(57)【要約】【課題】  簡易な構造で、減速比を変えることなく、入力側と出力側の回転中心距離を調整することができる減速機構を提供する。【解決手段】  中空状に形成される回転可能な環状部材２と、環状部材２の内側の中空領域内に配置され、駆動力によって回転する回転体３と、回転体３の回転に伴って駆動するように、外周側が回転体３に接触するように配置され、回転体３の回転力を環状部材２に伝達する無端伝動部材４と、無端伝動部材４を介して回転体３の回転力を環状部材４に伝達するために、無端伝動部材４の外周側が環状部材２の内周側の一部と接触するように、無端伝動部材４を押さえつけて接触状態を保持する保持手段５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状に形成される回転可能な環状部材と、
前記環状部材の内側の中空領域内に配置され、駆動力によって回転する回転体と、
前記回転体の回転に伴って駆動するように、外周側が前記回転体に接触するように配置され、前記回転体の回転力を前記環状部材に伝達する無端伝動部材と、
前記無端伝動部材を介して前記回転体の回転力を前記環状部材に伝達するために、前記無端伝動部材の外周側が前記環状部材の内周側の一部と接触するように、前記無端伝動部材を押さえつけて接触状態を保持する保持手段と、を備えることを特徴とする減速機構。
【請求項２】
前記無端伝動部材のうち外周側が前記環状部材の内周側と接触していない部分の長さを調整するための長さ調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の減速機構。
【請求項３】
前記環状部材は、内周側に歯を有する内歯車であり、
前記回転体は、スプロケットであり、
前記無端伝動部材は、チェーンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の減速機構。
【請求項４】
前記環状部材は、内周側に歯を有する内歯車であり、
前記回転体は、タイミングプーリーであり、
前記無端伝動部材は、外周側に歯が位置するようにタイミングベルトを裏返して形成したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の減速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、減速機構として、ロボット機械等に多く用いられている歯車式の減速機構等が知られている。歯車式の減速機構としては、例えば、複数の平歯車を用いた平歯車減速機構、図７に示すように、外歯車１０１と内歯車１０２から構成される内歯車減速機構１００や、太陽歯車、遊星歯車、内歯車、遊星キャリアの主要な４つの要素から構成される遊星歯車減速機構（例えば、特許文献１参照）等が知られている。
【０００３】
平歯車減速機構は、歯すじが直線で平行な２軸の間に回転運動を伝達するものであり、非常に簡単な構造であるので、作製は容易であるが、入力側の平歯車の回転中心から出力側の平歯車の回転中心までの回転中心距離が長くなるため、径方向の大きさが大きくなってしまう。
【０００４】
一方、内歯車減速機構１００は、外歯車１０１と内歯車１０２が噛み合うことによって互いに同じ方向に回転するものであり、簡単な構造で小型化することができる。このような内歯車減速機構では、減速比は外歯車１０１と内歯車１０２の歯数比によって決められ、回転運動が外歯車１０１に入力され、減速されてから内歯車１０２に出力される。また、遊星歯車機構は、入力軸と出力軸を同一軸上に配置して減速できるので、小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０９０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内歯車減速機構１００では、減速比が決められると、外歯車（入力側）１０１の回転中心Ｏ１から内歯車（出力側）１０２の回転中心Ｏ２までの回転中心距離Ｌを変更することができないという問題がある。また、遊星歯車減速機構でも、固定する要素を変えることによって減速比や回転方向を変えることができるが、構造が複雑であり、歯面の調整に高い精度の加工が要求されると共に、入力側の回転中心から出力側の回転中心までの回転中心距離を変更することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、減速比を変えることなく、入力側と出力側の回転中心距離を調整することができる減速機構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】
上記目的を達成するために、本発明に係る減速機構は、中空状に形成される回転可能な環状部材と、前記環状部材の内側の中空領域内に配置され、駆動力によって回転する回転体と、前記回転体の回転に伴って駆動するように、外周側が前記回転体に接触するように配置され、前記回転体の回転力を前記環状部材に伝達する無端伝動部材と、前記無端伝動部材を介して前記回転体の回転力を前記環状部材に伝達するために、前記無端伝動部材の外周側が前記環状部材の内周側の一部と接触するように、前記無端伝動部材を押さえつけて接触状態を保持する保持手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る減速機構は、前記無端伝動部材のうち外周側が前記環状部材の内周側と接触していない部分の長さを調整するための長さ調整手段を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る減速機構は、前記環状部材が内周側に歯を有する内歯車であり、前記回転体はスプロケットであり、前記無端伝動部材はチェーンであることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る減速機構は、前記環状部材が内周側に歯を有する内歯車であり、前記回転体はタイミングプーリーであり、前記無端伝動部材は外周側に歯が位置するようにタイミングベルトを裏返して形成したものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る減速機構によれば、中空状に形成されている環状部材の中空領域内に配置されている回転体の回転力は、外周側が回転体に接触するように配置される無端伝動部材を介して環状部材に伝達されるので、回転体の回転中心（回転軸）の位置を環状部材の中空領域内で調整することができる。これにより、簡易な構造で、減速比を変えることなく、回転体の回転中心から環状部材の回転中心までの回転中心距離を調整することができるので、用途や使用する装置の構造等に応じた設計を行うことができる。また、本発明に係る減速機構では、環状部材は中空状に形成されており、環状部材の内側の中空領域内に回転体が配置されているので、小型化を図ることができると共に、センサの取り付けや配線の収納の自由度を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る減速機構によれば、無端伝動部材のうち外周側が環状部材の内周側と接触していない部分の長さを調整するための長さ調整手段を備えているので、回転体の回転中心から環状部材の回転中心までの回転中心距離をより幅広く調整することができると共に、無端伝動部材に付与する張力を調整することができる。
【００１４】
また、本発明に係る減速機構によれば、無端伝動部材としてチェーンを用いることにより、大きな力を伝達することができる。また、本発明に係る減速機構では、環状部材は内歯車であり、回転体はスプロケットであるので、減速比は内歯車の歯数とスプロケットの歯数のみに依存し、チェーンの構造は関係しないため、設計が容易になる。
【００１５】
また、本発明に係る減速機構によれば、無端伝動部材として、外周側に歯が位置するようにタイミングベルトを裏返して形成したものを用いることにより、伸縮の粘弾性を持たせることができると共に、軽量、且つ、潤滑油が不要で騒音を抑制した静粛運転が可能になる。また、本発明に係る減速機構では、環状部材は内歯車であり、回転体はタイミングプーリーであるので、減速比は内歯車の歯数とタイミングプーリーの歯数のみに依存し、外周側に歯が位置するように裏返して形成したタイミングベルトのピッチ、歯型や歯数は関係しないため、設計が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る減速機構の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る減速機構の一例を示す概略平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る減速機構のベアリングを省略した内部構造の一例を示す概略斜視図である。
【図６】保持フレームの内側面の中央部の一例を示す概略断面図である。
【図７】従来の減速機構の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る減速機構１について、図面を参照しつつ説明する。減速機構１は、入力された回転運動を減速させて出力するものであって、例えば、ロボット機械等に用いることができる。減速機構１は、図１〜５に示すように、中空状に形成される回転可能な内歯車（環状部材）２と、内歯車２の内側の中空領域内に配置されるスプロケット（回転体）３と、スプロケット３の回転に伴って駆動するように、外周側がスプロケットに噛み合って接触するように配置されるチェーン（無端伝動部材）４と、スプロケット３の回転力をチェーン４を介して内歯車２に伝達するために、チェーン４の外周側が内歯車２の内周側に設けられている歯２１の一部と噛み合って接触するように、チェーンを押さえつけて噛み合い状態（接触状態）を保持する保持フレーム（保持手段）５と、チェーン４のうち内歯車２の歯２１と噛み合っていない部分の長さを調整するための長さ調整機構（長さ調整手段）６等を備えている。
【００１８】
内歯車２は、中空状に形成され、内周側に沿って複数の歯２１を有するものであって、ベアリング７に取り付けられることによって回転可能に設けられている。ベアリング７は、図１〜３に示すように、外輪７１と内輪７２との間に転動するボール７３が挟まれて構成されている。また、ベアリング７は、詳しくは図示しないが、内輪７２が不図示のベース部等に取り付けられることによって、内輪７２は固定された状態で、外輪７１側が回転する。そして、内歯車２は、図３に示すように、このベアリング７の外輪７１に固定されることにより、外輪７１と共に回転するように構成されている。
【００１９】
スプロケット３は、内歯車２の中空領域内に配置されるものであって、詳しくは図示しないが、例えば、駆動源となるモータ等の回転軸（入力軸）に取り付けられており、モータ等の駆動力によって回転するようになっている。尚、図１〜５では、スプロケット３を回転させるためのモータ及びスプロケット３の回転中心Ｏ１上に位置するモータの回転軸等については省略して図示している。
【００２０】
チェーン４は、例えば、無端状に形成された伝動用のローラチェーンであって、図２〜４に示すように、外周側が内歯車２及びスプロケット３の歯と噛み合うように設けられている。減速機構１では、このチェーン４を介してスプロケット３の回転力が内歯車２へ伝達されるようになっている。
【００２１】
保持フレーム５は、スプロケット３の回転力をチェーン４を介して内歯車２に伝達するために、チェーン４の外周側が内歯車２の内周側に設けられている複数の歯２１の一部と噛み合って接触するように、チェーン４を押さえつけて歯２１との噛み合い状態（接触状態）を保持するためのものである。この保持フレーム５は、図２〜４に示すように、外径がベアリング７の内輪７２の内径と略同一の大きさである略円弧状に形成されたフレームであって、外周面の上端側が内輪７２の内周面の下端側に当接するように配置されている。保持フレーム５は、チェーン４がスプロケット３の回転に伴って駆動する際に、チェーン４の内周側が当該保持フレーム５の外周面に沿って摺動するために、例えば、摩擦が少ない金属製の材料等によって作製されており、外周面は凹凸がない滑らかな曲面に形成されている。
【００２２】
保持フレーム５の両端側は、図２〜４に示すように、当該保持フレーム５に対して劣弧の関係にある円弧状に形成された上下一対の板状の連結フレーム８（８ａ、８ｂ）によって連結されている。また、保持フレーム５の両端側には、図４に示すように、それぞれチェーン４の内周側と接触し、チェーン４をスプロケット３へと案内するためのアイドラプーリー９（９ａ、９ｂ）が回転自在に設けられている。このように減速機構１では、中空状に形成されている内歯車２の中空領域内に配置されているスプロケット３の回転力は、外周側がスプロケット３に接触するように配置されるチェーン４を介して内歯車２に伝達されるので、スプロケット３の回転中心Ｏ１の位置を内歯車２の中空領域内で調整することができる。これにより、減速機構１では、減速比を変えることなく、スプロケット３の回転中心Ｏ１から内歯車２の回転中心Ｏ２までの回転中心距離Ｌを調整することができる。また、詳しくは図示しないが、減速機構１では、アイドラプーリー９ａ、９ｂをバネ等の弾性部材を介して保持フレーム５に取り付けることによって衝撃を吸収できるように構成しても良い。
【００２３】
また、保持フレーム５の中央部には、図４及び図６に示すように、内周面５２から外周面５３まで貫通して形成された略長方形状の開口部５１が形成されている。この開口部５１には、それぞれチェーン４の内周側と接触し、チェーン４を長さ調整機構６へと案内するための一対のアイドラプーリー１０（１０ａ、１０ｂ）が回転自在に設けられている。尚、保持フレーム５の形状は、本実施形態に限定されるものではなく、チェーン４の外周側が内歯車２の複数の歯２１の一部と噛み合っている状態を保持できるものであれば良く、例えば、チェーン４が撓むことなく外側に張力を付与できるように、保持フレーム５の代わりに円弧状に複数のアイドラプーリー等を配置するようにしても良い。
【００２４】
長さ調整機構６は、チェーン４のうち内歯車２の歯２１と噛み合っていない部分であるアイドラプーリー１０ａからアイドラプーリー１０ｂに至るまでの部分の長さを調整することによって、同じく内歯車２の歯２１と噛み合っていない部分であるアイドラプーリー９ａからスプロケット３を介してアイドラプーリー９ｂに至るまでの部分の長さの調整及びチェーン４に付与する張力の調整を行うためのものであって、図１〜５に示すように、対向して配置される略三角形状に形成された板状の一対のプレート６１（６１ａ、６１ｂ）と、一対のプレート６１ａ、６１ｂの間に回転自在に設けられるアイドラプーリー６３とを備えている。一対のプレート６１ａ、６１ｂは、それぞれ保持フレーム５の上面及び下面に固定されている。また、一対のプレート６１ａ、６１ｂには、それぞれ内歯車２の径方向に長尺な貫通溝６２が形成されている。
【００２５】
アイドラプーリー６３は、詳しくは図示しないが、プレート６１ａ、６１ｂの貫通溝６２に挿通され、締結部材６４によって着脱自在に固定される軸（不図示）にベアリングを介して回転自在に取り付けられている。従って、長さ調整機構６では、このアイドラプーリー６３が取り付けられる軸の位置を貫通溝６２に沿って移動させることによって、チェーン４のうち内歯車２の歯２１と噛み合っていない部分の長さ及びチェーン４に付与する張力の調整を適宜行うことができる。これにより、減速機構１では、減速比を変えることなく、スプロケット３の回転中心Ｏ１の位置を内歯車２の中空領域内で幅広く変えることができるので、入力側のスプロケット３の回転中心Ｏ１から出力側の内歯車２の回転中心Ｏ２までの回転中心距離Ｌをより幅広く調整することができ、用途や使用する装置の構造等に応じた様々な設計を行うことができる。また、減速機構１では、スプロケット３の回転中心Ｏ１の位置を固定した状態で、アイドラプーリー６３が取り付けられる軸の位置を貫通溝６２に沿って移動させることによって、チェーン４に付与される張力を適宜調整することができる。
【００２６】
以下、減速機構１の動作の一例について図面を適宜参照しつつ説明する。まず、減速機構１では、予め長さ調整機構６を用いて、スプロケット３の回転中心Ｏ１の位置を調整しておく。その後、減速機構１では、図２に示すように、不図示のモータからの駆動力によってモータの回転軸に取り付けられているスプロケット３がＯ１を中心に回転すると、このスプロケット３の回転に伴って、スプロケット３に外周側が噛み合うように設けられているチェーン４が駆動する。
【００２７】
この際、チェーン４は、保持フレーム５によって、外周側が内歯車２の内周側に設けられている複数の歯２１の一部との噛み合うように押さえつけてられているので、チェーン４の駆動に伴って内歯車２がＯ２を中心に回転する。これにより、スプロケット３の回転力がチェーン４を介して内歯車２へと伝達される。この減速機構１では、出力側の内歯車２の回転方向は、入力側のスプロケット３の回転と逆方向に回転することになる。尚、ここでは、減速機構１は、スプロケット３を入力側とし、内歯車２を出力側とした場合の一例について説明したが、内歯車２を入力側とし、スプロケット３を出力側として用いることも可能である。
【００２８】
また、本実施形態に係る減速機構１では、スプロケット３及びチェーン４を用いているが、これらの代わりにタイミングプーリー、及び、外周側に歯が位置するようにタイミングベルトを裏返して形成したものを用いて、減速機構１を構成しても良い。その際には、外周側に位置するタイミングベルトの歯を内歯車２の内周側に設けられている複数の歯２１の一部と噛み合うように保持する保持手段として、保持フレーム５の代わりに円弧状に複数のアイドラプーリー等を配置するように構成することが好ましい。このようにチェーン４の代わりにタイミングベルトを用いて減速機構１を構成した場合には、伸縮の粘弾性を持たせることができると共に、軽量、且つ、潤滑油が不要で騒音を抑制した静粛運転が可能になる。
【００２９】
また、タイミングベルトの代わりにＶベルトや平ベルト等の摩擦によって動力を伝達する無端伝動部材を用いて、減速機構１を構成しても良い。この場合には、
入力側の回転体及び出力側の環状部材として、Ｖベルトや平ベルトを摩擦によって駆動させる駆動プーリーと、Ｖベルトや平ベルトから摩擦によって駆動プーリーの回転力が伝達される環状部材とを用いれば良い。このようにチェーンの代わりにＶベルトや平ベルトを用いて減速機構１を構成した場合にも、タイミングベルトを用いた場合と同様に、伸縮の粘弾性を持たせることができると共に、軽量、且つ、潤滑油が不要で騒音を抑制した静粛運転が可能になる。また、この場合には、減速比は駆動プーリーの径と環状部材の径に依存し、Ｖベルトや平ベルトの構造には関係しないため、設計が容易になる。
【００３０】
尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１        減速機構
２        内歯車（環状部材）
３        スプロケット（回転体）
４        チェーン（無端伝動部材）
５        保持フレーム（保持手段）
６        長さ調整機構（長さ調整手段）
【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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【図６】
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【図７】
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