JPH03288044A

JPH03288044A - 内接遊星歯車装置

Info

Publication number: JPH03288044A
Application number: JP2082970A
Authority: JP
Inventors: Seishirou Ogata; 尾形　誠司郎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-03-31
Filing date: 1990-03-31
Publication date: 1991-12-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2729968B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、外歯歯車と噛合する偏心体を回転自在に保持
し、該偏心体を支持する回転軸を同期回転させることに
よって前記外歯歯車を回転駆動させる内接遊星歯車装置
の改良に関し、更に詳しくは該回転軸を電歪圧電素子を
使用する超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機
構によって支持させて回転駆動するようにした内接遊星
歯車装置に関する。

（従来の技術）外歯歯車と噛合する偏心体を回転自在に支持し、該偏心
体を支持する回転軸を同期回転させることによって前記
外歯歯車を回転駆動させる内接遊星歯車装置は従来公知
である。（実公昭５９−６２８１号公報参照）これを第４図及び第５図で説明する。

第４図は従来公知の内接遊星歯車装置の断面図であり、
第５図は第４図のＡ−Ａ断面図である。

図を参照して、外歯歯車１はトロコイド形の歯形２を有
しており、該外歯歯車１には複数の偏心体３が噛合して
いる。各偏心体３は回転軸４に回転自在に固定されてお
り、該回転軸４にはビニオン５が固定されている。各ビ
ニオン５は入力軸６に設けられたソラー歯車７に噛合し
ている。

その作用を説明すると、入力軸６の回転はソラー歯車７
を介して各ビニオン５に伝達され、各ビニオン５は外歯
歯車１を回転させる。外歯歯車１の回転は出力軸８を介
して取り出される。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記公知の内接遊星歯車装置は、各回転軸４
を同期回転させるために、ソラー歯車やビニオンを必要
として、必ずしもシンプルな構造とは言えない。

又、確実に同期回転を行なわせるためには、各ビニオン
やソラー歯車を精密に製作しなければならず、高コスト
とならざるを得なかった。

上記欠点を改善するものとして、第６図に示すような、
各回転軸をそれぞれ別個のモータで回転させるようにし
た構造の内接遊星歯車装置も提案されている。（特開平
１−２６１５３７号公報参照）即ち、第６図を参照して、外歯歯車１に噛合する偏心体
３の各回転軸９の端部に個々にモータ１０を連結し、該
モータ１０を同期回転させるようにしたものである。

ところが、個々にモータ１０を設置することや、各モー
タを同期回転させることが簡単ではなく、これも構造上
高コストにならざるを得ないものであった。

一方、ピエゾ等の電歪圧電素子を使用して回転伝達を行
なわせるようにした超音波アクチュエータも公知である
。

この超音波アクチュエータは、電歪圧電素子に対する通
電をオンオフさせることにより該電歪圧電素子を伸縮さ
せ、該伸縮によって弾性体の表面に進行波モードの変形
を生じさせ、該進行波モードによる変形によって該弾性
体に接触している物体を移動させるものである。

以下に、超音波アクチュエータによる駆動装置を第７図
の（イ）、（ロ）、（ハ）、に）を参照して説明する。

第７図の（イ）に示すものは、平板からなる弾性体１１
と、同じく平板からなる移動体１２とを接触しで設け、
弾性体１１の接触面に図示しない電歪圧電素子によって
進行波モードの変形を生じさせ、この進行波モードの変
形によって上側の移動体１２を移行させるものである。

第７図の（ロ）に示すものは、円板からなる弾性体１３
と円板からなる移動体１４とを接触させて設け、弾性体
１３の接触面に図示しない電歪圧電素子によって円周方
向の進行波モードの変形を生じさせ、該進行波モードの
変形によって移動体１４を回転させるものである。移動
体１４の回転は出力軸１５から取り出される。この場合
、弾性体１３及び移動体１４は必ずしも円板状となって
いることを必要とはしないが、円板状となっている方が
接触面に進行波モードの変形を生じさせることが容易と
なる点で有利である。

第７図の（ハ）に示すものは、円筒状の弾性体１６の内
周面に内接して円板からなる移動体１７を設け、図示し
ない電歪圧電素子によって弾性体１６の内周面に進行波
モードの変形を発生させ、この進行波モードの変形によ
って移動体１７を回転させるものである。この場合、図
示しない出力軸を移動体１７に取り付けて回転を取り出
すようにしても良いし、必要に応じて移動体１７を固定
し、弾性体１６に図示しない出力軸を取り付けて弾性体
１６の回転を出力回転として取り出す構造とすることも
できる。

第７図のに）に示すものは、円板からなる弾性体１８の
外周に接して円筒状の移動体１９を設け、図示しない電
歪圧電素子によって弾性体１８の外周面に進行波モード
の変形を生じさせ、該進行波モードの変形によって移動
体１９を回転させるものである。この場合も第４図の（
ハ）と同様に、図示しない出力軸を移動体１９に取り付
けて回転を取り出すようにしても良いし、必要に応じて
移動体１９を固定し、弾性体１８に図示しない出力軸を
取り付けて弾性体１８の回転を出力回転として取り出す
構造とすることもできる。

以上の説明において、電歪圧電素子の取り付は構造は種
々提案されており、それぞれの構造が周知であるから説
明を省略する。又、電歪圧電素子自体の種類もピエゾの
他、種々の種類のものがしられていいるので、これらの
説明も省略する。

上記超音波アクチュエータは小形かつ高トルクが得られ
る特徴を有するため、種々の技術分野の駆動源として利
用されつつある。

そこで、本発明の目的は、前述の内接遊星歯］１１装置
の軸受機構に前記超音波アクチュエータを組み込んで使
用し、以て構造を小形化、軽量化すると同時に、同期駆
動を簡単化せんとするにある。

（課題を解決するための手段）本発明の特徴とするところは、外歯歯車と、該外歯歯車
と噛合しながら回転する偏心体と、該偏心体を回転自在
に保持する回転軸とからなり、該回転軸を同期回転させ
ることによって前記外歯歯車を回転駆動させる内接遊星
歯車装置において、前記回転軸を超音波アクチュエータ
による回転駆動の軸受機構で回転自在に支持させてなる
ところにある。

（実施例〉本発明の詳細な説明する前に、第８図を参照して超音波
アクチュエータで回転体を回転駆動させることによって
該回転体の回転を他の回転体に与えて出力回転として取
り出すようにした装置の概略について説明し、本発明に
係る内接遊星歯車装置との比較の対象とする。

第８図の（イ）、（ロ）は、外側リング２１と弾性体か
らなる内側リング２２の間に複数の円筒状の回転体２３
を外側リング２１と内側リング２２に接して設け、該回
転体２３を回転軸２４によって支持させたものである。

そして、図示しない電歪圧電素子によって内側リング２
２の外周面に進行波モードの変形を発生させ、該進行波
モードの変形によって回転体２３を回転させるものであ
る。回転体２３の回転は該回転体２３と接する外側リン
グ２１に与えられ、該外側リング２１の回転が出力回転
として取り出されるものである。

第９図の（イ）、（ロ）は前記第８図のものと同様な構
成であるが、電歪圧電素子によって進行波モードの変形
を発生する弾性体を外側リングとしたものである。

即ち、弾性体からなる外側リング３１と内側リング３２
の間に複数の円筒状の回転体３３を外側リング３１と内
側リング３２に接して設け、該回転体３３を回転軸３４
によって支持させたものである。そして、図示しない電
歪圧電素子によって外側リング３１の内周面に進行波モ
ードの変形を生じさせ、該進行波モードの変形によって
回転体３３を回転させるものである。回転体３３の回転
は該回転体３３に接する内側リング３２に与えられ、該
内側リング３２の回転が出力回転として取り出される。

上記第８図及び第９図に示す構成の回転駆動装置による
と、超音波アクチュエータを利用したコンパクトな減速
機構（増速機構）が得られるが、減速比（あるいは増速
比）が余り大きくないという難点がある。

即ち、第８図に示す機構について減速比を見ると、回転
体２３の外周面の周速が外側リング２１の内周面の周速
と一致するので、結局図の外側リング２１の内径Ｒ７と
内側リング２２の外径Ｒ２の比であるＲ、／Ｒ２が減速
比となる。

このため、第８図の機構では大減速比を得ることが困難
なものとなっている。

又、第９図に示す機構について減速比（実際には増速比
であるが）を見ると、回転体３３の外周面の周速が内側
リング３２の外周面の周速と一致するので、結局図の外
側り、ング３２の内径Ｒ３と内側リング３１の外径Ｒ１
の比であるＲ、／Ｒ，（＞　１）が減速比（増速比）と
なる。

このため、第９図の機構は増速機構として有利なもので
あるに過ぎず、それでも大きな増速比を得ることが困難
なものとなっている。

そこで、本発明では前記第７図、ｗＪ８図及び第９図に
示される回転体の回転８！構を利用してコンパクトかつ
大減速比の得られる減速機構を得んとするものである。

以下、図によって本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例になる内接遊星歯車装置の断
面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は
第１図のＢ−Ｂ断面図である。

出力軸４１には外歯歯車４２が固定されている。外歯歯
車４２はトロコイド形等の歯形４３を有している。前記
外歯歯車４２と噛合する偏心体４４が回転軸４５に固定
されている。回転軸４５は外ケーシング４６に設けられ
た円形の凹所４６１に嵌入され、弾性体からなる駆動円
板４７によって内側から支持されている。外ケーシング
４６の両側には側ケーシング４８が固定されている。

駆動円板４７の外周面に進行波モードの変形を生じさせ
るため電歪圧電素子４９が設けられ、図示しないリード
線を介して通電がオンオフされるものとなっている。電
歪圧電素子４９は駆動円板４７の外周面に進行波モード
の変形を生じさせるものであれば足りるので、その設置
構造はこの実施例に限定されるものではない。

以上のように構威された本発明の一実施例の作用を説明
する。

電歪圧電素子４つの伸縮により駆動円板４７の外周面に
進行波モードの変形が発生し、該進行波モードの変形、
１こよって回転軸４５が回転される。該回転軸４５の回
転は偏心体４４の偏心回転となり、外歯歯車４２を回転
させる。外歯歯車４２の回転は出力軸４１の減速回転と
じて取り出される。

以上の説明において、外ケーシング４６に形成された凹
所４６．は省略することができる。

又、駆動円板４７と外ケーシング４６の形状は上記実施
例に限定されるものではなく、回転軸４５を内外から支
持する構造となっており、かつ回転軸４５が駆動円板４
７から進行波モードの変形振動をうける構造であれば足
りるものである。

以上に説明した回転駆動軸受構造は、本発明の一実施例
であり、本発明は上記軸受構造に限定されるものではな
い。

例えば、外ケーシングを弾性体で構威し、圧電素子で該
外ケーシングの内周面に進行波を発生させ、該進行波に
よって回転軸を回転させる構造としても良い。

又、第７図の（ロ）、（ハ）、に）に示す構造の超音波
アクチュエータ機構を第１図に示す本発明の軸受機構に
採用する構造とすることもできる。

即ち、第７図（ロ）に示す出力軸１５を偏心体の設けら
れる回転軸とし、該出力軸１５あるいは移動体１４を回
転可能に支持する構造とすることもできる。この場合、
移動体１４を固定し、弾性体１３に出力軸を取り付け、
この出力軸を偏心体の取り付けられる回転軸とする構造
とすることもできる。

又、第７図の（ハ）に示す移動体１７に出力軸を取り付
け、該出力軸を偏心体の設けられる回転軸とし、該出力
軸あるいは移動体１７を回転可能に支持する構造とする
こともできる。この場合、移動体１７を固定し、弾性体
１６に出力軸を取り付け、この出力軸を偏心体の取り付
けられる回転軸とする構造とすることもできる。

更に又、第７図のに）に示す移動体１９に出力軸を取り
付け、該出力軸を偏心体の設けられる回転軸とし、該出
力軸あるいは移動体１９を回転可能に支持する構造とす
ることもできる。

この場合、移動体１つを固定し、弾性体１８に出力軸を
取り付け、この出力軸を偏心体の取り付けられる回転軸
とする構造とすることもできる。

（発明の効果）以上に説明した本発明による効果を上げると以下のとお
りである。

従来公知の内＃Ｃ遊星歯車装置において、軸受部分を駆
動機構とすることにより装置の小形化、軽量化が得られ
るものとなる。

第８図で説明する機構と比べて大減速比が得られるもの
となる。

回転軸の回転駆動機構として従来採用されている歯車や
モータを用いたものと比べて、同期回転が容易となり、
回転伝達機構の部品精度を余り上げる必要がなくなるの
で、低コストが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる内接遊星歯＊装置の断
面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は
第１図のＢ−Ｂ断面図である。第４図は従来公知の内接遊星歯車装置の断面図であり、
第５図はｖＪ４図のＣ−Ｃ断面図である。第６図は従来公知の他の内接遊星歯車装置の断面図であ
る。第７図の（イ）、（ロ）、（ハ）、に）は超音波アクチ
ュエータによる駆動装置を説明するための斜視図である
。第８図の（イ）は超音波アクチュエータを使用した出力
装置の一例を示す断面図であり、第８図の（ロ）は（イ
）のＤ−Ｄ断面図である。第９図の（イ）は超音波アクチュエータを使用した出力
装置の他の例を示す断面図であり、第９図の（ロ）は（
イ）のＥ−Ｅ断面図である。４７：駆動円板、４８：側ケーシング、４９：電歪圧電
素子。復代理人弁理士三部１３弾性体、１４：移動体、１６弾性体、１７：移動体、１９移動体、４１：出力軸、４３　歯形、４４：偏心体、４６　外ケーシング、４６１５：出力軸、１８：弾性体、４２：外歯歯車、４５：回転軸、：凹所、一第２図第４図「０ヒＢｌ−Ａ第図第６図第図（ハ）第図第図（イ）１′）第図（ロ）第８図（イ）（ロ）Ｄ」第図Ｅ」

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外歯歯車と、該外歯歯車と噛合しながら回転する
偏心体と、該偏心体を回転自在に保持する回転輪とから
なり、該回転輪を同期回転させることによって前記外歯
歯車を回転駆動させる内接遊星歯車装置において、前記回転軸を超音波アクチュエータによる回転駆動の軸
受機構で回転自在に支持させてなることを特徴とする内
接遊星歯車装置。
（２）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転輪を外側から回転可能に支持する外側支持
体と、回転軸を内側から回転可能に支持すると共に外周
面が円形となっている内側支持体とからなり、該内側支
持体が弾性体からなり、該弾性体からなる内側支持体の
外周面に進行波モードの変形を与える電歪圧電素子が設
けられてなることを特徴とする請求項第１項記載の内接
遊星歯車装置。
（３）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転軸を外側から回転可能に支持する内周面が
円形となっている外側支持体と、回転軸を内側から回転
可能に支持する内側支持体とからなり、前記外側支持体
が弾性体からなり、該弾性体からなる外側支持体の内周
面に進行波モードの変形を与える電歪圧電素子が設けら
れてなることを特徴とする請求項第１項記載の内接遊星
歯車装置。
（４）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転軸に設けられた第１の板体と、該第１の板
体に接触して設けられた第２の板体とからなり、前記第
１の板体が弾性体からなり、該弾性体からなる第１の板
体の接触面に円周方向に進行波モードの変形を与える電
歪圧電素子が設けられてなり、前記第１の板体あるいは
前記回転軸を回転自在に支持させてなることを特徴とす
る請求項第１項記載の内接遊星歯車装置。
（５）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転軸に設けられた第１の板体と、該第１の板
体に接触して設けられた第２の板体とからなり、該第２
の板体が弾性体からなり、該弾性体からなる第２の板体
の接触面に円周方向に進行波モードの変形を与える電歪
圧電素子が設けられてなり、前記第２の板体あるいは前
記回転軸を回転自在に支持させてなることを特徴とする
請求項第１項記載の内接遊星歯車装置。
（６）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転軸に設けられた円板体と、該円板体の外周
に内接して設けられた筒状体とからなり、該筒状体が弾
性体からなり、該弾性体からなる筒状体の内周面に進行
波モードの変形を与える電歪圧電素子が設けられてなり
、前記筒状体あるいは前記回転軸を回転自在に支持させ
てなることを特徴とする請求項第１項記載の内接遊星歯
車装置。
（７）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転軸に設けられた円板体と、該円板体の外周
に内接して設けられた筒状体とからなり、前記円板体が
弾性体からなり、該弾性体からなる円板体の外周面に進
行波モードの変形を与える電歪圧電素子が設けられてな
り、前記筒状体あるいは前記回転軸を回転自在に支持さ
せてなることを特徴とする請求項第１項記載の内接遊星
歯車装置。
（８）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転輪に設けられた筒状体と、該筒状体の内周
に内接して設けられた円板体とからなり、前記筒状体が
弾性体からなり、該弾性体からなる筒状体の内周面に進
行波モードの変形を与える電歪圧電素子が設けられてな
り、前記筒状体あるいは前記回転軸を回転自在に支持さ
せてなることを特徴とする請求項第１項記載の内接遊星
歯車装置。
（９）超音波アクチュエータによる回転駆動の軸受機構
が、前記回転軸に設けられた筒状体と、該筒状体の内周
に内接して設けられた円板体とからなり、該円板体が弾
性体からなり、該弾性体からなる円板体の外周面に進行
波モードの変形を与える電歪圧電素子が設けられてなり
、前記筒状体あるいは前記回転軸を回転自在に支持させ
てなることを特徴とする請求項第１項記載の内接遊星歯
車装置。