WO2015115324A1 - ブレーキ付減速機 - Google Patents

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高田　声一
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    • F16H57/082—Planet carriers

Definitions

  • the present invention relates to a speed reducer with a brake including a brake that holds the position of a driven member when the drive motor is stopped.
  • an industrial robot In a device that operates a driven member by motor driving, when the driven motor is stopped in order to stop the operation of the driven member, or when the driving motor stops due to a power failure or the like, Various troubles may occur when the driving member receives an external force such as gravity and changes its position (posture).
  • a brake that holds the position of the driven member when the drive motor is stopped in the drive unit (including the drive motor and the speed reducer) (hereinafter, the one having the same function is also referred to as a “brake”).
  • an industrial robot generally has a brake built in a drive unit.
  • the non-excitation operation type electromagnetic brake includes a brake plate provided in a drive path from a drive motor to a driven member, a friction plate pressed against the brake plate by a spring, and a friction plate against the elastic force of the spring when energized. And an electromagnet that moves away from the brake plate.
  • the spring When the motor is running (when energized), the spring is shrunk by the electromagnet to keep the friction plate away from the brake plate, and when the motor is stopped (when the power is shut off), The position of the driven member is held by pressing the friction plate against the brake plate by the elasticity of the spring to restrict the rotation of the brake plate.
  • JP 60-23654 A JP-A-6-285785
  • an object of the present invention is to make it possible to easily incorporate a brake that does not require electric power into a device that operates a driven member by driving a motor.
  • the present invention provides the deceleration mechanism that decelerates the rotation of the drive motor and outputs the reduced speed to the driven member side as a brake that holds the position of the driven member when the drive motor is stopped.
  • An input portion connected to the output side member of the mechanism so as to be able to transmit rotation; and an output portion connected to the driven member so as to be able to transmit rotation.
  • the brake reducer of the present invention employs a lock-type reverse input blocking mechanism that prevents rotation of the output portion to which reverse input torque is applied by a mechanical locking action as a brake. Since the unit is unitized, no electric power is required and it can be easily incorporated into the apparatus. Therefore, in the device incorporating the brake gear reducer, power saving and assembly work efficiency can be achieved as compared with a device incorporating a non-excitation operation type electromagnetic brake and a reducer separately.
  • the reverse input blocking mechanism includes a lock unit that locks the output unit to a fixed member, and a lock that releases the locked state of the output unit and the fixed member by rotation of the input unit when the input torque is applied. It is possible to employ a reverse input cut-off clutch including release means and torque transmission means for transmitting the rotation of the input unit to the output unit with a slight angular delay when the locked state is released.
  • the locking means includes a fixed outer ring having a cylindrical surface on the inner periphery as the fixing member on the radially outer side of the output portion, and the outer periphery of the output portion.
  • a plurality of wedge-shaped spaces gradually narrowing on both sides in the circumferential direction between the output portion and the fixed outer ring, and a pair of rollers and rollers are provided in each of the wedge-shaped spaces.
  • the lock release means includes an annular lock release piece radially outside the output portion, and is inserted into the lock release piece on both sides in the circumferential direction of each wedge-shaped space.
  • the means is provided with a second engagement hole into which the convex part of the input part is inserted with a wider circumferential clearance than the first engagement hole in the output part, and after the locked state is released, The convex part of the input part can be engaged with the second engagement hole to push the output part in the circumferential direction. If a reverse input cutoff clutch with this configuration is adopted, torque is transmitted from the input section to the output section in a state where the lock is reliably released by appropriately setting the circumferential clearance between each engagement hole and the projection. And a small time delay from unlocking to the start of torque transmission.
  • the driven member can be manually operated as necessary when the drive motor is stopped and maintenance is performed.
  • the operation is performed after the brake is energized to release the brake, or a torque exceeding the brake force is applied while the brake is applied.
  • the reverse input blocking mechanism is employed as a brake in the present invention, the position (posture) of the driven member is changed by easily rotating the manual operation unit in a safe state where the brake is applied. It is possible.
  • the manual operation unit can be attached to and detached from the input side member of the speed reduction mechanism, the manual operation unit can be removed during normal motor operation to reduce the space required during operation. it can.
  • a wave generator serving as an input-side member coupled to the drive motor so as to be able to transmit rotation
  • a circular spline fixed on a radially outer side of the wave generator and the wave generator and the circular spline
  • a wave gear device including a flex spline serving as an output-side member that is disposed between and connected to the input portion of the reverse input blocking mechanism at one end portion thereof so as to be able to transmit rotation. If this wave gear device is employed, the overall structure of the speed reducer and simplification of the axial dimensions can be achieved as compared with the case where the speed reduction mechanism in which the two planetary gear mechanisms described above are incorporated side by side. be able to.
  • a guide member that is fixed at a position in sliding contact with the other end surface of the flex spline and restricts the axial movement of the flex spline to the other end side is provided, or the flex spline is An output portion of the reverse input blocking mechanism that is coupled to the input portion of the input blocking mechanism in the axial direction and engages with the input portion of the reverse input blocking mechanism to restrict the axial movement of the flex spline to the other end side. It is desirable to provide in.
  • a cross roller bearing is provided between the output portion of the reverse input blocking mechanism and the driven member so that the inner ring is connected to the output portion of the reverse input blocking mechanism and the driven member so as to be able to transmit rotation, and the outer ring is fixed.
  • the stability of the rotation transmission operation can be improved.
  • the output unit can be rotated substantially at the target rotational speed.
  • the drive motor, the speed reduction mechanism, and the reverse input blocking mechanism are provided in a single housing to form a unit, and the housing is divided into a plurality of parts in the axial direction, and the positioning motors fit to each other on the divided surfaces.
  • a step is provided concentrically, and a bolt hole penetrating the entire housing is aligned in a state where the step of the dividing surface is fitted, and integrated with a bolt and a nut passed through the bolt hole. Smooth rotation can be realized while ensuring the coaxiality of each component.
  • the present invention can be applied particularly effectively to a brake gear reducer incorporated in a joint drive unit of a robot.
  • the speed reducer with brake according to the present invention is a unit composed of a lock type reverse input blocking mechanism and a speed reducing mechanism as a brake as described above, an apparatus incorporating this speed reducer with a brake is a conventional non-reduction device. It consumes less power and is easier to assemble than those that incorporate an excitation-actuated electromagnetic brake and reducer separately.
  • Longitudinal front view of the speed reducer with brake according to the first embodiment 1 is an exploded perspective view of the main part of FIG. Sectional view along line III-III in FIG. Sectional view along line IV-IV in FIG. a and b are explanatory diagrams of the rotation transmission operation of the reverse input blocking mechanism of FIG.
  • Longitudinal front view showing a modification of the torque transmission means of the reverse input blocking mechanism a and b are cross-sectional views taken along the line VII-VII in FIG.
  • Longitudinal front view showing a modified example of torque transmitting means and unlocking means of the reverse input blocking mechanism a and b are cross-sectional views taken along lines IXa-IXa and IXb-IXb in FIG. 8, respectively.
  • FIG. 4A and 4B are exploded perspective views of main parts showing modifications of the housing assembly means, respectively.
  • a and b are explanatory views of the housing assembling procedure by the assembling means of FIG.
  • blocking mechanism of FIG. a and b are explanatory diagrams of the rotation transmission operation of the reverse input blocking mechanism of FIG.
  • FIG. 18 is a longitudinal front view of the main part showing a modification of the brake reducer of FIG. Sectional view along line XXI-XXI in FIG.
  • the speed reducer with brake according to the first embodiment is a unit in which a speed reduction mechanism 2 and a reverse input blocking mechanism 3 as a brake are arranged side by side in an axial direction inside a housing (fixed member) 1. It is incorporated into a drive unit of a device that operates a driven member by driving a motor.
  • the housing 1 is divided into a front half 1a on the speed reduction mechanism 2 side and a rear half 1b on the reverse input blocking mechanism 3 side, and a flange 1c is formed at the abutting end of the front half 1a and the rear half 1b. ing.
  • the plurality of mounting holes 1d opened at corresponding positions of both flanges 1c are used to connect the front half 1a and the rear half 1b and to fix the entire housing 1 within the apparatus.
  • the speed reduction mechanism 2 includes an input shaft 4, a sun gear 5 fitted and fixed to the outer periphery of the input shaft 4, and a front half of the housing 1 on the radially outer side of the sun gear 5.
  • 1a a plurality of planetary gears 7 meshing with both the sun gear 5 and the internal gear 6, and a support shaft 8a passed through the center of each planetary gear 7,
  • It is a planetary gear mechanism comprising a disk-like carrier 8 that is supported so as to be able to rotate.
  • the sun gear 5 is fitted and fixed to the outer periphery of the input shaft 4 by a key and a key groove (the same applies to fitting and fixing of other shafts and gears described later), but the input shaft 4 and the sun gear 5 are integrated. It may be formed.
  • the input shaft 4 of the speed reduction mechanism 2 has one end side (left side in FIG. 1) passing through the center of the carrier 8 and protruding toward the reverse input blocking mechanism 3 side, and the other end side (right side in FIG. 1) is housing 1.
  • the first half 1a of the housing 1 is passed through the housing 1 and is rotatably supported by the housing 1 via a bearing 9.
  • the input gear 10 is fitted and fixed to the outer periphery of the protruding portion from the housing front half 1a.
  • the input gear 10 meshes with a transmission gear 13 fitted and fixed to the outer periphery of the main shaft 12 of the drive motor 11, and rotation is transmitted from the drive motor 11 to the input shaft 4 via the transmission gear 13 and the input gear 10. It is like that.
  • the carrier 8 is decelerated and rotated.
  • a plurality of convex portions 8 b for transmitting rotation to the reverse input blocking mechanism 3 are provided on the outer peripheral portion of the carrier 8 at equal intervals in the circumferential direction. That is, the carrier 8 is an output side member of the speed reduction mechanism 2 and at the same time an input portion of the reverse input blocking mechanism 3.
  • the carrier 8 may be divided into a portion serving as an output side member of the speed reduction mechanism 2 and a portion serving as an input portion of the reverse input blocking mechanism 3, and both of them may be coupled so as to transmit rotation.
  • the reverse input blocking mechanism 3 is an output as an output unit connected to the carrier 8 as the input unit described above and a driven member (not shown) so as to be able to transmit rotation.
  • a column portion 16a inserted between the outer peripheral surface and the annular unlocking piece 16 provided on the inner peripheral portion, and the outer peripheral surface of the large-diameter portion of the output shaft 14 and the inner peripheral surface of the fixed outer ring 15 are incorporated.
  • the reverse input cutoff clutch includes a roller 17 and a coil spring 18.
  • the output shaft 14 of the reverse input blocking mechanism 3 has a bearing hole 14a into which one end of the input shaft 4 of the speed reduction mechanism 2 is rotatably fitted at the center, and is arranged concentrically with the input shaft 4. Then, rotation is output to the driven member via an output gear 20 that is rotatably supported by the housing 1 via a bearing 19 and is fitted and fixed to the outer periphery of one end protruding from the housing rear half 1b. It has become.
  • a plurality of cam surfaces 14 b perpendicular to the radial direction are provided on the outer periphery of the large-diameter portion of the output shaft 14, and both sides in the circumferential direction are provided between these cam surfaces 14 b and the inner peripheral cylindrical surface of the fixed outer ring 15.
  • a wedge-shaped space 21 that is gradually narrowed is formed.
  • a pair of rollers 17 are arranged in a state of sandwiching a coil spring 18 that pushes each roller 17 into a narrow portion of the wedge-shaped space 21.
  • the column portion 16a of the unlocking piece 16 is inserted at a position facing the coil spring 18 across the coil.
  • a first engagement hole 16 b into which the convex portion 8 b of the carrier 8 is inserted with a gap in the circumferential direction is provided on the outer peripheral portion of the unlocking piece 16.
  • the other end portion 14c of the output shaft 14 is formed in an oval cross section, and a flange 22 sandwiched between the lock release piece 16 and the carrier 8 is fitted and fixed to the outer periphery thereof.
  • a second engagement hole 22 a into which the convex portion 8 b of the carrier 8 is inserted with a wider circumferential clearance than the first engagement hole 16 b of the unlocking piece 16 is provided on the outer peripheral portion of the flange 22. .
  • the reverse input blocking mechanism 3 includes a lock unit that locks the output shaft 14 to the fixed outer ring 15, and the output shaft 14 and the fixed outer ring by rotation of the carrier 8 when input torque is applied to the carrier 8 (input unit). And a lock release means for releasing the locked state with the motor 15 and a torque transmitting means for transmitting the rotation of the carrier 8 to the output shaft 14 with a slight angular delay when the locked state is released. It is.
  • the speed reducer with a brake is a reduction mechanism 2 that decelerates the rotation of the drive motor 11 and outputs it to the driven member side, and a brake that holds the position of the driven member when the drive motor 11 stops.
  • the lock type reverse input blocking mechanism 3 is unitized, and the reverse input blocking mechanism 3 is mechanically locked against the reverse input torque applied from the driven member. It is not necessary and can be easily incorporated into the device. Therefore, the apparatus incorporating the speed reducer with a brake consumes less power and can perform the assembly work more efficiently than the apparatus incorporating the non-excitation operation type electromagnetic brake and the speed reducer separately. Further, since the torque applied to the driven member from the outside during the stop is loaded by the reverse input blocking mechanism 3 and is not transmitted to the speed reduction mechanism 2, the protection function of the speed reduction mechanism 2 is also excellent.
  • the convex portion 8 b of the carrier 8 serving as the input portion is formed in the first engagement hole 16 b of the lock release piece 16 and the second engagement hole 22 a of the flange 22 of the output shaft 14. Since it is inserted with a clearance in the circumferential direction and is engaged with each engagement hole 16b, 22a in order to perform unlocking and subsequent rotation transmission, each engagement hole 16b, 22a and projection 8b By appropriately designing the circumferential clearance, rotation transmission can be performed in a state where the lock is reliably released, and the time delay from the unlocking to the start of torque transmission can be reduced.
  • FIG. 6 and 7 (a) and 7 (b) show modifications of the torque transmission means of the reverse input blocking mechanism 3.
  • FIG. In this modification, one end portion of the input shaft 4 is shortened and is rotatably fitted in a bearing hole 8c at the center of the input side surface of the carrier 8, and a rotation transmission shaft 8d having an oval cross section is provided at the center of the output side end surface of the carrier 8. Yes.
  • the output shaft 14 has the other end portion 14c having an oval cross section and the flange 22, and the rotation transmission shaft 8d of the carrier 8 is inserted in place of the bearing hole 14a into which the one end portion of the input shaft 4 is fitted.
  • An engagement hole 14d is provided.
  • the third engagement hole 14d has substantially the same shape as the rotation transmission shaft 8d, but the engagement surface facing the flat portion of the rotation transmission shaft 8d is formed in a convex shape.
  • FIG. 8 and 9 (a) and 9 (b) show an example in which the lock release means is deformed in addition to the above-described deformation of the torque transmission means for the reverse input blocking mechanism 3.
  • FIG. This modification is based on the example shown in FIG. 6 and FIGS. 7A and 7B, eliminates the convex portion 8b of the carrier 8, and has a column portion 16a on the outer peripheral portion as the unlocking piece 16.
  • a disc-shaped member in which one engagement hole 16b is not formed is adopted, and the lock release piece 16 is fitted and fixed to the outer periphery of a rotation transmission shaft 8d having a small cross-sectional shape of the carrier 8.
  • FIGS. 10A and 10B and FIGS. 11A and 11B show modified examples of the assembly means of the housing 1.
  • the housing 1 of this modification is provided with the same mounting pieces 1e and 1f instead of the flange 1c at the butting ends of the front half 1a and the rear half 1b. Two are provided so as to face each other across the center of the housing 1.
  • the mounting piece 1e of the front half 1a is composed of a base 1e1 extending in the radial direction from the abutting end of the front half 1a, and a substantially triangular plate-shaped main body 1e2 projecting in the radial direction from the tip of the base 1e1.
  • a notch 1g is formed between the ends.
  • the mounting piece 1f of the rear half 1b is composed of a base 1f1 extending in the axial direction from the butted end of the rear half 1b and a substantially triangular plate-like main body 1f2 projecting radially from the tip of the base 1f1.
  • a cut 1h is formed between the end and the butted end.
  • the positional relationship in the circumferential direction between the base portion 1f1 and the notch 1h is opposite to the circumferential positional relationship between the base portion 1e1 of the mounting piece 1e of the front half 1a and the notch 1g. Further, mounting holes 1d are formed in the main body portions 1e2, 1f2 of the mounting pieces 1e, 1f.
  • the front half 1a and the rear half 1b have slits on both sides in the circumferential direction of the bases 1e1 and 1f1 of the mounting pieces 1e and 1f. Thereby, when the attachment pieces 1e and 1f are formed by bending, the base portions 1e1 and 1f1 do not protrude from the end surface in the axial direction, and the end surfaces of the front half portion 1a and the rear half portion 1b can be abutted with each other without any gap. .
  • the housing 1 is assembled by attaching the front half 1a and the rear half 1b to each other in such a manner that the mounting pieces 1e and 1f do not overlap each other in the axial direction.
  • 1e, 1f cuts 1g, 1h are relatively rotated in the direction in which they approach each other (in the figure, only the latter half 1b is rotated).
  • the base 1f1 of the other mounting piece 1f enters the cut 1g of the one mounting piece 1e
  • the base 1e1 of the one mounting piece 1e enters the cut 1h of the other mounting piece 1f.
  • the both attachment pieces 1e, 1f are engaged with each other in the axial direction, and the front half 1a and the rear half 1b are integrated in the axial direction.
  • the mounting holes 1d of both the mounting pieces 1e and 1f are also overlapped, the integrated front half 1a and rear half 1b may be fixed in the apparatus using the mounting holes 1d.
  • the housing 1 can be stored and transported with the front half 1a and the latter half 1b being integrated, and FIGS. 1 to 9 (a) (b). It is easier to handle than the example shown in. Further, as another modification of the housing assembly means, in contrast to the example shown in FIGS. 1 to 9 (a) and 9 (b), the other edge of the notch provided on one of the flanges of the front half and the rear half is provided on the other side. In this case, it is necessary to bend the nail when the first half and the second half are integrated.
  • the front half 1a and the rear half 1b can be integrated by simply rotating relative to each other, and it is not time-consuming at the time of assembling the housing 1, and it is easy to disassemble after assembly so that it can be easily reused. There is an advantage.
  • an attachment piece 1e having a base 1e1 extending in the radial direction is provided in the front half 1a, and a base extending in the axial direction is provided in the rear half 1b.
  • the attachment piece 1f having 1f1 is provided, both attachment pieces 1e and 1f may be provided so as to be reversed.
  • the modified example of the housing assembly means can be widely applied to a speed reducer with a single speed reduction mechanism, a housing such as a reverse input cutoff clutch, and the like.
  • FIG. 12 shows a second embodiment.
  • a differential speed reduction mechanism in which two planetary gear mechanisms (a first planetary gear mechanism 31 and a second planetary gear mechanism 41) are incorporated side by side in the axial direction. 23 is adopted.
  • the structure from the drive motor 11 to the speed reduction mechanism 23 is changed according to it, and the front half part 1a of the housing 1 is also changed so that the changed part may be covered.
  • the configuration of the reverse input blocking mechanism 3 as a brake is the same as that of the first embodiment.
  • the first planetary gear mechanism 31 is arranged on a radially outer side of the first input shaft 32 having a cylindrical shape, a first sun gear 33 formed integrally with the first input shaft 32, and the first sun gear 33.
  • the first carrier 36 is formed integrally with the housing front half 1a.
  • the first input shaft 32 passes through the center of the first carrier 36 and is rotatably supported by the first carrier 36 via a bearing 37.
  • the first input shaft 32 is provided on the outer periphery of the protruding portion from the first carrier 36.
  • One input gear 24 is fitted and fixed.
  • the second planetary gear mechanism 41 includes a second input shaft 42 that rotatably penetrates the first input shaft 32 of the first planetary gear mechanism 31 and a second input shaft 42 that protrudes from one end of the first input shaft 32.
  • a second sun gear 43 formed integrally with the projecting portion, a second internal gear 44 formed integrally with the first internal gear 34 and arranged radially outside the second sun gear 43, and a second sun gear And a plurality of second planetary gears 45 meshing with both the second planetary gears 44 and a support shaft 46a that passes through the center of each of the second planetary gears 45, and supports the second planetary gears 45 so that they can rotate.
  • the second carrier 46 Similar to the carrier 8 of the first embodiment, the second carrier 46 is provided with a plurality of convex portions 46 b for transmitting rotation to the reverse input blocking mechanism 3.
  • the second input shaft 42 of the second planetary gear mechanism 41 has one end passing through the center of the carrier 36 and a bearing hole of the output shaft 14 of the reverse input blocking mechanism 3. 14a is rotatably fitted.
  • the second input gear 25 is fitted and fixed to the outer periphery of the projecting portion from the other end of the first input shaft 32, and the other end is rotatably supported by the housing 1 via a bearing 47.
  • a disc-like spacer 26 for preventing contact between the planetary gears 35 and 45 of the first planetary gear mechanism 31 and the second planetary gear mechanism 41 is fitted and fixed at a position adjacent to the second sun gear 43. Has been.
  • the gear specifications of the respective parts of the first planetary gear mechanism 31 and the second planetary gear mechanism 41 are the same, and the gear specifications of the first input gear 24 and the second input gear 25 are different.
  • a drive shaft 27 having one end rotatably supported by the first carrier 36 is connected to the main shaft 12 of the drive motor 11, and a first transmission gear fitted and fixed to the outer periphery of the drive shaft 27.
  • the first input gear 24 and the second input gear 25 mesh with the 28 and the second transmission gear 29, respectively.
  • rotation is transmitted from the drive motor 11 to the input shafts 32 and 42 via the transmission gears 28 and 29 and the input gears 24 and 25, and the first input shaft 32 and the second input shaft 42 have different rotations. A number of rotations are entered simultaneously.
  • the drive motor 11 drives the first input shaft 32 and the second input shaft 42 to rotate at different rotational speeds as described above.
  • the first planetary gear mechanism 31 since the first carrier 36 is fixed, the first planetary gear 35 rotates in a state in which the revolution is restrained, and the first internal gear 34 is moved to the first input shaft 32. Rotate in the opposite direction.
  • the second planetary gear mechanism 41 since the second internal gear 44 rotates integrally with the first internal gear 34, the rotation of the first input shaft 32 and the second input shaft 42 while the second planetary gear 45 rotates.
  • the second carrier 46 rotates by the revolution of the second planetary gear 45 according to the difference in number, and the reverse input blocking mechanism 3 is unlocked and the output shaft 14 is released as in the first embodiment. Rotational transmission is performed.
  • a disk-like manual operation portion 30 is fitted and fixed to the outer periphery of the protruding portion from the housing front half portion 1a of the drive shaft 27 serving as the input side member of the speed reduction mechanism 23, and the drive motor 11 is stopped.
  • the position (posture) of the driven member can be changed by rotating the manual operation unit 30 as necessary.
  • the position of the manual operation unit 30 is, as indicated by the alternate long and short dash line in the figure, by projecting the main shaft 12 from the drive motor 11 to the side opposite to the side facing the speed reduction mechanism 23 and at the end of the manual operation unit 30. 30, or as shown by a two-dot chain line in the figure, another set of drive shaft 27, first transmission gear 28 and second transmission gear 29 is provided, and the other end of the drive shaft 27 is provided.
  • the manual operation unit 30 may be attached.
  • the brake is a conventional non-excitation operation type electromagnetic brake
  • the brake is energized to release the brake. After that, it is necessary to rotate the manual operation unit or to apply a torque exceeding the braking force in a state where the brake is applied, and to rotate the manual operation unit. 3 is adopted, the position of the driven member can be changed by easily rotating the manual operation unit 30 in a safe state where the brake is applied.
  • the manual operation unit 30 can be attached to and detached from the drive shaft 27 (or the main shaft 12 of the drive motor 11) with a screw or the like. Thereby, the space required during operation can be reduced by removing the manual operation unit 30 during normal motor driving.
  • FIG. 13 shows a third embodiment.
  • a speed reduction mechanism 50 in which two planetary gear mechanisms 51 and 61 are incorporated in two stages is adopted, and a housing is provided so as to cover the speed reduction mechanism 50.
  • the first half 1a of 1 is also changed.
  • the configuration of the reverse input blocking mechanism 3 as a brake is the same as that of the first embodiment.
  • the first-stage planetary gear mechanism 51 includes an input shaft 52 formed integrally with the drive motor main shaft 12 and the sun gear 53, an internal gear 54 fixed to the housing first half 1a on the radially outer side of the sun gear 53, A plurality of planetary gears 55 meshing with both the sun gear 53 and the internal gear 54, and a carrier 56 having a support shaft 56a passed through the center of each planetary gear 55 and supporting each planetary gear 55 in a rotatable manner. .
  • the second stage planetary gear mechanism 61 includes an input shaft 62 formed integrally with the first stage carrier 56 and the sun gear 63, and an internal gear 64 fixed to the housing front half 1a on the radially outer side of the sun gear 63.
  • a plurality of planetary gears 65 meshing with both the sun gear 63 and the internal gear 64, and a support shaft 66a that passes through the center of each planetary gear 65, and a carrier 66 that supports each planetary gear 65 in a rotatable manner. Consists of.
  • the second-stage carrier 66 is provided with a plurality of convex portions 66b for transmitting rotation to the reverse input blocking mechanism 3, and a protruding shaft portion 66c protruding from one end surface.
  • the reverse input blocking mechanism 3 is rotatably fitted in the bearing hole 14a of the output shaft 14.
  • one end of the second stage input shaft 62 is rotatably fitted in the center of the other end of the second stage carrier 66, and the other end side center of the input shaft 62 (first stage carrier 56) is fitted.
  • One end of the first-stage input shaft 52 is rotatably fitted in the part.
  • the main shaft 12 of the drive motor 11 also protrudes from the drive motor 11 to the side opposite to the side facing the speed reduction mechanism 50, and a manual operation unit 67 is attached to the end thereof.
  • the manual operation unit 67 can be rotated as necessary to change the position (posture) of the driven member. .
  • FIGS. 14 to 17 (a) and 17 (b) show a fourth embodiment.
  • This embodiment is obtained by changing a part of the configuration of the reverse input blocking mechanism 3 and the differential reduction mechanism 23 of the second embodiment. Therefore, members having the same functions as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and differences from the second embodiment will be mainly described below.
  • a housing 71 having no step on the outer peripheral surface is used, the drive motor 11 is incorporated in the front half 71a, and the speed reduction mechanism 23 and the reverse input blocking mechanism are installed in the rear half 71b. 3 is incorporated.
  • the front half portion 71a of the housing is provided with an inner cylinder portion 71c extending inward in the axial direction from the center portion of the lid portion, and the output side end portion of the rear half portion 71b is separately provided as a fixed outer ring 15 of the reverse input blocking mechanism 3. Is formed.
  • first planetary gear mechanism 31 and the second planetary gear mechanism 41 of the speed reduction mechanism 23 have a common input shaft 72, and the output portion of the reverse input blocking mechanism 3 faces the inner peripheral surface of the fixed outer ring 15.
  • the cam member 73 is divided into an output shaft 74 that is fixed to the outer surface in the axial direction.
  • the cam member 73 and the output shaft 74 are provided with screw holes for integrating them.
  • the input shaft 72 of the speed reduction mechanism 23 and the output shaft 74 of the reverse input blocking mechanism 3 are hollow shafts having the same inner diameter as the inner cylinder portion 71c of the housing 71, and the housing inner cylinder portion 71c, the input shaft 72, and the output shaft 74.
  • a cable (not shown) for controlling the drive motor 11 can be passed through the inside.
  • an input gear 75 is fitted and fixed to the outer periphery of a portion of the input shaft 72 that is adjacent to the housing inner cylindrical portion 1 c in the axial direction.
  • the rotation is input from the drive motor 11 by meshing with the fixed transmission gear 76.
  • the transmission gear 76 one having a smaller number of teeth (smaller diameter) than the input gear 75 is used.
  • the first sun gear 33 is fitted and fixed to the outer periphery of the input shaft 72, the second sun gear 43 is formed integrally with the input shaft 72, the first internal gear 34 and the second internal gear 44 are
  • the second embodiment is that the first planetary gear 35 is supported by a first carrier 36 that is integral with the housing 71 so that the first planetary gear 35 protrudes from the center of the first planetary gear 35 so as to rotate. Is different.
  • the revolution of the second planetary gear 45 is transmitted to the output side via the second carrier 46.
  • only one drive motor 11 is arranged in the housing 71, but a plurality of drive motors 11 are arranged around the axis of the input shaft 72, and the main shaft 12 of each drive motor 11 is arranged. If the transmission gear 76 meshing with the input shaft 72 is fitted and fixed on the outer periphery, the output can be easily adjusted by changing the number of the drive motors 11.
  • the reverse input blocking mechanism 3 of the fourth embodiment is provided with a plurality of cam surfaces 73a similar to those of the second embodiment on the outer periphery of the cam member 73 constituting the output portion.
  • the flange 22 of the second embodiment is eliminated by providing the engaging hole 73b into which the convex portion 46b of the second carrier 46 is inserted with a circumferential clearance at the outer peripheral portion of the input side surface of the cam member 73.
  • the lock release piece 16 has an arrangement of the column portion 16a and the engagement recess portion 16b opposite to that of the second embodiment, the column portion 16a is provided on the outer peripheral portion, and the convexity of the second carrier 46 on the inner peripheral portion.
  • An engagement recess 16 b is provided in which the portion 46 b is inserted with a circumferential clearance narrower than the engagement hole 73 b of the cam member 73.
  • the operation of the reverse input blocking mechanism 3 is almost the same as that of each of the embodiments described above. That is, even when reverse input torque is applied from the driven member to the output shaft 74 and the cam member 73, the roller 17 on the rear side in the rotational direction is pushed into the narrow portion of the wedge-shaped space 21 by the elastic force of the coil spring 18. The cam member 73 is locked to the fixed outer ring 15, the cam member 73 and the output shaft 74 do not rotate, and the position of the driven member does not change.
  • the output shaft 74 is rotatably supported by a bearing 78 provided on the inner periphery of the bearing housing 77, and the output shaft 74 is interposed between the output shaft 74 and the bearing housing 77.
  • a rotation detection mechanism 79 is provided for detecting the number of rotations.
  • the rotation detection mechanism 79 is a base disposed so as to be sandwiched between an encoder 80 attached to a step surface at the axial center of the outer peripheral portion of the output shaft 74, the bearing housing 77, and the fixed outer ring 15 of the reverse input blocking mechanism 3.
  • the rotation detection mechanism 79 detects the rotation speed of the output shaft 74 and corrects the drive rotation speed of the drive motor 11 in accordance with the difference from the target rotation speed, thereby changing the rotation speed of the output shaft 74 to the target rotation speed. I try to get closer to the number. As a result, even if there is a loss of rotation transmission in the first and second planetary gear mechanisms 31, 41, the reverse input blocking mechanism 3 and the like interposed between the drive motor 11 and the output shaft 74, the output shaft 74 is substantially targeted. It can be rotated at the number of rotations.
  • the housing 71, the bearing housing 77, and the base member 81 of the rotation detection mechanism 79 are provided with concentric positioning steps that fit into the axially opposed surfaces and the dividing surface of the housing 71, respectively.
  • the bolts 71d, 77a, 81a passing through the corresponding positions on the outer peripheral side of each member in a state in which the steps are fitted, and the bolts passed through the bolt holes 71d, 77a, 81a They are integrated with nuts (both not shown).
  • the step of each member can be eliminated. However, if the step is provided as in this embodiment, alignment of the bolt holes 71d, 77a, 81a is facilitated, and the entire reduction gear is efficiently assembled. This is preferable.
  • screw holes 77b and 81b are formed at corresponding positions on the outer sides in the radial direction of the through holes 77a and 81a of the bearing housing 77 and the base member 81, and are fixed in the apparatus using these screw holes 77b and 81b. It has come to be.
  • the drive motor 11, the speed reduction mechanism 23, the reverse input blocking mechanism 3 as a brake, and the rotation detection mechanism 79 are unitized. It is suitable for incorporation into.
  • a wave gear device using a difference between an ellipse and a perfect circle is employed as a speed reduction mechanism 84 that replaces the speed reduction mechanisms 2, 23, and 50 using the planetary gear mechanisms of the first to fourth embodiments.
  • an annular mounting member 91 that replaces the housing 1 is disposed in the central portion in the axial direction of the entire speed reducer.
  • the attachment member 91 has a plurality of screw holes 91a formed in the outer peripheral portion thereof, and is fixed in the apparatus using these screw holes 91a.
  • the speed reduction mechanism (wave gear device) 84 includes a wave generator 85 coupled to the main shaft 12 of the hollow drive motor 11 so as to be able to transmit rotation, a circular spline 86 disposed radially outward of the wave generator 85, and a wave generator.
  • a flex spline 87 having a large diameter portion sandwiched between 85 and the circular spline 86 is provided.
  • the circular spline 86 is arranged so as to be adjacent to the attachment member 91 in the axial direction, and is attached by bolt connection between the flange portion 11a of the drive motor 11 that sandwiches both of them in the axial direction and the fixed outer ring 15 of the reverse input blocking mechanism 3.
  • the member 91, the drive motor 11, and the fixed outer ring 15 are integrated.
  • the wave generator 85 is obtained by fitting and fixing an inner ring of a ball bearing 85b on the outer periphery of a cam 85a having an elliptical cross section in the radial direction.
  • the wave generator 85 is connected to the main shaft 12 of the drive motor 11 via a hollow detent member 88. This is an input side member of the speed reduction mechanism 84.
  • the circular spline 86 is an annular part having teeth provided on the inner periphery thereof, and is fixed in the apparatus via an attachment member 91.
  • the flex spline 87 is a thin cup-shaped part formed of a metal elastic body, and teeth that mesh with teeth on the inner periphery of the circular spline 86 are provided on the outer periphery of the large diameter portion.
  • the reverse input blocking mechanism 3 is connected to an input pin 89 serving as an input portion so as to be able to transmit rotation, and serves as an output side member of the speed reduction mechanism 84.
  • the flex spline 87 whose large diameter inner periphery is pressed by the outer ring of the ball bearing 85 b of the wave generator 85 is elastically deformed to change the meshing position with the circular spline 86.
  • the rotation is made by the difference in the number of teeth from the circular spline 86, and the rotation is transmitted to the input pin 89 of the reverse input blocking mechanism 3.
  • a cylindrical guide member 90 is fixed at a position in sliding contact with the end surface (other end surface) of the large-diameter portion of the flex spline 87.
  • the wave gear device is employed as the speed reduction mechanism 84, a high speed reduction rate can be obtained, and the two planetary gear mechanisms can be moved in the axial direction as in the second to fourth embodiments.
  • the structure of the entire speed reducer can be simplified and the axial dimension can be made compact.
  • a sleeve 92 fitted and fixed to the outer periphery on the distal end side of an input pin 89 serving as an input portion is attached to a cam member 73 serving as an output portion of the reverse input blocking mechanism 3 instead of the engagement hole 73b of the fourth embodiment.
  • the lock release piece 16 is provided with an engagement hole 16c into which the central portion of the input pin 89 is inserted with a circumferential clearance instead of the engagement recess 16b of the fourth embodiment.
  • the circumferential clearance between the engagement hole 16 c of the lock release piece 16 and the central portion of the input pin 89 is narrower than the circumferential clearance between the engagement hole 73 c of the cam member 73 and the sleeve 92.
  • a cross roller bearing 94 is provided between the cam member 73 of the reverse input blocking mechanism 3 and the connecting member 93 connected to the driven member.
  • the cross roller bearing 94 includes a plurality of rollers 97 arranged between an inner ring 95 and an outer ring 96 so that adjacent ones in the circumferential direction are orthogonal to each other, and the inner ring 95 is integrated with the cam member 73 and the connecting member 93.
  • the outer ring 96 is bolted to the fixed outer ring 15 of the reverse input blocking mechanism 3. Thereby, the rigidity with respect to the thrust force of the entire reduction gear is increased, and the stability of the rotation transmission operation is increased.
  • a rotation detection mechanism 79 similar to that in the fourth embodiment is provided between the outer ring 96 of the cross roller bearing 94 and the connection member 93.
  • the rotation detection mechanism 79 is attached to the outer end surface of the outer ring 96 of the outer ring 96 of the cross roller bearing 94 and the encoder 80 attached to the inner side surface of the ring member 98 having a substantially U-shaped cross section fitted and fixed to the outer peripheral surface of the connection member 93.
  • the electronic board 83 includes a sensor 82 attached to the electronic board 83 so as to face the encoder 80 in the axial direction.
  • the rotation detection mechanism 79 detects the rotation speed of the connection member 93 and the ring member 98 that rotate integrally with the cam member 73 of the reverse input blocking mechanism 3, and drives the drive motor 11 according to the difference from the target rotation speed.
  • the rotational speed accuracy can be improved by correcting the rotational speed.
  • a large-diameter portion 89a is provided in place of the sleeve 92 on the distal end side of the input pin 89 that passes through the small-diameter portion of the flex spline 87 and the unlocking piece 16, and the large-diameter portion 89a and the small-diameter portion of the flex spline 87 are provided.
  • the nut 99 that is screw-coupled to the portion protruding from the pin is clamped by sandwiching the small diameter portion of the flex spline 87 and the lock release piece 16.
  • An annular guide portion 73 d that is inserted between the step surface provided in the middle of the large-diameter portion 89 a of the input pin 89 and the lock release piece 16 is provided on the periphery of the engagement hole 73 c of the cam member 73. .
  • the guide portion 73d of the cam member 73 engages with the large-diameter portion 89a of the input pin 89, and the axial movement of the flex spline 87 and the lock release piece 16 toward the other end side is restricted.
  • the guide member 90 slidably contacting the end surface of the large-diameter portion of the flex spline 87 can be omitted to reduce the number of parts, and after the reverse input blocking mechanism 3 is unlocked Since the input pin 89 pushes the cam member 73 and rotates almost integrally with the cam member 73, the number of sliding parts is reduced, and the torque of the entire speed reducer can be reduced.

Abstract

　モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置に、電力を必要としないブレーキを容易に組み込めるようにする。駆動モータ（１１）を駆動して被駆動部材を作動させる装置に、駆動モータ（１１）の回転を減速して被駆動部材の側へ出力する減速機構（２）と、被駆動部材から加えられる逆入力トルクに対して機械的にロックし、駆動モータ（１１）停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキとしてのロック式の逆入力遮断機構（３）とをユニット化したブレーキ付減速機を組み込むようにした。

Description

ブレーキ付減速機
　本発明は、駆動モータ停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキを備えたブレーキ付減速機に関する。
　モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置では、被駆動部材の作動中に、その動作を止めるために駆動モータを停止させたときや、停電等によって駆動モータが停止してしまったときに、被駆動部材が重力等の外力を受けて位置（姿勢）を変えることによって種々のトラブルが生じるおそれがある。これに対する対策としては、装置の駆動部（駆動モータおよび減速機を含む）に駆動モータ停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキ（以下、これと同じ機能を有するものを単に「ブレーキ」ともいう。）を組み込む方法があり、例えば産業用ロボットでは駆動部にブレーキを組みこんだものが一般的である。
　このような装置の駆動部に組み込まれるブレーキとしては、無励磁作動型電磁ブレーキが使用されることが多い（例えば、下記特許文献１、２参照。）。その無励磁作動型電磁ブレーキは、駆動モータから被駆動部材への駆動経路に設けられたブレーキ板と、ばねによってブレーキ板に押し付けられる摩擦板と、通電時にばねの弾力に抗して摩擦板をブレーキ板から離反させる電磁石とを備えており、モータ運転時（通電時）には電磁石でばねを縮ませて摩擦板をブレーキ板から離反させておき、モータ停止時（電源遮断時）には、摩擦板をばねの弾力でブレーキ板に押し付けてブレーキ板の回転を規制することにより、被駆動部材の位置を保持するようになっている。
特開昭６０－２３６５４号公報 特開平６－２８５７８５号公報
　しかしながら、上記のような無励磁作動型電磁ブレーキを用いた装置では、モータ運転中はブレーキがかからないように常時ブレーキの電磁石にも電力を供給する必要があり、ブレーキのないものに比べて電力消費量が大きくなるという問題があった。また、ブレーキを駆動モータや減速機と別に組み込む必要があり、装置の組み立てに手間がかかるという難点もあった。
　そこで、本発明は、モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置に、電力を必要としないブレーキを容易に組み込めるようにすることを課題とする。
　上記の課題を解決するため、本発明は、駆動モータの回転を減速して被駆動部材の側へ出力する減速機構に、前記駆動モータ停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキとして、前記減速機構の出力側部材と回転伝達可能に連結される入力部と、前記被駆動部材と回転伝達可能に連結される出力部とを備え、前記入力部に入力トルクが加えられたときは入力部の回転を出力部に伝達し、前記出力部に逆入力トルクが加えられたときにはロックして出力部を停止させる（以下、この機能を有する方式を「ロック式」と称する。）逆入力遮断機構を付設したブレーキ付減速機を提供したのである。
　すなわち、本発明のブレーキ付減速機は、逆入力トルクが加えられた出力部の回転を機械的なロック作用で阻止するロック式の逆入力遮断機構をブレーキとして採用し、このブレーキと減速機構とをユニット化したものであるから、電力を必要としないし、装置への組み込みも容易である。したがって、このブレーキ付減速機を組み込んだ装置では、無励磁作動型電磁ブレーキと減速機を別々に組み込んだものに比べて、省電力化および組立作業の効率化を図ることができる。
　前記逆入力遮断機構としては、前記出力部を固定部材にロックするロック手段と、前記入力トルクが加えられたときに前記入力部の回転により前記出力部と固定部材とのロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除されたときに前記入力部の回転を僅かな角度遅れをもって前記出力部に伝達するトルク伝達手段とを備えた逆入力遮断クラッチを採用することができる。
　この逆入力遮断クラッチの具体的な構成としては、例えば、前記ロック手段は、前記出力部の径方向外側に前記固定部材として内周に円筒面を有する固定外輪を配し、前記出力部の外周にカム面を設けて、前記出力部と固定外輪との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間を複数形成し、これらの各楔形空間に一対のころと各ころを楔形空間の狭小部に押し込むばねを組み込んだものとし、前記ロック解除手段は、前記出力部の径方向外側に円環状のロック解除片を配し、このロック解除片に前記各楔形空間の周方向両側に挿入される複数の柱部と第１の係合穴を設け、前記入力部に前記ロック解除片の第１の係合穴に周方向隙間をもって挿入される凸部を設け、前記入力部が回転したときに、その凸部が前記第１の係合穴に係合して前記ロック解除片を周方向に押すことにより、前記ロック解除片の柱部が回転方向後方側のころをばねの弾力に抗して楔形空間の広大部へ押しやるようにしたものとし、前記トルク伝達手段は、前記出力部に前記入力部の凸部が前記第１の係合穴よりも広い周方向隙間をもって挿入される第２の係合穴を設け、前記ロック状態が解除された後に、前記入力部の凸部が前記第２の係合穴に係合して前記出力部を周方向に押すようにしたものとすることができる。この構成の逆入力遮断クラッチを採用すれば、各係合穴と凸部の周方向隙間を適切に設定することにより、確実にロック解除された状態で入力部から出力部へのトルク伝達が行われ、かつロック解除からトルク伝達開始までの時間遅れの少ないものとすることができる。
　また、前記減速機構の入力側部材に手動操作部を連結すれば、駆動モータを停止させてメンテナンス等を行う際に必要に応じて被駆動部材を手動で操作することができる。このとき、従来の無励磁作動型電磁ブレーキを用いた場合には、ブレーキに通電してブレーキを解除してから操作を行うか、あるいはブレーキがかかった状態でそのブレーキ力を上回るトルクを加えて操作を行う必要があるが、本発明ではブレーキとして逆入力遮断機構を採用しているので、ブレーキがかかった安全な状態で楽に手動操作部を回転させて被駆動部材の位置（姿勢）を変えることが可能である。
　ここで、前記手動操作部を前記減速機構の入力側部材に対して脱着可能とすれば、通常のモータ運転時には手動操作部を取り外すようにして、運転中に必要となるスペースを縮小することができる。
　前記減速機構として、軸方向に並べて組み込んだ２つの遊星歯車機構の差動運動を利用するものを採用した場合は、その減速機構の入力軸の外周に入力歯車を嵌合固定し、前記駆動モータの主軸の外周に、前記入力歯車よりも少ない歯数で入力歯車と噛み合う伝達歯車を嵌合固定することにより、駆動モータの回転を減速させて減速機構の入力軸に入力することができ、各遊星歯車機構の遊星歯車の自転速度を抑えて、その自転軸部の軸受寿命の延長を図ることができる。また、このとき、前記減速機構の入力軸の軸心の周りに前記駆動モータを複数配置し、前記各駆動モータの主軸の外周に前記伝達歯車を嵌合固定する構成とすれば、駆動モータの個数を変えることによって容易に出力の調整を行えるようになる。
　あるいは、前記減速機構として、前記駆動モータと回転伝達可能に連結される入力側部材となるウェイブジェネレータと、前記ウェイブジェネレータの径方向外側で固定されるサーキュラースプラインと、前記ウェイブジェネレータとサーキュラースプラインとの間に配され、一端部で前記逆入力遮断機構の入力部と回転伝達可能に連結される出力側部材となるフレックススプラインとからなる波動歯車装置を採用することもできる。この波動歯車装置を採用すれば、上述した２つの遊星歯車機構を軸方向に並べて組み込んだ減速機構を採用する場合に比べて、減速機全体の構造の簡素化および軸方向寸法のコンパクト化を図ることができる。
　前記波動歯車装置を採用した場合は、前記フレックススプラインの他端面と摺接する位置で固定され、フレックススプラインの他端側への軸方向移動を規制するガイド部材を設けるか、前記フレックススプラインを前記逆入力遮断機構の入力部と軸方向に結合し、前記逆入力遮断機構の入力部と係合してフレックススプラインの他端側への軸方向移動を規制するガイド部を逆入力遮断機構の出力部に設けることが望ましい。
　前記逆入力遮断機構の出力部と被駆動部材との間に、内輪が前記逆入力遮断機構の出力部および被駆動部材と回転伝達可能に連結され、外輪が固定されたクロスローラ軸受を設ければ、回転伝達動作の安定性を向上させることができる。
　前記逆入力遮断機構の出力部の回転数を検知し、検知された回転数と予め設定された目標回転数との差に応じて前記駆動モータの駆動回転数を修正する構成とすることにより、駆動モータと出力部との間で回転伝達のロスがあっても、出力部をほぼ目標回転数で回転させることができる。
　前記駆動モータ、減速機構および逆入力遮断機構を一つのハウジングの内部に設けてユニット化するとともに、前記ハウジングは、軸方向に複数に分割されており、その分割面に互いに嵌まり合う位置決め用の段差が同心に設けられ、前記分割面の段差が嵌合した状態でハウジング全体を貫通するボルト孔を位置合わせして、前記ボルト孔に通したボルトとナットで一体化されるものとすることにより、各部品の同軸度を確保して滑らかな回転を実現することができる。
　また、本発明は、ロボットの関節駆動部に組み込まれるブレーキ付減速機に特に有効に適用することができる。
　本発明のブレーキ付減速機は、上述したように、ブレーキとしてのロック式逆入力遮断機構と減速機構とをユニット化したものであるから、このブレーキ付減速機を組み込んだ装置は、従来の無励磁作動型電磁ブレーキと減速機を別々に組み込んだものよりも消費電力が少なく、組み立てやすいものとなる。
第１実施形態のブレーキ付減速機の縦断正面図 図１の要部の分解斜視図 図１のIII－III線に沿った断面図 図１のIV－IV線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の逆入力遮断機構の回転伝達動作の説明図 逆入力遮断機構のトルク伝達手段の変形例を示す縦断正面図 ａ、ｂは、それぞれ図６のVII－VII線に沿った断面図および回転伝達動作の説明図 逆入力遮断機構のトルク伝達手段およびロック解除手段の変形例を示す縦断正面図 ａ、ｂは、それぞれ図８のIXａ－IXａ線、IXｂ－IXｂ線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれハウジング組立手段の変形例を示す要部の分解斜視図 ａ、ｂは、それぞれ図１０の組立手段によるハウジング組立手順の説明図 第２実施形態のブレーキ付減速機の縦断正面図 第３実施形態のブレーキ付減速機の縦断正面図 第４実施形態のブレーキ付減速機の縦断正面図 図１４のXV－XV線に沿った断面図 図１４の逆入力遮断機構の要部の分解斜視図 ａ、ｂは、それぞれ図１４の逆入力遮断機構の回転伝達動作の説明図 第５実施形態のブレーキ付減速機の縦断正面図 図１８のXIX－XIX線に沿った断面図 図１８のブレーキ付減速機の変形例を示す要部の縦断正面図 図２０のXXI－XXI線に沿った断面図
　以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５（ａ）（ｂ）は第１の実施形態を示す。この第１実施形態のブレーキ付減速機は、図１に示すように、ハウジング（固定部材）１の内側に、減速機構２とブレーキとしての逆入力遮断機構３とを軸方向に並べて組み込んでユニット化したもので、モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置の駆動部に組み込まれる。
　前記ハウジング１は、減速機構２側の前半部１ａと逆入力遮断機構３側の後半部１ｂとに分割されており、その前半部１ａと後半部１ｂの互いの突き合わせ端にフランジ１ｃが形成されている。そして、両方のフランジ１ｃの対応する位置にあけた複数の取付孔１ｄを利用して、前半部１ａと後半部１ｂとを接続するとともにハウジング１全体を装置内で固定するようになっている。
　前記減速機構２は、図１および図３に示すように、入力軸４と、入力軸４の外周に嵌合固定される太陽歯車５と、太陽歯車５の径方向外側でハウジング１の前半部１ａに固定される内歯車６と、太陽歯車５と内歯車６の両方に噛み合う複数の遊星歯車７と、各遊星歯車７の中心に通される支軸８ａを有し、各遊星歯車７を自転可能に支持する円板状のキャリア８とからなる遊星歯車機構である。なお、入力軸４外周への太陽歯車５の嵌合固定はキーとキー溝によって行われるが（後述する他の軸と歯車の嵌合固定についても同じ）、入力軸４と太陽歯車５は一体形成してもよい。
　この減速機構２の入力軸４は、一端側（図１の左側）がキャリア８の中心を貫通して逆入力遮断機構３側へ突出しており、他端側（図１の右側）がハウジング１の前半部１ａを貫通し、軸受９を介してハウジング１に回転自在に支持されている。そして、ハウジング前半部１ａからの突出部の外周に入力歯車１０が嵌合固定されている。その入力歯車１０は駆動モータ１１の主軸１２の外周に嵌合固定された伝達歯車１３に噛み合っており、駆動モータ１１から伝達歯車１３および入力歯車１０を介して入力軸４に回転が伝達されるようになっている。
　したがって、駆動モータ１１を駆動すると、入力軸４が太陽歯車５と一体に回転し、各遊星歯車７が自転しながら公転することにより、キャリア８が減速されて回転する。そのキャリア８の外周部には、後述するように逆入力遮断機構３に回転を伝達するための凸部８ｂが周方向に等間隔で複数設けられている。すなわち、キャリア８は、減速機構２の出力側部材であると同時に逆入力遮断機構３の入力部となっている。なお、キャリア８を減速機構２の出力側部材となる部分と逆入力遮断機構３の入力部となる部分に分割して、その両者を回転伝達可能に連結するようにしてもよい。
　前記逆入力遮断機構３は、図１、図２および図４に示すように、上述した入力部としてのキャリア８と、図示省略した被駆動部材に回転伝達可能に連結される出力部としての出力軸１４と、出力軸１４の径方向外側でハウジング後半部１ｂの一部をなし、内周に円筒面を有する固定外輪１５と、出力軸１４の大径部外周面と固定外輪１５の内周面との間に挿入される柱部１６ａが内周部に設けられた円環状のロック解除片１６と、出力軸１４の大径部外周面と固定外輪１５の内周面との間に組み込まれるころ１７およびコイルばね１８を備えた逆入力遮断クラッチである。
　この逆入力遮断機構３の出力軸１４は、中心部に減速機構２の入力軸４の一端部が回転自在に嵌め込まれる軸受穴１４ａを有し、入力軸４と同心に配されている。そして、軸受１９を介してハウジング１に回転自在に支持され、ハウジング後半部１ｂから突出する一端部の外周に嵌合固定された出力歯車２０を介して前記被駆動部材に回転を出力するようになっている。
　また、出力軸１４の大径部の外周には、径方向と直交する複数のカム面１４ｂが設けられ、これらの各カム面１４ｂと固定外輪１５の内周円筒面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間２１が形成されている。そして、これらの各楔形空間２１には、一対のころ１７が各ころ１７を楔形空間２１の狭小部に押し込むコイルばね１８を挟んだ状態で配され、各楔形空間２１の周方向両側（ころ１７を挟んでコイルばね１８と対向する位置）にロック解除片１６の柱部１６ａが挿入されている。そのロック解除片１６の外周部には、キャリア８の凸部８ｂが周方向隙間をもって挿入される第１の係合穴１６ｂが設けられている。
　また、出力軸１４の他端部１４ｃは断面小判形に形成されており、その外周にロック解除片１６とキャリア８に挟まれるフランジ２２が嵌合固定されている。そのフランジ２２の外周部には、キャリア８の凸部８ｂがロック解除片１６の第１の係合穴１６ｂよりも広い周方向隙間をもって挿入される第２の係合穴２２ａが設けられている。
　この逆入力遮断機構３では、前記被駆動部材から出力軸１４に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ１７がコイルばね１８の弾性力によって楔形空間２１の狭小部に押し込まれているので、出力軸１４が固定外輪１５にロックされ、被駆動部材の位置（姿勢）は変わらない。
　一方、駆動モータ１１が駆動されて、減速機構２の出力側部材であり逆入力遮断機構３の入力部でもあるキャリア８が回転すると、まず、図５（ａ）に示すように、キャリア８の凸部８ｂがロック解除片１６の第１の係合穴１６ｂに係合してロック解除片１６を周方向に押す。これにより、ロック解除片１６の柱部１６ａが回転方向後方側のころ１７をコイルばね１８の弾力に抗して楔形空間２１の広大部へ押しやるので、出力軸１４と固定外輪１５とのロック状態が解除される。そして、図５（ｂ）に示すように、キャリア８がさらに回転して、その凸部８ｂが出力軸１４のフランジ２２の第２の係合穴２２ａに係合すると、凸部８ｂがフランジ２２を周方向に押すようになり、キャリア８の回転がフランジ２２と一体の出力軸１４に伝達され、出力歯車２０を介して被駆動部材に出力される。
　すなわち、この逆入力遮断機構３は、出力軸１４を固定外輪１５にロックするロック手段と、キャリア８（入力部）に入力トルクが加えられたときにキャリア８の回転により出力軸１４と固定外輪１５とのロック状態を解除するロック解除手段と、そのロック状態が解除されたときに、キャリア８の回転を僅かな角度遅れをもって出力軸１４に伝達するトルク伝達手段とを備えたロック式のものである。
　このブレーキ付減速機は、上述したように、駆動モータ１１の回転を減速して被駆動部材の側へ出力する減速機構２と、駆動モータ１１停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキとしてのロック式の逆入力遮断機構３とをユニット化したものであり、その逆入力遮断機構３は被駆動部材から加えられる逆入力トルクに対して機械的にロックするようになっているので、電力を必要としないし、装置への組み込みも容易である。したがって、このブレーキ付減速機を組み込んだ装置では、無励磁作動型電磁ブレーキと減速機を別々に組み込んだものに比べて、消費電力が少なく組立作業も効率よく行うことができる。さらに、停止中に外部から被駆動部材に加えられるトルクは逆入力遮断機構３で負荷して減速機構２に伝達しないので、減速機構２の保護機能の点でも優れたものとなっている。
　また、逆入力遮断機構３では、その入力部となるキャリア８の凸部８ｂが、ロック解除片１６の第１の係合穴１６ｂと出力軸１４のフランジ２２の第２の係合穴２２ａに周方向隙間をもって挿入されており、各係合穴１６ｂ、２２ａに順に係合することによってロック解除とその後の回転伝達を行うようになっているので、各係合穴１６ｂ、２２ａと凸部８ｂの周方向隙間を適切に設計することにより、確実にロック解除された状態で回転伝達が行われ、かつロック解除からトルク伝達開始までの時間遅れの少ないものとすることができる。
　図６および図７（ａ）、（ｂ）は逆入力遮断機構３のトルク伝達手段の変形例を示す。この変形例では、入力軸４の一端部を短縮してキャリア８の入力側面中央の軸受穴８ｃに回転自在に嵌め込み、キャリア８の出力側端面中央に断面小判形の回転伝達軸８ｄを設けている。また、出力軸１４は、断面小判形の他端部１４ｃおよびフランジ２２をなくし、入力軸４の一端部が嵌め込まれる軸受穴１４ａに代えてキャリア８の回転伝達軸８ｄが挿入される第３の係合穴１４ｄを設けている。その第３の係合穴１４ｄは、回転伝達軸８ｄとほぼ同形状であるが、回転伝達軸８ｄの平面部と対向する係合面が凸形に形成されている。
　したがって、駆動モータ１１が駆動されてキャリア８が回転すると、図７（ｂ）に示すように、キャリア８の凸部８ｂがロック解除片１６の第１の係合穴１６ｂに係合してロック解除片１６を周方向に押すことにより、出力軸１４と固定外輪１５とのロック状態が解除された後、キャリア８がさらに回転することによって、回転伝達軸８ｄの平面部が出力軸１４の第３の係合穴１４ｄの凸形の係合面の半分に面接触する状態で係合し、キャリア８の回転が出力軸１４に伝達される。この変形例を採用すれば、図１乃至図５（ａ）（ｂ）で説明した例に比べて、ロック解除からトルク伝達開始までの時間を短くすることは難しくなるが、部品数が削減でき組み立てやすくなる。
　図８および図９（ａ）、（ｂ）は、逆入力遮断機構３に対し、上述したトルク伝達手段の変形に加えてロック解除手段の変形を行った例を示す。この変形例は、図６および図７（ａ）（ｂ）で示した例をベースとし、キャリア８の凸部８ｂをなくすとともに、ロック解除片１６として、外周部に柱部１６ａを有し第１の係合穴１６ｂが形成されていない円板状のものを採用し、このロック解除片１６をキャリア８の断面小判形の回転伝達軸８ｄの外周に嵌合固定している。
　したがって、駆動モータ１１が駆動されてキャリア８が回転すると、キャリア８の回転伝達軸８ｄと一体にロック解除片１６が回転し、その柱部１６ａが回転方向後方側のころ１７を押してロック状態の解除を行う。その後の回転伝達軸８ｄから出力軸１４への回転伝達については、図６、７（ａ）（ｂ）の例と同じである。この変形例を採用すれば、図６、７（ａ）（ｂ）の例よりも、キャリア８およびロック解除片１６の構造が簡単になり、製造しやすくなる。
　図１０（ａ）（ｂ）および図１１（ａ）（ｂ）は、ハウジング１の組立手段の変形例を示す。この変形例のハウジング１は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、前半部１ａと後半部１ｂの互いの突き合わせ端に、フランジ１ｃに代わる取付片１ｅ、１ｆを、同じものがハウジング１の中心を挟んで対向するように２つずつ設けている。
　前半部１ａの取付片１ｅは、前半部１ａの突き合わせ端から径方向に延びる基部１ｅ１と、基部１ｅ１の先端から径方向に張り出す略三角板状の本体部１ｅ２とからなり、本体部１ｅ２と突き合わせ端との間に切れ込み１ｇが形成されている。一方、後半部１ｂの取付片１ｆは、後半部１ｂの突き合わせ端から軸方向に延びる基部１ｆ１と、基部１ｆ１の先端から径方向に張り出す略三角板状の本体部１ｆ２とからなり、本体部１ｆ２と突き合わせ端との間に切れ込み１ｈが形成されている。その基部１ｆ１と切れ込み１ｈの周方向の位置関係は、前半部１ａの取付片１ｅの基部１ｅ１と切れ込み１ｇの周方向位置関係と逆になっている。また、各取付片１ｅ、１ｆの本体部１ｅ２、１ｆ２には取付孔１ｄがあけられている。
　なお、前半部１ａおよび後半部１ｂは、各取付片１ｅ、１ｆの基部１ｅ１、１ｆ１の周方向両側にスリットが入れられている。これにより、取付片１ｅ、１ｆを曲げ加工によって形成したときに基部１ｅ１、１ｆ１が端面から軸方向にはみ出さず、前半部１ａと後半部１ｂの端面どうしを隙間なく突き合わせられるようになっている。
　このハウジング１の組立方法は、図１１（ａ）に示すように、前半部１ａと後半部１ｂとを、それぞれの取付片１ｅ、１ｆが軸方向に重ならない状態で互いに突き合わせた後、取付片１ｅ、１ｆの切れ込み１ｇ、１ｈどうしが近づく方向に相対回転させる（図では後半部１ｂのみ回転）。これにより、図１１（ｂ）に示すように、一方の取付片１ｅの切れ込み１ｇに他方の取付片１ｆの基部１ｆ１が入り込み、他方の取付片１ｆの切れ込み１ｈに一方の取付片１ｅの基部１ｅ１が入り込んで、両取付片１ｅ、１ｆが軸方向に重なる状態で噛み合い、前半部１ａと後半部１ｂとが軸方向に一体化される。このとき、両取付片１ｅ、１ｆの取付孔１ｄも重なるようになっているので、その取付孔１ｄを利用して、一体化した前半部１ａと後半部１ｂを装置内で固定すればよい。
　上述したハウジング１組立手段の変形例を用いれば、ハウジング１の前半部１ａと後半部１ｂを一体化させた状態で保管や運搬を行えるようになり、図１乃至図９（ａ）（ｂ）に示した例に比べて取扱いがしやすくなる。また、ハウジング組立手段の別の変形例として、図１乃至図９（ａ）（ｂ）に示した例に対し、前半部と後半部のフランジの一方に設けた切欠きの縁部に、他方に設けた爪を掛けるようにしたものも考えられるが、その場合には前半部と後半部を一体化させる際に爪を折り曲げる必要がある。これに対し、上述した変形例では、前半部１ａと後半部１ｂを相対回転させるだけで一体化させることができ、ハウジング１組立時に手間がかからないし、組立後の分解も容易なためリユースしやすいという利点がある。
　なお、図１０（ａ）（ｂ）および図１１（ａ）（ｂ）の例では、前半部１ａに径方向に延びる基部１ｅ１を有する取付片１ｅを設け、後半部１ｂに軸方向に延びる基部１ｆ１を有する取付片１ｆを設けたが、これと逆になるように両取付片１ｅ、１ｆを設けてもよい。また、このハウジング組立手段の変形例は、減速機構単体の減速機や、逆入力遮断クラッチ等のハウジングにも広く応用することができる。そして、一体化される部材の一方が蓋状のものである場合は、その蓋状部材には前述のスリットを設ける必要がなくなり、加工が簡単になる。
　図１２は第２の実施形態を示す。この実施形態では、第１実施形態の減速機構２に代えて、２つの遊星歯車機構（第１遊星歯車機構３１と第２遊星歯車機構４１）を軸方向に並べて組み込んだ差動式の減速機構２３を採用したものである。また、それに合わせて駆動モータ１１から減速機構２３までの構成を変更し、その変更部分を覆うようにハウジング１の前半部１ａも変更している。ブレーキとしての逆入力遮断機構３の構成は、第１実施形態と同じである。
　前記第１遊星歯車機構３１は、円筒状の第１入力軸３２と、第１入力軸３２に一体に形成された第１太陽歯車３３と、第１太陽歯車３３の径方向外側に配される第１内歯車３４と、第１太陽歯車３３と第１内歯車３４の両方に噛み合う複数の第１遊星歯車３５と、各第１遊星歯車３５の中心に通される支軸３６ａを有し、各第１遊星歯車３５を自転可能に支持する第１キャリア３６とからなる。その第１キャリア３６はハウジング前半部１ａと一体に形成されている。また、第１入力軸３２は、第１キャリア３６の中心を貫通して、第１キャリア３６に軸受３７を介して回転自在に支持されており、第１キャリア３６からの突出部の外周に第１入力歯車２４が嵌合固定されている。
　前記第２遊星歯車機構４１は、第１遊星歯車機構３１の第１入力軸３２を回転可能に貫通する第２入力軸４２と、第１入力軸３２の一端から突出する第２入力軸４２の突出部に一体に形成された第２太陽歯車４３と、第１内歯車３４と一体に形成され、第２太陽歯車４３の径方向外側に配される第２内歯車４４と、第２太陽歯車４３と第２内歯車４４の両方に噛み合う複数の第２遊星歯車４５と、各第２遊星歯車４５の中心に通される支軸４６ａを有し、各第２遊星歯車４５を自転可能に支持する第２キャリア４６とからなる。その第２キャリア４６は、第１実施形態のキャリア８と同じく、逆入力遮断機構３に回転を伝達するための複数の凸部４６ｂが設けられている。
　この第２遊星歯車機構４１の第２入力軸４２は、第１実施形態の入力軸４と同様に、一端部がキャリア３６の中心を貫通して逆入力遮断機構３の出力軸１４の軸受穴１４ａに回転自在に嵌め込まれている。そして、第１入力軸３２他端からの突出部の外周に第２入力歯車２５が嵌合固定され、他端部が軸受４７を介してハウジング１に回転自在に支持されている。また、第２太陽歯車４３と隣接する位置に、第１遊星歯車機構３１と第２遊星歯車機構４１の遊星歯車３５、４５どうしの接触を防止するための円板状のスペーサ２６が嵌合固定されている。
　前記第１遊星歯車機構３１と第２遊星歯車機構４１の各部の歯車仕様は同一であり、第１入力歯車２４と第２入力歯車２５の歯車仕様は異なっている。そして、駆動モータ１１の主軸１２には、一端部を第１キャリア３６に回転自在に支持された駆動軸２７が連結されており、この駆動軸２７の外周に嵌合固定された第１伝達歯車２８および第２伝達歯車２９に、第１入力歯車２４および第２入力歯車２５がそれぞれ噛み合っている。これにより、駆動モータ１１から各伝達歯車２８、２９および各入力歯車２４、２５を介して各入力軸３２、４２に回転が伝達され、第１入力軸３２と第２入力軸４２に互いに異なる回転数の回転が同時に入力されるようになっている。
　この減速機構２３の動作は、まず、駆動モータ１１の駆動により、上述のように第１入力軸３２と第２入力軸４２とが互いに異なる回転数で回転する。このとき、第１遊星歯車機構３１では、第１キャリア３６が固定されているため、第１遊星歯車３５が公転を拘束された状態で自転して、第１内歯車３４を第１入力軸３２と逆の方向に回転させる。そして、第２遊星歯車機構４１では、第２内歯車４４が第１内歯車３４と一体に回転するので、第２遊星歯車４５が自転しながら第１入力軸３２と第２入力軸４２の回転数の差に応じた分だけ公転し、この第２遊星歯車４５の公転により第２キャリア４６が回転して、第１実施形態と同様に逆入力遮断機構３のロック解除と出力軸１４への回転伝達が行われる。
　この第２実施形態では、上述した差動式の減速機構２３を採用しているので、第１入力軸３２と第２入力軸４２の回転数の差に応じた非常に高い減速率が得られる。しかも、両遊星歯車機構３１、４１の歯車仕様が同一なので、各遊星歯車機構３１、４１の歯車設計や部品製作を効率よく行うことができる。
　さらに、減速機構２３の入力側部材となる駆動軸２７のハウジング前半部１ａからの突出部の外周には円板状の手動操作部３０が嵌合固定されており、駆動モータ１１を停止させてメンテナンス等を行う際に、必要に応じて手動操作部３０を回転させて被駆動部材の位置（姿勢）を変えられるようになっている。なお、手動操作部３０の位置は、図中の一点鎖線で示すように、主軸１２を駆動モータ１１から減速機構２３と対向する側と反対の側に突出させて、その端部に手動操作部３０を取り付けるようにしてもよいし、図中の二点鎖線で示すように、駆動軸２７、第１伝達歯車２８および第２伝達歯車２９をもう一組設け、その駆動軸２７の他端部に手動操作部３０を取り付けるようにしてもよい。
　ここで、上記のように手動操作部３０を駆動軸２７や駆動モータ１１の主軸１２に取り付けていても、ブレーキが従来の無励磁作動型電磁ブレーキであると、ブレーキに通電してブレーキを解除してから手動操作部を回転させるか、あるいはブレーキがかかった状態でそのブレーキ力を上回るトルクを加えて手動操作部を回転させる必要があるが、本発明ではブレーキとしてロック式の逆入力遮断機構３を採用しているので、ブレーキがかかった安全な状態で楽に手動操作部３０を回転させて被駆動部材の位置を変えることできる。
　また、前記手動操作部３０は、駆動軸２７（または駆動モータ１１の主軸１２）に対してねじ等により脱着可能となっている。これにより、通常のモータ駆動時には手動操作部３０を取り外すようにして、運転中に必要となるスペースを縮小することができる。
　図１３は第３の実施形態を示す。この実施形態では、第１実施形態の減速機構２に代えて、２つの遊星歯車機構５１、６１を２段に組み込んだ減速機構５０を採用したものであり、その減速機構５０を覆うようにハウジング１の前半部１ａも変更している。ブレーキとしての逆入力遮断機構３の構成は、第１実施形態と同じである。
　１段目の遊星歯車機構５１は、駆動モータ主軸１２および太陽歯車５３と一体に形成された入力軸５２と、太陽歯車５３の径方向外側でハウジング前半部１ａに固定される内歯車５４と、太陽歯車５３と内歯車５４の両方に噛み合う複数の遊星歯車５５と、各遊星歯車５５の中心に通される支軸５６ａを有し、各遊星歯車５５を自転可能に支持するキャリア５６とからなる。
　２段目の遊星歯車機構６１は、１段目のキャリア５６および太陽歯車６３と一体に形成された入力軸６２と、太陽歯車６３の径方向外側でハウジング前半部１ａに固定される内歯車６４と、太陽歯車６３と内歯車６４の両方に噛み合う複数の遊星歯車６５と、各遊星歯車６５の中心に通される支軸６６ａを有し、各遊星歯車６５を自転可能に支持するキャリア６６とからなる。
　２段目のキャリア６６は、第１実施形態のキャリア８と同じく、逆入力遮断機構３に回転を伝達するための複数の凸部６６ｂが設けられるとともに、一端面から突出する突軸部６６ｃが逆入力遮断機構３の出力軸１４の軸受穴１４ａに回転自在に嵌め込まれている。そして、この２段目のキャリア６６の他端側中心部に２段目の入力軸６２の一端部が回転自在に嵌め込まれ、この入力軸６２（１段目のキャリア５６）の他端側中心部に１段目の入力軸５２の一端部が回転自在に嵌め込まれている。これにより、駆動モータ１１の回転が２段に減速されて２段目のキャリア６６に伝達されたうえで、第１実施形態と同様に、逆入力遮断機構３のロック解除と２段目のキャリア６６から出力軸１４への回転伝達が行われるようになっている。
　また、駆動モータ１１の主軸１２は駆動モータ１１から減速機構５０と対向する側と反対の側にも突出しており、その端部に手動操作部６７が取り付けられている。これにより、第２実施形態と同様に、駆動モータ１１を停止させてメンテナンス等を行う際に、必要に応じて手動操作部６７を回転させて被駆動部材の位置（姿勢）を変えることができる。
　図１４乃至図１７（ａ）（ｂ）は第４の実施形態を示す。この実施形態は、第２実施形態の逆入力遮断機構３および差動式の減速機構２３等の構成の一部を変更したものである。そこで、第２実施形態と同じ機能の部材については同じ符号を付けて説明を省略し、以下では主として第２実施形態との相違点について説明する。
　この第４実施形態では、図１４に示すように、外周面に段差のないハウジング７１を使用して、その前半部７１ａに駆動モータ１１を組み込み、後半部７１ｂに減速機構２３および逆入力遮断機構３を組み込んでいる。そのハウジング前半部７１ａには蓋部の中心部から軸方向内側へ延びる内筒部７１ｃが設けられており、後半部７１ｂの出力側の端部は逆入力遮断機構３の固定外輪１５として別体に形成されている。また、減速機構２３の第１遊星歯車機構３１と第２遊星歯車機構４１は共通の入力軸７２を有するものとし、逆入力遮断機構３の出力部は、固定外輪１５の内周面と対向するカム部材７３とその軸方向外側面に固定される出力軸７４とに分割されている。そのカム部材７３と出力軸７４には、両者を一体化するためのねじ穴が設けられている。
　そして、減速機構２３の入力軸７２および逆入力遮断機構３の出力軸７４はハウジング７１の内筒部７１ｃと同じ内径を有する中空軸とされ、ハウジング内筒部７１ｃ、入力軸７２および出力軸７４の内側に駆動モータ１１を制御するためのケーブル（図示省略）等を通せるようになっている。
　前記減速機構２３は、入力軸７２のハウジング内筒部１ｃと軸方向で隣接する部位の外周に入力歯車７５が嵌合固定され、この入力歯車７５が駆動モータ１１の主軸１２の外周に嵌合固定された伝達歯車７６と噛み合うことにより、駆動モータ１１から回転を入力されるようになっている。その伝達歯車７６には、入力歯車７５よりも歯数の少ないもの（小径のもの）が用いられる。
　そして、第１太陽歯車３３が入力軸７２の外周に嵌合固定され、第２太陽歯車４３が入力軸７２と一体に形成されている点、第１内歯車３４と第２内歯車４４とが異なる歯車仕様で形成されている点、および第１遊星歯車３５がその中心から突出する軸部３５ａをハウジング７１と一体の第１キャリア３６に自転可能に支持されている点が、第２実施形態と異なっている。
　この減速機構２３では、駆動モータ１１を駆動すると、その回転が伝達歯車７６および入力歯車７５を介して入力軸７２に入力され、入力軸７２と第１太陽歯車３３および第２太陽歯車４３が一体に回転する。すると、第１遊星歯車機構３１では、第１キャリア３６が固定されているため、第１遊星歯車３５が公転を拘束された状態で自転して、第１内歯車３４を入力軸７２と逆の方向に回転させる。そして、第２遊星歯車機構４１では、第２内歯車４４が第１内歯車３４と一体に回転するので、第２遊星歯車４５が第２太陽歯車４３と第２内歯車４４との回転速度差に応じて自転しながら公転し、この第２遊星歯車４５の公転が第２キャリア４６を介して出力側へ伝達される。
　したがって、第２実施形態と同様に、２つの遊星歯車機構３１、４１による差動運動を利用した高い減速率が得られるうえ、駆動モータ１１の回転が伝達歯車７６および入力歯車７５を介して減速されて入力軸７２に入力されるようになっているので、第２実施形態よりも各遊星歯車３５、４５の自転速度が抑えられる。これにより、第１遊星歯車３５の軸部３５ａと第１キャリア３６との間に配される軸受（図示省略）、および第２遊星歯車４５と第２キャリア４６の支軸４６ａとの間に配される軸受（図示省略）の寿命延長が図れ、長期間安定して使用することができる。
　また、図１４の例では、駆動モータ１１をハウジング７１内に一つだけ配置しているが、入力軸７２の軸心の周りに駆動モータ１１を複数配置し、各駆動モータ１１の主軸１２の外周に入力軸７２に噛み合う伝達歯車７６を嵌合固定するようにすれば、その駆動モータ１１の個数を変えることによって容易に出力の調整を行うことができる。
　次に、この第４実施形態の逆入力遮断機構３は、図１４乃至図１６に示すように、出力部を構成するカム部材７３の外周に第２実施形態と同様の複数のカム面７３ａを設けるとともに、カム部材７３の入力側面の外周部に第２キャリア４６の凸部４６ｂが周方向隙間をもって挿入される係合穴７３ｂを設けることにより、第２実施形態のフランジ２２をなくしている。また、ロック解除片１６は、柱部１６ａと係合凹部１６ｂの配置が第２実施形態と逆になっており、外周部に柱部１６ａが設けられ、内周部に第２キャリア４６の凸部４６ｂがカム部材７３の係合穴７３ｂよりも狭い周方向隙間をもって挿入される係合凹部１６ｂが設けられている。
　この逆入力遮断機構３の動作は上述した各実施形態とほぼ同じである。すなわち、被駆動部材から出力軸７４およびカム部材７３に逆入力トルクが加えられても、回転方向後側のころ１７がコイルばね１８の弾性力によって楔形空間２１の狭小部に押し込まれているので、カム部材７３が固定外輪１５にロックされ、カム部材７３および出力軸７４は回転せず、被駆動部材の位置は変わらない。
　一方、駆動モータ１１が駆動され、その回転が減速されて第２キャリア４６に伝達されると、まず、図１７（ａ）に示すように、第２キャリア４６の凸部４６ｂが、ロック解除片１６の係合凹部１６ｂに係合してロック解除片１６を周方向に押す。これにより、ロック解除片１６の柱部１６ａが回転方向後方側のころ１７をコイルばね１８の弾力に抗して楔形空間２１の広大部へ押しやるので、カム部材７３と固定外輪１５とのロック状態が解除される。そして、図１７（ｂ）に示すように、第２キャリア４６がさらに回転して、凸部４６ｂがカム部材７３の係合穴７３ｂに係合すると、凸部４６ｂがカム部材７３を周方向に押すようになり、第２キャリア４６の回転がカム部材７３および出力軸７４に伝達される。
　また、図１４に示すように、前記出力軸７４は、軸受ハウジング７７の内周に設けた軸受７８で回転自在に支持されており、その出力軸７４と軸受ハウジング７７との間に出力軸７４の回転数を検知する回転検知機構７９を設けている。
　前記回転検知機構７９は、出力軸７４の外周部の軸方向中央の段差面に取り付けられるエンコーダ８０と、軸受ハウジング７７と逆入力遮断機構３の固定外輪１５とに挟まれるように配されるベース部材８１と、ベース部材８１にエンコーダ８０と軸方向で対向するように取り付けられるセンサ８２と、ベース部材８１に取り付けられセンサ８２を作動させる電子基板８３とからなる。
　そして、この回転検知機構７９で出力軸７４の回転数を検知して、目標回転数との差に応じて駆動モータ１１の駆動回転数を修正することにより、出力軸７４の回転数を目標回転数に近づけるようにしている。これにより、駆動モータ１１と出力軸７４との間に介在する第１、第２遊星歯車機構３１、４１や逆入力遮断機構３等において回転伝達のロスがあっても、出力軸７４をほぼ目標回転数で回転させることができる。
　また、前記ハウジング７１、軸受ハウジング７７および回転検知機構７９のベース部材８１は、互いの軸方向対向面およびハウジング７１の分割面に互いに嵌まり合う位置決め用の段差が同心に設けられており、それぞれの段差が嵌合した状態で、各部材の外周側の対応する位置を貫通する複数のボルト孔７１ｄ、７７ａ、８１ａを位置合わせして、各ボルト孔７１ｄ、７７ａ、８１ａに通されるボルトとナット（いずれも図示省略）で一体化されるようになっている。ここで、各部材の段差はなくすこともできるが、この実施形態のように段差を設けた方がボルト孔７１ｄ、７７ａ、８１ａの位置合わせが容易になり、減速機全体の組み立てが効率よく行うことができるので好ましい。
　そして、軸受ハウジング７７およびベース部材８１の貫通孔７７ａ、８１ａの径方向外側には、対応する位置にねじ孔７７ｂ、８１ｂがあけられ、これらのねじ孔７７ｂ、８１ｂを利用して装置内で固定されるようになっている。
　この第４実施形態の減速機は、上述したように、駆動モータ１１、減速機構２３、ブレーキとしての逆入力遮断機構３および回転検知機構７９がユニット化されているので、特にロボットの関節駆動部に組み込むのに適したものとなっている。
　図１８および図１９は第５の実施形態を示す。この実施形態は、第１乃至第４の実施形態の遊星歯車機構を用いた減速機構２、２３、５０に代わる減速機構８４として、楕円と真円の差動を利用した波動歯車装置を採用したものである。また、減速機全体の軸方向中央部には、ハウジング１に代わる環状の取付部材９１を配している。取付部材９１は、その外周部に複数のねじ孔９１ａがあけられ、これらのねじ孔９１ａを利用して装置内で固定されるようになっている。
　前記減速機構（波動歯車装置）８４は、中空の駆動モータ１１の主軸１２と回転伝達可能に連結されるウェイブジェネレータ８５と、ウェイブジェネレータ８５の径方向外側に配されるサーキュラースプライン８６と、ウェイブジェネレータ８５とサーキュラースプライン８６との間に大径部が挟まれるフレックススプライン８７とを備えている。サーキュラースプライン８６は、軸方向で取付部材９１と隣接するように配され、その両者を軸方向で挟む駆動モータ１１のフランジ部１１ａと逆入力遮断機構３の固定外輪１５とのボルト結合によって、取付部材９１、駆動モータ１１および固定外輪１５と一体化されている。
　前記ウェイブジェネレータ８５は、径方向断面が楕円形のカム８５ａの外周にボールベアリング８５ｂの内輪を嵌合固定したもので、中空の回り止め部材８８を介して駆動モータ１１の主軸１２に連結され、減速機構８４の入力側部材となっている。サーキュラースプライン８６は、その内周に歯が設けられた円環状の部品であり、取付部材９１を介して装置内で固定されている。また、フレックススプライン８７は、金属弾性体で形成された薄肉カップ状の部品で、大径部の外周にサーキュラースプライン８６内周の歯と噛み合う歯が設けられており、小径部（一端部）で逆入力遮断機構３の入力部となる入力ピン８９と回転伝達可能に連結され、減速機構８４の出力側部材となっている。
　そして、駆動モータ１１の駆動によりウェイブジェネレータ８５が回転すると、ウェイブジェネレータ８５のボールベアリング８５ｂの外輪に大径部内周を押圧されたフレックススプライン８７が、弾性変形してサーキュラースプライン８６との噛合位置を変えていくことによりサーキュラースプライン８６との歯数の差分だけ回転し、その回転が逆入力遮断機構３の入力ピン８９に伝達されるようになっている。
　ここで、駆動モータ１１のフランジ部１１ａの内周には、フレックススプライン８７の大径部の端面（他端面）と摺接する位置に円筒状のガイド部材９０が固定されており、このガイド部材９０でフレックススプライン８７（およびその一端面に当接する逆入力遮断機構３のロック解除片１６）の他端側への軸方向移動を規制することにより、回転伝達動作の安定性を確保している。なお、フレックススプライン８７およびロック解除片１６の一端側への軸方向移動は、ロック解除片１６が逆入力遮断機構３のカム部材７３に当接することにより規制されている。
　この第５実施形態では、上述したように、減速機構８４として波動歯車装置を採用したので、高い減速率が得られるし、第２乃至第４実施形態のように２つの遊星歯車機構を軸方向に並べて組み込んだ減速機構を採用する場合に比べて、減速機全体の構造の簡素化および軸方向寸法のコンパクト化を図ることができる。
　一方、この第５実施形態の逆入力遮断機構３は、第４実施形態のものと基本的な構成および動作は同じであるので、主として第４実施形態との相違点について説明する。
　まず、逆入力遮断機構３の出力部となるカム部材７３には、第４実施形態の係合穴７３ｂの代わりに、入力部となる入力ピン８９の先端側外周に嵌合固定されたスリーブ９２が周方向隙間をもって挿入される係合穴７３ｃが設けられている。また、ロック解除片１６には、第４実施形態の係合凹部１６ｂの代わりに、入力ピン８９の中央部が周方向隙間をもって挿入される係合穴１６ｃが設けられている。そのロック解除片１６の係合穴１６ｃの入力ピン８９中央部との周方向隙間は、カム部材７３の係合穴７３ｃのスリーブ９２との周方向隙間よりも狭く形成されている。
　これにより、駆動モータ１１の回転が減速機構８４で減速されて入力ピン８９に伝達されると、第４実施形態と同様に、入力ピン８９の中央部がロック解除片１６の係合穴１６ｃに係合してロック解除片１６を周方向に押し、ロック解除片１６がロック状態を解除した後に、入力ピン８９先端側のスリーブ９２がカム部材７３の係合穴７３ｃに係合してカム部材７３を周方向に押し、入力ピン８９の回転がカム部材７３に伝達されるようになっている。
　また、逆入力遮断機構３のカム部材７３と被駆動部材に接続される接続部材９３との間にはクロスローラ軸受９４が設けられている。クロスローラ軸受９４は、内輪９５と外輪９６の間に複数のローラ９７を周方向で隣り合うものどうしが互いに直交するように配したもので、その内輪９５がカム部材７３および接続部材９３と一体回転するようにボルト結合され、外輪９６が逆入力遮断機構３の固定外輪１５にボルト結合されている。これにより、減速機全体のスラスト力に対する剛性が大きくなり、回転伝達動作の安定性が高くなっている。
　また、クロスローラ軸受９４の外輪９６と接続部材９３との間には、第４実施形態と同様の回転検知機構７９が設けられている。回転検知機構７９は、接続部材９３の外周面に嵌合固定された断面略Ｕ字状のリング部材９８の内側面に取り付けられるエンコーダ８０と、クロスローラ軸受９４の外輪９６の外側端面に取り付けられる電子基板８３と、電子基板８３にエンコーダ８０と軸方向で対向するように取り付けられるセンサ８２とからなる。
　そして、この回転検知機構７９で逆入力遮断機構３のカム部材７３と一体回転する接続部材９３およびリング部材９８の回転数を検知して、目標回転数との差に応じて駆動モータ１１の駆動回転数を修正することにより、回転速度精度の向上が図れるようになっている。
　図２０および図２１は、第５実施形態の減速機構８４のフレックススプライン８７および逆入力遮断機構３のロック解除片１６の他端側への軸方向移動を規制する手段の変形例を示す。
　この変形例では、フレックススプライン８７の小径部とロック解除片１６とを貫通する入力ピン８９の先端側にスリーブ９２に代わる大径部８９ａを設け、その大径部８９ａとフレックススプライン８７の小径部から突出する部分にねじ結合するナット９９とで、フレックススプライン８７の小径部とロック解除片１６を挟んで締め付けている。そして、カム部材７３の係合穴７３ｃの周縁に、入力ピン８９の大径部８９ａの途中に設けた段差面とロック解除片１６との間に挿入される環状のガイド部７３ｄを設けている。これにより、カム部材７３のガイド部７３ｄが入力ピン８９の大径部８９ａと係合して、フレックススプライン８７およびロック解除片１６の他端側への軸方向移動が規制される。
　したがって、図１８および図１９で示した例に比べると、フレックススプライン８７の大径部の端面と摺接するガイド部材９０を省略して部品点数を減らせるし、逆入力遮断機構３のロック解除後は入力ピン８９がカム部材７３を押してカム部材７３とほぼ一体に回転するようになるので、摺動箇所が少なくなり、減速機全体の低トルク化が可能となる。
１　ハウジング
１ａ　前半部
１ｂ　後半部
１ｅ、１ｆ　取付片
１ｇ、１ｈ　切れ込み
２、２３、５０　減速機構
３　逆入力遮断機構
４、３２、４２、５２、６２　入力軸
５、３３、４３、５３、６３　太陽歯車
６、３４、４４、５４、６４　内歯車
７、３５、４５、５５、６５　遊星歯車
８、３６、４６、５６、６６　キャリア
８ａ、３６ａ、４６ａ、５６ａ、６６ａ　支軸
８ｂ、４６ｂ、６６ｂ　凸部
８ｄ　回転伝達軸
１０　入力歯車
１１　駆動モータ
１２　主軸
１３　伝達歯車
１４　出力軸
１４ｄ　第３の係合穴
１５　固定外輪
１６　ロック解除片
１６ａ　柱部
１６ｂ　第１の係合穴
１７　ころ
１８　コイルばね
２０　出力歯車
２１　楔形空間
２２　フランジ
２２ａ　第２の係合穴
２４、２５　入力歯車
２７　駆動軸
２８、２９　伝達歯車
３０、６７　手動操作部
３１、４１、５１、６１　遊星歯車機構
７１　ハウジング
７１ａ　前半部
７１ｂ　後半部
７１ｃ　内筒部
７１ｄ　ボルト孔
７２　入力軸
７３　カム部材
７３ｄ　ガイド部
７４　出力軸
７５　入力歯車
７６　伝達歯車
７９　回転検知機構
８４　減速機構（波動歯車装置）
８５　ウェイブジェネレータ
８６　サーキュラースプライン
８７　フレックススプライン
８９　入力ピン
９０　ガイド部材
９１　取付部材
９２　スリーブ
９３　接続部材
９４　クロスローラ軸受

Claims (14)

  1. 　駆動モータの回転を減速して被駆動部材の側へ出力する減速機構に、前記駆動モータ停止時に被駆動部材の位置を保持するブレーキとして、前記減速機構の出力側部材と回転伝達可能に連結される入力部と、前記被駆動部材と回転伝達可能に連結される出力部とを備え、前記入力部に入力トルクが加えられたときは入力部の回転を出力部に伝達し、前記出力部に逆入力トルクが加えられたときにはロックして出力部を停止させる逆入力遮断機構を付設したブレーキ付減速機。
  2. 　前記逆入力遮断機構が、前記出力部を固定部材にロックするロック手段と、前記入力トルクが加えられたときに前記入力部の回転により前記出力部と固定部材とのロック状態を解除するロック解除手段と、前記ロック状態が解除されたときに前記入力部の回転を僅かな角度遅れをもって前記出力部に伝達するトルク伝達手段とを備えた逆入力遮断クラッチであることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ付減速機。
  3. 　前記ロック手段が、前記出力部の径方向外側に前記固定部材として内周に円筒面を有する固定外輪を配し、前記出力部の外周にカム面を設けて、前記出力部と固定外輪との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間を複数形成し、これらの各楔形空間に一対のころと各ころを楔形空間の狭小部に押し込むばねを組み込んだものであり、
    　前記ロック解除手段が、前記出力部の径方向外側に円環状のロック解除片を配し、このロック解除片に前記各楔形空間の周方向両側に挿入される複数の柱部と第１の係合穴を設け、前記入力部に前記ロック解除片の第１の係合穴に周方向隙間をもって挿入される凸部を設け、前記入力部が回転したときに、その凸部が前記第１の係合穴に係合して前記ロック解除片を周方向に押すことにより、前記ロック解除片の柱部が回転方向後方側のころをばねの弾力に抗して楔形空間の広大部へ押しやるようにしたものであり、
    　前記トルク伝達手段が、前記出力部に前記入力部の凸部が前記第１の係合穴よりも広い周方向隙間をもって挿入される第２の係合穴を設け、前記ロック状態が解除された後に、前記入力部の凸部が前記第２の係合穴に係合して前記出力部を周方向に押すようにしたものであることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ付減速機。
  4. 　前記減速機構の入力側部材に手動操作部を連結したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のブレーキ付減速機。
  5. 　前記手動操作部を前記減速機構の入力側部材に対して脱着可能としたことを特徴とする請求項４に記載のブレーキ付減速機。
  6. 　前記減速機構が、軸方向に並べて組み込んだ２つの遊星歯車機構の差動運動を利用するものであり、その減速機構の入力軸の外周に入力歯車を嵌合固定し、前記駆動モータの主軸の外周に、前記入力歯車よりも少ない歯数で入力歯車と噛み合う伝達歯車を嵌合固定したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーキ付減速機。
  7. 　前記減速機構の入力軸の軸心の周りに前記駆動モータを複数配置し、前記各駆動モータの主軸の外周に前記伝達歯車を嵌合固定したことを特徴とする請求項６に記載のブレーキ付減速機。
  8. 　前記減速機構が、前記駆動モータと回転伝達可能に連結される入力側部材となるウェイブジェネレータと、前記ウェイブジェネレータの径方向外側で固定されるサーキュラースプラインと、前記ウェイブジェネレータとサーキュラースプラインとの間に配され、一端部で前記逆入力遮断機構の入力部と回転伝達可能に連結される出力側部材となるフレックススプラインとからなる波動歯車装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーキ付減速機。
  9. 　前記フレックススプラインの他端面と摺接する位置で固定され、フレックススプラインの他端側への軸方向移動を規制するガイド部材を設けたことを特徴とする請求項８に記載のブレーキ付減速機。
  10. 　前記フレックススプラインを前記逆入力遮断機構の入力部と軸方向に結合し、前記逆入力遮断機構の入力部と係合してフレックススプラインの他端側への軸方向移動を規制するガイド部を逆入力遮断機構の出力部に設けたことを特徴とする請求項８に記載のブレーキ付減速機。
  11. 　前記逆入力遮断機構の出力部と被駆動部材との間に、内輪が前記逆入力遮断機構の出力部および被駆動部材と回転伝達可能に連結され、外輪が固定されたクロスローラ軸受を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のブレーキ付減速機。
  12. 　前記逆入力遮断機構の出力部の回転数を検知し、検知された回転数と予め設定された目標回転数との差に応じて前記駆動モータの駆動回転数を修正するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のブレーキ付減速機。
  13. 　前記駆動モータ、減速機構および逆入力遮断機構を一つのハウジングの内部に設けてユニット化するとともに、前記ハウジングは、軸方向に複数に分割されており、その分割面に互いに嵌まり合う位置決め用の段差が同心に設けられ、前記分割面の段差が嵌合した状態でハウジング全体を貫通するボルト孔を位置合わせして、前記ボルト孔に通したボルトとナットで一体化されるものとしたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のブレーキ付減速機。
  14. 　ロボットの関節駆動部に組み込まれることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のブレーキ付減速機。
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