特開 2023-48400 回転案内装置及び動力伝達機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023048400

(43)【公開日】2023-04-07

(54)【発明の名称】回転案内装置及び動力伝達機構

(51)【国際特許分類】

   F16C 35/063 20060101AFI20230331BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20230331BHJP

   F16H 53/06 20060101ALI20230331BHJP

   F16H 53/02 20060101ALI20230331BHJP

   F16H 1/32 20060101ALI20230331BHJP

【ＦＩ】

F16C35/063

F16C19/06

F16H53/06

F16H53/02 Z

F16H1/32 C

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021157692

(22)【出願日】2021-09-28

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】521021306

【氏名又は名称】高橋エネルギー変換学研究所株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100209129

【弁理士】

【氏名又は名称】山城 正機

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 良貴

【テーマコード（参考）】

3J027

3J030

3J117

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J027FA17

3J027GB03

3J027GC10

3J027GD04

3J027GD07

3J027GD13

3J027GE11

3J027GE14

3J030EA01

3J030EA21

3J117AA02

3J117DA01

3J117DB02

3J117DB03

3J701AA03

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA77

3J701FA44

3J701FA53

3J701GA11

(57)【要約】

【課題】径の小さな細溝内でも安定して動作することが可能であり、しかも低コストで製造することが可能な回転案内装置を提供する。
【解決手段】本発明の回転案内装置は、露出した外周面を有する棒状案内軸１１０と、棒状案内軸１１０の外周面の一部を覆うように案内軸固定手段１２１を介して固定される筒状のスリーブ１２０と、スリーブ１２０の外周に軸受固定手段１２２を介して固定される軸受１３０と、軸受１３０に固定されるとともに相手部材に対する固定部１４２を有するハウジング部材１４０とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

露出した外周面を有する棒状案内軸と、
前記棒状案内軸の外周面の一部を覆うように案内軸固定手段を介して固定される筒状のスリーブと、
前記スリーブの外周に軸受固定手段を介して固定される軸受と、
前記軸受に固定されるとともに相手部材に対する固定部を有するハウジング部材とを備えた回転案内装置。

【請求項2】

前記案内軸固定手段が圧入である、
請求項１に記載の回転案内装置。

【請求項3】

前記案内軸固定手段が、
前記スリーブの所定箇所において半径方向に貫通するよう穿設されたネジ穴、
及び、前記ネジ穴に羅着可能なイモネジによって構成される、
請求項１又は２に記載の回転案内装置。

【請求項4】

前記軸受固定手段が、
前記スリーブの軸方向一端部において半径方向外方に突出する突出部、
前記スリーブの軸方向他端部において外周面に刻設されたネジ山部、
及び、前記ネジ山部に羅着可能なナットによって構成される、
請求項１～３のいずれかに記載の回転案内装置。

【請求項5】

前記スリーブの軸方向一端部における内周面を切り欠いて傾斜面とした、
請求項１～４のいずれかに記載の回転案内装置。

【請求項6】

前記棒状案内軸の材料としてセラミックが用いられる、
請求項1～５のいずれかに記載の回転案内装置。

【請求項7】

回転自在に支承される入力軸に連結された入力軸部材と、
出力軸に連結されるとともに、軸方向に所定の周期で振動するよう刻設される波状溝を周方向に延在して設けた出力軸部材と、
前記入力軸部材と前記出力軸部材との間の動力を伝達するリング状部材と、を備えた動力伝達機構であって、
前記リング状部材の周面に穿設された挿通孔に請求項１～６のいずれかに記載の回転案内装置が固定され、
前記波状溝内を前記棒状案内軸が転動する、
動力伝達機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸心周りの回転を許容しつつ部材に固定される回転案内装置、及び、それを用いた動力伝達機構に関し、特に、径の小さな細溝内であっても案内することが可能となる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転を許容しつつ部材に固定される回転案内装置として、カムフォロアと呼ばれる装置がある。一般的なカムフォロアは特許文献１に示されるように、カムフォロア自体を相手部材に固定するためのスタッドと、スタッドの外周にスタッドに対して相対回転可能に据え付けられる軸受と、軸受に固定されるとともに回転案内面を構成する外輪部材とによって構成される（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１３２０７３号公報

【0004】

特許文献１に開示された技術によると、スタッドの外周に軸受を介して装着される外輪部材の外周面が回転案内面を構成するため、装置の小型化には限界が生じる。

【0005】

特に、１ｍｍ程度の細溝内を転動しつつ案内するような、小さな回転案内装置を製造するためには、外輪部材の外径を１ｍｍ程度に製造することが必須であり、外輪部材を転動可能に支持する軸受及びスタッドは、さらに小さな径を有することが必要となる。そのような微細な軸受を製造することは極めて難しく、製造できたとしても膨大な製造コストがかかる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、径の小さな細溝内でも安定して動作することが可能であり、しかも低コストで製造することが可能な回転案内装置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】

【0007】

本発明の発明者らは、鋭意創作の結果、従来のような外輪部材を案内部材として使用するのではなく、回転可能な棒状部材を案内部材として使用することで上記課題を解決可能であることを見出し、本発明に至った。

【0008】

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

【0009】

第１の特徴に係る回転案内装置は、露出した外周面を有する棒状案内軸と、棒状案内軸の外周面の一部を覆うように案内軸固定手段を介して固定される筒状のスリーブと、スリーブの外周に軸受固定手段を介して固定される軸受と、軸受に固定されるとともに相手部材に対する固定部を有するハウジング部材とを備える。

【0010】

第１の特徴に係る発明によれば、棒状案内軸の露出した外周面が転がり案内面となるので、例えば１ｍｍ程度の極細径の溝内であっても転動することが可能な案内装置を構成することができる。棒状案内軸を転動させるにあたり、棒状案内軸を回転可能たらしめる軸受を固定する必要があるが、棒状案内軸の外周面の一部を覆うように案内軸固定手段を介して固定される筒状のスリーブを用い、かつ、スリーブの外周に軸受固定手段を介して軸受けを固定するよう構成しているため、棒状案内軸自体に加工を施すことなく、軸受を固定することができる。棒状案内軸自体に加工を施す必要がないため、棒状案内軸の外径を小さくしても強度が低下することがない。そのため、棒状案内軸の外径を極限まで小さくすることができ、装置自体の小型化・細径化が可能となる。しかも、単純な棒状の部材を用いるため、低コストで製造することが可能となる。

【0011】

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、案内軸固定手段として圧入を用いる。

【0012】

第２の特徴に係る発明によると、圧入によってスリーブを棒状案内軸に固定するため、他の部品を使用することなく、しかも、棒状案内軸にネジ穴や切り欠きなどの加工を施すことなく強固にスリーブを棒状案内軸に固定することが出来る。

【0013】

第３の特徴に係る発明は、第１又は第２の特徴に係る発明であって、案内軸固定手段が、スリーブの所定箇所において半径方向に貫通するよう穿設されたネジ穴、及び、ネジ穴に羅着可能なイモネジによって構成される。

【0014】

第３の特徴に係る発明によると、半径方向からのイモネジによる締め付けという手段を用いることで、比較的単純な構造で棒状案内軸とスリーブとを強固に固定することができる。

【0015】

第４の特徴に係る発明は、第１ないし第３のいずれかの特徴に係る発明であって、軸受固定手段が、スリーブの軸方向一端部において半径方向外方に突出する突出部、スリーブの軸方向他端部において外周面に刻設されたネジ山部、及び、ネジ山部に羅着可能なナットによって構成される。

【0016】

第４の特徴に係る発明によると、軸受を突出部に当接させた状態でナットをネジ山部に羅着することで、突出部とナットとで軸受を挟持して固定することができる。そのため、棒状案内軸に加工を施すことなく、軸受を棒状案内軸に対して相対回転可能に配設することが出来る。

【0017】

第５の特徴に係る発明は、第１ないし第４のいずれかの特徴に係る発明であって、スリーブの軸方向一端部における内周面を切り欠いて傾斜面とした。

【0018】

第５の特徴に係る発明によると、傾斜面を設けることにより、スリーブと棒状案内軸との接触が面接触となるため、棒状案内軸への応力集中を抑制することが出来る。その結果、細径の棒状案内軸を用いたとしても破断しにくく、極細の回転案内装置を提供することが出来る。

【0019】

第６の特徴に係る発明は、第１ないし第５のいずれかの特徴に係る発明であって、棒状案内軸の材料としてセラミックが用いられる。

【0020】

第６の特徴に係る発明によると、棒状案内軸の材料としてセラミックを用いることにより、焼結金属を用いた場合よりも細径の回転案内装置を提供することができる。

【0021】

第７の特徴に係る発明は、回転自在に支承される入力軸に連結された入力軸部材と、出力軸に連結されるとともに、軸方向に所定の周期で振動するよう刻設される波状溝を周方向に延在して設けた出力軸部材と、入力軸部材と出力軸部材との間の動力を伝達するリング状部材と、を備えた動力伝達機構であって、リング状部材の周面に穿設された挿通孔に第１ないし第６のいずれかの特徴に係る回転案内装置が固定され、波状溝内を前記棒状案内軸が転動する。

【0022】

第７の特徴に係る発明によると、回転案内装置における棒状案内軸が波状溝内を転動することで動力を伝達する機構を構築することができるため、波状溝を１ｍｍ程度という極めて狭い溝幅で構成することができる。そのため、細かい振動周期を有する波状溝を刻設することができ、その結果、回転案内装置が軸方向に振動する振動数を大きく設定することができる。したがって、１００：１のような大きな減速比、または１：１００のような大きな増速比の動力を伝達することが可能な小型の動力伝達機構を提供することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、径の小さな細溝内でも安定して動作することが可能であり、しかも低コストで製造することが可能な回転案内装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、第一実施形態に係る回転案内装置１００の断面図である。

【図2】図２は、第一実施形態に係る回転案内装置１００の部分拡大図である。

【図3】図３は、第二実施形態に係る回転案内装置２００の断面図である。

【図4】図４は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第一実施例に係る減速機８００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図5】図５は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第一実施例に係る減速機８００の断面図である。

【図6】図６は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第一実施例に係る減速機８００における固定部材８１０及び軸付矩形板８１１の詳細を示したものであり、図６（ａ）は、固定部材８１０及び軸付矩形板８１１の斜視図を、図６（ｂ）は、固定部材８１０、軸付矩形板８１１及び蓋８１３の分解斜視図を、図６（ｃ）は軸付矩形板８１１を半径方向円筒溝８１４に挿入したときの上面図を示す。

【図7】図７は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第一実施例に係る減速機８００の側面図である。

【図8】図８は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第二実施例に係る減速機９００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図9】図９は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第二実施例に係る減速機９００の軸方向後側から見た分解斜視図である。

【図10】図１０は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第二実施例に係る減速機９００の断面図である。

【図11】図１１は、本発明に係る回転案内装置１００を用いた第二実施例に係る減速機９００の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

【0026】

［第一実施形態に係る案内装置の構成］
図１～図２を用いて、第一実施形態に係る案内装置１００の全体構成を説明する。

【0027】

図１は、第一実施形態に係る案内装置１００の断面図を示したものであり、図２は、第一実施形態に係る案内装置１００の部分拡大図を示したものである。

【0028】

第一実施形態に係る案内装置１００は、棒状案内軸１１０と、スリーブ１２０と、棒状案内軸１１０をスリーブ１２０を介して回転可能に支持する軸受１３０と、軸受１３０に固定されるハウジング部材１４０によって構成される。

【0029】

棒状案内軸１１０は、所定の外径を有する横断面円形の棒状部材であり、棒状案内軸１１０の中心軸が、回転の軸心Ｃを形成する。棒状案内軸１１０の外周面の一部は露出されており、露出された部位が案内面１１０ａとして機能する。また、棒状案内軸１１０の外周面のうち、露出されていない部位は、後述するスリーブ１２０が圧入される固定面１１０ｂとなる。

【0030】

棒状案内軸１１０は、好ましくはセラミックによって製造される。セラミックは硬い材料であるため屈曲しにくく、焼結金属を用いた場合よりも細径の回転案内面を有する回転案内装置１００を製造することが出来る。

【0031】

スリーブ１２０は棒状案内軸１１０の外周面の一部である固定面１１０ｂを覆う筒状の部材であり、案内軸固定手段１２１によって棒状案内軸１１０に固定される。スリーブ１２０は、後述する軸受１３０を棒状案内軸１１０に直接固定させないために配設される部材であり、棒状案内軸１１０とは別体にて形成される。すなわち、スリーブ１２０は、案内軸固定手段１２１によって棒状案内軸１１０に固定されるとともに、軸受固定手段１２２によって軸受１３０を固定する。

【0032】

スリーブ１２０を固定面１１０ｂに固定するための案内軸固定手段１２１として、第一固定手段と第二固定手段の二種類の固定手段が用いられる。

【0033】

第一固定手段としては圧入１２１ａが用いられる。すなわち、スリーブ１２０の内径は棒状案内軸１１０の外径よりも小さく構成されており、これにより、スリーブ１２０は棒状案内軸１１０に圧入される。

【0034】

案内軸固定手段１２１として圧入１２１ａを用いることによって、他の部材を用いることなく、かつ、棒状案内軸１１０にネジ穴や切り欠きなどを設けることなく、スリーブ１２０を棒状案内軸１１０に強固に固定することが出来る。

【0035】

第二固定手段として半径方向からのネジによる押圧が用いられる。つまり、スリーブ１２０には所定の箇所において、半径方向に貫通するようネジ穴１２１ｂが穿設されており、ネジ穴１２１ｂにはいわゆるイモネジ１２１ｃを半径方向外方から羅着することができる。イモネジ１２１ｃをネジ穴１２１ｂに羅着して締め付けることで、スリーブ１２０に圧入された棒状案内軸１１０をさらに半径方向から押圧して固定する。本実施形態においてネジ穴１２１ｂは、図１に示すように１８０度隔てた二か所に穿設されており、二つのイモネジ１２１ｃによって逆方向から挟み込むように押圧して強固に固定することができる。

【0036】

案内軸固定手段１２１としてネジ穴１２１ｂとイモネジ１２１ｃを用いることによって、半径方向からのイモネジによる締め付けという手段によって、比較的単純な構造で棒状案内軸とスリーブとを強固に固定することができる。

【0037】

なお、本実施形態においては、スリーブ１２０を固定面１１０ｂに固定するための案内軸固定手段１２１として二種類の固定手段を開示しているが、どちらか一方でも構わない。また、案内軸固定手段１２１は、上記二種類以外の手段であってもよく、例えば、接着剤やかしめを用いた結合などであっても構わない。

【0038】

スリーブ１２０に軸受１３０を固定する軸受固定手段１２２として、スリーブ１２０の軸方向一端部に設けた半径方向外方への突出部１２２ａ、スリーブ１２０の軸方向他端部の外周面に刻設したネジ山部１２２ｂ、及び、ネジ山部１２２ｂに羅着可能なナット１２２ｃによって構成される。つまり、軸受１３０を突出部１２２ａに当接させた状態で、ナット１２２ｃをネジ山部１２２ｂに羅着することで、突出部１２２ａとナット１２２ｃとで軸受１３０を挟持して固定する。

【0039】

なお、軸受固定手段１２２は、上記以外の手段であってもよく、例えば、接着剤や止め輪（Ｅリング又はＣリングなど）・かしめを用いた結合などであっても構わない。

【0040】

このように、スリーブ１２０が案内軸固定手段１２１及び軸受固定手段１２２を備えることで、棒状案内軸１１０自体に軸受を固定するための加工を施す必要が無いため、周面に孔などのない単なる細い棒状の部材で棒状案内軸１１０を構成することが出来る。つまり、棒状案内軸１１０の強度を下げることなく、かつ、棒状案内軸１１０の加工費用をかけることなく、１ｍｍ程度の細い棒状案内軸１１０を軸心周りに回転可能に支持することができる。

【0041】

また、図２の部分拡大図に示すように、スリーブ１２０の内周面の軸方向一端部には、切り欠きが設けられ傾斜面１２３が形成されている。傾斜面１２３を設けることにより、スリーブ１２０と棒状案内軸１１０との接触が面接触となるため、棒状案内軸１１０への応力集中を抑制することが出来る。その結果、細径の棒状案内軸を用いたとしても破断しにくく、極細の回転案内装置を提供することが出来る。

【0042】

軸受１３０は棒状案内軸１１０をハウジング部材１４０に対して軸心周りに相対回転可能に支持するものであって、内輪１３１、外輪１３２、転動体１３３、保持器１３４によって構成される。上述したように、軸受１３０はスリーブ１２０の軸受固定手段１２２によってスリーブ１２０に固定されるが、その際、内輪１３１が軸受固定手段１２２の突出部１２２ａとナット１２２ｃに挟持されることで固定される。軸受の種類としては転がり軸受やアンギュラ玉軸受などが用いられるが、それに限ったものではない。なお、本実施形態においては、軸受１３０は軸方向に二つ並べて配設されている。

【0043】

ハウジング部材１４０は案内装置１００を相手部材に固定するための筒状の部材である。ハウジング部材１４０には、ハウジング部材１４０の軸方向端部において軸方向における案内装置１００全体の位置決めをするため半径方向外方に突出するフランジ部１４１、相手部材に固定するための固定部１４２、及び、軸受１３０の外輪１３２が当接するよう内周面から内方に突出するリング状の凸部１４３が設けられている。

【0044】

本実施形態においては、固定部１４２として、ハウジング部材１４０を構成する筒状の部材の外周面にネジ山が刻設されているが、半径方向に締め付けることが可能なイモネジなどを用いてもよいし、別の手段を用いてもよい。

【0045】

また、ハウジング部材１４０の内周面から内方に突出するリング状の凸部１４３に軸受１３０の外輪１３２が当接することで、軸受１３０とハウジング部材１４０とを結合することが可能となる。つまり、凸部１４３に外輪１３２を当接させた状態で上述したナット１２２ｃをネジ山部１２２ｂに羅着して締め付けることで、軸受１３０の内輪１３１をスリーブ１２０の突出部１２２ａに当接させて固定すると同時に、外輪１３２を凸部１４３に当接させてハウジング部材１４０に固定することができる。

【0046】

スペーサ１５０は、軸方向に二つ並べて配設した軸受１３０の間に介装する筒状の部材である。スペーサ１５０の内径はスリーブ１２０の外径と略一致しており、スペーサ１５０は二つの軸受１３０の間においてスリーブ１２０の外周に装配設される。スペーサ１５０の周面には二か所の半径方向の貫通穴１５１が穿設されており、案内軸固定手段１２１を構成するイモネジ１２１ｃが貫通可能である。そして、二つの貫通穴１５１は、スペーサ１５０を二つの軸受１３０間に配設したときにスリーブ１２０のネジ穴１２１ｂと軸方向位置及び周方向位置が一致する位置に穿設されている。このように、二つのイモネジ１２１ｃは、スペーサ１５０の貫通穴１５１を貫通した状態で、スリーブ１２０のネジ穴１２１ｂに羅着することができる。

【0047】

［第二実施形態に係る案内装置の構成］
図３を用いて、第二実施形態に係る案内装置２００の全体構成を説明する。第一実施形態に係る案内装置１００と同様の点については説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。

【0048】

図３は、第二実施形態に係る案内装置２００の断面図を示したものである。

【0049】

第二実施形態に係る案内装置２００が第一実施形態に係る案内装置１００と異なる点は、スリーブ２２０における案内軸固定手段２２１の第二固定手段であるネジ穴２２１ｂとイモネジ２２１ｃを、スリーブ２２０後端のネジ山部２２２ｂを貫通させて形成している点にある。

【0050】

イモネジ２２１ｃを羅着するネジ穴２２１ｂをネジ山部２２２ｂに設けることにより、スペーサ２５０にネジ穴を設ける必要がなくなるためスペーサ２５０の軸方向長さを短くすることが出来る。その結果、ハウジング部材２４０の軸方向長さ、ひいては固定部２４２の軸方向長さも短くすることができ、長さの短いスペースにも固定することが可能となる。

【0051】

他の点においては、第一実施形態と同様である。

【0052】

［本発明に係る回転案内装置を用いた第一実施例に係る減速機の構成］
次に、図４～図７を用いて、本発明に係る回転案内装置を用いた動力伝達機構を構成する第一実施例に係る減速機８００について説明する。動力伝達機構としては、回転する入力のトルクを高めたうえで低速化する減速機として利用する場合と、入力のトルクを低下させたうえで高速化する増速機として利用する場合が想定されるが、本実施例においては減速機として機能することを前提として説明する。

【0053】

なお、以下の実施例において、軸方向前側とは、入出力軸の法線方向から見たときに、紙面向かって左側を指し、軸方向後側とは、同方向から見たときに、紙面向かって右側を指すものとする。

【0054】

図４は、本発明に係る回転案内装置を用いた第一実施例に係る減速機８００の軸方向前側から見た分解斜視図を示したものであり、図５は本発明に係る回転案内装置を用いた減速機８００の断面図を示したものであり、図７は本発明に係る回転案内装置を用いた減速機８００の側面図を示したものであり、図６は減速機８００における固定部材８１０及び軸付矩形板８１１の詳細を示したものであり、図６（ａ）は、固定部材８１０及び軸付矩形板８１１の斜視図を、図６（ｂ）は、固定部材８１０、軸付矩形板８１１及び蓋８１３の分解斜視図を、図６（ｃ）は軸付矩形板８１１を半径方向円筒溝８１４に挿入したときの上面図を示す。なお、図４においては、入力軸部材は図示を省略している。

【0055】

図４及び図５に示すように、本発明に係る回転案内装置を用いた減速機８００は、固定部材８１０と、図示しないモータの出力軸に連結されモータの回転動力を入力する入力軸部材８２０と、固定部材８１０に対して入力軸部材８２０を回転可能に支持する入力軸受８３０と、入力軸周りの首振り運動である歳差運動を行う歳差部材８４０と、入力軸部材８２０と歳差部材８４０との相対回転を可能にする傾斜軸受８５０と、入力軸部材８２０からの動力を所定の減速比に減速して出力として取り出す出力軸部材８６０と、出力軸部材８６０を固定部材８１０に対して回転可能に支持する出力軸受８７０と、歳差部材８４０と出力軸部材８６０との間で動力の変換を行う駆動部材８８０によって構成される。駆動部材８８０が、本発明に係る回転案内装置に相当するものである。

【0056】

＜固定部材＞
固定部材８１０は各部材の回転駆動を支える不動の部材であり、図示しないケーシングなどに固定される。本実施例に係る固定部材８１０は、軸方向に対して前後二つの前固定部材８１０ａと後固定部材８１０ｂとに分割され、前部材と後部材の間の空間に後述する歳差部材８４０が配設される。

【0057】

前後それぞれの固定部材８１０は内側に孔が形成された略リング状の部材であり、略リング状に形成された前後それぞれの前固定部材８１０ａ及び後固定部材８１０ｂの半径方向外側端部には、前固定部材８１０ａ及び後固定部材８１０ｂに対して回動可能に支承され、後述する歳差部材８４０の矩形溝部８４１内を摺動可能な複数の軸付矩形板８１１が備えられる。また、後固定部材８１０ｂにおいて軸付矩形板８１１が形成される部位の内方には、前固定部材８１０ａと後固定部材８１０ｂを接続するために軸方向に延出する棒状の連結部８１２が周方向に複数配設される。

【0058】

図６及び図７に示すように、それぞれの軸付矩形板８１１は、固定部材８１０の外周面において入力軸と歳差部材８４０の中心との交点Ｐ１に向けて穿設された半径方向円筒溝８１４に回動可能に挿入される軸部８１１ａと、軸部８１１ａから入力軸の軸方向に突出するように形成された矩形部８１１ｂとからなる。さらに、固定部材８１０に穿設された半径方向円筒溝８１４の上部を塞ぐ蓋８１３を設ける。

【0059】

つまり、軸付矩形板８１１の軸部８１１ａを半径方向円筒溝８１４に挿入した状態で半径方向円筒溝８１４の上部から蓋８１３を被せることで、軸付矩形板８１１は半径方向円筒溝８１４から脱落することなく、半径方向円筒溝８１４内を微小角度範囲で回転することができる。

【0060】

＜入力軸部材＞
入力軸部材８２０は固定部材８１０の孔の内側に配置され、固定部材８１０に対して軸心を中心に回転可能に支持される略円筒形状の部材であり、前後両端側の外周部には前固定部材８１０ａと後固定部材８１０ｂに対する回転を可能にする入力軸受８３０が設置されている。

【0061】

また、入力軸部材８２０において二つの入力軸受８３０が設置される位置の間の箇所に、軸心に対して所定の角度傾斜した円筒形状を呈する傾斜筒部８２１が形成されている。傾斜筒部８２１自体は円筒形状を呈しているが、軸心に対して所定の角度傾斜するよう形成されており、傾斜筒部８２１に、傾斜軸受８５０が配設される。

【0062】

＜入力軸受＞
入力軸受８３０は、入力軸部材８２０の軸方向前後端部側において、固定部材８１０と入力軸部材８２０との間に配置された二つのリング状の転がり軸受であり、内輪が入力軸部材８２０に、外輪が固定部材８１０に固定される。また、入力軸受８３０は、入力軸の法面に対して傾斜して配設される傾斜軸受８５０とは異なり、その転動体が入力軸の軸心に対して鉛直に配設されるよう、つまり入力軸部材８２０が入力軸の軸心周りに対称に回転することができるように配設される。

【0063】

入力軸受８３０は、固定部材８１０と入力軸部材８２０との間に与圧が印可されて配設される。入力軸受８３０に与圧が印可されることで、入力軸部材８２０は固定部材８１０に対して傾斜することなく、入力軸の軸心に回転軸を一致させた状態で回転可能に支持される。このようにすることで、後述する歳差部材８４０が首振り運動を行った際にも入力軸部材８２０が軸心に対して傾斜することがなく、歳差部材８４０の中心を保持することができるため、歳差部材８４０の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0064】

＜歳差部材＞
歳差部材８４０は、図４に示されるように、内側に孔が形成された略リング状の部材であり、傾斜軸受８５０を介して入力軸部材８２０に対し相対回転可能に支持される。歳差部材８４０は本発明におけるリング状部材として機能し、後述のように入力軸部材８２０と出力軸部材８６０との間の動力を伝達するものである。

【0065】

リング状に形成された歳差部材８４０の前面及び後面における半径方向外側端部には、所定の深さを有する矩形溝部８４１が形成される。なお、矩形溝部８４１の数と、固定部材８１０に配設される軸付矩形板８１１の数は、同数となるよう構成される。

【0066】

また、矩形溝部８４１が形成される部位同士の間には、固定部材８１０の棒状の連結部８１２が貫通するための軸方向の貫通孔８４２が穿設されている。貫通孔８４２は周方向に複数穿設される。

【0067】

それぞれの貫通孔８４２には固定部材８１０の連結部８１２が貫通し、それにより、歳差部材８４０は二つのリング状の固定部材８１０ａ、８１０ｂの間に挟まれるように配設される。このとき、歳差部材８４０の歳差運動を妨げないよう、貫通孔８４２の径は連結部８１２よりも大きく設定される。

【0068】

略リング状の歳差部材８４０の周面には半径方向の挿通孔８４３が適宜の数（本実施例においては８つ）周方向に等しい間隔をあけて穿設されている。挿通孔８４３にはネジ山が形成されており、それぞれの挿通孔８４３には後述する駆動部材８８０がネジ止めによって固定される。

【0069】

そして、図５に示すように、歳差部材８４０の内周面には傾斜軸受８５０の外輪５２が固定されており、これにより、歳差部材８４０は傾斜軸受８５０を介して入力軸部材８２０に対し相対回転可能となるとともに、入力軸周りの首振り運動である歳差運動が可能となる。

【0070】

＜傾斜軸受＞
本発明における傾斜保持手段として機能する傾斜軸受８５０は、図５に示すように、軸受内輪８５１と軸受外輪８５２と複数の第一転動体８５３と図示しない保持器を備えるリング状の転がり軸受によって構成される。軸受内輪８５１は傾斜筒部８２１に固定され、軸受外輪８５２は歳差部材８４０の内周面に固定される。傾斜軸受８５０は、軸心に対して所定の角度傾斜した傾斜筒部８２１に設置されるため、複数の第一転動体８５３が入力軸に鉛直な平面に対して所定の傾斜角をもって傾斜するよう、配設されている。つまり、傾斜軸受８５０は入力軸の軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜して配設される。ただし、傾斜軸受８５０は入力軸の軸方向に対して傾斜して配設されるものの、その中心Ｐ１が入力軸上に位置するよう配設される。

【0071】

言い換えると、傾斜軸受８５０が備える複数の第一転動体８５３は、入力軸の周面にそれぞれ位相をずらして配設されており、このような構造から、第一転動体８５３は入力軸部材８２０の回転に伴って入力軸周りに回転しつつ、軸方向に往復運動する。

【0072】

このとき、本実施例においては、リング状の転がり軸受である傾斜軸受８５０が入力軸部材８２０の傾斜筒部８２１に配設されているため、傾斜軸受８５０の軸受外輪８５２は、入力軸部材８２０の一回転あたり、軸方向に一振動数分の往復運動をするようになっている。すなわち、入力軸部材８２０が軸心周りに１／２振動数すなわち１８０°回転すると、軸受外輪８５２は軸方向に最大量変位し、入力軸部材８２０がさらに回転を進め３６０°回転すると、軸受外輪８５２は軸方向において元の位置に戻る。また、本実施例において、軸受外輪８５２は、入力軸部材８２０が一回転するごとに軸方向に第一振動数Ｓ１１だけ振動し、この第一振動数Ｓ１１は１である。

【0073】

＜出力軸部材＞
出力軸部材８６０は、入力軸部材８２０からの動力を所定の減速比に減速して出力として取り出すものであり、図示しない出力軸に連結され入力及び出力軸の軸心方向に延出する略円筒形状の部材によって形成されている。出力軸部材８６０の前後両端側の内周面に出力軸受８７０の外輪が固定されるとともに、内周面に第一振動数Ｓ１１より大きい第二振動数Ｓ１２を有し後述する駆動部材８８０が係合する波状溝ＷＧ１が形成される。

【0074】

波状溝ＷＧ１は図４に示すように、周方向に延在し、かつ、出力軸部材８６０の一回転あたり第二振動数Ｓ１２分だけ軸方向に振動するように刻設された、周期的な形状を有する波状の溝であり、波状溝ＷＧ１に各駆動部材８８０の端部が挿入される。

【0075】

これら、各駆動部材８８０が軸方向に振動する振動数を表す第二振動数Ｓ１２は第一振動数Ｓ１１よりも振動数が大きく形成されるものであり、入力軸部材８２０がＳ１２回転した際に出力軸部材８６０がＳ１１回転することを意味する。そのため、この場合の減速比はＳ１２／Ｓ１１として定義される。第二振動数Ｓ１２は第一振動数Ｓ１１に４の倍数を乗算して１を加えた数にすることが好ましい。

【0076】

また、波状溝ＷＧ１の振幅、つまり軸方向の最大変位は、後述する駆動部材８８０の軸方向の振れ幅の最大値と略一致するように形成される。

【0077】

＜出力軸受＞
出力軸受８７０は、略リング状に形成された固定部材８１０の前後部材の外周面に配設される二つの転がり軸受であり、外輪と内輪と転動体と図示しない保持器を有する。出力軸受８７０の内輪が固定部材８１０の外周面に固定され、外輪が筒状の出力軸部材８６０の内周面に固定される。

【0078】

＜駆動部材＞
駆動部材８８０は、前述した歳差部材８４０の周方向に沿って穿設された挿通孔８４３に固定される部材であり、図１～３に示すような本発明における回転案内装置１００、２００によって構成される。

【0079】

図１及び図３に示すように、回転案内装置１００、２００を構成するハウジング部材１４０、２４０には、相手部材に対して回転案内装置１００、２００を固定する固定部１４２、２４２が形成されている。そして、本実施例においては、挿通孔８４３の内周面に雌ネジが、固定部１４２、２４２として雄ネジが形成されており、挿通孔８４３の内周面に形成された雌ネジに固定部１４２、２４２をねじ込むことにより、回転案内装置１００、２００を歳差部材８４０に固定することができる。

【0080】

このようにして、回転案内装置１００、２００の棒状案内軸１１０、２１０が挿通孔８４３に対して回転可能に支持される。

【0081】

図４～図７に戻ると、駆動部材８８０を構成するピンの端部である棒状案内軸は挿通孔８４３から突出しており、出力軸部材８６０の内周面に形成された波状溝ＷＧ１に挿入され、歳差部材８４０の歳差運動に伴い波状溝ＷＧ１内を転動する。

【0082】

なお、本実施例においては、駆動部材８８０は周方向に８つ配設されており、すべての駆動部材８８０が入出力軸方向に対して略同一の平面上に配置され、すべての駆動部材８８０の端部である棒状案内軸が波状溝ＷＧ１に挿入される。また、駆動部材８８０における波状溝ＷＧ１内に挿入される部位の径は、バックラッシュ低減の観点から、波状溝ＷＧ１の溝幅と略同一に形成される。

【0083】

後述するように、歳差部材８４０は自転運動を伴わない首振り運動すなわち歳差運動を行うものであるから、それぞれの駆動部材８８０は所定の振れ幅での軸方向の振動を行う。駆動部材８８０の軸方向の振れ幅は傾斜軸受８５０の傾斜角度と入力軸の軸心からの距離に依存するが、駆動部材８８０の軸方向の振れ幅の最大値と波状溝ＷＧ１の振幅が略一致するよう設定される。

【0084】

〔減速機８００による駆動メカニズム〕
次に、図４～図７を用いて、第一実施例に係る減速機８００による駆動メカニズムについて説明する。

【0085】

図示しないモータの回転に伴い入力軸部材８２０に入力軸周りの回転力が加わると、入力軸部材８２０と固定部材８１０との間に入力軸受８３０が介在しているため、入力軸部材８２０は入力軸周りに回転を開始する。入力軸部材８２０の入力軸周りの回転駆動に伴い、入力軸部材８２０に固定されているリング状の転がり軸受である傾斜軸受８５０も回転駆動される。その際、傾斜軸受８５０は入力軸に対して所定の傾斜角をもって傾斜している傾斜筒部８２１に固定されているため、傾斜軸受８５０が備える軸受内輪８５１は単に入力軸周りに回転するだけでなく、軸方向に振動する動きを伴う。

【0086】

言い換えると、傾斜軸受８５０は入力軸に対して所定の傾斜角をもって傾斜している傾斜筒部８２１に固定されているため、入力軸部材８２０が一回転する間に、傾斜軸受８５０は軸方向に一周期分振動する。そのため、入力軸部材８２０が軸心周りに１／２周期すなわち１８０°回転した段階で、傾斜筒部８２１に固定される軸受内輪８５１は周方向に１８０°回転しつつ軸方向に最大量変位し、入力軸部材８２０がさらに回転を進め３６０°回転すると、軸受内輪８５１は周方向においても軸方向においても元の位置に戻る。

【0087】

この時、傾斜軸受８５０における軸受外輪８５２の動きに着目すると、軸受外輪８５２は略リング状に形成された歳差部材８４０の内周面に固定されており、歳差部材８４０と同じ動きをする。歳差部材８４０は傾斜軸受８５０の動きに伴って軸方向に変位しながら回転しようとするが、歳差部材８４０と固定部材８１０とが近接した部位において、矩形溝部８４１に軸付矩形板８１１の矩形部８１１ｂが順次挿入されるため、軸付矩形板８１１の矩形部８１１ｂは矩形溝部８４１内を摺動することはできるものの、入出力軸周りに回転することが阻止され、傾斜軸受８５０の中心と入力軸の軸心との交点Ｐ１を中心とした歳差運動のみが取り出される。つまり、軸付矩形板８１１と矩形溝部８４１が回転抑止手段として機能することで、歳差部材８４０が歳差運動を行う際にも歳差部材８４０が軸心周りに回転することなく、歳差運動のみが取り出される。

【0088】

このようにして、軸付矩形板８１１と矩形溝部８４１によって回転抑止手段を構成することにより、歳差部材８４０の入出力軸周りの回転を抑制することができ、入出力軸周りの首振り運動つまり歳差運動のみを取り出すことができる。

【0089】

また、入力軸受８３０が、固定部材８１０と入力軸部材８２０との間に与圧が印可されて配設されているため、入力軸部材８２０は固定部材８１０に対して傾斜することなく、入力軸の軸心に回転軸を一致させた状態で回転可能に支持される。つまり、与圧が印可された状態で配設された入力軸受８３０が中心位置保持手段として機能することで、歳差部材８４０が歳差運動を行う際にも入力軸部材２０が軸心に対して傾斜することがなく、歳差部材８４０の中心を保持することができるため、歳差部材８４０の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0090】

このようにして、歳差部材８４０は入力軸周りの自転は行わず、傾斜軸受８５０の中心と入力軸の軸心との交点Ｐ１を中心として、円周周りに順次軸方向に変位する首振り運動すなわち歳差運動を行うことになる。

【0091】

そして、歳差部材８４０における複数の挿通孔８４３それぞれに駆動部材８８０が挿入されているため、駆動部材８８０も円周周りに順次軸方向に変位する運動を行う。つまり、それぞれの駆動部材８８０は異なる位相で軸方向に振動する。

【0092】

このとき、駆動部材８８０の端部である棒状案内軸は出力軸部材８６０の内周面に設けられた波状溝ＷＧ１に挿入されており、駆動部材８８０の軸方向への変位に伴い、出力軸部材８６０が周方向に回転する。つまり、駆動部材８８０の軸方向への変位が波状溝ＷＧ１によって円周方向への変位に変換されるが、波状溝ＷＧ１の振幅は、駆動部材８８０の軸方向の振れ幅の最大値と略一致するように形成されているから、駆動部材８８０の変位がちょうど最大値となった点において波状溝ＷＧ１の波の頂点に達する。そして、駆動部材８８０の変位が最大値に達したのち逆方向に変位し始めると、波状溝ＷＧ１は駆動部材８８０からの押圧を受け、順方向に回転する。このようにして、入力軸の動力が、リング状部材である歳差部材８４０と回転案内装置１００、２００によって構成される駆動部材８８０によって、出力軸に伝達される。

【0093】

なお、詳細な説明は省略するが、本実施例においては、出力軸からの動力を、回転案内装置１００、２００によって構成される駆動部材８８０とリング状部材である歳差部材８４０を介して入力軸に伝達することが可能である。この場合、出力軸部材８６０から動力が入力され、入力軸部材８２０から出力されることとなり、本実施例の動力伝達機構は増速機として機能する。

【0094】

そして、本実施例の動力伝達機構においては、本発明の回転案内装置１００、２００における棒状案内軸１１０、２１０が波状溝ＷＧ１内を転動することで動力を伝達する機構を構築することができるため、波状溝ＷＧ１を１ｍｍ程度という極めて狭い溝幅で構成することができる。そのため、細かい振動周期を有する波状溝ＷＧ１を刻設することができ、その結果、駆動部材８８０である回転案内装置１００、２００が軸方向に振動する振動数を表す第二振動数Ｓ１２を大きく設定することができる。したがって、１００：１のような大きな減速比、または１：１００のような大きな増速比の動力を伝達することが可能な小型の動力伝達機構を提供することができる。

【0095】

［本発明に係る回転案内装置を用いた第二実施例に係る減速機の構成］
次に、図８～図１１を用いて、本発明に係る回転案内装置を用いた動力伝達機構を構成する第二実施例に係る減速機９００について説明する。第一実施例に係る減速機構８００と同様の点については説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。

【0096】

図８は、本発明に係る回転案内装置を用いた第二実施例に係る減速機９００を軸方向前側から見た分解斜視図を示したものであり、図９は第二実施例に係る減速機９００を軸方向後側から見た分解斜視図を示したものであり、図１０は本発明に係る回転案内装置を用いた減速機９００の断面図を示したものであり、図１１は本発明に係る回転案内装置を用いた減速機９００の側面図を示したものである。

【0097】

第二実施例に係る減速機構９００が第一実施例に係る減速機構８００と異なる点は、歳差部材９４０の回転を抑止する回転抑止手段として、歯車９１１と歯車部９４１を用いる点にある。

【0098】

図８～図１０に示すように、第二実施例においては、略リング状に形成された前後それぞれの前固定部材９１０ａ及び後固定部材９１０ｂの半径方向外側端部には、後述する歳差部材９４０の歯車部９４１と係合する歯車９１１が、前後それぞれの固定部材９１０において向き合うように形成されている。また、後固定部材９１０ｂにおいて歯車９１１が形成される部位の内方には、前固定部材９１０ａと後固定部材９１０ｂを接続するために軸方向に延出する棒状の連結部９１２が周方向に複数配設される。

【0099】

また、歳差部材９４０の前面及び後面における半径方向外側端部には、前固定部材９１０ａと後固定部材９１０ｂの半径方向外側端部に形成された歯車９１１と対向するように歯車部９４１が形成されている。図１１に示すように、歯車部９４１は全ての歯車が常に固定部材９１０の歯車９１１と係合するものではなく、歳差運動に伴い歳差部材９４０が入出力軸に対して傾斜した際に、近接した部位の歯車のみが係合し、離間した部位の歯車は係合しない。なお、歳差部材９４０に形成される歯車部９４１の歯数と、固定部材９１０に形成される歯車９１１の歯数は、同数となるよう構成される。

【0100】

他の点においては、第一実施例に係る減速機８００と同様である。

【0101】

このようにして、第二実施例に係る減速機９００においては、歯車９１１と歯車部９４１によって回転抑止手段を構成することにより、歳差部材９４０の入出力軸周りの回転を抑制することができ、入出力軸周りの首振り運動つまり歳差運動のみを取り出すことができる。

【0102】

つまり、傾斜軸受９５０における外輪９５２の動きに着目すると、外輪９５２は略リング状に形成された歳差部材９４０の内周面に固定されており、歳差部材９４０と同じ動きをする。歳差部材９４０は傾斜軸受９５０の動きに伴って軸方向に変位しながら回転しようとするが、半径方向外側に歯車部９４１を備えており、前固定部材９１０ａと後固定部材９１０ｂに近接した部位の歯車部９４１が前固定部材９１０ａと後固定部材９１０ｂの歯車９１１と噛み合うことにより、回転することはできず、傾斜軸受９５０の中心と入力軸の軸心との交点Ｐ２を中心とした歳差運動のみが取り出される。つまり、歯車部９４１と歯車９１１が回転抑止手段として機能することで、歳差部材９４０が歳差運動を行う際にも歳差部材９４０が軸心周りに回転することなく、歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0103】

なお、第二実施例においては、図１０に示すように、各軸受が転動体の保持器を有している。例えば入力軸受９３０は、入力軸受内輪９３１、入力軸受外輪９３２、入力軸受転動体９３３及び保持器９３４によって構成される。このように保持器を有する点は、他の軸受においても同様である。

【0104】

また、上記二つの実施例においては、入力軸部材８２０、９２０が半径方向内側に、出力軸部材８６０、９６０が半径方向外側に配設されたものが開示されているが、これに限ったものではなく、入力軸部材８２０、９２０を半径方向外側に配設し、出力軸部材８６０、９６０を半径方向内側に配設したものであっても構わない。その場合、出力軸部材８６０、９６０の外周面に波状溝ＷＧ１、ＷＧ２が形成され、出力軸部材８６０、９６０を覆うように歳差部材８４０、９４０が配設され、歳差部材８４０、９４０から半径方向内側に向けて駆動部材８８０、９８０が配設される。このような場合であっても、小型かつ大減速比または大増速比の動力伝達機構を提供することができる。

【0105】

以上、まとめると、本発明の効果は以下の通りとなる。

【0106】

本発明は、露出した外周面を有する棒状案内軸と、棒状案内軸の外周面の一部に圧入される筒状のスリーブと、スリーブの外周に固定される軸受と、軸受に固定されるとともに相手部材に対する固定部を有するハウジング部材とを備える回転案内装置である。

【0107】

棒状案内軸の露出した外周面が転がり案内面となるので、例えば１ｍｍ程度の極細径の溝内であっても転動することが可能な案内装置を構成することができる。棒状案内軸を転動させるにあたり、棒状案内軸を回転可能たらしめる軸受を固定する必要があるが、棒状案内軸に圧入した筒状のスリーブを用い、スリーブに軸受を固定させることで、棒状案内軸自体に加工を施すことなく、軸受を固定することができる。棒状案内軸自体に加工を施す必要がないため、棒状案内軸の外径を小さくしても強度が低下することがない。そのため、棒状案内軸の外径を極限まで小さくすることができ、装置自体の小型化・細径化が可能となる。しかも、単純な棒状の部材を用いるため、低コストで製造することが可能となる。

【0108】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

【0109】

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0110】

この発明の回転案内装置は、回転案内面を有する案内機構全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0111】

１ 動力伝達機構
１００ 回転案内装置
１１０ 棒状案内軸
１１０ａ 案内面
１１０ｂ 固定面
１２０ スリーブ
１２１ 案内軸固定手段
１２１ａ 圧入
１２１ｂ ネジ穴
１２１ｃ イモネジ
１２２ 軸受固定手段
１２２ａ 突出部
１２２ｂ ネジ山部
１２２ｃ ナット
１２３ 傾斜面
１３０ 軸受
１３１ 内輪
１３２ 外輪
１３３ 転動体
１３４ 保持器
１４０ ハウジング部材
１４１ フランジ部
１４２ 固定部
１４３ 凸部
１５０ スペーサ
１５１ 貫通穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】