JPH05215193A - 2自由度の回転出力を有する減速装置 - Google Patents

2自由度の回転出力を有する減速装置

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JPH05215193A
JPH05215193A JP4047523A JP4752392A JPH05215193A JP H05215193 A JPH05215193 A JP H05215193A JP 4047523 A JP4047523 A JP 4047523A JP 4752392 A JP4752392 A JP 4752392A JP H05215193 A JPH05215193 A JP H05215193A
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Junji Koyama
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 1入力回転に対して2自由度の回転出力を有
する減速装置を実現すること。 【構成】 減速装置1は、1段目および2段目の調和減
速機3、4を有している。ドグクラッチ機構10によっ
て、1段目の波動発生器34がケース(固定側)1aに
固定されると、2段目の調和減速機4のみが動作して、
2自由度出力部材5から減速回転出力が得られる。1段
目の波動発生器34が入力軸2に接続されると、この1
段目の調和減速機3によって、1自由度出力部材6から
減速回転が得られる。しかるに、2段目の調和減速機4
においては、その第2の剛性内歯車42が1段目の調和
減速機4によって減速回転させられる。したがって、2
段目の第1の剛性内歯車41は、ケース(固定側)1a
に対して見かけ上停止した状態となる方向および速度で
回転する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は調和減速機から構成され
る減速装置に関し、1回転入力に対して2自由度の回転
出力を得ることの可能な減速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】減速装置は各種の構造のものが知られて
いる。これらの減速装置は、1回転入力に対して或る減
速比の1回転出力が得られるように構成されているのが
一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、歯車
式調和減速機を利用して、1回転入力に対して2自由度
の回転出力を得ることの可能な減速装置を実現すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の減速装置は、1段目の調和減速機と、こ
れと同一速比の2段目の調和減速機を以下にように組み
付けることによって、2自由度の回転出力を得るように
している。
【0005】まず、本発明で使用する調和減速機は、そ
れぞれ、環状をした第1および第2の剛性内歯車と、こ
れらの内側に配置された環状の可撓性外歯車と、この外
歯車の内側に装着され、当該外歯車を半径方向に撓めて
前記第1および第2の剛性内歯車のそれぞれに対して部
分的に噛み合わせ、これらの噛み合わせ位置を周方向に
移動させることにより、前記第2の剛性内歯車と可撓性
外歯車との間に相対回転を発生させるための波動発生器
を備えた構造のものである。
【0006】本発明では、1段目の調和減速機における
波動発生器を、入力軸と一体回転する状態および回転し
ない固定状態に切り換えることができるように、クラッ
チ機構を介して入力軸に接続し、2段目の調和減速機に
おける波動発生器を当該入力軸に対して一体回転するよ
うに固定してある。また、1段目の調和減速機における
第1の剛性内歯車は回転しないように固定し、2段目の
調和減速機における第1の剛性内歯車には、第1の回転
出力部材が一体回転するように固定してある。さらに
は、1段目および2段目の調和減速機のそれぞれにおけ
る第2の剛性内歯車には、第2の回転出力部材が一体回
転するように固定してある。
【0007】
【作用】クラッチ機構によって1段目の調和減速機にお
ける波動発生器を固定状態に設定すると、この1段目の
調和減速機は駆動されない。従って、この1段目の調和
減速機の第2の剛性内歯車は固定状態に保持され、ここ
に固定されている第2の回転出力部材は停止状態に保持
される。これに対して、2段目の調和減速機の側におい
ては、入力軸によって波動発生器が回転するので、第2
の剛性内歯車は減速回転する。したがって、ここに固定
されている第1の回転出力部材は、この2段目の調和減
速機による速比で減速された回転数で回転する。
【0008】次に、クラッチ機構を切り換えて、1段目
の調和減速機における波動発生器を入力軸に結合する
と、1段目および2段目の双方の調和減速機が駆動す
る。したがって、1段目の調和減速機の第2の剛性内歯
車に固定されている第1の回転出力部材は、この1段目
の調和減速機による速比で減速された回転数で回転す
る。ここに、2段目の調和減速機においては、その第2
の剛性内歯車が1段目の調和減速機の減速回転出力によ
って回転させられる。このために、この2段目の調和減
速機の第1の剛性内歯車は、見かけ上、固定側の部材に
対しては停止した状態に保持される。
【0009】このように、本発明の減速装置において
は、1入力に対して、第1および第2の回転出力部材が
見かけ上独立して回転運動を行い、お互いの動作に影響
を与えることなく異なった減速回転を行う。
【0010】
【実施例】以下に、図1乃至図3を参照して、本発明の
実施例を説明する。
【0011】まず、図1を参照して本実施例の減速装置
の全体構造を説明す。本例の減速装置1は、入力軸2
と、その先端部分に同軸状態に隣接配置した1段目およ
び2段目の歯車式調和減速機3、4と、2段目側の調和
減速機4の外側端面の側に隣接配置した2自由度出力部
材5(第1の回転出力部材)と、これらの調和減速機
3、4および出力部材5の外周に同軸状態に配置した1
自由度出力部材6(第2の回転出力部材)を有してい
る。
【0012】1段目の調和減速機3は、環状をした第1
の剛性内歯車(S側内歯車)31および第2の剛性内歯
車(D側内歯車)32と、これらの内側に配置された環
状の可撓性外歯車33と、この内側に装着された楕円形
の波動発生器34から構成されている。第1の剛性内歯
車(S)31は外歯車33と同一の歯数を有している
が、第2の剛性内歯車(D)32は外歯車33よりも2
枚多い歯数を有している。波動発生器34は、楕円形を
した剛性カム板34aと、その外周に嵌め込まれたボー
ルベアリング34bから構成されている。波動発生器3
4によって、可撓性外歯車33は楕円形状に撓められ
て、楕円形の長軸両端の2か所で第1および第2の剛性
内歯車31、32に対してそれぞれ噛み合っている。図
1は長軸を含む断面位置を示してある。
【0013】この1段目の調和減速機3における波動発
生器34はベアリング7を介して回転自在の状態で入力
軸2の外周に支持されている。また、第1の剛性内歯車
(S)31は装置1のケース(固定側部材)1aに固定
されている。これに対して、第2の剛性内歯車(D)3
2には、1自由度出力部材6が一体回転するように固定
されている。
【0014】2段目の調和減速機4も上記の1段目の調
和減速機3と同一速比を有する同一構造および同一寸法
の減速機である。しかし、次の点が異なっている。ま
ず、波動発生器44は入力軸2に固定されて、常にこの
入力軸2と一体回転する。次に、第1の剛性内歯車(S
側内歯車)41と第2の剛性内歯車(D側内歯車)42
は、1段目における第1および第2の剛性内歯車31、
32とは鏡像関係となるように配列されており、したが
って、第2の剛性内歯車(D)42が1段目の側の第2
の剛性内歯車(D)32に隣接した位置に配置されてい
る。さらに、この第2の剛性内歯車(D)42には1自
由度出力部材6が一体回転するように固定されている。
これに対して、第1の剛性内歯車(S)41の外側端面
には、2自由度出力部材5が一体回転するように固定さ
れている。
【0015】上記の2自由度出力部材5は、元端側が大
径の円盤状をした軸部材であり、その円盤状の部分の裏
面側端面が、2段目の第1の剛性内歯車(S)41の環
状端面に固着されている。一方、1自由度出力部材6
は、全体として円筒形をしており、その元端側の内周面
が、ボールベアリング8を介してケース1aの側に回転
自在の状態で支持されている。また、その先端側の内周
面が、同じくボールベアリング9を介して、2自由度出
力部材5の円盤状の部分と第1の剛性内歯車(S)41
の外周に対して回転自在の状態で支持されている。さら
に、この円筒形の1自由度出力部材6の内周面の中程の
位置には、内側に向けて突出した環状突起61が形成さ
れており、ここに、1段目および2段目の第2の剛性内
歯車(D)32、42が固着されている。
【0016】ここに、1段目の波動発生器34は、入力
軸2と一体回転する状態と、入力軸とは切り離されてケ
ース1aの側に固定される状態とに切り換えることがで
きるように、波動発生器34と、装置ケース1aおよび
入力軸2との間にはドグクラッチ機構10が組み込まれ
ている。このドククラッチ機構10は、入力軸2の軸線
方向に向けて、波動発生器34から離れた第1の位置
(図において実線で示す位置)と、波動発生器34に接
近した第2の位置(図において点線で示す位置)との間
をスライド可能な係合部材11と、この係合部材11が
常時係合している波動発生器34の側の係合溝12と、
点線で示す第2の位置に係合部材11が位置していると
きにのみこの係合部材11が係合するように入力軸2の
外周に固定した係合突起13と、上記の係合部材11を
スライドさせるための機構(図示せず)から構成されて
いる。
【0017】次に、このように構成した本例の減速装置
1の減速動作を説明する。
【0018】まず、図2に示すように、ドグクラッチ機
構10の係合部材11が第1の位置に設定された場合に
は、1段目の波動発生器34は、入力軸2から切り離さ
れてケース(固定側部材)1aの側に固定される。した
がって、1段目の調和減速機3は動作せず、その第2の
剛性内歯車(D)32に固定されている1自由度出力部
材6および2段目の側の第2の剛性内歯車(D)42は
回転せずに停止状態とされる。よって、2段目側の調和
減速機4は、その第2の剛性内歯車(D)42が固定さ
れた単独の調和減速機と同様に動作して、その第1の剛
性内歯車(S)41の側から減速回転が出力される。す
なわち、ここに固定されている2自由度出力部材5のみ
が減速回転する。このときに減速比iは次式で表され
る。
【0019】 i=1/(R+1) (1) ここに、Rは速比である。
【0020】次に、図3に示すように、ドグクラッチ機
構10の係合部材11が第2の位置に設定された場合に
は、1段目の波動発生器34が入力軸2に固定された、
これと一体回転する。2段目の側の調和減速機4も同様
に入力軸2と一体回転する。したがって、双方の調和減
速機3、4が同時に動作する。
【0021】1段目の調和減速機3はその第1の剛性内
歯車(S)31が固定されているので、その第2の剛性
内歯車(D)32から減速回転が出力され、ここに固定
されている1自由度出力部材6が次式で示す減速比iで
減速回転する。また、2段目の側の第2の剛性内歯車
(D)42も同一回転する。
【0022】 i=−1/R (2)
【0023】2段目の調和減速機4においては、波動発
生器44が入力軸2と同一方向に同一速度で回転し、第
2の剛性内歯車(D)42が入力軸2とは逆方向に
(2)式で求まる減速比で回転する。この結果、第1の
剛性内歯車(S)41は、ケース(固定側部材)1aに
対して見かけ上停止した状態となる方向および速度で回
転する。すなわち、ここに固定されている1自由度出力
部材5はケース1aに対して相対回転はしない。したが
って、ケース1aの側に対して、2自由度出力部材6の
みが(2)式で求まる減速比で回転する。
【0024】以上説明したように、本例の減速装置1に
おいては、ドグクラッチ機構10を切り換えることによ
り、ケース(固定側部材)1aに対して、2自由度を持
つ減速回転出力を得ることができる。
【0025】なお、本例の減速装置においては、1段目
の側から、第1の剛性内歯車(S)、第2の剛性内歯車
(D)、第2の剛性内歯車(D)および第1の剛性内歯
車(S)の順に配列したが、この代わりに、第2の剛性
内歯車(D)、第1の剛性内歯車(S)、第1の剛性内
歯車(S)および第2の剛性内歯車(D)の順に配列し
てもよい。また、本例の装置ではドグクラッチ機構を用
いているが、別の構造の切り換え機構を利用して、1段
目の波動発生器の接続状態を切り換えるようにしてもよ
いことは勿論である。さらには、本例の装置では、楕円
形の波動発生器を用いて剛性内歯車に対して可撓性外歯
車を2カ所で噛み合わせる最も典型的な調和減速機を利
用しているが、これ以外の構成の調和減速機を利用して
もよいことは勿論である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、クラッチ機構を切り換えることによって、2つの出
力部材のうちの一方を固定側部材に対して停止した状態
に保持し、他方の側から異なる減速比の回転出力を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の減速装置を示す部分断面図
である。
【図2】図1の減速装置の動作を説明するための部分断
面図である。
【図3】図1の減速装置の動作を説明するための部分断
面図である。
【符号の説明】
1・・・減速装置 2・・・入力軸 3・・・1段目の調和減速機 4・・・2段目の調和減速機 5・・・2自由度出力部材(第1の回転出力部材) 6・・・1自由度出力部材(第2の回転出力部材) 7、8、9・・・ボールベアリング 10・・・ドグクラッチ機構

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1段目の調和減速機と、これと同一速比
    の2段目の調和減速機を有し、 これらの調和減速機は、それぞれ、環状をした第1およ
    び第2の剛性内歯車と、これらの内側に配置された環状
    の可撓性外歯車と、この外歯車の内側に装着され、当該
    外歯車を半径方向に撓めて前記第1および第2の剛性内
    歯車のそれぞれに対して部分的に噛み合わせ、これらの
    噛み合わせ位置を周方向に移動させることにより、前記
    第1および第2の剛性内歯車のいずれか一つと可撓性外
    歯車との間に相対回転を発生させるための波動発生器を
    備え、 前記1段目の調和減速機における波動発生器は、入力軸
    と一体回転する状態および回転しない固定状態に切り換
    えることができるように、クラッチ機構を介して入力軸
    に接続されており、前記2段目の調和減速機における波
    動発生器は当該入力軸に一体回転するように固定されて
    おり、 前記1段目の調和減速機における第1の剛性内歯車は回
    転しないように固定され、前記2段目の調和減速機にお
    ける第1の剛性内歯車には、第1の回転出力部材が一体
    回転するように固定されており、 前記1段目および2段目の調和減速機のそれぞれにおけ
    る第2の剛性内歯車には、第2の回転出力部材が一体回
    転するように固定されている、 ことを特徴とする2自由度の回転出力を有する減速装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記の2つの調和減
    速機における波動発生器は、可撓性外歯車を楕円形状に
    撓めて、楕円形状の長軸両端の2カ所で外歯車の部分を
    剛性内歯車に噛み合わせるものであり、前記第1の剛性
    内歯車は前記外歯車と同一の歯数であり、前記第2の剛
    性内歯車は前記外歯車よりも2n枚(nは正の整数)多
    い歯数であることを特徴とする2自由度の回転出力を有
    する減速装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記の2つの調和減
    速機における波動発生器は、可撓性外歯車を楕円形状に
    撓めて、楕円形状の長軸両端の2カ所で外歯車の部分を
    剛性内歯車に噛み合わせるものであり、前記第2の剛性
    内歯車は前記外歯車と同一の歯数であり、前記第1の剛
    性内歯車は前記外歯車よりも2n枚(nは正の整数)多
    い歯数であることを特徴とする2自由度の回転出力を有
    する減速装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3において、前記の2つの
    調和減速機は前記入力軸に対して同軸状態に隣接配置さ
    れており、これらの調和減速機のうち、2段目の調和減
    速機の外側端面の側には、前記第1の回転出力部材が隣
    接配置されており、これらの調和減速機および第1の回
    転出力部材の外周には、環状の前記第2の回転出力部材
    が同軸状態に配置されていることを特徴とする2自由度
    の回転出力を有する減速装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記クラッチ機構
    は、前記入力軸の軸線方向における第1および第2の位
    置の間をスライド可能なドグクラッチ機構であり、前記
    第1の位置では、前記1段目の調和減速機の波動発生器
    が回転しないように固定部材の側に結合され、前記第2
    の位置では、当該波頭発生器が入力軸と一体回転するよ
    うに、当該入力軸に結合されるようになっていることを
    特徴とする2自由度の回転出力を有する減速装置。
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