当接状態に配置する。入力軸の一端側の従動ボールと他端側の従 動ボールとが、中間の従動ボールに寄り合う方向で常にカム突条部の片側の嚙合面 に隙間なく当接するように設定して 、る。
[0010] この場合、カム突条部と従動ボールとが点接触で嚙合するリブカム方式の採用時、 入力軸上に並ぶ四個以上の従動ボールのうち、カム突条部の間に中間の従動ボー ルを嚙合面に対して非当接状態に配置するとともに、入力軸の一端側の従動ボール と他端側の従動ボールとが、中間の従動ボール側に寄り合って、常にカム突条部の 片側の嚙合面に隙間なく当接するので、従動ボールとカム突条部との間の相対移動 が阻止されてバックラッシュを除去することができる。このため、請求項 1と同様な効果 が得られるものである。
発明の効果
[0011] 従動ボールとカム突条部との間の相対移動が阻止されてノ ックラッシュの除去に寄 与する。このため、カム突条部と従動ボールとの嚙合時、嚙合い音の発生を抑制して 低騒音運転に繋がる利点がある。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]ボール形減速装置の斜視図である（実施例 1)。
[図 2]従動ボールとカム突条部との嚙合状態を示す拡大縦断面図である (実施例 1)。
[図 3]従動ボールとカム突条部との嚙合状態を示す拡大縦断面図である（実施例 2)。
[図 4]中間のカム突条部を越えた時、従動ボールが当接する嚙合面が変わる様子を 模式的に示す展開図である（実施例 2)。
符号の説明
[0013] 1 ボール形減速装置 3 出力軸
4 フォロアホイール
5 従動ボール
7 入力軸
10 カム突条部
10aゝ 10b 嚙合面
A 入力軸の一端側
B 入力軸の他端側
M 中間
発明を実施するための最良の形態
[0014] 本発明のボール形減速装置において、カム突条部と従動ボールとを点接触で嚙合 させるリブカム方式の採用時、入力軸上に並ぶ四個以上の従動ボールのうち、入力 軸の一端側の従動ボールと他端側の従動ボールとが互いに寄り合う方向で常にカム 突条部の片側の嚙合面に隙間なく当接するので、従動ボールとカム突条部との間の ノ ックラッシュを除去することができる。点接触によりカム突条部と従動ボールとの摩 擦が低減し、フォロアホイールへの伝達力を向上させて円滑な回転動作を高!、精度 で実現することができる。
実施例 1
[0015] 図 1および図 2を参照しながら本発明の実施例 1を説明する。
本発明のボール形減速装置 1は、例えば DVDなどの生産工程で種々の部品など を搬送するロボット技術に応用されるもので、図 1に示すようにハウジング 2内に段付 き状の出力軸 3を回転可能に設けている。出力軸 3には、円盤状のフォロアホイール 4がー体的に回転するように同心的に嵌め込まれている。フォロアホイール 4における 外周部の下面には、複数の従動ボール 5がスチールボールとしてゴシックアーチ形 の摺動部 6に等角度間隔で設けられている。この摺動部 6は、略半球状、断面略 V字 状あるいは断面略馬蹄形の滑動溝でもよ!/、。
[0016] 駆動源（図示せず)から駆動力を受ける入力軸 7は、出力軸 3に直交する状態に配 置されて軸受 8、 9により回転可能に支持されている。入力軸 7は、従動ボール 5に嚙 合する嚙合面 10a、 10bを両側に形成した複数条のカム突条部 10を有するリブカム 方式を採用している。
[0017] この場合、入力軸 7上に並ぶ六個の従動ボール 5のうち、入力軸 7の一端側 Aに並 ぶ二個の従動ボール 5は、図 2に示すように常にカム突条部 10の片側の嚙合面 10a に隙間なく点接触状態で当接している。入力軸 7の他端側 Bに並ぶ二個の従動ボー ル 5は、常にカム突条部 10の片側の嚙合面 10bに隙間なく点接触状態で当接して 、 る。
このため、入力軸 7における一端側 Aの従動ボール 5と他端側 Bの従動ボール 5と は、互いに寄り合う方向で常にカム突条部 10の片側の嚙合面 10a (10b)に隙間なく 点接触する。これら従動ボール 5は、自身が当接する嚙合面 lOa (lOb)に対向する 嚙合面 10b (10a)に対して僅かな間隙 Pを介在させている。
なお、上記とは逆に、入力軸 7の一端側 Aに並ぶ二個の従動ボール 5は、常にカム 突条部 10の片側の嚙合面 10bに隙間なく点接触状態で当接し、入力軸 7の他端側 Bに並ぶ二個の従動ボール 5は、常にカム突条部 10の片側の嚙合面 10aに隙間なく 点接触状態で当接するようにしてもょ ヽ。
[0018] 入力軸 7が駆動源力 駆動力を受けて回転すると、図 2に一点鎖線で示す接触線 Nのように、従動ボール 5が嚙合面 10a (10b)に沿って滑動しながらフォロアホイール 4に押圧力を伝達する。このため、フォロアホイール 4が出力軸 3と一体的に回転駆動 され、入力軸 7がー回転する毎にカム突条部 10の単一ピッチ分だけ出力軸 3を回転 させると 、つた減速回転運動が行われる。
[0019] 上記構成では、カム突条部 10と従動ボール 5とが点接触で嚙合するリブカム方式 の採用時、四個以上の従動ボール 5は、常にカム突条部 10の片側の嚙合面 10a (1 Ob)に隙間なく当接するので、従動ボール 5とカム突条部 10との間の相対移動が阻 止されてバックラッシュを除去することができる。ノ ックラッシュの除去に伴い、カム突 条部 10と従動ボール 5との嚙合時、嚙合い音の発生を抑制して低騒音運転に繋がる
[0020] また、点接触によりカム突条部 10と従動ボール 5との摩擦を低減できて、フォロアホ ィール 4への伝達力を向上させて、円滑な回転動作を高い精度で実現することがで きる。し力も、新たな別部材を付加せずに、四個以上の従動ボール 5をカム突条部 1 0の片側の嚙合面 lOa (lOb)に隙間なく当接させることで済み、簡素な構造でよくコ スト的に有利である。
実施例 2
[0021] 図 3および図 4は本発明の実施例 2を示す。
実施例 2では、図 3に示すように五個の従動ボール 5のうち、中間 Mの従動ボール 5 をカム突条部 10の嚙合面 10a、 10bの双方に対して、動力伝達のない非当接状態 に配置している。入力軸 7の一端側 Aに並ぶ二個の従動ボール 5は、常にカム突条 部 10の片側の嚙合面 10aに隙間なく当接している。入力軸 7の他端側 Bに並ぶ二個 の従動ボール 5は、常にカム突条部 10の片側の嚙合面 10bに隙間なく当接している 。このため、一端側 Aの従動ボール 5と他端側 Bの従動ボール 5は、中間 Mの従動ボ ール 5に寄り合う方向で常にカム突条部 10の片側の嚙合面 lOa (lOb)に当接してい る。
なお、上記とは逆に、入力軸 7の一端側 Aに並ぶ二個の従動ボール 5は、常にカム 突条部 10の片側の嚙合面 10bに隙間なく当接し、入力軸 7の他端側 Bに並ぶ二個 の従動ボール 5は、常にカム突条部 10の片側の嚙合面 10aに隙間なく当接するよう にしてもよい。
[0022] この場合、入力軸 7の回転に伴い、一端側 Aの従動ボール 5が、中間 Mのカム突条 部 10を越えて他端側 Bに移動する毎に、カム突条部 10に従動ボール 5を当接させる 嚙合面 10a、 10bが変わるようになつている（図 4参照)。このため、一端側 Aの従動ボ ール 5が中間 Mのカム突条部 10を通過する過程で、従動ボール 5は、中間 Mのカム 突条部 10の嚙合面 10a、 10bの双方に対して、動力伝達のない非当接状態となって 歯打ち音を発生しない。
[0023] この実施例 2でも、カム突条部 10と従動ボール 5とを点接触で嚙合させるリブカム方 式の採用時、五個の従動ボール 5は、中間 Mの従動ボール 5に寄り合う方向で、常に カム突条部 10の片側の嚙合面 10a (10b)に隙間なく当接するので、従動ボール 5と カム突条部 10との間の相対移動が阻止されてバックラッシュを除去することができる 。このため、実施例 1と同様な効果が得られるものである。 [0024] なお、従動ボール 5の数は六個や五個に限らず、四個以上の従動ボール 5が互い に寄り合う方向にカム突条部 10の嚙合面 10a (10b)に当接する構成であればよい。 産業上の利用可能性
[0025] 本発明のボール形減速装置では、カム突条部と従動ボールとを点接触で嚙合させ るリブカム方式の採用時、四個以上の従動ボール力 常にカム突条部の片側の嚙合 面に隙間なく当接するので、従動ボールとカム突条部との間のバックラッシュを除去 することができ、フォロアホイールへの伝達力を向上させて、円滑な回転動作を高い 精度で実現することができる。このため、高い性能を備えながらも簡素な構造でコスト の節減化を求める需要を喚起し、機械加工部品などの流通を介して機械産業界へ 広く適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] ハウジング内で回転可能に設けられた出力軸に取り付けられたフォロアホイールと このフォロアホイールの外周部に等角度間隔で滑動可能に設けられた複数の従動 ボーノレと、
前記出力軸に直交する状態に配置されて、前記従動ボールに嚙合する嚙合面を 両側に形成したカム突条部を有する入力軸とを備えたボール形減速装置において、 前記入力軸上に並ぶ四個以上の前記従動ボールのうち、前記入力軸の一端側の 前記従動ボールと他端側の前記従動ボールとが互いに寄り合う方向で常に前記カム 突条部の片側の嚙合面に隙間なく当接するように設定したことを特徴とするボール形 減速装置。
[2] ハウジング内で回転可能に設けられた出力軸に取り付けられたフォロアホイールと このフォロアホイールの外周部に等角度間隔で滑動可能に設けられた複数の従動 ボーノレと、
前記出力軸に直交する状態に配置されて、前記従動ボールに嚙合する嚙合面を 両側に形成したカム突条部を有する入力軸とを備えたボール形減速装置において、 前記入力軸上に並ぶ四個以上の前記従動ボールのうち、前記カム突条部の間に 配置された中間の前記従動ボールを前記嚙合面に対して非当接状態に配置すると ともに、前記入力軸の一端側の前記従動ボールと他端側の前記従動ボールとが前 記中間の前記従動ボールに寄り合う方向で常に前記カム突条部の片側の嚙合面に 隙間なく当接するように設定したことを特徴とするボール形減速装置。
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