(57)【要約】【課題】ギヤ歯面間の摩擦伝達をローラーの転がり伝達に転換したウォーム歯車式増減速機の、第１軸の螺旋溝と同時に噛み合い得る第２軸側のローラーの数を多くすることにより、１個当たりのローラーの負荷を減らして、小型化を可能にする。【解決手段】螺旋溝を形成した第１軸と、フランジ部に突出して設けた複数のピボットに回転自在に支持したローラーを有する第２軸とからなり、第１軸をピボット先端のピッチ円よりも第２軸の中心寄りに配置して、螺旋溝が複数のローラーと噛み合うようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋溝を形成した第１軸と、
複数のローラーを有する第２軸と、
を備え、
前記第２軸はフランジ部を有し、該フランジ部の外周に複数のピボットが前記フランジ部から突出して設けられ、前記ローラーは前記ピボットの突出部分に回転自在に支持されており、
前記第１軸は前記ピボットの先端ピッチ円よりも前記第２軸の中心寄りに配置して、
前記螺旋溝が同時に前記複数のローラーのうちの一部の複数のローラーと同時に噛み合うようにしたことを特徴とする増減速機。
【請求項２】
前記ピボットが前記第２軸と平行に、または前記第２軸に対し一定の角度を有して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の増減速機。
【請求項３】
前記ローラーの外周が球面を形成し、前記螺旋溝が前記球面に対応した形状であることを特徴とする請求項１に記載の増減速機。
【請求項４】
前記ローラーの外周がテーパー面を形成し、前記螺旋溝が前記テーパー面に対応した形状であることを特徴とする請求項１に記載の増減速機。
【請求項５】
前期第１軸に対する前記第２軸の位置を、該第２軸の軸方向に調節する手段を備えて、前記ローラーと前記螺旋溝との間のガタの調整を可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の増減速機。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーム歯車式減速機における歯面間の摩擦を伴う動力伝達を、ローラーの転がり伝達に転換し、動力伝達効率の向上をはかった増減速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の増減速機としては、回転テーブル（第２軸）の外周に放射状に設けた複数のカムフォロアー（ローラー）と、カムフォロアーの径方向外側に配置された被駆動軸（第１軸）に形成したローラギヤカム（螺旋溝）とを噛み合わせたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上記のローラーを第２軸に放射状に設けた方式にあっては、第１軸をローラーの径方向外側に配置することになり、第１軸の螺旋溝と同時に噛み合い得るローラーの数が３個程度と少ないため、伝達可能なトルクへの制約が厳しく、増減速機の小型化が難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、第１軸の螺旋溝と同時に噛み合うことができる第２軸側のローラーの数が少ないため、大きなトルクの伝達が困難な点である。
本発明の目的は、第１軸の螺旋溝と同時に噛み合い得る第２軸側のローラーの数を多くすることにより、１個当たりのローラーの負荷を減らして、同じ出力トルクを得るのに増減速機の小型化をはかることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の増減速機は、第１軸の螺旋溝と同時に噛み合い得るローラーの数を多くするため、第２軸のフランジ部に第２軸と平行に複数のローラーを設けるとともに、該ローラーのピッチ円より第２軸の中心に近い位置に第１軸を配置したことを最も主要な特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の増減速機は、螺旋溝を形成した第１軸と、複数のローラーを有する第２軸と、を備え、第２軸はフランジ部を有し、該フランジ部の外周に複数のピボットがフランジ部から突出して設けられ、ローラーはピボットの突出部分に回転自在に支持されており、第１軸はピボットの先端ピッチ円よりも第２軸の中心寄りに配置して、螺旋溝が同時に前記複数のローラーのうちの一部の複数のローラーと同時に噛み合うようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の増減速機は、第２軸のフランジ部外周に複数のピボットに支持されたローラーを設けるとともに、該ピボットの先端ピッチ円より第２軸の中心に近い位置に第１軸を配置したため、第１軸の螺旋溝と同時に噛み合い得るローラーの数を多くすることができ、その分ローラーにかかる負担が分散され、より大きなトルクを伝達することが可能になって、装置の小型化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の増減速機の主要部を示した、内部の外観図である。（実施例１）
【図２】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図３】図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面である。
【図４】本発明の増減速機の部分断面図である。（実施例２）
【図５】本発明の増減速機の主要部を示した、内部の外観図である。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係る増減速機を、実施例に基づき図とともに説明する。
なお、以下の説明は、減速機として用いる場合について行う。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係る減速機の主要部を示したもので、図２のＡ−Ａ線に沿った断面における内部の外観図である。図２は、図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。また図３は、図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面であり、拡大して描いてある。
【００１２】
第１軸１０は、入力メンバーとして図示しないモーターなどの動力源と連結している。
第１軸１０は第１ケース１２に第１ベアリング１４、第２ベアリング１６を介して回転自在に支持されており、第１ベアリング１４はカバー１８により第１ケース１２に軸方向に固定されている。
カバー１８と第１ベアリング１４との間には、第１シム１８ａが介在可能になっているとともに、カバー１８と第１軸１０の間にオイルシール１８ｂを備えている。
第１軸１０には、螺旋溝１０ａが形成されている。
【００１３】
第２軸２０は、第１ケース１２と第２ケース２２に第３ベアリング２４、第４ベアリング２６を介して回転自在に支持されており、第１ケース１２と第３ベアリング２４の間には第２シム１２ａが、第２ケース２２と第４ベアリング２６間には第３シム２２ａが、それぞれ介在可能になっている。
なお、図１、図２において、上記した第１シム１８ａ、第２シム１２ａ、第３シム２２ａは厚さを誇張して描いてある。
また、第２軸２０と、第１ケース１２および第２ケース２２との間には、オイルシール１２ｂ、オイルシール２２ｂを備えている。
【００１４】
第２軸２０は、出力メンバーとして図示しない被動体と連結されて、これを駆動可能になっている。
第２軸２０は、中央部に軸方向に伸びる孔２０ａが形成されて中空になっているとともに、外側に円盤状のフランジ部２０ｂが形成されている。
フランジ部２０ｂの外周部には第２軸２０と平行に２４個のピボット２８がピッチ円Dに沿って等間隔で固定され、各ピボット２８の突出部分は第５ベアリング３０を介してローラー３２をピボット２８の軸回りに回転自在に支持している。
【００１５】
ローラー３２の外周は球面３２ａを形成しており、ローラー３２は球面３２ａを介して第１軸１０の螺旋溝１０ａと噛み合っている。
図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面で見たローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合いは、図３に示してある。図３に見るように、螺旋溝１０ａの形状はローラー３２の球面３２ａに対応した形状になっている。
また、図１、図２に見るように第１軸１０は、ピボット２８のピッチ円Ｄ（１８０度互いに離れたピボット２８同士の中心間距離）よりも第２軸２０の中心寄り、かつ第１軸１０の中心軸がローラー３２より第３ベアリング２４側に配置されており、螺旋溝１０ａは図１でわかるように、同時に複数のローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５と噛み合っている。
【００１６】
次に、図１、図２に示した実施例１の減速機の作動を説明する。
第１軸１０を、図１の右側から見て右回り（時計回り）に回転させると、第１軸１０に形成した螺旋溝１０ａが、ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５を、図１において第１軸１０の軸方向右側に押す。図１では第１軸１０を外観で描いているため、螺旋溝１０ａと各ローラー３２との接点は見えないが、ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５は、螺旋溝１０ａに押されて転がりながら右方向へ移動し、各ピボット２８を介して第２軸２０を右回転させる。
【００１７】
各ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５の隣り合ったローラー間の間隔は、ピッチ円上では等間隔であるが、第１軸１０の軸方向距離で見るとローラー３２−１、３２−２、３２−３の各ローラー間が大きく、ローラー３２−３、３２−４間はやや小さくなり、ローラー３２−４、３２−５間はさらに小さくなるというように変化する。
【００１８】
したがって、第１軸１０の螺旋溝１０ａはリードが一定ではなく、常に各ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５と接するようにリードを変化させて形成してある。
また、第１軸１０の中心と各ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５の球面３２ａの中心との距離は、第２軸の軸方向で見るとそれぞれ異なる。
そのため、第１軸１０の外径からの螺旋溝１０ａの深さも、前述のリードと同様に部位によって変化するように形成している。
【００１９】
図１に示した第１軸１０の螺旋溝１０ａは、条数が１のいわゆる一条ネジと同じであり、第１軸１０が１回転すると各ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５は１ピッチずつ移動する。したがって、ローラー３２−１は図１の状態から第１軸１０が１回転すると、図１の３２−２の位置へ移動し、その分だけ第２軸２０を回転させる。
すなわち、螺旋溝１０ａの条数をＮ１、ローラー３２の数をN２とすると、減速比（第１軸１０の回転速度／第２軸２０の回転速度）はＮ２／Ｎ１で表すことができ、図１の場合は２４である。
【００２０】
次にバックラッシュの調整について説明する。
第２軸２０をたとえば工作機械のテーブルに連結して用いる場合、第２軸２０の回転方向の位置精度の確保が重要であり、減速機のバックラッシュが極力小さいことが求められる。
【００２１】
上記の構成になる減速機にあっては、バックラッシュに影響を及ぼす因子は、第１軸１０の軸方向のガタ（遊び）、ローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合い部におけるガタ、第５ベアリング３０を含むピボット２８とローラー３２との間のガタである。
ここでは特に、第１軸１０の軸方向のガタ、ローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合い部におけるガタの調整について説明する。
【００２２】
はじめに、第１軸１０の軸方向のガタの調整は、カバー１８と第１ベアリング１４との間に挿入する第１シム１８ａの厚さを選択することで調整する。この場合は単に第１軸１０の軸方向のガタを小さくすればよく、調整は容易である。
次に、ローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合い部におけるガタの調整は、第１軸１０に対して第２軸２０の位置を、第２軸２０の軸方向に調整することが必要である。このため、第１ケース１２と第３ベアリング２４との間に挿入した第２シム１２ａと、第２ケース２２と第４ベアリング２６との間に挿入した第３シム２２ａの、両者の厚さを選択することにより第２軸２０の軸方向のいずれの方向にも調整可能であり、これらのシム１２ａ、２２ａにて、あらかじめ位置決めした第１軸１０に合せて調整する。
これらの調整において、ローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合い部に予圧を与えるようにしてバックラッシュをゼロにすることも可能である。
【００２３】
この第２軸２０の調整も軸方向の移動であるため、仮に従来例のように第１軸１０の位置を第１軸１０の径方向に移動して調整することに比べれば容易である。
また、ローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合い部の形状は、各ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５との当接部の５カ所は、いずれも同じような形状であり寸法精度も似た状況と言えるので、上記したように第２軸２０の位置を調整するだけで、５カ所とも同時にガタを小さくすること可能である。
【００２４】
以上の説明でわかるように、実施例１の減速機にあっては第１軸１０と第２軸２０との間で動力を伝達するために同時に噛み合い得るローラー３２が、常に５個と多く、その分だけ各ローラー３２、ピボット２８、第５ベアリング３０の１個当たりの負担が小さくなるので、同じ出力トルクを得るのに小さい減速機で済むことになる。
【００２５】
また、バックラッシュの調整が容易であるとともに、上述のようにローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合い部のガタを５カ所ほぼ揃って調整できるため、一旦調整すると狂いが生じにくいといえ、バックラッシュを小さく維持して第２軸２０の回転方向位置精度を安定的に高く保つという意味でも堅牢であるし、常に各ローラー３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５に均等に負荷を分担させることにもつながる。
【００２６】
むろん、第１軸１０と第２軸２０との間の動力伝達は、基本的にローラー３２の転がりで行われるので、ウォーム歯車式増減速機と比べて摩擦ロスが大幅に小さく、動力伝達効率が極めて高い。
また、第２軸２０は中央部に孔２０ａが形成されて中空になっているので、産業用ロボットの関節部の駆動に適用した場合などにおいて、孔２０ａに電気コードなどを通すことが容易にできる。
さらに、伝達トルクが小さい場合は、ローラー３２を樹脂で成形したものとし、第５ベアリング３０を省略することも可能である。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明の実施例２の減速機につき説明する。
図４は、本発明の実施例２に係る増減速機の要部を拡大した部分断面図であり、図３に対応したローラー３２と螺旋溝１０ａとの噛み合い部を示している。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。
【００２８】
実施例２における実施例１との違いは、ローラー３２と螺旋溝１０ａの噛み合い部の形状である。
すなわち、ローラー３２の外周はテーパー面３２ａを形成しており、詳細な図示は省略するが、対する螺旋溝１０ａの形状もそれに対応した形状になっている。
したがって、ローラー３２と螺旋溝１０ａは基本的に線接触になる。
また、ローラー３２とピボット２８の間には、第６ベアリング３４が挿入されている。
【００２９】
次に、図４に示した本発明の実施例２に係る増減速機の作動を説明する。
上記したように、実施例１とはローラー３２と螺旋溝１０ａの噛み合い部の形状と、第６ベアリング３４の存在のみが異なるだけで、他は共通であるので減速機としての作動も基本的に同じである。
また、バックラッシュの調整や、その効果についても実施例１と基本的に同じであるので、説明を省略する。したがって、実施例２の減速機においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３０】
次に、本発明の実施例３の減速機について以下に説明する。
図５は、本発明の実施例３に係る減速機の断面図であり、図２に対応している。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。
【００３１】
実施例３における実施例１との違いは、ピボット２８の第２軸２０への取り付け角度と、ローラー３２と螺旋溝１０ａの噛み合い部の形状である。
すなわち、ピボット２８は第２軸２０と平行ではなく一定の角度をもってフランジ部２０ｂに固定されている。本実施例では、ローラー３２側をフランジ部２０ｂの半径方向外側に向けて傾斜させてある。
また、ローラー３２の外周は円筒面３２ａを形成しており、詳細な図示は省略するが、対する螺旋溝１０ａの形状もそれに対応した形状になっている。
したがって、ローラー３２と螺旋溝１０ａは実施例２と同様に線接触である。
【００３２】
次に、図４に示した本発明の実施例３に係る減速機の作動を説明する。
上記したように、実施例１とはピボット２８の第２軸２０への取り付け角度とローラー３２と螺旋溝１０ａの噛み合い部の形状のみが異なるだけで、他は共通であるので減速機としての作動も基本的に同じである。
また、バックラッシュの調整についてはローラー３２の外周が円筒面３２ａではあるが、ピボット２８の第２軸２０への取り付け角度が第２軸２０と平行でないので、実施例１と同様の方法で行うことができる。したがって、実施例３の減速機にあっても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の各実施例に係る減速機は、ローラーと螺旋溝間の転がりによる動力伝達であるので、動力伝達効率が高く、しかもローラー１個当たりの負荷が小さくなるので、装置の小型化が可能である。
また、バックラッシュの調整も容易であるとともに、一旦調整すると狂いが生じにくいので、第２軸の回転方向位置精度を高く維持できるとともに、ローラー１個当たりの負荷の分散にも好適である。
【００３４】
以上の実施例は減速機としての説明であったが、本発明では、動力伝達効率が高いことから、増速機として機能させることも十分に可能である。その場合は第１軸を出力メンバーとして第２軸を入力メンバーとして、両者の関係を上記と逆にして用いる。
その場合は、ローラーの数を減らして、螺旋溝のリードをできるだけ大きくすることが望ましい。この場合、ローラーの数は減速機の場合より減るものの、従来技術のものより多くできるのは言うまでもない。
【００３５】
本発明の増減速機は、当業者の一般的な知識に基づいて、各ベアリングの種類を用途に応じて適切に選択したり、シムの厚さ調整以外の手法でバックラッシュを調整したりすることや、ローラー外周と螺旋溝の形状を最適化するなどの変更を加えた態様で実施することができる
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の増減速機は、特に動力伝達効率が高く回転方向位置精度が高いことを要求される、工作機械のテーブルの駆動や、産業用ロボットのアーム駆動などに適用してメリットを得ることができるが、それらに限らず、電動車両のモーターと車輪の間の減速などにも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０    第１軸
１２    第１ケース
１４    第１ベアリング
１６    第２ベアリング
１８    カバー
２０    第２軸
２２    第２ケース
２４    第３ベアリング
２６    第４ベアリング
２８    ピボット
３０    第５ベアリング
３２    ローラー
３４    第６ベアリング
【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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