特許 7469772 章動減速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-09

(45)【発行日】2024-04-17

(54)【発明の名称】章動減速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20240410BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023537998

(86)(22)【出願日】2022-12-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-28

(86)【国際出願番号】 CN2022136671

(87)【国際公開番号】W WO2023116409

(87)【国際公開日】2023-06-29

【審査請求日】2023-07-24

(31)【優先権主張番号】202111579029.6

(32)【優先日】2021-12-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523231004

【氏名又は名称】姜 虹

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＡＮＧ Ｈｏｎｇ

【住所又は居所原語表記】Ｍａｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100146374

【弁理士】

【氏名又は名称】有馬 百子

(72)【発明者】

【氏名】王 小椿

【審査官】木原 裕二

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－１２５４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０９６８４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２２－０１８１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２０９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５０４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１６９８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、
前記ケース内に設けられた２対の章動歯車対であって、各対の前記章動歯車対は、章動歯車と、非章動歯車とが噛み合って形成され、前記非章動歯車は、前記ケース内に固設され、又は、前記ケースと一体成形され、各対の前記章動歯車対における前記章動歯車の歯数は、前記非章動歯車の歯数よりも１つ多くなる２対の前記章動歯車対と、
前記ケース内に回動可能に設けられた減速機出力軸と、
２つの予備引張りの環状弾性膜であって、前記環状弾性膜の各々は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に接続された環状弾性体とを有し、前記環状弾性体は、一側に凸、且つ、他側が凹となる環状の突起構造であり、前記内輪と前記外輪には、それぞれの円周方向に沿って複数のリーマー穴が設けられ、前記章動歯車対の各々における前記章動歯車は、第１のリーマーボルトによって、前記環状弾性膜上の前記外輪と固定的に接続され、且つ、前記第１のリーマーボルトは、前記外輪のリーマー穴を通じて外輪の前記リーマー穴と嵌合しており、前記減速機出力軸は、第２のリーマーボルトによって、前記環状弾性膜上の内輪と固定的に接続され、且つ、前記第２のリーマーボルトは、前記内輪のリーマー穴を通じて前記内輪のリーマー穴と嵌合しており、前記章動歯車が章動運動を行う際に、前記環状弾性体による弾性変形を利用して、前記章動歯車の章動運動を、前記減速機出力軸の単一の回動運動に変換させる前記環状弾性膜と、
前記ケース内に設けられた章動発生機構であって、２対の章動歯車対は、前記章動発生機構の両側に対称に設けられ、前記章動歯車の歯を前記非章動歯車の歯の上に転動させるように、章動運動を前記章動歯車に駆動させるために用いられる前記章動発生機構と、を含み、
前記２つの予備引張りの環状弾性膜は、前記章動歯車の章動運動を、前記減速機出力軸の単一の回動運動に変換させるため、対応する側の前記章動歯車と前記減速機出力軸との間にそれぞれ取り付けられ、
前記環状弾性膜は、関節軸受の機能と章動歯車の中心合わせ機能を有するため、章動歯車の径方向力を負担できるように設計され、
前記内輪と、前記内輪に接続された前記減速機の出力軸とは同軸に設けられ、
前記外輪と、前記外輪に接続された前記章動歯車とは同軸に設けられ、
前記内輪の軸線と、前記外輪の軸線とは交差し、
前記章動歯車と前記非章動歯車との軸角Ｔは、Ｔ＜１８０°となり、
前記環状弾性膜の取付け過程で発生した事前引張の伸び量は、前記環状弾性体により補償される、
ことを特徴とする章動減速機。

【請求項2】

前記章動発生機構は、
前記ケース内の前記減速機出力軸に回動可能に設けられた斜板であって、前記斜板の両側には、対称な斜面が設けられ、駆動機構によって回動駆動される前記斜板と、
平面密集玉軸受であって、前記斜板と、各対の前記章動歯車対における章動歯車との間には、いずれも前記平面密集玉軸受が設けられ、前記斜板の両側面と２対の前記歯車対の各々の前記章動歯車の背面とは、前記平面密集玉軸受の軌道とされた前記平面密集玉軸受と、を含み
２対の前記章動歯車対における２つの前記章動歯車の歯数は等しく、２対の前記章動歯車対における２つの前記非章動歯車の歯数は等しい、
前記斜板が回動する場合に、斜板の両側の斜面は、前記章動歯車の歯を前記非章動歯車の歯の上に転動させるように、章動運動を前記章動歯車に駆動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の章動減速機。

【請求項3】

前記内輪は、前記環状弾性体の内周縁に接し、
前記外輪は、前記環状弾性体の外周縁に接する
ことを特徴とする請求項２に記載の章動減速機。

【請求項4】

前記突起構造の凹面及び凸面は、円弧面、スプライン曲面、又は余弦曲面構造により環状の波状突起が形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の章動減速機。

【請求項5】

前記斜板の厚さが大きい側には、斜板の回動時に斜板の動的バランスを実現するための開口が設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の章動減速機。

【請求項6】

前記駆動機構は、モータであり、直接的に前記斜板を回動駆動させる
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の章動減速機。

【請求項7】

前記ケースは、前記モータのハウジングとされており、
前記モータの固定子は、前記ハウジング内に設けられ、及び／又は、前記斜板の２つの斜面の間には、前記モータの回転子としてのネッキングシャフトセグメントを有する
ことを特徴とする請求項６に記載の章動減速機。

【請求項8】

前記駆動機構は、モータと、伝達機構と、を含み、
前記モータは、前記伝達機構によって前記斜板を回動駆動させる
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の章動減速機。

【請求項9】

前記伝達機構は、伝達歯車を含み、
前記斜板の外周円には、その周方向に沿って均一に分布された複数の歯車歯が形成され、
前記モータの軸には、歯車が固設され、前記歯車と前記斜板上の歯車歯とが噛み合って伝達する
ことを特徴とする請求項８に記載の章動減速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減速機の分野に係り、特に章動減速機に係る。

【背景技術】

【0002】

大伝達比の減速機は、自動化分野において高い需要がある。通常使用される大伝達比の減速機には、ウォーム減速機、多段遊星減速機、ハーモニック減速機、及びＲＶ減速機がある。ウォーム減速機の伝達効率は比較的に低いであり、通常５０％以下であるが、要求されるモータ出力は、出力パワーを伝達効率で除算するので、要求されるモータ出力は大幅に増加し、体積及び重量が大きくなるだけではなく、より消費された電力は、いずれもモータ及び減速機によって熱に転換されることにより、設備の温度の上昇を速め、重負荷で連続的に動作したり、頻繁に動作することができない。遊星減速機の伝達効率が高く、単位体積当たりの出力トルクも比較的大きいであるが、一段の遊星減速機の伝達比が小さく、大きな伝達比を必要とする場合、多段の遊星減速機が直列に接続されると、その体積が大きくなり、且つ小バックラッシュの遊星減速機のプロセスへの要求が非常に高く、コストが高いため、量産が困難である。そのため、出力密度への要求が高く、バックラッシが非常に低い場合には、例えば、各種の産業用ロボット、ロボットアーム、ロボットハンド及び自動化的設備において、従来より、ハーモニック減速機及びＲＶ減速機が用いられることが多いである。しかしながら、これらの２種類の減速機もそれぞれ欠点があり、即ち、ハーモニック減速機の出力密度はＲＶ減速機に比べて遥かに劣るものの、小型のハーモニック減速機の製造は容易である。一方、ＲＶ減速機の場合は逆に、出力密度が大きいものの、小型の製品がない。従来の章動減速機は、関節軸受を用いて章動運転を実現し、構造が複雑であるので、体積が大きくなるが、１倍の出力トルクを増加させると、増加された体積が元の１倍に近いであるため、応用場面が制限されるとともに、関節軸受を用いることは、機械的効率が低く、出力密度が低いため、大トルク出力。かつ、小体積の必要がある場面、その応用が制限されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

これに鑑み、本発明は、従来の章動減速機が関節軸受を用いたことによって章動運動の構造が複雑で、体積が大きくなり、出力密度が低いという問題を解決するために、章動歯車減速機を開示する。
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術案を採用した。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第１の態様は、ケースと、前記ケース内に設けられた２対の章動歯車対であって、各対の前記章動歯車対は、章動歯車と、非章動歯車とが噛み合って形成され、前記非章動歯車は、前記ケース内に固設され、又は、前記ケースと一体成形され、各対の前記章動歯車対における前記章動歯車の歯数は、前記非章動歯車の歯数よりも１つ多くなる２対の前記章動歯車対と、前記ケース内に回動可能に設けられた減速機出力軸と、２つの予備引張りの環状弾性膜であって、前記環状弾性膜の各々は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に接続された環状弾性体とを有し、前記内輪と前記外輪には、それぞれの円周方向に沿って複数のリーマー穴が設けられ、前記章動歯車対の各々における前記章動歯車は、第１のリーマーボルトによって、前記環状弾性膜上の前記外輪と固定的に接続され、且つ、前記第１のリーマーボルトは、前記外輪のリーマー穴を通じて外輪の前記リーマー穴と嵌合しており、前記減速機出力軸は、第２のリーマーボルトによって前記環状弾性膜上の内輪と固定的に接続され、且つ、前記第２のリーマーボルトは、前記内輪のリーマー穴を通じて前記内輪のリーマー穴と嵌合しており、前記章動歯車が章動運動を行う際に、前記環状弾性体による弾性変形を利用して、前記章動歯車の章動運動を前記減速機出力軸の単一の回動運動に変換させる前記環状弾性膜と、前記ケース内に設けられた章動発生機構であって、２対の章動歯車対は、前記章動発生機構の両側に対称に設けられ、前記章動歯車の歯を前記非回動歯車の歯の上に転動させるように、章動運動を前記章動歯車に駆動させるために用いられる前記章動発生機構と、を含む、章動減速機を開示している。

【0005】

さらに、前記章動発生機構は、前記ケース内の前記減速機出力軸に回動可能に設けられた斜板であって、前記斜板の両側には、対称な斜面が設けられ、駆動機構によって回動駆動される前記斜板と、平面密集玉軸受であって、前記斜板の両側には、それぞれ平面密集玉軸受が設けられ、前記斜板の両側面と２対の前記歯車対の各々の前記章動歯車の背面とは、前記平面密集玉軸受の軌道とされた前記平面密集玉軸受と、を含み、２対の前記章動歯車対における２つの前記章動歯車の歯数は等しく、２対の前記章動歯車対における２つの前記非章動歯車の歯数は等しく、前記斜板が回動する場合に、斜板における斜面は、前記章動歯車の歯を前記非章動歯車の歯の上に転動させるように、章動運動を章動歯車に駆動させてもよい。

【0006】

さらに、前記内輪と、前記内輪に接続された前記減速機の出力軸とは同軸に設けられ、前記外輪と、前記外輪に接続された前記章動歯車とは同軸に設けられ、前記内輪の軸線と、前記外輪の軸線とは交差してもよい。

【0007】

さらに、前記環状弾性体は、一側が凸、且つ、他側が凹となる環状の突起構造であり、前記内輪は、前記環状弾性体の内周縁に接し、前記外輪は、前記環状弾性体の外周縁に接してもよい。
さらに、前記突起構造の凹面及び凸面は、円弧面、スプライン曲面、又は余弦曲面構造により環状の波状突起が形成されてもよい。
さらに、前記斜板の厚さが大きい側には、斜板の回動時に斜板の動的バランスを実現するための開口が設けられてもよい。
さらに、前記駆動機構は、モータであり、直接的に前記斜板を回動駆動させてもよい。

【0008】

さらに、前記ケースは、前記モータのハウジングとされており、前記モータの固定子は、前記ハウジング内に設けられ、及び／又は、前記斜板の２つの斜面の間には、前記モータの回転子としてのネッキングシャフトセグメントを有してもよい。
さらに、前記駆動機構は、モータと、伝達機構と、を含み、前記モータは、伝達機構によって前記斜板を回動駆動させてもよい。

【0009】

さらに、前記伝達機構は、チェーン及びスプロケットを含み、前記斜板の外周円には、その周方向に沿って均一に分布された複数のスプロケット歯が形成され、前記モータの軸には、スプロケットが固設され、前記スプロケットは、チェーンによって前記斜板におけるスプロケット歯に接続されてもよい。

【0010】

さらに、前記伝達機構は、伝達歯車を含み、前記斜板の外周円には、その周方向に沿って均一に分布された複数の歯車歯が形成され、前記モータの軸には、歯車が固設され、前記歯車と前記斜板上の歯車歯とが噛み合って伝達してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、章動発生機構の両側において、パワーフローの配置を行い、特に、斜板を用いてパワーフローの配置を行い、非パワーフローを用いた章動減速機に比べて、厚さ（軸方向）が約３０～４０％を増加させる代償として、出力トルクを１００％程度増加させることができる。一段の伝達比が１６０程度までの章動減速装置では、摩擦損失は、歯面摩擦損失の半分の程度まで低減され、減速機の作業効率を顕著に向上させるとともに、減速装置の体積を縮小させ、重量を軽くし、放熱を減らすことができ、同じ温升の条件下で、出力密度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

添付図面を参照しながら、それに例示された実施例について詳細に説明することにより、本発明が開示する上記と他の目的、特徴及び利点はさらに明確になる。以下で説明される図面は、本発明が開示するいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとっては、創造的な労力を必要とせずに、これらの図面から他の図面を得ることができる。

【図1】本発明に係る章動減速機の実施例１の全体構造を示す模式図である。

【図2】本発明に係る章動減速機の実施例２の全体構造を示す模式図である。

【図3】本発明に係る章動減速機の実施例３の全体構造を示す模式図である。

【図4】図１における章動減速機の実施例１及び２における斜板の実施例の斜視図である。

【図5】図４における斜板の実施例の正面図である。

【図6】本発明に係る章動減速機の実施例１、２、３における予備引張りの環状弾性膜の実施例を示す斜視図である。

【図7】図６における予備引張りの環状弾性膜の実施例の断面図である。

【図8】図７におけるＩ部分の部分拡大図である。

【図9】本発明に係る章動減速機の実施例１、２、３の平面密集玉軸受の実施例を示す斜視図である。

【図10】本発明に係る章動減速機の実施例１における駆動機構が斜板を駆動させることを示す伝達模式図である。

【図11】本発明に係る章動減速機の実施例１、２、３における章動歯車の実施例の斜視図である。

【図12】図１１における章動歯車の単一の歯形の実施例の斜視図である。

【図13】図１２における章動歯車の単一の歯形の正面図である。

【図14】本発明に係る章動減速機の実施例１、２、３における非章動歯車の単一の歯形の実施例を示す正面図である。

【図15】本発明に係る章動減速機の実施例１、２、３における章動歯車対の噛み合いの実施例を示す模式図である。

【図16】本発明に係る章動減速機の実施例１、２、３をＤＥＬＴＡロボットに適用したことを示す模式図である。 なお、図１３及び図１４における破線は、仮想線であり、本発明の実施例における歯面の構成を説明するために引かれたものである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下では、本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明確且つ完全に説明し、ここで、説明された実施例は本発明の実施例の一部であり、全ての実施例ではないことは明らかである。創造的の労働をしない前提に、本発明における実施例に基づいて当業者が得られた全ての他の実施例は、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれる。

【0014】

本発明の実施例において使用される用語は、特定の実施例を説明するためのみを目的として、本発明を限定することを意図していない。文脈から他の意味が明確に示されていない限り、本発明の実施例及び特許請求の範囲において使用される単数形式の「１種」、「前記」及び「該」は、複数形式を含むことを意図し、「複数種」は、通常少なくとも２種を含むが、少なくとも１種を含む場合もある。

【0015】

本明細書中に使用される「及び／又は」という用語について、関連対象の関連関係を説明するものだけであり、３種の関係が存在可能であることを示しており、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在する場合、ＡとＢが同時に存在する場合及びＢが単独で存在する場合という３種の場合を示し得ることが理解されるべきである。また、本明細書中に、「／」という符号は、通常、前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。

【0016】

また、「含む」という用語又はその他のいずれかの変形について説明すべきであることは、非排他的な「含む」を包括することによって、一連の要素を含む商品やシステムが、それらの要素を含むだけでなく、明示的に列挙されていない他の要素も含まれるように、又は、このような商品又はシステムに固有された要素も含まれるようにすることを意図している。「１つの…を含む」という文によって限定された要素は、さらなる制限がない限り、前記要素を含む商品又はシステムにおいて、別の同じ要素が存在することを排除するものではない。

【0017】

従来の章動減速機は、関節軸受を用いて章動運転を実現しており、その構造が複雑であり、体積が大きくなるが、１倍の出力トルクを増加させると、増加した体積が元の１倍に近いので、応用場面が制限されるとともに、関節軸受を用いることは機械的効率が低いである。

【0018】

本発明は、対称的な章動歯車対を用いて、それが章動発生機構の両側に設けられており、構造を簡素化することができ、従来技術に比べて、同じ出力トルクで章動減速機の体積を小さくすることができ、特に斜板を用いてパワーフローを行い、トルクを１倍増加した場合は、体積がわずかに３０％～４０％増加する。一方、従来の減速機は、関節軸受の構造が複雑で、体積がほぼ１倍増加する。本発明は、トルクの増加を実現するとともに、重量が軽くなり、放熱が小さく、機械的効率が高く、出力密度が大きくなる。
本発明における技術案をさらに説明するために、図１～図１６を参照して、以下の具体的な実施例を提供する。
（実施例１）

【0019】

本実施例では、図１、図４～図９に示すように、ケース３００と、ケース３００内に設けられた２対の章動歯車対であって、各対の章動歯車対は、章動歯車４００と、非章動歯車５００とが噛み合って形成され、非章動歯車５００は、ケース３００内に固設され、又は、ケース３００と一体成形され、各対の章動歯車対における章動歯車４００の歯数は、非章動歯車５００の歯数よりも１つ多くなる２対の章動歯車対と、前記ケース３００内に回動可能に設けられた減速機出力軸３０１と、２つの予備引張りの環状弾性膜であって、各環状弾性膜は、内輪１０１と、外輪２０２と、内輪１０１と外輪１０２との間に接続された環状弾性体１０３とを有し、内輪１０１と外輪１０２には、それぞれの円周方向に沿って複数のリーマー穴が設けられ、章動歯車対の各々における章動歯車は、第１のリーマーボルトによって、環状弾性膜上の外輪１０２と固定的に接続され、且つ、第１のリーマーボルトは、外輪１０２のリーマー穴を通じて外輪１０２のリーマー穴と嵌合しており、減速機出力軸３０１は、第２のリーマーボルトによって環状弾性膜上の内輪１０１と固定的に接続され、且つ、第２のリーマーボルトは、内輪１０１のリーマー穴を通じて内輪１０１のリーマー穴と嵌合しており、前記章動歯車が章動運動を行う際に、環状弾性体１０３による弾性変形を利用して、章動歯車の章動運動を前記減速機出力軸の単一の回動運動に変換させる環状弾性膜と、ケース３００内に設けられた章動発生機構であって、２対の章動歯車対は、章動発生機構の両側に対称に設けられ、章動歯車４００の歯を非回動歯車５００の歯の上に転動させるように、章動歯車４００を章動運動に駆動させるために用いられる前記章動発生機構と、を含む章動減速機を提供する。

【0020】

本実施例では、第１のリーマーボルトと外輪のリーマーとの嵌合、及び第２のリーマーボルトと内輪のリーマーとの嵌合により、環状弾性膜の径方向における位置決め及びトルクの伝達を実現する。好ましくは、第１のリーマーボルトと外輪のリーマー穴とは、隙間嵌めを用い、第２のリーマーボルトと内輪のリーマー穴とは隙間嵌めを用いる。

【0021】

なお、特筆すべきは、本実施例では、章動歯車４００の歯及び非章動歯車５００の歯は、それぞれの歯付きディスクの側の端面に形成され、それぞれの歯は、いずれもぞれぞれの歯付きディスクの径方向に沿って延伸し、それぞれの歯の縦断面積は、歯先から歯底まで徐々に大きくなり、ぞれぞれの歯の横断面積は、それぞれの歯付きディスクの径方向に沿って外から内へ徐々に小さくなり、歯幅は、歯内円端面と歯外円端面との間の距離である。

【0022】

章動歯車４００の歯及び非章動歯車５００の歯は、それぞれの歯付きディスク端面の側に分布され、章動歯車４００の歯の幅方向は、章動歯車４００の径方向と同一であり、非章動歯車５００の歯の幅方向は、非章動歯車５００の径方向と同一であってもよい。

【0023】

好ましくは、図１３及び図１４に示すように、章動歯車４００の動作歯面４０１は、外側に凸な楕円錐面ｂで構成され、且つ、同一の横断面における楕円錐面ｂ上の最高点と最低点との間の距離は、章動歯車４００の径方向に沿って外側から内側へ徐々に小さくなり、非章動歯車５００の歯面の動作歯面５０１は、章動歯車４００が章動運動中に発生する瞬間中心なしエンベロープ面である。章動歯車４００の歯面は、歯先曲面ａ、楕円錐面ｂ、平面ｃ、歯底曲面ｄで構成され、歯先曲面ａの両端の各々には、楕円錐面ｂ、平面ｃ及び歯底曲面ｄが順に接続され、且つ、歯先曲面ａ、楕円錐面ｂ、平面ｃ及び歯底曲面ｄのうちの隣接する両者が接しており、前記歯先曲面ａは、外側に凸な滑らかな曲面であり、前記歯底曲面ｄは、凹んだ滑らかな曲面であり、非章動歯車５００の歯面は、歯先曲面ａと、瞬間中心なしエンベロープ面ｅと、平面ｃと、歯底曲面ｄとで構成され、歯先曲面ａの両端の各々には、瞬間中心なしエンベロープ歯面ｅと、平面ｃと、歯底曲面ｄと、が順に接続され、且つ、歯先曲面ａと、瞬間中心なし歯面ｅと、平面ｃと歯底曲面ｄとのうちの隣接する両者が接しており、歯先曲面ａは、外側に凸な滑らかな曲面であり、歯底曲面ｄは、凹んだ滑らかな曲面である。章動歯車４００と非章動歯車５００は、各々の歯先曲面ａが、外側に凸な滑らかな曲面であり、各々の歯底曲面ｄが凹んだ滑らかな曲面である。章動歯車４００が正逆回動時の耐荷能力を満たすことができる。好ましくは、章動歯車４００及び非章動歯車５００の各々の歯先曲面ａ及び歯底曲面ｄは、スプライン曲面で構成されてもよい。また、章動歯車４００上において、歯先曲面ａの両端の楕円錐面シートｂ、平面ｃ及び歯底曲面ｄが互いに対称的である。非章動歯車５００上の歯先曲面ａの瞬間中心なしエンベロープ歯面ｅと、平面ｃと、歯底曲面ｄとが互いに対称的であってもよい。

【0024】

軸角が小さすぎると、出力機構としての環状弾性膜１０３の応力及び歪みの状態が影響されるので、章動運動を実現するために、軸角が１８０°未満である必要がある。それに対し、歯数の上限は、減速機構の伝達効率に制限されるので、伝達比が大きくなるほど、効率が低くなる。そのため、本実施例では、章動歯車４００と非章動歯車５００との軸角Ｔは、１７７°≦Ｔ＜１８０°となる。

【0025】

本実施例では、章動歯車の動作歯面は、楕円錐面に設けられ、同一の横断面における楕円錐面上の最高点と最低点との間の距離は、章動歯車の径方向に沿って外側から内側へ徐々に小さくなる。円錐面の代わりに楕円錐面を章動歯車の動作歯面として用いることにより、ピンホイールの動作歯面の弧長を効果的に増加させ、同様の歯車径、伝達比及び出力荷重の下で、ピンホイールの動作歯面の弧長を６０％程度増加させ、章動歯車の歯面の局所的な摩耗を低減し、耐用年数を延長することができる。同時に、端面サイクロイドピンホイール対に比べて、同様の歯車径、伝達比及び出力荷重の下で、歯面の接触応力を２３％程度低下させることができ、又は同様の接触応力の下で、耐荷能力を約３０％向上させることができる。

【0026】

さらに好ましくは、章動発生機構は、ケース３００内の減速機出力軸３０１に回動可能に設けられた斜板６００であって、斜板６００の両側には、対称な斜面６０１が設けられ、駆動機構によって回動駆動される斜板６００と、平面密集玉軸受２００であって、斜板６００と、章動歯車対の各々における章動歯車４００との間には、いずれも平面密集玉軸受２００が設けられ、斜板６００の両側面と２対の前記歯車対のそれぞれの前記章動歯車４００の背面は、平面密集玉軸受２００の軌道とされた平面密集玉軸受２００と、を含み、２対の章動歯車対における２つの章動歯車の歯数は等しく、２対の章動歯車対における２つの非章動歯車５００の歯数は等しい、斜板６００が回動する場合に、斜板６００の両側の斜面６０１は、章動歯車４００の歯を前記非章動歯車５００の歯の上に転動させるように、章動歯車４００を章動運動に駆動させる。章動歯車対における２つの非章動歯車５００の歯数が等しいことにより、出力の回動速度が同じく、２つの章動歯車４００の章動角が同じであることが保証され、さらに、同一の斜板６００は、２つの章動歯車４００が同時に章動運転を行うように、２つの章動歯車４００を駆動させることを実現するとともに、斜板６００の両側の応力が不均一な問題を相殺し、斜板６００の軸線を減速機の出力軸と共軸に保持した。

【0027】

図９に示すように、本実施例における平面密集玉軸受は、保持器２０１を含み、保持器２０１において、複数組の玉入れ孔が設けられ、前記玉入れ孔内に保持器の両側面から突出する玉２０２が設けられ、各組の玉入れ孔が半径の異なる楕円に従って配列され、且つ、各組の玉入れ孔が楕円を一週回って設けられ、複数組の前記玉入れ孔が位置する楕円の長軸が同一直線にあり且つそれが位置する楕円の中心が重なり、隣接する２組の玉入れ孔が交差して配列される。本実施例の任意の１組の玉入れ孔のうちの１つの玉入れ孔と最も近い隣接する他の組の玉入れ孔との間の距離は、玉の直径の２倍よりも小さくなることにより、玉の密集配列を確保することができる。特筆すべきは、本実施例における玉は、正円周に従って配列されてもよく、本実施例では、楕円配列を採用することにより、軌道の早期の疲労孔食を避けることができる。

【0028】

本実施例の２対の章動歯車は対称的に配置され、斜板６００の両側に配置され、斜板６００の両側には、２つの対称傾斜面６０１が設けられ、斜板６００が回動する場合、２対の章動歯車４００は同時に章動動作を行い、且つ、２つの章動歯車４００は同一の減速機出力軸３０１を用いてトルクを出力することにより、同じ出力パワーで、平面密集玉軸受２００と章動歯車４００との間及び平面密集玉軸受２００と斜板６００との間の摩擦損失を５０％減少させ、その値は約伝達比に０．０００５を乗算したものである。単段変速比が１６０程度に達した章動減速機について、減少した摩擦損失は歯面摩擦損失の半分程度に近いため、減速装置の作業効率を顕著に向上させる。

【0029】

さらに好ましくは、図１及び図６に示すように、内輪１０１と、内輪１０１に接続された前記減速機出力軸３０１とは同軸に設けられ、外輪１０２と、外輪１０２に接続された前記章動歯車４００とは同軸に設けられ、内輪１０１の軸線と、外輪１０２の軸線とは交差しており、前記章動歯車４００が章動運動すると、前記章動歯車４００の章動運動に適応するように前記環状弾性膜が変形するとともに、環状弾性膜が前記減速機出力軸を駆動して単一の回動運動を行う。また、内輪１０１と、外輪１０２とは、フランジを形成し、内輪１０１で形成されたフランジは第１の接続部とし、外輪１０２で形成されたフランジは第２の接続部とし、内輪は、リーマーボルトにより減速機出力軸３０１と固定的に接続され、外輪は、リーマーボルトにより章動歯車４００と固定的に接続されてもよい。本実施例では、環状弾性膜によって、章動歯車４００の章動運動を減速機の出力軸の単一の回動運動に変換させることを実現し、理論的運動誤差を生成せず、減速機出力軸に伝達された回動角は、理論的に章動歯車４００の自転回動角に厳密に一致しており、且つ、任意の回動角で、出力機構の剛性は一定であるため、出力回動角の変動誤差が発生しない。さらに、エネルギー損失がほとんどなく、余分な熱量を発生しない。さらに、関節軸受の作用を発揮することにより、軸受を追加する必要がなく、環状弾性膜自体が章動歯車４００の径方向力を負担し、且つ章動歯車４００の中心合わせ機能を実現するため、従来の関節軸受を採用した章動減速機に比べ、構造がよりコンパクトであり、減速機の内部空間を縮小し、同じトルクを出力する場合でも、減速機の体積をより小さくすることができ、適用範囲がより広くなる。

【0030】

さらに、図６～図８に示すように、環状弾性体１０３は、一側に凸、且つ、他側が凹となる環状の突起構造であり、前記内輪は、前記環状弾性体１０３の内周縁に接し、前記外輪１０２は、前記環状弾性体１０３の外周縁に接する。さらに、前記突起構造の凹面及び凸面は、円弧面、スプライン曲面、又は余弦曲面構造によって形成される。環状弾性膜の取付け過程で発生された引張変形量を補償するための事前引張の伸び量は、環状弾性膜の取付け過程で発生された引張変形量を補償するための事前引張の伸び量を顕著に低減することができ、環状弾性膜の取付け応力を顕著に低減することができる。適度な予備引張変形は、環状弾性膜の径方向剛性をほとんど低下させないが、過大な予備引張変形量は、その径方向剛性を低下させ、さらに弾性不安定につながる。

【0031】

なお、特筆すべきは、本実施例では、内輪１０１の軸線と外輪１０２の軸線とは交差しているとは、環状弾性膜が取付けられた後の状態であり、環状弾性膜が取付けられた後に、章動歯車４００と非章動歯車５００との軸間角が１８０°未満となるように、環状弾性体１０３が取付けられた後に押圧されて変形する。環状弾性体１０３は、自然状態（取付けられた前に変形していない状態）では、内輪１０１の軸線と外輪１０２の軸線とが重なっている。取付け後に、内輪１０１と外輪１０２とは一定の偏向角度を持つため、環状弾性体１０３の突起構造は、部分的に伸ばされる。

【0032】

具体的には、図１に示すように、減速機出力軸３０１は第１の減速機出力軸３０１１と第２の減速機出力軸３０１２との２つの部分で構成され、非章動歯車５００の裏部には、軸受取付け孔が設けられ、円錐ころ軸受は、軸受取付け孔内に設けられ、第１の減速機出力軸３０１１は、円錐ころ軸受内輪に回動可能に取付けられ、第２の減速機出力軸３０１２は、円錐ころ軸受を介してケース３００に回動可能に取付けられ、かつ、第１の減速機出力軸３０１１と第２の減速機出力軸３０１２のいずれには、円錐面が設けられ、円錐面の軸線は、それが位置する軸の軸線と重なり、第１の減速機出力軸３０１１と第２の減速機出力軸３０１２は、円錐面によって嵌合しており、かつ、ねじによって固定的に接続されており、第１の減速機出力軸３０１１と第２の減速機出力軸３０１２を、剛性軸と同様に同位相で回転させ、第１の減速機出力軸３０１１と第２の減速機出力軸３０１２は、章動歯車の章動運動中に発生された軸方向の力を相殺し、相互にトルクを伝達し、同期同位相の出力運動が保持される。斜板６００は、軸受を介して減速機の出力軸に回動可能に設けられ、斜板６００と減速機の出力軸とが接続された軸受は、調心軸受であってもよい。

【0033】

好ましくは、ケース３００は、第１のケースと第２のケースとで構成され、第１のケースと第２のケースとが係合して固定され、内部に収容空間が形成され、一方の一対の章動歯車対のうちの非章動歯車は、第１のケースに固定され、又は、第１のケースと一体成形されているが、他方の一対の章動歯車対のうちの非章動歯車が第２のケースに固定され、又は、第２のケースと一体成形されている。また、２対の章動歯車対のうちの２つの非章動歯車は、同軸に設けられる。
（実施例２）

【0034】

上記の実施例１を基に、図２に示すように、前記駆動機構はモータであり、直接的に斜板６００を回動駆動させる。モータ磁気回路は、軸方向配置を用いて、モータは、ディスク状で中空のモータであってもよく、ディスク状で中空のモータの回転子９０１は中空構造であり、斜板６００の軸方向におけるフローティングによる回転子への干渉を回避するように、回転子９０１の内円がフランジとして形成され、フランジは、第１の環状弾性膜９０３を介して斜板６００の外周に固定的に接続されているが、回転子は、内部磁気回路を構成する鉄コアを含まず、慣性モーメントが大幅に低下し、動的応答性能がより良好となる。回転子の外円とケースの内面との間には、第１の軸受９０３が設けられ、モータの固定子９０２が回転子の両側に設けられ、ケース９０２内に取付けられている。減速機の軸方向における体積を小さくすることができる。
（実施例３）

【0035】

上記の実施例１を基に、図３に示すように、前記駆動機構は、モータであり、直接的に斜板６００を回動駆動させ、モータ磁気回路は、従来の径方向配置を用いて、斜板６００は、ネッキングシャフトセグメント６１０を有し、斜板６００の２つの斜面６０１は、ネッキングシャフトセグメント６１０の軸方向の両側に位置し、斜板６００には、それと同軸である貫通孔が設けられ、減速機出力軸３０１の外円面には、第２の軸受９０４が設けられ、第２の軸受９０４は、斜板６００を減速機出力軸３０１に対して回動させることができるように、斜板６００の貫通孔に取付けられるが、第２の軸受９０４は、斜板６００を径方向において位置決め及び支持する役割を果たすように、２つが設けられてもよく、前記ネッキングシャフトセグメントは、前記モータの回転子９０１として、モータの固定子９０２がケース３００内に設けられて回転子９０１と嵌合する。
（実施例４）

【0036】

上記の実施例１を基に、前記駆動機構は、モータ及び伝達機構を含み、モータは、伝達機構を介して斜板６００を回動駆動させる。さらに好ましくは、伝達機構は、チェーン及びスプロケットを含み、斜板６００の外周円には、その周方向に沿って均一に分布される複数のスプロケット歯が形成され、モータの軸には、スプロケットが固設され、スプロケットは、チェーンによって斜板６００におけるスプロケット歯に接続される。さらに好ましくは、伝達機構は、伝達歯車を含み、斜板６００の外周円には、その周方向に沿って均一に分布される複数の歯車歯が形成され、モータの軸には、歯車が固設され、歯車と斜板６００上の歯車の歯とは、噛み合って伝達する。
（実施例５）

【0037】

上記の実施例１を基に、前記斜板６００の外周には、歯車歯が形成され、伝達機構は、円錐歯車対であってもよく、一方の円錐歯車は、主動歯車としてモータによって駆動され、他方の円錐歯車は、従動歯車として機能し、且つ、他方の円錐歯車には、それと同軸である歯車軸が設けられ、前記歯車軸には、平歯車が設けられ、前記平歯車は、斜板６００の歯車歯と噛み合い、モータの軸と減速機出力軸とは９０°となり、多軸ロボットのロボットアームに適用され、モータを設備アーム内に隠してロボットアームを揺動駆動させることができる。
（実施例６）

【0038】

上記の実施例１を基に、図１０に示すように、駆動機構は、駆動モータ６２０及び伝達機構を含み、伝達機構は、第１の伝達軸６３１と、第２の伝達軸６３２と、やまば歯車６３３と、２つのはすば歯車６３４と、２つの平歯車６３５と、を含み、第一伝達軸６３１と第二伝達軸６３２とには、それぞれ平歯車６３５及びはすば歯車６３４が固設され、斜板６００の外円には、歯車歯が形成され、２つの平歯車６３５と噛み合って、駆動モータ６２０の軸には、やまば歯車６３３が固設され、２つのはすば歯車６３４は、それぞれやまば歯車６３３と噛み合い、２つのはすば歯車６３４の回動方向は逆であってもよい。やまば歯車６３３は、それぞれ２つの円筒はすば歯車と噛み合うことによって、パワーフロー及び自動的な荷重の均一化を実現し、さらに、２つの平歯車と斜板外縁歯車とが噛み合うことにより、動力を斜板に収束させることを実現した。パワーフローによって、斜板の厚さを半分に減少させることができ、減速機の重量を低減し、出力密度を向上させることができる。

【0039】

上記の実施例１～６において、２つの斜面６０１の斜板６００と、１つの減速器内に２組の章動歯車４００を鏡映対称に配置することにより、減速装置の動力密度を顕著に向上させ、軸受の摩擦損失を減少させ、減速装置の伝達効率をさらに向上させることができる。当該配置は、特に２つの出力端を有する減速機に適用される。図１６に示すように、章動減速機は、ＤＥＬＴＡロボットに適用され、各アームは、２つの出力フランジを必要とし、本実施例では、章動減速機は、２つの出力フランジ（第１の減速機出力軸３０１１及び第２の減速機出力軸３０１２上の出力フランジ）を有し、各アームを回動駆動させることができることにより、構造をコンパクトにし、大きな出力トルク及び構造剛性を有する。

【0040】

実施例１～６のいずれかを基に、さらに、斜板６００の厚さが大きい側には、斜板６００の回動時に斜板６００の動的バランスを実現するための開口（図示せず）が設けられ、斜板６００の高い回動速度での動的バランスを満たしてもよい。

【0041】

以上、本開示の実施例について具体的に示して説明した。理解すべきことは、本開示は、説明した詳細な構造、設定方式又は実現方法に限定されるものではない。逆に、本開示は添付した請求項の要旨及び範囲内に含まれる様々な変更及び同等の設置を含むことを意図する。

【符号の説明】

【0042】

１０１－内輪、１０２－外輪、１０３－環状弾性体、２００－平面密集玉軸受、２０１－保持器、２０２－玉、３００－ケース、３０１－減速機出力軸、３０１１－第１の減速機出力軸、３０１２－第２の減速機出力軸、４００－章動歯車、５００－非章動歯車、６００－斜板、６０１－斜面、６１０－ネッキングシャフトセグメント、６２０－駆動モータ、６３１－第１の伝達軸、６３２－第２の伝達軸、６３３－やまば歯車、６３４－はすば歯車、６３５－平歯車、９００－モータ、９０１－回転子、９０２－固定子、９０３－第１の環状弾性膜、９０４－第２の軸受、ａ－歯先曲面、ｂ－楕円錐面、ｃ－平面、ｄ－歯底曲面、ｅ－瞬間中心なし歯面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】