(57)【要約】      （修正有）【課題】汎用的な機械要素であるローラチェーンとスプロケットを用いた減速機を提供する。【解決手段】Ｎ列のローラチェーン１と、各列に１個ずつ係合するＮ個のスプロケット２と、ホルダ３と、スプロケットにそれぞれ接続され同軸上に位置する入力軸４および出力軸５を備え、ローラチェーンは、入力軸を中心とする円形の状態で、ホルダにより外周側から保持されており、スプロケットは、歯数がローラチェーンのローラ１１の数より少ないものであって、その中心軸の周囲に貫通孔２２を設けてあり、各スプロケットは、入力軸に対してそれぞれ同距離偏心していて、偏心方向が入力軸周りに（３６０／Ｎ）度ずつずれており、それぞれローラチェーンに内周側から噛み合っており、入力軸は、Ｎ個の円形カム４１を有していて、それぞれ各スプロケットに軸受２３を介して嵌合しており、出力軸は、スプロケットの貫通孔を貫通するキャリアピン５１を有する。【選択図】図１
2019152309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ列（Ｎは２以上の整数）のローラチェーンと、前記ローラチェーンの各列に１個ずつ係合するＮ個のスプロケットと、前記ローラチェーンを保持するホルダと、前記スプロケットにそれぞれ接続され同軸上に位置する入力軸および出力軸を備え、
前記ローラチェーンは、前記入力軸を中心とする円形の状態で、前記ホルダにより外周側から保持されており、
前記スプロケットは、歯数が前記ローラチェーンのローラの数より少ないものであって、その中心軸の周囲に軸方向に貫通する貫通孔を設けてあり、前記の各スプロケットは、前記入力軸に対してそれぞれ同距離偏心していて、偏心方向が前記入力軸周りに（３６０／Ｎ）度ずつずれており、それぞれ前記ローラチェーンに内周側から噛み合っており、
前記入力軸は、Ｎ個の円形カムを有していて、前記の各円形カムは、前記入力軸に対してそれぞれ同距離偏心していて、偏心方向が前記入力軸周りに（３６０／Ｎ）度ずつずれており、それぞれ前記の各スプロケットに軸受を介して嵌合しており、
前記出力軸は、前記スプロケットの貫通孔を前記出力軸の軸方向に貫通するキャリアピンを有するものであることを特徴とする減速機。
【請求項２】
前記ホルダは、外周側から前記ローラチェーンのローラに係合する保持部を有しており、
前記保持部は、前記ローラが前記入力軸周りに移動することを規制するものであることを特徴とする請求項１記載の減速機。
【請求項３】
前記スプロケットは、歯の先端部の、前記スプロケットと同心の所定半径の円の外周側部分が切除されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータなどの動力の回転速度を減速して出力する機械的な減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械、自動車、ロボットなど、種々の分野において、モータなどの動力から回転運動を入力し、この回転速度を減速して出力する減速機が数多く用いられている。こうした減速機には種々の構造のものがあり、その性能も様々であるが、より使い勝手のよい減速機として、次のような要件を満たすものが求められている。その要件とは、１．バックラッシュが少ないこと、２．負荷変動に強いこと、３．入力軸と出力軸が同軸であること、４．コンパクトであること、５．減速比が大きいこと、である。
【０００３】
従来から存在する機械的な減速機の中でも代表的なものといえば、インボリュート歯形を有する平歯車からなるものである。これの長所は、構造が単純で安価に製造できることである。一方、短所は、バックラッシュが必要であること、また歯車同士の同時噛み合い歯数が少ないので負荷変動に弱いことであり、上記の要件１および２に該当しない。また、２枚の歯車の組み合わせからなる一段減速では、減速比は最大で７程度と小さく、減速比を大きくするために多段減速構造とすれば、要件４に該当しなくなる。
【０００４】
また、このような平歯車からなる減速機を発展させたものとして、遊星歯車機構があるが、減速比は最大で１４程度と十分に大きなものではなく、要件５に該当しない。そして、遊星歯車の外側に内歯車を設ける必要があり、この内歯車はインボリュート歯形では干渉が発生するので、修正しなければならない。
【０００５】
さらに、減速比が大きくバックラッシュが少ないものとして、ウォームギアを用いたウォーム減速機があるが、これは入力軸と出力軸が直交するので、要件３に該当しない。
【０００６】
そこで、こうした従来の減速機に対し、上記の要件１〜５に該当するものとして、特許文献１や２に示すような減速機がある。
【０００７】
特許文献１の発明は、いわゆる揺動減速機であり、トロコイド歯形を有する外歯歯車と、外歯歯車を回転させる偏心体と、回動自在なピンを円周上に配置して構成した内歯歯車を備える。偏心体に回転が入力されると、外歯歯車が偏心体の周りで揺動回転し、外歯歯車と内歯歯車の噛み合い位置が円周方向に移動する。両歯車の間には、歯数差に応じた相対回転が生じ、内歯歯車が固定されているので、外歯歯車から減速された回転が出力される。
【０００８】
特許文献２の発明は、いわゆる波動減速機であり、可撓性の外歯歯車と、外歯歯車の内周側に位置する楕円状の波動発生器と、外歯歯車の外周側に位置する剛性の内歯歯車を備える。波動発生器に回転が入力されると、外歯歯車が楕円形に撓められて連続的に変形し、外歯歯車と内歯歯車の噛み合い位置が円周方向に移動する。両歯車の間には、歯数差に応じた相対回転が生じ、内歯歯車が固定されているので、外歯歯車から減速された回転が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１６−１９３４６４号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらの減速機は、トロコイド歯形を有する歯車や可撓性を有する歯車など、特殊な機械要素を用いるものであった。これに対し、上記の要件１〜５に該当しつつ、より汎用的な機械要素を用いた減速機が求められていた。
【００１１】
本発明は、このような事情を鑑みたものであり、汎用的な機械要素であるローラチェーンとスプロケットを用いた実用可能な減速機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】
【００１２】
本発明のうち請求項１の発明は、Ｎ列（Ｎは２以上の整数）のローラチェーンと、前記ローラチェーンの各列に１個ずつ係合するＮ個のスプロケットと、前記ローラチェーンを保持するホルダと、前記スプロケットにそれぞれ接続され同軸上に位置する入力軸および出力軸を備え、前記ローラチェーンは、前記入力軸を中心とする円形の状態で、前記ホルダにより外周側から保持されており、前記スプロケットは、歯数が前記ローラチェーンのローラの数より少ないものであって、その中心軸の周囲に軸方向に貫通する貫通孔を設けてあり、前記の各スプロケットは、前記入力軸に対してそれぞれ同距離偏心していて、偏心方向が前記入力軸周りに（３６０／Ｎ）度ずつずれており、それぞれ前記ローラチェーンに内周側から噛み合っており、前記入力軸は、Ｎ個の円形カムを有していて、前記の各円形カムは、前記入力軸に対してそれぞれ同距離偏心していて、偏心方向が前記入力軸周りに（３６０／Ｎ）度ずつずれており、それぞれ前記の各スプロケットに軸受を介して嵌合しており、前記出力軸は、前記スプロケットの貫通孔を前記出力軸の軸方向に貫通するキャリアピンを有するものであることを特徴とする。ここで、Ｎ列のローラチェーンとは、２列以上の多列ローラチェーンのことであり、単列のローラチェーンを複数並べたものではない。
【００１３】
本発明のうち請求項２の発明は、前記ホルダは、外周側から前記ローラチェーンのローラに係合する保持部を有しており、前記保持部は、前記ローラが前記入力軸周りに移動することを規制するものであることを特徴とする。
【００１４】
本発明のうち請求項３の発明は、前記スプロケットは、歯の先端部の、前記スプロケットと同心の所定半径の円の外周側部分が切除されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のうち請求項１の発明によれば、汎用的な機械要素であるローラチェーンとスプロケットにより、減速機が構成される。この減速機の入力軸に回転が入力されると、偏心した円形カムも回転し、それに伴って、円形カムが嵌合するスプロケットが入力軸周りに回転（公転）する。そしてスプロケットは、円形のローラチェーンに内周側から噛み合っているので、公転に伴って噛み合い位置が円周方向に移動し、公転の回転方向と反対方向に自転する。この際、スプロケットは、入力軸が１回転することで１周公転し、かつその間にローラチェーンのローラの数とスプロケットの歯数の差に等しい歯数分だけ自転することになる。そして、スプロケットの貫通孔を貫通するキャリアピンにより、スプロケットの自転が出力軸に伝達され、入力軸に対して出力軸が減速されて回転する。すなわち、減速比は、スプロケットの歯数／（ローラチェーンのローラの数−スプロケットの歯数）となるので、一段で大きな減速比を得ることができ、一段で済むので減速機自体がコンパクトになる。また、ローラチェーンとスプロケットによる構成の減速機なので、従来の平歯車同士の構成の減速機と比べて、バックラッシュが少なく、同時噛み合い歯数が多いので負荷変動に強い。さらに、入力軸と出力軸が同軸であるから、種々の機構への組み込みが容易で使いやすい。そして、ローラチェーンとスプロケットは極めて汎用的な機械要素であって、多種多様な既製品が存在するので、その中から目的に応じて適宜選択して用いることで、容易かつ安価に減速機を製造することができる。
【００１６】
本発明のうち請求項２の発明によれば、ホルダはローラチェーンのローラが入力軸周りに移動することを規制するものであればよく、ローラチェーンを完全に固定するものである必要はないので、構造が簡易で組み立てが容易なものとなる。
【００１７】
本発明のうち請求項３の発明によれば、スプロケットの歯の先端部が切除されることで、スプロケットの歯がローラチェーンのローラに干渉しにくくなり、円形のローラチェーンに対して、その内周側のスプロケットの直径をより大きくできる。スプロケットの直径を大きくするということは、すなわちスプロケットの歯数を増やすということであり、これによりローラチェーンのローラの数とスプロケットの歯数の差をより小さくして減速比を大きくできる。また、切除部分はスプロケットと同心の所定半径の円の外周側部分なので、旋盤による旋削加工で容易に切除できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】減速機の第一実施形態の軸線を通る面の断面図である。
【図２】ローラチェーンの斜視図である。
【図３】ローラチェーンにスプロケットが噛み合った状態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）はローラチェーンと２枚のスプロケットの位置関係を示す説明図であり、（ｂ）はそのうちローラチェーンと１枚のスプロケットのみを表示した説明図である。
【図５】スプロケットの歯の拡大図である。
【図６】ホルダの分解斜視図である。
【図７】ローラチェーンのローラとホルダの関係を示す説明図である。
【図８】ホルダの部分拡大図である。
【図９】ローラチェーンにホルダを取り付ける際の分解斜視図である。
【図１０】スプロケットに入力軸を取り付けた状態の斜視図である。
【図１１】スプロケットに出力軸を取り付ける際の分解斜視図である。
【図１２】スプロケットに出力軸を取り付けた状態の斜視図である。
【図１３】減速機の全体斜視図であり、（ａ）は入力軸側から見た図、（ｂ）は出力軸側から見た図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は、減速機の動作の説明図である。
【図１５】第二実施形態のホルダの分解斜視図である。
【図１６】第二実施形態のホルダの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の減速機の具体的な内容について説明する。この減速機は、Ｎ列（Ｎは２以上の整数）の多列ローラチェーンと、Ｎ個のスプロケットを備えるものであるが、ここで示す第一実施形態は、Ｎ＝２として、２列のローラチェーンと２個のスプロケットを備えるものである。図１に示すように、この減速機の第一実施形態は、２列の環状のローラチェーン１と、ローラチェーン１のそれぞれの列の内周側に位置する２個のスプロケット２と、ローラチェーン１を保持するホルダ３と、スプロケット２にそれぞれ接続され同軸上に位置する入力軸４および出力軸５を備える。なお、入力軸４および出力軸５の中心軸（回転軸）を、減速機の軸線Ｚとする。よって、入力軸４および出力軸５の中心軸は、軸線Ｚと一致し、入力軸４および出力軸５の軸方向は、軸線Ｚ方向と一致する。また、図１における右側（入力側）を前側、左側（出力側）を後側とする。よって、軸線Ｚは前後方向に延びるものであり、入力軸４の端面が前側に露出し、出力軸５の端面が後側に露出している。
【００２０】
ローラチェーン１は、ＪＩＳ規格に準拠した既製品であり、図２に示すように、ローラ１１と、内プレート１２と、外プレート１３と、中間プレート１４と、ピン１５と、ブッシュ（図示省略）からなる。
【００２１】
内プレート１２、外プレート１３および中間プレート１４は、何れも８の字形の平板で、２個の貫通孔が開いたものである。前後に対向する２枚１組の内プレート１２の間の、貫通孔に対向する位置に、円筒形のローラ１１が位置しており、さらにローラ１１の内部に円筒形のブッシュが納まっていて、２枚の内プレート１２と２個のローラ１１と２個のブッシュで１個の内リンク１６を構成している。また、前後に重なった２枚の中間プレート１４に対して、それぞれ外プレート１３が隙間を開けて前後に対向しており、それぞれの隙間に内リンク１６が納まっていて、外プレート１３と中間プレート１４が内リンク１６を前後両側から挟んでおり、外プレート１３および中間プレート１４は２個の隣接する内リンク１６に跨って、それぞれ貫通孔同士が対向している。そして、２枚の外プレート１３の貫通孔、２個の内リンク１６（それぞれ２枚の内プレート１２の貫通孔とブッシュ）および２枚の中間プレート１４の貫通孔を、ピン１５が貫通していて、ピン１５の端部が前後両側の外プレート１３に固定されており、２枚の外プレート１３と２枚の中間プレート１４と２本のピン１５で１個の外リンク１７を構成している。
【００２２】
このようにして２列のローラチェーン１が構成されており、内リンク１６と外リンク１７は交互に回動自在に連結されていて、ローラ１１は、ブッシュが軸受となって、ピン１５に対して回動自在である。また、ローラチェーン１の列同士は、ピン１５により一体となっている。さらに、ローラチェーン１はその端部同士も連結されて、環状になっている。ここでは、内リンク１６と外リンク１７を総称してリンクとし、本実施形態のローラチェーン１は、５１個のリンクからなり（前後に並ぶ内リンク１６は１組で１個として数える）、環状なので１列のローラ１１の数も５１個である。そして、図１および図２に示すように、ローラチェーン１は、軸線Ｚを中心とする円形の状態となっており、ローラチェーン１の列が軸線Ｚ方向に並んでいる。
【００２３】
スプロケット２は、ＪＩＳ規格に準拠した既製品であり、図１および図３に示すように、２枚が軸線Ｚ方向に重なるように配置してあり、ローラチェーン１の１列に対して１個のスプロケット２が内周側から噛み合っている。
【００２４】
各スプロケット２は、図４に示すように、円板状で周縁部に歯２１を有しており、その歯数はローラチェーン１のローラ１１の数の５１個よりも１つだけ少ない５０枚である。よって、ローラチェーン１のローラ１１に対して一部の歯２１のみ（全体の１／４程度）が係合することになる。また、図１および図３に示すように、スプロケット２の中心には孔を形成してボールベアリングからなる軸受２３を嵌め込んである。さらに、軸受け２３の周囲には、軸線Ｚ方向に貫通する６個の貫通孔２２を形成してあり、貫通孔２２は周方向に等間隔で並んでいる。
【００２５】
そして、２枚のスプロケット２は、軸線Ｚに対してそれぞれ同距離偏心していて、各スプロケット２の偏心方向は、軸線Ｚ周りに１８０度（＝３６０度／２）ずれている。図３および図４（ａ）に示す状態では、手前側（後側）のスプロケット２（図４（ａ）では実線で表示）は、軸線Ｚに対して垂直上向きに偏心していて、中心Ｏｓ１が軸線Ｚよりも上側に位置しており、スプロケット２の最上部がローラチェーン１のローラ１１との噛み合いの中心（スプロケット２の歯２１とローラチェーン１のローラ１１が噛み合う領域の中央）となっている。一方、奥側（前側）のスプロケット２（図４（ａ）では二点鎖線で表示）は、軸線Ｚに対して垂直下向きに偏心していて、中心Ｏｓ２が軸線Ｚよりも下側に位置しており、スプロケット２の最下部がローラチェーン１のローラ１１との噛み合いの中心となっている。
【００２６】
また、その偏心距離については、図４（ｂ）に基づき説明する。図４（ｂ）では、１枚のスプロケット２のみを表示して、その中心をＯｓとしてある。ここでは、ローラチェーン１のローラ１１の数よりも、スプロケット２の歯数が１つだけ少ないので、ローラチェーン１の５１個のローラ１１の中心を通る円（＝歯数が５１枚のスプロケットのピッチ円）の直径Ｄｃに対して、歯数が５０枚のスプロケット２のピッチ円の直径Ｄｓが小さい。そこで、スプロケット２を軸線Ｚから（Ｄｃ−Ｄｓ）／２だけ偏心させることで、スプロケット２が内周側からローラチェーン１に噛み合う。
【００２７】
なお、２枚のスプロケット２は、異なる方向に偏心していて、図４（ａ）に示すように、軸線Ｚ方向から見てずれているが、６個の貫通孔２２は、何れも２枚のスプロケット２同士で重なり合っている。
【００２８】
さらに、スプロケット２は、歯２１の先端部の、スプロケット２と同心の所定半径の円の外周側部分が切除されている。図５に基づきその詳細を説明するものであり、斜線部分がその切除部分である。このスプロケット２は、ＪＩＳ規格に準拠したＳ歯形のものであり、ローラチェーン１のローラ１１の直径をＤｒ、スプロケット２の歯数をｎとして、図５中のＲ、Ｑ、Ｔ、Ｋ、Ｖが、それぞれ以下の式（１）〜式（５）により定められている。
【数１】
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【数２】
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【数３】
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【数４】
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【数５】
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【００２９】
これらにより、図５中の点ａ、ｂ、ｃが定まり、歯形の内、ｘ−ｘ’は点ａを中心とする円弧、ｘ−ｙは点ｃを中心とする円弧、ｙ−ｚは直線、ｚより先端側はｂを中心とする円弧により構成されている（さらなる詳細についてはＪＩＳ規格で定められており、ここでは説明を省略する）。
【００３０】
ここで、本実施形態においては、ローラチェーン１のローラ１１の数とスプロケットの歯数の差が小さく、図４（ｂ）に示すように、ローラチェーン１のローラ１１の中心を通る円の直径Ｄｃと、スプロケット２のピッチ円の直径Ｄｓの差が小さいので、スプロケット２の歯２１の先端部が切除されていない状態では、ローラチェーン１と噛み合っていない部分のスプロケット２の歯２１がローラ１１と干渉してしまう（たとえば、図４（ｂ）のように、スプロケット２の上部でローラチェーン１と噛み合っている状態で、スプロケット２の下部の歯２１の先端部がローラチェーン１のローラ１１に接触してしまう）。そこで、スプロケット２の歯２１の先端部分を切除することで、干渉を避けることができる。この際、図５において、歯２１の線分ａｂよりも先端側部分を切除すれば、本実施形態のように、ローラチェーン１のローラ１１の数とスプロケットの歯数の差が最小の１であって、ローラチェーン１のローラ１１の中心を通る円の直径Ｄｃと、スプロケット２のピッチ円の直径Ｄｓの差が最小となる場合でも、スプロケット２の歯２１がローラチェーン１のローラ１１に干渉することがない。
【００３１】
ただし、スプロケット２の全ての歯２１について、先端部分を直線で切除するのは手間がかかる。そこで、歯形の外形線と線分ａｂが交差する点をｗ、ｗ’とし、線分ｗｗ’の中点をｐ、スプロケット２の中心をＯｓとして、中心をＯｓ、半径をＯｓからｐまでの距離とする円を設定し、歯の先端部の、当該円の外周側部分が切除してある。
【００３２】
ホルダ３は、図６および図７に示すように、半円弧状の一方部材３ａおよび他方部材３ｂからなる。一方部材３ａおよび他方部材３ｂは、周方向に直交する断面が略矩形の円環を、その中心を通る面で２等分した一方と他方からなる形状のものである。一方部材３ａの両端部には、他方部材３ｂ側に向けてボルト３２を通すボルト孔３３を形成してあり、他方部材３ｂの両端面には、ネジ穴（図示省略）を形成してある。一方部材３ａと他方部材３ｂの端面同士を突き合わせ、一方部材３ａのボルト孔３３にボルト３２を通して他方部材３ｂのネジ穴にねじ込んでボルト止めすることで、一方部材３ａと他方部材３ｂが、軸線Ｚを中心とする一体の円環状となる。
【００３３】
そして、一方部材３ａと他方部材３ｂには、何れも内周面に周方向に延びる２本の突条３４を形成してある。突条３４は、一方部材３ａおよび他方部材３ｂのそれぞれにおいて、軸線Ｚ方向の両端部に形成してあり、２本の突条３４の間に、溝部３５が形成される。一方部材３ａと他方部材３ｂをボルト止めした一体の円環状にすると、両者の２本の突条３４および溝部３５もそれぞれ一連の円環状のものとなる。また、突条３４の高さ（＝溝部３５の深さ）は、ローラチェーン１のローラ１１の直径の１／２よりも高くなっている。
【００３４】
また、一方部材３ａと他方部材３ｂに跨って形成される円環状の２本の突条３４には、内周側に向けて開口する半円形状の凹部である保持部３１を形成してある。保持部３１は、ローラチェーン１のローラ１１が丁度嵌まる大きさであって、ローラチェーン１の１列のローラ１１の数（本実施形態では５１個）と同数が円周上に等間隔に並んで形成されており、隣接する保持部３１の間部分が凸部３６となっている。なお、最上部の保持部３１は、一方部材３ａと他方部材３ｂに跨って形成されている。
【００３５】
さらに、図７および図８に示すように、各凸部３６は、その一部（図８における斜線部分）が切除されている。より詳しくは、一方部材３ａおよび他方部材３ｂの上側半分において、各凸部３６は、下方に向かう周方向に隣接する保持部３１の最上点よりも下側部分が切除されており、一方部材３ａおよび他方部材３ｂの下側半分において、各凸部３６は、上方に向かう周方向に隣接する保持部３１の最下点よりも上側部分が切除されている。よって、保持部３１に対して水平方向からローラ１１が嵌まる際に凸部３６が妨げとなることがない。
【００３６】
そして、図７、図９および図１０に示すように、このように構成されたホルダ３によって、ローラチェーン１が保持される。２個のスプロケット２が内周側から噛み合うローラチェーン１を、一方部材３ａと他方部材３ｂにより水平方向（軸線Ｚに直交する方向）から挟み込み（図７、図９）、一方部材３ａと他方部材３ｂをボルト止めして一体の円環状として、ローラチェーン１を外周側から保持する（図１０）。この際、ホルダ３の一方部材３ａと他方部材３ｂにおいて、上記のとおり凸部３６の一部が切除されているので、水平方向からローラチェーン１を挟み込む際に、ローラ１１が凸部３６に干渉しない。そして、ホルダ３の２本の突条３４が、それぞれローラチェーン１の各列に対応しており、ホルダ３がローラチェーン１を保持した状態において、ローラチェーン１のローラ１１は１つずつホルダ３の保持部３１に嵌まっており、すなわち、保持部３１が外周側からローラ１１に係合している。保持部３１は、内周側に向けて開口する半円形状の凹部であって、これに円形のローラ１１が嵌まっており、ローラ１１は保持部３１の両側の凸部３６により軸線Ｚ周り（周方向）の移動が妨げられる。よって、この保持部３１は、ローラ１１が軸線Ｚ周りに移動することを規制している。なお、ホルダ３の上部と下部においては、図７および図８に示すように、凸部３６の多くの部分が切除されている。しかしながら、図８に示すように、各保持部３１において、凸部３６を切除した側にも半径方向の高さを有する部分が残っており（Ｃ１〜Ｃ４）、この部分がローラ１１の軸線Ｚ周りの移動を規制する。さらに、ローラ１１同士は内プレート１２、外プレート１３および中間プレート１４により連結されているので、ホルダ３の凸部３６の一部が切除されていても、全体としてローラ１１の軸線Ｚ周りの移動に対する拘束力が低下することはない。
【００３７】
なお、このようにホルダ３は外周側からローラチェーン１を保持するものであって、ローラ１１の軸線Ｚ周りの移動を規制するが、ローラ１１の内周側への移動は規制されない。しかしながら、ローラチェーン１は２列のものであって、それぞれの列にスプロケット２が内周側から噛み合っており、２枚のスプロケット２の偏心方向が１８０度ずれているので、２枚のスプロケット２によりローラチェーン１を内周側から外周側に向けて直径方向に突っ張ることになり、ローラチェーン１は円形の形状を維持する。
【００３８】
入力軸４は、図１、図９および図１０に示すように、断面円形の丸軸状のものであって、その中心軸（回転軸）が、軸線Ｚに一致する。入力軸４の軸線Ｚ方向の中間部には、２個の円形カム４１を設けてある。各円形カム４１は、入力軸４よりも大径の円板状のもので、軸線Ｚ方向に隣接して並んでおり、入力軸４と一体に形成されている。そして、２個の円形カム４１は、軸線Ｚに対してそれぞれ同距離偏心していて、各円形カム４１の偏心方向は、軸線Ｚ周りに１８０度（＝３６０度／２）ずれている。図１に示す状態では、後側の円形カム４１は、軸線Ｚに対して垂直上向きに偏心しており、前側の円形カム４１は、軸線Ｚに対して垂直下向きに偏心している。偏心距離は、スプロケット２の偏心距離に等しく、各円形カム４１が、それぞれスプロケット２の軸受２３の内周側に嵌まっている。すなわち、１個の円形カム４１が１個のスプロケット２に軸受２３を介して嵌合している。
【００３９】
そしてこの状態で、入力軸４は、スプロケット２から前側と後側の両方に突出しているが、前側の方が、突出長が長い。この前側と後側の入力軸４のそれぞれの突出部分に、ボールベアリングからなる軸受４２ａ，４２ｂを挿入してある。前側において、入力軸４は軸受４２ａよりもさらに突出しており、後側において、入力軸４は軸受４２ｂと略面一になっている。
【００４０】
また、図１に示すように、入力軸４の前側の端面には、断面円形で入力軸４の軸線Ｚ方向の中央部まで達する嵌合穴４３を形成してある。この嵌合穴４３は、モータなどの動力の回転軸が嵌合するものである。
【００４１】
出力軸５は、図１、図１１および図１２に示すように、円板状のものであって、その中心軸（回転軸）が、軸線Ｚに一致する。出力軸５の前側面には、円形の窪み部５２を形成してあり、さらに、出力軸５の前側端部には、外周側に向けて鍔状に延びる鍔部５３を形成してある。鍔部５３には、軸線Ｚ方向に貫通する６個の孔を形成してあり、孔は周方向に等間隔で並んでいる。そして、このそれぞれの孔に、円柱形状のキャリアピン５１を挿入してある。キャリアピン５１は、鍔部５３から前側に突出しており、鍔部５３の外周側からボルト止めして固定してある。さらに、各キャリアピン５１の外周側には、円筒形状のブッシュ５４が挿入されていて、ブッシュ５４はキャリアピン５１に対して軸線Ｚ方向周りに回動自在である。この出力軸５が、後側からスプロケット２に取り付けられており、窪み部５２に、入力軸４の後側に取り付けた軸受４２ｂが嵌合しており、各キャリアピン５１（ブッシュ５４）が、スプロケット２の貫通孔２２に挿入されている。上記のとおり、２枚のスプロケット２の貫通孔２２は重なっており、各キャリアピン５１は２枚のスプロケット２の貫通孔２２を軸線Ｚ方向に貫通して前側へ突出している。なお、キャリアピン５１はスプロケット２に直に接することはなく、貫通孔２２の内周側に位置するブッシュ５４がスプロケット２に当接する。また、出力軸５の後側の端面には、周方向に等間隔で６個のネジ穴５６を形成してある。このネジ穴５６は、出力側の種々の部材を取り付けるためのものである。
【００４２】
そして、スプロケット２から前側へ突出するキャリアピン５１に対して、前側から支持部材６を取り付けてある。支持部材６は、円板状のものであって、その中心軸（回転軸）が、軸線Ｚに一致する。支持部材６の後側面には、円形の窪み部６１を形成してあり、また支持部材６の前側面（窪み部６１の底面）には、窪み部６１より小径で軸線Ｚ方向に貫通する挿通孔６２を形成してある。さらに、支持部材６の後側端部には、外周側に向けて鍔状に延びる鍔部６３を形成してある。鍔部６３の後側面には、６個の円形の穴６４を形成してあり、穴６４は周方向に等間隔で並んでいる。このそれぞれの穴６４にキャリアピン５１の先端部が嵌まっており、支持部材６の前側からキャリアピン５１の先端面にボルト止めして固定してある。また、窪み部６１に、入力軸４の前側に取り付けた軸受４２ａが嵌合するとともに、入力軸４が挿通孔６２を貫通している。
【００４３】
さらに、出力軸５には、ボールベアリングからなる軸受５５を挿入してある。出力軸５の軸受５５は、鍔部５３の後側に僅かな隙間を開けて設けてあり、出力軸５は軸受５５よりもさらに後側に突出している。一方、支持部材６にも、ボールベアリングからなる軸受６５を挿入してある。支持部材６の軸受６５は、鍔部６３の前側に僅かな隙間を開けて設けてあり、支持部材６は軸受６５と略面一であって、入力軸４は軸受６５よりもさらに前側に突出している。
【００４４】
そして、このように一体となったローラチェーン１、スプロケット２、ホルダ３、入力軸４、出力軸５および支持部材６に対して、図１および図１３に示すように、前側ケース７および後側ケース８を取り付けてある。
【００４５】
前側ケース７は、直径が異なる円柱を二段重ねにした外形のものであって、前側部分はホルダ３よりも小径であり、後側部分はホルダ３よりもわずかに大径であって、軸線Ｚ方向の略中央部に段部７４が形成されている。前側ケース７の後側面には、円形の窪み部７１を形成してあり、また前側ケース７の前側面（窪み部７１の底面）には、窪み部７１より小径で軸線Ｚ方向に貫通する挿通孔７２を形成してある。この前側ケース７を、ホルダ３に前側から当接させてあり、窪み部７１に、支持部材６に取り付けた軸受６５が嵌合するとともに、入力軸４が挿通孔７２を貫通している。なお、前側ケース７がローラチェーン１、入力軸４や支持部材６に接触しないように、クリアランスが確保されている。また、挿通孔７２の、入力軸４外周部分には、環状のオイルシール７３が嵌め込まれている。
【００４６】
後側ケース８は、ホルダ３よりもわずかに大径の略円柱形状の外形のものである。後側ケース８の前側面には、円形の窪み部８１を形成してあり、また後側ケース８の後側面（窪み部８１の底面）には、窪み部８１より小径で軸線Ｚ方向に貫通する挿通孔８２を形成してある。この後側ケース８を、ホルダ３に後側から当接させてあり、窪み部８１に、出力軸５に取り付けた軸受５５が嵌合するとともに、出力軸５が挿通孔８２を貫通している。なお、後側ケース８がローラチェーン１や出力軸５に接触しないように、クリアランスが確保されている。また、挿通孔８２の、出力軸５外周部分には、環状のオイルシール８３が嵌め込まれている。
【００４７】
このようにして、前側ケース７と後側ケース８とでホルダ３を前後から挟み込んである。そして、前側ケース７の段部７４に形成した孔にボルトを挿入してあり、ボルトはホルダ３を貫通して、後側ケース８の前側面に形成したネジ穴にねじ込まれていて、前側ケース７および後側ケース８とホルダ３とが一体に固定されている。
【００４８】
次に、このように構成した本発明の減速機の動作について説明する。ここでは、前側ケース７と後側ケース８が他の構造物に固定され、前側ケース７と後側ケース８およびこれらに固定されたホルダ３が不動であることを前提とする。この状態で、入力軸４の嵌合穴４３にモータの回転軸（図示省略）が嵌合して固定されており、入力軸４に対して、後側（出力側）から見て時計回りの回転が入力されるとする。図１４（ａ）〜（ｅ）は、この場合において、１枚のスプロケット２に注目してその動作を示したものである。なお、軸線Ｚ（円形のローラチェーン１の中心）は黒丸印、スプロケット２の中心Ｏｓは十字印で表してある。また、１個のローラ１１と、（ａ）においてスプロケット２のそれに対向する位置に、三角形印を付してある。入力軸４が時計回りに回転すると、入力軸４と一体に形成された、偏心した円形カム４１も、軸線Ｚを中心として時計回りに回転する。すると、それに伴って、円形カム４１が軸受２３を介して嵌合するスプロケット２が、軸線Ｚ周りに回転する。この回転を、スプロケット２の公転という。公転の軌跡は、軸線Ｚを中心とした円となる。そしてスプロケット２は、軸受２３により、円形カム４１に対して回動自在であって、その歯２１が円形のローラチェーン１のローラ１１に内周側から噛み合っているので、公転に伴って噛み合い位置が円周方向の時計回りに移動していく。よって、スプロケット２は、その中心軸周りに、公転の回転方向と反対方向（反時計回り）に自転する。
【００４９】
このスプロケット２の動作を図１４に基づき改めて説明すると、（ａ）ではスプロケット２の上側がローラ１１（ローラチェーン１）との噛み合いの中心になっているが、この状態から、入力軸４および円形カム４１が時計回りに約１／４回転したのが（ｂ）であり、スプロケット２の右側が噛み合いの中心になっているとともに、スプロケット２が反時計回りに自転している。（ｃ）は（ｂ）から入力軸４が約１／４回転した状態で、スプロケット２の下側が噛み合いの中心になっているとともに、スプロケット２が反時計回りにさらに自転しており、（ｄ）は（ｃ）から入力軸４が約１／４回転した状態で、スプロケット２の左側が噛み合いの中心になっているとともに、スプロケット２が反時計回りにさらに自転している。そして、（ｅ）は（ｄ）から入力軸４が約１／４回転、すなわち（ａ）から１回転した状態で、再びスプロケット２の上側が噛み合いの中心になっており、（ａ）とスプロケット２の位置は同じである。ただし、ローラ１１の数が５１、スプロケット２の歯数が５０で、その差が１であるから、スプロケット２はその差に等しい歯数分だけ、反時計回りに自転しており、（ａ）の状態から歯２１が反時計回り方向に１つずれた状態となっている（（ａ）において対向していたローラ１１とスプロケット２の三角形印が、徐々にずれていき、（ｅ）においては歯２１の１枚分だけずれている）。よって、入力軸４が１回転する間に、スプロケット２は１周公転するとともに、１／５０周自転する。
【００５０】
そして、スプロケット２に形成された貫通孔２２を、キャリアピン５１およびブッシュ５４が貫通しており、ブッシュ５４はキャリアピン５１に対して回動自在なので、スプロケット２の自転により、キャリアピン５１が円周方向の反時計回りに駆動される。この際、キャリアピン５１の回転中心は常に軸線Ｚであるのに対して、スプロケット２の回転（自転）中心は、公転により変化するので、キャリアピン５１に対して貫通孔２２の位置がずれることになる。そこで、貫通孔２２の直径は、（ブッシュ５４の直径＋２×スプロケット２の偏心距離）より大きくしてあり、これにより位置のずれが吸収され、常にスプロケット２の自転によってキャリアピン５１を駆動できる。
【００５１】
なお、ここでは一方のスプロケット２の動作についてのみ説明したが、他方のスプロケット２は、常に一方のスプロケット２と軸線Ｚを中心とした点対称の位置関係となり、一方のスプロケット２と同様に動作する。よって、２枚のスプロケット２が回転しても、常にローラチェーン１を内周側から外周側に向けて直径方向に突っ張るので、ローラチェーン１は円形の形状を維持する。そして、２枚のスプロケット２の貫通孔２２をキャリアピン５１が貫通していて、両スプロケット２がキャリアピン５１を駆動する。
【００５２】
このようにして、キャリアピン５１を介してスプロケット２の自転が出力軸５に伝達され、入力軸４が時計回りに１回転する間に、出力軸５が反時計回りに１／５０回転する。よって、入力軸４に対して出力軸５が減速されて回転し、すなわち、この減速機によりモータの回転軸の回転が減速されて出力されるものであり、減速比は５０（＝５０／（５１−５０）＝スプロケット２の歯数／（ローラチェーン１のローラ１１の数−スプロケット２の歯数））となる。
【００５３】
このような本発明の減速機の第一実施形態は、汎用的な機械要素であるローラチェーン１とスプロケット２により構成される。その減速比は、スプロケット２の歯数／（ローラチェーン１のローラ１１の数−スプロケット２の歯数）となるので、ローラチェーン１のローラ１１の数とスプロケット２の歯数の差を小さくすることで、一段で大きな減速比を得ることができる。そして、一段で済むので減速機自体がコンパクトになる。また、ローラチェーン１とスプロケット２による構成の減速機なので、従来の平歯車同士の構成の減速機と比べて、バックラッシュが少なく、同時噛み合い歯数が多いので負荷変動に強い。さらに、入力軸４と出力軸５が同軸であるから、種々の機構への組み込みが容易で使いやすい。そして、ローラチェーン１とスプロケット２は極めて汎用的な機械要素であって、多種多様な既製品が存在するので、その中から目的に応じて適宜選択して用いることで、容易かつ安価に減速機を製造することができる。なお、一般に既製品として入手できるスプロケット２の歯数は限定されるが、ローラチェーン１のリンク数（リンク数によりローラ１１の数も定まる）は１リンク単位で自由に設定できるので、まずスプロケット２の歯数を決めてから、ローラチェーン１のリンク数を決めればよい。また、ホルダ３は、ローラチェーン１のローラ１１が軸線Ｚ周りに移動することを規制するものであればよく、ローラチェーン１を完全に固定するものである必要はないのであって、保持部３１に各ローラ１１を嵌めるだけの簡易な構造のものである。さらに、保持部３１の間部分の凸部３６の一部が切除されていることで、ホルダ３の一方部材３ａと他方部材３ｂによって、ローラ１１が凸部３６に干渉することなく水平方向からローラチェーン１を挟み込むことができ、組み立てが容易である。また、スプロケット２の歯２１の先端部が切除されており、スプロケット２の歯２１がローラチェーン１のローラ１１に干渉しにくくなり、円形のローラチェーン１に対して、その内周側のスプロケット２の直径をより大きくできる。スプロケット２の直径を大きくするということは、すなわちスプロケット２の歯数を増やすということであり、これによりローラチェーン１のローラ１１の数とスプロケット２の歯数の差をより小さくして減速比を大きくできる。上記の実施形態のように、差を１にすれば、最も減速比が大きくなる。さらに、歯２１の切除部分はスプロケット２と同心の所定半径の円の外周側部分なので、旋盤による旋削加工で容易に切除できる。
【００５４】
次に、本発明の減速機の第二実施形態について説明する。この第二実施形態は、上記の第一実施形態と比べて、ローラチェーン１およびホルダ３の構造が異なり、それ以外は同じものである。よって、ここではローラチェーン１およびホルダ３についてのみ説明する。図１５に示すように、第二実施形態のホルダ３は、中心角が１２０度の円弧状である第一部材３ｃ、第二部材３ｄおよび第三部材３ｅからなり、この３部材を合わせて、第一実施形態のホルダ３と同じ大きさの円環状となる。ここでは、第二部材３ｄが上側に位置し、第一部材３ｃと第三部材３ｅが下側に位置するものとする。なお、各部材の周方向の端面は、中心軸を通る平面に対して傾斜させてあり、円環状にした際に、各部材同士は内周側部分で当接し、当接部分から外周側に向けて拡幅して開口するＶ字形の間隙３７が形成される。
【００５５】
そして、第一部材３ｃ、第二部材３ｄおよび第三部材３ｅの内周面の形状は、第一実施形態のホルダ３と同様である。すなわち、何れも内周面に周方向に延びる２本の突条３４を形成してあり、２本の突条３４の間に、溝部３５が形成される。３部材を円環状にすると、２本の突条３４および溝部３５もそれぞれ一連の円環状のものとなる。また、３部材に跨って形成される円環状の２本の突条３４には、内周側に向けて開口する半円形状の凹部である保持部３１を形成してある。保持部３１は、ローラチェーン１のローラ１１が丁度嵌まる大きさであって、ローラチェーン１の１列のローラ１１の数（５１個）と同数が円周上に等間隔に並んで形成されており、隣接する保持部３１の間部分が凸部３６となっている。ただし、第二実施形態のホルダ３においては、第一実施形態と異なって凸部３６が切除された部分がない。
【００５６】
このように構成したホルダ３によりローラチェーン１を保持する際、第一実施形態では、スプロケット２にローラチェーン１を取り付けてから、ローラチェーン１にホルダ３を取り付けたが、この第二実施形態では、ホルダ３にローラチェーン１を取り付けてから、ローラチェーン１にスプロケット２を取り付ける。ローラチェーン１は、第一実施形態と異なって環状ではなく、ローラ１１の数が５１個であるのに対してリンクの数が５０個である。このローラチェーン１を、ホルダ３の内周側に取り付けるが、この際、ローラ１１をそれぞれ内周側からホルダ３の保持部３１に嵌める。よって、凸部３６が切除されていなくても、ローラ１１を嵌める際に干渉することはない。また、ローラチェーン１の端部を、ホルダ３の部材同士の当接部に合わせるものとし、ここでは第一部材３ｃと第三部材３ｅの当接部に合わせてある。そしてローラチェーン１は、ホルダ３によって、円形に保持される（すなわち、円形のローラチェーン１の切れ目が第一部材３ｃと第三部材３ｅの当接部に位置する）。さらに、このようにホルダ３に保持されたローラチェーン１に対してスプロケット２を取り付けるには、図１６に示すように、第一部材３ｃと第三部材３ｅを離隔させて、ローラチェーン１の切れ目の間隔を広げ、ローラチェーン１の内周側にスプロケット２を取り付ける。上記のとおり、ホルダ３を構成する各部材同士の当接部分に、Ｖ字形の間隙３７が形成されているので、第一部材３ｃおよび第三部材３ｅを動かした際に、第二部材３ｄと干渉しない。そして、スプロケット２を取り付けたら、再び第一部材３ｃと第三部材３ｅを当接させて、ホルダ３を環状にするとともにローラチェーン１を円形にする。その後は、第一実施形態と同様に、その他の部品を組み付ければよい。
【００５７】
このような本発明の減速機の第二実施形態も、第一実施形態と同様の作用効果を奏するものである。
【００５８】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。たとえば、ローラチェーンが３列以上のものでスプロケットが３枚以上であってもよい。各スプロケットの偏心方向は（３６０／Ｎ）度ずつずれるので、３枚であれば１２０度ずつ、４枚であれば９０度ずつずれることになる。また、ホルダは全体が一体に成形されるものであってもよいし、４個以上に分割されるものであってもよい。そして、ローラチェーンを外周側から保持できるものであれば、どのような構造であってもよい。さらに、スプロケットの歯の先端の切除部分について、上記は一例を示したものであり、ローラチェーンとスプロケットの構成に応じて、両者が干渉しないように、適宜切除部分を設定すればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  ローラチェーン
２  スプロケット
３  ホルダ
４  入力軸
５  出力軸
１１  ローラ
２１  歯
２２  貫通孔
２３  軸受
３１  保持部
４１  円形カム
５１  キャリアピン
【図１】
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【図２】
2019152309.tif 000009
【図３】
2019152309.tif 000010
【図４】
2019152309.tif 000011
【図５】
2019152309.tif 000012
【図６】
2019152309.tif 000013
【図７】
2019152309.tif 000014
【図８】
2019152309.tif 000015
【図９】
2019152309.tif 000016
【図１０】
2019152309.tif 000017
【図１１】
2019152309.tif 000018
【図１２】
2019152309.tif 000019
【図１３】
2019152309.tif 000020
【図１４】
2019152309.tif 000021
【図１５】
2019152309.tif 000022
【図１６】
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