JPH0247623B2 - - Google Patents

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JPH0247623B2
JPH0247623B2 JP59249818A JP24981884A JPH0247623B2 JP H0247623 B2 JPH0247623 B2 JP H0247623B2 JP 59249818 A JP59249818 A JP 59249818A JP 24981884 A JP24981884 A JP 24981884A JP H0247623 B2 JPH0247623 B2 JP H0247623B2
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JPS60143263A (ja
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Henrii Buremusu Jon
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Publication of JPH0247623B2 publication Critical patent/JPH0247623B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • F16H37/122—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types for interconverting rotary motion and oscillating motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
    • F16H35/02—Gearings or mechanisms with other special functional features for conveying rotary motion with cyclically varying velocity ratio
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18272—Planetary gearing and slide

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Machine Tool Positioning Apparatuses (AREA)
  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、運動範囲が広くて優れた休止特性を
有する回転入力及び回転出力機構に関する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
回転入力を有する機構を駆動させる場合、実際
１サイクル中に部品の荷上げ及び荷下しを可能に
するような休止特性を有する外サイクロイド回転
出力を得ることが望ましいことが多い。他の目的
としては、各種応用が可能なように運動範囲の広
い機構を得ることがある。
本発明の目的は、運動範囲の広い機構を提供す
ることである。
本発明の別の目的は、先行技術の外サイクロイ
ド駆動機構のものより優れた休止特性を備える機
構を提供することである。
本発明の更に別の目的は、先行技術の外サイク
ロイド駆動の出力特性の副尺として簡単なカムを
使用可能な機構を提供することである。
本発明の別の目的は、本出願人による米国特許
第4018090号に記載の改良点と、前記目的の外サ
イクロイド駆動の改良点とを組合わせることであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の上記目的は (a) フレームと、 (b) 第１軸線と同心で該フレームに揺動可能に取
付けた反動歯車部材と、 (c) 該フレームに回転可能に取付けられ、該第１
軸線を中心に回転する遊星担持部材と、 (d) 該遊星担持部材に回転可能に取付けられ、該
第１軸線から変位した遊星軸線を中心に回転し
て該反動歯車部材と係合駆動するようにした遊
星担持部材と、 (e) 該遊星軸線から変位した第３軸線と同心の該
遊星歯車部材に取付けた偏心部材と、 (f) 該フレームに取付けられ、出力軸線を中心に
回転し、該偏心部材と駆動係合する出力部材
と、 (g) 該反動歯車部材を揺動させるための装置と、 (h) 該第１軸線を中心に該遊星担持体を駆動さ
せ、該装置を振動するように駆動させる入力部
材とを包含し、 これによつて、該遊星歯車部材が回転し、該
反動歯車部材が所定の関係で該第１軸線を中心
に揺動することを特徴とする 各種運動特性を有し、回転入力と回転出力を備
える間欠式可逆割出し装置を提供することによつ
て達せられる。
本発明の他の特徴及び利点は、当業者が本発明
を実施出来るように本発明の好適実施例を示す添
附図面を参照して以下に詳述する。
〔実施例及び作用〕
第１，２及び３図において、フレームとしての
ケース２０はA0を軸線として軸受２４を介して
軸２２を支持し、反動歯車部材としての太陽歯車
２６は軸２２に同心取付けされるか又は軸２２と
同心になるようにされる。遊星担持体はプレート
２８とそれにボルト締めしたハウジング３０とで
構成される。この遊星担持体２８，３０は、軸受
３２及び３４を介して軸２２に取付けられて軸線
A0を中心に回転する。プレート２８の周辺部は、
ケース２０に取付けたボス４４に取付ける軸受４
０及び４２において回転する入力軸３８に設けた
入力歯車３６と係合するのに適した歯車に組込ま
れる。
入力軸３８は例えば可逆電動機の如き何らかの
外部の駆動源によつて回転し、適当なブレーキ
（図示せず）を備える減速歯車装置を行程の終り
に使用する。軸３８の回転によつて遊星担持体２
８，３０は固定軸線A0を中心に回転する。
反動歯車部材としての太陽歯車２６と係合する
のに適したように形成した遊星歯車４６は、軸受
５０及び５２を介して遊星担持体２８，３０に取
付けた遊星軸４８に取付けられる。遊星担持体２
８，３０が軸線A0を中心に回転すると、遊星歯
車４６は変位軸線A1上にて回転する。
偏心支持プレート５４は遊星軸４８に取付けら
れ、そこから突出し且つ軸線A1から変位した軸
線A2を中心とする偏心軸５６を有する。偏心軸
５６には摺動ブロツク５８を回転可能に取付ける
が、該摺動ブロツクは出力スパイダ６２のスロツ
ト６０内を摺動可能である（第３図）。該出力ス
パイダ６２は、ケース２０に取付けた軸受６６及
び６８内を回転する出力軸６４に取付けられる。
同様に軸６４及び出力ススパイダ６２も軸線A0
を中心に回転する。すなわち、遊星担持体の回転
と同心に回転する。
ケース２０に固定保持される軸２２と太陽歯車
２６を有する前述の機構は既知で、一般に外サイ
クロイド駆動と称する。新規本発明の第１実施例
を包含する該機構の改良型を以下に記載する。
第１，４及び５図において、ピニオン７０も入
力軸３８に取付けられ、該ピニオン７０は、ケー
ス２０の１部であるボス８０（第５図）に軸受７
６と７８を介して軸支される軸７４に取付けたク
ランク装置（第４図）としての歯車７２と係合す
る。クランク装置としての歯車７２及び軸７４は
固定軸線A4を中心に回転する。クランクピン８
２は歯車７２の軸線A5に偏心取付けされ、連結
棒８４の１端を軸支する。該連結棒８４の他端は
太陽歯車取付軸２２の外側端に取付けたてこ８８
にピボツトピン８６を介して連結させる。
従つて、入力軸３８が外側駆動力によつて回転
すると、ピニオン７０によつて歯車７２が駆動す
るので偏心クランクピン８２は、連結棒８４を介
しててこ８８に揺動を伝達することがわかる。こ
の揺動は軸２２を介して太陽歯車２６に伝達され
る。該揺動の振幅は軸線A4とA5との距離によつ
て制御され、揺動数は、遊星担持プレート２８の
周辺に切込んだ歯車とピニオン３６との歯車比に
対する歯車７２とピニオン７０との歯車比によつ
て決定される。
第１及び２図に示す割合の場合、遊星歯車４６
は太陽歯車２６と同じピツチ円直径を有し、更に
多くの場合に適するのは、偏心軸５６の中心線
A2は図示の如く、遊星歯車４６のピツチ線にほ
ぼ一致するものである。
前述の機械装置を第６図に数学的に分析する。
遊星歯車４６の半径を任意に１と設定して該装置
の縮尺を定める。他の変数を以下の如く定義す
る。
Ｒは太陽歯車２６の半径； Ｏは太陽歯車２６の中心点、 Ｑは遊星歯車４６の中心点で、第１位置をQ0、
第２位置をQ2とする。
Ｐは偏心軸５６の中心点で、３種類の位置P0，
P1及びP2を示す。
Ｋは点Ｑから点Ｐまでの半径方向距離で、２種
類の位置K1及びK2を示す。
Ｃは点Ｏを点Ｑに連結する線で２種類の位置
C0及びC1を示す。
次の分析において各種の角度を設定する。設定
サイクルの初めにおいて、点Ｏ，Ｐ及びＱは一直
線上にあり、点Ｐは点ＱとＯとの間にある。該点
を第６図においてＯ，P0，Q0とし、該点を通る
線ＣをC0とする。該点が基本位置となつて次に
生じる全ての運動及び角度が測定される。言い換
えれば、偏心軸５６の中心Ｐは中間に位置決めさ
れ、基部において又は説明中の運動の開始位置に
おいて太陽歯車２６の中心Ｏと遊星歯車４６の中
心Ｑとを結ぶ線上にある。
出力スパイダ６２内に生じる全出力運動は２種
類の源から生じる。すなわち遊星歯車を太陽歯車
上にて転動させる遊星担持体の回転と、前述の如
き太陽歯車の揺動である。この２つの効果は別個
のものであるが、その成果は重合する。
太陽歯車を固定保持し、遊星担持体はC0から
C1まで線Ｃを移動する角度θ／Ｒだけ回転する
と仮定する。従つて遊星歯車は線Ｃに対して角度
θだけ回転する。該角度θを時計角と称し、サイ
クルの終り、すなわち遊星歯車が完全に１回転し
て点Ｐが基本位置に戻る時に360゜の値に達する。
遊星歯車が角度θだけ回転した後、点ＰはP0か
らP1まで移動し、Ｋは位置K1に到達する。出力
スパイダに生じる出力運動は線OP0とOP1との間
の角度でU0で表わす。角度P1OQ2は次の式で表
わされる。
arc tan（Ksinθ／Ｒ＋１−Kcosθ） 従つて出力運動U0（定置太陽歯車の）を次のよ
うに表すことが出来る。
U0＝θ／Ｒ−arc tan（Ksinθ／Ｒ＋１−Kcosθ）(1) この位置から太陽歯車の回転効果がすぐに重合
する。太陽歯車は第６図に示すように時計方向へ
角度δだけ回転する。このように重合した場合、
遊星担持体と線C1が固定位置にあると仮定する
と、該太陽歯車が時計方向に角度δだけ回転する
ことによつて遊星歯車は反時計方向へ角度Rδだ
け回転する。点ＰはP1からP2まで移動し、線Ｋ
はK1からK2まで移動する。この重合の結果とし
て出力スパイダに生じる全出力運動を線OP0と
OP2との間の角度U1とする。すなわち次の関係
が成立する。
U1＝θ／Ｒ−φ (2) φ＝arc tan（Ksin／Ｒ＋１−Kcos） (3) ＝θ−RS (4) 等式(2)，(3)，及び(4)を組合わせると全出力はθ
とδの関数となり次の式が得られる。
U1＝θ／Ｒ−arc tan（Ksin（θ−Rδ）／Ｒ＋１−Kcos
（θ−Rδ））(5) 角度δ自体は周期的に変化する角度でその大き
さは軸７４（第４図）の中心線に対するクランク
ピン８２の偏心率と、ピン８６とてこ８８の上の
軸２２との間の距離とによつて決定され、変化率
は歯車７０と７２、歯車３６と２８の歯車比及び
遊星歯車４６と太陽歯車２６の歯車比によつて決
定される。遊星歯車４６が１回転するごとに歯車
７２がＮ回転するように該各種比を組合わせて単
一係数Ｎとすることができる。角度δにおける揺
動最大値をΔとし、前述の如く決定する。従つて
δの瞬間的な値を次のように厳密に換算可能であ
る。すなわち δ＝Δsin（Nθ＋α） (6) 該式においてαは位相角である。
θ＝ＯでΔがＯの場合（位相角なし）、 δ＝Δsin（Nθ） (7) 等式(7)と(5)を組合わせることによつて次の式が
得られる。すなわち U1＝θ／Ｒ−arc tan （Ksin〔θ−RΔsin（Nθ）〕／Ｒ＋１−Kcos〔θ−R
Δsin（Nθ）〕）(8) 前述の機構に太陽歯車の揺動を導入することに
よつて各種の目的が達成される。１例として、基
本位置のいずれかの側における出力部材の休止状
態の改良である。多くの場合休止中の出力部材は
完全静止を必要とせず、僅かな揺動が許容可能で
ある。太陽歯車の僅かな振動によつて休止中の出
力部材の該揺動運動を減少させる効果を第７図に
示すが、これは説明中の３種類の状態の休止特性
を比較したものである。
３種類の曲線Ａ，Ｂ及びＣのいずれにおいて
も、Ｒの値を１とする。すなわち遊星歯車と太陽
歯車の寸法は等しく、遊星担持体が太陽歯車を中
心に１回転する間に遊星歯車が遊星担持体に対し
て１回転する。
曲線Ａは基本曲線で、等式(1)を表し、Ｋを
1.02234として出力U0をラジアンで表すと、U0は
１サイクルが完全に終了した後で2π（6.28）の値
に到達する。任意に選択した角度θ＝12゜の時U0
が０に等しくなるように相互作用計算技術を用い
てＫの値（1.02234）を決定した。次にθ＝−12゜
の場合にU0＝０で、更にθ＝０の時U0＝０であ
ることがわかる。従つて出力変位U0の値は、３
種類の近接隔設点θ＝−12゜、O゜及び12゜において
ゼロであり、相互間の最大幅は１完全サイクル中
において6.28の±0.0037である。従つて出力は、
±12゜の遊星運動においてサイクル当りの全行程
の±0.0589％の振幅で揺動する。
曲線Ｂは、曲線Ａと同様にＲ＝１とするが、Ｎ
＝２、Δ＝0.1として等式(8)に代入して計算した
出力反応を示す。この状態において、ここでも相
当作用計算技術を用いてθ＝±12゜でU1＝０の場
合Ｋ＝1.12544とした。等式(8)のR1N1Δ及びＫに
前記値を代入して曲線Ｂを曲線Ａと同じ入力間隔
に渡つて作成した。最大出力揺動は、同一入力間
隔において±0.00245（6.28サイクル行程に対し
て）で、太陽歯車を定置保持したシステムと比較
して３分の１改良されていることがわかる。遊星
担持体に対して遊星歯車が１回転する時に歯車７
２が２回転するような歯車比によつてＮ＝２とい
う事実を機械的に表す。又Δ＝0.1でＲ＝１なの
で、太陽歯車の最大振動幅は、第４図に示す振動
駆動のリンク装置によつて決定すると0.1ラジア
ンである。
曲線Ｃも等式(8)から計算した出力反応を示すも
ので、この場合もＲ＝１及びΔ＝0.1であるが、
Ｎ＝３（曲線ＢにおいてはＮ＝２）である。この
条件下において、同じく相互作用計算技術を用い
てθ＝±12゜の時U1＝０にするようにＫを1.17853
に等しくなければならない。曲線Ｃから±12゜の
入力間隔にわたる最大出力変位は、この場合も
2πに対して0.00055であることがわかる。これは
太陽歯車を固定した曲線Ａと比較して出力揺動を
85％改良又は軽減することになる。該装置は曲線
Ｂに関して記載したものと機械的に同一である
が、曲線Ｃを得るために、遊星担持体に対して遊
星が１回転する間に歯車７２が３回転するような
歯車比にしたことのみが異なる。
本質的に、第４図の機構を介して太陽歯車に少
量の正弦曲線揺動を加えることは、所定の休止間
隔内の出力揺動量又は振動量を減少させるのに極
めて有効であり、これは第７図の実施例の場合、
任意に時計角±12゜とした。当然のことながら第
７図の曲線は実例としてのみ示すものである。
第８図の曲線は相対速度曲線であり、１サイク
ルが遊星歯車の１回転を示す所与のサイクルにお
ける平均速度に対する瞬間速度の割合を相対速度
とする。該曲線に関するデータは、瞬間相対速度
を得るために数値微分を使用して計算された。
第８図の曲線Ａは、第７図に休止変位曲線Ａで
示した装置と同一の装置の速度反応を示す。すな
わち太陽歯車を固定し、Ｒ＝１でＫ＝1.02234と
した装置の基準曲線である。次に第８図の曲線Ｂ
及びＣは、休止変位特性をそれぞれ第７図の曲線
Ｂ及びＣで示す同一装置の速度特性を示す。これ
ら３つの曲線は180゜時計角に、対し対象である。
該曲線から判明することは、太陽歯車の揺動によ
つても全サイクルに渡つて速度が僅かに変化する
ことであるが、多くの場合、休止状態が改良され
ることを考慮すればこのことは問題とならない。
第９図及び第１０図は太陽歯車を揺動させる代
替可能な装置を示す。第９図は、太陽歯車２６に
制御運動を伝達するための外部機構を示す点にお
いて第４図に類似する。入力軸３８の上のピニオ
ン歯車７０は、ケース２０の一部であるボス１０
０に軸受９６及び９８を介して軸支される軸９４
に取付けた歯車９２と係合する。めすカム溝１０
２を歯車９２の一面に切込む。ぴつたりはめ込ん
だカムホロワローラ１０４は該溝１０２内で作動
し、内端に太陽歯車２６を担持する軸２２の外端
に取付けたてこ８８Ａの外側端に該ローラ１０４
を取付ける。必要条件ではないが、一般に、遊星
担持体に対して遊星歯車が１回転する間に歯車９
２が１回転するようにピニオン歯車７０と歯車９
２との比を決定する。従つて、カム溝は、適切な
ものであれば所定の型の運動を各サイクル毎に太
陽歯車に伝達可能なことがわかる。これによつて
次の種々の目的、すなわち全く揺動することなく
完全に静止した出力の休止、又は最高加速の僅か
な減速、又は最高速度の僅かな減速、又はサイク
ルのほぼ半分を一定速度にする目的を達成するた
めに、多種多様な設計が可能となる。実際、該カ
ムは第７及び８図の曲線Ａで示す基本的な（固定
太陽歯車）装置の特性に関する副尺としての役割
を果すように使用可能である。
現存する本出願人による米国特許第4018090号
に記載の機構においては、出力軸の軸線を太陽歯
車及び遊星担持体の軸線からずらせることによつ
てある種の所望の改良を得ている。該機構は、新
規本発明の特徴を成す揺動太陽歯車と共に第１１
図に長手方向断面図で示す。第１１図の機構は、
ハウジング２０Ａにおいて出力軸線A3が太陽歯
車の軸線A0からずれている点を除いて第１−３
図の機構と同じである。部材６２Ａは該偏心に適
応するように変えてある。太陽歯車が固定保持さ
れる場合、該機構は運動特性をしるした本出願人
による前記米国特許第4018090号に記載のものと
同じである。第１１図に示す機構は第４及び５図
に示す太陽歯車揺動機構又は第９及び１０図に示
す機構と組合わせ可能であり、従つて本出願人に
よる先行特許の偏心軸線の運動効果と、前述の揺
動太陽歯車の効果とを結合可能である。当然のこ
とながらこれによつて運動構造を更に広範にした
機構が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の典型実施例を示す長手方向断
面図、第２図は第１図の線２−２における横断面
図、第３図は第１図の線３−３における横断面
図、第４図は第１図の線４−４における端面図、
第５図は第４図の折りたたみ線５−５における横
断面図、第６図はパラメータ及び変数を定めるた
めの概略運動線図、第７図はサイクル開始頃の変
位特性を示す一連の曲線、第８図は、実例として
のパラメータを第７図の曲線と同じに設定して出
力速度を入力角の函数として示す一連の曲線、第
９図は、太陽歯車を揺動させるための代替可能な
機構を示す第４図に類似した図面、第１０図は第
９図の折りたたみ線１０−１０における横断面
図、そして第１１図は本出願人による米国特許
4018090号の偏心した入力及び出力軸線を組み込
んだ本発明の代替可能な実施例を示す長手方向断
面図である。 ２０…ケース、２２，３８，７４…軸、２４，
３２，３４，４０，４２，５０，５２，６６，６
８，７６，７８…軸受、２６…太陽歯車、２８，
３０…遊星歯車担持体、３６…入力歯車、４４，
８０…ボス、４６…遊星歯車、５４…偏心支持プ
レート、４８…遊星軸、５６…偏心軸、５８…摺
動ブロツク、６０…スロツト、６２…出力スパイ
ダ、７０…ピニオン、７２…歯車、８２…クラン
クピン、８４…連結棒、８６…ピボツトピン、８
８…てこ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (a) フレーム２０と、 (b) 第１軸線A0と同心で該フレームに揺動可能
    に取付けた反動歯車部材２６と、 (c) 該フレーム２０に回転可能に取付けられ、該
    第１軸線A0を中心に回転する遊星担持部材２
    ８，３０と、 (d) 該遊星担持部材２８，３０に回転可能に取付
    けられ、該第１軸線A0から変位した遊星軸線
    A1を中心に回転して該反動歯車部材２６と係
    合駆動するようにした遊星歯車部材４６と、 (e) 該遊星軸線から変位した第３軸線A2と同心
    の該遊星歯車部材に取付けた偏心部材５６と、 (f) 該フレーム２０に取付けられ、出力軸線A3
    を中心に回転し、該偏心部材５４，５６と駆動
    係合する出力部材６４と、 (g) 該反動歯車部材２６を揺動させるための装置
    ８８と、 (h) 該第１軸線A0を中心に該遊星担持体２８，
    ３０を駆動させ、該装置を振動するように駆動
    させる入力部材３６，３８とを包含し、 これによつて、該遊星歯車部材４６が回転
    し、該反動歯車部材２６が所定の関係で該第１
    軸線A0を中心に揺動することを特徴とする 各種運動特性を有し、回転入力と回転出力を備
    える間欠式可逆割出し装置。 ２ 該揺動装置が、 (a) 該入力装置によつて駆動するクランク装置７
    ２と、 (b) 該反動歯車部材に取付けたてこ装置８８と、 (c) 該クランク装置７２と該てこ装置８８とを相
    互に連結する連結棒装置８４とを包含するこ
    と、 を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の間欠式
    可逆割出し装置。 ３ 該遊星歯車部材４６が該遊星担持部材２８，
    ３０に対して１回転する間に該クランク装置７２
    が整数回だけ回転することを特徴とする特許請求
    の範囲第２項記載の間欠式可逆割出し装置。 ４ 揺動させるための該装置が、 (a) 該入力装置３８，７０によつて駆動するカム
    装置９２，１０２と、 (b) 該反動歯車部材に取付けたてこ装置８８Ａ
    と、 (c) 該てこ装置に取付けられて該カム装置９２，
    １０２によつて駆動するカムホロワ装置１０４
    とを包含することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の間欠式可逆割出し装置。 ５ 該遊星歯車部材４６が該遊星担持部材に対し
    て１回転する間に該カム装置９２，１０２が１回
    転することを特徴とする特許請求の範囲第４項記
    載の間欠式可逆割出し装置。
JP59249818A 1983-12-05 1984-11-28 回転可逆割出し機構 Granted JPS60143263A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/557,467 US4796477A (en) 1983-12-05 1983-12-05 Rotary reversible indexing mechanism
US557467 1983-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60143263A JPS60143263A (ja) 1985-07-29
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