JP2019060477A - Reduction gear and actuator employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力側部材の回転を減速して出力側部材に伝達する減速機と、それを用いたアクチュエータに関する。 The present invention relates to a reduction gear that decelerates the rotation of an input side member and transmits it to the output side member, and an actuator using the same.
モータ駆動によって被駆動部材を作動させる装置では、出力側で大きな回転力(トルク)を得るために、駆動モータの回転を減速して出力する減速機を組み込んでいることが多い。高い減速比が得られる減速機としては、差動遊星歯車機構を用いたもの(例えば、特許文献1参照。)や、波動歯車機構を用いたもの(例えば、特許文献2参照。)が知られている。このような高減速比の減速機は、その減速機を組み込む装置の駆動モータの小型化に大きく寄与することができる。 Devices that operate driven members by motor drive often incorporate a reduction gear that decelerates and outputs the rotation of the drive motor to obtain a large rotational force (torque) on the output side. As a reduction gear capable of obtaining a high reduction ratio, one using a differential planetary gear mechanism (see, for example, Patent Document 1) and one using a wave gear mechanism (see, for example, Patent Document 2) are known. ing. Such a reduction gear with a high reduction ratio can greatly contribute to the miniaturization of the drive motor of a device incorporating the reduction gear.
しかしながら、上記のような高減速比の減速機を用いた装置では、出力側から減速機の出力側部材を回転させるための回転トルクが大きいので、駆動モータが停止したときに、減速機の出力側部材に連結された被駆動部材を手動で動かすことが難しく、メンテナンスや原点調整等の作業がやりにくいという問題があった。また、駆動モータ停止中に、被駆動部材に衝撃的な逆入力トルクが加えられた場合に、減速機等の内部部品が破損するおそれもあった。 However, in a device using a reduction gear having a high reduction ratio as described above, since the rotational torque for rotating the output side member of the reduction gear from the output side is large, the output of the reduction gear when the drive motor stops There is a problem that it is difficult to manually move the driven member connected to the side member, and it is difficult to perform operations such as maintenance and origin adjustment. In addition, there is also a risk that the internal parts such as the reduction gear may be damaged when an impact reverse input torque is applied to the driven member while the drive motor is stopped.
そこで、本発明は、出力側から出力側部材を容易に回転させることができる減速機と、その減速機を用いたアクチュエータを提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the reduction gear which can rotate an output side member easily from an output side, and the actuator using the reduction gear.
上記課題を解決するため、本発明の減速機は、入力側部材と出力側部材との間に設けられる減速機構と、非作動時は前記減速機構に含まれる被制御部材を回転不能に拘束し、作動により前記被制御部材を回転自在に解放する動作制御機構とを備え、前記被制御部材が動作制御機構によって回転不能に拘束された状態で、前記入力側部材に入力トルクを加えられたときには、前記減速機構が入力側部材の回転を減速して出力側部材に伝達し、前記被制御部材が動作制御機構から回転自在に解放された状態で、前記出力側部材に逆入力トルクを加えられたときには、前記出力側部材の回転に伴って被制御部材が回転し、前記減速機構が入力側部材に回転を伝達しない構成としたのである。 In order to solve the above-mentioned problems, the reduction gear of the present invention restrains the control member included in the reduction mechanism so as not to be rotatable when the reduction mechanism is provided between the input side member and the output side member and when not operating. When an input torque is applied to the input side member in a state where the operation control mechanism rotatably releases the controlled member by operation and the controlled member is unrotatably restrained by the operation control mechanism The reduction mechanism decelerates the rotation of the input side member and transmits it to the output side member, and a reverse input torque is applied to the output side member in a state where the controlled member is rotatably released from the operation control mechanism. When this happens, the controlled member rotates with the rotation of the output side member, and the reduction mechanism does not transmit the rotation to the input side member.
上記の構成によれば、動作制御機構を作動させて減速機構の被制御部材を回転自在に解放することにより、出力側部材に逆入力トルクが加えられても入力側部材を増速回転させる動作を行わなくなるので、メンテナンスや原点調整等の際に、動作制御機構を作動させることにより出力側から出力側部材を容易に回転させることができる。 According to the above configuration, the operation control mechanism is operated to rotatably release the controlled member of the speed reduction mechanism, thereby accelerating and rotating the input side member even when the reverse input torque is applied to the output side member. Therefore, the output side member can be easily rotated from the output side by operating the operation control mechanism at the time of maintenance or home position adjustment.
前記減速機構としては、前記入力側部材と回転伝達可能に連結される第1太陽歯車と、前記第1太陽歯車の径方向外側に配される第1内歯車と、前記第1太陽歯車と第1内歯車の両方に噛み合う複数の第1遊星歯車と、前記各第1遊星歯車を自転可能に支持し、前記被制御部材となる第1キャリアとからなる第1遊星歯車機構と、前記入力側部材と回転伝達可能に連結される第2太陽歯車と、前記第1内歯車と異なる歯車仕様で形成され、前記第2太陽歯車の径方向外側に配されて前記第1内歯車と一体に回転する第2内歯車と、前記第2太陽歯車と第2内歯車の両方に噛み合う複数の第2遊星歯車と、前記各第2遊星歯車を自転可能に支持し、前記出力側部材と回転伝達可能に連結される第2キャリアとからなる第2遊星歯車機構とを、軸方向に並べて配置した差動遊星歯車機構を採用することができる。 As the reduction gear mechanism, a first sun gear connected to the input side member so as to be able to transmit rotation, a first internal gear disposed radially outward of the first sun gear, and the first sun gear and the first sun gear A first planetary gear mechanism including a plurality of first planetary gears meshing with both internal gears and a first carrier rotatably supporting the first planetary gears, and the first carrier serving as the controlled member; and the input side A second sun gear connected to a member so as to be capable of transmitting rotation, and a gear specification different from that of the first internal gear, is disposed radially outward of the second sun gear, and rotates integrally with the first internal gear. , Rotatably supporting a plurality of second planetary gears meshing with both the second sun gear and the second internal gear, and the respective second planetary gears, and capable of transmitting rotation to the output side member A second planetary gear mechanism comprising a second carrier connected to the It can be employed differential planetary gear mechanism which is arranged in direction.
あるいは、前記減速機構として、前記入力側部材と回転伝達可能に連結されるウェイブジェネレータと、前記ウェイブジェネレータの径方向外側に配され、前記被制御部材となるサーキュラースプラインと、前記ウェイブジェネレータとサーキュラースプラインとの間に配され、前記出力側部材と一体回転するように連結されるフレックススプラインとからなる波動歯車機構を採用することもできる。 Alternatively, as the reduction mechanism, a wave generator connected to the input side member so as to be capable of transmitting rotation, a circular spline disposed on the radially outer side of the wave generator and serving as the controlled member, the wave generator and the circular spline And a wave gear mechanism comprising a flex spline connected so as to rotate integrally with the output side member.
一方、前記動作制御機構としては、前記被制御部材と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、通電により前記アーマチュアをブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させる電磁石とを備えた無励磁型電磁ブレーキ、あるいは、前記被制御部材と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、前記アーマチュアをブレーキ板から離反させる離反ばねと、通電により前記アーマチュアを離反ばねの弾力に抗してブレーキ板に押し付ける電磁石とを備えた励磁型電磁ブレーキを採用することができる。 On the other hand, as the operation control mechanism, a brake plate connected non-rotatably with the controlled member, an armature axially opposed to the brake plate and held so as to be axially movable and non-rotatable, A non-excitation type electromagnetic brake provided with a brake spring for pressing the armature against the brake plate and an electromagnet for moving the armature away from the brake plate against the elastic force of the brake spring when energized, or non-rotatable relative to the controlled member A brake plate to be connected, an armature axially opposed to the brake plate and held axially movably and non-rotatably, a separating spring for separating the armature from the brake plate, and a spring for separating the armature by energization Use an excitation type electromagnetic brake equipped with an electromagnet that presses against the brake plate against the elasticity of the Can.
また、前記動作制御機構として、前記被制御部材に相対回転不能に連結されたブレーキ板と、前記ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持された制動板と、前記制動板をブレーキ板に押し付けるブレーキばねと、手動操作により前記制動板をブレーキばねの弾力に抗してブレーキ板から離反させるブレーキ解除部材とを備えたものを採用することもできる。 Further, as the operation control mechanism, a brake plate connected non-rotatably to the controlled member, a brake plate axially opposed to the brake plate and held so as to be axially movable and non-rotatable, It is also possible to employ one provided with a brake spring that presses the brake plate against the brake plate and a brake release member that moves the brake plate away from the brake plate against the elastic force of the brake spring by manual operation.
また、本発明のアクチュエータは、上述した構成の減速機の入力側部材に駆動モータを接続し、前記減速機の出力側部材の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダを設け、前記アブソリュートエンコーダの検出値に基づいて駆動モータを制御することにより、前記出力側部材の位置決めを行うものである。 In the actuator according to the present invention, the drive motor is connected to the input side member of the reduction gear having the above-mentioned configuration, and an absolute encoder for detecting the rotational direction position of the output side member of the reduction gear is provided. By controlling the drive motor based on the above, the positioning of the output side member is performed.
本発明の減速機は、上述したように、動作制御機構を作動させて減速機構の被制御部材を回転自在に解放することにより、出力側部材に逆入力トルクが加えられても入力側部材を増速回転させる動作を行わなくなるので、出力側から出力側部材を容易に回転させることができる。したがって、この減速機を組み込んだ装置では、駆動モータが停止しているときに、減速機の動作制御機構を作動させた状態で、減速機の出力側部材に連結された被駆動部材を手動で容易に動かすことができ、メンテナンスや原点調整等の作業を効率よく行えるし、被駆動部材に衝撃的な逆入力トルクが加えられても内部部品が破損するおそれがない。 In the reduction gear of the present invention, as described above, the operation control mechanism is operated to rotatably release the controlled member of the reduction mechanism, so that the input member can be applied even if reverse input torque is applied to the output member. Since the operation of increasing the speed of rotation is not performed, the output side member can be easily rotated from the output side. Therefore, in a device incorporating this reduction gear, the driven member connected to the output side member of the reduction gear is manually operated while the operation control mechanism of the reduction gear is operating when the drive motor is stopped. It can be easily moved, can perform operations such as maintenance and home position adjustment efficiently, and there is no risk that the internal parts will be damaged even if an impactive reverse input torque is applied to the driven member.
また、本発明のアクチュエータは、上述した構成の減速機の入力側部材に駆動モータを接続し、減速機の出力側部材の回転方向位置を検出するアブソリュートエンコーダを設けたものであるから、動作制御機構を作動させて出力側から出力側部材を回転させた後も、出力側部材の回転方向位置を正確に検出でき、その検出値に基づいて駆動モータの制御を行うことにより、出力側部材および被駆動部材を精度よく位置決めすることができる。 Further, the actuator according to the present invention connects the drive motor to the input side member of the reduction gear having the above-described configuration, and is provided with an absolute encoder for detecting the rotational direction position of the output side member of the reduction gear. Even after the mechanism is actuated and the output side member is rotated from the output side, the rotational direction position of the output side member can be accurately detected, and the drive motor is controlled based on the detected value. The driven member can be accurately positioned.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1乃至図5は第1実施形態の減速機を示す。この減速機は、図1に示すように、入力軸(入力側部材)1と、入力軸1の一端部を通す中空軸状の出力軸(出力側部材)2と、入力軸1と出力軸2の間に設けられる減速機構3と、減速機構3の動作を制御する動作制御機構4と、図示省略した外部部材に固定されるハウジング5とを備えている。その入力軸1は駆動モータ(図示省略)に連結され、出力軸2は被駆動部材(図示省略)に連結される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. 1 to 5 show a reduction gear according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, this speed reducer includes an input shaft (input side member) 1, a hollow shaft-like output shaft (output side member) 2 passing one end of the
前記ハウジング5は、減速機構3の径方向外側に配される円筒状の本体部5aと、その一端に後述するように一体化される蓋部5bとからなり、本体部5aの他端に形成されたフランジ部を軸方向に貫通する複数の取付孔5cで外部部材に固定されるようになっている。そして、その蓋部5bが軸受6を介して出力軸2を回転自在に支持しており、出力軸2と入力軸1の一端部との間には、両者を相対回転可能とする一対の軸受7が組み込まれている。
The
前記減速機構3は、ハウジング5内に第1遊星歯車機構11と第2遊星歯車機構21を軸方向に並ぶ状態で配置した差動遊星歯車機構である。
The
第1遊星歯車機構11は、図1および図2に示すように、入力軸1と回転伝達可能に連結される第1太陽歯車12と、第1太陽歯車12の径方向外側に配される第1内歯車13と、第1太陽歯車12と第1内歯車13の両方に噛み合う複数の第1遊星歯車14と、各第1遊星歯車14の中心から突出する軸部14aを軸受15を介して自転可能に支持する第1キャリア16とからなる。その第1太陽歯車12は、入力軸1の断面D字状部分の外周に嵌合固定されているが、入力軸1と一体に形成してもよい。また、第1キャリア16は、後述するように動作制御機構4に連結され、動作制御機構4によって回転不能に拘束されるか、あるいは回転自在に解放される被制御部材となっている。
The first
また、第2遊星歯車機構21は、図1および図3に示すように、入力軸1に一体形成された第2太陽歯車22と、第2太陽歯車22の径方向外側に配され、第1内歯車13と異なる歯車仕様で一体に形成された第2内歯車23と、第2太陽歯車22と第2内歯車23の両方に噛み合う複数の第2遊星歯車24と、各第2遊星歯車24の中心に通される支軸26aを有し、各第2遊星歯車24を軸受25を介して自転可能に支持する第2キャリア26とからなる。その第2キャリア26は出力軸2と一体に形成されている。また、第2内歯車23は、第1内歯車13とともに軸受17、27を介してハウジング5に回転自在に支持されている。なお、第2太陽歯車22は入力軸1と別体に形成して回転伝達可能に連結してもよく、第2キャリア26は出力軸2と別体に形成して回転伝達可能に連結してもよい。
In addition, as shown in FIGS. 1 and 3, the second
前記動作制御機構4は、図1および図4に示すように、第1遊星歯車機構11の第1キャリア16に連結されるブレーキ板31と、ブレーキ板31の外側面と軸方向で対向するアーマチュア32と、ブレーキ板31の内側面と軸方向で対向する摩擦板33と、アーマチュア32をブレーキ板31に押し付ける複数のブレーキばね34と、通電によりアーマチュア32をブレーキばね34の弾力に抗してブレーキ板31から離反させる電磁石35と、ブレーキ板31とアーマチュア32の径方向外側で摩擦板33と電磁石35とに挟まれる複数のスペーサ36を備えた無励磁型電磁ブレーキである。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
ブレーキ板31は、図4に示すように、その内周が略正方形状に形成されており、同じ形状に形成された第1キャリア16の筒状連結部16aの外周に嵌め込まれて、第1キャリア16と相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。なお、第1キャリア16の筒状連結部16aと入力軸1の断面D字状部分との間には、両者を相対回転可能とする軸受8が組み込まれている。
As shown in FIG. 4, the
アーマチュア32は、図1に示すように、入力軸1の断面D字状部分の外周に摺動自在に嵌め込まれるとともに、外周部分に摩擦板33と電磁石35を連結する複数のボルト37が通されることにより、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されている。
The
ブレーキばね34は、電磁石35のアーマチュア32との対向面に設けられた凹部に弾性圧縮状態で保持されてアーマチュア32を押圧している。なお、ブレーキばね34はコイルばねが用いられているが、他の弾性部材を採用することもできる。
The
摩擦板33とスペーサ36と電磁石35とは、摩擦板33の内側面からスペーサ36を貫通して電磁石35にねじ込まれる複数のボルト38で一体化されている。そして、ハウジング5の蓋部5bの外側面から、複数のボルト9がハウジング本体部5a、摩擦板33およびスペーサ36を貫通して電磁石35にねじ込まれることにより、ハウジング5の蓋部5bが本体部5aに一体化されるとともに、摩擦板33、各スペーサ36および電磁石35がハウジング5に固定されている。また、電磁石35の内周には、入力軸1の他端部を回転自在に支持する軸受10が組み込まれている。
The
したがって、電磁石35に通電していないときには、ブレーキばね34がアーマチュア32をブレーキ板31に押し付けることにより、アーマチュア32に押されたブレーキ板31がハウジング5に固定された摩擦板33に押し付けられ、電磁石35に通電すると、図5に示すように、電磁石35がアーマチュア32を吸引してブレーキばね34の弾力に抗して軸方向移動させ、ブレーキ板31から離反させる。すなわち、非通電時(非作動時)はブレーキ板31とこれに連結された減速機構3の第1キャリア16を回転不能に拘束し、通電(作動)によりブレーキ板31および第1キャリア16を回転自在に解放するようになっている。なお、ブレーキ板31を第1キャリア16に固定すれば、摩擦板33は省略することができる。
Therefore, when the
次に、この減速機の動作について説明する。この減速機では、通常、動作制御機構(無励磁型電磁ブレーキ)4の電磁石35には通電されておらず、減速機構3の被制御部材である第1キャリア16が回転不能に拘束されている。この状態で、図示省略した駆動モータから入力軸1に入力トルクが加えられたときは、まず、入力軸1と第1太陽歯車12および第2太陽歯車22が一体に回転する。すると、第1遊星歯車機構11では、第1遊星歯車14が第1キャリア16に公転を拘束された状態で自転して、第1内歯車13を入力軸1と逆の方向に回転させる。そして、第2遊星歯車機構21では、第2内歯車23が第1内歯車13と一体に回転するので、第2遊星歯車24が第2太陽歯車22と第2内歯車23の回転速度差に応じて自転しながら公転し、この第2遊星歯車24の公転が第2キャリア26を介して出力軸2に伝達される。
Next, the operation of this reduction gear will be described. In this reduction gear, normally, the
一方、駆動モータを停止させてメンテナンス等の作業を行うときは、動作制御機構4の電磁石35に通電して、減速機構3の第1キャリア16を回転自在に解放する。この状態で、図示省略した被駆動部材から出力軸2に逆入力トルクを加えると、まず、出力軸2と一体に第2キャリア26が回転する。すると、第2遊星歯車機構21では、第2太陽歯車22が停止しているため、第2遊星歯車24が自転しながら公転し、第2内歯車23を回転させる。そして、第1遊星歯車機構11では、第1太陽歯車12が停止しているため、第2内歯車23と一体の第1内歯車13の回転によって、第1遊星歯車14が自転しながら第1キャリア16とともに公転する。したがって、入力軸1および駆動モータには回転が伝達されない。
On the other hand, when the drive motor is stopped and work such as maintenance is performed, the
この減速機は、上述したように、減速機構(差動遊星歯車機構)3の被制御部材である第1キャリア16が動作制御機構(無励磁型電磁ブレーキ)4によって回転不能に拘束された状態で、入力軸1に入力トルクを加えられたときには、減速機構3が入力軸1の回転を減速して出力軸2に伝達し、第1キャリア16が動作制御機構4から回転自在に解放された状態で、出力軸2に逆入力トルクを加えられたときには、出力軸2の回転に伴って第1キャリア16が回転し、減速機構3が入力軸1に回転を伝達しないようになっている。そして、第1キャリア16を回転自在に解放すれば、逆入力トルクに対しては、入力軸1を増速回転させる動作を行わなくなって、第1キャリア16を回転不能に拘束している場合に比べて回転トルクが大幅に低減されるので、出力側から出力軸2を容易に回転させることができる。
As described above, in the reduction gear, the
したがって、この減速機を組み込んだ装置では、通常運転時は、減速機構3の2つの遊星歯車機構11、21による差動運動を利用した高い減速率が得られるうえ、駆動モータが停止しているときは、動作制御機構4の電磁石35に通電するだけで、出力軸2に連結された被駆動部材を容易に手動で動かせるようになり、メンテナンスや原点調整等の作業を効率よく行うことができる。
Therefore, in a device incorporating this reduction gear, in normal operation, a high reduction ratio is obtained using the differential movement by the two
また、駆動モータ停止中に、動作制御機構4の電磁石35に通電しておけば、被駆動部材から出力軸2に衝撃的な逆入力トルクが加えられても、出力軸2が大きな抵抗を受けることなく回転し、減速機等の内部部品が破損するおそれがない。
In addition, if the
ここで、動作制御機構4は、図6および図7に示すようなノーバックラッシタイプの無励磁型電磁ブレーキに変更することもできる。この変形例の動作制御機構(無励磁型電磁ブレーキ)4は、ブレーキ板31として可撓性のある円板を用い、その内周部を第1キャリア16の筒状連結部16aの端面にねじ止めすることにより、第1キャリア16の筒状連結部16aに対するブレーキ板31のバックラッシをなくしたものである。また、そのブレーキ板31を挟むアーマチュア32の内側面と摩擦板33の外側面には、環状のライニング32a、33aが取り付けられている。
Here, the
そして、電磁石35に通電していないときには、図6に示すように、ブレーキばね34に押されたアーマチュア32がブレーキ板31を撓ませて摩擦板33に押し付け、電磁石35に通電すると、図7に示すように、電磁石35に吸引されたアーマチュア32がブレーキばね34の弾力に抗して軸方向移動し、ブレーキ板31は弾性復元してアーマチュア32および摩擦板33から離れて回転自在に解放されるようになっている。
Then, when the
したがって、このノーバックラッシタイプの無励磁型電磁ブレーキからなる動作制御機構4を組み込めば、上記図1乃至図5の例におけるブレーキ板31と第1キャリア16の筒状連結部16aの互いの摺動による摩耗がなくなり、動作制御機構4の動作の安定性向上が図れる。
Therefore, if the
図8乃至図10は第2実施形態の減速機を示す。この実施形態では、第1実施形態の動作制御機構(無励磁型電磁ブレーキ)4に代えて、手動で減速機構3の動作を制御する動作制御機構40を採用している。
8 to 10 show a reduction gear according to a second embodiment. In this embodiment, instead of the operation control mechanism (non-excitation type electromagnetic brake) 4 of the first embodiment, an
この第2実施形態の動作制御機構40は、図8および図9に示すように、第1遊星歯車機構11の第1キャリア16に連結されるブレーキ板41と、ブレーキ板41の外側面と軸方向で対向する制動板42と、ブレーキ板41の内側面と軸方向で対向する摩擦板43と、制動板42をブレーキ板41に押し付ける複数のブレーキばね44と、ブレーキばね44を保持するばね受け板45と、ブレーキ板41と制動板42の径方向外側で摩擦板43とばね受け板45とに挟まれる複数のスペーサ46と、手動操作により制動板42をブレーキばね44の弾力に抗してブレーキ板41から離反させるブレーキ解除部材47とを備えている。
The
このうち、ブレーキ板41、制動板42、摩擦板43、ブレーキばね44およびスペーサ46は、第1実施形態の動作制御機構4のブレーキ板31、アーマチュア32、摩擦板33、ブレーキばね34およびスペーサ36と同じ構成および機能を有するものであり、ばね受け板45は第1実施形態の動作制御機構4の電磁石35と同じ位置に配されるものである。そのブレーキ板41は第1キャリア16と相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結され、制動板42は摩擦板43とばね受け板45を連結する複数のボルト48を通されて、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されている。なお、ブレーキ板41を第1キャリア16に固定すれば、摩擦板43は省略することができる。
Among them, the
また、摩擦板43、スペーサ46およびばね受け板45は、ボルト49で一体化されるとともに、ボルト9でハウジング5に固定されている。そして、摩擦板43には、その二面幅部分から径方向と平行な方向に突出して、後述するようにブレーキ解除部材47を支持する支軸43aが設けられている。
The
前記ブレーキ解除部材47は、本体部が略逆Y字状の部材である。その本体部は、制動板42と摩擦板43の間から径方向外側へ延びるレバー部47aと、レバー部47aの下端から二股に分かれ、ブレーキ板41の径方向外側に配される一対の脚部47bとからなる。そして、各脚部47bの下端に設けられた取付部47cが、それぞれ摩擦板43の支軸43aに回動可能に取り付けられている。また、各脚部47bの取付部47cの近傍には、制動板42の内側面と対向する突起47dが設けられている。その2つの突起47dは入力軸1の軸心を挟んで対向する位置に配され、ブレーキ解除部材47を入力側へ回動させたときに、バランスよく制動板42を押圧できるようになっている。なお、各脚部47bおよび両脚部47bの境界部分の内周には、スペーサ46およびボルト48との干渉を避けるための切欠き47eが設けられている。
The
したがって、ブレーキ解除部材47を操作していないときは、ブレーキばね44が制動板42をブレーキ板41に押し付けることにより、制動板42に押されたブレーキ板41がハウジング5に固定された摩擦板43に押し付けられ、図10に示すように、ブレーキ解除部材47のレバー部47aを手動で操作して、ブレーキ解除部材47全体を摩擦板43の支軸43aのまわりに入力側へ回動させると、ブレーキ解除部材47の外側面の2つの突起47dが制動板42を押してブレーキばね44の弾力に抗して軸方向移動させ、制動板42がブレーキ板41から離反する。すなわち、非操作時(非作動時)はブレーキ板41とこれに連結された減速機構3の第1キャリア16を回転不能に拘束し、手動操作(作動)によりブレーキ板41および第1キャリア16を回転自在に解放するようになっている。
Therefore, when the
この第2実施形態でも、第1実施形態と同様、通常運転時は差動遊星歯車機構からなる減速機構3によって高い減速率が得られるうえ、駆動モータ停止時は、動作制御機構40のブレーキ解除部材47を手動で回動させるだけで、出力側から出力軸2を容易に回転させられるようになるので、被駆動部材を手動で動かして効率よくメンテナンス等を行うことができる。
In the second embodiment as well, as in the first embodiment, a high speed reduction ratio can be obtained by the
また、駆動モータ停止中に、例えば、回動させた状態のブレーキ解除部材47とハウジング5の間に楔状のストッパを差し込むこと等により、動作制御機構40が作動した状態を保持するようにすれば、第1実施形態と同様、出力軸2に衝撃的な逆入力トルクが加えられても内部部品の破損を防止することができる。
Further, for example, by inserting a hook-like stopper between the
そして、第1実施形態では、停電時に動作制御機構4の電磁石35に通電するための電源装置を別途必要とするのに対し、第2実施形態では、動作制御機構40を作動させるのに電力を必要としないので、装置全体の構成を簡素化することができる。また、第1実施形態では、駆動モータ停止中の衝撃的な逆入力トルクに対して内部部品を保護するには電磁石35に通電し続ける必要があるが、第2実施形態では、ストッパ等でブレーキ解除部材47を回動した状態で保持しておけばよいので、第1実施形態よりも電力消費の少ない装置となる。
And in 1st Embodiment, the power supply device for electrically supplying to electromagnet 35 of
図11および図12は第3実施形態の減速機を示す。この実施形態では、第1実施形態の減速機構(差動遊星歯車機構)3に代わる減速機構60として、楕円と真円の差動を利用した波動歯車機構を採用したものである。また、合わせて第1実施形態と異なる構成の入力軸51、出力軸52およびハウジング53を用い、出力軸52を支持するクロスローラ軸受54を組み込んでいる。そのハウジング53は、第1実施形態の本体部5aを短縮して蓋部5bをなくした形状で、第1実施形態と同様に複数の取付孔53aで外部部材に固定されるようになっている。そして、ハウジング53とクロスローラ軸受54の外輪が、第1実施形態のボルト9に代わる複数のボルト55により、動作制御機構4の摩擦板33、各スペーサ36および電磁石35と一体化されている。
11 and 12 show a reduction gear according to a third embodiment. In this embodiment, a wave gear mechanism using a differential between an ellipse and a perfect circle is adopted as a
この第3実施形態の減速機構(波動歯車機構)60は、入力軸51と回転伝達可能に連結されるウェイブジェネレータ(波動発生器)61と、ウェイブジェネレータ61の径方向外側に配されるサーキュラースプライン(剛性内歯歯車)62と、ウェイブジェネレータ61とサーキュラースプライン62との間に円筒部が挟まれるフレックススプライン(可撓性外歯歯車)63とからなる。そのサーキュラースプライン62は、後述するように動作制御機構4に連結され、動作制御機構4によって回転不能に拘束されるか、あるいは回転自在に解放される被制御部材となっている。
The reduction mechanism (wave gear mechanism) 60 according to the third embodiment includes a wave generator (wave generator) 61 coupled to the
ウェイブジェネレータ61は、径方向断面が楕円形のカム61aの外周にボールベアリング61bの内輪を嵌合固定したもので、入力軸51の一端側の小径部にキー結合により回転伝達可能に連結されている。なお、入力軸51の一端部は小径部よりもさらに小径に形成されており、この一端部と出力軸52の間に軸受7が組み込まれている。また、入力軸51は、他端側の大径部が軸受8、10の内周に嵌め込まれ、他端部のみが図示省略した駆動モータとの連結のために断面D字状に形成されている。
The
サーキュラースプライン62は、その内周に歯が設けられた円環状の部品であり、第1実施形態の第1キャリア16の代わりに配される連結部材64にボルト結合されている。その連結部材64は、第1キャリア16と同じく、断面略正方形状の筒状連結部64aが動作制御機構4のブレーキ板31の内周に嵌め込まれており、これにより、サーキュラースプライン62が連結部材64を介してブレーキ板31に相対回転不能に連結されている。
The
また、フレックススプライン63は、金属弾性体で形成され、円筒部の外周にサーキュラースプライン62内周の歯と噛み合う歯が設けられた薄肉カップ状の部品であり、その蓋部で出力軸52に固定されている。出力軸52は、フレックススプライン63の蓋部およびその軸方向両側に配される2つの挟み付け部材とボルト止めされる中間部材52aと、中間部材52aとともにクロスローラ軸受54の内輪にボルト止めされる蓋部材52bとからなり、適宜の手段で図示省略した被駆動部材に連結される。
Also, the
この第3実施形態の減速機では、動作制御機構4の電磁石35に通電されておらず、減速機構60の被制御部材であるサーキュラースプライン62が回転不能に拘束されている状態で、前記駆動モータから入力軸51に入力トルクが加えられたときは、まず、入力軸51と一体にウェイブジェネレータ61のボールベアリング61bの内輪が回転する。すると、ボールベアリング61bの外輪に円筒部の内周を押圧されたフレックススプライン63が、弾性変形してサーキュラースプライン62との噛合位置を変えていく。これにより、フレックススプライン63がサーキュラースプライン62との歯数の差分だけ回転し、その回転が出力軸52に伝達される。
In the reduction gear of the third embodiment, the drive motor is operated in a state where the
一方、動作制御機構4の電磁石35に通電して、減速機構60のサーキュラースプライン62を回転自在に解放した状態で、前記被駆動部材から出力軸52に逆入力トルクが加えられたときは、まず、出力軸52と一体にフレックススプライン63が回転する。すると、サーキュラースプライン62はフレックススプライン63と一体に(フレックススプライン63との噛合位置を変えることなく)回転する。このとき、フレックススプライン63とその内周に嵌め込まれたウェイブジェネレータ61のボールベアリング61bの外輪は、停止しているボールベアリング61bの内輪の外形に沿うように弾性変形しながら回転するので、入力軸51には回転が伝達されない。そして、サーキュラースプライン62を回転自在に解放すれば、逆入力トルクに対しては、入力軸51を増速回転させる動作を行わなくなって、サーキュラースプライン62を回転不能に拘束している場合に比べて回転トルクが大幅に低減されるので、出力側から出力軸52を容易に回転させることができる。
On the other hand, when reverse input torque is applied from the driven member to the
したがって、第1実施形態と同様、通常運転時(動作制御機構4の電磁石35が非通電の状態)は減速機構60によって高い減速率が得られ、駆動モータ停止中は、動作制御機構4の電磁石35に通電するだけで、メンテナンス等の際に出力軸2に連結された被駆動部材を容易に手動で動かせるようになるし、被駆動部材に衝撃的な力が加わっても内部部品を保護できるようになる。
Therefore, as in the first embodiment, a high speed reduction rate is obtained by the
図13は第4実施形態の減速機を示す。この実施形態は、第3実施形態において、動作制御機構(無励磁型電磁ブレーキ)4を第2実施形態の動作制御機構40に代え、手動で減速機構(波動歯車機構)60の動作を制御するようにしたものである。この第4実施形態でも、第1乃至第3実施形態と同様の効果が得られる。
FIG. 13 shows a speed reducer according to a fourth embodiment. In this embodiment, in the third embodiment, the operation control mechanism (non-excitation type electromagnetic brake) 4 is replaced with the
また、図示は省略するが、第1実施形態や第3実施形態において、動作制御機構を励磁型電磁ブレーキからなるものに変更することもできる。その場合の動作制御機構(励磁型電磁ブレーキ)の構成は、減速機構の被制御部材(第1キャリアまたはサーキュラースプライン)と相対回転不能に連結されるブレーキ板と、ブレーキ板と軸方向で対向し、軸方向移動可能かつ回転不能に保持されるアーマチュアと、アーマチュアをブレーキ板から離反させる離反ばねと、通電により前記アーマチュアを離反ばねの弾力に抗してブレーキ板に押し付ける電磁石とを備えたものとなる。そして、ブレーキ板を被制御部材に軸方向移動可能に連結した場合は、ハウジング等に固定されて電磁石への通電によりブレーキ板を押し付けられる摩擦板が必要となるが、ブレーキ板を被制御部材に固定した場合には摩擦板を設ける必要はない。 Although not shown, in the first and third embodiments, the operation control mechanism can be changed to one composed of an excitation type electromagnetic brake. The configuration of the operation control mechanism (excitation type electromagnetic brake) in that case is opposed to the brake plate axially coupled to the brake plate that is connected non-rotatably to the controlled member (first carrier or circular spline) of the reduction mechanism. An armature that is axially movable and non-rotatably held, a separating spring that separates the armature from the brake plate, and an electromagnet that presses the armature against the brake plate against the elastic force of the separating spring when energized. Become. When the brake plate is connected to the controlled member so as to be movable in the axial direction, a friction plate fixed to the housing or the like and capable of pressing the brake plate by energization to the electromagnet is required. When fixed, it is not necessary to provide a friction plate.
上記のように動作制御機構として励磁型電磁ブレーキを採用した場合は、その電磁石に通電することにより減速機構の被制御部材を回転不能に拘束するようになるので、通常運転時は電磁石に通電し、メンテナンス等のために駆動モータを停止させて出力側から出力軸を回転させようとするときに、電磁石を非通電状態とすればよい。また、電磁石を通常電源で通電するようにしておけば、停電時には自動的に電磁石も非通電状態となって衝撃的な逆入力トルクに対して内部部品を保護できるようになり、停電時に電磁石に通電するための電源装置を別途必要とする第1実施形態や第3実施形態に比べて、装置全体の構成が簡単になる。 As described above, when the excitation type electromagnetic brake is employed as the operation control mechanism, the electromagnet of the electromagnet decelerates the controlled member of the speed reduction mechanism by energizing the electromagnet, so the electromagnet is energized during normal operation. In order to stop the drive motor and rotate the output shaft from the output side for maintenance or the like, the electromagnet may be brought into a non-energized state. In addition, if the electromagnet is energized by a normal power supply, the electromagnet is automatically de-energized at the time of a power failure, so that internal parts can be protected against shocking reverse input torque, and at the time of a power failure The entire configuration of the apparatus is simplified as compared to the first and third embodiments that require a separate power supply apparatus for energizing.
一方、第1実施形態や第3実施形態において、動作制御機構に第2実施形態や第4実施形態のブレーキ解除部材を追加すれば、メンテナンス等の際には通常電源から電磁石への通電によって被制御部材を解放し、停電時にはブレーキ解除部材の手動操作によって被制御部材を解放できるようになるので、停電時に電磁石に通電するための電源装置を不要とすることができる。 On the other hand, if the brake release member of the second embodiment or the fourth embodiment is added to the operation control mechanism in the first embodiment or the third embodiment, the normal power source can supply electricity to the electromagnet during maintenance or the like. Since the control member can be released and the controlled member can be released by the manual operation of the brake releasing member at the time of power failure, the power supply device for energizing the electromagnet at the time of the power failure can be made unnecessary.
図14は第1実施形態(図1乃至図5の例)の減速機を組み込んだアクチュエータを示す。このアクチュエータでは、第1実施形態の減速機の入力軸1に駆動モータ70のモータ軸71を接続し、駆動モータ70の外側面に、駆動モータ70の回転速度を検出する入力側エンコーダ72を取り付けている。また、第1実施形態のハウジング蓋部5bの代わりにクロスローラ軸受73を設けて、その外輪をハウジング本体部5aと一体化し、内輪を出力軸2と一体形成された第2キャリア26にボルト止めしている。そして、クロスローラ軸受73の内輪の外側面に、第1実施形態の出力軸2の小径一端部の代わりに出力側部材の一部をなす出力軸接続部材74をボルト止めし、この出力軸接続部材74の外周にエンコーダディスク75aを嵌合固定するととともに、クロスローラ軸受73の外輪の外側面に検出部75bを固定して、出力側部材(出力軸接続部材74および出力軸2)の回転方向位置を検出する出力側エンコーダ75を構成している。この出力側エンコーダ75にはアブソリュートエンコーダが用いられ、入力側エンコーダ72にはインクリメンタルエンコーダが用いられている。
FIG. 14 shows an actuator incorporating the reduction gear of the first embodiment (the example of FIGS. 1 to 5). In this actuator, the
そして、図示省略したモータコントローラが、出力側エンコーダ75から送られてくる出力側部材の回転方向位置情報と入力側エンコーダ72から送られてくる駆動モータ70の回転速度情報に基づき、減速機の減速比を考慮して、駆動モータ70をフルクローズド制御するようになっている。
Then, based on the rotational direction position information of the output side member sent from the
したがって、このアクチュエータでは、動作制御機構4を作動させて出力側から出力側部材を回転させた後も出力側部材の回転方向位置を正確に検出でき、運転再開後には出力側部材およびこれに連結された被駆動部材を精度よく位置決めすることができる。なお、入力側エンコーダはアブソリュートエンコーダを用いることもできるし、求められる制御精度によっては、入力側エンコーダを省略して出力側エンコーダの情報のみで駆動モータの制御を行うこともできる。
Therefore, this actuator can accurately detect the rotational direction position of the output side member even after the
図15は第3実施形態の減速機を組み込んだアクチュエータを示す。このアクチュエータも、上記第1実施形態の減速機を組み込んだものと同様に、減速機の入力軸51に駆動モータ70のモータ軸71を接続して、駆動モータ70の外側面に入力側エンコーダ(インクリメンタルエンコーダ)72を取り付け、出力軸52の中間部材52aの外周にエンコーダディスク75aを嵌合固定するととともに、クロスローラ軸受54の外輪の外側面に検出部75bを固定して出力側エンコーダ(アブソリュートエンコーダ)75を構成している。
FIG. 15 shows an actuator incorporating the reduction gear of the third embodiment. This actuator also connects the
したがって、このアクチュエータでも、動作制御機構4を作動させて出力側から出力軸52を回転させた後も、出力軸52の回転方向位置を正確に検出でき、運転再開後には出力軸52および被駆動部材を精度よく位置決めすることができる。
Therefore, even with this actuator, even after the
1 入力軸(入力側部材)
2 出力軸(出力側部材)
3 減速機構(差動遊星歯車機構)
4 動作制御機構(無励磁型電磁ブレーキ)
5 ハウジング
11 第1遊星歯車機構
12 第1太陽歯車
13 第1内歯車
14 第1遊星歯車
16 第1キャリア(被制御部材)
21 第2遊星歯車機構
22 第2太陽歯車
23 第2内歯車
24 第2遊星歯車
26 第2キャリア
31 ブレーキ板
32 アーマチュア
33 摩擦板
34 ブレーキばね
35 電磁石
40 動作制御機構
41 ブレーキ板
42 制動板
43 摩擦板
44 ブレーキばね
45 ばね受け板
47 ブレーキ解除部材
51 入力軸
52 出力軸
53 ハウジング
54 クロスローラ軸受
60 減速機構(波動歯車機構)
61 ウェイブジェネレータ
62 サーキュラースプライン
63 フレックススプライン
64 連結部材
70 駆動モータ
71 モータ軸
72 入力側エンコーダ
73 クロスローラ軸受
74 出力軸接続部材
75 出力側エンコーダ
1 Input shaft (input side member)
2 Output shaft (output side member)
3 Reduction mechanism (differential planetary gear mechanism)
4 Motion control mechanism (non-excitation type electromagnetic brake)
21 second
61
Claims (7)
前記被制御部材が動作制御機構によって回転不能に拘束された状態で、前記入力側部材に入力トルクを加えられたときには、前記減速機構が入力側部材の回転を減速して出力側部材に伝達し、前記被制御部材が動作制御機構から回転自在に解放された状態で、前記出力側部材に逆入力トルクを加えられたときには、前記出力側部材の回転に伴って被制御部材が回転し、前記減速機構が入力側部材に回転を伝達しない減速機。 A decelerating mechanism provided between an input side member and an output side member, and an operation of uncontrollably restraining a controlled member included in the decelerating mechanism when not operated, and rotatably releasing the controlled member by operation Equipped with a control mechanism,
When an input torque is applied to the input side member in a state in which the controlled member is restrained from rotation by the operation control mechanism, the speed reduction mechanism decelerates the rotation of the input side member and transmits it to the output side member. When a reverse input torque is applied to the output side member in a state where the controlled member is rotatably released from the operation control mechanism, the controlled member rotates with the rotation of the output side member, A reduction gear that does not transmit rotation to the input side member.
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