JPH0635714U - 遊星円板の両側にボールとサイクロイド曲線溝を具えた減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遊星円板を有する減速機において、回転力を
伝達するためだけの機構を内部に組込まなくても、入力
軸の回転力を出力軸に伝達することができるようにする
こと。 【構成】 減速機４０は、軸心が一致する入力軸４２と
出力軸４３を回転自在に支持するケーシング４１と、入
力軸４２に偏心して回転自在に支持された遊星円板４４
と、この遊星円板４４の両面に配設された複数の第１、
第２ボール４５，４６と、ケーシング４１に形成された
エピサイクロイド曲線溝４７と、出力軸４３に形成され
たハイポサイクロイド曲線溝４８とで構成されている。
遊星円板４４は、入力軸４２の回転に伴って公転させら
れながら、第１ボール４５と溝４７の係合によって入力
軸４２より遅く自転させられる。遊星円板４４は、自転
させられながら、第２ボール４６と溝４８の係合によっ
て出力軸４３を遊星円板４４より遅く回転させる。この
ようにして、入力軸４２の回転力は出力軸４３に伝達さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転速度を減速するための減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、回転力伝達素子にボールを用いた減速機として、特開平１−２７５９５ ４号公報に記載されたものがある。 この減速機は、図１２に示すように、偏心量ｅの偏心カム２１を有する駆動軸 ２２と、オルダム継手のようなボール式オルダム機構２３と、ハイポ（内転）サ イクロイド曲線溝２４が形成されてカム２１に具えられたリング状の偏心板２５ と、このハイポサイクロイド曲線２４の波の数より偶数だけ波の数が少ないエピ （外転）サイクロイド曲線溝２６を具えた従動円板２７と、この従動円板２７と 一体の従動軸２８とで構成されている。偏心板２５と従動円板２７はボール２９ を介して対向している。駆動軸２２と従動軸２８はケーシング（図示省略）に軸 心を一致させて回転自在に支持されている。

【０００３】 ボール式オルダム機構２３は、ケーシングと一体の固定円板３０と、この固定 円板３０に対向するスライダ３１と、固定円板３０とスライダ３１に挟持された 複数の横動ボール３２と、スライダ３１と偏心板２５とに挟持された複数の縦動 ボール３３とで構成されている。 横動ボール３２は固定円板３０とスライダ３１との対向面に各々形成された６ 本の横溝３４，３５に保持されている。縦動ボール３３はスライダ３１と偏心板 ２５との対向面に形成された６本の縦溝３６，３７に保持されている。

【０００４】 駆動軸２２を回転させると、偏心板２５は、オルダム機構２３によって自転が 規制された状態で、カム２１によって半径ｅの円を描きながら公転する。即ち、 偏心板２５は、偏心運動をする。偏心板２５が溝２４の波の数だけ公転すると、 従動円板２７は、溝２６とボール２９によって、上記波の数の差だけ回転させら れる。

【０００５】 ボール式オルダム機構２３のスライダ３１は、溝３４，３５，３６，３７とボ ール３２，３３を案内にして、縦と横に同時移動することによって、偏心板２５ の自転を規制し、且つ、公転を許容する。 なお、ハイポサイクロイド曲線とは、転円が基準円の内側を転がるとき、その 転円の円周上の一点が描く軌跡をいう。 又、エピサイクロイド曲線とは、転円が基準円の外側を転がるとき、その転円 の円周上の一点が描く軌跡をいう。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このような減速機２０は、ボール式オルダム機構が組込まれている ため、次の問題点を有している。 (1) 入、出力軸の軸手方向に沿った減速機の外形寸法が長くなりがちである。 (2) 内部構造が複雑である。 (3) 減速機の組立時において、ハイポサイクロイド曲線の溝、エピサイクロイ ド曲線溝、縦溝、横溝の各相対位置の調整に手間を要する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、軸心が互いに一致する入力軸と出力軸とを間隔をおいて突き合せる ようにして回転自在に支持するケーシングと、前記入力軸に偏心して回転自在に 支持された遊星円板と、前記遊星円板の軸心を中心とする円上で且つ前記遊星円 板の両面に配設された複数の第１、第２ボールと、前記入、出力軸の軸心を中心 とする波打ったリング状のエピサイクロイド曲線溝及びハイポサイクロイド曲線 溝とを有し、前記溝の一方は前記入力軸側の前記ケーシングに形成されて前記第 １ボールと係合し、他方は前記出力軸に形成されて前記第２ボールと係合し、さ らに、互いに係合する前記第１ボールと前記溝の波との数の差と、互いに係合す る前記第２ボールと前記溝の波との数の差とは同一であり、且つ、前記第１、第 ２ボールの数は前記エピサイクロイド曲線溝の波の数より多く前記ハイポサイク ロイド曲線溝の波の数より少ない減速機により、前記の課題を解決した。

【０００８】

【作用】

仮に、ケーシングにエピサイクロイド曲線溝が形成され、出力軸にハイポサイ クロイド曲線溝が形成されているものとする。エピサイクロイド曲線溝はケーシ ングに形成されているため固定である。ハイポサイクロイド曲線溝は出力軸に形 成されているため回転自在である。

【０００９】 入力軸を仮に左回転させると、遊星円板は左へ公転させられる。遊星円板は、 第１ボールによって固定のエピサイクロイド曲線溝に係合しているため、公転し ながら左へ自転もさせられる。又、遊星円板は、第２ボールによってハイポサイ クロイド曲線溝にも係合しているため、遊星円板自身の公転と自転によって、出 力軸を左回転させる。 出力軸は、互いに係合している溝とボールの数の差によって入力軸より遅く回 転する。 このようにして、２組のボールと溝の係合によって、遊星円板の公転と自転が 許容されながら、入力軸の回転力が出力軸に伝達される。

【００１０】 なお、ケーシングにハイポサイクロイド曲線溝を形成し、出力軸にエピサイク ロイド曲線溝を形成してもよい。この場合も、同様な動作によって、出力軸は、 入力軸より遅く回転させられる。但し、出力軸の回転方向は、入力軸の回転方向 とは逆である。

【００１１】 本考案の減速機は、エピサイクロイド曲線溝の波の数をＺａ、第１ボールの数 をＺｂ、第２ボールの数をＺｃ、ハイポサイクロイド曲線溝の波の数をＺｄとし た場合、（Ｚａ＜Ｚｂ＜Ｚｄ）と（Ｚａ＜Ｚｃ＜Ｚｄ）との関係式を満足し、さ らに、ケーシングにエピサイクロイド曲線溝が形成され、出力軸にハイポサイク ロイド曲線溝が形成されている場合には［（Ｚｂ−Ｚａ）＝（Ｚｄ−Ｚｃ）］の 関係式を満足し、ケーシングにハイポサイクロイド曲線溝が形成され、出力軸に エピサイクロイド曲線溝を形成されている場合には［（Ｚｄ−Ｚａ）＝（Ｚｂ− Ｚｃ）］の関係式を満足していなければならない。なお、ＺｂはＺｃと等しくて もよいし、等しくなくても、何れであってもよい。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１乃至図１１に基づいて説明する。 減速機４０（図１参照）は、主に、ケーシング４１と、入力軸４２と、出力軸 ４３と、遊星円板４４と、第１ボール４５と、第２ボール４６と、エピサイクロ イド曲線溝４７と、ハイポサイクロイド曲線溝４８と、締付ナット４９とで構成 されている。

【００１３】 ケーシング４１は、ボールベアリング５０によって入力軸４２を回転自在に支 持し、スラストベアリング５１とボールベアリング７４によって出力軸４３を回 転自在に支持している。入力軸４２と出力軸４３の先端同士は、突き合せるよう にして間隔をおいてベアリング５２によって連結されている。 入力軸４２の軸心Ｃ１と出力軸４３の軸心Ｃ２は、互いに一致している。

【００１４】 入力軸４２の中間部分には、偏心量ｆのカム５３が形成されている。さらに、 入力軸４２の中間部分には、カム５３や後述する遊星円板４４等の重量バランス を取るバランサ５４が形成されている。

【００１５】 カム５３には、リング状の遊星円板４４がベアリング５５によって回転自在に 取付けられている。従って、カム５３の軸心Ｃ３は、遊星円板４４の軸心でもあ る。 遊星円板４４（図２、図３参照）の一方の側面には、第１ボール４５を保持す る凹部５６が、他方の側面には、第２ボール４６を保持する凹部５７が各々２０ 個形成されている。この凹部５６，５７は、遊星円板４４の軸心Ｃ３を中心とす る円５８上に等間隔に形成された貫通孔７２を基準にして形成されている。なお 、円５８はボール４５，４６の配設円でもある。 凹部５６，５７は、貫通孔７２の入口の角を面取りするようにして形成される ため、凹部５６，５７同士の中心を容易に一致させることができる。これによっ て、加工精度の優れた遊星円板４４を得ることができる。

【００１６】 なお、凹部５６，５７は、共通の円５８を基にして配列されているが、径の異 なる円（図示省略）を基にして配列してもよい。この場合、貫通孔７２は省略し てもよい。又、後述するエピサイクロイド曲線溝４７とハイポサイクロイド曲線 溝４８の直径は凹部５６，５７の配設円の直径に応じて変える必要がある。

【００１７】 ケーシング４１の内面には、リング状の固定円板５９がボルト６０によって固 定されている。固定円板５９（図４参照）には、入力軸４２の軸心Ｃ１を中心と するリング状のエピサイクロイド曲線溝４７が形成されている。このエピサイク ロイド曲線溝４７は波状になっている。波７０の数は１９である。又、エピサイ クロイド曲線溝４７には、２０個の第１ボール４５が係合している。

【００１８】 出力軸４３の鍔６１には、リング状の出力円板６２がボルト６２によって取付 けられている。出力円板６２（図５参照）には、出力軸４３の軸心Ｃ２を中心と するリング状のハイポサイクロイド曲線溝４８が形成されている。従って、出力 軸４３のの軸心Ｃ２は、出力円板６２の軸心でもある。 ハイポサイクロイド曲線溝４８は波状になっている。波７１の数は２１である 。又、ハイポサイクロイド曲線溝４８には、２０個の第２ボール４５が係合して いる。

【００１９】 エピサイクロイド曲線溝４７と、ハイポサイクロイド曲線溝４８の断面形状は 、図６に示すように、第１、第２ボール４５，４６の球面形状と略々同一に形成 されている。溝４７，４８の底部には、ボール４５，４６の底当たりを防止する 逃げ溝６４，７３が溝４７，４８の形状に沿って形成されている。図４、図５、 図８乃至図１１において逃げ溝６４，７３は省略してある。 逃げ溝６４，７３の深さを除いたエピサイクロイド曲線溝４７とハイポサイク ロイド曲線溝４８の深さは、ボール４５，４６の半径ｄ１より浅く設定されてい る。

【００２０】 エピサイクロイド曲線溝４７とハイポサイクロイド曲線溝４８の断面形状は、 図７に示すように、ボール４５，４６の半径ｄ１より大きい曲率半径ｄ２の２つ の円弧６５，６５によって形成してもよい。 この場合のエピサイクロイド曲線溝１４７とハイポサイクロイド曲線溝１４８ も、ボール４５，４６の底当たりを防止することができる。

【００２１】 ケーシング４１（図１参照）の出力軸４３側には、リング状の締付ナット４９ がねじ込まれている。 締付ナット４９は、スラストベアリング５１の外輪５１１を接触している。 従って、締付ナット４９を締め込むと、締付け力が、スラストベアリング５１ の外輪５１１と内輪５１２を経て、出力軸４３の鍔６１に加わり、ハイポサイク ロイド曲線溝４８、第２ボール４６、凹部５７，５６及び第１ボール４５を、エ ピサイクロイド曲線溝４７側に押し付け、各ボール４６，４５と各溝４８，４７ とのバックラッシュを除去することができる。 締付ナット４９は、ビス６６によって、緩み止めされている。 締付ナット４９と出力軸４３との間には、オイルシール６７が設けられている 。

【００２２】 次に、減速機４０の組立手順と、組立途中における、遊星円板４４と、固定円 板５９と、出力円板６２との相対位置調整手順について説明する。 予め、ベアリング５５を介して遊星円板４４が圧入された入力軸４２に、ベア リング５２を介在させて出力軸４３を圧入し、入力軸４２と出力軸４３とを一体 化しておく。 このとき、出力軸４３には、スラストベアリング５１とボールベアリング７４ が圧入されている。又、出力円板６２がボルト６３によって仮止めされている。 さらに、遊星円板４４と出力円板６２との間には、第２ボール４６が挟まれてい る。 ケーシング４１は、左ケース４１１と右ケース４１２に分離しておく。

【００２３】 先ず、左ケース４１１に、ベアリング５０を圧入し、ボルト６０で固定円板５ ９を仮止めする。 次に、出力軸４３と一体化された入力軸４２をベアリング５０に圧入する。こ のとき、第１ボール４５を遊星円板４４と固定円板５９との間に介在させる。 その後に、左ケース４１１に取付けられるリング状の治具（図示省略）によっ て、ボールベアリング７４の外輪７４１を左ケース４１１に仮固定する。

【００２４】 そして、入力軸４２を固定し、左ケース４１１を手動回転させる。もし、左ケ ース４１１が円滑に回転しない場合は、固定円板５９の位置を調整する。左ケー ス４１１が円滑に回転するようになった時点で、ボルト６０を締付け、固定円板 ５９を左ケース４１１に固定する。

【００２５】 次に、入力軸４２を固定したままで、左ケース４１１と出力軸４３を手動回転 させる。もし、左ケース４１１と出力軸４３とが円滑に回転しない場合は、出力 円板６２の位置を調整する。左ケース４１１と出力軸４３とが円滑に回転するよ うになった時点で、ボルト６３を締付け、出力円板６２を出力軸４３に固定する 。

【００２６】 その後、左ケース４１１を固定し、入力軸４２を手動回転させる。もし、入力 軸４２が円滑に回転しない場合は、ボルト６０を緩め固定円板５９の位置を再調 整する。 このようにして、固定円板５９と出力円板６２との位置を遊星円板４４を基準 にして調整した後に、右ケース４１２をボルト７５によって、左ケース４１１に 取付ける。 最後に、締付ナット４９を締付け、溝４７，４８、ボール４５，４６、凹部５ ６，５７間のバクラッシュを除去することによって、減速機４０の組立が完了す る。

【００２７】 従って、凹部５６，５７の位置が正確に形成されている遊星円板４４を基準に して、固定円板５９と出力円板６２との位置を調整するため、入力軸４２の回転 力を円滑に出力軸４３に伝達することができる。

【００２８】 次に動作を説明する。 ケーシング４１を固定し、入力軸４２を仮に左回転させると、遊星円板４４は 左に公転する。遊星円板４４は第１ボール４５を介してエピサイクロイド曲線溝 ４７に係合しているため、公転する間に、第１ボール４５を固定のエピサイクロ イド曲線溝４７の内壁４７１（図４参照）或いは外壁４７２に押し付ける。第１ ボール４５は内壁４７１或いは外壁４７２に押し付けられ、エピサイクロイド曲 線溝４７に沿って転がり移動を開始する。

【００２９】 第１ボール４５は移動しながら遊星円板４４に回転力を与える。この回転力に よって遊星円板４４は自転する。 エピサイクロイド曲線溝４７の波の数をＺａ、第１ボール４５の数をＺｂとす ると、入力軸４２に対する遊星円板４４の減速比は［（Ｚｂ−Ｚａ）／Ｚｂ］で ある。 実施例では、Ｚａ＝１９、Ｚｂ＝２０であるから、減速比は０．０５になる。 遊星円板４４が公転しながら自転すると、遊星円板４４に係合している第２ボ ール４６は、ハイポサイクロイド曲線溝４８の内壁４８１（図５参照）或いは外 壁４８２を押圧する。

【００３０】 ハイポサイクロイド曲線溝４８は回転自在な出力軸４３に形成されているため 、第２ボール４６に押圧されながら、遊星円板４４と同一方向に回転する。すな わち、出力軸４３は入力軸４２と同一方向に回転する。 第２ボール４６の数をＺｃ、ハイポサイクロイド曲線溝４８の波の数をＺｄと すると、入力軸４２に対する出力軸４３の減速比は｛［（Ｚｂ−Ｚａ）／Ｚｂ］ ＋［（Ｚｄ−Ｚｃ）／Ｚｃ］｝・（Ｚｃ／Ｚｄ）である。 実施例では、Ｚａ＝１９、Ｚｂ＝Ｚｃ＝２０、Ｚｄ＝２１であるから、減速比 は約０．０９５になる。 すなわち、実施例の減速機４０の減速比は、約０．０９５である。

【００３１】 図８乃至図１１は、入力軸４２を約４５度、１８０度、３６０度回転させたと き、第１ボール４５、第２ボール４６、遊星円板４４、出力円板６２の各位置を 示すものである。図中、ＣＬ１は固定円板５９の基準線を、ＣＬ３はカム５３と 遊星円板４４の基準線を、ＣＬ４は出力円板６２の基準線を各々示すものであり 、出力円板６２が、入力軸４２より遅く回転することが分かる。

【００３２】 なお、図示していないが、エピサイクロイド曲線溝４７を出力円板６２に、ハ イポサイクロイド曲線溝４８を固定円板５９に形成してもよい（図示省略）。 この場合の減速機の減速比は、｛［（Ｚｂ−Ｚｄ）／Ｚｂ］＋［（Ｚａ−Ｚｃ ）／Ｚｃ］｝・（Ｚｃ／Ｚａ）となる。この場合、値が負になるが、これは、出 力軸の回転方向が入力軸の回転方向と反対になることを意味しており、絶対値が 減速比となる。

【００３３】

【考案の効果】

本考案の減速機は、遊星円板の両側にボールとサイクロイド曲線溝が配設され ているため次の効果を奏する。 (1) 従来必要とされていたボール式オルダム機構を使用しなくても、遊星円板 の公転を許容し、且つ、入力軸の回転力を出力軸から取出すことができるため、 入、出力軸の軸手方向に沿った減速機の外形寸法を短くすることができるととも に、内部構造を簡素化することができる。 (2) 遊星円板は、ボールを介してエピサイクロイド曲線溝とハイポサイクロイ ド曲線溝とに支持されているため、入力軸に加わるラジアル荷重が少なく、入力 軸は円滑に回転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の減速機の正面図であり、入、
出力軸に沿った断面図である。

【図２】図１において遊星円板を左側から見た図であ
る。

【図３】図２中、３−３矢視断面図である。

【図４】図１において、固定円板を左側から見た図であ
り、エピサイクロイド曲線溝と第１ボールは、本来、破
線で示すべきであるが、エピサイクロイド曲線溝と第１
ボールとの係合状態を明瞭にするため、便宜上、実線で
示したものである。

【図５】図１において、第２ボールと係合している出力
円板を左側から見た図である。

【図６】エピサイクロイド曲線溝とハイポサイクロイド
曲線溝の断面図である。

【図７】エピサイクロイド曲線溝とハイポサイクロイド
曲線溝の他の実施例の断面図である。

【図８】入力軸が約４５度回転したとき、固定円板に対
して遊星円板が回転した状態を示す図である。

【図９】入力軸が約４５度回転したときの、遊星円板と
出力円板との回転状態を示す図である。

【図１０】入力軸が約１８０度回転したときの、遊星円
板と出力円板との回転状態を示す図である。

【図１１】入力軸が３６０度回転したときの、遊星円板
と出力円板との回転状態を示す図である。

【図１２】従来の減速機の分解斜視図である。

【符号の説明】

Ｃ１ 入、出力軸の軸心 Ｃ３ 遊星円板の軸心 ４０ 減速機 ４１ ケーシング ４２ 入力軸 ４３ 出力軸 ４４ 遊星円板 ４５ 第１ボール ４６ 第２ボール ４７ エピサイクロイド曲線溝 ４８ ハイポサイクロイド曲線溝 ５８ 遊星円板の軸心を中心とする円 ７０ エピサイクロイド曲線溝の波 ７１ ハイポサイクロイド曲線溝の波

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 西川 隆博 大阪府大阪市鶴見区鶴見４丁目17番96号 株式会社椿本チエイン内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心が互いに一致する入力軸と出力軸と
   を間隔をおいて突き合せるようにして回転自在に支持す
   るケーシングと、前記入力軸に偏心して回転自在に支持
   された遊星円板と、前記遊星円板の軸心を中心とする円
   上で且つ前記遊星円板の両面に配設された複数の第１、
   第２ボールと、前記入、出力軸の軸心を中心とする波打
   ったリング状のエピサイクロイド曲線溝及びハイポサイ
   クロイド曲線溝とを有し、前記溝の一方は前記入力軸側
   の前記ケーシングに形成されて前記第１ボールと係合
   し、他方は前記出力軸に形成されて前記第２ボールと係
   合し、さらに、互いに係合する前記第１ボールと前記溝
   の波との数の差と、互いに係合する前記第２ボールと前
   記溝の波との数の差とは同一であり、且つ、前記第１、
   第２ボールの数は前記エピサイクロイド曲線溝の波の数
   より多く前記ハイポサイクロイド曲線溝の波の数より少
   ないことを特徴とする、減速機。