(57)【要約】【課題】出力側から出力側部材を容易に回転させることができる減速機を提供する。【解決手段】減速機構（差動遊星歯車機構）３の第１キャリア１６を、被制御部材として動作制御機構（無励磁型電磁ブレーキ）４のブレーキ板３１に回転不能に連結し、動作制御機構４の電磁石３５が非通電状態では、ブレーキ板３１および第１キャリア１６が回転不能に拘束されて、減速機構３が入力軸（入力側部材）１の回転を減速して出力軸（出力側部材）２に伝達する一方、電磁石３５に通電した状態では、ブレーキ板３１および第１キャリア１６が回転自在に解放されて、出力軸２に逆入力トルクを加えられたときに、出力軸２の回転に伴って第１キャリア１６が回転し、減速機構３が入力軸１を増速回転させる動作を行わず、入力軸１に回転が伝達されない構成とすることにより、出力側から出力軸２を容易に回転させることができるようにした。【選択図】図５
2019060477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側部材と出力側部材との間に設けられる減速機構と、非作動時は前記減速機構に含まれる被制御部材を回転不能に拘束し、作動により前記被制御部材を回転自在に解放する動作制御機構とを備え、
前記被制御部材が動作制御機構によって回転不能に拘束された状態で、前記入力側部材に入力トルクを加えられたときには、前記減速機構が入力側部材の回転を減速して出力側部材に伝達し、前記被制御部材が動作制御機構から回転自在に解放された状態で、前記出力側部材に逆入力トルクを加えられたときには、前記出力側部材の回転に伴って被制御部材が回転し、前記減速機構が入力側部材に回転を伝達しない減速機。
【請求項２】
前記減速機構は、前記入力側部材と回転伝達可能に連結される第１太陽歯車と、前記第１太陽歯車の径方向外側に配される第１内歯車と、前記第１太陽歯車と第１内歯車の両方に噛み合う複数の第１遊星歯車と、前記各第１遊星歯車を自転可能に支持し、前記被制御部材となる第１キャリアとからなる第１遊星歯車機構と、前記入力側部材と回転伝達可能に連結される第２太陽歯車と、前記第１内歯車と異なる歯車仕様で形成され、前記第２太陽歯車の径方向外側に配されて前記第１内歯車と一体に回転する第２内歯車と、前記第２太陽歯車と第２内歯車の両方に噛み合う複数の第２遊星歯車と、前記各第２遊星歯車を自転可能に支持し、前記出力側部材と回転伝達可能に連結される第２キャリアとからなる第２遊星歯車機構とを、軸方向に並べて配置した差動遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１に記載の減速機。
【請求項３】
前記減速機構は、前記入力側部材と回転伝達可能に連結されるウェイブジェネレータと、前記ウェイブジェネレータの径方向外側に配され、前記被制御部材となるサーキュラースプラインと、前記ウェイブジェネレータとサーキュラースプラインとの間に配され、前記出力側部材と一体回転するように連結されるフレックススプラインとからなる波動歯車機構であることを特徴とする請求項１に記載の減速機。
【請求項４】
前記動作制御機構は、前記被制御部材と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、通電により前記アーマチュアをブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させる電磁石とを備えた無励磁型電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減速機。
【請求項５】
前記動作制御機構は、前記被制御部材と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板から離反させる離反ばねと、通電により前記アーマチュアを離反ばねの弾力に抗してブレーキ板に押し付ける電磁石とを備えた励磁型電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減速機。
【請求項６】
前記動作制御機構は、前記被制御部材に相対回転不能に連結されたブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持された制動板と、前記制動板をブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、手動操作により前記制動板をブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させるブレーキ解除部材とを備えたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減速機。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の減速機の入力側部材に駆動モータを接続し、前記減速機の出力側部材の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダを設け、前記アブソリュートエンコーダの検出値に基づいて駆動モータを制御することにより、前記出力側部材の位置決めを行うアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力側部材の回転を減速して出力側部材に伝達する減速機と、それを用いたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置では、出力側で大きな回転力（トルク）を得るために、駆動モータの回転を減速して出力する減速機を組み込んでいることが多い。高い減速比が得られる減速機としては、差動遊星歯車機構を用いたもの（例えば、特許文献１参照。）や、波動歯車機構を用いたもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。このような高減速比の減速機は、その減速機を組み込む装置の駆動モータの小型化に大きく寄与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２４５５４３号公報
【特許文献２】特開２００１−２１８４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような高減速比の減速機を用いた装置では、出力側から減速機の出力側部材を回転させるための回転トルクが大きいので、駆動モータが停止したときに、減速機の出力側部材に連結された被駆動部材を手動で動かすことが難しく、メンテナンスや原点調整等の作業がやりにくいという問題があった。また、駆動モータ停止中に、被駆動部材に衝撃的な逆入力トルクが加えられた場合に、減速機等の内部部品が破損するおそれもあった。
【０００５】
そこで、本発明は、出力側から出力側部材を容易に回転させることができる減速機と、その減速機を用いたアクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の減速機は、入力側部材と出力側部材との間に設けられる減速機構と、非作動時は前記減速機構に含まれる被制御部材を回転不能に拘束し、作動により前記被制御部材を回転自在に解放する動作制御機構とを備え、前記被制御部材が動作制御機構によって回転不能に拘束された状態で、前記入力側部材に入力トルクを加えられたときには、前記減速機構が入力側部材の回転を減速して出力側部材に伝達し、前記被制御部材が動作制御機構から回転自在に解放された状態で、前記出力側部材に逆入力トルクを加えられたときには、前記出力側部材の回転に伴って被制御部材が回転し、前記減速機構が入力側部材に回転を伝達しない構成としたのである。
【０００７】
上記の構成によれば、動作制御機構を作動させて減速機構の被制御部材を回転自在に解放することにより、出力側部材に逆入力トルクが加えられても入力側部材を増速回転させる動作を行わなくなるので、メンテナンスや原点調整等の際に、動作制御機構を作動させることにより出力側から出力側部材を容易に回転させることができる。
【０００８】
前記減速機構としては、前記入力側部材と回転伝達可能に連結される第１太陽歯車と、前記第１太陽歯車の径方向外側に配される第１内歯車と、前記第１太陽歯車と第１内歯車の両方に噛み合う複数の第１遊星歯車と、前記各第１遊星歯車を自転可能に支持し、前記被制御部材となる第１キャリアとからなる第１遊星歯車機構と、前記入力側部材と回転伝達可能に連結される第２太陽歯車と、前記第１内歯車と異なる歯車仕様で形成され、前記第２太陽歯車の径方向外側に配されて前記第１内歯車と一体に回転する第２内歯車と、前記第２太陽歯車と第２内歯車の両方に噛み合う複数の第２遊星歯車と、前記各第２遊星歯車を自転可能に支持し、前記出力側部材と回転伝達可能に連結される第２キャリアとからなる第２遊星歯車機構とを、軸方向に並べて配置した差動遊星歯車機構を採用することができる。
【０００９】
あるいは、前記減速機構として、前記入力側部材と回転伝達可能に連結されるウェイブジェネレータと、前記ウェイブジェネレータの径方向外側に配され、前記被制御部材となるサーキュラースプラインと、前記ウェイブジェネレータとサーキュラースプラインとの間に配され、前記出力側部材と一体回転するように連結されるフレックススプラインとからなる波動歯車機構を採用することもできる。
【００１０】
一方、前記動作制御機構としては、前記被制御部材と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、通電により前記アーマチュアをブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させる電磁石とを備えた無励磁型電磁ブレーキ、あるいは、前記被制御部材と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板から離反させる離反ばねと、通電により前記アーマチュアを離反ばねの弾力に抗してブレーキ板に押し付ける電磁石とを備えた励磁型電磁ブレーキを採用することができる。
【００１１】
また、前記動作制御機構として、前記被制御部材に相対回転不能に連結されたブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持された制動板と、前記制動板をブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、手動操作により前記制動板をブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させるブレーキ解除部材とを備えたものを採用することもできる。
【００１２】
また、本発明のアクチュエータは、上述した構成の減速機の入力側部材に駆動モータを接続し、前記減速機の出力側部材の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダを設け、前記アブソリュートエンコーダの検出値に基づいて駆動モータを制御することにより、前記出力側部材の位置決めを行うものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の減速機は、上述したように、動作制御機構を作動させて減速機構の被制御部材を回転自在に解放することにより、出力側部材に逆入力トルクが加えられても入力側部材を増速回転させる動作を行わなくなるので、出力側から出力側部材を容易に回転させることができる。したがって、この減速機を組み込んだ装置では、駆動モータが停止しているときに、減速機の動作制御機構を作動させた状態で、減速機の出力側部材に連結された被駆動部材を手動で容易に動かすことができ、メンテナンスや原点調整等の作業を効率よく行えるし、被駆動部材に衝撃的な逆入力トルクが加えられても内部部品が破損するおそれがない。
【００１４】
また、本発明のアクチュエータは、上述した構成の減速機の入力側部材に駆動モータを接続し、減速機の出力側部材の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダを設けたものであるから、動作制御機構を作動させて出力側から出力側部材を回転させた後も、出力側部材の回転方向位置を正確に検出でき、その検出値に基づいて駆動モータの制御を行うことにより、出力側部材および被駆動部材を精度よく位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の減速機の縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図１に対応して電磁ブレーキ通電時の状態を示す縦断正面図
【図６】図１に対応して動作制御機構の変形例を示す縦断正面図
【図７】図６に対応して電磁ブレーキ通電時の状態を示す縦断正面図
【図８】第２実施形態の減速機の縦断正面図
【図９】図８のIX−IX線に沿った断面図
【図１０】図８に対応してブレーキ解除部材を操作した状態を示す縦断正面図
【図１１】第３実施形態の減速機の縦断正面図
【図１２】図１１のXII−XII線に沿った要部拡大断面図
【図１３】第４実施形態の減速機の縦断正面図
【図１４】第１実施形態の減速機を用いたアクチュエータの縦断正面図
【図１５】第３実施形態の減速機を用いたアクチュエータの縦断正面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は第１実施形態の減速機を示す。この減速機は、図１に示すように、入力軸（入力側部材）１と、入力軸１の一端部を通す中空軸状の出力軸（出力側部材）２と、入力軸１と出力軸２の間に設けられる減速機構３と、減速機構３の動作を制御する動作制御機構４と、図示省略した外部部材に固定されるハウジング５とを備えている。その入力軸１は駆動モータ（図示省略）に連結され、出力軸２は被駆動部材（図示省略）に連結される。
【００１７】
前記ハウジング５は、減速機構３の径方向外側に配される円筒状の本体部５ａと、その一端に後述するように一体化される蓋部５ｂとからなり、本体部５ａの他端に形成されたフランジ部を軸方向に貫通する複数の取付孔５ｃで外部部材に固定されるようになっている。そして、その蓋部５ｂが軸受６を介して出力軸２を回転自在に支持しており、出力軸２と入力軸１の一端部との間には、両者を相対回転可能とする一対の軸受７が組み込まれている。
【００１８】
前記減速機構３は、ハウジング５内に第１遊星歯車機構１１と第２遊星歯車機構２１を軸方向に並ぶ状態で配置した差動遊星歯車機構である。
【００１９】
第１遊星歯車機構１１は、図１および図２に示すように、入力軸１と回転伝達可能に連結される第１太陽歯車１２と、第１太陽歯車１２の径方向外側に配される第１内歯車１３と、第１太陽歯車１２と第１内歯車１３の両方に噛み合う複数の第１遊星歯車１４と、各第１遊星歯車１４の中心から突出する軸部１４ａを軸受１５を介して自転可能に支持する第１キャリア１６とからなる。その第１太陽歯車１２は、入力軸１の断面Ｄ字状部分の外周に嵌合固定されているが、入力軸１と一体に形成してもよい。また、第１キャリア１６は、後述するように動作制御機構４に連結され、動作制御機構４によって回転不能に拘束されるか、あるいは回転自在に解放される被制御部材となっている。
【００２０】
また、第２遊星歯車機構２１は、図１および図３に示すように、入力軸１に一体形成された第２太陽歯車２２と、第２太陽歯車２２の径方向外側に配され、第１内歯車１３と異なる歯車仕様で一体に形成された第２内歯車２３と、第２太陽歯車２２と第２内歯車２３の両方に噛み合う複数の第２遊星歯車２４と、各第２遊星歯車２４の中心に通される支軸２６ａを有し、各第２遊星歯車２４を軸受２５を介して自転可能に支持する第２キャリア２６とからなる。その第２キャリア２６は出力軸２と一体に形成されている。また、第２内歯車２３は、第１内歯車１３とともに軸受１７、２７を介してハウジング５に回転自在に支持されている。なお、第２太陽歯車２２は入力軸１と別体に形成して回転伝達可能に連結してもよく、第２キャリア２６は出力軸２と別体に形成して回転伝達可能に連結してもよい。
【００２１】
前記動作制御機構４は、図１および図４に示すように、第１遊星歯車機構１１の第１キャリア１６に連結されるブレーキ板３１と、ブレーキ板３１の外側面と軸方向で対向するアーマチュア３２と、ブレーキ板３１の内側面と軸方向で対向する摩擦板３３と、アーマチュア３２をブレーキ板３１に押し付ける複数のブレーキばね３４と、通電によりアーマチュア３２をブレーキばね３４の弾力に抗してブレーキ板３１から離反させる電磁石３５と、ブレーキ板３１とアーマチュア３２の径方向外側で摩擦板３３と電磁石３５とに挟まれる複数のスペーサ３６を備えた無励磁型電磁ブレーキである。
【００２２】
ブレーキ板３１は、図４に示すように、その内周が略正方形状に形成されており、同じ形状に形成された第１キャリア１６の筒状連結部１６ａの外周に嵌め込まれて、第１キャリア１６と相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。なお、第１キャリア１６の筒状連結部１６ａと入力軸１の断面Ｄ字状部分との間には、両者を相対回転可能とする軸受８が組み込まれている。
【００２３】
アーマチュア３２は、図１に示すように、入力軸１の断面Ｄ字状部分の外周に摺動自在に嵌め込まれるとともに、外周部分に摩擦板３３と電磁石３５を連結する複数のボルト３７が通されることにより、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されている。
【００２４】
ブレーキばね３４は、電磁石３５のアーマチュア３２との対向面に設けられた凹部に弾性圧縮状態で保持されてアーマチュア３２を押圧している。なお、ブレーキばね３４はコイルばねが用いられているが、他の弾性部材を採用することもできる。
【００２５】
摩擦板３３とスペーサ３６と電磁石３５とは、摩擦板３３の内側面からスペーサ３６を貫通して電磁石３５にねじ込まれる複数のボルト３８で一体化されている。そして、ハウジング５の蓋部５ｂの外側面から、複数のボルト９がハウジング本体部５ａ、摩擦板３３およびスペーサ３６を貫通して電磁石３５にねじ込まれることにより、ハウジング５の蓋部５ｂが本体部５ａに一体化されるとともに、摩擦板３３、各スペーサ３６および電磁石３５がハウジング５に固定されている。また、電磁石３５の内周には、入力軸１の他端部を回転自在に支持する軸受１０が組み込まれている。
【００２６】
したがって、電磁石３５に通電していないときには、ブレーキばね３４がアーマチュア３２をブレーキ板３１に押し付けることにより、アーマチュア３２に押されたブレーキ板３１がハウジング５に固定された摩擦板３３に押し付けられ、電磁石３５に通電すると、図５に示すように、電磁石３５がアーマチュア３２を吸引してブレーキばね３４の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板３１から離反させる。すなわち、非通電時（非作動時）はブレーキ板３１とこれに連結された減速機構３の第１キャリア１６を回転不能に拘束し、通電（作動）によりブレーキ板３１および第１キャリア１６を回転自在に解放するようになっている。なお、ブレーキ板３１を第１キャリア１６に固定すれば、摩擦板３３は省略することができる。
【００２７】
次に、この減速機の動作について説明する。この減速機では、通常、動作制御機構（無励磁型電磁ブレーキ）４の電磁石３５には通電されておらず、減速機構３の被制御部材である第１キャリア１６が回転不能に拘束されている。この状態で、図示省略した駆動モータから入力軸１に入力トルクが加えられたときは、まず、入力軸１と第１太陽歯車１２および第２太陽歯車２２が一体に回転する。すると、第１遊星歯車機構１１では、第１遊星歯車１４が第１キャリア１６に公転を拘束された状態で自転して、第１内歯車１３を入力軸１と逆の方向に回転させる。そして、第２遊星歯車機構２１では、第２内歯車２３が第１内歯車１３と一体に回転するので、第２遊星歯車２４が第２太陽歯車２２と第２内歯車２３の回転速度差に応じて自転しながら公転し、この第２遊星歯車２４の公転が第２キャリア２６を介して出力軸２に伝達される。
【００２８】
一方、駆動モータを停止させてメンテナンス等の作業を行うときは、動作制御機構４の電磁石３５に通電して、減速機構３の第１キャリア１６を回転自在に解放する。この状態で、図示省略した被駆動部材から出力軸２に逆入力トルクを加えると、まず、出力軸２と一体に第２キャリア２６が回転する。すると、第２遊星歯車機構２１では、第２太陽歯車２２が停止しているため、第２遊星歯車２４が自転しながら公転し、第２内歯車２３を回転させる。そして、第１遊星歯車機構１１では、第１太陽歯車１２が停止しているため、第２内歯車２３と一体の第１内歯車１３の回転によって、第１遊星歯車１４が自転しながら第１キャリア１６とともに公転する。したがって、入力軸１および駆動モータには回転が伝達されない。
【００２９】
この減速機は、上述したように、減速機構（差動遊星歯車機構）３の被制御部材である第１キャリア１６が動作制御機構（無励磁型電磁ブレーキ）４によって回転不能に拘束された状態で、入力軸１に入力トルクを加えられたときには、減速機構３が入力軸１の回転を減速して出力軸２に伝達し、第１キャリア１６が動作制御機構４から回転自在に解放された状態で、出力軸２に逆入力トルクを加えられたときには、出力軸２の回転に伴って第１キャリア１６が回転し、減速機構３が入力軸１に回転を伝達しないようになっている。そして、第１キャリア１６を回転自在に解放すれば、逆入力トルクに対しては、入力軸１を増速回転させる動作を行わなくなって、第１キャリア１６を回転不能に拘束している場合に比べて回転トルクが大幅に低減されるので、出力側から出力軸２を容易に回転させることができる。
【００３０】
したがって、この減速機を組み込んだ装置では、通常運転時は、減速機構３の２つの遊星歯車機構１１、２１による差動運動を利用した高い減速率が得られるうえ、駆動モータが停止しているときは、動作制御機構４の電磁石３５に通電するだけで、出力軸２に連結された被駆動部材を容易に手動で動かせるようになり、メンテナンスや原点調整等の作業を効率よく行うことができる。
【００３１】
また、駆動モータ停止中に、動作制御機構４の電磁石３５に通電しておけば、被駆動部材から出力軸２に衝撃的な逆入力トルクが加えられても、出力軸２が大きな抵抗を受けることなく回転し、減速機等の内部部品が破損するおそれがない。
【００３２】
ここで、動作制御機構４は、図６および図７に示すようなノーバックラッシタイプの無励磁型電磁ブレーキに変更することもできる。この変形例の動作制御機構（無励磁型電磁ブレーキ）４は、ブレーキ板３１として可撓性のある円板を用い、その内周部を第１キャリア１６の筒状連結部１６ａの端面にねじ止めすることにより、第１キャリア１６の筒状連結部１６ａに対するブレーキ板３１のバックラッシをなくしたものである。また、そのブレーキ板３１を挟むアーマチュア３２の内側面と摩擦板３３の外側面には、環状のライニング３２ａ、３３ａが取り付けられている。
【００３３】
そして、電磁石３５に通電していないときには、図６に示すように、ブレーキばね３４に押されたアーマチュア３２がブレーキ板３１を撓ませて摩擦板３３に押し付け、電磁石３５に通電すると、図７に示すように、電磁石３５に吸引されたアーマチュア３２がブレーキばね３４の弾力に抗して軸方向移動し、ブレーキ板３１は弾性復元してアーマチュア３２および摩擦板３３から離れて回転自在に解放されるようになっている。
【００３４】
したがって、このノーバックラッシタイプの無励磁型電磁ブレーキからなる動作制御機構４を組み込めば、上記図１乃至図５の例におけるブレーキ板３１と第１キャリア１６の筒状連結部１６ａの互いの摺動による摩耗がなくなり、動作制御機構４の動作の安定性向上が図れる。
【００３５】
図８乃至図１０は第２実施形態の減速機を示す。この実施形態では、第１実施形態の動作制御機構（無励磁型電磁ブレーキ）４に代えて、手動で減速機構３の動作を制御する動作制御機構４０を採用している。
【００３６】
この第２実施形態の動作制御機構４０は、図８および図９に示すように、第１遊星歯車機構１１の第１キャリア１６に連結されるブレーキ板４１と、ブレーキ板４１の外側面と軸方向で対向する制動板４２と、ブレーキ板４１の内側面と軸方向で対向する摩擦板４３と、制動板４２をブレーキ板４１に押し付ける複数のブレーキばね４４と、ブレーキばね４４を保持するばね受け板４５と、ブレーキ板４１と制動板４２の径方向外側で摩擦板４３とばね受け板４５とに挟まれる複数のスペーサ４６と、手動操作により制動板４２をブレーキばね４４の弾力に抗してブレーキ板４１から離反させるブレーキ解除部材４７とを備えている。
【００３７】
このうち、ブレーキ板４１、制動板４２、摩擦板４３、ブレーキばね４４およびスペーサ４６は、第１実施形態の動作制御機構４のブレーキ板３１、アーマチュア３２、摩擦板３３、ブレーキばね３４およびスペーサ３６と同じ構成および機能を有するものであり、ばね受け板４５は第１実施形態の動作制御機構４の電磁石３５と同じ位置に配されるものである。そのブレーキ板４１は第１キャリア１６と相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結され、制動板４２は摩擦板４３とばね受け板４５を連結する複数のボルト４８を通されて、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されている。なお、ブレーキ板４１を第１キャリア１６に固定すれば、摩擦板４３は省略することができる。
【００３８】
また、摩擦板４３、スペーサ４６およびばね受け板４５は、ボルト４９で一体化されるとともに、ボルト９でハウジング５に固定されている。そして、摩擦板４３には、その二面幅部分から径方向と平行な方向に突出して、後述するようにブレーキ解除部材４７を支持する支軸４３ａが設けられている。
【００３９】
前記ブレーキ解除部材４７は、本体部が略逆Ｙ字状の部材である。その本体部は、制動板４２と摩擦板４３の間から径方向外側へ延びるレバー部４７ａと、レバー部４７ａの下端から二股に分かれ、ブレーキ板４１の径方向外側に配される一対の脚部４７ｂとからなる。そして、各脚部４７ｂの下端に設けられた取付部４７ｃが、それぞれ摩擦板４３の支軸４３ａに回動可能に取り付けられている。また、各脚部４７ｂの取付部４７ｃの近傍には、制動板４２の内側面と対向する突起４７ｄが設けられている。その２つの突起４７ｄは入力軸１の軸心を挟んで対向する位置に配され、ブレーキ解除部材４７を入力側へ回動させたときに、バランスよく制動板４２を押圧できるようになっている。なお、各脚部４７ｂおよび両脚部４７ｂの境界部分の内周には、スペーサ４６およびボルト４８との干渉を避けるための切欠き４７ｅが設けられている。
【００４０】
したがって、ブレーキ解除部材４７を操作していないときは、ブレーキばね４４が制動板４２をブレーキ板４１に押し付けることにより、制動板４２に押されたブレーキ板４１がハウジング５に固定された摩擦板４３に押し付けられ、図１０に示すように、ブレーキ解除部材４７のレバー部４７ａを手動で操作して、ブレーキ解除部材４７全体を摩擦板４３の支軸４３ａのまわりに入力側へ回動させると、ブレーキ解除部材４７の外側面の２つの突起４７ｄが制動板４２を押してブレーキばね４４の弾力に抗して軸方向移動させ、制動板４２がブレーキ板４１から離反する。すなわち、非操作時（非作動時）はブレーキ板４１とこれに連結された減速機構３の第１キャリア１６を回転不能に拘束し、手動操作（作動）によりブレーキ板４１および第１キャリア１６を回転自在に解放するようになっている。
【００４１】
この第２実施形態でも、第１実施形態と同様、通常運転時は差動遊星歯車機構からなる減速機構３によって高い減速率が得られるうえ、駆動モータ停止時は、動作制御機構４０のブレーキ解除部材４７を手動で回動させるだけで、出力側から出力軸２を容易に回転させられるようになるので、被駆動部材を手動で動かして効率よくメンテナンス等を行うことができる。
【００４２】
また、駆動モータ停止中に、例えば、回動させた状態のブレーキ解除部材４７とハウジング５の間に楔状のストッパを差し込むこと等により、動作制御機構４０が作動した状態を保持するようにすれば、第１実施形態と同様、出力軸２に衝撃的な逆入力トルクが加えられても内部部品の破損を防止することができる。
【００４３】
そして、第１実施形態では、停電時に動作制御機構４の電磁石３５に通電するための電源装置を別途必要とするのに対し、第２実施形態では、動作制御機構４０を作動させるのに電力を必要としないので、装置全体の構成を簡素化することができる。また、第１実施形態では、駆動モータ停止中の衝撃的な逆入力トルクに対して内部部品を保護するには電磁石３５に通電し続ける必要があるが、第２実施形態では、ストッパ等でブレーキ解除部材４７を回動した状態で保持しておけばよいので、第１実施形態よりも電力消費の少ない装置となる。
【００４４】
図１１および図１２は第３実施形態の減速機を示す。この実施形態では、第１実施形態の減速機構（差動遊星歯車機構）３に代わる減速機構６０として、楕円と真円の差動を利用した波動歯車機構を採用したものである。また、合わせて第１実施形態と異なる構成の入力軸５１、出力軸５２およびハウジング５３を用い、出力軸５２を支持するクロスローラ軸受５４を組み込んでいる。そのハウジング５３は、第１実施形態の本体部５ａを短縮して蓋部５ｂをなくした形状で、第１実施形態と同様に複数の取付孔５３ａで外部部材に固定されるようになっている。そして、ハウジング５３とクロスローラ軸受５４の外輪が、第１実施形態のボルト９に代わる複数のボルト５５により、動作制御機構４の摩擦板３３、各スペーサ３６および電磁石３５と一体化されている。
【００４５】
この第３実施形態の減速機構（波動歯車機構）６０は、入力軸５１と回転伝達可能に連結されるウェイブジェネレータ（波動発生器）６１と、ウェイブジェネレータ６１の径方向外側に配されるサーキュラースプライン（剛性内歯歯車）６２と、ウェイブジェネレータ６１とサーキュラースプライン６２との間に円筒部が挟まれるフレックススプライン（可撓性外歯歯車）６３とからなる。そのサーキュラースプライン６２は、後述するように動作制御機構４に連結され、動作制御機構４によって回転不能に拘束されるか、あるいは回転自在に解放される被制御部材となっている。
【００４６】
ウェイブジェネレータ６１は、径方向断面が楕円形のカム６１ａの外周にボールベアリング６１ｂの内輪を嵌合固定したもので、入力軸５１の一端側の小径部にキー結合により回転伝達可能に連結されている。なお、入力軸５１の一端部は小径部よりもさらに小径に形成されており、この一端部と出力軸５２の間に軸受７が組み込まれている。また、入力軸５１は、他端側の大径部が軸受８、１０の内周に嵌め込まれ、他端部のみが図示省略した駆動モータとの連結のために断面Ｄ字状に形成されている。
【００４７】
サーキュラースプライン６２は、その内周に歯が設けられた円環状の部品であり、第１実施形態の第１キャリア１６の代わりに配される連結部材６４にボルト結合されている。その連結部材６４は、第１キャリア１６と同じく、断面略正方形状の筒状連結部６４ａが動作制御機構４のブレーキ板３１の内周に嵌め込まれており、これにより、サーキュラースプライン６２が連結部材６４を介してブレーキ板３１に相対回転不能に連結されている。
【００４８】
また、フレックススプライン６３は、金属弾性体で形成され、円筒部の外周にサーキュラースプライン６２内周の歯と噛み合う歯が設けられた薄肉カップ状の部品であり、その蓋部で出力軸５２に固定されている。出力軸５２は、フレックススプライン６３の蓋部およびその軸方向両側に配される２つの挟み付け部材とボルト止めされる中間部材５２ａと、中間部材５２ａとともにクロスローラ軸受５４の内輪にボルト止めされる蓋部材５２ｂとからなり、適宜の手段で図示省略した被駆動部材に連結される。
【００４９】
この第３実施形態の減速機では、動作制御機構４の電磁石３５に通電されておらず、減速機構６０の被制御部材であるサーキュラースプライン６２が回転不能に拘束されている状態で、前記駆動モータから入力軸５１に入力トルクが加えられたときは、まず、入力軸５１と一体にウェイブジェネレータ６１のボールベアリング６１ｂの内輪が回転する。すると、ボールベアリング６１ｂの外輪に円筒部の内周を押圧されたフレックススプライン６３が、弾性変形してサーキュラースプライン６２との噛合位置を変えていく。これにより、フレックススプライン６３がサーキュラースプライン６２との歯数の差分だけ回転し、その回転が出力軸５２に伝達される。
【００５０】
一方、動作制御機構４の電磁石３５に通電して、減速機構６０のサーキュラースプライン６２を回転自在に解放した状態で、前記被駆動部材から出力軸５２に逆入力トルクが加えられたときは、まず、出力軸５２と一体にフレックススプライン６３が回転する。すると、サーキュラースプライン６２はフレックススプライン６３と一体に（フレックススプライン６３との噛合位置を変えることなく）回転する。このとき、フレックススプライン６３とその内周に嵌め込まれたウェイブジェネレータ６１のボールベアリング６１ｂの外輪は、停止しているボールベアリング６１ｂの内輪の外形に沿うように弾性変形しながら回転するので、入力軸５１には回転が伝達されない。そして、サーキュラースプライン６２を回転自在に解放すれば、逆入力トルクに対しては、入力軸５１を増速回転させる動作を行わなくなって、サーキュラースプライン６２を回転不能に拘束している場合に比べて回転トルクが大幅に低減されるので、出力側から出力軸５２を容易に回転させることができる。
【００５１】
したがって、第１実施形態と同様、通常運転時（動作制御機構４の電磁石３５が非通電の状態）は減速機構６０によって高い減速率が得られ、駆動モータ停止中は、動作制御機構４の電磁石３５に通電するだけで、メンテナンス等の際に出力軸２に連結された被駆動部材を容易に手動で動かせるようになるし、被駆動部材に衝撃的な力が加わっても内部部品を保護できるようになる。
【００５２】
図１３は第４実施形態の減速機を示す。この実施形態は、第３実施形態において、動作制御機構（無励磁型電磁ブレーキ）４を第２実施形態の動作制御機構４０に代え、手動で減速機構（波動歯車機構）６０の動作を制御するようにしたものである。この第４実施形態でも、第１乃至第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
また、図示は省略するが、第１実施形態や第３実施形態において、動作制御機構を励磁型電磁ブレーキからなるものに変更することもできる。その場合の動作制御機構（励磁型電磁ブレーキ）の構成は、減速機構の被制御部材（第１キャリアまたはサーキュラースプライン）と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、アーマチュアをブレーキ板から離反させる離反ばねと、通電により前記アーマチュアを離反ばねの弾力に抗してブレーキ板に押し付ける電磁石とを備えたものとなる。そして、ブレーキ板を被制御部材に軸方向移動可能に連結した場合は、ハウジング等に固定されて電磁石への通電によりブレーキ板を押し付けられる摩擦板が必要となるが、ブレーキ板を被制御部材に固定した場合には摩擦板を設ける必要はない。
【００５４】
上記のように動作制御機構として励磁型電磁ブレーキを採用した場合は、その電磁石に通電することにより減速機構の被制御部材を回転不能に拘束するようになるので、通常運転時は電磁石に通電し、メンテナンス等のために駆動モータを停止させて出力側から出力軸を回転させようとするときに、電磁石を非通電状態とすればよい。また、電磁石を通常電源で通電するようにしておけば、停電時には自動的に電磁石も非通電状態となって衝撃的な逆入力トルクに対して内部部品を保護できるようになり、停電時に電磁石に通電するための電源装置を別途必要とする第１実施形態や第３実施形態に比べて、装置全体の構成が簡単になる。
【００５５】
一方、第１実施形態や第３実施形態において、動作制御機構に第２実施形態や第４実施形態のブレーキ解除部材を追加すれば、メンテナンス等の際には通常電源から電磁石への通電によって被制御部材を解放し、停電時にはブレーキ解除部材の手動操作によって被制御部材を解放できるようになるので、停電時に電磁石に通電するための電源装置を不要とすることができる。
【００５６】
図１４は第１実施形態（図１乃至図５の例）の減速機を組み込んだアクチュエータを示す。このアクチュエータでは、第１実施形態の減速機の入力軸１に駆動モータ７０のモータ軸７１を接続し、駆動モータ７０の外側面に、駆動モータ７０の回転速度を検出する入力側エンコーダ７２を取り付けている。また、第１実施形態のハウジング蓋部５ｂの代わりにクロスローラ軸受７３を設けて、その外輪をハウジング本体部５ａと一体化し、内輪を出力軸２と一体形成された第２キャリア２６にボルト止めしている。そして、クロスローラ軸受７３の内輪の外側面に、第１実施形態の出力軸２の小径一端部の代わりに出力側部材の一部をなす出力軸接続部材７４をボルト止めし、この出力軸接続部材７４の外周にエンコーダディスク７５ａを嵌合固定するととともに、クロスローラ軸受７３の外輪の外側面に検出部７５ｂを固定して、出力側部材（出力軸接続部材７４および出力軸２）の回転方向位置を検出する出力側エンコーダ７５を構成している。この出力側エンコーダ７５にはアブソリュートエンコーダが用いられ、入力側エンコーダ７２にはインクリメンタルエンコーダが用いられている。
【００５７】
そして、図示省略したモータコントローラが、出力側エンコーダ７５から送られてくる出力側部材の回転方向位置情報と入力側エンコーダ７２から送られてくる駆動モータ７０の回転速度情報に基づき、減速機の減速比を考慮して、駆動モータ７０をフルクローズド制御するようになっている。
【００５８】
したがって、このアクチュエータでは、動作制御機構４を作動させて出力側から出力側部材を回転させた後も出力側部材の回転方向位置を正確に検出でき、運転再開後には出力側部材およびこれに連結された被駆動部材を精度よく位置決めすることができる。なお、入力側エンコーダはアブソリュートエンコーダを用いることもできるし、求められる制御精度によっては、入力側エンコーダを省略して出力側エンコーダの情報のみで駆動モータの制御を行うこともできる。
【００５９】
図１５は第３実施形態の減速機を組み込んだアクチュエータを示す。このアクチュエータも、上記第１実施形態の減速機を組み込んだものと同様に、減速機の入力軸５１に駆動モータ７０のモータ軸７１を接続して、駆動モータ７０の外側面に入力側エンコーダ（インクリメンタルエンコーダ）７２を取り付け、出力軸５２の中間部材５２ａの外周にエンコーダディスク７５ａを嵌合固定するととともに、クロスローラ軸受５４の外輪の外側面に検出部７５ｂを固定して出力側エンコーダ（アブソリュートエンコーダ）７５を構成している。
【００６０】
したがって、このアクチュエータでも、動作制御機構４を作動させて出力側から出力軸５２を回転させた後も、出力軸５２の回転方向位置を正確に検出でき、運転再開後には出力軸５２および被駆動部材を精度よく位置決めすることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  入力軸（入力側部材）
２  出力軸（出力側部材）
３  減速機構（差動遊星歯車機構）
４  動作制御機構（無励磁型電磁ブレーキ）
５  ハウジング
１１  第１遊星歯車機構
１２  第１太陽歯車
１３  第１内歯車
１４  第１遊星歯車
１６  第１キャリア（被制御部材）
２１  第２遊星歯車機構
２２  第２太陽歯車
２３  第２内歯車
２４  第２遊星歯車
２６  第２キャリア
３１  ブレーキ板
３２  アーマチュア
３３  摩擦板
３４  ブレーキばね
３５  電磁石
４０  動作制御機構
４１  ブレーキ板
４２  制動板
４３  摩擦板
４４  ブレーキばね
４５  ばね受け板
４７  ブレーキ解除部材
５１  入力軸
５２  出力軸
５３  ハウジング
５４  クロスローラ軸受
６０  減速機構（波動歯車機構）
６１  ウェイブジェネレータ
６２  サーキュラースプライン
６３  フレックススプライン
６４  連結部材
７０  駆動モータ
７１  モータ軸
７２  入力側エンコーダ
７３  クロスローラ軸受
７４  出力軸接続部材
７５  出力側エンコーダ
【図１】
2019060477.tif 000003
【図２】
2019060477.tif 000004
【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】
2019060477.tif 000010
【図９】
2019060477.tif 000011
【図１０】
2019060477.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019060477.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2019060477.tif 000016
【図１５】
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