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DRIVE UNIT

Patent code P120007647
File No. 2002
Posted date Jun 12, 2012
Application number P2012-039454
Publication number P2013-174315A
Patent number P5846435
Date of filing Feb 26, 2012
Date of publication of application Sep 5, 2013
Date of registration Dec 4, 2015
Inventor
  • (In Japanese)小森 雅晴
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title DRIVE UNIT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive unit, in which stiffness can be increased even if an actuator is incorporated into a gear device.
SOLUTION: A drive unit includes a first gear member 20 in which first and second internal gears 22 and 24 are concentrically formed at intervals, a second gear member 30 in which a third internal gear 32 is formed so as to be concentrically arranged between the first and second internal gears 22 and 24, a circular intermediate gear member 40 in which first to third external gears 42 which mesh with the first to third internal gears 22, 24 and 32 at part of a circumferential direction are concentrically formed and which freely bends in a radial direction, and an actuator 50 which is supported so as not to relatively rotate with respect to one of the first gear member 20 and the second gear member 30 and which bends the intermediate gear member 40 in the radial direction. A gear ratio between the first internal gear 22 and the first external gear 42 is equal to a gear ratio between the second internal gear 24 and the second external gear 42, and is different from a gear ratio between the third internal gear 32 and the third external gear 42.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、歯車装置とアクチュエータとを組み合わせた駆動ユニットが種々の分野で用いられている。

例えば、高精度な位置決め性能、大トルク、小型が要求される産業用ロボット、半導体関連機器、フラットパネルディスプレイ搬送装置などの用途には、遊星歯車装置あるいは波動歯車装置と電磁モータとを組み合わせた駆動ユニットが用いられている。遊星歯車装置あるいは波動歯車装置を用いることにより、小型の電磁モータで大トルクを実現することができる。波動歯車装置は、遊星歯車装置よりも構成が簡単であり、小型化も容易である点で有利である。

波動歯車装置は、例えば図40の写真に示すように、基本的には、ウェーブジェネレータ(波動発生器)と、フレクスプライン(柔歯車)と、サーキュラスプライン(剛歯車)の3つの要素から構成されている。

波動発生器は、楕円形のカムと、その外周に嵌められた玉軸受とからなる。柔歯車はカップ状の部品であり、外歯車が形成された薄肉円管部が自在にたわむ。剛歯車は厚肉の内歯車環であり、剛歯車の内歯車は薄肉円管部の外歯車よりも複数枚歯数が多い。

柔歯車は波動発生器の玉軸受の外側に嵌めこまれて楕円形に変形する。柔歯車は剛歯車の内側に配置され、柔歯車の外歯車と剛歯車の内歯車とが噛み合う。波動発生器の楕円形のカムが回転すると、図41の説明図に示すように柔歯車の外歯車と剛歯車の内歯車との噛み合い位置が移動していく。剛歯車を固定して波動発生器のカムを1回転させると、柔歯車は、剛歯車との歯数差分だけ反対方向に回転する(例えば、非特許文献1参照)。

波動歯車装置の波動発生器のカムをアクチュエータで回転駆動する代わりに、例えば図42の断面図に示すように、剛歯車101に噛み合う柔歯車102と保持部材103との間に、圧力で伸縮する伸縮体104を配置するなどして、波動発生器そのものにアクチュエータを組み込む構成が種々提案されている(特許文献1、2参照)。

また、図43の模式図に示すように、円環状のロータ6の内側に、複数の圧力室2a~2dを備えた弾性体1を配置し、圧力室2a~2dに順次圧力を供給して弾性体1とロータ6との接触点を移動させることにより、弾性体1の外周面に沿ってロータ6を摺動することなく転動運動させ、ロータ6を回転させる構成が提案されている(例えば、特許文献3参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は駆動ユニットに関し、詳しくは歯車装置にアクチュエータを組み込んだ駆動ユニットに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第1及び第2の内歯車が間隔を設けて同軸に形成された第1の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の内歯車の間に、前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の内歯車と同軸に配置される第3の内歯車が形成された第2の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の内歯車とそれぞれ周方向の一部で噛み合う第1及び第2の外歯車と前記第2の歯車部材の前記第3の内歯車と周方向の一部で噛み合う第3の外歯車とが同軸に形成され、半径方向に自在にたわむ環状の一つの中間歯車部材と、
前記第1の歯車部材又は前記第2の歯車部材のいずれか一方に対して相対的に回転しないように支持され、前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の外歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の内歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記中間歯車部材を半径方向にたわませるアクチュエータと、
を備え、
前記第1の内歯車と前記第1の外歯車の歯数比と、前記第2の内歯車と前記第2の外歯車の歯数比とは、互いに等しく、かつ、それぞれ、前記第3の内歯車と前記第3の外歯車の歯数比とは異なり、
前記第1の歯車部材は、前記第1の内歯車が形成された軸方向一方側部分と、前記第2の内歯車が形成された軸方向他方側部分とが、前記第1乃至第3の内歯車の径方向内側の空間を貫通する中心軸を介して結合され、
前記中心軸と前記第1乃至第3の内歯車との間に、前記中間歯車部材が配置され、
前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の外歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の内歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記アクチュエータが前記中間歯車部材を半径方向にたわませると、前記第1の歯車部材と前記第2の歯車部材とが相対回転することを特徴とする、駆動ユニット。

【請求項2】
 
第1及び第2の内歯車が間隔を設けて同軸に形成され、前記第1の内歯車が形成された軸方向一方側部分と、前記第2の内歯車が形成された軸方向他方側部分とが、前記第1及び第2の内歯車の径方向内側の空間を貫通する中心軸を介して結合された第1の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の内歯車の間に、前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の内歯車と同軸に配置される第3の内歯車が形成され、前記第3の内歯車の径方向内側の空間を前記中心軸が貫通する第2の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の内歯車とそれぞれ周方向の一部で噛み合う第1及び第2の外歯車と前記第2の歯車部材の前記第3の内歯車と周方向の一部で噛み合う第3の外歯車とが同軸に形成され、前記中心軸と前記第1乃至第3の内歯車との間に配置された環状の一つの中間歯車部材と、
前記第1の歯車部材又は前記第2の歯車部材のいずれか一方に対して相対的に回転しないように支持され、前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の外歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の内歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記中間歯車部材を、前記中心軸の周りに公転させるアクチュエータと、
を備え、
前記第1の内歯車と前記第1の外歯車の歯数比と、前記第2の内歯車と前記第2の外歯車の歯数比とは、互いに等しく、かつ、それぞれ、前記第3の内歯車と前記第3の外歯車の歯数比とは異なり、
前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の外歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の内歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記アクチュエータが前記中間歯車部材を公転させると、前記第1の歯車部材と前記第2の歯車部材とが相対回転することを特徴とする、駆動ユニット。

【請求項3】
 
第1及び第2の外歯車が間隔を設けて同軸に形成された第1の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の外歯車の間に、前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の外歯車と同軸に配置される第3の外歯車が形成された第2の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の外歯車とそれぞれ周方向の一部で噛み合う第1及び第2の内歯車と前記第2の歯車部材の前記第3の外歯車と周方向の一部で噛み合う第3の内歯車とが同軸に形成され、半径方向に自在にたわむ環状の一つの中間歯車部材と、
前記第1の歯車部材又は前記第2の歯車部材のいずれか一方に対して相対的に回転しないように支持され、前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の内歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の外歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記中間歯車部材を半径方向にたわませるアクチュエータと、
を備え、
前記第1の内歯車と前記第1の外歯車の歯数比と、前記第2の内歯車と前記第2の外歯車の歯数比とは、互いに等しく、かつ、それぞれ、前記第3の内歯車と前記第3の外歯車の歯数比とは異なり、
前記第1の歯車部材は、前記第1の外歯車が形成された軸方向一方側部分と、前記第2の外歯車が形成された軸方向他方側部分とが、前記第1乃至第3の外歯車の径方向外側を経由して結合され、
前記第1の歯車部材の前記第1乃至第3の外歯車の径方向外側を経由する部分と、前記第1乃至第3の外歯車との間に、前記中間歯車部材が配置され、
前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の内歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の外歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記アクチュエータが前記中間歯車部材を半径方向にたわませると、前記第1の歯車部材と前記第2の歯車部材とが相対回転することを特徴とする、駆動ユニット。

【請求項4】
 
第1及び第2の外歯車が間隔を設けて同軸に形成された第1の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の外歯車の間に、前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の外歯車と同軸に配置される第3の外歯車が形成された第2の歯車部材と、
前記第1の歯車部材の前記第1及び第2の外歯車とそれぞれ周方向の一部で噛み合う第1及び第2の内歯車と前記第2の歯車部材の前記第3の外歯車と周方向の一部で噛み合う第3の内歯車とが同軸に形成された環状の一つの中間歯車部材と、
前記第1の歯車部材又は前記第2の歯車部材のいずれか一方に対して相対的に回転しないように支持され、前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の内歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の外歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記中間歯車部材を、前記第1乃至第3の外歯車の中心軸の周りに公転させるアクチュエータと、
を備え、
前記第1の内歯車と前記第1の外歯車の歯数比と、前記第2の内歯車と前記第2の外歯車の歯数比とは、互いに等しく、かつ、それぞれ、前記第3の内歯車と前記第3の外歯車の歯数比とは異なり、
前記第1の歯車部材は、前記第1の外歯車が形成された軸方向一方側部分と、前記第2の外歯車が形成された軸方向他方側部分とが、前記第1乃至第3の外歯車の径方向外側を経由して結合され、
前記第1の歯車部材の前記第1乃至第3の外歯車の径方向外側を経由する部分と、前記第1乃至第3の外歯車との間に、前記中間歯車部材が配置され、
前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の内歯車がそれぞれ前記第1乃至第3の外歯車と周方向の一部で噛み合う箇所を周方向に移動させるように、前記アクチュエータが前記中間歯車部材を公転させると、前記第1の歯車部材と前記第2の歯車部材とが相対回転することを特徴とする、駆動ユニット。

【請求項5】
 
前記第1の内歯車の歯数と前記第1の外歯車の歯数が同じであり、前記第2の内歯車の歯数と前記第2の外歯車の歯数が同じであることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の駆動ユニット。

【請求項6】
 
前記第3の内歯車の歯数と前記第3の外歯車の歯数が同じであることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の駆動ユニット。

【請求項7】
 
前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の外歯車、又は前記中間歯車部材の前記第1乃至第3の内歯車の歯数が全て同じであることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の駆動ユニット。

【請求項8】
 
前記第1の内歯車と前記第1の外歯車との有効歯幅と、前記第2の内歯車と前記第2の外歯車との有効歯幅とが同じであることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の駆動ユニット。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012039454thum.jpg
State of application right Registered
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