(57)【要約】【課題】簡易な構成で大きな減速比を得られる減速機を提供する。【解決手段】入力軸２側の外歯車１６と出力軸３側の外歯車２６は一体に設け且つ入力軸２に固定した偏心輪３０を中心に回転する。入力軸２側の外歯車１６に噛合する内歯車１１は筐体５に固定する。出力軸３側の外歯車２６に噛合する内歯車２１は入力軸２の軸心ＡＸと同心である。モータ６の駆動で入力軸２が回転すると外歯車１６は入力軸２の軸心ＡＸの周囲を公転する。入力軸２側の外歯車１６は内歯車１１によって偏心輪３０の軸心を中心に従動回転する。出力軸３側の外歯車２６は入力軸２側の外歯車１６と一体に偏心輪３０の軸心を中心に回転する。出力軸３側の内歯車２１は出力軸３側の外歯車２６に従動回転する。出力軸３は入力軸２の回転速度を減速して回転する。【選択図】図１
2018009699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸方向の一方側に設け、前記軸方向に延びる軸心を中心に外力によって回転する入力軸と、
前記軸方向の他方側に前記軸心と同心に設け、且つ前記入力軸とは独立に回転する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸に連結し、前記入力軸の回転速度を減速して前記出力軸を回転する回転子と
を備えた減速機において、
前記回転子は、
前記入力軸に接続し、且つ前記入力軸の軸心に対し所定の偏心量で偏心する偏心輪と、
外歯車と、前記外歯車の径方向外側で前記外歯車に噛合し、前記外歯車より歯数が多い内歯車とを組とする少なくとも二組の歯車組と
を備え、
前記歯車組は、前記外歯車が前記偏心輪の外周に設けて前記偏心輪の回転軸を中心に回転可能で、且つ前記内歯車の軸心が前記入力軸の軸心と同心であり、
前記二組の歯車組は前記軸方向に隣接し、且つ隣り合う前記歯車組の前記外歯車同士が接合し、
接合する前記外歯車同士の外径は互いに異なり、
前記出力軸は前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記内歯車に接続すること
を特徴とする減速機。
【請求項２】
前記入力軸は、前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記外歯車よりも前記軸方向の他方側に延びる先端部を有し、
前記回転子は、前記先端部に接続して前記入力軸と共に回転する錘を備え、
前記錘は、前記軸方向から見て前記入力軸の軸心に対し前記偏心輪の回転中心と反対側に重心位置を有することを特徴とする請求項１に記載の減速機。
【請求項３】
前記回転子は、
前記歯車組を収容する筐体と、
前記筐体に設け、前記錘が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体と
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の減速機。
【請求項４】
前記入力軸は、前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記外歯車よりも前記軸方向の他方側に延びる先端部を有し、
前記回転子は、
前記歯車組を収容する筐体と、
前記筐体に設け、前記入力軸が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
【請求項５】
前記偏心輪は、
前記入力軸に固定し、且つ前記入力軸の軸心に対し偏心する内側偏心輪と、
前記内側偏心輪の外周側に設けて前記内側偏心輪に固定し、且つ前記内側偏心輪の軸心に対し偏心する外側偏心輪と
を備え、
前記外側偏心輪は、前記内側偏心輪に対する回転位置を変更可能であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の減速機。
【請求項６】
前記偏心輪と前記外歯車の間に軸受を備えたことを特徴とする請求項５に記載の減速機。
【請求項７】
前記歯車組は、
前記軸方向の一方側から他方側に向けて、第一歯車組、第二歯車組、第三歯車組を有し、
前記第二歯車組の外歯車は、前記第一歯車組の外歯車と一体に固定し、前記軸方向の長さが前記第一歯車組の外歯車よりも長く且つ前記軸方向の他方側が径方向外側に突出し、
前記第二歯車組の外歯車の外径は、前記第一歯車組の外歯車の外径と異なり、
前記第三歯車組の外歯車は、前記第二歯車組の外歯車と一体に形成し且つ前記第一歯車組の外歯車、前記第二歯車組の外歯車と異なる外径であり、
前記第三歯車組の内歯車は、前記出力軸に固定し、
前記第二歯車組の内歯車は、前記第三歯車組の内歯車と一体に形成し且つ前記出力軸及び前記第三歯車組の内歯車と前記軸方向に移動可能であり、
前記出力軸が前記軸方向の他方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、
前記出力軸が前記軸方向の一方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速機は入力軸、回転子、出力軸を備える。入力軸は外力で回転し、回転子は入力軸の回転速度を減速し、出力軸は回転子が減速した回転速度で回転する。一般に入力軸の軸心と出力軸の軸心を同心とする減速機は、波動歯車、遊星歯車等の高精度で複雑な機構を用いる。
【０００３】
特許文献１に記載の増速機はロータを備える。ロータはオルダム継手を介し入力軸と連結する。ロータは内部に偏心輪を摺動回転自在に支持する。偏心輪は出力軸に結合する。出力軸は固定外歯車の貫通孔を貫通する。固定外歯車は筐体に固定し、ロータ内部の内歯車に噛合する。ロータは入力軸の回転に伴い回転し、固定外歯車の周囲を自転しつつ公転する。ロータの公転によって、偏心輪は出力軸の周囲を自転しつつ公転し、出力軸を回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４７６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の増速機で入力軸一回転あたりの出力軸の回転数を表す減速比（変速比とも言う）は、内歯車と固定外歯車の歯車比に応じた比率になる。より大きな減速比を得るには、増速機はロータを大型化し、固定外歯車に対する内歯車の歯車比を大きくする必要がある。
【０００６】
本発明の目的は簡易な構成で大きな減速比を得られる減速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、所定の軸方向の一方側に設け、前記軸方向に延びる軸心を中心に外力によって回転する入力軸と、前記軸方向の他方側に前記軸心と同心に設け、且つ前記入力軸とは独立に回転する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に連結し、前記入力軸の回転速度を減速して前記出力軸を回転する回転子とを備えた減速機において、前記回転子は、前記入力軸に接続し、且つ前記入力軸の軸心に対し所定の偏心量で偏心する偏心輪と、外歯車と、前記外歯車の径方向外側で前記外歯車に噛合し、前記外歯車より歯数が多い内歯車とを組とする少なくとも二組の歯車組とを備え、前記歯車組は、前記外歯車が前記偏心輪の外周に設けて前記偏心輪の回転軸を中心に回転可能で、且つ前記内歯車の軸心が前記入力軸の軸心と同心であり、前記二組の歯車組は前記軸方向に隣接し、且つ隣り合う前記歯車組の前記外歯車同士が接合し、接合する前記外歯車同士の外径は互いに異なり、前記出力軸は前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記内歯車に接続することを特徴とする減速機が提供される。
【０００８】
減速機は内歯車に対する外歯車の偏心量と、外歯車の外径とに応じた減速比を得る。減速機は歯車組が二組である。外歯車同士は接合し偏心輪の回転中心を中心に回転可能である。内歯車は軸心を中心に出力軸と一体に回転する。入力軸が一回転した時、外歯車は内歯車との歯数差の分だけ偏心輪の回転中心を中心に回転する。減速機は、二組の歯車組で十分な減速比を得ることができる。故に減速機は、回転子に波動歯車、遊星歯車等の高精度で複雑な機構を用いず、簡易な構成で、より大きな減速比を得ることができる。
【０００９】
本態様において、前記入力軸は、前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記外歯車よりも前記軸方向の他方側に延びる先端部を有し、前記回転子は、前記先端部に接続して前記入力軸と共に回転する錘を備え、前記錘は、前記軸方向から見て前記入力軸の軸心に対し前記偏心輪の回転中心と反対側に重心位置を有してもよい。減速機は入力軸の先端部に錘を接続する。錘の重心位置は軸心に対し、軸方向視で偏心輪、軸受及び外歯車の重心位置と反対側に位置する。錘は、偏心輪の回転に伴い入力軸に作用する遠心力の不釣り合いを抑制する。故に減速機は入力軸の振動を低減できる。
【００１０】
本態様において、前記回転子は、前記歯車組を収容する筐体と、前記筐体に設け、前記錘が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体とを備えてもよい。減速機は偏心輪の回転に伴う入力軸の振動をより確実に低減できる。
【００１１】
本態様において、前記入力軸は、前記軸方向の他方側に位置する前記歯車組の前記外歯車よりも前記軸方向の他方側に延びる先端部を有し、前記回転子は、前記歯車組を収容する筐体と、前記筐体に設け、前記入力軸が回転可能な状態で前記先端部を支持する支持体とを備えてもよい。減速機は支持体で入力軸を補強し入力軸を細くできる。故に減速機は偏心輪の径方向の大きさをなるべく小さくし且つ偏心量を大きくできる。
【００１２】
本態様において、前記偏心輪は、前記入力軸に固定し、且つ前記入力軸の軸心に対し偏心する内側偏心輪と、前記内側偏心輪の外周側に設けて前記内側偏心輪に固定し、且つ前記内側偏心輪の軸心に対し偏心する外側偏心輪とを備え、前記外側偏心輪は、前記内側偏心輪に対する回転位置を変更可能であってもよい。偏心輪は、内側偏心輪に外側偏心輪を固定する位置を変更し、入力軸に対する外側偏心輪の偏心量を変更できる。故に偏心輪は偏心量を調整し、内歯車に対し外歯車が深く噛み合った状態にできる。減速機は歯車組の隙間を減らし、回転力の伝達における損失を低減できる。
【００１３】
本態様において、前記偏心輪と前記外歯車の間に軸受を備えてもよい。減速機は偏心輪に対する外歯車の回転を円滑に行い、回転力の伝達における損失を低減できる。
【００１４】
本態様において、前記歯車組は、前記軸方向の一方側から他方側に向けて、第一歯車組、第二歯車組、第三歯車組を有し、前記第二歯車組の外歯車は、前記第一歯車組の外歯車と一体に固定し、前記軸方向の長さが前記第一歯車組の外歯車よりも長く且つ前記軸方向の他方側が径方向外側に突出し、前記第二歯車組の外歯車の外径は、前記第一歯車組の外歯車の外径と異なり、前記第三歯車組の外歯車は、前記第二歯車組の外歯車と一体に形成し且つ前記第一歯車組の外歯車、前記第二歯車組の外歯車と異なる外径であり、前記第三歯車組の内歯車は、前記出力軸に固定し、前記第二歯車組の内歯車は、前記第三歯車組の内歯車と一体に形成し且つ前記出力軸及び前記第三歯車組の内歯車と前記軸方向に移動可能であり、前記出力軸が前記軸方向の他方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、前記出力軸が前記軸方向の一方側に移動した時、前記第二歯車組の内歯車と前記第二歯車組の外歯車は噛合状態を解除し、前記第三歯車組の内歯車と前記第三歯車組の外歯車は噛合してもよい。出力軸が軸方向に移動することで、減速機は、第二歯車組と第三歯車組を択一的に第一歯車組と接続する。第二歯車組の外歯車と第三歯車組の外歯車は外径が異なる。故に減速機は減速比を変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】減速機１の縦断面斜視図。
【図２】減速機１の分解斜視図。
【図３】偏心輪３０の分解斜視図。
【図４】偏心輪３０の動作説明図。
【図５】歯車組１０の動作説明図。
【図６】歯車組２０の動作説明図。
【図７】減速機１０１の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態である減速機１の構造を説明する。減速機１は入力軸２の回転速度を減速して出力軸３を回転する機構である。
【００１７】
図１、図２に示す如く、減速機１は入力軸２、出力軸３、回転子４を備える。本実施形態の入力軸２はモータ６の回転軸である。入力軸２は上下方向に棒状に延び、モータ６の駆動で軸心ＡＸを中心に回転する。以下説明では便宜上、軸方向は上下方向に沿い、図中に矢印で示す。入力軸２は先端部２Ａ、中間部２Ｂ、基端部２Ｃを有する。モータ６は入力軸２の基端部２Ｃをモータ６内部にて回転可能に保持する。先端部２Ａと中間部２Ｂはモータ６の上方に突出する。先端部２Ａは径方向に段状に形成する。先端部２Ａ上部の外径は先端部２Ａ下部の外径よりも小さい。
【００１８】
本実施形態の出力軸３は軸受８の内輪であり、円環状を呈す。軸受８は転がり軸受である。軸受８の外輪７は円環状を呈し出力軸３を回転可能に支持する。出力軸３は入力軸２の基端部２Ｃよりも上方に位置する。出力軸３は入力軸２の軸心ＡＸと同心で入力軸２とは独立して回転する。以下説明では回転体の回転中心が軸心ＡＸと同心の時、回転体の回転中心を便宜上、軸心ＡＸとする。
【００１９】
回転子４は入力軸２と出力軸３の間に設ける。回転子４は入力軸２の回転速度を減速して出力軸３を回転する機構である。回転子４は筐体５、偏心輪３０、軸受４０、歯車組１０、２０、錘５０、軸受６０、保持体６５を備える。筐体５は平面視円形の有底筒状で、底部中央に円形の開口部５Ａを有する。入力軸２の先端部２Ａと中間部２Ｂは開口部５Ａを挿通する。モータ６は回転子４の下側に配置し、筐体５の底部下面に螺子で固定する。入力軸２の先端部２Ａと中間部２Ｂは開口部５Ａを介し回転子４内に突出する。筐体５外周の縁部５Ｂは上方に突出し周方向に一周する。縁部５Ｂは径方向に厚みを有する。軸受８の外輪７は筐体５の縁部５Ｂ上に螺子で固定する。
【００２０】
偏心輪３０は内側偏心輪３１と外側偏心輪３６を備える。図３に示す如く、内側偏心輪３１は軸方向に延びる円筒状を呈す。内側偏心輪３１の軸方向の長さは、入力軸２の先端部２Ａと中間部２Ｂの長さより若干短い。入力軸２の中間部２Ｂは内側偏心輪３１の筒穴３２内に配置する。筒穴３２の内径は中間部２Ｂの外径と略同じである。内側偏心輪３１の軸心ＢＸは軸心ＡＸに対し偏心する。内側偏心輪３１は外周面３３に螺子穴を有する。螺子穴は外周面３３と筒穴３２の内周面の間を径方向に貫通する。固定螺子３４は螺子穴に締結し、内側偏心輪３１を入力軸２の中間部２Ｂに固定する。故に内側偏心輪３１は入力軸２に接続する。入力軸２の回転時、内側偏心輪３１は入力軸２と一体に回転する。該時、内側偏心輪３１の軸心ＢＸは軸心ＡＸの周囲を公転する軌道を通る。
【００２１】
外側偏心輪３６は軸方向に延びる円筒状を呈す。外側偏心輪３６の軸方向の長さは、内側偏心輪３１の軸方向の長さと略同じである。内側偏心輪３１は外側偏心輪３６の筒穴３７内に配置する。筒穴３７の内径は内側偏心輪３１の外周面３３の外径と略同じである。外側偏心輪３６の軸心ＣＸは内側偏心輪３１の軸心ＢＸに対し偏心し、且つ軸心ＡＸに対し偏心する。外側偏心輪３６は外周面３８に螺子穴を有する。螺子穴は外周面３８と筒穴３７の内周面の間を径方向に貫通する。固定螺子３９は螺子穴に締結し、外側偏心輪３６を内側偏心輪３１に固定する。入力軸２の回転時、外側偏心輪３６は入力軸２及び内側偏心輪３１と一体に回転する。該時、外側偏心輪３６の軸心ＣＸは軸心ＡＸの周囲を公転する軌道を通る。
【００２２】
外側偏心輪３６は軸方向の下部に、外周面３８を周方向に一周する溝部３８１を有する。開環状の止め輪４１（図２参照）は溝部３８１に係合し、外周面３８よりも径方向外側に突出する。
【００２３】
図１、図２に示す如く、軸受４０は円筒状の針状ころ軸受である。軸受４０の内輪は外側偏心輪３６の外周面３８に嵌合する。軸受４０の外輪は歯車組１０、２０の外歯車１６、２６に嵌合する。軸受４０の下端部は外側偏心輪３６の止め輪４１の上面に当接する。止め輪４１は軸受４０を軸方向に位置決めする。軸受４０の軸方向の長さは偏心輪３０の軸方向の略半分の長さであり、外歯車１６と外歯車２６の軸方向の厚みを足した長さに相当する。
【００２４】
歯車組１０、２０は筐体５内に収容し夫々、外歯車１６、２６と内歯車１１、２１を備える。歯車組２０は歯車組１０の上方に位置する。尚、各図面で各歯車の歯の図示は省略する。外歯車１６は円環状の板状を呈し、外周面に沿って径方向外向きに突出する複数の歯を備える。内歯車１１は円環状の板状を呈し、内周面に沿って径方向内向きに突出する複数の歯を備える。内歯車１１は外歯車１６の径方向外側に位置する。外歯車１６と内歯車１１は互いに噛合する。外歯車１６の外径は内歯車１１の内径よりも小さい。即ち外歯車１６の歯数は内歯車１１の歯数よりも少ない。外歯車１６の軸方向の厚みは軸受４０の軸方向の長さの略１／２である。
【００２５】
外歯車１６の内周面は軸受４０外周面の下部に嵌合する。外歯車１６の軸心は外側偏心輪３６の軸心ＣＸと同心である。内歯車１１は筐体５の底部上面且つ縁部５Ｂ内側に螺子で固定する。内歯車１１の外径は筐体５の縁部５Ｂの内径と略同じである。内歯車１１の軸心は入力軸２の軸心ＡＸと同心である。軸心ＡＸに対し軸心ＣＸが偏心する偏心量Ａは、外歯車１６の外径の半径Ｒ１と内歯車１１の内径の半径Ｇ１（図４参照）との差分に相当する。入力軸２の回転時、軸心ＣＸは偏心量Ａの長さ分、軸心ＡＸから離れた位置を公転する。外歯車１６は軸心ＡＸの周囲を公転しつつ内歯車１１と噛合する。外歯車１６は内歯車１１と噛合いつつ、軸心ＣＸを中心に入力軸２とは独立して回転する。入力軸２が一方向に一回転した時、外歯車１６は一回公転し、且つ入力軸２の回転方向と逆方向に内歯車１１との歯数差の分だけ軸心ＣＸを中心に回転する。
【００２６】
外歯車２６は円環状の板状を呈し、外周面に沿って径方向外向きに突出する複数の歯を備える。内歯車２１は円環状の板状を呈し、内周面に沿って径方向内向きに突出する複数の歯を備える。内歯車２１は外歯車２６の径方向外側に位置する。外歯車２６と内歯車２１は互いに噛合する。外歯車２６の外径は内歯車２１の内径よりも小さい。即ち外歯車２６の歯数は内歯車２１の歯数よりも少ない。外歯車２６の軸方向の厚みは軸受４０の軸方向の長さの略１／２である。
【００２７】
外歯車２６の内周面は軸受４０外周面の上部に嵌合する。外歯車２６は外歯車１６の上側に螺子止めで接合し、一体に固定する。即ち外歯車１６と外歯車２６は接合する。外歯車１６と外歯車２６は偏心輪３０及び軸受４０を介し、入力軸２の中間部２Ｂに設ける。外歯車２６の軸心は外側偏心輪３６の軸心ＣＸと同心である。外歯車２６の外径は外歯車１６の外径よりも小さい。外歯車２６の歯数は外歯車１６の歯数よりも少ない。
【００２８】
内歯車２１は、内歯車１１上方に内歯車１１とは非接触の状態で配置する。内歯車２１の内径は内歯車１１の内径よりも小さい。即ち内歯車２１の歯数は内歯車１１の歯数よりも少ない。内歯車２１は内側の縁部に沿って一周し、且つ上面から上方へ突出する突部２２を有する。突部２２は軸受８の内輪、即ち出力軸３の軸穴３Ａに係合し、出力軸３を位置決めする。内歯車２１は出力軸３に螺子で固定する。即ち内歯車２１は出力軸３に接続する。内歯車２１の軸心は入力軸２の軸心ＡＸと同心である。
【００２９】
外歯車２６は、軸心ＡＸに対し偏心量Ａで偏心する軸心ＣＸを中心に回転可能であり、且つ内歯車２１と噛合する。入力軸２の回転時、外歯車２６は軸心ＣＸを中心に外歯車１６と一体に回転する。内歯車２１は外歯車２６に従動し、軸心ＡＸを中心に出力軸３と一体に回転する。
【００３０】
錘５０は軸方向に厚みを有する円筒状の釣合い錘である。錘５０の内周面５１は外側偏心輪３６の外周面３８に嵌合する。錘５０は外周面５２に螺子穴を有し、螺子穴に固定螺子を締結して外側偏心輪３６に固定する。錘５０の固定位置は入力軸２の先端部２Ａ下部に対応する。即ち錘５０は偏心輪３０を介し、先端部２Ａ下部に接続する。錘５０の軸心は軸心ＣＸに対し偏心し、且つ軸心ＡＸに対し偏心する。
【００３１】
軸心ＡＸに対し軸心ＣＸが偏心するので、偏心輪３０、軸受４０及び外歯車１６、２６の重心位置は平面視で軸心ＡＸの位置と異なる。故に入力軸２の回転時、入力軸２は偏心輪３０、軸受４０及び外歯車１６、２６から遠心力の作用を受ける。錘５０の重心位置は軸心ＡＸの位置に対し、平面視で偏心輪３０、軸受４０及び外歯車１６、２６の重心位置と反対側に位置する。錘５０の重さは偏心輪３０、軸受４０及び外歯車１６、２６の重さと略同じ重さである。故に入力軸２の回転時、錘５０は入力軸２に作用する遠心力の不釣り合いを抑制する。
【００３２】
軸受６０は円筒状の樹脂性軸受である。軸受６０の筒穴は入力軸２の先端部２Ａ上部に係合し、入力軸２を回転可能に支持する。軸受６０は入力軸２の先端部２Ａ上部を支持する。モータ６は入力軸２の基端部２Ｃを保持する。即ち軸受６０とモータ６は入力軸２の両端を支持し、入力軸２を補強する。軸受６０の下端部６１は径方向外向きに鍔状に突出する。軸受６０の下面は偏心輪３０の上面に接触又は近接する。
【００３３】
保持体６５は軸受８を介し、軸受６０を筐体５に保持する。保持体６５は円筒状を呈し、上部外周面が径方向外側に突出し、上部内周面が径方向内側に突出する。保持体６５下部の外径は出力軸３の軸穴３Ａの内径と略同じである。保持体６５上部の外径は保持体６５下部の外径よりも大きい。保持体６５上部の開口部６６の内径は軸受６０の外径と略同じである。軸受６０は開口部６６に嵌合する。軸受６０の下端部６１は保持体６５上部の下面に当接し、保持体６５に対し軸受６０を位置決めする。保持体６５下部は軸方向上方から出力軸３の軸穴３Ａ内に嵌合する。保持体６５上部は出力軸３上面に当接し、出力軸３に対し保持体６５を位置決めする。保持体６５下部の開口部６７の内径は、入力軸２の回転に伴う錘５０の回転時に錘５０の外周面が通る領域よりも大きい。故に保持体６５下部は錘５０の回転範囲に干渉しない。
【００３４】
図４を参照し偏心輪３０が外歯車１６と内歯車１１の噛み合いを調整する動作を説明する。内側偏心輪３１は固定螺子３４を締結して入力軸２に固定した状態である。内側偏心輪３１の軸心ＢＸは入力軸２の軸心ＡＸに対し偏心する。外側偏心輪３６は固定螺子３９を緩め、内側偏心輪３１に対し回転可能にする。外側偏心輪３６の軸心ＣＸは軸心ＢＸに対し偏心する。
【００３５】
外歯車１６と内歯車１１の間隙Ｂが０でない時、作業者は外側偏心輪３６を内側偏心輪３１に対し回転する。軸心ＣＸの位置は平面視で軸心ＢＸの周囲を移動する。軸心ＡＸの位置に対する軸心ＢＸの位置は変わらない。軸心ＣＸの位置と軸心ＡＸの位置との間の長さ、即ち偏心量Ａは変化する。内歯車１１の内径の半径Ｇ１は、偏心量Ａと外歯車１６の外径の半径Ｒ１と間隙Ｂとを足した長さに相当する。故に偏心量Ａを調整し間隙Ｂが０又は０に近づく時、外歯車１６は内歯車１１と深く噛み合う状態になる。外側偏心輪３６は固定螺子３９を締結して内側偏心輪３１に固定し、外歯車１６と内歯車１１が噛み合う状態を維持する。
【００３６】
図５、図６を参照し減速機１の動作を説明する。以下説明で各部位の位置関係及び回転向きは、減速機１を平面視した場合の向きを基準とする。入力軸２、出力軸３、回転子４の回転角度を、θを用いた変数で表し、単位はラジアンを使用する。マーカＭ１は偏心輪３０上の所定の一点を示し、マーカＭ２は内歯車１１上の所定の一点を示し、マーカＭ３は外歯車１６上の所定の一点を示し、マーカＭ４は外歯車２６上の所定の一点を示し、マーカＭ５は内歯車２１上の所定の一点を示す。例えば図５に示す如く、内歯車１１と外歯車１６は噛合位置Ｔ１１、Ｔ１２で互いに噛合する。噛合位置Ｔ１１は内歯車１１における外歯車１６との噛合位置である。噛合位置Ｔ１２は外歯車１６における内歯車１１との噛合位置である。入力軸２はモータ６の駆動で軸心ＡＸを中心に時計回りにθｉｎ回転する。マーカＭ１と矢印Ｊで示す如く、偏心輪３０は軸心ＡＸを中心に時計回りにθｉｎ回転する。外歯車１６は軸心ＡＸの周囲をθｉｎ公転する。マーカＭ２で示す如く、内歯車１１は筐体５に固定するので回転しない。偏心輪３０の回転後、内歯車１１における外歯車１６との噛合位置Ｔ２１は、回転前の噛合位置Ｔ１１に対し軸心ＡＸを中心に時計回りにθｉｎに相当する歯数分移動する。即ち偏心輪３０回転後の噛合位置Ｔ２１は、回転前の噛合位置Ｔ１１に対し２πＧ１（θｉｎ／２π）＝Ｇ１・θｉｎ移動する。Ｇ１は内歯車１１の内径の半径である。
【００３７】
外歯車１６は内歯車１１との間に半径差がある。故にマーカＭ３と矢印Ｋで示す如く、外歯車１６は公転しつつ、内歯車１１との半径差に応じた外周長さの差分を自転することで、内歯車１１との噛合を維持する。外歯車１６における内歯車１１との噛合位置Ｔ２２は、外歯車１６の自転と公転によって、回転前の噛合位置Ｔ１２に対し軸心ＣＸを中心に時計回り方向にθａに相当する歯数分移動する。外歯車１６の噛合位置Ｔ２２は、回転前の噛合位置Ｔ１２に対し２πＲ１（θａ／２π）＝Ｒ１・θａ移動する。Ｒ１は外歯車１６の外径の半径である。内歯車１１における外歯車１６との噛合位置Ｔ２１が噛合位置Ｔ１１に対し移動する長さと、外歯車１６における内歯車１１との噛合位置Ｔ２２が噛合位置Ｔ１２に対し移動する長さは、同じである。故に、
Ｇ１・θｉｎ＝Ｒ１・θａ  ・・・  （１）
が成り立つ。
【００３８】
図６に示す如く、入力軸２の回転前、内歯車２１と外歯車２６は夫々の噛合位置Ｔ３１、Ｔ３２で互いに噛合する。噛合位置Ｔ３１は内歯車２１における外歯車２６との噛合位置である。噛合位置Ｔ３２は外歯車２６における内歯車２１との噛合位置である。外歯車１６と外歯車２６は一体に回転する。故にマーカＭ４と矢印Ｐで示す如く、入力軸２がθｉｎ回転する間、外歯車２６は軸心ＡＸの周囲を時計回りに公転しつつ、軸心ＣＸを中心に反時計回りに自転する。回転後、外歯車２６における内歯車２１との噛合位置Ｔ４２は、回転前の噛合位置Ｔ３２に対し軸心ＣＸを中心に時計回り方向にθａに相当する歯数分移動する。即ち外歯車２６における内歯車２１との噛合位置Ｔ４２は、回転前の噛合位置Ｔ３２に対し２πＲ２（θａ／２π）＝Ｒ２・θａ移動する。Ｒ２は外歯車２６の外径の半径である。
【００３９】
内歯車２１は外歯車２６との間に半径差がある。故にマーカＭ５と矢印Ｑで示す如く、内歯車２１は時計回りに自転することで、外歯車２６との半径差に応じた外周長さの差分を解消し、外歯車２６との噛合を維持する。内歯車２１における外歯車２６との噛合位置Ｔ４１は、内歯車２１の自転によって、回転前の噛合位置Ｔ３１に対し軸心ＡＸを中心に時計回り方向にθｂに相当する歯数分移動する。内歯車２１の噛合位置Ｔ４１は、回転前の噛合位置Ｔ３１に対し２πＧ２（θｂ／２π）＝Ｇ２・θｂ移動する。Ｇ２は内歯車２１の内径の半径である。外歯車２６における内歯車２１との噛合位置Ｔ４２が噛合位置Ｔ３２に対し移動する長さと、内歯車２１における外歯車２６との噛合位置Ｔ４１が噛合位置Ｔ３１に対し移動する長さは同じである。故に、
Ｒ２・θａ＝Ｇ２・θｂ  ・・・  （２）
が成り立つ。
【００４０】
上記（１）、（２）式より、
θｂ＝（Ｇ１／Ｒ１）・（Ｒ２／Ｇ２）・θｉｎ  ・・・  （３）
となる。上述の如く、内歯車２１は自転して外歯車２６との噛合を維持する。内歯車２１が自転する角度をθｏｕｔとする。θｏｕｔはθｉｎと、外歯車２６の公転と内歯車２１の自転による噛合位置の移動分の角度θｂとの差分である。故に、
θｏｕｔ＝θｉｎ−θｂ  ・・・  （４）
が成り立つ。（３）式に（４）式を代入すると、
θｏｕｔ＝｛１−（（Ｇ１・Ｒ２）／（Ｒ１・Ｇ２））｝θｉｎ  ・・・  （５）
となる。
【００４１】
偏心輪３０の偏心量をＡとし、外歯車１６、２６と内歯車１１、２１の夫々の噛合における間隙Ｂが０であるとみなすと、
Ｒ１＋Ａ＝Ｇ１  ・・・  （６）
Ｒ２＋Ａ＝Ｇ２  ・・・  （７）
が成り立つ。（５）式に（６）、（７）式を代入すると、
θｏｕｔ＝｛（（Ｒ１−Ｒ２）Ａ）／（Ｒ１（Ｒ２＋Ａ））｝θｉｎ  ・・・  （８）
となる。減速比は入力軸２の１回転あたりの出力軸３の回転数、即ちθｉｎ／θｏｕｔと定義する。（８）式を変形すると、
θｉｎ／θｏｕｔ＝｛Ｒ１（Ｒ２＋Ａ）｝／｛Ａ（Ｒ１−Ｒ２）｝  ・・・  （９）
となる。
【００４２】
減速比が１より大きい時、即ちθｉｎ／θｏｕｔ＞１の時、回転子４は入力軸２の回転速度を減速して出力軸３を回転する。該時、出力軸３の回転方向は入力軸２の回転方向と同一である。Ｒ１、Ｒ２、Ａは０より大きい値なので、θｉｎ／θｏｕｔ＞１と（９）式より、Ｒ１＞Ｒ２である。本実施形態の回転子４は入力軸２の回転速度を減速して出力軸３を回転できる。（９）式によれば（Ｒ１−Ｒ２）が０に近い値となる程θｉｎ／θｏｕｔは大きな値となる。即ち外歯車２６の外径の半径Ｒ２を外歯車１６の外径の半径Ｒ１に近付ける程、回転子４は減速比をより大きくできる。（９）式よりＲ１＝Ｒ２の時、減速比が無限大となるので回転子４は回転しない。減速比が−１より小さい時、即ちθｉｎ／θｏｕｔ＜−１の時、回転子４は入力軸２の回転速度を減速し、且つ入力軸２の回転方向とは反対方向に出力軸３を回転する。該時、Ｒ１、Ｒ２、Ａは０より大きい値なのでＲ１＜Ｒ２である。
【００４３】
以上説明の如く、減速機１は内歯車１１、２１に対する外歯車１６、２６の偏心量Ａと、外歯車１６、２６の外径の半径Ｒ１、Ｒ２とに応じた減速比を得る。減速機１は歯車組１０、２０が二組である。外歯車２６は外歯車１６の上側に接合し、軸心ＣＸを中心に回転可能である。内歯車２１は外歯車２６に従動し、軸心ＡＸを中心に出力軸３と一体に回転する。入力軸２が一回転した時、外歯車１６は内歯車１１との歯数差の分だけ軸心ＣＸを中心に回転する。減速機１は二組の歯車組１０、２０で十分な減速比を得ることができる。故に減速機１は、回転子４に波動歯車、遊星歯車等の高精度で複雑な機構を用いず、簡易な構成で、より大きな減速比を得ることができる。
【００４４】
減速機１は、入力軸２の先端部２Ａ下部に錘５０を接続する。錘５０の重心位置は軸心ＡＸの位置に対し、平面視で偏心輪３０、軸受４０及び外歯車１６、２６の重心位置と反対側に位置する。錘５０は、偏心輪３０の回転に伴い入力軸２に作用する遠心力の不釣り合いを抑制する。故に減速機１は入力軸２の振動を低減できる。
【００４５】
減速機１は軸受６０で入力軸２の先端部２Ａ上部を回転可能に支持した。故に減速機１は偏心輪３０の回転に伴う入力軸２の振動をより確実に低減できる。
【００４６】
偏心輪３０は、内側偏心輪３１に外側偏心輪３６を固定する位置を変更し、入力軸２に対する外側偏心輪３６の偏心量Ａを変更できる。故に偏心輪３０は偏心量Ａを調整し、内歯車１１、２１に対し外歯車１６、２６が深く噛み合った状態にできる。減速機１は、歯車組１０、２０の隙間を減らし、回転力の伝達における損失を低減できる。
【００４７】
減速機１は偏心輪３０と外歯車１６、２６の間に軸受４０を設けた。故に減速機１は偏心輪３０に対する外歯車１６、２６の回転を円滑に行い、回転力の伝達における損失を低減できる。
【００４８】
本発明は上記実施形態に限定せず種々変更できる。外歯車１６の外径は外歯車２６の外径よりも小さくてもよい。該時、θｉｎ／θｏｕｔ＜−１になり、減速比は−１より小さくなる。回転子４は入力軸２の回転速度を減速し、且つ入力軸２の回転方向とは反対方向に出力軸３を回転できる。
【００４９】
外歯車１６と外歯車２６は螺子で一体に固定したが、外歯車１６と外歯車２６を一体成形してもよい。該場合、減速機１は部品点数を減らし、回転子４の構成を簡易化できる。
【００５０】
錘５０はなくてもよい。軸受６０及び保持体６５はなくてもよい。錘５０と軸受６０及び保持体６５は何れか一方のみを設けてもよい。錘５０がなく、軸受６０及び保持体６５がある構成の時、減速機１は軸受６０で入力軸２を補強し入力軸２を細くできる。故に減速機１は偏心輪３０の径方向の大きさをなるべく小さくし且つ偏心量Ａを大きくできる。
【００５１】
偏心輪３０は外側偏心輪３６と内側偏心輪３１によって偏心量Ａを調整せず、予め偏心量Ａを所定の大きさに設定した一部品からなってもよい。内歯車１１、２１と外歯車１６、２６は平歯車であれば容易に製造でき好ましいが、斜歯歯車、山歯歯車等を用いてもよい。
【００５２】
回転子４は二組の歯車組１０、２０を備えたが、四組以上の偶数組の歯車組を備えてもよい。例えば四組の歯車組を備えた時、回転子は以下の如き構成としてもよい。一組目と二組目の歯車組の外歯車は偏心輪及び軸受を介し入力軸に設ける。二組目の歯車組の内歯車は軸心ＡＸを中心に回転可能な回転軸を固定する。三組目と四組目の歯車組の外歯車は偏心輪及び軸受を介し該回転軸に設ける。一組目と三組目の歯車組の内歯車は夫々筐体に固定する。四組目の歯車組の内歯車は出力軸に固定する。回転子の構成は歯車組が六組以上の偶数組ある場合も同様である。減速機は歯車組の組数の増加に応じて減速比をより大きくできる。
【００５３】
図７に示す如く、減速機１０１は減速比を変更可能な構成でもよい。減速機１０１の回転子１０４は筐体５、偏心輪１３０、軸受１４０、歯車組１１０、１２０、１７０を備える。筐体５、偏心輪１３０、軸受１４０の構成は上記実施形態の筐体５、偏心輪３０、軸受４０と略同じなので説明を省略する。歯車組１１０の外歯車１１６は軸受１４０の下部に嵌合する。歯車組１１０の内歯車１１１は筐体５の底部上面且つ縁部５Ｂ内に固定する。外歯車１１６と内歯車１１１は噛合した状態を維持する。歯車組１２０の外歯車１２６は外歯車１１６上方に位置し、外歯車１１６と一体に固定する。外歯車１２６は軸方向に外歯車１１６の二倍以上の長さを有し、上部が径方向外側に突出する。外歯車１２６の上部は外周に歯を有する歯車を構成する。外歯車１２６の下部は上部よりも外径が小さく、外周に歯を有さない。
【００５４】
歯車組１７０の外歯車１７６は外歯車１２６の上に外歯車１２６と一体形成する。外歯車１１６、１２６、１７６の軸心は偏心輪１３０の軸心と同心である。外歯車１１６、１２６、１７６は、偏心輪１３０の軸心を中心に入力軸２とは独立して回転可能に設ける。外歯車１２６の歯車部分の外径は外歯車１１６の外径より大きく、外歯車１７６の外径は外歯車１１６の外径より小さい。
【００５５】
歯車組１７０の内歯車１７１は出力軸１０３の下に固定する。出力軸１０３は軸受１０８の内輪である。歯車組１２０の内歯車１２１は内歯車１７１の下に内歯車１７１と一体形成する。内歯車１２１は軸方向に内歯車１１１の二倍以上の長さを有し、下部が径方向内側に突出する。内歯車１２１の下部は内周に歯を有する歯車を構成する。内歯車１２１の上部は下部よりも外径が小さく、外周に歯を有さない。
【００５６】
内歯車１１１、１２１、１７１の軸心は入力軸２の軸心ＡＸと同心である。内歯車１２１、１７１は軸心ＡＸを中心に回転可能に設ける。内歯車１２１の歯車部分の内径は内歯車１１１の内径より大きく、内歯車１７１の内径は内歯車１１１の内径より小さい。軸受１０８の外輪１０７は筐体５に固定せず、軸方向に移動可能に設ける。故に出力軸１０３と内歯車１２１、１７１は軸方向に移動可能である。
【００５７】
出力軸１０３が軸方向上方へ移動すると、内歯車１２１は外歯車１２６と噛合し、内歯車１７１は外歯車１７６との噛合状態を解除する。回転子１０４は歯車組１１０と歯車組１２０を介し、入力軸２の回転速度を減速し且つ入力軸２とは反対方向に出力軸１０３を回転する。出力軸１０３が軸方向下方へ移動すると、内歯車１２１は外歯車１２６との噛合状態を解除し、内歯車１７１は外歯車１７６と噛合する。回転子１０４は歯車組１１０と歯車組１７０を介し、入力軸２の回転速度を減速し且つ入力軸２と同方向に出力軸１０３を回転する。
【００５８】
出力軸１０３が軸方向に移動することで、減速機１０１は歯車組１２０と歯車組１７０を択一的に歯車組１１０と接続する。歯車組１２０の外歯車１２６と歯車組１７０の外歯車１７６は外径が異なる。故に減速機１０１は減速比を変更できる。
【００５９】
上記実施形態の軸受６０が本発明の「支持体」に相当する。歯車組１１０が本発明の「第一歯車組」に相当し、歯車組１２０が本発明の「第二歯車組」に相当し、歯車組１７０が本発明の「第三歯車組」に相当する。
【符号の説明】
【００６０】
１                                  減速機
２                                  入力軸
２Ａ                                先端部
３                                  出力軸
４                                  回転子
５                                  筐体
１０、２０、１１０、１２０、１７０  歯車組
１１、２１                          内歯車
１６、２６                          外歯車
３０                                偏心輪
３１                                内側偏心輪
３６                                外側偏心輪
４０、６０                          軸受
５０                                錘
Ａ                                  偏心量
ＡＸ                                軸心
【図１】
2018009699.tif 000003
【図２】
2018009699.tif 000004
【図３】
2018009699.tif 000005
【図４】
2018009699.tif 000006
【図５】
2018009699.tif 000007
【図６】
2018009699.tif 000008
【図７】
2018009699.tif 000009