(57)【要約】【課題】駆動軸の回転運動を出力装置の直線運動に変換して出力することができる、サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカムを提供する。【解決手段】本発明では、外サイクロイド遊星ギアは固定ハウジングの内固定リングギア中に配置される。偏心輪駆動軸は上述の駆動軸に接続されるとともに、前記外サイクロイド遊星ギアの偏心輪取付孔内で自由に回転する。駆動軸が回転する時、偏心輪駆動軸は内固定リングギア中の外サイクロイド遊星ギアも連動して回転する。外サイクロイド遊星ギア上にはカムトラックを有し、カムトラック上には出力装置に接続するカムフォロアピンおよびフォロアローラボールを配置する。外サイクロイド遊星ギアが回転する時、上述のカムフォロアピンは、カムトラックの凹状部分の深さの変化により上下に運動し、これにより、出力装置に接続して出力装置を動かす。【選択図】図１
2017015229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内固定リングギアと、
カムフォロアピンと、
外サイクロイド遊星ギアと、
偏心輪駆動軸と、
を含み、
前記内固定リングギアは、複数のリングギアローブと複数のリングギアローブクリアランスを有し、各前記リングギアローブクリアランスは隣り合う２つの前記リングギアローブの間に配置され、
前記外サイクロイド遊星ギアは、前記内固定リングギア中に配置され、
複数のサイクロイドローブと、
隣り合う２つの前記サイクロイドローブの間に配置された複数のサイクロイドローブクリアランスであって、前記サイクロイドローブと前記サイクロイドローブクリアランスは前記リングギアローブと前記リングギアローブクリアランスに係合する、複数のサイクロイドローブクリアランスと、
前記外サイクロイド遊星ギア中に配置される偏心輪取付孔と、
前記外サイクロイド遊星ギアの上表面に配置されたカムトラックであって、前記カムフォロアピンは前記カムトラックに接触し、前記カムトラックは凹状設計であり、その深さが上表面から徐々に深く、または徐々に浅くなり、前記外サイクロイド遊星ギアが回転すると、前記カムフォロアピンが前記カムトラックの軌道の深さに応じて移動する、カムトラックと、
を備え、
前記偏心輪駆動軸は、
前記偏心輪取付孔内で自由に回転する、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器と、
前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器に接続することにより、駆動軸に接続する、下ステムと、
を備える、
サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項２】
前記外サイクロイド遊星ギアが回転し始めると、前記カムトラックの形状またはパターンは、前記外サイクロイド遊星ギア上に固定された仮想点で形成された経路により決まる、請求項１に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項３】
前記カムフォロアピンの下方に配置され、かつ前記カムフォロアピンと前記カムトラックの間に設置されるフォロアローラボールをさらに含む、請求項１に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項４】
前記カムトラックはカムトラック起点およびカムトラック終点を有し、前記外サイクロイド遊星ギアの上表面から始まる前記カムトラックは、前記カムトラック起点から前記カムトラック終点に向かって下がるにつれて徐々に深さを増してゆく、請求項１に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項５】
前記カムトラックは無端のループ状であり、その軌道の最初の深さに徐々に戻る前に、深さを徐々に増してゆく、請求項１に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。  
【請求項６】
前記偏心輪取付孔中に配置される取付孔溝と、
前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器の周囲に環状に配置されるローラ溝と、
ボールシートに配置されるとともに、前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器の周囲に環状に配置され、かつ前記ローラ溝と前記取付孔溝の間に位置する、ローラボールセットと、
をさらに含む、前記請求項１に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項７】
前記固定ハウジングに接続して前記外サイクロイド遊星ギアを取り囲むハウジング外蓋をさらに含み、前記ハウジング外蓋は、
前記ハウジング外蓋の上表面に配置されるカムフォロア支持ブラケットと、
前記カムフォロア支持ブラケット中に配置されるカムフォロアクリアランスホールであって、前記カムフォロアピンが前記カムフォロアクリアランスホール中を上向きまたは下向きに持続的に移動する時、前記カムフォロア支持ブラケットは前記カムフォロアピンを支持するのに用いられる、カムフォロアクリアランスホールと、
をさらに備える、請求項１に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項８】
固定ハウジングと、
ハウジング外蓋と、
カムフォロアピンと、
フォロアローラボールと、
スプリングと、
外サイクロイド遊星ギアと、
偏心輪駆動軸と、
を含み、
前記固定ハウジングは、
複数のリングギアローブと複数のリングギアローブクリアランスを有し、各前記リングギアローブクリアランスは隣り合う２つの前記リングギアローブの間に配置される、内固定リングギアと、
前記内固定リングギア中に配置される、駆動軸クリアランスホールと、
を備え、
前記ハウジング外蓋は、前記固定ハウジングに接続し、
前記ハウジング外蓋中に位置する蓋孔と、
前記ハウジング外蓋の上表面に配置されるカムフォロア支持ブラケットと、
前記カムフォロア支持ブラケット中に配置されるカムフォロアクリアランスホールと、
を備え、
前記カムフォロアピンは、前記カムフォロアクリアランスホール中に配置され、かつ出力装置に接続し、
前記フォロアローラボールは、前記カムフォロアピンの下方に配置され、
前記スプリングは、前記カムフォロアピンの周囲に環状に配置されるとともに、前記カムフォロア支持ブラケットと前記出力装置の間に接続され、
前記外サイクロイド遊星ギアは、前記内固定リングギア中に配置され、かつ前記ハウジング外蓋と前記固定ハウジングの間に配置され、
複数のサイクロイドローブと、
隣り合う２つの前記サイクロイドローブの間に配置された複数のサイクロイドローブクリアランスであって、かつ前記サイクロイドローブと前記サイクロイドローブクリアランスは前記リングギアローブと前記リングギアローブクリアランスに係合する、複数のサイクロイドローブクリアランスと、
前記外サイクロイド遊星ギア中に配置される偏心輪取付孔と、
前記外サイクロイド遊星ギアの上表面に配置されたカムトラックであって、前記フォロアローラボールは前記カムトラックに接触し、前記カムトラックは凹状設計であり、その深さが前記外サイクロイド遊星ギアの上表面から徐々に深く、または徐々に浅くなり、かつ前記外サイクロイド遊星ギアが回転し始めると、前記カムトラックの形状またはパターンは、前記外サイクロイド遊星ギア上に固定された仮想点で形成された経路により決まる、カムトラックと、
を備え、
前記偏心輪駆動軸は、
前記偏心輪取付孔内で自由に回転する、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器と、
前記蓋孔中に延伸する、上ステムと、
前記駆動軸クリアランスホール中に延伸して駆動軸に接続する下ステムであって、前記下ステムの回転時に、前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器は、前記外サイクロイド遊星ギアを回転させると同時に、前記カムフォロアピンと前記フォロアローラボールが共に前記カムトラックの軌道の深さの変化に応じて移動するようにする、下ステムと、
を備える、
サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項９】
前記偏心輪取付孔中に配置される取付孔溝と、
前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器の周囲に環状に配置されるローラ溝と、
ボールシートに配置されるとともに、前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器の周囲に環状に配置され、かつ前記ローラ溝と前記取付孔溝の間に位置する、ローラボールセットと、
をさらに含む、
請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１０】
前記固定ハウジング中に配置される支持孔と、
前記支持孔中に配置され、かつ前記固定ハウジングと前記外サイクロイド遊星ギアの間に設置される支持ローラボールと、
をさらに含む、
請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１１】
前記カムトラックは、カムトラック起点およびカムトラック終点を有し、
前記外サイクロイド遊星ギアの上表面から始まる前記カムトラックは、前記カムトラック起点から前記カムトラック終点に向かって下がるにつれて徐々に深さを増してゆく、  
請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１２】
前記カムトラックは無端のループ状であり、その軌道が最初の深さに徐々に戻る前に、深さを徐々に増してゆく、請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１３】
前記蓋孔中に配置され、かつ前記偏心輪駆動軸の前記上ステムの周囲に環状に配置される、キャップスリーブをさらに含む、請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１４】
前記駆動軸クリアランスホール中に配置され、かつ前記偏心輪駆動軸の前記下ステムの周囲を取り囲むように配置される、ハウジングスリーブをさらに含む、請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１５】
前記カムフォロアピンの周囲を取り囲むように配置され、かつ前記カムフォロアクリアランスホール中に配置される、上スリーブと下スリーブをさらに含む、請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１６】
前記ハウジング外蓋中に配置される、少なくとも１つの締結孔と、
前記固定ハウジング中に配置される、少なくとも１つの固定ハウジング孔と、
前記締結孔と前記固定ハウジング孔を貫通し、前記ハウジング外蓋と前記固定ハウジングを組み付けるように締結する、複数の締結用ねじと、
をさらに含む、請求項８に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１７】
固定ハウジングと、
ハウジング外蓋と、
カムフォロアピンと、
フォロアローラボールと、
スプリングと、
外サイクロイド遊星ギアと、
支持ローラボールと、
偏心輪駆動軸と、
ローラボールセットと、
偏心伝動平衡器と、
を含み、
前記固定ハウジングは、
複数のリングギアローブと複数のリングギアローブクリアランスを有し、各前記リングギアローブクリアランスは隣り合う２つの前記リングギアローブの間に配置される、内固定リングギアと、
前記内固定リングギア中に配置される、駆動軸クリアランスホールと、
支持孔と、
を備え、
前記ハウジング外蓋は、前記固定ハウジングに接続し、
前記ハウジング外蓋中に位置する蓋孔と、
前記ハウジング外蓋の上表面に配置されるカムフォロア支持ブラケットと、
前記カムフォロア支持ブラケット中に配置されるカムフォロアクリアランスホールと、
を備え、
前記カムフォロアピンは、前記カムフォロアクリアランスホール中に配置され、かつ出力装置に接続し、
前記フォロアローラボールは、前記カムフォロアピンの下方に配置され、
前記スプリングは、前記カムフォロアピンの周囲を取り囲むように配置されるとともに、前記カムフォロア支持ブラケットと前記出力装置の間に接続され、
前記外サイクロイド遊星ギアは、前記内固定リングギア中に配置され、かつ前記ハウジング外蓋と前記固定ハウジングの間に配置され、
複数のサイクロイドローブと、
隣り合う２つの前記サイクロイドローブの間に配置された複数のサイクロイドローブクリアランスであって、かつ前記サイクロイドローブと前記サイクロイドローブクリアランスは前記リングギアローブと前記リングギアローブクリアランスに係合する、複数のサイクロイドローブクリアランスと、
前記外サイクロイド遊星ギア中に配置される偏心輪取付孔と、
前記偏心輪取付孔中に配置される取付孔溝と、
前記外サイクロイド遊星ギアの上表面に配置されたカムトラックであって、前記フォロアローラボールが前記カムトラックに接触し、前記カムトラックは凹状設計であり、その深さが前記外サイクロイド遊星ギアの上表面から徐々に深く、または徐々に浅くなり、かつ前記外サイクロイド遊星ギアが回転し始めると、前記カムトラックの形状またはパターンは、前記外サイクロイド遊星ギア上に固定された仮想点で形成された経路により決まる、カムトラックと、
を備え、
前記支持ローラボールは、前記支持孔中に配置され、かつ前記固定ハウジングと前記外サイクロイド遊星ギアの間に設置され、
前記偏心輪駆動軸は、
前記偏心輪取付孔内で自由に回転する、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器と、
前記蓋孔中に延伸する、上ステムと、
前記駆動軸クリアランスホール中に延伸して駆動軸に接続する、下ステムと、
前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器の周囲を取り囲むように配置され、前記下ステムの回転時に、前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器は、前記外サイクロイド遊星ギアを回転させると同時に、前記カムフォロアピンと前記フォロアローラボールが共に前記カムトラックの軌道の深さの変化に応じて移動するようにする、ローラ溝と、
を備え、
前記ローラボールセットは、ボールシートに配置されるとともに、前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器の周囲を取り囲むように配置され、かつ前記ローラ溝と前記取付孔溝の間に位置し、
前記偏心伝動平衡器は、前記下ステムに接続し、かつ前記外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器と同じ動きをする時、その回転位相の差は１８０度である、
サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１８】
前記蓋孔中に配置され、かつ前記偏心輪駆動軸の前記上ステムの周囲を取り囲むように配置される、キャップスリーブと、
前記駆動軸クリアランスホール中に配置され、かつ前記偏心輪駆動軸の前記下ステムの周囲を取り囲むように配置される、ハウジングスリーブと、
をさらに含む、請求項１７に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項１９】
前記カムフォロアピンの周囲を取り囲むように配置され、かつ前記カムフォロアクリアランスホール中に配置される、上スリーブと下スリーブをさらに含む、請求項１７に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【請求項２０】
前記ハウジング外蓋中に配置される、少なくとも１つの締結孔と、
前記固定ハウジング中に配置される、少なくとも１つの固定ハウジング孔と、
前記締結孔と前記固定ハウジング孔を貫通し、前記ハウジング外蓋と前記固定ハウジングを組み付けるように締結する、複数の締結用ねじと、
をさらに含む、請求項１７に記載のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサイクロイド伝動装置に関するものであり、特に、凹状設計を有するカムトラックを利用し、駆動軸の回転運動を物体の直線運動に変換して出力する、外サイクロイド遊星ギアカムに関する。また本発明は、サイクロイド伝動装置と傾斜を有するカムトラックの傾斜力学の組み合わせにより減速とトルクの増大に有利になる。
【背景技術】
【０００２】
リードスクリューは、入力された回転運動を有効な直線運動に変換して出力するのに用いられるねじツールの一種である。従来のリードスクリューの多くはねじ山を有し、ナットと螺合できるねじである。このようなねじ山を有するねじを回転させると、対応するナットは通常、前方または後方に移動してねじと螺合し、またこれに伴いナットの負荷も移動する。
【０００３】
注意すべきは、リードスクリューのサイズが０．２ｍｍより小さい場合、製造が難しくコストもかかる点である。このようなねじを使用する回転機構は、その応用範囲が大幅に制限され、リードスクリューの製造効率とコストにも大きく影響し、実際に使用する上でも多くの不便や問題が生じる。
【０００４】
さらに、回転運動を有効な直線運動に変換して出力するもう１つの方式として知られる、減速ギアトレインがある。これは、主に円形カムを利用した回転により、回転軌跡を直線運動に変換して出力するものである。
【０００５】
しかし、このような減速ギアトレインの利用にも欠点がある。１つは、入力する高速の回転速度を急激に減じて低速にするような装置にする場合、ギアトレインの製造工程の複雑さが大幅に増す点である。このような状況では、この種の減速ギアトレインは、製造時に精密性を欠きやすいだけでなく、製造コストもより高くなる。また、多くの構成部品を収容するために、装置中により多くのスペースが必要となり、自ずと装置構造全体の体積とコストが増加してしまう。
【０００６】
したがって以上の観点から、高速かつ小さい機械力で入力した回転運動を直線運動に変換して低速かつ大きい機械力にして出力する伝動装置を、いかに効率的でコンパクト、かつ精密で低コストにできるかが、この分野を熟知する者が解決すべき問題の１つであると言える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、従来技術が抱える問題の解決のため、凹状設計の深さの変化を利用したカムトラック（ｒｅｃｅｓｓｅｄ  ｃａｍ  ｔｒａｃｋ）により、駆動軸の回転運動を出力装置の精確な直線運動に変換して出力するサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカムを提供することである。
【０００８】
ここで開示する本発明の外サイクロイド遊星ギアカム、別称サイクロイド伝動カム（ｃｙｃｌｏｉｄ  ｄｒｉｖｅ  ｃａｍ）は、高速かつ小さい機械力で入力した回転運動を直線運動に変換して出力すると同時に、その速度を減じて機械力を増大できるだけでなく、サイクロイド伝動装置と傾斜を有するカムトラックの傾斜力学の組み合わせにより減速とトルクの増大に有利になる。本発明のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカムが従来の回転式カムと異なる点は、その製造工程がよりシンプルで必要な部品が少ない点であり、これにより製造コストを抑えられ、装置の精密性高めることができる。さらに、リードスクリューとは異なり、本発明の外サイクロイド遊星ギアカムは、製造工程を簡略化し、コストを低減し、素子の大きさをミクロンレベル以下まで縮小し、直線運動に変換して出力すると同時により大きい機械力を維持することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここで開示する本発明のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカム（別称：サイクロイド伝動カム）は、固定ハウジングを含み、その内部に内固定リングギアを配置する。外サイクロイド遊星ギア（別称：サイクロイドディスク）は前記固定ハウジングの内固定リングギアとハウジング外蓋内に配置される。偏心輪駆動軸は直流モータの駆動軸またはその他の手動回転可能な駆動軸に接続する。この偏心輪駆動軸は外サイクロイド遊星ギアの偏心輪取付孔内で自由に回転する。駆動軸回転時に、前記偏心輪駆動軸は外サイクロイド遊星ギアと固定ハウジングを連動しサイクロイド運動が生じると同時に、外サイクロイド遊星ギアは単独で偏心輪駆動軸の周囲を回転する。外サイクロイド遊星ギアの回転方向は駆動軸の回転方向と逆である。本発明の実施例によれば、この時、外サイクロイド遊星ギアの回転速度は駆動軸の回転速度より遅く、かつ駆動軸の回転速度のｒ倍である。ｒ＝（Ｐ−Ｌ）／Ｌであり、Ｐは固定ハウジング上のリングギアローブの数量であり、Ｌは外サイクロイド遊星ギア上のサイクロイドローブの数量である。たとえば、固定ハウジングは１１個のリングギアローブを有し、外サイクロイド遊星ギアは１０個のサイクロイドローブを有する場合、外サイクロイド遊星ギアの回転速度は駆動軸回転速度のわずか１０分の１（ｒ＝（１１−１０）／１０）である。また、外サイクロイド遊星ギアの出力トルクは元の入力トルクの１０倍以上に増大するため、トルクの機械損失が大幅に低減される。
【００１０】
本発明の実施例によれば、偏心輪駆動軸は偏心伝動平衡器をさらに含み、偏心伝動平衡器の回転位相が同じ動きの場合、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器との位相差は１８０度であり、高速の偏心回転のアンバランスな回転力により生じる著しい高速振動が打ち消される。
【００１１】
さらに、本発明の実施例によれば、外サイクロイド遊星ギアは凹状設計で深さが変化するカムトラックをさらに含み、前記カムトラックの深さは、外サイクロイド遊星ギアの上表面から下がるにつれて徐々に深く、または徐々に浅く変化する。前記カムトラック上にカムフォロアピンを配置することにより、外サイクロイド遊星ギア回転時に、前記カムフォロアピンは、凹状トラックの深さの変化に応じて上昇したり下降したりする。またこの時、カムフォロアピンを出力装置に接続することにより、この出力装置はカムフォロアピンの移動に伴いその位置を変えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアによれば、カムトラックのパターンを容易に変更し制御することにより、駆動軸の回転運動を出力装置の直線運動に変換して出力するという目的が達成できる。
【００１３】
さらに、外サイクロイド遊星ギアが回転し始めると、カムトラックの形状またはパターンは、外サイクロイド遊星ギア上に固定された仮想点で形成された経路により決まる。
【００１４】
本発明の実施例によれば、外サイクロイド遊星ギアがサイクロイド運動（正確な円運動ではない）によりリングギアの周りを回転する時、特定の点上に固定されたカムフォロアピンは上下に垂直移動するが、同じ水平軸上に固定される。カムフォロアピンのカムトラック上への接触を維持するために、本発明のカムトラックの軌道パターンは、振動波形に似たパターンにする。
リングギアの位置、偏心輪駆動軸の上・下ステムの垂直位置、およびカムフォロアピンとフォロアローラボールの水平位置が固定されている時、外サイクロイド遊星ギアは内固定リングギアの周りを回転する。この時、カムトラックのパターンが確立され、外サイクロイド遊星ギアが前進または後進すると、そのフォロアローラボールは常にカムトラック上に接触している状態になる。
【００１５】
そして、上述の外サイクロイド遊星ギア、固定ハウジングの内固定リングギア、および偏心輪駆動軸を利用することで、ここで開示する本発明の外サイクロイド遊星ギアカムは、従来のリードスクリューに比べ高い市場価値を得られ、市場で優勢となる。また本発明は、他の電子制御システムを追加設置する必要がなく、カムトラックの形状の変化を利用するだけで出力装置の位置移動を精確に制御するという目的を達成できる。さらに、トラックの軌道の深さの変化を利用する優れたトラック設計により、本発明の出力装置が行う入力回転の出力直線運動への変換は、従来技術に比べ、より緻密かつ精確になり、再現性をも有する。たとえば、徐々に深くなってゆく、または徐々に浅くなってゆく深さの変化を有するカムトラックの終点と起点の落差が０．１ｍｍとなる設計である場合、ここで開示する本発明の外サイクロイド遊星ギアの回転速度は元の１０分の１にまで減速でき、入力モータが１回転するごとに、出力装置は入力回転を０．０１ｍｍの出力直線運動へ変換できる。一方、従来技術においてコストを考慮した場合、０．０１ｍｍのピッチを有するリードスクリューを製造することは、相当困難であり、高度な製造技術と複雑な製造工程を要する。また、このような微小リードスクリューはその締結力も耐荷重性も相当弱い。これに比べ、本発明が提案する外サイクロイド遊星ギアは同じ微小サイズであるが、高い直線運動への変換後の出力量と機械力が極めて高くなる。
【００１６】
以上からわかるように、ここで開示する本発明の外サイクロイド遊星ギアは、従来技術に比べ、多くのプラスチック成形工程を省略できるだけでなく、製造工程が迅速かつ簡単で低コストという長所を有する。外サイクロイド遊星ギアの運動時に接触する部分の面積が広いので、外サイクロイド遊星ギア内部に使用される各コンポーネントの数が少なくなり、これにより実質的に使用寿命が長くなる。また、他のデバイスのカム設計に比べ、本発明の外サイクロイド遊星ギアは他の入力駆動電力を追加する必要がないという利点も備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアカムの分解組立図。
【図２Ａ】本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアカムの立体構造を示す図。
【図２Ｂ】本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアカムの切り欠き部分を有する立体構造を示す図。
【図３Ａ】本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアカムの平面図。
【図３Ｂ】本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアカムの切り欠き部分を有する平面図  。
【図４】本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアカムおよびその内部素子の断面を示す図。
【図５】本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアと内固定リングギアを示す図。
【図６Ａ】本発明の実施例におけるカムトラックの構造を示す図。
【図６Ｂ】本発明の実施例におけるカムトラックとフォロアローラボールの構造を示す図。
【図６Ｃ】本発明の実施例における無端ループ状のカムトラックの構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以上が本発明の概要であり、これから述べる実施方式は、本発明の精神と原理、本発明の特許請求の範囲をさらに解釈するための例である。本発明の目的、技術内容、特徴と達成される効果を更に深く理解するため、好ましい実施例について以下に図面を参照しながら具体的かつ詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂを参照されたい。図２Ｂと図３Ｂで図示された切り欠き３０１の部分は、本発明の外サイクロイド遊星ギア４００、カムトラック４４０およびカムフォロアピン６００の配置を示している。本発明の実施例における外サイクロイド遊星ギアカム１００（別称：サイクロイド伝動カム）は、固定ハウジング２００、ハウジング外蓋３００、外サイクロイド遊星ギア４００（別称：サイクロイドディスク）、偏心輪駆動軸５００およびカムフォロアピン６００を主に含む。
【００２０】
本発明の実施例における固定ハウジング２００内部には内固定リングギアを備え、上述の外サイクロイド遊星ギア４００と偏心輪駆動軸５００を固定ハウジング２００内に設置し、ハウジング外蓋３００を固定ハウジング２００上に組み付ける。このようにして上述の外サイクロイド遊星ギア４００と偏心輪駆動軸５００はハウジング外蓋３００と固定ハウジング２００中に内設される。
【００２１】
本発明の実施例では、偏心輪駆動軸５００は直流モータの駆動軸９５５に固定設置される、または駆動軸接続素子９５０の手動クランクに接続される。これにより偏心輪駆動軸５００は外サイクロイド遊星ギア４００の中心にある偏心輪取付孔４３０内で自由に回転できる。直流モータが通電し、駆動軸９５５が回転し始めると、偏心輪駆動軸５００も連動して回転し、これにより外サイクロイド遊星ギア４００は固定ハウジング内の内固定リングギア２８５の周りを回転し、その回転方向は駆動軸９５５の回転方向と逆である。
【００２２】
このような状況下で外サイクロイド遊星ギア４００が回転すると、外サイクロイド遊星ギア４００のカムトラック４４０がカムフォロアピン６００を上昇または下降させ、同時に、スプリング８００から出力装置７３５に加えられる圧力により、カムフォロアピン６００はカムのカムトラック４４０上に接したままとなり、浮いてずれることがない。
【００２３】
さらに、カムフォロアピン６００は出力装置７３５を押さえ付けるので、カムフォロアピン６００が移動すると、出力装置７３５もカムフォロアピン６００の動きに合わせて移動する。
【００２４】
固定ハウジング２００は、複数の貫通孔２３０、駆動軸クリアランスホール２４０および内固定リングギア２８５を備える。内固定リングギア２８５は複数のリングギアローブ２８０および複数のリングギアローブクリアランス２９０を有する。
【００２５】
本発明の実施例では、ハウジング外蓋３００は、複数の締結用ねじ３１０を締結孔３１１に貫通させ、さらに固定ハウジング２００の貫通孔２３０に螺合することにより、固定ハウジング２００と組み付ける。しかし、ハウジング外蓋３００と固定ハウジング２００の組み付けはこの方式に限らない。本発明の他の実施例では、ハウジング外蓋３００と固定ハウジング２００の組み付けは他の方式により実施することもできる。たとえば、ねじ、ボルトまたはその他の締結素子を用いてハウジング外蓋３００と固定ハウジング２００を組み付けることもできる。
【００２６】
駆動軸クリアランスホール２４０は固定ハウジング２００の本体中に配置されるので、駆動軸９５５は偏心輪駆動軸５００と接続できる。また、リングギアローブ２８０と隣り合う２つのリングギアローブ２８０の間に形成されるリングギアローブクリアランス２９０は固定ハウジング２００の内側面に配置され、ここに内固定リングギア２８５が形成される。ここでは、これらのリングギアローブ２８０と複数のリングギアローブクリアランス２９０が、外サイクロイド遊星ギア４００上のサイクロイドローブ４１０とサイクロイドローブクリアランス４２０に係合することにより、外サイクロイド遊星ギア４００が固定ハウジング２００の内部で回転できるようになる。
【００２７】
ハウジング外蓋３００は、カムフォロアクリアランスホール３２０とカムフォロ支持ブラケット３３０をさらに備える。
【００２８】
本発明の実施例では、カムフォロア支持ブラケット３３０は、ハウジング外蓋３００上に設置され、カムフォロア支持ブラケット３３０中にはカムフォロアクリアランスホール３２０が穿設される。この設計により、カムフォロアピン６００はカムフォロア支持ブラケット３３０中のカムフォロアクリアランスホール３２０を利用して持続的に上向きまたは下向きに移動する。さらには、カムフォロアクリアランスホール３２０中に上スリーブ３２１と下スリーブ３２２を追加設置でき、これらのスリーブはカムフォロアピン６００の移動中に生じる摩擦力を低減する作用がある。
【００２９】
カムフォロアピン６００が持続的に上下移動している時、出力装置７３５の回転防止部７４５はハウジング外蓋３００のカムフォロア支持ブラケット３３０に合わせて移動する。ここでは、出力装置７３５が回転防止部７４５のアーム部分をカムフォロア支持ブラケット３３０に徐々に近づけて囲うので、出力装置７３５の予期せぬ回転が防止される。
【００３０】
続いて図５および図６Ａ〜図６Ｃを参照されたい。外サイクロイド遊星ギア４００は、複数のサイクロイドローブ４１０、複数のサイクロイドローブクリアランス４２０、偏心輪取付孔４３０およびカムトラック４４０を備える。
【００３１】
複数のサイクロイドローブ４１０は、外サイクロイド遊星ギア４００の底部で環状に配置され、隣り合う２つのサイクロイドローブ４１０の間にはサイクロイドローブクリアランス４２０を有する。本発明の実施例では、これらのサイクロイドローブ４１０とそのサイクロイドローブクリアランス４２０を固定ハウジング２００中の内固定リングギア２８５上の複数のリングギアローブ２８０および複数のリングギアローブクリアランス２９０に係合することにより、外サイクロイド遊星ギア４００が固定ハウジング２００内で回転できるようになる。
【００３２】
偏心輪取付孔４３０により、偏心輪駆動軸５００の外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０と外サイクロイド遊星ギア４００が連動して回転運動が発生する。注目すべきは、本発明の実施例では、外サイクロイド遊星ギア４００は偏心輪駆動軸５００に接触せず、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０も外サイクロイド遊星ギア４００の偏心輪取付孔４３０に貫設されるのみである点である。
【００３３】
本発明の実施例では、カムトラック４４０は外サイクロイド遊星ギア４００の上表面に設けられ、かつ凹状設計を有する。詳しく言えば、カムトラック４４０はその軌道の深さが、外サイクロイド遊星ギア４００の表面から下に向かって徐々に深くなってゆく。
【００３４】
図６Ｂが示すように、カムトラック４４０はカムトラック起点４５０とカムトラック終点４６０を有し、カムトラック起点４５０では軌道の深さが最も浅く、カムトラック終点では軌道の深さが最も深い。
【００３５】
図６Ｃが示す実施例では、カムトラック４４０は無端のループ状トラックである。ここでは、カムトラック４４０は、無端ループのカムトラック終点と重なる最初のカムトラック起点の深さに徐々に戻る前に、外サイクロイド遊星ギア４００の上表面から軌道の深さを徐々に増してゆく。
【００３６】
また、外サイクロイド遊星ギア４００が回転し始めると、カムトラック４４０の形状またはパターンは、外サイクロイド遊星ギア４００上に固定された仮想点で形成された経路により決まる。
【００３７】
続いて、図４、図１〜図３Ｂおよび図５〜図６Ｂを参照されたい。組み付けを行う際、カムフォロアピン６００下方のフォロアローラボール３２５はまずカムトラック４４０に接触する。この時、スプリング８００の下向きに押す力が出力装置７３５にかけられ、カムフォロアピン６００の下方のフォロアローラボール３２５はカムトラック４４０に押し付けられる。
外サイクロイド遊星ギア４００が回転を始めると、フォロアローラボール３２５を通じてカムフォロアピン６００がカムトラック４４０の軌道の深さの変化に応じて動く。たとえば、カムトラック４４０の深さが増してゆく部分では、カムフォロアピン６００とフォロアローラボール３２５は下向きに動き、逆に、カムトラック４４０の深さが浅くなってゆく部分では、カムフォロアピン６００とフォロアローラボール３２５は徐々に上向きに動く。
【００３８】
また、固定ハウジング２００の上表面の支持孔２４５には支持ローラボール３２６を配置する。この支持ローラボール３２６はフォロアローラボール３２５の垂直下方に位置し、支持ローラボール３２６とフォロアローラボール３２５の間は外サイクロイド遊星ギア４００によって隔てられる。このように、フォロアローラボール３２５がカムトラック４４０に押し付けられた時、支持ローラボール３２６は外サイクロイド遊星ギア４００を支える役割を果たすことで、外サイクロイド遊星ギア４００がずれたり傾いたりするのを防止する。
【００３９】
さらには、本発明では駆動軸９５５の回転方向の変更が同時にカムフォロアピン６００の移動に影響を与える。たとえば、駆動軸９５５の回転方向が同一方向である場合、カムフォロアピン６００はカムトラック４４０の周期的な深さの変化に伴い同一方向に移動する。しかし、駆動軸９５５が一定方向に回転した後、それとは逆方向に回転した場合、それに伴いカムフォロアピン６００の動きも変わる。
カムトラック４４０がカムトラック起点４５０とカムトラック終点４６０を有するという前例を用いて説明すると、カムフォロアピン６００がカムトラック終点４６０に到達するまでは、駆動軸９５５は一定方向に回転し、その後カムフォロアピン６００がカムトラック終点４６０からカムトラック起点４５０に到達するまでは、駆動軸９５５は逆方向に回転する。このように、駆動軸９５５の回転方向によりカムトラック４４０の方位とカムフォロアピン６００の移動方向を制御でき、さらには出力装置７３５の位置も制御できる。さらに、本発明実施例では、駆動軸９５５の回転方向の変更回数を増やすことにより、カムフォロアピン６００の位置を精確に制御するという目的を達成できる。
【００４０】
一方、偏心輪駆動軸５００は、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０、上ステム５１１、下ステム５１２およびローラ溝５１７を備える。
【００４１】
組み立て時に、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０は外サイクロイド遊星ギア４００の偏心輪取付孔４３０中に設置する。注目すべきは、本発明実施例では、偏心輪駆動軸５００は外サイクロイド遊星ギア４００上に接触しておらず、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０は外サイクロイド遊星ギア４００の偏心輪取付孔４３０中で自由に回転できる点である。
【００４２】
ローラ溝５１７は外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０の周囲に環状に配置される。ローラボールセット５１４は複数のローラボールを含み、ボールシート５１５に配置される。本発明の実施例では、ローラボールセット５１４のローラボールは偏心輪駆動軸５００と偏心輪取付孔４３０の間に配置され、ローラ溝５１７および偏心輪取付孔４３０中の取付孔溝４３１中で自由に回転できる。一般的に、ローラボールセット５１４には偏心輪駆動軸５００が回転する際の摩擦力を低減する作用があり、より動きやすくなり、安定性も増す。
【００４３】
また、上ステム５１１は上向きであり、ハウジング外蓋３００の蓋孔３１２のキャップスリーブ５１３中に延伸する。一方、下ステム５１２は下向きであり、固定ハウジング２００の駆動軸クリアランスホール２４０中に配置されたハウジングスリーブ５１６中に延伸する。
【００４４】
外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０の位置に対し、偏心伝動平衡器５３０は固定ハウジング２００の底部の下に配置され、前述の下ステム５１２に固定される。たとえば、偏心伝動平衡器５３０は止めねじ５３３により下ステム５１２に締結される。
本発明の実施例では、偏心伝動平衡器５３０は、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０が回転する際の振動を低減するカウンターバランスの役割を果たす。一般的に、偏心伝動平衡器５３０の回転位相と外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０の位相差は１８０度であり、同じ動きをしている。伝動平衡器孔５３１は、偏心輪駆動軸５００の下ステム５１２を駆動軸９５５（たとえば直流モータの駆動軸）または手動クランクに接続するのに用いられる。駆動軸接続素子９５０は駆動軸９５５を下ステム５１２に接続するのに用いられる。その他の実施例では、駆動軸９５５は下ステム５１２に締結する他の締結素子を備えても、本発明を同様に実施できる。
【００４５】
次に、図１〜図６Ｃのすべての図を参照されたい。サイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアカムの動作について以下に詳細を説明する。
【００４６】
本発明実施例では、直流電源をモータ接点に入力して駆動軸９５０が回転し始めると、それに接続する偏心輪駆動軸５００も同時に連動して回転する。このような状況下では、偏心輪取付孔４３０中に位置する外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０もまた同時に外サイクロイド遊星ギア４００を連動させ偏心円のサイクロイド運動が開始される。本発明実施例では、外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器５１０が一方向に回転する時、偏心輪取付孔４３０（および外サイクロイド遊星ギア４００）はそれとは逆方向に回転する。
【００４７】
その後、外サイクロイド遊星ギア４００が回転し始めると、フォロアローラボール３２５はカムトラック４４０上に接触し、カムトラック起点４５０上に位置する。始まりの位置がカムトラック起点４５０上に位置する時、カムトラック４４０はその深さが最も浅く、このような状況下では、カムフォロアピン６００とフォロアローラボール３２５はその動きの最高点に位置し、また出力装置７３５は最も延伸した状態になる。外サイクロイド遊星ギア４００が回転を続けると、フォロアローラボール３２５はカムトラック４４０で回転し続け、この時、カムトラック４４０の深さは徐々に増してゆくので、同時にカムフォロアピン６００とフォロアローラボール３２５も連動して下向きに動き、これにより出力装置７３５は徐々に最も内側に動く。さらに、外サイクロイド遊星ギア４００が回転を続けると、そのカムトラック４４０の深さは徐々に浅くなり、前とは逆に、カムフォロアピン６００とフォロアローラボール３２５の位置は上昇し、出力装置７３５は外向きに延伸を続ける。
【００４８】
したがって、本発明のサイクロイド伝動装置の外サイクロイド遊星ギアは、駆動軸９５０の回転角度と回転方向を制御し、カムフォロアピン６００とフォロアローラボール３２５のカムトラック４４０上における位置を制御することにより、出力装置７３５の位置を精確に制御するという目的を達成できる。
【００４９】
以上の実施例は本発明の技術思想および特長を説明したものに過ぎず、その目的は、この技術分野を熟知する者が本発明の内容を理解し実施できるようにすることであり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神に基づき加えた変更や潤色は全て、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１００  外サイクロイド遊星ギアカム
２００  固定ハウジング
２３０  貫通孔
２４０  駆動軸クリアランスホール
２４５  支持孔
２８０  リングギアローブ
２８５  内固定リングギア
２９０  リングギアローブクリアランス
３００  ハウジング外蓋
３０１  切り欠き
３１０  締結用ねじ
３１１  締結孔
３１２  蓋孔
３２０  カムフォロアクリアランスホール
３２１  上スリーブ
３２２  下スリーブ
３２５  フォロアローラボール
３２６  支持ローラボール
３３０  カムフォロア支持ブラケット
４００  外サイクロイド遊星ギア
４１０  サイクロイドローブ
４２０  サイクロイドローブクリアランス
４３０  偏心輪取付孔
４３１  取付孔溝
４４０  カムトラック
４５０  カムトラック起点
４６０  カムトラック終点
５００  偏心輪駆動軸
５１０  外サイクロイド遊星ギア偏心伝動器
５１１  上ステム
５１２  下ステム
５１３  キャップスリーブ
５１４  ローラボールセット
５１５  ボールシート
５１６  ハウジングスリーブ
５１７  ローラ溝
５３０  偏心伝動平衡器
５３１  伝動平衡器孔
５３３  止めねじ
６００  カムフォロアピン
７３５  出力装置
７４５  回転防止部
８００  スプリング
９５０  駆動軸接続素子
９５５  駆動軸
【図１】
2017015229.tif 000003
【図２Ａ】
2017015229.tif 000004
【図２Ｂ】
2017015229.tif 000005
【図３Ａ】
2017015229.tif 000006
【図３Ｂ】
2017015229.tif 000007
【図４】
2017015229.tif 000008
【図５】
2017015229.tif 000009
【図６Ａ】
2017015229.tif 000010
【図６Ｂ】
2017015229.tif 000011
【図６Ｃ】
2017015229.tif 000012