(57)【要約】正面歯サイクロイドピンホイールペア及び章動減速機を提供し、正面歯サイクロイドピンホイールペアは、サイクロイド歯面を有するサイクロイド歯車およびピンホイール歯面を有するピン歯車を備える。ピン歯車とサイクロイド歯車は章動伝達可能に噛み合い、サイクロイド歯車の基準面と軸線の交差角、およびピン歯車の基準面と軸線の交差角は何れも８８°〜９１°の範囲内であり、かつ２つの交差角の和が１８０°未満である。ピンホイール歯面とサイクロイド歯面が互いに噛み合う部分は、それぞれピンホイールの作用歯面およびサイクロイド歯車の作用歯面であり、ピンホイールの作用歯面とサイクロイド歯車の作用歯面が噛み合うときの圧力角は４５°−β−５°≦α≦４５°−β＋５°の関係を満たし、そのうちαは前記圧力角であり、βはピンホイールの作用歯面とサイクロイド歯車の作用歯面の摩擦角である。【選択図】図６Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
章動減速機に用いられる正面歯サイクロイドピンホイールペアであって、該正面歯サイクロイドピンホイールペアは、サイクロイド歯車およびピン歯車を備え、
前記サイクロイド歯車は、サイクロイド歯面を有し、前記サイクロイド歯車の基準面と前記サイクロイド歯車の軸線は第１交差角を呈し、前記ピン歯車と前記サイクロイド歯車は章動伝達可能に噛み合い、前記ピン歯車はピンホイール歯面を有し、前記ピン歯車の基準面と前記ピン歯車の軸線は第２交差角を呈し、
前記第１交差角および前記第２交差角は８８°〜９１°の範囲内であり、かつ前記第１交差角と前記第２交差角の和が１８０°未満であり、
前記ピンホイール歯面と前記サイクロイド歯面が互いに噛み合う部分はそれぞれピンホイールの作用歯面およびサイクロイド歯車の作用歯面であり、前記ピンホイールの作用歯面と前記サイクロイド歯車の作用歯面が噛み合うときの圧力角は、４５°−β−５°≦α≦４５°−β＋５°の関係を満たし、そのうちαは前記圧力角であり、βは前記ピンホイールの作用歯面と前記サイクロイド歯車の作用歯面の摩擦角であることを特徴とする、正面歯サイクロイドピンホイールペア。
【請求項２】
前記ピンホイールの作用歯面は円錐面であり、前記ピンホイールの作用歯面の錐体頂点は前記ピンホイール歯面の前記基準面の中心点に位置し、前記ピンホイールの作用歯面の軸線は前記ピンホイール歯面の前記基準面にある、請求項１に記載の正面歯サイクロイドピンホイールペア。
【請求項３】
前記サイクロイド歯車の作用歯面は、前記ピンホイールの作用歯面の包絡面である、請求項２に記載の正面歯サイクロイドピンホイールペア。
【請求項４】
前記ピンホイール歯面は、ピンホイールの非作用歯面を更に備え、前記ピンホイールの非作用歯面は平面と円錐面で構成され、かつ前記ピンホイールの非作用歯面と前記ピンホイールの作用歯面は接して構成され、及び／又は
前記サイクロイド歯面は、サイクロイド歯車の非作用歯面を更に備え、前記サイクロイド歯車の非作用歯面は平面と円錐面で構成され、かつ前記サイクロイド歯車の非作用歯面と前記サイクロイド歯車の作用歯面は接して構成される、請求項１に記載の正面歯サイクロイドピンホイールペア。
【請求項５】
枠体、請求項１〜４の何れか１項に記載の正面歯サイクロイドピンホイールペア、入力機構、出力機構及びトルク伝達部材を備える章動減速機であって、
前記正面歯サイクロイドピンホイールペアは、前記枠体内に設けられ、
前記入力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアを駆動して前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに章動運動を発生させ、
前記出力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに連結され、
前記トルク伝達部材は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアのトルクを前記枠体に伝達することを特徴とする、章動減速機。
【請求項６】
前記入力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアの章動歯車を駆動し、前記入力機構の回転軸線と前記章動歯車の軸線は１つの交差角を呈し、
前記トルク伝達部材は、前記章動歯車が自体の軸線を囲んで回転しないように前記章動歯車と前記枠体の間に接続され、
前記出力機構は、前記非章動歯車に接続される、請求項５に記載の章動減速機。
【請求項７】
枠体、請求項１〜４の何れか１項に記載の正面歯サイクロイドピンホイールペア、入力機構、出力機構及びトルク伝達部材を備える章動減速機であって、
前記正面歯サイクロイドピンホイールペアは、前記枠体内に設けられ、
前記入力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアを駆動して前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに章動運動を発生させ、
前記出力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに連結され、
前記トルク伝達部材は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアのトルクを前記出力機構に伝達することを特徴とする、章動減速機。
【請求項８】
前記入力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアの章動歯車を駆動し、前記入力機構の回転軸線と前記章動歯車の軸線は１つの交差角を呈し、
前記正面歯サイクロイドピンホイールペアの非章動歯車は、前記枠体に固定され、
前記出力機構は、前記トルク伝達部材を介して前記章動歯車に接続される、請求項７に記載の章動減速機。
【請求項９】
前記枠体内において、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアとは背中合わせに設けられる第２正面歯サイクロイドピンホイールペアを更に備え、前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアは、請求項１〜４の何れか１項に記載の正面歯サイクロイドピンホイールペアであり、
前記入力機構は、前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの章動歯車を駆動し、前記入力機構の回転軸線と前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの前記章動歯車の軸線は前記交差角を呈し、
前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの非章動歯車は、前記枠体に固定され、
前記出力機構は、前記トルク伝達部材を介して前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの前記章動歯車に接続される、請求項８前記の章動減速機。
【請求項１０】
前記入力機構は、前記入力機構の側壁に陥入する章動段差を備え、
前記章動段差は、前記入力軸が軸受を介して前記章動歯車に連結される位置に配置され、
前記章動段差の段差面と前記入力機構の前記回転軸線は、前記交差角を呈する、請求項６又は請求項８に記載の章動減速機。
【請求項１１】
前記入力機構の入力軸の側壁に、ラジアル方向に沿って外向きに突出するフランジが設けられ、前記フランジは、前記入力機構の前記回転軸線の方向において厚みを有し、
前記厚みは、前記入力軸の円周方向に沿って０°〜１８０°の範囲内において第１厚みから第１厚みより薄肉の第２厚みに直線的に減り、かつ前記入力軸の前記円周方向に沿って１８０°〜３６０°の範囲内において前記第２厚みから前記第１厚みに直線的に増え、
前記章動歯車の歯面から離反する側は、前記フランジの端面に当接される、請求項６又は請求項８に記載の章動減速機。
【請求項１２】
前記トルク伝達部材は、可撓性部材又は等速伝達可能な部材である、請求項５又は請求項７に記載の章動減速機。
【請求項１３】
ロボットに適用される関節であって、関節ケーシング、章動減速機、出力軸および電動機を備え、
前記関節ケーシングは、１つの関節腔を拘束し、
前記章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり、かつ前記関節ケーシング内に収容され、
前記出力軸は、前記章動減速機の出力機構に連結され、
前記電動機は、前記関節ケーシング内に収容され且つ前記章動減速機の入力機構に連結されることを特徴とする、関節。
【請求項１４】
半月状軸受を更に備え、前記半月状軸受は、前記電動機と前記関節ケーシングの間、及び前記章動減速機と前記関節ケーシングの間に設けられる、請求項１３に記載の関節。
【請求項１５】
工作機械に適用される二軸フライスヘッドであって、第１枠体、第２枠体、第１章動減速機、第２章動減速機およびフライスヘッドを備え、
前記第１枠体内に第１電動機が設けられ、前記第２枠体内に第２電動機が設けられ、
前記第１章動減速機は、前記第１枠体内に設けられ、前記第１章動減速機の入力機構と前記第１電動機が連結され且つ前記第１章動減速機の出力機構と前記第２枠体が連結されて、第２枠体が第１軸線を中心に回転するようにし、
前記第２章動減速機は、前記第２枠体内に設けられ、前記第２章動減速機の入力機構と前記第２電動機が連結され且つ前記第２章動減速機の出力機構と前記フライスヘッドが連結されて、前記フライスヘッドが第２軸線を中心に回転するようにし、
そのうち前記第１章動減速機および第２章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり、前記第１軸線と前記第２軸線は直交することを特徴とする、二軸フライスヘッド。
【請求項１６】
工作機械に適用される二軸作業テーブルであって、台座、回転テーブル枠体、少なくとも１つの作業テーブルおよび少なくとも１つの章動減速機を備え、
前記回転テーブル枠体は、前記台座に支持可能に設置され、かつ第１電動機に接続して駆動されることにより第１軸線を中心に回転し、
前記少なくとも１つの作業テーブルは、前記回転テーブル枠体内に設けられ、
前記少なくとも１つの章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり、前記回転テーブル枠体内に設けられ、
前記少なくとも１つの章動減速機の各入力機構は、対応する第２電動機に接続され、前記少なくとも１つの章動減速機の各出力機構は、対応する作業テーブルに接続されて前記作業テーブルが第２軸線を中心に回転するようにし、そのうち、前記第１軸線と前記第２軸線が異なることを特徴とする、二軸作業テーブル。
【請求項１７】
数値制御工作機械に適用される間欠割出しテーブルであって、回転テーブル本体、第１章動減速機を備え、
前記回転テーブル本体に複数のチャックが設けられ、かつ前記回転テーブル本体の周縁に沿って複数の作業アームが設けられ、
前記第１章動減速機の入力機構と第１電動機が連結され、前記第１章動減速機の出力機構と前記回転テーブル本体が連結されて前記回転テーブル本体が第１軸線を中心に回転するようにし、
前記複数の作業アームは、それぞれ脚柱、操作ヘッド、及び前記脚柱と前記操作ヘッドを連結するクロスアームを備え、そのうち前記脚柱の頂部は、第２章動減速機を介して前記クロスアームの一端に接続され、前記操作ヘッドは、第３章動減速機を介して前記クロスアームの他端に接続され、前記第２章動減速機および第３章動減速機の入力機構はそれぞれ電動機に接続され、前記第２章動減速機および第３章動減速機の出力機構はそれぞれ前記クロスアームおよび前記作業テーブルに接続されて前記クロスアームおよび前記作業テーブルがそれぞれ第２軸線および第３軸線を中心に回転するようにし、
前記第１軸線、第２軸線および第３軸線は互いに平行し、前記第１章動減速機、第２章動減速機および第３章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であることを特徴とする、間欠割出しテーブル。
【請求項１８】
台座、水平移動装置、作業テーブル、昇降装置およびフライスヘッドを備える数値制御工作機械であって、
前記水平移動装置は、前記台座に設けられて１つの平面内において移動し、
前記作業テーブルは、請求項１５に記載の二軸作業テーブルであり且つ前記水平移動装置に設けられ、
前記昇降装置は、前記台座に設けられて前記平面と直交する方向で移動し、
前記フライスヘッドは、請求項１４に記載の二軸フライスヘッドであり且つ前記昇降装置に設けられることを特徴とする、数値制御工作機械。
【請求項１９】
枠組み、章動減速機、電動機、牽引ホイール及び牽引ロープを備える巻上げ機であって、
前記章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり、
前記章動減速機、前記電動機および前記牽引ホイールは、それぞれ前記枠組みに支持可能に設けられ、
前記電動機は、前記章動減速機の入力機構に接続され、前記章動減速機の出力機構と前記牽引ホイールを隣接して設置することにより前記牽引ホイールを回転させ、前記牽引ロープは、前記牽引ホイールに巻き取られることを特徴とする、巻上げ機。
【請求項２０】
前記枠組みの分割式枠体、前記電動機、章動減速機および牽引ホイールは、前記分割式枠体の対応する区間内に収容され、
前記電動機、前記章動減速機および前記牽引ホイールは、それぞれ軸受によって前記分割式枠体に固定される、請求項１９に記載の巻上げ機。
【請求項２１】
台座、章動減速機、電動機および出力盤を備える船舶用ウインドラスであって、
前記章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり、前記章動減速機、前記電動機および前記出力盤はそれぞれ前記台座に支持可能に設置され、前記電動機は、前記章動減速機の入力機構に接続され、
前記章動減速機の出力機構と前記出力盤を隣接して設置することにより前記出力盤を回転させることを特徴とする、船舶用ウインドラス。
【請求項２２】
公共施設に適用される回転ドアであって、回転ドア本体および回転機構を備え、
前記回転ドア本体は、縦柱、及び前記縦柱からラジアル方向に沿って外向きに突出する複数のドア本体を備え、
前記回転機構は、枠体、章動減速機および電動機を備え、かつ前記回転ドア本体の頂部に設けられ、そのうち前記章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり、前記章動減速機および電動機はそれぞれ前記枠体に設けられ、
前記電動機と前記章動減速機の入力機構が連結され、かつ前記章動減速機の出力機構と前記縦柱の頂部が連結されて、前記回転ドア本体が前記縦柱を中心に回転できるようにすることを特徴とする、回転ドア。
【請求項２３】
台座、支柱、章動減速機および捕集装置を備える太陽エネルギー変換装置であって、
前記支柱は、前記台座に設けられ、
前記章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり且つ前記台座と前記支柱の間に設けられ、前記章動減速機の入力機構と１つの電動機が連結され、前記章動減速機の出力機構と前記脚柱の底部が連結されて前記支柱を回転させ、
前記捕集装置は、前記支柱の頂部に首振り可能に設けられることを特徴とする、太陽エネルギー変換装置。
【請求項２４】
第２章動減速機を更に備え、
前記第２章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり且つ前記支柱と前記捕集装置の間に設けられ、
前記第２章動減速機の入力機構と１つの第２電動機が連結され、前記章動減速機の出力機構と前記捕集装置が連結されて前記捕集装置を首振り可能にする、請求項２３に記載の太陽エネルギー変換装置。
【請求項２５】
支持枠、複数のローラー、搬送ベルトおよび少なくとも１つの章動減速機を備える資材搬送装置であって、
前記複数のローラーは、前記支持枠に設けられ、前記搬送ベルトは、前記複数のローラーに設けられ、
前記章動減速機は、請求項５〜１２の何れか１項に記載の章動減速機であり、前記少なくとも１つの章動減速機の入力構造は、共に１つの電動機に接続され、前記少なくとも１つの章動減速機の各出力機構は、前記複数のローラーの対応するローラーに接続されることを特徴とする、資材搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は減速機に関し、具体的には、章動減速機に用いられる正面歯サイクロイドピンホイールペア、及び該正面歯サイクロイドピンホイールペアを備えた章動減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
章動減速機は、章動伝達を利用する減速装置である。通常、章動減速機に用いられる歯車ベアは、インボリュート歯形又はサイクロイド歯形を利用して伝達するものが一般的であるが、インボリュート歯形は、伝達効率が低く、同時に章動機構において歯形の重なり噛み合い干渉、ラジアル干渉が起こりやすく、サイクロイド歯形は、輪郭の過度研削、ピン歯車同士の衝突などが起こりやすい問題がある。また、減速比の比較的大きい遊星減速機は、構造が複雑になってしまい、製作や取り付けが困難であり、軽量化できない。一方、歯車ベアの慣用的な歯形設計によっては、章動伝達過程の任意の時刻で歯の極一部のみが互いに噛み合い、例えば歯数４５枚の歯車は章動伝達過程の任意の時刻で１〜２歯のみが互いに噛み合って章動伝達に関与する。したがって、従来の章動減速機は、積載性能に劣り、伝達が不安定である。
【０００３】
上述の問題を解決するため、両側２段内噛み合い型の二重円弧歯傘歯車を用いた章動減速機が提案され、章動スリーブと入力軸を繋いだ２つの二重円弧歯傘歯車と他の２つの二重円弧歯傘歯車の回転噛み合いによって入力軸の回転を減速させ、章動伝達過程の任意の時刻において１段歯車の噛み合い歯と他の１段歯車の噛み合い歯が対向するよう２段歯車を配置する構成を採用している。該技術案によれば、２段歯車を使用することで章動伝達過程の任意の時刻で互いに噛み合う歯数を倍増させ、同時に２段歯車で噛み合う歯同士が対向するよう２段歯車を配置して、伝達安定性を図ることができる（特許文献１）。
【０００４】
ところが、上記技術案では、章動伝達で噛み合う歯の枚数を１倍増加させただけで、積載性能や伝達安定性を改善する観点からすれば甚だ不十分であった。また、上記技術案では、２段歯車に内歯傘歯車を適用しているが、従来の機械加工によって内歯傘歯車を製作することは容易でなく、数値制御工作機械を用いて加工する場合には高価となり、一方、替え歯形の方法で加工する場合には簡易に製作できるものの、精度が低下するという難点がある。上述の欠点は、章動減速機の研究開発にとって主な制限要素であった。
【０００５】
したがって、伝達比が高く、伝達安定性および積載性に優れ、しかも歯形干渉の問題を解消しうる新規改良した歯車ベア及該歯車ベアを備えた章動減速機に対する期待が益々高まりつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国特許出願公開第ＣＮ１０６２４６８１２Ａ号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
章動減速機に存在する上述の欠点を解消するため、本発明は、章動角が小さく、伝達比が高く、伝達安定性および積載性に優れ、しかも歯形干渉の問題を解決し、コンパクトな構造を有し、製造や取り付けに利便性がある等といった特徴がある新規な章動減速機およびそれに用いられる正面歯サイクロイドピンホイールペア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】
上記目的を達成すべく、本発明の第１側面では、章動減速機に用いられる正面歯サイクロイドピンホイールペアを提供し、該正面歯サイクロイドピンホイールペアは、サイクロイド歯車およびピン歯車を備え、
前記サイクロイド歯車はサイクロイド歯面を有し、前記サイクロイド歯車の基準面と前記サイクロイド歯車の軸線は第１交差角を呈し、前記ピン歯車と前記サイクロイド歯車は章動伝達可能に噛み合い、前記ピン歯車はピンホイール歯面を有し、前記ピン歯車の基準面と前記ピン歯車の軸線は第２交差角を呈し、
前記第１交差角および前記第２交差角は８８°〜９１°の範囲内であり、前記第１交差角と前記第２交差角の和が１８０°未満であり、かつ前記ピンホイール歯面と前記サイクロイド歯面が互いに噛み合う部分はそれぞれピンホイールの作用歯面およびサイクロイド歯車の作用歯面であり、前記ピンホイールの作用歯面と前記サイクロイド歯車の作用歯面が噛み合うときの圧力角は、４５°−β−５°≦α≦４５°−β＋５°の関係を満たし、そのうち、αは前記圧力角であり、βは前記ピンホイールの作用歯面と前記サイクロイド歯車の作用歯面の摩擦角である。
【０００９】
本発明の実施形態に係る正面歯サイクロイドピンホイールペアにおいて、前記ピンホイールの作用歯面は円錐面であり、前記ピンホイールの作用歯面の錐体頂点は前記ピンホイール歯面の前記基準面の中心点に位置し、前記ピンホイールの作用歯面の軸線は前記ピンホイール歯面の前記基準面にある。
【００１０】
本発明の実施形態に係る正面歯サイクロイドピンホイールペアにおいて、前記サイクロイド歯車の作用歯面は、前記ピンホイールの作用歯面の包絡面である。
【００１１】
本発明の実施形態に係る正面歯サイクロイドピンホイールペアにおいて、前記ピンホイール歯面は、ピンホイールの非作用歯面を更に備え、前記ピンホイールの非作用歯面は平面と円錐面で構成され、かつ前記ピンホイールの非作用歯面と前記ピンホイールの作用歯面は接して構成され、及び／又は前記サイクロイド歯面は、サイクロイド歯車の非作用歯面を更に備え、前記サイクロイド歯車の非作用歯面は平面と円錐面で構成され、かつ前記サイクロイド歯車の非作用歯面と前記サイクロイド歯車の作用歯面は接して構成される。
【００１２】
本発明の第２側面では、章動減速機を提供し、該章動減速機は枠体、本発明に係る正面歯サイクロイドピンホイールペア、入力機構、出力機構及びトルク伝達部材を備え、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアは前記枠体内に設けられ、前記入力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアを駆動することにより前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに章動運動を発生させ、前記出力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに連結され、前記トルク伝達部材は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアのトルクを前記枠体に伝達する。
【００１３】
本発明の実施形態に係る章動減速機において、前記入力機構は前記正面歯サイクロイドピンホイールペアの章動歯車を駆動し、前記入力機構の回転軸線と前記章動歯車の軸線は１つの交差角を呈し、前記トルク伝達部材は、前記章動歯車が自体の軸線を囲んで回転しないように前記章動歯車と前記枠体の間に接続され、前記出力機構は前記非章動歯車に接続される。
【００１４】
本発明の第３側面では、章動減速機を提供し、該章動減速機は枠体、本発明に係る正面歯サイクロイドピンホイールペア、入力機構、出力機構及びトルク伝達部材を備え、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアは前記枠体内に設けられ、前記入力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアを駆動することにより前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに章動運動を発生させ、前記出力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアに連結され、前記トルク伝達部材は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアのトルクを前記出力機構に伝達する。
【００１５】
本発明の実施形態に係る章動減速機において、前記入力機構は、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアの章動歯車を駆動し、前記入力機構の回転軸線と前記章動歯車の軸線は１つの交差角を呈し、前記正面歯サイクロイドピンホイールペアの非章動歯車は前記枠体に固定され、前記出力機構は前記トルク伝達部材を介して前記章動歯車に接続される。
【００１６】
本発明の実施形態に係る章動減速機において、前記枠体内において前記正面歯サイクロイドピンホイールペアとは背中合わせに設けられる第２正面歯サイクロイドピンホイールペアを更に備え、前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアは、本発明に係る上記正面歯サイクロイドピンホイールペアであり、
前記入力機構は前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの章動歯車を駆動し、前記入力機構の回転軸線と前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの前記章動歯車の軸線は前記交差角を呈し、前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの非章動歯車は前記枠体に固定され、前記出力機構は、前記トルク伝達部材を介して前記第２正面歯サイクロイドピンホイールペアの前記章動歯車に接続される。
【００１７】
本発明の実施形態に係る章動減速機において、前記入力機構は前記入力機構の側壁に陥入する章動段差を備え、前記章動段差は、前記入力軸が軸受を介して前記章動歯車に連結される位置に配置され、前記章動段差の段差面と前記入力機構の前記回転軸線は前記交差角を呈する。
【００１８】
本発明の実施形態に係る章動減速機において、前記入力機構の入力軸の側壁に、ラジアル方向に沿って外向きに突出するフランジが設けられ、前記フランジは前記入力機構の前記回転軸線の方向において厚みを有し、前記厚みは、前記入力軸の円周方向に沿って０°〜１８０°の範囲内において第１厚みから第１厚みより薄肉の第２厚みに直線的に減り、かつ前記入力軸の前記円周方向に沿って１８０°〜３６０°の範囲内において前記第２厚みから前記第１厚みに直線的に増え、前記章動歯車の歯面から離反する側は、前記フランジの端面に当接される。
【００１９】
本発明の実施形態に係る章動減速機において、前記トルク伝達部材は、可撓性部材又は等速伝達可能な部材である。
【００２０】
さらに、本発明は、ロボットに適用される関節を提供し、該関節は、関節ケーシング、章動減速機、出力軸および電動機を備え、前記関節ケーシングは１つの関節腔を拘束し、前記章動減速機は、本発明に係る章動減速機であり、かつ前記関節ケーシング内に収容され、前記出力軸は前記章動減速機の出力機構に連結され、前記電動機は前記関節ケーシング内に収容され且つ前記章動減速機の入力機構に連結される。
【００２１】
本発明の実施形態に係る関節によれば、半月状軸受を更に備え、前記半月状軸受は、前記電動機と前記関節ケーシングの間、及び前記章動減速機と前記関節ケーシングの間に設けられる。
【００２２】
さらに、本発明は、工作機械に適用される二軸フライスヘッドを提供し、該二軸フライスヘッドは、第１枠体、第２枠体、第１章動減速機、第２章動減速機およびフライスヘッドを備え、前記第１枠体内に第１電動機が設けられ、前記第２枠体内に第２電動機が設けられ、前記第１章動減速機は前記第１枠体内に設けられ、前記第１章動減速機の入力機構と前記第１電動機が連結され且つ前記第１章動減速機の出力機構と前記第２枠体が連結されて第２枠体が第１軸線を中心に回転するようにし、前記第２章動減速機は前記第２枠体内に設けられ、前記第２章動減速機の入力機構と前記第２電動機が連結され、前記第２章動減速機の出力機構と前記フライスヘッドが連結されて前記フライスヘッドが第２軸線を中心に回転するようにし、そのうち前記第１章動減速機および第２章動減速機は、本発明の実施形態に係る章動減速機であり、前記第１軸線と前記第２軸線は直交する。
【００２３】
さらに、本発明は、工作機械に適用される二軸作業テーブルを提供し、該二軸作業テーブルは、台座、回転テーブル枠体、少なくとも１つの作業テーブルおよび少なくとも１つの章動減速機を備え、回転テーブル枠体は前記台座に支持可能に設置され、前記回転テーブル枠体は、第１電動機に接続されて駆動されることにより第１軸線を中心に回転し、前記少なくとも１つの作業テーブルは前記回転テーブル枠体内に設けられ、前記少なくとも１つの章動減速機は、本発明の実施形態に係る章動減速機であり且つ前記回転テーブル枠体内に設けられ、前記少なくとも１つの章動減速機の各入力機構は対応する第２電動機に接続され、かつ前記少なくとも１つの章動減速機の各出力機構は対応する作業テーブルに接続されて前記作業テーブルが第２軸線を中心に回転するようにし、そのうち前記第１軸線と前記第２軸線が異なる。
【００２４】
さらに、本発明は、数値制御工作機械に適用される間欠割出しテーブルを提供し、該間欠割出しテーブルは、回転テーブル本体、第１章動減速機を備え、前記回転テーブル本体に複数のチャックが設けられ、かつ前記回転テーブル本体の周縁に沿って複数の作業アームが設けられ、前記第１章動減速機の入力機構と第１電動機が連結され、前記第１章動減速機の出力機構と前記回転テーブル本体が連結されて前記回転テーブル本体が第１軸線を中心に回転するようにし、
前記複数の作業アームは、それぞれ脚柱、操作ヘッド、及び前記脚柱と前記操作ヘッドを連結するクロスアームを備え、そのうち前記脚柱の頂部は第２章動減速機を介して前記クロスアームの一端に接続され、前記操作ヘッドは第３章動減速機を介して前記クロスアームの他端に接続され、前記第２章動減速機および第３章動減速機の入力機構はそれぞれ電動機に接続され、前記第２章動減速機および第３章動減速機の出力機構はそれぞれ前記クロスアームおよび前記作業テーブルに接続されて前記クロスアームおよび前記作業テーブルがそれぞれ第２軸線および第３軸線を中心に回転するようにし、
前記第１軸線、第２軸線および第３軸線は互いに平行し、前記第１章動減速機、第２章動減速機および第３章動減速機は、本発明の実施形態に係る章動減速機である。
【００２５】
さらに、本発明は、数値制御工作機械を提供し、該数値制御工作機械は台座、水平移動装置、作業テーブル、昇降装置およびフライスヘッドを備え、前記水平移動装置は、前記台座に設けられて１つの平面内において移動し、前記作業テーブルは、本発明に係る二軸作業テーブルであり且つ前記水平移動装置に設けられ、前記昇降装置は前記台座に設けられて前記平面と直交する方向で移動し、前記フライスヘッドは、本発明に係る二軸フライスヘッドであり且つ前記昇降装置に設けられる。
【００２６】
さらに、本発明は、巻上げ機を提供し、該巻上げ機は枠組み、章動減速機、電動機、牽引ホイール及び牽引ロープを備え、本発明の実施形態に係る章動減速機、前記電動機および前記牽引ホイールは、それぞれ前記枠組みに支持可能に設置され、前記電動機は前記章動減速機の入力機構に接続され、前記章動減速機の出力機構と前記牽引ホイールを隣接して設置することにより前記牽引ホイールを回転させ、前記牽引ロープは前記牽引ホイールに巻き取られる。
【００２７】
本発明の実施形態に係る巻上げ機において、前記枠組みの分割式枠体、前記電動機、章動減速機および牽引ホイールは、それぞれ前記分割式枠体の対応する区間内に収容され、前記電動機、章動減速機および牽引ホイールは、それぞれ軸受によって前記分割式枠体に固定される。
【００２８】
さらに、本発明は、船舶用ウインドラスを提供し、該ウインドラスは台座、章動減速機、電動機および出力盤を備え、前記章動減速機は、本発明の実施形態に係る章動減速機であり、前記章動減速機、前記電動機および前記出力盤はそれぞれ前記台座に支持可能に設置され、前記電動機は前記章動減速機の入力機構に接続され、前記章動減速機の出力機構と前記出力盤を隣接して設置することにより前記出力盤を回転させる。
【００２９】
さらに、本発明は、公共施設に適用される回転ドアを提供し、該回転ドアは、回転ドア本体および回転機構を備え、前記回転ドア本体は、縦柱及び前記縦柱からラジアル方向に沿って外向きに突出する複数のドア本体を備え、前記回転機構は前記回転ドア本体の頂部に設けられ、かつ前記回転機構は枠体、章動減速機および電動機を備え、そのうち前記章動減速機は本発明の実施形態に係る章動減速機であり、前記章動減速機および電動機はそれぞれ前記枠体に設けられ、前記電動機と前記章動減速機の入力機構が連結され、かつ前記章動減速機の出力機構と前記縦柱の頂部が連結されて前記回転ドア本体が前記縦柱を中心に回転できるようにする。
【００３０】
さらに、本発明は、太陽エネルギー変換装置を提供し、該太陽エネルギー変換装置は、台座、支柱、章動減速機および捕集装置を備え、前記支柱は前記台座に設けられ、前記章動減速機は、本発明の実施形態に係る章動減速機であり且つ前記台座と前記支柱の間に設けられ、前記章動減速機の入力機構と１つの電動機が連結され、前記章動減速機の出力機構と前記支柱の底部が連結されて前記支柱を回転させ、前記捕集装置は、前記支柱の頂部に首振り可能に設けられる。
【００３１】
本発明の実施形態に係る太陽エネルギー変換装置によれば、第２章動減速機を更に備え、前記第２章動減速機は、本発明の実施形態に係る章動減速機であり且つ前記支柱と前記捕集装置の間に設けられ、前記第２章動減速機の入力機構と１つの第２電動機が連結され、前記章動減速機の出力機構と前記捕集装置が連結されて前記捕集装置を首振り可能にする。
【００３２】
なお、本発明は、資材搬送装置を提供し、該資材搬送装置は、支持枠、複数のローラー、搬送ベルトおよび少なくとも１つの章動減速機を備え、前記複数のローラーは前記支持枠に設けられ、前記搬送ベルトは前記複数のローラーに設けられ、前記少なくとも１つの章動減速機は本発明の実施形態に係る章動減速機であり、前記少なくとも１つの章動減速機の入力構造は共に１つの電動機に接続され、前記少なくとも１つの章動減速機の各出力機構は前記複数のローラーの対応するローラーに接続される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、サイクロイド歯形を有するサイクロイド歯車を利用することで、汎用のインボリュート歯形が伝達時に様々な要素に起因して干渉（インボリュート干渉、ピッチ点対面歯先干渉、歯形重なり噛み合い干渉、ラジアル干渉等）を起こしやすいという問題を解決することができる。
【００３４】
本発明によれば、対応する歯車の軸線同士の交差角が８８°〜９１°の範囲であり且つ２つの交差角の和が１８０°未満になるように、サイクロイド歯車及びピンホイールの基準面を構成する。以上のように特徴づけられたサイクロイド歯車及びピンホイールは、基準面が略平面状であり、基準面が一般に内円錐面状を呈する内歯傘歯車を置き換えることができ、よって、本発明の正面歯サイクロイドピンホイールペアを機械加工によって簡易に且つ安価で製作することができる。
【００３５】
本発明によれば、サイクロイド歯車及びピンホイールの基準面を無理やり略平面状とすることにより、従来の歯車ベアに比較して正面歯サイクロイドピンホイールペアが章動伝達する際の任意の時刻で互いに噛み合う歯数が４〜５倍、引いては８〜１０倍になり、積載性能と伝達安定性を大きく改善することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、サイクロイド歯車及びピンホイールが互いに噛み合う際の作用歯面同士の交差角が上記関係式を満たし、正面歯サイクロイドピンホイールペアの章動伝達がより効率的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好適な一実施形態に係るサイクロイドピンホイールペアの立体模式図である。
【図２】図１に示すサイクロイドピンホイールペアのピンホイールの側面図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の好適な一実施形態に係るサイクロイドピンホイールペアを示す概略図である。
【図４】図１に示すサイクロイドピンホイールペアの局部拡大図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｂは、本発明の好適な一実施形態に係るサイクロイドピンホイールペアの歯車の噛み合い関係を示す概略図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｂは、本発明の好適な一実施形態に係る章動減速機を示す概略図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｂは、本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機を示す概略図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｂは、本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機を示す概略図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｂは、本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機を示す概略図である。
【図１０】本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機を示す概略図である。
【図１１】本発明の好適な一実施形態に係るロボットに適用される関節の構造を示す概略図である。
【図１２】本発明の好適な一実施形態に係る工作機械に適用される二軸作業テーブルの構造を示す概略図である。
【図１３】本発明の好適な一実施形態に係る工作機械に適用される二軸フライスヘッドの構造を示す概略図である。
【図１４】本発明の好適な一実施形態に係る数値制御工作機械に適用される間欠割出しテーブルの構造を示す概略図である。
【図１５】本発明の好適な一実施形態に係る数値制御工作機械の構造概略図である。
【図１６】本発明の好適な一実施形態に係る巻上げ機の構造概略図である。
【図１７】本発明の好適な一実施形態に係る船舶用ウインドラスの構造概略図である。
【図１８】本発明の好適な一実施形態に係る回転ドアの構造概略図である。
【図１９】本発明の好適な一実施形態に係る太陽エネルギー変換装置の構造概略図である。
【図２０】本発明の好適な一実施形態に係る資材搬送装置の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面と実施形態を挙げて本発明の特徴と優位性を詳細に説明する。当業者であれば、本発明の趣旨と範囲から逸脱しない前提で以下の実施形態に対して種々の変更や変更を加えることができ、これらの変更や変形も本発明の範囲内であることをよく理解できよう。なお、以下の図例と説明は、本発明を例示したに過ぎず、本発明を制限するものではない点にも留意されたい。
【００３９】
図１を参照されたい。図１は、本発明の好適な一実施形態に係るサイクロイドピンホイールペア１００の立体模式図である。
【００４０】
サイクロイドピンホイールペア１００は、互いに対向する２つの歯車１１０及び１２０を備え、該２つの歯車において片方の歯車はサイクロイド歯車であり、他方の歯車はピン歯車である。以下では歯車１１０をサイクロイド歯車とし、歯車１２０をピンホイールとしてサイクロイドピンホイールペア１００について詳細な説明を行う。注意されたいこととして、サイクロイド歯車とピン歯車は互いに置き換えが可能であり、例えば、一部の実施形態では歯車１１０をピン歯車とし、歯車１２０をサイクロイド歯車とすることもできる。
【００４１】
本実施形態では、サイクロイドピンホイールペア１００が正面歯サイクロイドピンホイールペアである。つまり、サイクロイドピンホイールペア１００におけるサイクロイド歯車１１０は正面歯車であり、すなわちサイクロイド歯車１１０のサイクロイド歯面１３０は、サイクロイド歯車１１０の外側円周又は内側円周でなく、サイクロイド歯車１１０の軸線Ｏ−Ｏ’とほぼ直交する１つの端面に形成される。歯面が歯車の外側円周又は内側円周に形成される場合に比較して、歯面を片側に配置する歯車は作業時に積載する作用力を歯車の厚み方向全体に分散し、歯車が厚み方向においてより優れた剛性を有する。そのため、歯面を片側に配置する歯車は作業時に生じる歪みをより効果的に防止することができる。同様に、ピン歯車１２０も１つの端面にピンホイール歯面１４０を有し、ピンホイール歯面１４０とサイクロイド歯面１３０が対向し且つ作業時には章動伝達可能に互いに噛み合う。章動減速機に用いられるサイクロイドピンホイールペア１００は、通常、サイクロイド歯面１３０に形成する歯の歯数とピンホイール歯面１４０に形成する歯の歯数が１枚分の差があり、例えば、サイクロイド歯面１３０がピンホイール歯面１４０より１枚少なく、或いはサイクロイド歯面１３０がピンホイール歯面１４０より１枚多いものが一般的である。
【００４２】
本実施形態では、サイクロイド歯面１３０に形成する歯はサイクロイド歯形を有し、従来の章動減速機に使用されるインボリュート歯形に代えて、本発明におけるサイクロイド歯形を採用したため、インボリュート歯形を利用して伝達する際に様々な要素によって干渉（例えば、インボリュート干渉、ピッチ点対面歯先干渉、歯形重なり噛み合い干渉、ラジアル干渉など）を起こしやすいといった問題を回避することができる。
【００４３】
図２を参照されたい。図２は、サイクロイドピンホイールペア１００のピンホイール１２０の側面図である。図２に示すように、仮にピンホイール歯面１４０の各歯の歯元と歯先の間においてピンホイール１２０の中心Ｏ向きに１つの直線ＯＰを引いた後、中心Ｏを囲んで該直線ＯＰをピンホイール歯面１４０に沿って円周方向で１周回転して形成される面はピンホイール１２０の基準面となり、中心Ｏは基準面の中心点である。また、ピンホイール１２０の基準面における任意１つの母線（例えば、図３に示す直線ＰＯ）とピンホイール１２０の中心軸線ＯＯ’は交差角∠ＰＯＯ’を有することになる。図に示されていないが、ピンホイール１２０の場合と同様に、サイクロイド歯車１１０の基準面における任意１つの母線とその軸線も交差角を有する。
【００４４】
従来の歯車設計において、歯車の基準面と軸線の間の交差角は歯面に形成する歯数によって決められる。例えば、歯数４５枚の歯車にとって基準面と軸線の間の交差角は、９０°を越えるか、若しくは９０°未満である。言い換えれば、基準面は基準面の中心が歯車向きに陥入する内円錐面又は外向きに突出する凸円錐面となるように形成される。歯車の歯数が増加すると、基準面と軸線の間の交差角が９０°に益々近づき、すなわち基準面が歯車の歯数増加につれて平面状になる傾向が強くなる。
【００４５】
従来の歯車ベアにおいて、通常であれば、一方の歯車が内歯傘歯車であり、他方の歯車が外歯傘歯車である。しかしながら、歯車加工産業にとって内歯傘歯車を高精度で製作することには難点があり、高精度で内歯傘歯車を製作するためには数値制御工作機械を利用することが一般的であるが、こうした作業はコスト増加になりかねない。また、従来の歯車ベアについては、章動歯車が１周章動運動する期間の各時刻において２つの歯車同士は極一部の歯のみが互いに噛み合って動力を伝達し、歯の大部分は接触しない（例えば、図１において破線Ｂで囲まれた部分と同様）構成である。例えば、歯数４５枚の章動歯車にとって、１周章動運動する期間において２歯〜３歯のみが互いに噛み合って回転運動し、他の歯同士が該期間内において終始離隔状態になっているため、歯車ベア伝達時の積載力が低く、伝達ムラが生じるといった問題がある。
【００４６】
上記従来の問題に鑑み、本発明者が鋭意検討を行った結果、歯車の歯数に拘束されず、歯車ベアの２つの歯車の基準面を強制的に略平面状にすることで、章動運動する際に噛み合って伝達する歯数を著しく増加させることができることを見出した。
【００４７】
具体的には、本発明の実施形態において、サイクロイド歯車１１０及びピン歯車１２０それぞれの基準面と軸線の交差角が何れも８８°〜９１°の範囲であり、具体的には８８°〜９０°の範囲である。また、サイクロイド歯車１１０及びピン歯車１２０それぞれの基準面と軸線の交差角の和が１８０°未満である。例えば、サイクロイド歯車１１０及びピン歯車１２０のうち１つの歯車は基準面が平面状（すなわち、交差角が９０°）であり、他の１つの歯車は基準面がやや外向きに突出する凸円錐面（すなわち、交差角が８８°を超え且つ９０°未満）であり、又はサイクロイド歯車１１０及びピン歯車１２０は何れもやや外向きに突出する凸円錐面である。本発明者は、上述の特徴的な基準面を有するサイクロイド歯車１１０とピン歯車１２０で形成されるサイクロイドピンホイールペア１００にとって、サイクロイド歯車１１０が１周章動運動する期間内においてサイクロイド歯車１１０とピン歯車１２０との間で互いに噛み合って伝達する歯数をより多くすることができることを見出した。例えば、４５歯を有するサイクロイド歯車１１０にとって、１周章動運動する期間内においてサイクロイド歯車１１０とピン歯車１２０との間で１２〜１３歯が互いに噛み合って伝達に関与し、サイクロイドピンホイールペアの積載性能および伝達安定性が大きく向上する。
【００４８】
なお、従来の章動減速機に使用される内歯傘歯車に代えて、サイクロイド歯車１１０及びピン歯車１２０は略平面状に形成され、又は上向きにやや突出又は下向きにやや陥入する円錐面に形成された基準面を有するため、従来の章動減速機に用いられる章動歯車に比して、本発明に係るサイクロイドピンホイールペアは、製作簡易化、コスト削減を図ることができる。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
歯数の異なるサイクロイドピンホイールペアについて、好適な実施形態を表１に示す。表１に示す実施形態において、サイクロイドピンホイールペアにおけるピン歯車の歯数がそれぞれ４５、６０、９０、７５及び１２０であり、サイクロイド歯車は対応するピン歯車に比して歯数が１枚減り、それぞれ４４、５９、８９、７４及び１１９である。表１に示すように、ピン歯車の割付角（すなわち、ピン歯車の基準面と軸線の交差角）は何れも９０°であり、つまり、ピン歯車の基準面は平面状である。同時に、サイクロイド歯車の割付角（すなわち、サイクロイド歯車の基準面と軸線の交差角）は概ね８８°〜９０°の範囲にあり、具体的には８８°〜８９．５°の範囲である。つまり、サイクロイド歯車の基準面は、やや上向きに突出する凸円錐面になることが好ましい。また、表１に示す軸間角はサイクロイド歯車と対応するピン歯車の軸線の交差角（すなわち、ピン歯車の割付角とサイクロイド歯車の割付角の和）である。
【００５１】
図３Ａ〜図３Ｅを参照されたい。図３Ａ〜図３Ｅはそれぞれ表１に示すサイクロイドピンホイールペアＴ４５、Ｔ６０、Ｔ９０、Ｍ７５及びＭ１２０を示す概略図である。図３Ａ〜図３Ｅにおいて、点Ｐ’は各サイクロイドピンホイールペアにおけるサイクロイド歯車の基準面の中心であり、点Ｐ”は各サイクロイドピンホイールペアにおけるピン歯車の基準面の中心である。各サイクロイドピンホイールペアにおけるサイクロイド歯車とピン歯車が噛み合って章動運動する際、サイクロイド歯車の基準面の中心Ｐ’とピン歯車の基準面の中心Ｐ”は点Ｐにおいて重なる。
【００５２】
以上、述べたように、サイクロイド歯面１３０の歯数とピンホイール歯面１４０の歯数が異なるため、サイクロイド歯車１１０とピンホイール１３０が噛み合うとき、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の噛み合いが十分でなく、部分的に噛み合うだけである。図１に示したように、破線Ａで囲まれる区間においてサイクロイド歯車１１０及びピンホイール１３０は歯の一部側壁のみが互いに接触し、破線Ｂで囲まれる区間においてサイクロイド歯車１１０及びピンホイール１３０は歯が接触せずに離隔状態である。
【００５３】
図４を参照されたい。図４は、図１に示す破線Ａで囲まれているサイクロイドピンホイールペア１００の局部を拡大して示す概略図である。図２に示したように、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が部分的に噛み合うとき、サイクロイド歯面１３０の一部歯１３１とピンホイール歯面１４０の一部歯１４１が互いに接触し、同時にサイクロイド歯面１３０の他の一部歯１３２とピンホイール歯面１４０の他の一部歯１４２が離隔状態になる。本実施形態では、上述の一部歯１３１及び一部歯１４１をそれぞれサイクロイド歯車の作用歯面１２１及びピンホイールの作用歯面１４１とし、上述の一部歯１３２及び一部歯１４２をそれぞれサイクロイド歯車の非作用歯面１３２及びピンホイールの非作用歯面１４２とする。また、本実施形態において、章動減速機に用いられるサイクロイドピンホイールペア１００が稼働する際、サイクロイド歯車１１０は章動運動を発生し、サイクロイド歯車１１０の章動運動や、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の不完全噛み合いによりサイクロイド歯車１１０とピン歯車１２０は対向して回転することができる。
【００５４】
図４にサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の指定時刻における不完全噛み合い状態を示すが、サイクロイド歯車１１０が章動運動する際、サイクロイド歯面１３０における各歯の一部はピン歯車面１４０の対応歯の一部と摺動して接触する点に留意されたい。したがって、サイクロイド歯車１１０の章動運動期間内における任意の時刻でサイクロイド歯面１３０の一部とピンホイール歯面１４０の一部が接触すれば、サイクロイド歯面１３０及びピンホイール歯面１４０のこれら接触部分を全て作用歯面とすることができ、一方、サイクロイド歯車１１０の章動運動期間内における任意の時刻でサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が接触しない部分を非作用歯面とすることができる。
【００５５】
以下、図５Ａを参照しながらサイクロイド歯車１１０が１回章動運動する際のサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の接触状態を説明する。図５Ａの（Ａ）段階では、サイクロイド歯面１３０の区間１３１の最左端とピンホイール歯面１４０の区間１４１が互いに接触する。次に、サイクロイド歯車１１０の章動運動につれてサイクロイド歯車１１０がＸ方向へ移動してピン歯車１２０と相互作用することにより、ピンホイール歯面１４０の区間１４１がサイクロイド歯面１３０の区間１３１に沿って最左端から最右端に（すなわち、図５Ａの（Ｂ）段階）摺動しながら移動する。区間１４１において区間１３１の最左端から最右端に摺動運動すると同時に、ピン歯車１２０は、Ｘ方向に沿って章動運動するサイクロイド歯車１１０によって押付けられてサイクロイド歯車１１０に対してＹ方向に移動し、自体の軸線を中心に回転する。
【００５６】
ここで、サイクロイド歯車１１０が１回章動運動する際、区間１４１が区間１３１の最左端から最右端に摺動移動するため、サイクロイド歯面１３０において大きな四角枠で囲まれた区間１３１はサイクロイド歯車の作用歯面１３１となり、ピンホイール歯面１４０において小さな四角枠で囲まれた区間１４１はピンホイールの作用歯面１４１となる。また、在サイクロイド歯面１３０において大きな四角枠で囲まれる部分以外の区間１３２（例えば、図５Ａに示すサイクロイド歯面１３０各歯の歯元と歯先の部分）はサイクロイド歯車の非作用歯面１３２となり、ピンホイール歯面１４０において小さな四角枠で囲まれる部分以外の区間１４２（例えば、図５Ａに示すピンホイール歯面１４０各歯の歯先と側壁のほぼ全体）はピンホイールの非作用歯面１４２となる。
【００５７】
このように、サイクロイド歯車１１０が１周章動運動する度に互いに接触するサイクロイド歯車の作用歯面１３１とピンホイールの作用歯面１４１が１回摺動接触するため、ピン歯車１２０はサイクロイド歯車１１０が１周章動運動する度に一定の角度で僅かに回転し、サイクロイド歯車１１０とピン歯車１２０の間で高伝達比を実現する。サイクロイド歯車１１０とピン歯車１２０との歯数差が１歯である場合、サイクロイド歯車１１０が１周章動運動する度にピン歯車は１歯分だけ回転する。
【００５８】
図５Ｂを参照されたい。図５Ｂはサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０がＰ点で接触し、噛み合って伝達する状況を示す図である。図５Ｂに示すように、線ＰＭはピンホイール歯面１４０のＰ点における法線方向を示し、線ＰＮはサイクロイド歯面１３０がＰ点においてピンホイール歯面１４０と接触するときの、ピン歯車１２０のＰ点における運動方向を示す。サイクロイド歯車１１０が章動運動するため、サイクロイド歯面１３０はＰ点においてピンホイール歯面１４０を押付けてピン歯車１２０をＹ方向に沿って回転させ、線ＰＮがＹ方向に平行するようにする。線ＰＭと線ＰＮに挟まれた交差角αはサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が接触するときの圧力角であり、該圧力角の大きさはサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が接触するときの、ピンホイール歯面１４０に対するサイクロイド歯面１３０の作業効率（すなわち、伝達効率）を意味する。本発明者は、サイクロイド歯車１１０及びピン歯車１２０の歯形を修正して上記圧力角を適宜な角度にした場合、サイクロイド歯車１１０とピン歯車１２０とで形成されたサイクロイドピンホイールペア１００が最適な伝達効率を有することを見出した。
【００５９】
具体的には、本発明の実施形態において、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が接触するときの圧力角は４５°−β−５°≦α≦４５°−β＋５°の関係を満たし、サイクロイドピンホイールペア１００は最適な伝達効率を有することになる。上記式において、αはサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が接触するときの圧力角を表し、βはサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の摩擦角を表し、該摩擦角はサイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の固有特性であり、サイクロイド歯車１１０及びピン歯車１２０を製作するときに使われる材料や潤滑剤によって決められ、通常、３°〜５°の範囲である。例えば、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の摩擦角が３°である場合、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が接触するときの圧力角は３７°〜４７°の範囲であることが好ましく、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０の摩擦角が５°である場合、サイクロイド歯面１３０とピンホイール歯面１４０が接触するときの圧力角は３５°〜４５°の範囲であることが好ましい。
【００６０】
上記圧力角を実現する観点から、本発明の一部の実施形態において、ピンホイールの作用歯面１４１をピン歯車１１０のピッチ円錐の頂点（例えば、図２に示す点Ｏ）に向いて先細りする円錐面とすることにより、ピンホイールの作用歯面１４１が存在する円錐の頂点がピン歯車１１０のピッチ円錐の頂点に重なり、かつピンホイールの作用歯面１４１が存在する円錐の軸線がピン歯車１１０の基準面に位置するようにし、すなわちピンホイールの作用歯面１４１が存在する円錐の軸線はピン歯車１１０の基準面にある１つの母線である。サイクロイド歯車の作用歯面１３１の形状はピンホイールの作用歯面１４１の形状によって決められ、サイクロイド歯車の作用歯面１３１はピンホイールの作用歯面１４１の包絡面である。
【００６１】
本発明の一部の実施形態において、サイクロイド歯車の非作用歯面１３２は平面と円錐面で構成され、サイクロイド歯車の作用歯面１３１はサイクロイド歯車の非作用歯面１３２に接して構成される。
【００６２】
本発明の一部の実施形態において、ピンホイールの非作用歯面１４２は平面と円錐面で構成され、ピンホイールの作用歯面１４１はピンホイールの非作用歯面１４２に接して構成される。
【００６３】
図６Ａ及び６Ｂを参照されたい。図６Ａは本発明の好適な一実施形態に係る章動減速機２００の断面図であり、図６Ｂは章動減速機２００の分解図である。
【００６４】
章動減速機２００は枠体２２０を備え、入力機構２１０（例えば、入力軸）は枠体２２０に貫設される。入力軸２１０は、通常、電気モーターの出力部材に接続され、電気モーターに駆動されて自体の軸線を中心に回転する。
【００６５】
枠体２２０には上述のサイクロイドピンホイールペア２４０が設けられ、サイクロイドピンホイールペア２４０はサイクロイド歯車及びピン歯車を有する。本発明の一部の実施形態においては、サイクロイド歯車は章動運動可能に設けられ、ピン歯車は該章動運動の作用下でサイクロイド歯車に対向して回転することができる。本発明の別の実施形態においては、ピン歯車は章動運動可能に設けられ、サイクロイド歯車は該章動運動の作用下でピン歯車に対向して回転することができる。したがって、以下、サイクロイドピンホイールペア２４０において章動運動する歯車（サイクロイド歯車及びピン歯車のうち１つの歯車）を章動歯車とし、章動運動しない歯車（サイクロイド歯車及びピン歯車のうちもう１つの歯車）を非章動歯車とする。
【００６６】
入力機構１１は軸受ユニット２３０を介してサイクロイドピンホイールペア２４０に連結され、出力機構２５０（例えば、図６Ａ及び６Ｂに示すリング状出力部品）もサイクロイドピンホイールペア２４０に連結される。サイクロイドピンホイールペア２４０は、入力機構１１に回転能が入力されると、サイクロイド歯車２４１が入力回転能に駆動されて章動運動するよう構成される。サイクロイドピンホイールペア２４０は、サイクロイド歯車２４１の章動運動及びサイクロイドピンホイールペア２４０における章動歯車２４１と非章動歯車２４２の部分的な噛み合いを利用することにより、入力回転能を低減させて出力回転能に変換した後、サイクロイドピンホイールペア２４０に連結された出力部材２５０を介して出力回転能を外部へ出力する。
【００６７】
本実施形態において、入力軸２１０は軸受ユニット２３０を介して章動歯車２４１の中心開口に套設される。軸受ユニット２３０が介在することにより、章動歯車２４１は、回転能が入力された入力軸２１０が回転しても、自体の軸線を中心に回転することはない。章動歯車２４１は入力軸２１０に対して傾斜して設けられ、例えば、入力軸２１０は軸受ユニット２３０を介して章動歯車２４１に接続される箇所において章動段差２１２を有し、該章動段差２１２は入力軸２１０の側壁に陥入して構成される。章動段差２１２の段差面２１３は、入力軸２１０の回転軸線２１１に対して傾斜して（例えば、傾斜角度α）構成される。図６Ａに示すように、章動歯車２４１は章動段差２１２において軸受２３０を介して入力軸２１０に接続され、軸受２３０は内側円周が段差面２１３に緊密に接触し、外側円周が章動歯車２４１の内側円周に緊密に接触するため、章動歯車２４１の中心軸線２４３と入力軸２１０の回転軸線２１１の間においても交差角α（すなわち、章動角）を有する。したがって、入力軸２１０が回転すると、章動歯車２４１は入力軸２１０に追従して回転することなく、枠体２２０内において交差角αで章動運動する。
【００６８】
該実施形態において、非章動歯車２４２は、軸受２７０を介して枠体２２０に接続され、かつ軸受２６０を介して入力軸２１０に接続される。該実施形態において、非章動歯車２４２の外側円周は軸受２７０の内側円周に套設され、軸受２７０の外側円周は枠体２２０に固定され、入力軸１１は軸受２６０を介して非章動歯車２４２の中心開口に套設される。このように、非章動歯車２４２は枠体２２０の内部に回転可能に位置決められ、かつ枠体２２０と入力軸２１０の間に配置される。また、非章動歯車２４２は出力部材２５０に接続される。該実施形態において、出力部材２５０はリング状部材であってもよく、非章動歯車２４２とほぼ一致する内径及び外径を有するため、出力部材２５０の片側を非章動歯車２４２の歯面のない側に取付けることができ、例えば非章動歯車２４２の歯面のない側に複数のネジ孔を開設し、複数のネジを用いて出力部材２５０と非章動歯車２４２を取付けることができる。このように、出力部材２５０は非章動歯車２４２とセットになって一体に回転することができ、章動歯車２４１が章動運動するとき、章動歯車２４１と非章動歯車２４２の噛み合い伝達関係を利用することにより、非章動歯車２４２を自体の軸線を中心に低出力で回転させ、非章動歯車２４２によって出力回転能を出力部材２５０に伝達する。
【００６９】
章動歯車２４１及び非章動歯車２４２は、出力部材２５０と入力軸２１０が同じ方向又は逆方向に回転するよう構成されてもよい。例えば、非章動歯車２４２に比して章動歯車２４１の歯数が１枚少ない場合、入力軸２１０と出力部材２５０を同じ向きに回転させ、非章動歯車２４２に比して章動歯車１１０の歯数が１枚多い場合、入力軸２１０と出力部材２５０を逆向きに回転させる構成にすることができる。
【００７０】
上述のように、章動歯車２４１が章動運動すると、非章動歯車２４２は章動歯車２４１の章動運動に追従して章動歯車２４１に対向して回転する。ところが、章動歯車２４１と非章動歯車２４２が対向して回転するため、非章動歯車２４２が回転すると、それに伴って章動歯車２４１は非章動歯車２４２の回転方向とは逆向きに回転する傾向がある。本実施形態において、章動減速機２００はトルク伝達部材２８０を更に備え、トルク伝達部材２８０は一端が章動歯車２４１に接続され、他端が枠体２２０に接続される。章動歯車２４１の回転トルクがトルク伝達部材２８０を介して枠体２２０に伝達され、章動歯車２４１が自体の軸線を中心に回転する際の自由度がトルク伝達部材２８０によって拘束されるため、章動歯車２４１は枠体２２０に対して固定された状態で入力軸２１０に駆動されて章動運動する。つまり、章動減速機２００において、章動歯車２４１は章動運動以外の動きをせず、非章動歯車２４２は章動歯車２４１の章動運動に追従して回転し、さらに、低減された出力回転能を取付けられた出力部材２５０に伝達する。
【００７１】
本発明の一部の実施形態において、トルク伝達部材２８０は、ルゼッパ継手又はフック継手である。本発明の別の実施形態において、トルク伝達部材２８０としては蛇腹管、蛇腹膜、弾性隔膜などの弾性材料で製作される可撓性部材であることが好ましく、従来の章動減速機に用いられるルゼッパ継手やフック継手などのトルク伝達部材に比して、弾性素子を使う可撓性部材は小型化が可能であり、かつ章動運動時に章動歯車２４１と他の部材が接触して起きる振動は可撓性部材２８０によって吸収され、伝達安定性を高めることができる。
【００７２】
図７Ａ〜図７Ｂを参照されたい。図７Ａは本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機３００の断面図であり、図７Ｂは章動減速機３００の分解図である。
【００７３】
以下、章動減速機３００と章動減速機２００の差異点を中心に詳述する。章動減速機３００において、入力軸３１０は軸受ユニット３３０を介して章動歯車３４１に接続される。図６Ａ〜図６Ｂに示す章動減速機２００と同様に、章動歯車３４１は軸受ユニット３３０を介して章動歯車３４１に接続する箇所において章動段差を有し、かつ章動歯車３４１の中心軸線を入力軸３１０の軸線に対して傾斜して設けることにより、章動歯車３４１は入力軸３１０に駆動されて章動運動する。非章動歯車３４２と章動歯車３４１は互いに接触し且つ部分的に噛み合い、軸受３６０を介して出力軸３５０に接続されると同時に、非章動歯車３４２と枠体３２０は強固に接続される。章動減速機３００においては、非章動歯車３４２と出力軸３５０の間に軸受３６０が介在するため、出力軸３５０は非章動歯車３４２に依らずに独自で回転することができる。トルク伝達部材３８０は一端が章動歯車３４１に接続され、他端が出力軸３５０に接続されるため、章動歯車３４１のトルクはトルク伝達部材３８０を介して出力軸３５０に伝達することができる。
【００７４】
図７Ａ〜図７Ｂに示すように、章動歯車３４１と非章動歯車３４２の噛み合い伝達が機能するため、章動歯車３４１が章動運動すると、非章動歯車３４２は章動歯車３４１の章動運動に追従する形で章動歯車３４１に対して回転する。章動減速機３００において、非章動歯車３４２が枠体３２０に強固に接続されて回転不能になっているため、章動歯車３４１は、章動運動に加えて自体の軸線を中心に入力軸３１０の回転速度よりも低出力回転能で回転する。章動歯車３４１がトルク伝達部材３８０を介して自体のトルクを出力軸３５０伝達するため、出力軸３５０も章動歯車３４１に追従して回転し、低出力回転能を出力軸３５５に伝達する。
【００７５】
該実施形態において、トルク伝達部材３８０としては蛇腹管、蛇腹膜、弾性隔膜などで製作された弾性素子であってもよく、従来の章動減速機に使われるルゼッパ継手やフック継手などのトルク伝達部材に比べ、弾性素子を用いる可撓性部材は小型化が可能であり、かつ章動運動や自体の回転に起因して章動歯車３４１と他の部材が接触して起きる振動は可撓性部材によって吸収され、伝達安定性を高めることができる。
【００７６】
図８Ａ〜図８Ｂを参照されたい。図８Ａは本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機４００の断面図であり、図８Ｂは章動減速機４００の分解図である。
【００７７】
章動減速機４００は、図７Ａ〜図７Ｂに示す章動減速機３００と似ており、そのうち章動歯車４４１はトルク伝達部材４８０を介して出力軸４５１及び出力軸４５２に連結され、章動歯車４４１のトルクを出力軸に伝達する。非章動歯車４４２の内側円周は軸受４６０を介して出力軸に接続されているため、出力軸は非章動歯車４４２に依らずに回転可能であり、非章動歯車４４２の外側円周は枠体４２０に固定される。したがって、章動歯車４４１は章動運動に加え、出力回転能を利用して非章動歯車４４２に対して回転可能になっており、かつトルク伝達部材４８０を介して出力回転能を出力軸４５１及び出力軸４５２に伝達する。
【００７８】
章動減速機４００の入力軸４１０は、入力軸４１０の外側円周からラジアル方向に沿って外向きに突出するフランジ４１１を備える。フランジ４１１は第１厚み及び第１厚みより薄肉の第２厚みを有し、かつフランジ４１１の厚みは入力軸４１０の円周方向に沿って第１厚みから第２厚みに減り、そして第２厚みから第１厚みに戻る構成である。例えば、フランジ４１１は入力軸４１０の０°位置において第１厚みを有し、フランジ４１１の厚みは０°〜１８０°の範囲内において第１厚みから第２厚みに減り、そして１８０°〜３６０°（すなわち、０°）の範囲内において第２厚みから第１厚みに戻る構成が挙げられる。
【００７９】
フランジ４１１は、章動歯車４４１から離反する側面においてスラスト針状ころ軸受４１３を介して枠体４２０に当接し、かつ章動歯車４４１に近接する側面においてスラスト針状ころ軸受４１２を介して章動歯車４４１の歯面のない側に当接する。入力軸４１０の外側円周はそれぞれ針状ころ軸受４３１及び針状ころ軸受４３２を介して枠体４２０および章動歯車４４１の内側円周に連結される。スラスト針状ころ軸受４１２、４１３及び針状ころ軸受４３１、４３２を利用することにより、入力軸４１０は枠体４２０および章動歯車４４１に依らずに回転することができる。
【００８０】
章動減速機４００はバッフル板４１４を備え、バッフル板４１４は入力軸４１０（例えば、ネジ固定）に固定され、かつスラスト針状ころ軸受４１５を介して章動歯車４４１の歯面が設けられる側に当接することにより、スラスト針状ころ軸受４１５及び４１２によって章動歯車４４１をフランジ４１１とバッフル板４１４の間に配置する。図８Ａに示すように、章動歯車４４１は、スラスト針状ころ軸受４１５および４１２を介して常にフランジ４１１側に当接する。フランジ４１１が第１厚みから漸次的に第２厚みの厚みになるため、章動歯車４４１の中心軸線が入力軸４１０の軸線に対して傾斜し、章動歯車４４１は入力軸４１０に駆動されて章動運動することができる。
【００８１】
上述の構成に代わり若しくは上述の構成に加え、章動減速機４００はバッフル板４２１を更に備えてもよく、バッフル板４２１が針状ころ軸受４２２を介して枠体４２０に取付けられ、かつ入力軸４２０の章動歯車４４１から離反する側（例えば、ネジ固定）に固定される。このように構成されることにより、バッフル板４２１を利用して入力軸を枠体４２０内に拘束することができる。そして、シールリング４２３を用いてバッフル板４２１の外周および枠体４２０を密封する。
【００８２】
図９Ａ〜図９Ｂを参照されたい。図９Ａは本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機５００の断面図であり、図９Ｂは章動減速機５００の分解図である。
【００８３】
章動減速機５００は、図８Ａ〜図８Ｂに示す章動減速機４００と似ており、以下、両者の差異点を中心に詳述する。章動減速機５００は円錐ころ軸受５３１および円錐ころ５３２を備え、円錐ころ軸受は、円錐ころ軸受の内側円周と辺縁が一体になって外側円周によらずに運動できるよう構成される。例えば、図９Ａに示すように、バッフル板５２１と入力軸５１０はネジによって接続され、かつ円錐ころ軸受５３１の内側円周は入力軸５１０に取付けられ、外側円周は枠体５２０に取付けられ、辺縁はバッフル板５２１にそれぞれ取付けられる。円錐ころ軸受５３１を利用することにより、入力軸５１０とバッフル板５２１は枠体５２０の影響を受けずに枠体５２０に対して回転することができるため、円錐ころ軸受５３１は図８Ａ〜図８Ｂに示す章動減速機４００の針状ころ軸受４２２及び針状ころ軸受４３１の機能を兼ね備える。同様に、図８に示す入力軸５１０とバッフル板５１４もネジによって接続され、円錐ころ軸受５３２の内側円周は入力軸５１０に取付けられ、外側円周は章動歯車５４１の内側円周に取付けられ、辺縁はバッフル板５１４にそれぞれ取付けられる。円錐ころ軸受５３２を利用することにより、入力軸５１０とバッフル板５１４は、章動歯車５４１の動きに影響を与えずに章動歯車５４１に対して回転することができるため、円錐ころ軸受５３２は図８Ａ〜図８Ｂに示す章動減速機４００の針状ころ軸受４３２及び針状ころ軸受４１５の機能を兼ね備える。本発明の一部の実施形態において、章動減速機５００の円錐ころ軸受５３１および５３２に代わってフランジを備える円錐ころ軸受を使用することができる。章動減速機５００の他の部材は、章動減速機４００の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。
【００８４】
引き続き図１０を参照されたい。図１０は本発明のもう１つの実施形態に係る章動減速機６００の断面図である。章動減速機６００と図７Ａに示す章動減速機３００および図８Ａに示す章動減速機４００は似ており、以下、差異点を中心に詳述する。
【００８５】
章動減速機６００は、２つのサイクロイドピンホイールペア６４０及び６４０’を備える点において上述のものと相違がある。サイクロイドピンホイールペア６４０は章動歯車６４１と非章動歯車６４２で構成され、サイクロイドピンホイールペア６４０’は章動歯車６４３と非章動歯車６４４で構成される。サイクロイドピンホイールペア６４０とサイクロイドピンホイールペア６４０’は互いに背いて設けられる。章動減速機６００において、枠体６２０内に設けられる電動機６３０は、同じ枠体６２０内に設けられる入力軸６１０に接続されて入力軸６１０を回転させる。入力軸６１０の互いに背いた両側面は対称に設置した斜面になっており、該２つの斜面はスラスト玉軸受６１２を介してそれぞれ章動歯車６４１及び章動歯車６４３の歯面のない側に当接することにより、章動歯車６４１及び章動歯車６４３と入力軸６１０（若しくは、以下で説明する出力軸６５０）の回転軸線が一定の交差角を呈するようにする。このように、入力軸６１０が電動機６３０に駆動されて回転すると、入力軸６１０の側面はスラスト玉軸受６１２を介して章動歯車６４１及び章動歯車６４３に章動運動を発生させる。出力軸６５０は、枠体６２０に設けられ且つ入力軸６１０の中心開口に套設され、出力軸６５０と入力軸６１０の間には軸受ユニット６１１が設けられ、出力軸６５０と入力軸６１０がそれぞれ独立して回転できるようにする。非章動歯車６４２および非章動歯車６４４は、固定機構（例えば、ネジ）によって枠体６２０に固定される。非章動歯車６４２及び６４４は枠体６２０に固定されるため、非章動歯車６４２と章動歯車６４１、および非章動歯車６４４と章動歯車６４３が噛み合って伝達するとき、非章動歯車６４２と非章動歯車６４４は回転せず、章動歯車６４１と章動歯車６４３が回転速度を落としてゆっくりと回転する。章動歯車６４１と章動歯車６４３を、トルク伝達部材６８０を介して出力軸６５０に連結することにより、章動歯車６４１と章動歯車６４３両者によって出力軸６５０を駆動して回転させる。出力軸６５０と非章動歯車６４２および非章動歯車６４４に更に軸受ユニット件６６０が設けられるため、固定して動かない非章動歯車６４２と非章動歯車６４４は出力軸６５０の回転に影響を与えない。サイクロイドピンホイールペア６４０及びサイクロイドピンホイールペア６４０’は、歯面設計及び減速比が同じである。章動減速機にもう１つのサイクロイドピンホイールペアを必要分以上設けることで、章動減速機の伝達効率を高め、エネルギー消耗を減らすことができる。本発明の別の実施形態において、章動減速機に２つ以上のサイクロイドピンホイールペアを設けることができ、これらのサイクロイドピンホイールペアについては同じ歯面設計を採用すれば、同じ駆動力を均等に割け合い、入力回転能を低減して減速回転を実現することができる。
【００８６】
本発明に係るサイクロイドピンホイールペアを備える章動減速機は、様々な用途に適用可能である。
【００８７】
例えば、図１１は、本発明の実施形態に係るロボットに適用される関節１０００の構造を示す概略図である。
【００８８】
関節１０００は、例えば、直列ロボット、並列ロボット、平面ロボットなどの様々なロボットに適用可能である。関節１０００は、関節ケーシング１００１、関節ケーシング１００１に設けられる章動減速機１００３、サーボ用電動機１００２及び出力機構１００４を備える。章動減速機１００３としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００および６００のうち任意の１つであってもよく、章動減速機１００３の入力軸はサーボ用電動機１００２に連結され、章動減速機１００３の出力軸は出力機構１００４に連結される。サーボ用電動機１００２に電気が供給されると、電動機ロータの回転は章動減速機１００３によって減速され、高トルクに変換して出力される。
【００８９】
図１２は、本発明の好適な一実施形態に係る工作機械に適用される二軸作業テーブル２０００の構造を示す概略図である。
【００９０】
二軸作業テーブル２０００は、ターンミル両用二軸作業テーブルであってもよい。二軸作業テーブル２０００は台座２００１を備え、台座２００１の両側に縦柱２００６が形成され、回転テーブル枠体２００７は該２つの縦柱２００６に取付けられる。二軸作業テーブル２０００は電動機２００２（例えば、ウォーム減速電動機）を更に備え、回転テーブル枠体２００７は電動機２００２に駆動されて第１軸線２００８を中心に回転し、第１自由度で揺動する。回転テーブル枠体２００７に少なくとも１つの開口が設けられ、少なくとも１つの作業テーブル２００４が前記開口を貫通して回転テーブル枠体２００７に設けられる。回転テーブル枠体２００７は各作業テーブル２００４に対応して章動減速機２００４を備え、章動減速機２００４としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つである。章動減速機２００４の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機２００４の出力軸は作業テーブル２００４に接続されることにより、作業テーブル２００４が第１軸線２００８と直交する第２軸線２００９を中心に回転し、第２自由度で揺動する。作業テーブル２００４の外周は軸受２００３を介して回転テーブル枠体２００７の開口に固定される。章動減速機２００４を装着した設備は、減速され且つ高トルクに変換された出力を提供し、大量加工を同時に行い且つ高精度が求められる部品の多面加工に適用可能である。
【００９１】
図１３は、本発明の好適な一実施形態に係る工作機械に適用される二軸フライスヘッド３０００の構造概略図である。
【００９２】
二軸フライスヘッド３０００は、数値制御工作機械に使用可能である。二軸フライスヘッド３０００は、回転可能に接続される枠体３００１及び枠体３００３を備える。枠体３００１内に章動減速機３００２−１が設けられ、章動減速機３００２−１の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機３００２−１の出力軸は枠体３００３に接続されることにより、枠体３００３が第１軸線３００５を中心に低速度、高トルクで回転し、第１自由度で揺動する。枠体３００３内にフライスヘッド３００４が設けられ、フライスヘッド３００４は、枠体３００３の側面に形成された開口から延出してフライス加工に用いられる。枠体３００３内に章動減速機３００２−２が設けられ、章動減速機３００２−２の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機３００２−２の出力軸はフライスヘッド３００４に接続されることにより、フライスヘッド３００４が第１軸線３００５とは異なる第２軸線３００６を中心に低速度、高トルクで回転し、第２自由度で揺動する。このとき、第１軸線３００５は第２軸線３００６に直交して形成されてもよく、章動減速機３００２−１及び章動減速機３００２−２としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つである。
【００９３】
図１４は、本発明の好適な一実施形態に係る数値制御工作機械に適用される間欠割出しテーブル４０００の構造を示す概略図である。
【００９４】
間欠割出しテーブル４０００は、回転テーブル本体４００５及び回転テーブル本体４００５の外周に沿って設けられる複数の作業アーム４００１を備える。回転テーブル本体４００５内に章動減速機４００２−１が設けられ、章動減速機４００２−１の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機４００２−１の出力軸は回転テーブル本体に接続されることにより、回転テーブル本体４００５が低速度、高トルクで軸線４００９を中心に回転する。作業アーム４００１は、縦柱４００６、クロスアーム４００７及び操作ヘッド４００８を備える。クロスアーム４００７は、縦柱４００６と操作ヘッド４００８の間に設けられて縦柱４００６と操作ヘッド４００８を接続させる。縦柱４００６の頂部内に章動減速機４００２−２が設けられ、章動減速機４００２−２の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機４００２−２の出力軸はクロスアーム４００７の一端に接続されることにより、クロスアーム４００７が該クロスアーム４００７の一端を軸心とし且つ軸線４００９に平行する軸線を中心に低速度、高トルクで回転できるようにする。操作ヘッド４００８に更に章動減速機４００２−３が設けられ、章動減速機４００２−３の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機４００２−３の出力軸は操作ヘッド４００８に接続されることにより、操作ヘッド４００８が軸線４００９に平行する軸線を中心に低速度、高トルクで回転する。章動減速機４００２−１、４００２−２及び４００２−３としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つであってもよい。以上の構成であれば、複雑であり且つ加工精度が求められる部品を複数の工程において協同して加工することができる。
【００９５】
図１５は、本発明の好適な一実施形態に係る数値制御工作機械５０００の構造概略図である。
【００９６】
数値制御工作機械５０００は台座５００１を備え、台座５００１に、Ｘ−Ｙ平面において移動可能な水平移動装置５００９が設けられる。水平移動装置５００９に作業テーブル５００２が設けられ、作業テーブル５００２としては、図１４に示す章動減速機５００３−１を備える二軸作業テーブル２０００であってもよい。台座５００１には、更にＺ軸方向で移動可能な昇降装置５００５が設けられる。昇降装置５００５にフライスヘッド５００４が設けられ、フライスヘッド５００４としては、図１３に示す章動減速機５００３−２を備える二軸フライスヘッド３０００であってもよく、章動減速機５００３−１及び５００３−２としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つであってもよい。このような構成であれば、作業テーブル５００２及びフライスヘッド５００４は何れも２つの自由度で揺動し、水平移動装置５００９はＸ−Ｙ平面において移動し、昇降装置５００５はＺ軸方向で移動するため、数値制御工作機械５０００は少なくとも５つの軸で連携移動することができる。数値制御工作機械５０００は、更に刃具収納システム５００６を有してもよい。
【００９７】
図１６は、本発明の好適な一実施形態に係る巻上げ機６０００の構造概略図である。
【００９８】
巻上げ機６０００は、エレベーターやエスカレーターに用いられる。巻上げ機６０００は枠組み６００１を備え、章動減速機６００３、電動機６００２及び牽引ホイール６００４は枠組み６００１に支持可能に設けられる。一部の実施形態において、枠組み６００１に複数の区間が仕分けられた分割式枠体６００９を備え、章動減速機６００３、電動機６００２及び牽引ホイール６００４はそれぞれ対応する区間に設置され、かつ軸受ユニット件６００５を介して分割式枠体６００９に固定される。電動機６００２としては、サーボ用電動機であってもよく、章動減速機６００３としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つであってもよい。章動減速機６００３の入力軸は電動機６００２に接続され、章動減速機６００３の出力軸は牽引ホイール６００４に接続されることにより、牽引ホイール６００４が低速度、高トルクで回転できるようにする。牽引ホイール６００４には牽引ロープ６００６が設けられ、人員や資材の牽引搬送が行われる。
【００９９】
図１７は、本発明の好適な一実施形態に係る船舶用ウインドラス７０００の構造概略図である。
【０１００】
図１７には、左側と右側において２つの船舶用ウインドラス７０００が示されている。ウインドラス７０００は台座７００１を備え、出力盤７００２及び章動減速機７００４は台座７００１に支持可能に設けられる。章動減速機７００４としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つであってもよく、章動減速機７００４の入力軸刃、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機７００４の出力軸は出力盤７００２に接続されることにより、出力盤７００２が低速度、高トルクで回転して船舶を牽引移動できるようにする。出力盤７００２及び章動減速機７００４は、軸受７００４を介して台座７００１に固定される。
【０１０１】
図１８は、本発明の好適な一実施形態に係る回転ドア８０００の構造概略図である。
【０１０２】
回転ドア８０００は、公共施設に用いられ且つ壁８００１に取り付けられる。回転ドア８０００は回転ドア本体８００２を備え、回転ドア本体８００２は、縦柱８００５及び縦柱８００５からラジアル方向に沿って外向きに突出する複数のドア本体８００６を備える。回転機構は、回転ドア本体８００２の頂部に設けられて回転ドア本体８００２を駆動して回転させる。この回転機構は、枠体８００７及び枠体８００７に設けられた章動減速機８００３を備える。章動減速機８００３としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つであってもよく、章動減速機８００３の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機８００４に接続され、章動減速機８００３の出力軸は縦柱８００５に接続されることにより、回転ドア８００２本体が低速度、高トルクで回転できるようにする。
【０１０３】
図１９は、本発明の好適な一実施形態に係る太陽エネルギー変換装置９０００の構造概略図である。
【０１０４】
図１９に示すように、太陽エネルギー変換装置９０００は台座９００１を備え、支柱９００４が台座９００１に支持可能に設けられる。支柱９００４は章動減速機９００２を介して台座９００１に支持可能に設けられ、章動減速機９００２としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つであってもよい。章動減速機９００２の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機に接続され（図示せず）、章動減速機９００２の出力軸は支柱９００４に接続されることにより、支柱９００４が低速度、高トルクで支柱９００４の中心軸線を囲んで回転する。捕集装置９００３は太陽からの熱エネルギーを捕集するために用いられ、揺動電動機９００５を介して脚柱９００４の頂部に接続されることにより、捕集装置９００３が揺動電動機９００５に駆動されて上下に首振り可能になる。一部の実施形態において、揺動電動機９００５に上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つを設けることにより、高トルクで捕集装置９００３を駆動して上下に首振り可能にする。一部の実施形態において、台座９００１に捕集装置９００３に連結する熱エネルギー変換装置９００６及び熱エネルギー変換装置９００６に連結するエネルギー貯蔵装置９００７が設けられる。
【０１０５】
図２０は、本発明の好適な一実施形態に係る資材搬送装置１００００の構造概略図である。
【０１０６】
図２０に示すように、資材搬送装置１００００は支持枠１０００１を備え、支持枠１０００１に複数のローラー１０００４及び１０００５が設けられる。搬送ベルト０００３はローラー１０００４および１０００５に設置され、ローラー１０００４、１０００５の回転に駆動されて搬送ベルト１０００３に置かれた荷物を搬送する。図２０に支持枠１０００１の両側に設けられる２つのローラーのみを示したが、ローラーをより多く設けてもよく、例えばローラー１０００４とローラー１０００５の間にローラーを設けてもよい。資材搬送装置１００００は章動減速機１０００２を更に備え、章動減速機１０００２としては、上述の章動減速機２００、３００、４００、５００及び６００のうち任意の１つである。章動減速機１０００２の入力軸は、例えば、サーボ用電動機などの電動機（図示せず）に接続され、章動減速機１０００２の出力軸はローラー１０００４に接続されて、ローラー１０００４が低速度、高トルクでローラー１０００４の中心軸線を囲んで回転し、搬送ベルト１０００３を駆動して荷物搬送ができるようにする。一部の実施形態において、各ローラーはそれぞれ各自の章動減速機を備えてもよく、これらの章動減速機は入力軸が共に電動機に接続され、出力軸が各自のローラーに接続されて同調して稼働することにより、搬送ベルト１０００３に伝達されるトルクを更に高め、重量の大きな荷物を搬送できるようにする。
【０１０７】
本発明に係るサイクロイドピンホイールペアを有する章動減速機は他の用途にも適用可能であり、例えば探照燈、レーザーキャノン砲 、ミサイル発射台、特殊車両の回転および上下首振り装置に適用することができ、さらに銃弾、潜水艦の操舵装置や航空機の偏揺機構にも適用可能である。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の趣旨から逸脱しない限り本発明の上記実施形態に対して適宜変更、変化を加えてもよく、これらの変更、変化も本発明の範囲内にある。なお、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって規定される点にも留意されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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