JPH0647756U - 外部からのスラスト荷重が加わらないようにしたピン・ボール式減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部から出力軸に加わるスラスト荷重が、内
部構造に加わらない減速機の提供。 【構成】 ピン・ボール式減速機４０は、ケーシング４
１に形成された波状のエピトロコイド曲線溝４５と、入
力軸４２上の遊星円板４４に具えられてエピトロコイド
曲線溝４５に係合し且つこの溝４５の波の数より多いボ
ール４６とを有している。遊星円板４４には入、出力軸
４２，４３と平行な複数のピン４７が突設され、出力軸
４３にはピン４７が挿入されたピン挿入孔４８が形成さ
れている。出力軸４３は、溝４５とボール４６によっ
て、入力軸４２より遅く回転する。出力軸４３に外部か
ら加わるスラスト荷重は、ピン４７とピン挿入孔４８と
によって、遊星円板４４に加わるようなことがない。こ
のため、溝４５とボール４６は、スラスト荷重によっ
て、互いに圧接させられたり、離間させられたりするよ
うなことがない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ボールを用いて回転速度を減速する機能と、ピンを用いて外部から のスラスト荷重が内部構造に加わらないようにする機能とを備えた減速機に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

従来、減速機として、図１１、図１２に示すように、ボールを動力伝達素子に 用いた減速機がある。 この減速機２０は、偏心距離ｅのカム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）サイクロイド曲線の溝 ２４が形成されカム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 線の溝２６を具えた従動円板２７と、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。

【０００３】 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、前記波の数の差だけ回転させら れる。

【０００４】 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。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 ところが、このような差動減速機は、次の問題点を有している。 (1) 出力軸に図１１において外部から左方向のスラスト荷重が加わると、ボー ルと溝にバックラッシュが生じない程度の圧接力よりも大きな圧接力が加わり、 ヘルツの接触応力（ヘルツ応力）が増加し、ボールと溝は損傷を受けたり、摩耗 が激しくなったりする。 (2) 逆に、出力軸に図１１において外部から右方向のスラスト荷重が加わると 、ボールと溝は引き離され、ボールと溝の間にバックラッシュが生じる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、入力軸と出力軸とを間隔をおいて突き合わせるように回転可能に支 持するケーシングと、前記入力軸に偏心して回転可能に支持された遊星円板と、 前記ケーシングと前記遊星円板との間に互いに係合して具えられた波状のエピト ロコイド曲線溝及び前記エピトロコイド曲線溝の波の数より多いボールと、前記 遊星円板と前記出力軸との間に具えられ前記入、出力軸と平行な複数のピン及び 前記ピンが挿入されたピン挿入孔とを有し、前記ピンと前記ピン挿入孔は前記遊 星円板又は前記出力軸の軸心を中心とする前記遊星円板又は前記出力軸上の円上 に同数配設され、前記ピン挿入孔と前記ピンとの間には前記出力軸に対する前記 遊星円板の偏心運動を許容する隙間が形成されている減速機により、前記の課題 を解決したものである。

【０００７】

【作用】

エピトロコイド曲線溝の波の数をＺａ、ボールの数をＺｂ、遊星円板の偏心量 をｅとする。 エピトロコイド曲線とは、定円の外側を転円が転がるとき、その転円の外又は 内側の一点が描く軌跡をいう。 ケーシングを固定し、入力軸を仮に右回転させると遊星円板は、半径ｅの円を 描きながら右に公転する。同時に、遊星円板は、エピトロコイド曲線溝とボール との噛合によって、［（Ｚｂ−Ｚａ）＝Ｚｂ）］の減速比をもって、右に自転す る。すなわち、遊星円板は、ボールの数だけ公転する間に、ボールとエピトロコ イド曲線溝の波の数の差だけ自転する。

【０００８】 遊星円板の自転による回転力は、ピンと孔によって出力軸に伝達される。 このとき、遊星円板は、出力軸に対して半径ｅの円を描きながら公転（偏心運 動）するが、ピンと孔との間にはこの公転を許容する隙間があるため、公転を阻 止されるようなことがない。 従って、出力軸は、入力軸より遅い回転速度で、入力軸、遊星円板と同一方向 に回転する。 出力軸にスラスト荷重が外部から加わるようなことがあっても、出力軸と遊星 円板がピンとピン挿入孔によって回転方向にのみ連結されているため、遊星円板 はスラスト荷重を受けるようなことがない。このため、ボールとエピトロコイド 曲線溝は、互いに圧接させられたり、離間させられたりするようなことがない。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１乃至図１０に基づいて説明する。 ピン・ボール式減速機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、波状のエピトロコイド曲線溝４５と、 ボール４６と、ピン４７と、ピン挿入孔４８と、締付ナット４９とで構成されて いる。

【００１０】 エピトロコイド曲線溝４５とボール４６は、外部から入力軸４２に伝達された 回転速度を減速する機能を備えている。 ピン４７とピン挿入孔４８は、減速回転する遊星円板４４の回転力を出力軸４ ３に伝達する機能と、出力軸４３に外部から加わるスラスト荷重が遊星円板４４ に加わらないようにする機能とを備えている。 締付ナット４９は、エピトロコイド曲線溝４５とボール４６とのバックラッシ ュを調整するためのナットである。

【００１１】 ケーシング４１（図１参照）は、入力軸４２と出力軸４３とを間隔をおいて突 き合わせるようにベアリング６０，６１によって回転可能に支持している。ケー シング４１には脚６２がボルト６３によって取付けられている。 入力軸４２と出力軸４３はベアリング６４によって連結され軸心ＣＬ１が一致 している。

【００１２】 入力軸４２の中間部分には、偏心量ｅのカム６５と太径部６６とが形成されて いる。さらに、入力軸４２の中間部分には、カム６５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６７が形成されている。

【００１３】 カム６５には、リング状の遊星円板４４がベアリング（ころがり軸受）６８に よって回転可能に取付けられている。カム６５の軸心ＣＬ２と遊星円板４４との 軸心ＣＬ３は一致している。 ベアリング６８の内輪６８１は、カム６５に圧入され、入力軸４２に装着され た止め輪（止め片）６９と太径部６６とによってスラスト方向への移動が規制さ れている。ベアリング６８の外輪６８２は、遊星円板４４に圧入され、遊星円板 ４４の内鍔９４に接触している。

【００１４】 遊星円板４４の入力軸４２側の側面には、図２に示すように、遊星円板４４の 軸心ＣＬ３を中心とする直径Ｄ１の配設円７０上に凹部７１が等間隔に１１個形 成されている。この凹部７１はボール４６を保持する「へこみ」である。従って 、配設円７０は、ボール４６の配設円でもある。 又、遊星円板４４には、軸心ＣＬ３を中心とする直径Ｄ２の配設円７２上に貫 通孔７３が等間隔に８個形成されている。この貫通孔７３には、入、出力軸４２ ，４３と平行な向きにピン４７が圧入されている。ピン４７にはローラ７４（図 １参照）が回転可能に装着されている。このローラ７４は、遊星円板４４の回転 力を後述する出力円板８６に円滑に伝達するために設けられている。

【００１５】 ケーシング４１（図１参照）の内壁には、固定円板８０がボルト８１によって 取付けられている。 遊星円板４４と対向する固定円板８０の側面には、図３に示すように、エピト ロコイド曲線溝４５が形成されている。 エピトロコイド曲線溝４５は、入力軸４２の軸心ＣＬ１を中心とする直径Ｄ３ のピッチ円８２を基準とし、遊星円板４４の偏心量ｅの２倍に相当する振幅Ａを 有する波状の溝であり、１０個の波８３で形成されている。 なお、ピッチ円８２の直径Ｄ３は配設円７０の直径Ｄ１と等しい。

【００１６】 エピトロコイド曲線溝４５の断面形状は、図４に示すように、ボール４６の球 面形状と略々同一に形成されている。エピトロコイド曲線溝４５の底部には、ボ ール４６の底当たりを防止する逃げ溝８４がエピトロコイド曲線溝４５の波状の 形状に沿って形成されている。図３において、逃げ溝８４は省略してある。 逃げ溝８４の深さを除いたエピトロコイド曲線溝４５の深さは、ボール４６の 半径ｄ１より浅く設定されている。

【００１７】 エピトロコイド曲線溝の断面形状は、図５に示すように、ボール４６の半径ｄ １より大きい曲率半径ｄ２の２つの円弧８５，８５によって形成してもよい。 この場合のエピトロコイド曲線溝１４５も、ボール４６の底当たりを防止する ことができる。 なお、凹部とエピトロコイド曲線溝の配置関係を逆にして、凹部を固定円板８ ０に、エピトロコイド曲線溝４５を遊星円板に形成してもよい。

【００１８】 出力軸４３には、出力円板８６が一体に形成されている。この出力円板８６は ケーシング４１にベアリング８７によって支持されている。ベアリング８７の外 輪８７２は、ケーシング４１の本体８８とカバー８９とにボルト９０の締付けに よって挟持されている。 出力円板８６には、図６に示すように、出力軸４３の軸心ＣＬ１を中心とする 直径Ｄ４の配設円９１上に等間隔に８個のピン挿入孔４８が形成されている。 なお、配設円９１の直径Ｄ４は配設円７２（図２参照）の直径Ｄ２と等しい。

【００１９】 ピン挿入孔４８（図６参照）には、ブシュ９２が圧入されている。ブシュ９２ にはローラ７４を有するピン４７が挿入されている。 ブシュ９２の内径Ｄ５は、ローラ７４の外径Ｄ６に遊星円板４４の偏心量の２ 倍を加えた大きさである［Ｄ５＝Ｄ６＋（２・ｅ）］。すなわち、ブシュ９２と ローラ７４との間の隙間Ｓは、（２・ｅ）である。 隙間Ｓを遊星円板４４の偏心量の２倍にした理由は、遊星円板４４が出力軸４ ３に対して、半径ｅの円を描きながら公転（偏心運動）するようにするためであ る。 なお、ブシュ９２とローラ７４は必ずしも必要としない。この場合においても 、ピン４７とピン挿入孔４８と間の隙間は（２・ｅ）である。

【００２０】 従って、実用新案登録請求の範囲における、「ピン挿入孔とピンとの間の隙間 」とは、「ピンとピン挿入孔と間の隙間」のみならず、ピンにローラが装着され 、ピン挿入孔にブシュが圧入された場合における「ローラとブシュとの間の隙間 」も含むものである。 なお、ピンとピン挿入孔の配置関係を逆にして、ピンを出力円板８６に突設さ せ、ピン挿入孔を遊星円板４４に形成してもよい。この場合は、遊星円板４４が 軽くなり、バランサ６７を小さくすることができる。

【００２１】 入力軸４２（図１参照）には、締付ナット４９がねじ込まれている。締付ナッ ト４９は、入力軸４２をケーシング４１に回転可能に支持しているベアリング６ ０の内輪６０１の側面に接触している。ベアリング６０の外輪６０２の側面は、 ケーシング４１の内鍔９３に接触している。 従って、締付ナット４９を締付けると、締付ナット４９と止め輪６９とによっ て、固定円板８０と遊星円板４４とは互いに接近し、ボール４６を挟圧し、エピ トロコイド曲線溝４５とボール４６とのバックラッシュを除去する。なおも、締 付ナット４９を締付けると、エピトロコイド曲線溝４５とボール４６とに予圧を 与えることができる。

【００２２】 次に、動作を説明する。 エピトロコイド曲線溝４５の波の数をＺａ、ボール４６の数をＺｂとする。 ケーシング４１を固定し、入力軸４２を仮に右回転させると遊星円板４４は、 半径ｅの円を描きながら右に公転する。遊星円板４４が公転する回数は、入力軸 ４２の回転数と同じである。

【００２３】 同時に、遊星円板４４は、エピトロコイド曲線溝４５とボール４６との噛合に よって、［（Ｚｂ−Ｚａ）＝Ｚｂ）］の減速比をもって、右に自転する。 実施例では、Ｚａ＝１０、Ｚｂ＝１１であるから、減速比は（１／１１）とな る。すなわち、遊星円板４４は、ボール４６の数だけ公転する間に、ボール４６ の数とエピトロコイド曲線溝４５の波８３の数との差だけ自転する。

【００２４】 遊星円板４４の自転による回転力は、ピン４７とピン挿入孔４８によって出力 軸４３に伝達される。 このとき、遊星円板４４は出力円板８６に対しても公転するが、この公転はピ ン４７上のローラ７４とピン挿入孔４８のブシュ９２との間の隙間Ｓによって許 容される。 従って、出力軸４３は、入力軸４２より遅く、入力軸４２、遊星円板４４と同 一方向に回転する。

【００２５】 出力軸４３にスラスト荷重が外部から加わるようなことがあっても、出力軸４ ３と遊星円板４４がピン４７とピン挿入孔４８によって回転方向にのみ連結され ているため、遊星円板４４はスラスト荷重を受けるようなことがない。このため 、ボール４６とエピトロコイド曲線溝４５は、互いに圧接させられたり、離間さ せられたりするようなことがない。

【００２６】 なお、図７に示す減速機１４０ように、締付ナット１４９とベアリング６０の 内輪６０１との間に２枚のさらばね（弾性体）１７５，１７５を向き合わせて介 在させ、このさらばね１７５によって入力軸４２をケーシング４１から引出す方 向に付勢させ、エピトロコイド曲線溝４５と凹部７１とでボール４６を挟圧する ようにしてもよい。

【００２７】 さらに、図８に示す減速機２４０のように、出力軸２４３の軸心に貫通してね じ込まれた与圧調整ボルト２７６を締め込み、与圧調整ボルト２７６とベアリン グ６４との間に設けられたさらばね（弾性体）２７５によって入力軸２４２と出 力軸２４３とを互いに離間させる方向へ付勢し、エピトロコイド曲線溝４５と凹 部７１とでボール４６を挟圧するようにしてもよい。 この場合、図１に相当する締付ナット４９は設けても設けなくてもよい。

【００２８】 又、図９、図１０に示す減速機３４０のように、締付ナット３４９を利用して 、駆動装置の駆動軸、例えば、モータ（図示省略）の回転軸Ｂと入力軸３４２と を連結する次のような駆動装置連結機構３００を入力軸３４２に組込むこともで きる。 入力軸３４２の軸心には、回転軸Ｂが挿入される駆動軸挿入孔３０１が形成さ れている。 駆動軸挿入孔３０１によって残された入力軸３４２の肉厚の部分には、肉厚を 貫通し且つ入力軸３４２の軸方向に駆動軸締付スリット３０２，３０２が形成さ れている。 締付ナット３４９の半径方向には、入力軸締付スリット３０３が形成されてい る。さらに、締付ナット３４９には、入力軸締付スリット３０３と交差して入力 軸締付ボルト３０４がねじ込まれている。

【００２９】 この駆動装置連結機構３００によって、モータと減速機３４０を連結する手順 について説明する。 先ず、締付ナット３４９でエピトロコイド曲線溝４５とボール４６とに予圧を 与える調整を行なう。 次に、駆動軸挿入孔３０１に回転軸Ｂを挿入し、ケーシング３４１に形成され た貫通孔３０５から、又は、減速機３４０の側面から差し込んだ工具、例えば、 六角レンチ（図示省略）で入力軸締付ボルト３０４を締め込み、入力軸締付スリ ット３０３と、駆動軸締付スリット３０２，３０２とを狭める。 これによって、回転軸Ｂは、入力軸３４２によって締付けられ、回転軸Ｂと入 力軸３４２とが一体化されて、連結される。 なお、駆動装置連結機構３００を具えた減速機３４０にも、図７に示す一対の さらばね１７５，１７５、図８に示す与圧調整ボルト２７６、さらばね２７５を 設けてもよい。

【００３０】

【考案の効果】

本考案のピン・ボール式減速機は、次の効果を奏する。 (1) 出力軸と遊星円板がピンとピン挿入孔によって回転方向にのみ連結されて いるため、出力軸にスラスト荷重が加わっても、遊星円板はスラスト荷重を受け るようなことがない。このため、ボールとエピトロコイド曲線溝が互いに圧接さ せられたり、離間させられたりするようなことがなく、ボールとエピトロコイド 曲線溝の損傷と、バックラッシュの増大とを防止することができる。 (2) ボールがケーシングと遊星円板との間に具えられているため、減速機の外 径を小さくすることができる。 (3) ボールを使用しているため、回転力の伝達を円滑に、且つ、静かに行なう ことができる。 (4) 請求項２のように、入力軸上で且つケーシングところがり軸受の内輪の両 側に止め片と締付ナットとを設けると、ボールとエピトロコイド曲線溝とのバッ クラッシュを最適な状態に調整することができる。 (5) 請求項３，４のように、弾性体を設けると、長期間の使用によってボール とエピトロコイド曲線溝とが摩耗しても、ボールとエピトロコイド曲線溝とのバ ックラッシュを自動的に最適な状態に調整することができる。 (6) 請求項３，４のように弾性体を設け、自動的にバックラッシュを調整を行 なうことができることによって、減速機を長期間使用しても、締付ナットの増締 めを行なう必要が殆どなくなり、メンテナンスが容易になる。 (7) 請求項３，４のように弾性体を設けると、弾性体が無い場合と比較して、 バックラッシュ調整を容易に行なうことができる。すなわち、弾性体が無いと、 締付ナット又は与圧調整ボルトの僅かな締め込みであってもボールに加わる圧力 変化が大きく調整に時間を要するが、弾性体を有していると、弾性体が撓むため 圧力変化が少なくバックラッシュ調整が容易になる。 (8) 請求項３，４のように弾性体を設けると、締付ナット、予圧調整ボルトに も、常時、弾性体の弾力が作用するため、締付ナット、予圧調整ボルトの緩みを 防止することができる。 (9) 請求項５のように駆動装置連結機構を設けると、駆動装置の駆動軸を組込 む際に、入力軸にスラスト力が作用しない。 (10)請求項５のように駆動装置連結機構を設けると、駆動装置の組み込みが容 易になる。 (11)請求項５のように駆動装置連結機構を設けると、駆動軸と入力軸とをスリ ットの変形を利用して面圧で締結することができ、トルク伝達は摩擦力でおこな われるので、駆動軸と入力軸との間にバックラッシュが生じない。 (12)請求項５のように駆動装置連結機構を設けると、締付ナットが入力軸締付 ボルトによって締付けられるため締付ナットの緩みを防止することができる。 (13)請求項５のように駆動装置連結機構を設けると、締付ナットを緩めるだけ で、減速機と駆動装置と分離することができ、駆動装置の取り外しが容易になる 。

【図面の簡単な説明】

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

【図２】遊星円板の側面図である。

【図３】固定円板の側面図である。

【図４】エピトロコイド曲線溝の断面図である。

【図５】他の実施例のエピトロコイド曲線溝の断面図で
ある。

【図６】出力円板の側面図であり、且つ、ピンがピン挿
入孔に挿入された状態の図である。

【図７】他の実施例のピン・ボール式減速機の正面図で
あり、入、出力軸に沿った断面図である。

【図８】他の実施例のピン・ボール式減速機の正面図で
あり、入、出力軸に沿った断面図である。

【図９】他の実施例のピン・ボール式減速機の正面図で
あり、入、出力軸に沿った断面図である。

【図１０】図９中１０−１０矢視断面図である。

【図１１】従来のボール式減速機の正面図であり、駆動
軸と従動軸に沿った断面図である。

【図１２】図１１の偏心板と従動円板の斜視図である。

【符号の説明】

Ｂ 回転軸（駆動軸） ｅ 遊星円板の偏心距離 Ｓ 隙間 ４０，１４０，２４０ ピン・ボール式減速機 ４１，３４１ケーシング ４２，２４２，３４２ 入力軸 ４３，２４３出力軸 ４４ 遊星円板 ４５，１４５ エピトロコイド曲線溝 ４６ ボール ４７ ピン ４８ ピン挿入孔 ４９，１４９，３４９ 締付ナット ６８ ベアリング（ころがり軸受） ６８１ 内輪 ６９ 止め輪（止め片） ７０ 凹部とボールの配設円（円） ７２ ピンの配設円 ８２ エピトロコイド曲線溝のピッチ円（円） ８３ 波 ９１ ピン挿入孔の配設円 １７５，２７５ さらばね（弾性体） ２７６ 与圧調整ボルト ３００ 駆動装置連結機構 ３０１ 駆動軸挿入孔 ３０２ 駆動軸締付スリット ３０３ 入力軸締付スリット ３０４ 入力軸締付ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 石本 英司 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 (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と出力軸とを間隔をおいて突き合
   わせるように回転可能に支持するケーシングと、前記入
   力軸に偏心して回転可能に支持された遊星円板と、前記
   ケーシングと前記遊星円板との間に互いに係合して具え
   られた波状のエピトロコイド曲線溝及び前記エピトロコ
   イド曲線溝の波の数より多いボールと、前記遊星円板と
   前記出力軸との間に具えられ前記入、出力軸と平行な複
   数のピン及び前記ピンが挿入されたピン挿入孔とを有
   し、前記ピンと前記ピン挿入孔は前記遊星円板又は前記
   出力軸の軸心を中心とする前記遊星円板又は前記出力軸
   上の円上に同数配設され、前記ピン挿入孔と前記ピンと
   の間には前記出力軸に対する前記遊星円板の偏心運動を
   許容する隙間が形成されていることを特徴とする、ピン
   ・ボール式減速機。
2. 【請求項２】 前記遊星円板はころがり軸受によって前
   記入力軸に支持され、前記入力軸は前記ケーシングと前
   記ころがり軸受の内輪の両側に止め片と締付ナットとを
   有する、請求項１のピン・ボール式減速機。
3. 【請求項３】 前記ケーシングと前記締付ナットとの間
   に設けられ前記エピトロコイド曲線溝と前記ボールとを
   互いに圧接させる方向に前記入力軸を付勢する弾性体を
   有する、請求項２のピン・ボール式減速機。
4. 【請求項４】 前記出力軸に貫通してねじ込まれた与圧
   調整ボルトと、前記与圧調整ボルトと前記入力軸との間
   に設けられ前記エピトロコイド曲線溝と前記ボールとを
   互いに圧接させる方向に前記入力軸を付勢する弾性体を
   有する、請求項１，２又は３のピン・ボール式減速機。
5. 【請求項５】 前記入力軸の軸心形成され駆動装置の駆
   動軸が挿入される駆動軸挿入孔と、前記駆動軸挿入孔に
   よって残された前記入力軸の肉厚の部分を貫通し前記入
   力軸の軸方向に形成された駆動軸締付スリットと、前記
   締付ナットの半径方向に形成された入力軸締付スリット
   と、前記締付ナットにねじ込まれ前記入力軸締付スリッ
   トと交差する入力軸締付ボルトとを具えた駆動装置連結
   機構を有する、請求項２，３又は４のピン・ボール式減
   速機。