(57)【要約】【課題】往路の変位終端で高トルクを発生させた後、減速比を自動的に切り換えて復路に沿ってアクチュエータを高速で変位させることにある。【解決手段】太陽歯車１６、遊星歯車１８及び内歯車２０にはすば歯車を用いることにより、予め設定された所定トルクを超える負荷が内歯車２０に付与された場合に、内歯車２０が、前記太陽歯車１６と異なる方向に回転しながら、入力軸方向又は出力軸方向に移動し、減速比を自動的に切り替える。【選択図】図１
2006022950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって動作する変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、
前記回転駆動源に連結される入力軸と、前記アクチュエータに連結される出力軸と、はすば歯車である太陽歯車と遊星歯車と内歯車と、前記遊星歯車を回転自在に軸支するとともに、前記遊星歯車の公転に伴って一体的に回転するキャリアとを含む遊星歯車機構と、
前記内歯車と前記遊星歯車との間でスラスト力を発生させる抵抗手段と、
出力負荷の増減に従って前記内歯車を前記スラスト力により移動させ、前記内歯車の回転運動を制動させる制動手段とを備えることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項２】
請求項１記載の減速比自動切換装置において、
前記抵抗手段は、粘性抵抗体であることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項３】
請求項２記載の減速比自動切換装置において、
前記粘性抵抗体は、前記内歯車に内挿された前記キャリアのインナ部と前記遊星歯車と前記内歯車との間に設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項４】
請求項１記載の減速比自動切換装置において、
前記制動手段は、前記内歯車を入力軸方向又は出力軸方向に平行移動させ、前記内歯車の回転運動を制動させることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記制動手段は、遊星歯車機構を収装するハウジングに設けられたロック部と、前記内歯車の周縁部に設けられた内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段を有することを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記制動手段は、遊星歯車機構を収装するハウジングの一方に設けられたロック部と前記内歯車の一方の周縁部に設けられた内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする第１内歯車ロック手段と、
前記ハウジングの他方に設けられたロック部と前記内歯車の他方の周縁部に設けられた内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする第２内歯車ロック手段とを有し、
前記内歯車が入力軸方向に平行移動した際、前記第１内歯車ロック手段により前記内歯車の回転運動を制動させ、前記内歯車が出力軸方向に平行移動した際、前記第２内歯車ロック手段により前記内歯車の回転運動を制動させることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記制動手段は、前記内歯車の周縁部に設けられた内歯車クラッチと、前記内歯車クラッチと噛合するために設けられたロック板が噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段を有することを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項８】
請求項７記載の減速比自動切換装置において、
前記ロック板は、前記ハウジングに固着されていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項９】
請求項７記載の減速比自動切換装置において、
前記ハウジングと前記ロック板の間にはダンパ機構が設けられ、内歯車クラッチとロック板が噛合した後に、前記ダンパ機構により、前記内歯車の回転を停止させることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記キャリアには係止手段が設けられ、前記内歯車には前記係止手段と係合する溝が設けられ、
前記アクチュエータから予め設定されたトルク以下の負荷が前記出力軸を介して前記キャリアに付与されている場合、前記係止手段が前記溝に係合して、前記内歯車は前記入力軸方向又は前記出力軸方向への移動が阻止されていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記ロック板及び前記内歯車は、機械的強度を等しくするために同一材料で形成されていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記遊星歯車を軸支するピンと前記遊星歯車との間に粘性抵抗体が設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記粘性抵抗体が前記キャリアから流出するのを防ぐための第１シール手段が前記キャリアに設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記太陽歯車と前記遊星歯車との間に設けられた粘性抵抗体が前記入力軸からから流出するのを防ぐための第２シール手段が前記入力軸に設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１５】
回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって動作する変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、
前記回転駆動源に連結される入力軸と、前記アクチュエータに連結される出力軸と、はすば歯車である太陽歯車と遊星歯車と内歯車と、前記遊星歯車を回転自在に軸支するとともに、前記遊星歯車の公転に伴って前記出力軸と一体的に回転するキャリアとを含む遊星歯車機構を備え、
前記内歯車は、入力軸方向又は出力軸方向に平行移動可能であり、前記内歯車の周縁部には、遊星歯車機構を収装するハウジングに設けられたロック部と噛合するための内歯車クラッチが設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の減速比自動切換装置において、
前記減速比自動切換装置は、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記キャリアに付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記内歯車が前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記内歯車が前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段と、
前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の駆動作用下に前記太陽歯車を反転させて前記内歯車のロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段と、
を有することを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の減速比自動切換装置において、
前記減速比自動切換装置は、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記キャリアに付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記内歯車が前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記内歯車が前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段と、
前記出力軸を介して前記内歯車に付与されたトルクが、予め設定されたトルク以下になった際、回転駆動源の駆動作用下に、前記内歯車が前記移動方向と反対方向に平行移動し、前記内歯車のロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段と、
を有することを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記内歯車クラッチは、前記内歯車の両周縁部に周方向に沿って延在し、回転軸方向に向かって突出する複数の突部であり、
前記ロック部は、複数の前記内歯車クラッチに対応して逆向きに突出する複数の突部であることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項１９】
請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記内歯車と別個に形成された前記内歯車クラッチを有する環状体が該内歯車の周縁部に入力軸方向又は出力軸方向に平行移動可能に設けられ、前記内歯車が前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動した際、前記環状体と前記内歯車との間に挟持される弾性部材が前記内歯車の外周面に設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項２０】
回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって動作する変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、
前記回転駆動源に連結される入力軸と、前記アクチュエータに連結される出力軸と、はすば歯車である太陽歯車と遊星歯車と内歯車と、前記遊星歯車を回転自在に軸支するとともに、前記遊星歯車の公転に伴って前記出力軸と一体的に回転するキャリアとを含む遊星歯車機構を備え、
前記遊星歯車と前記キャリアは、入力軸方向又は出力軸方向に一体的に平行移動可能であり、前記キャリアの周縁部には、遊星歯車機構を収装するハウジングに設けられたロック部と噛合するためのキャリアクラッチが設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の減速比自動切換装置において、
前記減速比自動切換装置は、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記遊星歯車及び前記キャリアが前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記キャリアクラッチが噛合することにより前記キャリアの回転を停止させてロックするキャリアロック手段と、
前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の駆動作用下に前記太陽歯車を反転させて前記キャリアのロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えるキャリアロック解除手段と、
を有することを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項２２】
請求項２０記載の減速比自動切換装置において、
前記減速比自動切換装置は、さらに、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記遊星歯車及び前記キャリアが前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記キャリアクラッチが噛合することにより前記キャリアの回転を停止させてロックするキャリアロック手段と、
前記出力軸を介して前記内歯車に付与されたトルクが、予め設定されたトルク以下になった際、回転駆動源の駆動作用下に、前記前記遊星歯車及び前記キャリアが前記移動方向と反対方向に平行移動し、前記キャリアのロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段と、
を有することを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記キャリアクラッチは、前記内歯車の両周縁部に周方向に沿って延在し、回転軸方向に向かって突出する複数の突部であり、
前記ロック部は、複数の前記キャリアクラッチに対応して逆向きに突出する複数の突部であることを特徴とする減速比自動切換装置。
【請求項２４】
請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の減速比自動切換装置において、
前記遊星歯車及び前記キャリアが前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動した場合に、前記キャリアに設けられている弾性部材が前記ハウジングと前記キャリアによって挟持されることを特徴とする減速比自動切換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定トルクを越える負荷が付与された際、遊星歯車機構を用いて出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えることが可能な減速比自動切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、減速比切換機構が適用されるものとして、建設機械等の機械システムがある。この機械システムでは、リンク機構を駆動する伸縮作動系のアクチュエータとして電動シリンダが用いられている。
【０００３】
この種の電動シリンダは、ケーシング内において、回転軸が電動モータの入力部に連結され、この回転軸内にねじ軸が配置されている。ねじ軸は、ケーシング内に回転自在に支持されたナット部材に螺合し、回転軸とナット部材の間に減速比の異なる２組の遊星歯車機構が設けられている。各遊星歯車機構は、太陽歯車と、この各太陽歯車と筒状ケーシングの内側に設けた内歯車に噛み合って遊星運動する遊星歯車とからなり、それぞれの各太陽歯車は係合方向が正転方向と逆転方向に異なる一方向クラッチを介して回転軸に連結されている。そして、各遊星歯車機構の遊星歯車を回転自在に支持している遊星支持軸はナット部材に結合されている。
【０００４】
この電動シリンダでは、電動モータが正転方向に回転駆動すると、回転軸も正転方向に回転し、減速比が小さい遊星歯車機構を介してナット部材が正転してねじ軸が伸長動される。一方、電動モータが逆転方向に回転駆動すると、回転軸も逆転方向に回転し、減速比が大きい遊星歯車機構を介してナット部材が逆転してねじ軸が短縮動される（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８４９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の電動シリンダでは、ねじ軸が伸長動作、短縮動作を行うために、２種類の減速比の異なる遊星歯車機構を用いる必要があり、部品点数が増え、電動シリンダ全体が大きくなってしまうという問題がある。また、上述の電動シリンダの遊星歯車機構では、電動シリンダにかかる負荷トルクの大小にかかわらず、伸長動作は低速、大推力であり、一方、短縮動作は、高速、小推力である。従って、伸長動作については、電動シリンダにかかる負荷トルクが小さい場合であっても、ねじ軸の移動速度を高速にすることができないという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明は、アクチュエータを構成する変位部材の動作に対応して自動的に減速比を切り換え、これによって、トルクの制御、高速なトルクの伝達をすることができる減速比自動切換装置を提供することを目的とする。また、部品点数が減少し、装置全体を小さくすることができる減速比自動切換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の前記目的は、回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって動作する変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、前記回転駆動源に連結される入力軸と、前記アクチュエータに連結される出力軸と、はすば歯車である太陽歯車と遊星歯車と内歯車と、前記遊星歯車を回転自在に軸支するとともに、前記遊星歯車の公転に伴って一体的に回転するキャリアとを含む遊星歯車機構と、前記内歯車と前記遊星歯車との間でスラスト力を発生させる抵抗手段と、出力負荷の増減に従って前記内歯車を前記スラスト力により平行移動させ、前記内歯車の回転運動を制動させる制動手段とを備えることを特徴とする減速比自動切換装置によって達成される（請求項１に記載の発明）。
【０００９】
本発明によれば、太陽歯車、遊星歯車及び内歯車にはすば歯車を用い、キャリア部に設けられたインナ部と内歯車との間に抵抗手段を設けることにより、予め設定されたトルクを超える負荷がキャリアに付与された場合に、内歯車とキャリアとの相対的回転速度差に基づいて内歯車が入力軸方向又は出力軸方向に平行移動し、キャリアに連結された出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えることができる。
【００１０】
前記抵抗手段として、粘性抵抗体を用いることにより、予め設定されたトルクを超える負荷がキャリアに付与された場合に、減速比の切り換えを効果的に行うことができ、かつ効率的にトルクを伝達することができる（請求項２に記載の発明）。さらに、前記粘性抵抗体は、スラスト力を得るために前記内歯車に内挿された前記キャリアのインナ部及び前記遊星歯車と前記内歯車との間に設けられ、より効率的にトルクを伝達することができる（請求項３に記載の発明）。
【００１１】
前記制動手段は、内歯車とキャリアとの相対的回転速度差に基づいて、粘性抵抗手段の粘性抵抗が変化することにより、前記内歯車を入力軸方向又は出力軸方向に平行移動させ、前記内歯車の回転運動を確実に制動させる（請求項４に記載の発明）。
【００１２】
前記制動手段は、さらに遊星歯車機構を収装するハウジングに設けられたロック部と、前記内歯車の周縁部に設けられた内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段を有する（請求項５に記載の発明）。
【００１３】
前記制動手段は、遊星歯車機構を収装するハウジングの一方に設けられたロック部と前記内歯車の一方の周縁部に設けられた内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする第１内歯車ロック手段と、前記ハウジングの他方に設けられたロック部と前記内歯車の他方の周縁部に設けられた内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする第２内歯車ロック手段とを有し、前記内歯車が入力軸方向に平行移動した際、前記第１内歯車ロック手段により前記内歯車の回転運動を制動させ、前記内歯車が出力軸方向に平行移動した際、前記第２内歯車ロック手段により前記内歯車の回転運動を制動させる（請求項６に記載の発明）。
【００１４】
さらに、ハウジングにロック部を設け、内歯車の周縁部に第１内歯車ロック手段及び第２内歯車ロック手段を設け、内歯車が入力軸方向に平行移動した際は、第１内歯車ロック手段により内歯車の回転運動を制動させ、内歯車が出力軸方向に平行移動した際は、第２内歯車ロック手段により内歯車の回転運動を制動させることにより、減速比の切り換えを行うことができる。
【００１５】
前記制動手段は、前記内歯車の周縁部に設けられた内歯車クラッチと、前記内歯車クラッチと噛合するために設けられたロック板が噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段を有する（請求項７に記載の発明）。また、前記ロック板は、前記ハウジングに固着されている（請求項８に記載の発明）。
【００１６】
また、前記ハウジングと前記ロック板の間にはダンパ機構が設けられ、内歯車クラッチとロック板が噛合した後に、前記ダンパ機構により、前記内歯車の回転を停止させることが可能となる（請求項９に記載の発明）。このダンパ機構によって、内歯車とロック板の接触によって生じる摩耗や発生する音を低減することができる。
【００１７】
前記キャリアには係止手段が設けられ、前記内歯車には前記係止手段と係合するための溝が設けられ、前記アクチュエータから予め設定されたトルク以下の負荷が前記出力軸を介して前記キャリアに付与されている場合には、前記係止手段が前記溝に係合して、前記内歯車の前記入力軸方向又は前記出力軸方向への移動を防ぐことができる（請求項１０に記載の発明）。前記係止手段を設けることによって、前記内歯車の前記入力軸方向又は前記出力軸方向への移動が阻止され、低負荷時における前記内歯車クラッチと前記ロック板との当接が回避されて当接音の発生を防止することができる。
【００１８】
前記ロック板と前記内歯車の機械的強度を等しくするためにそれぞれ同一材料で形成することにより、ロック板と内歯車の係合による内歯車ロック受部やロック部の摩耗を防ぐことができる（請求項１１に記載の発明）。
【００１９】
また、本発明によれば、前記遊星歯車を軸支するピンと前記遊星歯車の間に粘性抵抗を設けることにより減速比の切り替えを効果的に行うことができる（請求項１２に記載の発明）。
【００２０】
さらに、前記粘性抵抗体が前記キャリアから流出するのを防ぐため、例えば、キャリアリング等からなる第１シール手段が前記キャリアに設けられている（請求項１３に記載の発明）。さらにまた、前記太陽歯車と前記遊星歯車との間に設けられた粘性抵抗体が前記入力軸からから流出するのを防ぐため、例えば、入力軸リング等からなる第２シール手段が前記入力軸に設けられている（請求項１３に記載の発明）。
【００２１】
また、本発明によれば、前記遊星歯車を軸支するピンと前記遊星歯車の間に粘性抵抗を設けることにより減速比の切り替えを効果的に行うことができる（請求項１４に記載の発明）。
【００２２】
さらに、本発明の前記目的は、回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって動作する変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、前記回転駆動源に連結される入力軸と、前記アクチュエータに連結される出力軸と、はすば歯車である太陽歯車と遊星歯車と内歯車と、前記遊星歯車を回転自在に軸支するとともに、前記遊星歯車の公転に伴って前記出力軸と一体的に回転するキャリアとを含む遊星歯車機構を備え、前記内歯車は入力軸方向又は出力軸方向に平行移動可能であり、前記内歯車の周縁部には、遊星歯車機構を収装するハウジングに設けられたロック部と噛合するための内歯車クラッチが設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置によって達成される（請求項１５に記載の発明）。
【００２３】
この場合、前記減速比自動切換装置は、さらに、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記キャリアに付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記内歯車が前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記内歯車が前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段と、前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の駆動作用下に前記太陽歯車を反転させて前記内歯車のロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段とを有すると好適である（請求項１６に記載の発明）。
【００２４】
本発明によれば、アクチュエータの変位部材が往路に沿って変位する際、太陽歯車と内歯車は、同一の回転方向に回転した状態にある。そこで、アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が、出力軸を介してキャリアに付与された際、太陽歯車と同一の回転方向に回転している内歯車が太陽歯車と異なる方向に回転することにより、内歯車の周縁部に設けられた内歯車クラッチとハウジングに設けられたロック部が噛合し、内歯車の回転が停止されてロックされる。内歯車がロック状態となることにより、出力軸を介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、例えば、往路の変位終端位置においてアクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する。一方、アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の電流の極性を逆転させ、太陽歯車を反転させて内歯車のロック状態を解除する。従って、出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータの変位部材は、低トルク、高速で往路に沿って変位させることができる。
【００２５】
ここで、前記減速比自動切換装置は、さらに、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記キャリアに付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記内歯車が前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記内歯車が前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記内歯車クラッチが噛合することにより前記内歯車の回転を停止させてロックする内歯車ロック手段と、前記出力軸を介して前記内歯車に付与されたトルクが、予め設定されたトルク以下になった際、回転駆動源の駆動作用下に、前記内歯車が前記移動方向と反対方向に平行移動し、前記内歯車のロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段とを有するとよい（請求項１７に記載の発明）。
【００２６】
前記の構成を採用することにより、予め設定されたトルクを超える負荷がキャリアに付与された後に、キャリアに付与された負荷が予め設定されたトルク以下になった場合に減速比を自動に切り換えることができる。
【００２７】
前記内歯車の両周縁部に周方向に沿って延在し、回転軸方向に向かって突出する複数の突部である前記内歯車クラッチを設け、複数の前記内歯車クラッチに対応して逆向きに突出する複数の突部である前記ロック部を設けることにより、回転駆動源の回転駆動が時計方向又は反時計方向のいずれの方向に駆動しても、減速比を自動に切り換えることができる（請求項１８に記載の発明）。
【００２８】
前記内歯車が前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動した際に、環状体と前記内歯車とによって挟持される弾性部材が前記内歯車の外周面に設けられている（請求項１９に記載の発明）。
【００２９】
前記内歯車に弾性部材を設けることにより、内歯車クラッチとロック部のロック状態の解除を速やかに行うことができる。
【００３０】
本発明の前記目的は、また、回転駆動源とアクチュエータとの間に配設され、前記回転駆動源の回転駆動力によって動作する変位部材の減速比を自動的に切り換える装置であって、前記回転駆動源に連結される入力軸と、前記アクチュエータに連結される出力軸と、相互に噛合するはすば歯車である太陽歯車と遊星歯車と内歯車と、前記遊星歯車を回転自在に軸支するとともに、前記遊星歯車の公転に伴って前記出力軸と一体的に回転するキャリアとを含む遊星歯車機構を備え、前記遊星歯車と前記キャリアは入力軸方向又は出力軸方向に一体的に平行移動可能であり、前記キャリアの周縁部には、遊星歯車機構を収装するハウジングに設けられたロック部と噛合するためのキャリアクラッチが設けられていることを特徴とする減速比自動切換装置によって達成される（請求項２０に記載の発明）。
【００３１】
この場合、前記減速比自動切換装置は、さらに、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記遊星歯車及び前記キャリアが前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記キャリアクラッチが噛合することにより前記キャリアの回転を停止させてロックするキャリアロック手段と、前記アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の駆動作用下に前記太陽歯車を反転させて前記キャリアのロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えるキャリアロック解除手段とを有すること好適である（請求項２１に記載の発明）。
【００３２】
本発明によれば、アクチュエータの変位部材が往路に沿って変位し、トルクを越える負荷が出力軸を介して内歯車に付与された際、太陽歯車と同一の回転方向に回転していたキャリアが太陽歯車と異なる方向に回転することにより、キャリアクラッチとロック部が噛合し、キャリアの回転が停止されてロックされる。キャリアがロック状態となることより、出力軸を介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、例えば、往路の変位終端位置においてアクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する。一方、アクチュエータの変位部材が往路から復路に変位した際、回転駆動源の電流の極性を逆転させ、太陽歯車を反転させてキャリアのロック状態を解除する。従って、出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータの変位部材は、低トルク、高速で往路に沿って変位させることができる。
【００３３】
ここで、前記減速比自動切換装置は、さらに、前記アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が前記出力軸を介して前記内歯車に付与された際、前記太陽歯車と同一の回転方向に回転している前記遊星歯車及び前記キャリアが前記太陽歯車と異なる方向に回転しながら、前記入力軸方向又は前記出力軸方向に平行移動し、前記ロック部と前記キャリアクラッチが噛合することにより前記キャリアの回転を停止させてロックするキャリアロック手段と、前記出力軸を介して前記内歯車に付与されたトルクが、予め設定されたトルク以下になった際、回転駆動源の駆動作用下に、前記前記遊星歯車及び前記キャリアが前記移動方向と反対方向に平行移動し、前記キャリアのロック状態を解除することにより、前記出力軸からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換える内歯車ロック解除手段とを有するとよい（請求項２２に記載の発明）。前記の構成を採用することにより、予め設定されたトルクを超える負荷がキャリアに付与された後に、内歯車に付与された負荷が予め設定されたトルク以下になった場合に減速比を自動に切り換えることができる。
【００３４】
また、前記内歯車の両周縁部に周方向に沿って延在し、回転軸方向に向かって突出する複数の突部である前記キャリアクラッチを設け、複数の前記内歯車クラッチに対応して逆向きに突出する複数の突部である前記ロック部を設けることにより、回転駆動源の回転駆動が時計方向又は反時計方向のいずれの方向に駆動しても、減速比を自動に切り換えることができる（請求項２３に記載の発明）。
【００３５】
しかも、本発明によれば、前記遊星歯車及び前記キャリアが入力軸方向又は出力軸方向に平行移動した場合に、前記キャリアに設けられている弾性部材が前記ハウジングと前記キャリアによって挟持される（請求項２４に記載の発明）。
【００３６】
このようにキャリアに弾性部材を設けることにより、キャリアクラッチとロック部のロック状態の解除を速やかに行うことができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、アクチュエータの変位部材の動作に対応して自動的に減速比を切り換え、これによって、トルクの制御、高速なトルクの伝達をすることができる。また、部品点数が減少し、装置全体を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明に係る減速比自動切換装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３９】
図１は、第１の実施形態に係る減速比自動切換装置の分解斜視図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る減速比自動切換装置１０は、２分割されて構成されるハウジング１２ａ、１２ｂ及び遊星歯車機構１４を備える。
【００４０】
ハウジング１２ａは断面矩形状であり、後述する内歯車２０が入力軸２６方向に平行移動した場合に、後述する内歯車ロック受部３０ａ〜３０ｄと係合するための円弧状突起であるロック部３２ａ〜３２ｄが内部に形成され、さらに、前記入力軸２６を回転自在に軸支するための軸受部３４ａが設けられている。ハウジング１２ｂは、ハウジング１２ａと同様に断面矩形状であり、後述するように内歯車２０が出力軸２８方向に平行移動した場合に、内歯車ロック受部３１ａ〜３１ｄと係合するための円弧状突起であるロック部３３ａ〜３３ｄが内部に形成され、さらに、出力軸２８を回転自在に軸支するための軸受部３４ｂが設けられている。
【００４１】
遊星歯車機構１４は、入力軸２６と一体的に形成された太陽歯車１６と、前記太陽歯車１６の周方向に沿って約１２０度の角度で互いに離間して噛合し、公転及び自転する遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、内歯車２０及びキャリア２２を備えている。前記キャリア２２は、円筒状の大径なインナ部２３とこのインナ部２３から前記ハウジング１２ｂに指向して突出する出力軸２８を有する。前記インナ部２３の内方に前記太陽歯車１６が臨入する。前記インナ部２３には、１２０度ずつ等角度で離間する窓部２１が形成され、前記遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、窓部２１に臨む。前記遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、この場合、ピン２４を用いてキャリア２２に回転自在に軸支され、ピン２４には、図３Ａ、図３Ｂに示されるようにその外周の一部を切り欠き形成した切欠部２９ａ、２９ｂが設けられている。前記切欠部２９ａ、２９ｂによって、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃとピン２４の間にクリアランス２５ａ、２５ｂが設けられ、これらのクリアランス２５ａ、２５ｂにオイルやグリス等が充填される。前記オイル又はグリスは粘度の高い品質のものが好ましい。さらに、前記遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃの外周側には、大径な内歯車２０が嵌合し、前記内歯車２０の内周に刻設された内歯と噛合する。前記太陽歯車１６と一体的な入力軸２６は、図示しない回転駆動源の回転駆動軸にカップリング部材（図示せず）を介して連結される。この場合、前記入力軸２６と出力軸２８とは、同軸上に設けられていることは図１から容易に諒解されよう。
【００４２】
太陽歯車１６、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び内歯車２０は、はすば歯車で構成されている。この場合、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃとキャリア２２のインナ部２３との間及び遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと内歯車２０の間には、粘性抵抗を得るために、粘度の高いオイルやグリス等が充填乃至塗布されている。なお、粘性抵抗を効果的に得るためには、インナ部２３と内歯車２０の歯先との間のクリアランス２７が、０．１ｍｍ以下であることが好ましい（図４参照）。
【００４３】
太陽歯車１６、遊星歯車１８及び内歯車２０を構成するはすば歯車のねじれ角は、特に限定されないが、約３０°〜４０°であることが好ましい。また、粘性抵抗体として用いられるオイルやグリス等の粘度は、特に限定されないが、約１００００〜１０００００（ｃＳｔ）であることが好ましい。さらに、粘性抵抗体の粘性抵抗は、上述した、クリアランスの幅、グリス等の粘度の他にせん断速度によっても変化させることができる。
【００４４】
前記内歯車２０の円筒状の端部にはそれぞれ湾曲して突出する複数の内歯車ロック受部３０ａ〜３０ｄ、３１ａ〜３１ｄが形成されている。内歯車ロック受部３０ａ〜３０ｄ、３１ａ〜３１ｄは、図１４に示すようにロック部３２ａ〜３２ｄ、３３ａ〜３３ｄに対応して周方向に曲線を描く突起形状である。内歯車ロック受部３０ａ〜３０ｄ、３１ａ〜３１ｄ及びロック部３２ａ〜３２ｄ、３３ａ〜３３ｄは、内歯車ロック手段として機能する。
【００４５】
前記のように構成される入力軸２６、内歯車２０及びキャリア２２を組み立てるに際しては、先ず、入力軸２６をハウジング１２ａの軸受部３４ａに挿入し、出力軸２８をハウジング１２ｂの軸受部３４ｂに挿入し、前記キャリア２２の外側に内歯車２０を嵌合する。そして、入力軸２６の太陽歯車１６を遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃに噛合するようにハウジング１２ａとハウジング１２ｂとを接合し、ねじ止めすることにより、前記ハウジング１２ａ、１２ｂの内部に遊星歯車機構１４が収装される（図５参照）。
【００４６】
次に、前記減速比自動切換装置１０の動作について説明する。先ず、図示しない回転駆動源を付勢して回転駆動源の回転駆動力を、入力軸２６を介して太陽歯車１６に伝達する。この回転駆動力は、入力軸２６から出力軸２８の方向（図２の矢印Ｚ方向）に見て、入力軸２６及び太陽歯車１６を時計方向に回転させるものとする。
【００４７】
入力軸２６に低負荷の回転力が伝達されると、太陽歯車１６、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、インナ部２３及び内歯車２０間では粘性抵抗体が用いられているため、この粘性抵抗体の粘性抵抗によって静摩擦力が働くために、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃは自転することなく矢印方向に公転（これをクロスした矢印方向で示す。以下同様）し、内歯車２０も矢印方向に公転（太字の矢印方向で示す。以下同様）し、キャリア２２も一体となって時計方向に公転する（図６参照）。すなわち、図６において、太陽歯車１６が矢印方向に回転（斜線の矢印方向で示す。以下同様）すると、低回転であるためにインナ部２３と内歯車２０との間の粘性抵抗体によって、静摩擦力が作用し、インナ部２３と、内歯車２０と、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、太陽歯車１６が一体化して回転するに至る。
【００４８】
次に、予め設定されたトルクを越える負荷が出力軸２８を介してキャリア２２に付与された場合、太陽歯車１６が回転することにより、遊星歯車１８は公転せずに太陽歯車１６と反対方向である反時計方向に自転（白抜き矢印方向）し、遊星歯車１８と噛合している内歯車２０は反時計方向に回転することとなる（図７参照）。すなわち、出力軸２８が付与される負荷によって回転速度が低下すると、前記出力軸２８と一体的に形成されたキャリア２２も回転速度が低下するに至る。しかしながら、内歯車２０は従前のまま回転しようとするために、換言すれば、キャリア２２の回転速度よりも内歯車２０の回転速度が大であるために、前記内歯車２０とキャリア２２の間の粘性抵抗が増加する。この粘性抵抗の増大に伴い、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及びそれらに噛合する内歯車２０がはすば歯車であることから、その歯筋方向にスラスト力を生じ、図８に示すように、内歯車２０が矢印方向Ｚ１へと移動することになる。
【００４９】
この結果、内歯車ロック受部３１ｂとロック部３３ｂ、内歯車ロック受部３１ｃとロック部３３ｃが噛合し、内歯車２０がロック状態になって、更なる移動が出来なくなる。前記内歯車２０がロック状態になることにより、太陽歯車１６の図６における斜線矢印方向の自転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２とともに時計方向に公転し（図９参照）、出力軸２８に対し減速された回転速度と増大されたトルクとが伝達される。この場合、前記トルクは遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと内歯車２０とのギア比に対応した力となる。
【００５０】
次いで、内歯車２０のロック状態を解除するために、回転駆動方向を反転させる。すなわち、入力軸２６を介して太陽歯車１６を反時計方向に回転させる。この結果、図１０に示すように、太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２とともに反時計方向に公転する（図１０参照）。太陽歯車１６が反時計方向への回転を開始した直後は、内歯車２０は、ロック状態、すなわち、停止した状態であるために、キャリア２２と内歯車２０の間には、相対的回転速度数の差が生じることにより、内歯車２０とインナ部２３間の粘性抵抗が増大する。この内歯車２０とインナ部２３間の粘性抵抗の増大並びに遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び内歯車２０がはすば歯車あることから、歯車円筒面に螺旋状に形成された歯筋の方向にスラスト力が生じる。このスラスト力によって、内歯車２０がＺ１方向と逆方向に平行移動することとなる。内歯車２０がＺ１方向と逆方向にかつ時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車２０の内歯車ロック受部３０がハウジング１２ｂのロック部３２から離間し、内歯車２０のロック状態が解除される。
【００５１】
前記のように、内歯車２０のロック状態が解除されると、太陽歯車１６の反時計方向の回転に合わせて、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、内歯車２０及びキャリア２２が再び一体となって、太陽歯車１６の周りを反時計方向に公転し（図１１参照）、図５に示す初期位置に復帰する。すなわち、内歯車２０のロック状態が解除された後、太陽歯車１６が反時計方向へと高速度で回転すると、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃはその自転をすることなく反時計方向へと回転し、内歯車２０も反時計方向へと自転する。
【００５２】
前記の場合は、入力軸２６及び太陽歯車１６を時計方向に回転させている状態を説明したが、これら入力軸２６と太陽歯車１６を反時計方向に回転させた場合も同様の動作及び効果が達成される。
【００５３】
すなわち、入力軸２６及び太陽歯車１６を反時計方向に回転させ、この状態で、予め設定されたトルクを越える負荷が出力軸２８を介してキャリア２２に付与された場合には、図１２に示すように、内歯車ロック受部３０ｂとロック部３２ｂ、内歯車ロック受部３０ｃとロック部３２ｃが噛合し、内歯車２０がロック状態になる。さらにまた、回転駆動力を反転し、入力軸２６を介して太陽歯車１６を時計方向に回転させることにより、内歯車２０がロック状態から解除され、図５に示す初期位置に復帰する。
【００５４】
一方、図８に示されるように内歯車２０がロック状態にあるとき、出力軸２８へ付与される負荷を減少させることにより、前記内歯車２０のロック状態の解除を行うことができる。すなわち、出力軸２８への負荷が減少した状態では、太陽歯車１６の時計方向の回転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２とともに時計方向に公転し、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと噛合している内歯車２０は時計方向に回転する（図１３参照）。この状態において、内歯車２０とインナ部２３間の粘性抵抗体によって、内歯車２０の回転速度がキャリア２２の回転速度よりも小さくなり、前記キャリア２２と内歯車２０の間には、相対的回転速度数に差が生じ、その結果、内歯車２０とインナ部２３間の粘性抵抗が増大する。この内歯車２０とインナ部２３間の粘性抵抗体の増大並びに遊星歯車１８と内歯車２０がはすば歯車あることから、歯車円筒面に螺旋状に形成された歯すじの方向にスラスト力が生じる。
【００５５】
さらに、図１４に示すように、内歯車ロック受部３１ｃとロック部３３ｃは、周方向に曲線を描く形状となっているために、内歯車２０が時計方向に回転することにより、Ｚ１方向と逆方向に前記スラスト力とともに力が作用し、内歯車２０が平行移動することとなる。すなわち、内歯車２０がＺ１方向と逆方向にかつ時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車ロック受部３１ａ〜３１ｄがロック部３３ａ〜３３ｄから離間し、内歯車２０のロック状態が解除される。
【００５６】
第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０では、太陽歯車１６、遊星歯車１８及び内歯車２０に、はすば歯車を用い、キャリア２２に設けられたインナ部２３と内歯車２０との間に粘性抵抗体を設けることにより、予め設定されたトルクを超える負荷がキャリア２２に付与された場合に、内歯車２０とキャリア２２との相対的回転速度差に基づいて、内歯車２０が入力軸２６方向又は出力軸２８方向に平行移動し、出力軸２８からアクチュエータの変位部材に伝達される減速比を自動的に切り換えることができる。また、アクチュエータの変位部材が往路で一旦停止した後に、再び、往路方向に変位する場合も容易に内歯車２０のロック状態も解除し、減速比を自動に切り換えることが可能となりかつ、アクチュエータの変位部材を、低トルク、高速で往路に沿って変位させることができる。
【００５７】
次に、本発明の第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０が組み込まれた押圧装置７０（アクチュエータ）について、図１５Ａ〜図１５Ｃを参照して説明する。
【００５８】
押圧装置７０（アクチュエータ）は、ワークＷを必要に応じて押圧するための装置であり、基本的には、電動モータ７２、自動減速機７４、減速比固定減速機７６、送りねじ軸７８、移動体８０、パイプ８２及びガイド８４から構成される。なお、移動体８０及びパイプ８２は、アクチュエータの変位部材として機能する。
【００５９】
押圧装置７０は、回転駆動源である電動モータ７２の付勢作用下に自動減速機７４及び減速比固定減速機７６を介して、送りねじ軸７８が回転され、移動体８０のねじ溝を有する送りナット（図示せず）がガイド８４に案内されて送りねじ軸７８の軸線方向に沿って移動する。移動体８０には、ワークＷに当接し、先端部にワークＷを押圧するための押圧部８６を有するパイプ８２が連結されている。前記パイプ８２の内部は空洞であり、該空洞内部を送りねじ軸７８が挿通される構造になっている。
【００６０】
電動モータ７２が駆動され、前記電動モータ７２の低負荷の回転力は太陽歯車１６を回転し、その結果、遊星歯車１８、内歯車２０及びキャリア２２が一体となって太陽歯車１６の周りを時計方向に公転する（図６参照）。これにより、入力軸２６の回転数に対応する回転が出力軸２８に伝達されて高速回転し、出力軸２８から減速比固定減速機７６を介して、送りねじ軸７８が回転され、移動体８０のねじ溝を有する送りナットがガイド８４に案内されて送りねじ軸７８の軸線方向に沿って移動する。このため、図１５Ａに示される初期位置から、押圧部８６がワークＷ側に向かって高速に変位することとなる（図１５Ｂ参照）。
【００６１】
図１５Ｃに示すように、変位する押圧部８６がワークＷに当接し、押圧装置７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２８を介してキャリア２２に付与された場合、太陽歯車１６が回転することにより、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃは公転せずに、太陽歯車１６と反対方向である反時計方向に自転し、前記遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと噛合している内歯車２０は反時計方向に回転することとなる（図７参照）。この結果、内歯車２０にスラスト力が作用し、内歯車２０がＺ１方向に平行移動することとなる。
【００６２】
内歯車２０がＺ１方向に平行移動する結果、図８に示すように、内歯車ロック受部３１ｂとロック部３３ｂ、内歯車ロック受部３１ｃとロック部３３ｃが噛合し、内歯車２０がロック状態になる。内歯車２０がロック状態になることにより、太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８が反時計方向に自転しながら、キャリア２２とともに時計方向に公転し（図９参照）、出力軸２８を介して増大されたトルクが押圧装置７０の押圧部８６に伝達されることにより押圧部８６によってワークＷが押圧される（図１５Ｃ参照）。これによって、ワークＷの押圧加工や該ワークＷの位置の移動動作が行われる。
【００６３】
なお、内歯車２０がロックされた状態における減速比は、太陽歯車１６の歯数Ｚ（Ａ）、内歯車２０の歯数Ｚ（Ｃ）とすると、１／（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））と表され、出力軸２８から導出される出力トルクは、入力軸２６から導入される入力トルクの（１＋Ｚ（Ｃ）／Ｚ（Ａ））倍となる。例えば、太陽歯車１６の歯数を１２歯とし、内歯車２０の歯数を６６歯とした場合、６．５倍の高トルクが得られる。
【００６４】
前記のように、ワークＷを押圧部８６によって押圧した後、電動モータ７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２６を介して太陽歯車１６が反時計方向に回転させられる。前記太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２とともに反時計方向に公転する（図１０参照）。この結果、内歯車２０にスラスト力が作用し、内歯車２０がＺ１方向と逆方向に、かつ時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車２０の内歯車ロック受部３０がハウジング１２ｂのロック部３２から離間し、内歯車２０のロック状態が解除される。
【００６５】
内歯車２０のロック状態が解除されると、太陽歯車１６の反時計方向の回転に合わせて、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、内歯車２０及びキャリア２２が再び一体となって、太陽歯車１６の周りを反時計方向に公転する（図１１参照）。この結果、出力軸２８には入力軸２６に対応する回転速度が直接伝達されて高速回転し、押圧部８６がワークＷ側から離間する方向にガイド８４に導かれながら高速に移動させられ、図１５Ａの初期位置に復帰させることができる。
【００６６】
第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０によれば、アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が、出力軸２８を介してキャリア２２に付与された際、太陽歯車１６と同一の回転方向に回転している内歯車２０が太陽歯車１６と異なる方向に回転することにより、内歯車ロック受部３０ａ〜３０ｄ、３１ａ〜３１ｄとロック部３２ａ〜３２ｄ、３３ａ〜３３ｄが噛合し、内歯車２０の回転が停止されてロックされる。内歯車２０がロック状態となることより、出力軸２８を介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータの変位部材が高トルク、低速で変位する。一方、前記変位部材が往路から復路に変位方向を変更するには、回転駆動源の電流の極性を逆転させれば前記のように、太陽歯車１６を反転させて内歯車２０のロック状態が解除される。従って、出力軸２８からアクチュエータを構成する変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、前記変位部材は、低トルク、高速で復路に沿って変位させることができる。
【００６７】
なお、前記の第１の実施形態では、電動モータ７２と移動体８０との間を送りねじ軸７８によって連結し、前記電動モータ７２の回転力を伝達しているが、前記のように送りねじ軸７８に限定されるものではない。例えば、特願２００３−３１６６５６号に示すように、ベルト１４０によって移動体８０を変位させてもよい(図１６参照)。
【００６８】
また、図１７、１８に示すように、電動クランプ装置（特開２００１−１０５３３２号公報、特開２００２−２１９６２５号公報等参照）の如く、電動モータ７２と送りねじ軸７８とが並設されたもの、油圧シリンダ１４２に並設されたもの（特開２００５−５４８６２号公報等参照）のような構造のものにも利用できる（図１９参照）。
【００６９】
なお、第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０において、出力軸２８の回転数が入力軸２６の回転数より小さくなり、入力軸２６の回転数と出力軸２８の回転数の差が大きくなった場合であっても、出力軸２８に効率的に回転速度及びトルクを伝達するために、出力軸２８とキャリア２２間に内部抵抗として機能するビスカスカップリング部３６を設けてもよい。これを第２の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ａとして図２０に示す。この第２の実施形態においてはキャリア２２側にビスカスカップリング部３６を設けている。前記ビスカスカップリング部３６は、出力軸２８に中心部に孔を有する複数の円板３８が相互に所定間隔離間して積層され、この複数の離間する円板３８間にキャリア２２と一体的に設けられた円板３９が介装される。また、複数の円板３８、３９間には、粘度の高いオイルやグリス等が充填されている。
【００７０】
また、図２１に示すように、出力軸２８側にある一方の円板３９を調整ねじ１５０を螺回させて押圧することにより流体抵抗を増減させて回転駆動源の回転力の調整を図ることができる。
【００７１】
入力軸２６から出力軸２８に効率的に回転速度及びトルクを伝達するためには、入力軸２６と出力軸２８との間にパウダークラッチ１５２を介装してもよい(図２２Ａ参照)。また、入力軸２６と出力軸２８との間にあってロータ１６２に対し磁石１６０を設け、ハウジング１２ｂの内側に、アルミニウム又は銅の板体１６４を取り付け、この板体１６４を調整ねじ１６６で進退動作させて前記磁石１６０の磁束を変化させ回転抵抗を可変としてもよい(図２２Ｂ参照)。さらに、ロータ１６２の周囲にコイル１６８を取り付け、前記コイル１６８に対して抵抗１７０の抵抗を変化させてロータ１６２の回転を制御させてもよい(図２２Ｃ参照)。さらにまた、単純にロータ１６２をブレーキ１７２で締め付けて、該ロータ１６２の回転をオン・オフ制御してもよい(図２２Ｄ参照)。
【００７２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｂを図２３に示す。この第３の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｂは、第２の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ａに対して、内歯車２０Ａの外周端面に内歯車ロック解除機構４０が設けられている。
【００７３】
図２４にも示すように、内歯車ロック解除機構４０は、ばね取付部４２、ばね４４ａ、４４ｂ及び内歯車ロック受部３０ａ〜３０ｄ、３１ａ〜３１ｄを備える。内歯車２０Ａの外周面には、軸方向の略中央の位置に円環状に設けられているばね取付部４２を挟んで溝が形成され、この溝に螺旋状にばね４４ａ、４４ｂが巻回されている。さらに、前記内歯車２０Ａの円筒状の両周縁部には、該内歯車２０Ａと別個に形成され、内歯車ロック受部３０ａ〜３０ｄ、３１ａ〜３１ｄをそれぞれ有する第１環状体４６ａ及び第２環状体４６ｂが該内歯車２０Ａの環状係合溝４８に沿って入力軸２６方向又は出力軸２８方向に平行移動可能に設けられる。前記内歯車２０Ａが前記入力軸２６方向又は前記出力軸２８方向に平行移動した際、前記ばね４４ａ、４４ｂが前記第１環状体４６ａ（又は第２環状体４６ｂ）と前記内歯車２０Ａのばね取付部４２との間で挟持され、前記内歯車ロック受部３１ａ〜３１ｄ（３０ａ〜３０ｄ）とロック部３３ａ〜３３ｄ（３２ａ〜３２ｄ）とが係合してロック状態となった後、該ばね４４ａ、４４ｂの弾性力によって平行移動方向と反対方向に押圧されて前記ロック状態が速やかに解除される。なお、本実施形態では、ばね４４ａ、４４ｂを用いているが、弾性体であればばね部材に限定されず、例えばゴム等を用いることもできる。また、弾性体の弾性力と同等の機能を確保すべく、内歯車ロック解除機構４０として磁石を用いてもよい。
【００７４】
そこで、この第３の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｂを図１５Ａ〜図１５Ｃに示す押圧装置７０に組み込むと、図１５Ｂに示される状態で、押圧部８６がワークＷに向かって所定距離変位してワークＷに当接し、押圧装置７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２８を介してキャリア２２に付与された場合、太陽歯車１６が回転することにより、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃは公転せずに、太陽歯車１６と反対方向である反時計方向に自転し、遊星歯車１８と噛合している内歯車２０Ａは反時計方向に回転することとなる（図７参照）。この結果、内歯車２０Ａにスラスト力が作用し、内歯車２０ＡがＺ１方向に平行移動することとなる。
【００７５】
内歯車２０ＡがＺ１方向に平行移動し、図８に示すように、内歯車ロック受部３１とロック部３３が噛合し内歯車２０Ａがロック状態になる。内歯車２０Ａがロック状態になることにより、太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８が反時計方向に自転しながら、キャリア２２とともに時計方向に公転し（図９参照）、出力軸２８を介して増大されたトルクが押圧装置７０の押圧部８６に伝達されることにより押圧部８６によってワークＷが押圧される（図１５Ｃ参照）。
【００７６】
次いで、ワークＷを押圧部８６によって押圧した後、電動モータ７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２６を介して太陽歯車１６が反時計方向に回転させられる。太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８が時計方向に自転しながら、キャリア２２とともに反時計方向に公転する（図１０参照）。この結果、内歯車２０Ａにスラスト力が作用し、内歯車２０ＡがＺ１方向と逆方向にかつ、時計方向に回転しながら平行移動し、内歯車２０Ａの内歯車ロック受部３１がハウジング１２ｂのロック部３３から離間し、内歯車２０Ａのロック状態が解除される。
【００７７】
第３の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｂによれば、内歯車２０Ａに内歯車ロック解除機構４０を設けることにより、内歯車ロック受部３０、内歯車ロック受部３１とロック部３２、ロック部３３のロック状態の解除を速やかに行うことができる。
【００７８】
次に、本発明の第４の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｃを図２５に示す。図示されるように、本発明の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｃは、ハウジング１２ａ、１２ｂ及び遊星歯車機構１４Ｂを備える。一体的に組み付けられるハウジング１２ａ、１２ｂの内部には、遊星歯車機構１４Ｂが収装される。
【００７９】
ハウジング１２ａには、キャリア２２Ｂが入力軸２６方向に平行移動した場合に、後述するキャリアロック受部５２と係合するための突起状のロック部５４が内部に形成されている。また、ハウジング１２ｂには、キャリア２２Ｂが出力軸２８Ｂ方向に平行移動した場合に、後述するキャリアロック受部５３と係合するための突起状のロック部５５が内部に形成されている。ロック部５４、５５は、周方向に曲線を描く突起状である。また、内歯車２０Ｂを回転自在に軸支するための軸受部３４ｃが設けられている。
【００８０】
前記遊星歯車機構１４Ｂは、入力軸２６と一体的に形成された太陽歯車１６と、前記太陽歯車１６の周方向に沿って約１２０度の角度で互いに離間して噛合し、公転及び自転する遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと、内歯車２０Ｂ及びキャリア２２Ｂを備えている。前記キャリア２２Ｂは、円筒状の大径なインナ部２３Ｂとこのインナ部２３Ｂと同方向に突出する入力軸２６を有し、前記インナ部２３Ｂに小径の太陽歯車１６が挿入され、前記遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、前記キャリア２２Ｂに設けられている窓部２１に臨む。さらに、前記遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃの外周側には、出力軸２８Ｂが一体的に設けられた大径な内歯車２０Ｂが設けられて、前記内歯車２０Ｂの内周に刻設された内歯とも噛合する。
【００８１】
前記キャリア２２Ｂには、前記内歯車２０Ｂの円筒状の端部に向かってそれぞれ突出した複数のキャリアロック受部５２、５３が形成されている。キャリアロック受部５２、５３は、ロック部５４、５５に対応して周方向に曲線を描く突起状の形状である。キャリアロック受部５２、５３及びロック部５４、５５は、キャリアロック手段として機能する。
【００８２】
次に、前記減速比自動切換装置１０Ｃの動作について説明する。電動モータ７２が駆動され、前記電動モータ７２の低負荷な回転力は、太陽歯車１６を回転し、その結果、遊星歯車１８、内歯車２０Ｂ及びキャリア２２Ｂが一体となって、太陽歯車１６の周りを時計方向に公転する（図６参照）。この結果、入力軸２６の回転数に対応する回転数が出力軸２８Ｂに伝達されて高速回転し、出力軸２８Ｂから減速比固定減速機７６を介して送りねじ軸７８が回転され、移動体８０のねじ溝を有する送りナットがガイド８４に案内されて送りねじ軸７８の軸線方向に沿って移動する。このため、図１５Ａに示される初期位置から、押圧部８６がワークＷ側に向かって接近する方向に高速に変位することとなる（図１５Ｂ参照）。
【００８３】
図１５Ｃに示すように、押圧部８６がワークＷに当接し、押圧装置７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２８Ｂを介して内歯車２０Ｂに付与された場合、太陽歯車１６が回転することにより、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃは公転せずに、太陽歯車１６と反対方向である反時計方向に自転し、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと噛合している内歯車２０Ｂは反時計方向に回転することとなる（図７参照）。この結果、キャリア２２Ｂにスラスト力が作用し、キャリア２２ＢがＺ方向に平行移動することとなる。
【００８４】
キャリア２２ＢがＺ方向に平行移動しキャリアロック受部５３とロック部５５が噛合しロック状態になる。前記キャリア２２Ｂがロック状態になることにより、太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２Ｂとともに時計方向に公転し（図９参照）、出力軸２８Ｂを介して増大されたトルクが押圧装置７０の押圧部８６に伝達されることにより押圧部８６によってワークＷが押圧される（図１５Ｃ参照）。
【００８５】
次いで、ワークＷを押圧部８６によって押圧した後、電動モータ７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２６を介して太陽歯車１６が反時計方向に回転させられる。太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２Ｂとともに反時計方向に公転する（図１０参照）。この結果、キャリア２２Ｂにスラスト力が作用し、キャリア２２ＢがＺ方向と逆方向にかつ、時計方向に回転しながら平行移動し、キャリア２２Ｂのキャリアロック受部５３がロック部５５から離間し、キャリア２２Ｂのロック状態が解除される。
【００８６】
キャリア２２Ｂのロック状態が解除されると、太陽歯車１６の反時計方向の回転に合わせて、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、内歯車２０Ｂ及びキャリア２２Ｂが再び一体となって、太陽歯車１６の周りを反時計方向に公転する（図１１参照）。この結果、出力軸２８には入力軸２６に対応する回転速度が直接出力軸２８Ｂに伝達されて高速回転し、押圧部８６がワークＷ側から離間する方向にガイド８４に案内されながら高速に移動させられ、図１５Ａの初期位置に復帰させることができる。
【００８７】
第４の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｃによれば、アクチュエータから予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２８Ｂを介して内歯車２０Ｂに付与された際、太陽歯車１６と同一の回転方向に回転している遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及びキャリア２２Ｂが太陽歯車１６と異なる方向に回転することにより、キャリアロック受部５２、５３とロック部５４、５５が噛合し、キャリア２２Ｂの回転が停止されてロックされる。キャリア２２Ｂがロック状態となることより、内歯車２０Ｂを介して伝達される減速比が自動的に切り換わり、往路の終端位置近傍においてアクチュエータを構成する変位部材が高トルク、低速で変位する。一方、前記変位部材が往路から復路側に変位する際、回転駆動源の電流の極性を逆転させ、太陽歯車１６を反転させてキャリア２２Ｂのロック状態が解除される。従って、出力軸２８Ｂからアクチュエータの変位部材に伝達される減速比が自動的に切り換わり、アクチュエータを構成する変位部材は、低トルク、高速で復路に沿って変位させることができる。
【００８８】
次に、本発明の第５の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｄを図２６に示す。図２６に示すように、減速比自動切換装置１０Ｄは、第４の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｂに対して、キャリア２２Ｃの周縁部に円環状の溝が設けられ、この溝の中に円環状のばね６０ａ、６０ｂが設けられている。
【００８９】
そこで、この第５の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｄを前記押圧装置７０に組み込むと、図１５Ｂに示される状態で、押圧部８６がワークＷに向かって所定距離変位してワークＷに当接する。そして、押圧装置７０から予め設定されたトルクを超える負荷が出力軸２８Ｃを介して内歯車２０Ｃに付与された場合、太陽歯車１６が回転することにより、遊星歯車１８は公転せずに、太陽歯車１６と反対方向である反時計方向に自転し、遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃと噛合している内歯車２０Ｃは反時計方向に回転することとなる（図７参照）。この結果、キャリア２２Ｃにスラスト力が作用し、キャリア２２ＣがＺ方向に平行移動することとなる。
【００９０】
キャリア２２ＣがＺ方向に平行移動し、キャリアロック受部５３とロック部５５が噛合しキャリア２２Ｃがロック状態になる。キャリア２２Ｃがロック状態になることにより、太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが反時計方向に自転しながら、キャリア２２Ｃとともに時計方向に公転し（図９参照）、出力軸２８Ｃを介して増大されたトルクが押圧装置７０の押圧部８６に伝達されることにより押圧部８６によってワークＷが押圧される（図１５Ｃ参照）。
【００９１】
次いで、ワークＷを押圧部８６によって押圧した後、電動モータ７２に通電する電流の極性を反転させることにより、入力軸２６を介して太陽歯車１６が反時計方向に回転させられる。太陽歯車１６の回転によって遊星歯車１８ａ、１８ｂ、１８ｃが時計方向に自転しながら、キャリア２２Ｃとともに反時計方向に公転する（図１０参照）。この結果、キャリア２２Ｃにスラスト力が作用し、キャリア２２ＣがＺ方向と逆方向にかつ、時計方向に回転しながら平行移動し、キャリア２２Ｃのキャリアロック受部５３がロック部５５から離間し、キャリア２２Ｃのロック状態が解除される。キャリア２２Ｃのキャリアロック受部５３がハウジング１２ｂのロック部５５から離間し、キャリア２２Ｃのロック状態が解除される。この際、ばね６０ｂの弾性力によりキャリア２２ＣがＺ１方向と逆方向に平行移動され、キャリア２２Ｃのロック状態が速やかに解除される。
【００９２】
第５の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｄによれば、キャリア２２Ｃにばね６０ａ、６０ｂを有することにより、キャリアロック受部５２、５３とロック部５４、５５のロック状態の解除を速やかに行うことができる。
【００９３】
図２７は、第６の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｅの分解斜視図である。減速比自動切換装置１０Ｅは、第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０に対して、ハウジング１２ａ、１２ｂをハウジング２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃで構成し、キャリア２２をキャリア２２２ａ、２２２ｂで構成し、遊星歯車機構２１４内にキャリアリング２４０ａ、２４０ｂ、入力軸リング２４２を有し、ハウジング１２ａ内に形成されていたロック部３２ａ〜３２ｄをロック板２４４ａにロック部２３２ａ〜２３２ｄとして設け、ハウジング１２ｂ内に形成されていたロック部３３ａ〜３３ｄをロック板２４４ｂにロック部２３３ａ〜２３３ｄとして設けた点で相違している。
【００９４】
ハウジング２１２ａは円環状であり、入力軸２２６を回転自在に軸支するための軸受部２３４ａが設けられ、ハウジング２１２ｂは、ハウジング２１２ａと同様に円環状であり、出力軸２２８を回転自在に軸支するための軸受部２３４ｂが設けられ、ハウジング２１２ｃは円筒状に形成されている。
【００９５】
ロック板２４４ａは円環状であり、後述する内歯車２２０が入力軸２２６方向に平行移動した場合に、後述する内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄと係合するための円弧状突起からなるロック部２３２ａ〜２３２ｄが相互に対向するように設けられている。
【００９６】
ロック板２４４ｂは、ロック板２４４ａと同様に円環状からなり、後述するように内歯車２２０が出力軸２２８方向に平行移動した場合に、内歯車ロック受部２３１ａ〜２３１ｄと係合するための円弧状突起からなるロック部２３３ａ〜２３３ｄが相互に対向するように設けられている。
【００９７】
なお、内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄとロック部２３２ａ〜２３２ｄ又は内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄとロック部２３２ａ〜２３２ｄが係合する場合には衝撃力が作用し、内歯車ロック受部２３０、ロック部２３２は摩耗しやすくなる。
【００９８】
この摩耗を防ぐためには、内歯車ロック受部２３０、ロック部２３２の円弧状突起部同士の接触面積を大きくし、又は内歯車ロック受部２３０、ロック部２３２に多くの円弧状突起部を設けると好ましい。
【００９９】
また、摩耗を防ぐための他の方法としては、内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂの機械的強度を高める方法を採用することもできる。機械的強度を高める場合には、内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂのロックウエル硬度（ＨＲＣ）を５０以上にすることが好ましい。さらに、摩耗を防ぐための他の方法としては、内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂの材料を同じにして機械的強度を同等にする方法がある。
【０１００】
内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂの材料は同じものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアセタールを用いて内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂを形成することができる。ポリアセタール等の樹脂系の材料を用いた場合には、内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂの自重を軽くすることができるために、内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂが接触するときに発生する音を低減することができる。
【０１０１】
遊星歯車機構２１４は、入力軸２２６と一体的に形成された太陽歯車２１６と、前記太陽歯車２１６の周方向に沿って約１２０度の角度で互いに離間して噛合し、公転及び自転する遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと、内歯車２２０、キャリア２２２ａ、２２２ｂ、キャリアリング２４０ａ、２４０ｂ及び入力軸リング２４２を備えている。
【０１０２】
前記キャリア２２２ｂは、周方向に沿って複数個に分割形成されたインナ部２２３とこのインナ部２２３から前記ハウジング２１２ｂに指向して突出する出力軸２２８を有する。前記インナ部２２３の内径部に前記太陽歯車２１６が臨入する。前記インナ部２２３には、１２０度ずつ等角度で離間する窓部２２１が形成され、前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは、前記窓部２２１に臨むように設けられる。前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃは、この場合、ピン２２４を用いて一方のキャリア２２２ａと他方のキャリア２２２ｂとの間に回転自在に軸支される。
【０１０３】
また、前記遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃの外周側には、円筒状で内周に内歯２４６が刻設された大径な内歯車２２０が嵌合し、前記内歯２４６と噛合する。また、前記キャリア２２２ｂの側周面には、鋼球２４８とばね２５０から構成される係止手段２５２を取り付けるための穴２５４が設けられ、内歯車２２０の内周面の前記係止手段２５２に対応する位置に環状の溝２５６が設けられている。
【０１０４】
例えば、アクチュエータとして無負荷又は低負荷で駆動しても入力軸２６と出力軸２８との間に回転数のずれが発生する場合があり、前記回転数のずれによって内歯車２０が軸方向に移動するおそれがある。これに対し減速比自動切換装置１０Ｅでは、無負荷又は低負荷で駆動され入力軸２２６と出力軸２２８との間で回転数のずれが発生しようとする場合であっても、内歯車２２０が入力軸２２６方向又は出力軸２２８方向に移動するのを阻止して無負荷又は低負荷時における入力軸２２６と出力軸２２８との回転数のずれを防止する前記係止手段２５２が設けられている。従って、前記係止手段２５２を設けることにより、内歯車２２０が入力軸２２６方向又は出力軸２２８方向に移動することが阻止され（図２９Ａ参照）、無負荷又は低負荷時における内歯車２２０とロック板２５８ａ、２５８ｂとの当接が回避されて当接音の発生を防止することができる。逆説的にいうと、前記係止手段２５２を設けない場合には、無負荷又は低負荷時において、内歯車２２０が入力軸２２６方向又は出力軸２２８方向に移動し内歯車２２０とロック板２５８ａ、２５８ｂとが当接して当接音が発生する。例えば、前記内歯車２２０が出力軸２２８方向に移動したとき、前記内歯車２２０は入力軸２２６側からみて時計回り方向に回転しているため、内歯車ロック受部２３１ａとロック板２４４ｂのロック部２３３ｂとが噛み合うことがなく当接し、当接音が発生する。
【０１０５】
太陽歯車２１６、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ及び内歯車２２０は、第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０と同様に、はすば歯車で構成されている。この場合、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃとキャリア２２２ｂのインナ部２２３との間及び遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと内歯２４６の間には、粘性抵抗を得るために、粘度の高いオイルやグリス等が充填乃至塗布されている。また、前記オイルやグリス等が前記内歯車２２０から漏出することを防止するために、前記内歯車２２０とキャリア２２２ａとの間にキャリアリング２４０ａが設けられると共に、前記内歯車２２０とキャリア２２２ｂとの間にキャリアリング２４０ｂが設けられている。
【０１０６】
なお、前記一対のキャリアリング２４０ａ、２４０ｂは、それぞれ、第１シール手段として機能するものであり、例えば、ＮＢＲ等のゴム製材料によって形成されるとよい。
【０１０７】
さらに、遊星歯車２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃと噛合する太陽歯車２１６から入力軸２２６側へ漏出するオイルやグリス等を防ぐために入力軸リング２４２が環状溝を介して入力軸２２６に装着されている。なお、前記入力軸リング２４２は、第２シール手段として機能するものであり、例えば、潤滑性を有するシリコーンゴム等のゴム製材料によって形成されるとよい。
【０１０８】
前記キャリアリング２４０ａ、キャリアリング２４０ｂ、入力軸リング２４２の形状は、特に限定されないが、キャリアリング２４０ａ、キャリアリング２４０ｂの断面形状が略長円状であることが好ましく、また、入力軸リング２４２の断面形状は略Ｘ状であることが好ましい。
【０１０９】
前記内歯車２２０の円筒状の両端部にはそれぞれ周方向に湾曲し且つ軸線方向に所定長だけ突出する複数の内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄが形成されている。内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄは、図２７に示すようにロック部２３２ａ〜２３２ｄ、２３３ａ〜２３３ｄに対応して周方向に沿って曲線状で且つ突起形状に形成される。なお、内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄ及びロック部２３２ａ〜２３２ｄ、２３３ａ〜２３３ｄは、内歯車ロック手段として機能するものである。
【０１１０】
ハウジング２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ及びロック板２４４ａ、２４４ｂには、入力軸２２６、内歯車２２０及びキャリア２２２ａ、２２２ｂを組み立てるためのねじ２５８を挿入するための組立穴２６０が各々に設けられている。
【０１１１】
第６の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｅは、第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０と基本的には同様な動作を行う。但し、減速比自動切換装置１０Ｅでは、減速比自動切換装置１０と比較して係止手段２５２を有するため、無負荷又は低負荷で駆動している場合、前記係止手段２５２の鋼球２４８が、ばね２５０のばね力によって内歯車２２０の溝２５６側に押圧されて保持されることにより、内歯車２２０の出力軸２２８方向又は入力軸２２６方向への移動を防ぐことができる(図２９Ａ参照)。
【０１１２】
出力軸２２８に予め設定されたトルクを越える負荷が出力軸２２８に付与された場合には、鋼球２４８がばね２５０のばね力に打ち勝って僅かにばね２５０側に変位し、前記鋼球２４８が溝２５６を乗り越えて該溝２５６から離脱して保持状態が解除されることにより、内歯車２２０が出力軸２２８方向又は入力軸２２６方向に移動する(図２９Ｂ、２９Ｃ参照)。
【０１１３】
図３０は、第７の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｆの軸線方向に沿った縦断面図である。減速比自動切換装置１０Ｆは、第６の実施形態に係る減速比自動切換装置１０Ｅの内歯車２２０とロック板２４４ａ、２４４ｂが係合する部分にダンパ機構２７０が設けられている。
【０１１４】
前記ダンパ機構２７０は、ハウジング２１２ａに対向する面側であって、例えば、合成樹脂、ゴム等の弾性体からなりロック板２５８ａに一体的に設けられた断面がくさび形であるダンパ突起部２６０ａと、前記ダンパ突起部２６０ａに対応するようにハウジング２１２ａに形成されたダンパ溝２６２ａと、ハウジング２１２ｂに対向する面側であって、例えば、合成樹脂、ゴム等の弾性体からなりロック板２５８ｂに一体的に設けられた断面がくさび形であるダンパ突起部２６０ｂと、前記ダンパ突起部２６０ｂに対応するようにハウジング２１２ｂに形成されたダンパ溝２６２ｂから構成される（図３１、３２参照）。
【０１１５】
ダンパ突起部２６０ａとダンパ溝２６２ａ、ダンパ突起部２６０ｂとダンパ溝２６２ｂとの間に形成される隙間には、ダンパ機構２７０として機能する粘性抵抗を得るために、粘度の高いオイルやグリス等の粘性体２７２が充填乃至塗布されている。
【０１１６】
このダンパ機構２７０を設けることによって、内歯車２２０とロック板２５８ａ、２５８ｂの当接によって生じる摩耗や当接するときに発生する音を低減することができる。
【０１１７】
すなわち、内歯車２２０が入力軸２２６方向（又は出力軸２２８方向）に移動した際、前記内歯車２２０の内歯車ロック受部２３０ａ〜２３０ｄ（２３１ａ〜２３１ｄ）と前記ダンパ機構２７０のロック板２５８ａ（２５８ｂ）とが当接して噛合することにより、前記ロック板２５８ａ（２５８ｂ）は内歯車２２０と一体的に回転するようになる。
【０１１８】
この場合、ロック板２５８ａ（２５８ｂ）に一体的に設けられたダンパ突起部２６０ａ（２６０ｂ）がハウジング２１２ａ（２１２ｂ）側に形成されたダンパ溝２６２ａ（２６２ｂ）に沿って摺動する際、粘度の高い粘性体２７２が設けられているため、前記粘性体２７２の粘性抵抗によって制動作用が営まれ、内歯車２２０とロック板２５８ａ、２５８ｂとが当接するときの衝撃が緩衝（吸収）される。この結果、内歯車２２０とロック板２５８ａ、２５８ｂとが当接することによって生じる摩耗や当接するときに発生する音を好適に抑制することができる。
【０１１９】
なお、ダンパ突起部２６０ａとダンパ溝２６２ａ、ダンパ突起部２６０ｂとダンパ溝２６２ｂとの間に形成される隙間は、ダンパ機構２７０としての効率を高めるためには極力狭い方が好ましい。
【０１２０】
なお、前記第１の実施形態に係る減速比自動切換装置１０を減速比固定減速機７６と組み合わせて用いることにより、広範囲の減速比を得られることになる。例えば、自動減速機７４の減速比が１：４で、減速比固定減速機７６の減速比が１：４の場合は、遊星歯車９４からの入力に対して、１：４から１：１６の範囲内で減速比を変化させることができる。図３３は、自動減速機７４と減速比固定減速機７６とが連結された状態を示す縦断面図である。
【０１２１】
そこで、押圧装置７０において、電動モータ７２の回転運動は、減速比自動切換装置１０によって、出力軸２８より減速比固定減速機７６に伝達される。図３３に示すように、減速比固定減速機７６では、出力軸２８と係合する太陽歯車９０が回転し、ピン９２に軸支され太陽歯車９０と噛合している遊星歯車９４及び前記遊星歯車９４と噛合している内歯車９６が回転する。内歯車９６に伝達された回転速度は、出力軸９８及びカップリング１００を経て出力軸１０２に伝達される。なお、カップリング１００と出力軸１０２はビスカスカップリング部１０８で接続され、出力軸１０２はねじ１０４によって軸１０６にねじ止めされている。
【０１２２】
この場合、出力軸２８に連結されるアクチュエータとしては、押圧装置７０に限定されるものではなく、ピストンロッド（変位部材）が往復動作する図示しない流体圧シリンダ、スライダ（変位部材）が往復動作するリニアアクチュエータ、ロータリーアクチュエータ、クランプアーム（変位部材）が往復動作するクランプ装置等のように直線状または回転状に往復動作する機構が含まれることは勿論であり、なお、これらに限定されない。
【０１２３】
図３４は、クランプ装置の一種としてチャック装置１１０を示している。電動モータ１１２からの回転駆動力は、減速比自動切換装置１０が組み込まれている自動減速機１１４及び減速比固定減速機１１６を介して、出力軸１１８に伝達される。出力軸１１８が回転することにより、ねじ１２０でねじ止めされているカップリング１２２及びねじ１２４でねじ止めされている送りナット１２６が回転する。送りナット１２６が回転することにより、送りナット１２６に螺合している送りねじ軸１２８が軸線方向に沿って移動する。送りねじ軸１２８が移動することにより、アーム１３０を介して把持部１３２がワークＷを把持することができる。
【０１２４】
この場合、回転駆動源としては、ブラシ付き又はブラシレスモータ及び多相誘導電動機等を用いることができる。これらの回転駆動源の中で、鉄心をケイ素剛板で形成し、２次抵抗を大きくするために、ロータをアルミニウムで形成された円筒形にし、さらに冷却手段を有するＡＣサーボモータ又はステッピングモータで構成された多相誘導電動機を用いることが好ましい。ここで、図３５は、通常の誘導電動機と上述した多相誘導電動機の速度に対するトルクの特性図である。この図３５からわかるように、減速比自動切換装置１０に対して、上述した多相誘導電動機を回転駆動源として用いることにより、通常の誘導電動機よりも速度に対するトルクの制御を容易に行うことができる。また、コストの面で、上述の多相誘導電動機は、通常の誘導電動機よりも安価に製造することができる。さらに、エンコーダを付加することにより、通常のサーボモータのように位置決め制御やトルク制御も行うことができる。
【０１２５】
また、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る減速比自動切換装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る減速比自動切換装置の軸線方向に沿った縦断面図である。
【図３】図３Ａは、図１に示す減速比自動切換装置を構成する遊星歯車の縦断面図であり、図３Ｂは、図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った横断面図である。
【図４】遊星歯車と内歯車の噛合部分の部分拡大縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置の一部切り欠き斜視図である。
【図６】高速回転している状態における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車を示す図である。
【図７】予め設定されたトルクを越える負荷がキャリアに付与された場合における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置におけるロック状態を示した一部切り欠き斜視図である。
【図９】ロック状態における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車を示す図である。
【図１０】太陽歯車が反転した直後における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車を示す図である。
【図１１】太陽歯車が反転し、高速回転している状態における太陽歯車、遊星歯車及び内歯車が示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置におけるロック状態を示した一部切り欠き斜視図である。
【図１３】図８において出力軸への負荷が減少した状態における太陽歯車と遊星歯車と内歯車の回転方向を示す説明図である。
【図１４】図８において、内歯車クラッチとロック部が噛合する部分の拡大図である。
【図１５】図１５Ａは、アクチュエータの変位部材が初期位置にある場合を示す図であり、図１５Ｂは、アクチュエータの変位部材がワークに向かって変位している状態を示す図であり、図１５Ｃは、アクチュエータの変位部材がワークに当接した状態を示す図である。
【図１６】ベルトによって移動体を変位させる状態を示す断面図である。
【図１７】電動クランプ装置の一部破断側面図である。
【図１８】電動クランプ装置の軸線方向に沿った縦断面図である。
【図１９】油圧シリンダが併設された状態を示す一部破断側面図である。
【図２０】本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置にビスカスカップリング部を設けた装置の縦断面図である。
【図２１】図２０に示される前記減速比自動切替装置の変形例を示す断面図である。
【図２２】図２２Ａ〜図２２Ｄは、それぞれ、第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置において、入力軸と出力軸との間に種々の機構を設けた状態を示す断面図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図２４】内歯車ロック解除機構の斜視図である。
【図２５】本発明の第４の実施の形態に係る減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図２６】本発明の第５の実施の形態に係る減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図２７】本発明の第６の実施形態に係る減速比自動切換装置の分解斜視図である。
【図２８】本発明の第６の実施の形態に係る減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図２９】図２９Ａは、係止手段により内歯車が保持されている状態を示す図であり、図２９Ｂ、図２９Ｃは、それぞれ、内歯車が係止手段からはずれて出力軸方向又は入力軸方向に水平移動した状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図３０】第７の実施形態に係る減速比自動切換装置の縦断面図である。
【図３１】ダンパ突起部が設けられたロック板の斜視図である。
【図３２】ダンパ機構の部分拡大縦断面図である。
【図３３】自動減速機と減速比固定減速機とが連結された状態を示す縦断面図である。
【図３４】本発明の第１の実施の形態に係る減速比自動切換装置が適用されたチャック装置である。
【図３５】通常の誘導電動機と上述した多相誘導電動機の速度に対するトルクの特性を示した図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０、１０Ａ〜１０Ｆ…減速比自動切換装置
１２ａ、１２ｂ、２１２ａ〜２１２ｃ…ハウジング
１４、１４Ｂ、２１４…遊星歯車機構
１６、９０、２１６…太陽歯車
１８、１８ａ〜１８ｃ、９４、２１８、２１８ａ〜２１８ｃ…遊星歯車
２０、２０Ａ〜２０Ｃ、９６、２２０…内歯車
２１、２２１…窓部
２２、２２Ｂ、２２Ｃ、２２２ａ、２２２ｂ…キャリア
２３、２３Ｂ、２２３…インナ部
２４、９２、２２４…ピン            ２５ａ、２５ｂ、２７…クリアランス
２６、２２６…入力軸
２８、２８Ｂ、２８Ｃ、９８、１０２、１１８、２２８…出力軸
２９ａ、２９ｂ…切欠部
３０、３０ａ〜３０ｄ、３１、３１ａ〜３１ｄ、２３０、２３０ａ〜２３０ｄ、２３１ａ〜２３１ｄ…内歯車ロック受部
３２、３２ａ〜３２ｄ、３３、３３ａ〜３３ｄ、５４、５５、２３２、２３２ａ〜２３２ｄ、２３３ａ〜２３３ｄ…ロック部
３４ａ〜３４ｃ、２３４ａ、２３４ｂ…軸受部
３６、１０８…ビスカスカップリング部
３８、３９…円板                    ４０…内歯車ロック解除機構
４２…ばね取付部
４４ａ、４４ｂ、６０ａ、６０ｂ、２５０…ばね
５２、５３…キャリアロック受部      ７０…押圧装置
７２、１１２…電動モータ            ７４、１１４…自動減速機
７６、１１６…減速比固定減速機      ７８、１２８…送りねじ軸
８０…移動体                        ８２…パイプ
８４…ガイド                        ８６…押圧部
１００、１２２…カップリング        １０４、１２０、１２４、２５８…ねじ
１０６…軸                          １１０…チャック装置
１２６…送りナット                  １３０…アーム                      
１３２…把持部                      １４０…ベルト                      
１４２…油圧シリンダ                １５０、１６６…調整ねじ
１５２…パウダークラッチ            １６０…磁石                        
１６２…ロータ                      １６４…板体                        
１６８…コイル                      １７０…抵抗                        
１７２…ブレーキ                    ２４０ａ、２４０ｂ…キャリアリング
２４２…入力軸リング
２４４ａ、２４４ｂ、２５８ａ、２５８ｂ…ロック板
２４６…内歯                        ２４８…鋼球                        
２５２…係止手段                    ２５４…穴                          
２５６…溝                          ２６０…組立穴
２６０ａ、２６０ｂ…ダンパ突起部    ２６２ａ、２６２ｂ…ダンパ溝
２７０…ダンパ機構                  ２７２…粘性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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