JP3790715B2 - Oscillating rotation speed reducer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入力軸の駆動を出力軸に減速して回転伝達する減速装置であって、特に、入力軸と出力軸との交差角を大きくして、ロボットのアーム等において、駆動機構部のオフセット量を無くしてコンパクト化を図り、人・動物等の関節的な駆動に近似させることのできる揺動回転形減速装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に直交形減速装置としては、傘歯車、食い違い歯車、ウォーム及びウォーム歯車等の歯車機構、並びにピンカム機構がある。また、これらの減速装置として単独機構で減速を行うものと、一般の同軸減速機の杭見合わせによるものとがある。これらの減速装置は、ロボットの関節部をはじめ多くの分野で使用されている。また、直交若しくは交差角を持つ継手として揺動回転形等速継手機構を提案しているが、減速装置としては実現していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これらの中で、直角若しくは交差角をもち軸心が交わるものとして、傘歯車機構を持った減速装置があるが、減速は入力側と出力側との歯数の比により行うため、大きな減速比を得るためには大きな比の歯車が必要になり、大きな空間が必要となる。また、歯車の噛合いが軸より離れた位置において外接するため、同時噛み合い歯数も少なく、且つ、噛合いの遊び、また、軸のたわみ等の影響による回転精度や、位置決め精度の低下や、回転時の騒音が発生しやすい等の課題がある。
【0004】
また、食い違い傘歯車については、噛合い状態は改善され騒音等は改善されるが、両軸心の交点が無く軸がずれていることから、スペース等が制約される等の課題がある。ウォーム及びウォームホイールについては、噛合いが改善され、減速比は大きくとることができるが、両軸心の交点が無く軸がずれていることから、スペース等が制約される等の課題がある。また、直交若しくは交差角を持つ継手として、揺動回転形等速継手機構を提案しているが、減速装置としては使用できない等の課題がある。本発明に係る揺動回転形減速装置は、このような課題を解消するために提案されたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る揺動回転形減速装置の上記課題を解決するための要旨は、本体に回転自在に支持される入力軸と、該入力軸の端部に設けられた軸受け凹部に係合し球状体表面から突設させた入力揺動軸を介して前記入力軸の回転によって揺動回転運動される略球形状の揺動体と、該揺動体を回転自在に支持するとともに前記本体に固定される固定入力案内盤と、前記揺動体の球状体表面の一部に係合して揺動回転される出力用揺動体と、該出力用揺動体に係合して当該出力用揺動体の揺動回転を支持するとともに前記本体に固定される円筒体の固定出力案内盤と、前記出力用揺動体に係合して該出力用揺動体の揺動回転により回転される出力軸とからなる装置において、前記出力軸は、前記出力揺動体の外周面に設けられたボールポケットに回転自在に装着されたボールと当該出力軸の球状凹面とが所定の減速比で係合し、且つ、前記固定出力案内盤によって出力軸心を中心に回転自在に支持されていることである。
【0006】
また、出力軸における出力用揺動体に係合する係合部の球状凹面には、所定の山数で連続した波状の出力溝が刻設されていることで、前記所定の減速比が達成されること、;
前記出力軸における波状の出力溝と、出力用揺動体の外周面に設けられたボールとの係合関係は、バックラッシ無しの状態にされていること、;
入力軸の軸心と入力揺動軸の軸心との交差角βと、出力用揺動体の軸心と出力軸の軸心との交差角γとは、β≧γの関係にあること、;
を含むものである。
【0007】
本発明に係る揺動回転形減速装置によれば、球状体の揺動体を揺動回転させて出力用揺動体を介して出力軸を減速回転させることができる。また、揺動体が球状体であるので入力軸と出力軸との軸心の交差角度αを任意に変えて回転伝達させる減速装置となる。更に、回転伝達力の変動を無くし、揺動体と出力用揺動体とのバックラッシを減少させることで、回転精度及び位置決め精度の向上が図られ、並びに、回転伝達駆動に伴う騒音を減少させる。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る揺動回転形減速装置1について図面を参照して説明する。該揺動回転形減速装置1は、図1に示すように、この揺動回転形減速装置の本体2に回転自在に支持される入力軸3と、該入力軸3の回転によって該入力軸3に係合する入力揺動軸4aを介して揺動回転運動される揺動体4と、該揺動体4と係合し支持する固定入力案内盤5と、前記揺動体4に係合して揺動回転される出力用揺動体6と、該出力用揺動体6に係合し支持するとともに前記本体2に固定される固定出力案内盤7と、該固定出力案内盤7に回転自在に支持されるとともに前記出力用揺動体6に係合して減速回転される出力軸8とで、概ね構成されている。
【0009】
この揺動回転形減速装置1は、入力軸3と出力軸8との間に、略球形状に形成された揺動体4と出力用揺動体6とを介在させて、当該揺動体4の球状体表面と出力用揺動体6とに係合手段を設けて出力軸8を係合させ、入力軸3の軸心i(X軸方向)に対して出力軸8の軸心n(Z軸方向)を、ある範囲内の交差角αにおいて、減速回転駆動させる伝達の方向を、任意に設定できるようにしたものである。
【0010】
前記入力軸3は、この揺動回転形減速装置の本体2にベアリングで回転自在に支持されている。そして、装置内部における入力軸3の一端部には、軸心iに対して交差角β(略0゜< β ≦20゜)の孔軸心となる軸受け凹部3aが設けられている。該軸受け凹部3aには、図1に示すように、揺動体4の表面から突設された入力揺動軸4aが、前記交差角βと当該入力揺動軸4aの軸心w−inを一致させて配設され、その先端部がベアリングで回転自在に支持される。
【0011】
前記揺動体4は、全体が略球状体に形成されており、その表面の一部から前記入力揺動軸4aが突設されている。該入力揺動軸4aの軸心w−inは、揺動体4の球中心O(オー)を通るように設けられている。
【0012】
前記揺動体4は、本体2の下部に設けられた固定入力案内盤5で支持され、その支持構造は、図1乃至図2に示すように、球状体の揺動体4の表面に設けられた凹部であるボールポケット4bと、該ボールポケット4bに回転自在に嵌合・収納される球体であるボール9と、前記固定入力案内盤5の凹面に刻設された円形状の循環溝5aとで構成されている。この一実施例では、ボールポケット4bと循環溝5aとが各々10箇所設けられている。
【0013】
前記ボールポケット4bと前記循環溝5aとの関係について説明する。前記ボール9に係合する固定入力案内盤5の循環溝5aにおける、ボール球心軌跡bと、ボール9の球心の初期設定値P0の位置を、図3に示す。図中において、中央部の軌跡aは、入力揺動軸4aにおけるある一点の、入力軸3を回転させた時の軌跡を示す。各軌跡上の黒点は、初期設定位置を示す。
【0014】
このボール球心軌跡bは、入力軸3の軸心iに対して、入力揺動角となる交差角β(略0゜< β ≦20゜)をもって入力軸3を回転させたときに得られる、揺動体4に設けた各ボール9の球心軌跡であって、次式によって算出される。θは、入力軸3の回転角である。図4に示すように、任意の一点(初期位置)P0として、軸心i周りのθ回転後の座標位置をP1、該P1を入力揺動軸4aの軸心w−inに座標変換した位置がP2とすると、
【式1】
P1=Po・Ei ・θ
【式2】
P2=P1・Ew-in(- θ )
となる。但し、Eは、前記入力軸3の軸心iの回転θに関する変換マトリクスである。
この軌跡bにより、前記ボール9と同じ形状の工具で加工生成すると、必要な循環溝5aとボールポケット4bが得られる。交差角βの角度範囲は略0゜< β ≦20゜としたが、これは、循環溝の形状やスペースなどを勘案して実用上適当な範囲となるように考慮して設定してある。一例として、上記実施例では、β=10゜である。
【0015】
次に、前記ボール9と共に、出力揺動体6及びボール10を介して球状体の揺動体4を支持するボール11の軌跡を求める。当該ボール11と、これに係合する固定出力案内盤7の循環溝7a(図5参照)と、出力用揺動体(ボールリテーナともいう)6の外周面に設けられたボールポケット6d(図6(B),(C)参照)との関係は、図1において、Z軸側(出力軸8側)から前記ボール11を見れば、上記入力軸3に対するボール9との関係と同様の関係にあるので、前記ボール9の軌跡bを求めるのと同様な手順で求めることができる。
【0016】
まず、構成において、図5に示すように、前記固定出力案内盤7は、全体が円筒体であって、本体2に固定されているとともに、出力用揺動体6の揺動回転運動を正確に出力側へ取り出せるように支持するため、該出力用揺動体6のボールポケット6d(図6参照)に対応して、図1及び図5(B),(C)に示すように、下部の傾斜した内周壁面において周方向に、循環溝7aが一例として10個設けられている。
【0017】
前記出力用揺動体6は、図6に示すように、断面形状が円弧状で、全体が円盤体となっており、その一部が入力軸3の先端部に衝突しないようにカットされている。また、内側の円弧状凹部6aには、その周方向にボールポケット6bが一例として10箇所に設けられている。前記ボール10の数に対応させてある。また、外周面には、前記循環溝7aに対応させボール11を係合させる球面状の凹部である前記ボールポケット6dが周方向に一例として10箇所に設けられ、更に、図1に示すように、上側には球中心O(オー)を通る軸心nを中心にしてこれに前記球中心O(オー)を通り交差角γで交わる軸心w−outが公転するように揺動する出力用揺動体6の動きを出力軸8に伝達するボールポケット6eが周方向に一例として11箇所に設けられている。
【0018】
また、前記出力用揺動体6の外周面の中央部には、出力揺動軸6fが突出して設けられている。この出力揺動軸6fは、図1に示すように、軸心n(Z軸)に対して交差角γ(略0゜< γ ≦0゜)の孔軸心となる軸受け凹部13aが設けられた軸受け部材13に、前記交差角γとその軸心w−outを一致させて配設され、その先端部がベアリングで回転自在に支持されている。また、この出力揺動軸6fの軸心w−outは、揺動体4の球中心O(オー)を通るように設けられている。
【0019】
前記軸受け部材13は、出力軸8の出力部8aの内周壁面に、ボールベアリングで、回転自在に支持されている。この出力軸8は、図1に示すように、前記固定出力案内盤7の上部の内周壁面において、円筒状の出力部8aがベアリング7bで回転自在に支持されるとともに、前記出力用揺動体6のボールポケット6eに回転自在に装着されたボール12に係合部8bが係合して減速回転されるものである。
【0020】
そこで、前記ボール11の球心の軌跡を算出するには、前記ボール11の球心の初期位置を任意に決めてこの位置をP3、軸受け部材13の軸心をn、出力揺動体6の出力揺動軸6fの軸心をw−out、出力揺動角となる交差角をγとして、前記【式1】乃至【式2】における記号を入れ替えて求めるものである。
P0 → P3
P1 → P4
P2 → P5
i → n
β → γ
軸心w−in → 軸心w−out
θ → θ
にそれぞれ置き換えるものである。なお、前記軸受け部材13を軸心nの回りに回転させた場合の、前記ボール11の球心の軌跡cを図7に示す。図中において、中央部の軌跡dは、出力揺動軸6fにおけるある一点の、軸心nの回りに回転させた時の軌跡を示す。各軌跡上の黒点は、初期設定位置を示す。
【0021】
この軌跡cにより、前記ボール11と同じ形状の工具で加工生成すると、必要な循環溝7aとボールポケット6dが得られる。交差角γは、略0゜< γ ≦20゜の範囲内において設定されるが、実施例では、5゜である。
【0022】
更に、前記入力軸側の交差角βとの関係において、β≧γの関係にある。これは、入力軸3による交差角βで揺動回転させた揺動体4の揺動回転運動を小さくすることで負荷を小さくして、出力軸8にスムーズに伝達させるためである。
【0023】
このように、固定入力案内盤5と揺動体4との間の前記ボール9と固定出力案内盤7と出力用揺動体6との間の前記ボール11とにより、揺動体4は、その球中心O(オー)が位置ズレすることなく、且つ、入力揺動軸4aと出力揺動軸6fとの各々の軸心周りにスピンすることなく揺動自在に支持されるものである。
【0024】
次に、揺動体4の上部には、揺動回転伝達用に、出力用揺動体6との係合を図る円形状の循環溝4cが、図8に示すように、例えば、上部の周方向に10箇所設けられている。一方、図6(A),(B)に示すように、出力用揺動体6の円弧状凹部6aには、ボールポケット6bが、前記循環溝4cに対応して、10箇所設けられている。そして、図1に示すように、該ボールポケット6bに球体であるボール10が回動自在に嵌合されている。
【0025】
前記循環溝4c,ボールポケット6b及びボール10は、入力軸3の回転によって球中心O(オー)を中心にして入力揺動軸4aの軸心w−inが軸心iの回りに交差角βで公転されて揺動回転された揺動体4から、前記出力用揺動体6に当該揺動回転を伝達する為のものである。前記円形状であるが各々異なった大きさの複数の循環溝4cが全体で、前記ボール10を介して出力用揺動体6を軸心nの回りに公差角γで軸心w−outを公転させるようにして、揺動回転させる。
【0026】
前記出力用揺動体6の出力揺動軸6fは、軸受け部材13の軸心nから偏芯した位置に軸心w−outを設定することにより、前記揺動体4からの力はクランク運動として、該軸受け部材13を回転させる。この場合において、一つのボールではクランク運動での死点ができるので、複数の溝とボールとを干渉がない範囲で、平均的に配置することにより、前記死点を回避させて円滑な回転を得るものである。
【0027】
前記揺動体4の循環溝4cとボールポケット6bとに係合するボール10の初期設定位置P6と、該循環溝4cにおけるボール球心軌跡fとを図9に示す。前記ボール10の中心軌跡fを算出するには、前記軌跡b,cの算出手順と同様にして行うものである。
【0028】
まず、任意に初期位置P6を決めて、これを軸心nの周りにθ回転させた位置P7とし、それを、出力揺動軸6fの軸心w−outで座標変換した位置P8とする。この軌跡eは、実際には製品に形として現れない中間の仮想軌跡であり、円形状の軌跡となる。
【0029】
更に、揺動体4の循環溝4cは、前記仮想軌跡eから入力軸3の揺動運動を差し引くことで、ボール10の中心運動軌跡fが求められる。即ち、前記軌跡の算出手順と同様にして繰り返して、前記位置P8を入力揺動軸4aの軸心w−inに座標変換して位置P9とし、更に、入力軸3の軸心iに座標変換して軌跡fを求めるものである。
【0030】
こうして、この揺動回転形減速装置1では、入力軸3がθ回転すると、入力揺動軸4aが球中心O(オー)を中心として軸心iの周りに回転し、揺動体4が揺動回転する。この後、環状溝4c,ボール10,ボールポケット6bの係合により、出力用揺動体6が軸心nを中心に公転し揺動回転する。
【0031】
次に、出力軸8が、前記出力用揺動体6の外周面に設けられたボール12と係合部8bとの係合により、軸心nを中心として揺動運動が回転運動に変換され、且つ、減速されて、回転伝達される様子を説明する。
【0032】
前記出力軸8は、図10に示すように、係合部8bの球状凹面8dに、連続した波状の出力溝8cが刻設されている。該出力溝8cの山数は、減速比(出力回転数/入力軸回転数)に等しく刻まれ、実施例においては、10である。この出力溝8cに係合する出力用揺動体6のボールポケット6eに回転自在に配設されるボール12は、一例として11個配設されている。
【0033】
前記出力溝8cと、前記ボール12の初期設定位置、及び出力溝8cにおけるボール球心軌跡を求めるには、図11に示すように、任意に初期位置P11を決めて、これを軸心nの周りにθ回転させた位置P12とし、それを、出力揺動軸6fの軸心w−outで座標変換した位置P13とする。この軌跡gは、実際には製品に形として現れない中間の仮想軌跡であり、円形状の軌跡となる。
【0034】
そして、前記仮想軌跡gより波状の出力溝8cにおけるボール球心軌跡hを求めるには、図12に示すように、初期点P13を出力軸8(軸心n)回りに、減速比分の1出力軸回転分、即ち、360度/波数の角度分について座標変換し、位置P14(P14-8)を求める。同様に、仮想軌跡上の複数の点を、その点に相当する角度分について変換することにより、連続した波形の軌跡hを求めることができる。
【0035】
前記ボール12のボール球心軌跡hにより、図11に示すように、11個のボール12が出力溝8cにおける10個の山数のいずれかに必ずある位置で摺接しており、出力用揺動体6の軸心nの回りの公転1回につき、前記ボール12が全部同時に揺動回転して、前記出力溝8cの1山を軸心nを中心にして回転させる。このとき、前記ボール12の全部が、出力溝8cの波溝における1山分だけ動くが、この出力用揺動体6は、軸心w−outの回りには自転しないので、相対的に、出力軸8の方が回転されるのである。また、出力揺動体6が軸心nの回りに1回公転することで、出力軸8が出力溝8cの1山分だけ回転するので、前記出力用揺動体6の公転が10回になると、出力軸8が1回転することになる。
【0036】
こうして、前記出力軸8が、出力用揺動体6の軸心w−outを軸心nの回りに公転させて揺動することで、減速されて回転され、当該出力軸8の先端部に固定された出力アダプター14により回転駆動が出力される事になる。また、入力軸3に一定角速度(ω)の回転を与えた場合、前述のように、11個のボール12が出力溝8cにおける10個の山数で刻設された波溝のいずれかに必ずある位置で摺接していることによってバックラッシ無しで回転伝達されるので、出力軸8も減速比に対応した回転で出力される。
【0037】
本発明に係る揺動回転形減速装置1は、入力軸3に対して、交差角αにして出力軸8を設定することができることになり、例えば、ロボットアーム等の限られた狭いスペースにおいて、方向及び回転数とを変えて回転駆動を伝達させる場合に極めて有効であり、バックラッシが無く伝達効率が向上し、騒音も静粛になるものである。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る揺動回転形減速装置は、本体に回転自在に支持される入力軸と、該入力軸の端部に設けられた軸受け凹部に係合し球状体表面から突設させた入力揺動軸を介して前記入力軸の回転によって揺動回転運動される略球形状の揺動体と、該揺動体を揺動回転自在に支持するとともに前記本体に固定される固定入力案内盤と、前記揺動体の球状体表面の一部に係合して揺動回転される出力用揺動体と、該出力用揺動体に係合して当該出力用揺動体の揺動回転を支持するとともに前記本体に固定される円筒体の固定出力案内盤と、前記出力用揺動体に係合して該出力用揺動体の揺動回転により回転される出力軸とからなる装置において、前記出力軸は、前記出力揺動体の外周面に設けられたボールポケットに回転自在に装着されたボールと当該出力軸の球状凹面とが所定の減速比で係合し、且つ、前記固定出力案内盤によって出力軸心を中心に回転自在に支持されているので、入力軸に対する出力軸の交差角をある角度範囲内で自由に設定して減速回転させることができるようになり、駆動伝達装置のコンパクト化に貢献すると共に、設計自由度が飛躍的に大きくなると言う優れた効果を奏するものである。
【0039】
また、出力軸における波状の出力溝と、出力用揺動体の外周面に設けられたボールとの係合関係は、バックラッシ無しの状態にされているので、バックラッシが無く伝達効率が向上し、騒音も静粛になるものである。
前記出力軸における出力用揺動体に係合する係合部の球状凹面には、所定の山数で連続した波状の出力溝が刻設されていることで、所定の減速比が達成されるので、コンパクトな減速装置となる。
また入力軸の軸心と入力揺動軸の軸心との交差角βと、出力用揺動体の軸心と出力軸の軸心との交差角γとは、β≧γの関係にあるので、回転伝達がスムーズに行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る揺動回転形減速装置1の半断面にした正面図である。
【図2】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、固定入力案内盤5を半断面にして示した側面図(A)、正面図(B)である。
【図3】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、ボール9の軌跡bを示す説明図である。
【図4】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1において、ボール初期位置P0を軸心i、軸心w−inで回転させた場合の軌跡を示す説明図である。
【図5】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、固定出力案内盤7の正面図(A)、底面図(B)、半断面にして示す側面図(C)である。
【図6】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、出力揺動体6の正面図(A)、半断面で示す側面図(B)、背面図(C)である。
【図7】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1において、ボール11の球心の軌跡cを示す説明図である。
【図8】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、揺動体4の正面図(A)と、側面図(B)である。
【図9】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、揺動体循環溝4cのボール球心軌跡fを示す説明図である。
【図10】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、出力軸8の半断面にして示す側面図(A)、底面図(B)である。
【図11】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、出力軸8の出力溝8cのボール球心軌跡hを示す説明図である。
【図12】 同本発明に係る揺動回転形減速装置1における、出力軸8の出力溝8cのボール球心軌跡hを求める方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1,1a 揺動回転形減速装置、 2 本体、
3 入力軸、 3a 軸受け凹部、
4 揺動体、 4a 入力揺動軸、
4b ボールポケット、 4c 循環溝、
5 固定入力案内盤、 5a 循環溝、
6 出力用揺動体、 6a 円弧状凹部、
6b ボールポケット、 6c 内面、
6d ボールポケット、 6e ボールポケット、
6f 出力揺動軸、
7 固定出力案内盤、 7a 循環溝、
8 出力軸、 8a 出力部、
8b 係合部、 8c 出力溝、
9、10,11,12 ボール、
13 軸受け部材、 13a 軸受け凹部、
14 出力アダプター。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is, for example, a reduction device that transmits rotation by decelerating driving of an input shaft to an output shaft, and in particular, by increasing the crossing angle between the input shaft and the output shaft, The present invention relates to an oscillating rotation type speed reducer that can be made compact by eliminating the offset amount of the part and can be approximated to articulated driving of humans and animals.
[0002]
[Prior art]
In general, the orthogonal reduction gears include bevel gears, staggered gears, gear mechanisms such as worms and worm gears, and pin cam mechanisms. In addition, there are two types of reduction gears, one that performs deceleration by a single mechanism, and the other that uses a common coaxial reduction gear pile. These reduction gears are used in many fields including robot joints. Further, although a swing rotation type constant velocity joint mechanism has been proposed as a joint having an orthogonal or crossing angle, it has not been realized as a reduction gear.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Among them, there is a reduction gear with a bevel gear mechanism that has a right angle or crossing angle and an axis intersects, but since the reduction is performed by the ratio of the number of teeth on the input side and the output side, a large reduction ratio A large ratio of gears is required to obtain a large space. In addition, since the gear meshing circumscribes at a position away from the shaft, the number of simultaneously meshing teeth is small, and the rotation accuracy due to the influence of the deflection of the shaft, the deflection of the shaft, etc. There are problems such as the possibility of noise during rotation.
[0004]
Further, with respect to the staggered bevel gear, although the meshing state is improved and the noise and the like are improved, there is a problem that space and the like are restricted because there is no intersection of both axes and the axis is shifted. As for the worm and the worm wheel, the meshing is improved and the reduction ratio can be increased, but there is a problem that the space and the like are restricted because there is no intersection of both axes and the axis is shifted. Further, as a joint having an orthogonal or crossing angle, a swing rotation type constant velocity joint mechanism has been proposed, but there is a problem that it cannot be used as a reduction gear. The oscillating rotation type speed reducer according to the present invention has been proposed to solve such a problem.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the oscillating rotation type speed reducer according to the present invention is to solve the above problems by engaging an input shaft rotatably supported by the main body and a bearing recess provided at the end of the input shaft so as to be spherical. A substantially spherical oscillating body that is oscillated and rotated by the rotation of the input shaft via an input oscillating shaft that protrudes from the surface of the body, and rotatably supports the oscillating body and is fixed to the main body. A fixed input guide board, an output rocking body that is rocked and rotated by engaging a part of the spherical surface of the rocking body, and an oscillation of the output rocking body that is engaged with the output rocking body In a device comprising a cylindrical fixed output guide board that supports rotation and is fixed to the main body, and an output shaft that is engaged with the output rocking body and rotated by the rocking rotation of the output rocking body. The output shaft rotates in a ball pocket provided on the outer peripheral surface of the output rocking body. Freely loaded ball and a spherical concave surface of the output shaft is engaged at a predetermined reduction ratio, and is that which is rotatably supported about the output axis by the fixed output guide plate.
[0006]
Further, the predetermined reduction ratio is achieved by forming a wave-like output groove continuous with a predetermined number of ridges on the spherical concave surface of the engaging portion that engages with the output rocking body on the output shaft. Rukoto;
The engagement relationship between the wavy output groove in the output shaft and the ball provided on the outer peripheral surface of the output rocking body is in a state without backlash;
The crossing angle β between the axis of the input shaft and the axis of the input rocking shaft and the crossing angle γ between the shaft of the output rocking body and the axis of the output shaft are in a relationship of β ≧ γ. ;
Is included.
[0007]
According to the oscillating and rotating speed reducer according to the present invention, the spherical oscillating body can be oscillated and rotated, and the output shaft can be decelerated and rotated via the output oscillating body. Further, since the oscillating body is a spherical body, the speed reducing device transmits the rotation by arbitrarily changing the intersection angle α of the axis between the input shaft and the output shaft. Furthermore, the fluctuation of the rotation transmission force is eliminated, and the backlash between the oscillating body and the output oscillating body is reduced, whereby the rotation accuracy and the positioning accuracy are improved, and the noise accompanying the rotation transmission drive is reduced.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the oscillating and rotating speed reducer 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the oscillating and rotating speed reducer 1 includes an input shaft 3 that is rotatably supported by a
[0009]
In this oscillating rotation type speed reducer 1, an oscillating body 4 and an output oscillating body 6, which are formed in a substantially spherical shape, are interposed between an input shaft 3 and an
[0010]
The input shaft 3 is rotatably supported by a
[0011]
The oscillating body 4 is formed in a substantially spherical body as a whole, and the
[0012]
The oscillating body 4 is supported by a fixed
[0013]
The relationship between the
[0014]
This ball ball center locus b is obtained when the input shaft 3 is rotated with respect to the axis i of the input shaft 3 at an intersection angle β (approximately 0 ° <β ≦ 20 °) as an input swing angle. The ball center trajectory of each ball 9 provided on the rocking body 4 is calculated by the following equation. θ is the rotation angle of the input shaft 3. As shown in FIG. 4, as an arbitrary point (initial position) P 0 , the coordinate position after θ rotation around the axis i is P 1 , and P 1 is coordinated to the axis w-in of the
[Formula 1]
P 1 = P o · E i · θ
[Formula 2]
P 2 = P 1 · E w-in ( -θ )
It becomes. However, E is a conversion matrix regarding the rotation θ of the axis i of the input shaft 3.
When the locus b is used to create and process the tool with the same shape as the ball 9, the
[0015]
Next, together with the ball 9, the trajectory of the
[0016]
First, in the configuration, as shown in FIG. 5, the fixed
[0017]
As shown in FIG. 6, the output rocking body 6 has a circular cross-sectional shape and is a disc body as a whole, and a part thereof is cut so as not to collide with the tip of the input shaft 3. . Further, in the arcuate
[0018]
Further, an
[0019]
The bearing
[0020]
Therefore, in order to calculate the trajectory of the ball center of the
P 0 → P 3
P 1 → P 4
P 2 → P 5
i → n
β → γ
Axis center w-in → Axis center w-out
θ → θ
To replace each. FIG. 7 shows the trajectory c of the ball center of the
[0021]
When this locus c is used to create and process with a tool having the same shape as the
[0022]
Further, in relation to the crossing angle β on the input shaft side, β ≧ γ. This is to reduce the load by reducing the oscillating rotational movement of the oscillating body 4 oscillated and rotated at the crossing angle β by the input shaft 3, and smoothly transmit it to the
[0023]
As described above, the ball 4 between the fixed
[0024]
Next, a
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
Wherein the initial set position P 6 of the
[0028]
First, an initial position P 6 is arbitrarily determined, and this is set as a position P 7 that is rotated θ around the axis n, and this is a position P 8 that is coordinate-transformed at the axis w-out of the
[0029]
Further, the
[0030]
In this way, in this oscillating rotation type reduction gear 1, when the input shaft 3 rotates θ, the
[0031]
Next, as the
[0032]
As shown in FIG. 10, the
[0033]
Said
[0034]
Then, the in the virtual trajectory g obtaining the ball sphere center trajectory h at
[0035]
As shown in FIG. 11, due to the ball center locus h of the
[0036]
Thus, the
[0037]
The oscillating and rotating speed reducer 1 according to the present invention can set the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, the oscillating and rotating speed reducer according to the present invention engages with the input shaft rotatably supported by the main body and the bearing recess provided at the end of the input shaft from the surface of the spherical body. A substantially spherical oscillating body that is oscillated and rotated by the rotation of the input shaft via a projecting input oscillating shaft, and a fixed that is fixed to the main body while supporting the oscillating body so as to oscillate and rotate. An input guide board, an output rocking body that is rocked and rotated by engaging a part of the spherical surface of the rocking body, and a rocking rotation of the output rocking body that is engaged with the output rocking body A cylindrical fixed output guide board fixed to the main body and an output shaft that is engaged with the output rocking body and rotated by the rocking rotation of the output rocking body. The output shaft is freely rotatable in a ball pocket provided on the outer peripheral surface of the output rocking body. Loaded ball and a spherical concave surface of the output shaft is engaged at a predetermined reduction ratio, and, because it is rotatably supported around the output axis by the fixed output guiding plate, an output shaft to the input shaft The crossing angle can be freely set within a certain angle range and rotated at a reduced speed, which contributes to the compactness of the drive transmission device and has the excellent effect of greatly increasing the degree of freedom of design. Is.
[0039]
In addition, the engagement relationship between the wavy output groove on the output shaft and the ball provided on the outer peripheral surface of the output rocking body is in a state without backlash, so there is no backlash and transmission efficiency is improved and noise is reduced. Is also quiet.
Since the spherical concave surface of the engaging portion that engages with the output rocking body on the output shaft is provided with a wave-like output groove continuous with a predetermined number of peaks , a predetermined reduction ratio is achieved . It becomes a compact reduction gear.
Also , the intersection angle β between the axis of the input shaft and the axis of the input oscillation shaft and the intersection angle γ between the axis of the output oscillation body and the axis of the output shaft are in a relationship of β ≧ γ. Rotational transmission is performed smoothly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a oscillating and rotating speed reducer 1 according to the present invention in a half section.
2 is a side view (A) and a front view (B) showing the fixed
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a trajectory b of a ball 9 in the oscillating rotation speed reducer 1 according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a trajectory when the ball initial position P 0 is rotated about the axis i and the axis w-in in the oscillating rotation type speed reducer 1 according to the present invention.
FIG. 5 is a front view (A), a bottom view (B), and a side view (C) shown in a half cross section of a fixed
6 is a front view (A), a side view (B), and a rear view (C) of the output rocking body 6 in the rocking / rotation type reduction gear 1 according to the present invention. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a trajectory c of a ball center of a
FIG. 8 is a front view (A) and a side view (B) of an oscillating body 4 in the oscillating and rotating speed reducer 1 according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory view showing a ball center locus f of the oscillating
FIG. 10 is a side view (A) and a bottom view (B) showing a half section of the
FIG. 11 is an explanatory view showing a ball center locus h of the
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method for obtaining a ball center locus h of the
[Explanation of symbols]
1, 1a Oscillating rotation type speed reducer, 2 body,
3 Input shaft, 3a Bearing recess,
4 Oscillator, 4a Input oscillation axis,
4b ball pocket, 4c circulation groove,
5 Fixed input guide board, 5a Circulation groove,
6 Oscillator for output, 6a Arc-shaped recess,
6b ball pocket, 6c inner surface,
6d ball pocket, 6e ball pocket,
6f output swing shaft,
7 Fixed output guide board, 7a Circulation groove,
8 output shaft, 8a output section,
8b engaging portion, 8c output groove,
9, 10, 11, 12 balls,
13 bearing member, 13a bearing recess,
14 Output adapter.
Claims (4)
該入力軸の端部に設けられた軸受け凹部に係合し球状体表面から突設させた入力揺動軸を介して前記入力軸の回転によって揺動回転運動される略球形状の揺動体と、
該揺動体を揺動回転自在に支持するとともに前記本体に固定される固定入力案内盤と、
前記揺動体の球状体表面の一部に係合して揺動回転される出力用揺動体と、
該出力用揺動体に係合して当該出力用揺動体の揺動回転を支持するとともに前記本体に固定される円筒体の固定出力案内盤と、
前記出力用揺動体に係合して該出力用揺動体の揺動回転により回転される出力軸とからなる装置において、
前記出力軸は、前記出力揺動体の外周面に設けられたボールポケットに回転自在に装着されたボールと当該出力軸の球状凹面とが所定の減速比で係合し、且つ、前記固定出力案内盤によって出力軸心を中心に回転自在に支持されていること、
を特徴とする揺動回転形減速装置。An input shaft rotatably supported by the main body,
A substantially spherical rocking body that is oscillated and rotated by rotation of the input shaft via an input rocking shaft that engages with a bearing recess provided at an end of the input shaft and protrudes from the surface of the spherical body; ,
A fixed input guide board that supports the swinging body so as to swing and rotate and is fixed to the main body;
An output rocking body that is rocked and rotated by engaging a part of the spherical body surface of the rocking body;
A cylindrical fixed output guide board that engages with the output rocking body to support the rocking rotation of the output rocking body and is fixed to the main body;
In an apparatus comprising an output shaft engaged with the output rocking body and rotated by rocking rotation of the output rocking body,
The output shaft is configured such that a ball rotatably mounted in a ball pocket provided on an outer peripheral surface of the output rocking body engages with a spherical concave surface of the output shaft at a predetermined reduction ratio, and the fixed output guide Supported by the board so that it can rotate around the output axis,
An oscillating rotation speed reducer characterized by the above.
を特徴とする請求項1に記載の揺動回転形減速装置。The spherical concave surface of the engaging portion that engages with the output rocking body on the output shaft is provided with a wave-like output groove that is continuous with a predetermined number of peaks, thereby achieving a predetermined reduction ratio,
The oscillating and rotating speed reducer according to claim 1.
を特徴とする請求項1または2に記載の揺動回転形減速装置。The engagement relationship between the wavy output groove on the output shaft and the ball provided on the outer peripheral surface of the output rocking body is in a state without backlash,
The oscillating and rotating speed reducer according to claim 1 or 2.
を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の揺動回転形減速装置。 The crossing angle β between the axis of the input shaft and the axis of the input rocking shaft and the crossing angle γ between the shaft of the output rocking body and the axis of the output shaft are in a relationship of β ≧ γ.
The oscillating rotation type speed reducer according to any one of claims 1 to 3.
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