ベルト式減速装置およびそれを用いた駆動装置
【課題】小型化を図りつつ、高い静粛性を発揮することができるベルト式減速装置を提供する。
【解決手段】回転駆動力を入力する入力プーリ１２と、入力プーリ１２より大径に形成され、入力プーリ１２に入力された回転駆動力を減速して出力する出力プーリ１４と、無端状に形成され、入力プーリ１２から出力プーリ１４に亘って架けられた一本の無端状ベルト１７を備える。そして、入力プーリ１２と出力プーリ１４は、回転軸方向にずれて配置される。さらに、回転軸方向から見て、入力プーリ１２の外形円と出力プーリ１４の外形円とは、少なくとも一部において重なるように配置される。
【解決手段】回転駆動力を入力する入力プーリ１２と、入力プーリ１２より大径に形成され、入力プーリ１２に入力された回転駆動力を減速して出力する出力プーリ１４と、無端状に形成され、入力プーリ１２から出力プーリ１４に亘って架けられた一本の無端状ベルト１７を備える。そして、入力プーリ１２と出力プーリ１４は、回転軸方向にずれて配置される。さらに、回転軸方向から見て、入力プーリ１２の外形円と出力プーリ１４の外形円とは、少なくとも一部において重なるように配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式減速装置およびそれを用いた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、減速装置として、ベルト式減速装置や歯車式減速装置などが存在する。ベルト式減速装置としては、例えば、特開２００５−３０８００９号公報（特許文献１）や特公平６−３０１８８号公報（特許文献２）などに記載されている。また、歯車式減速装置としては、特開平９−８５６７３号公報（特許文献３）に複数の平歯車を用いた減速装置が記載されており、特許第４３９９１１６号公報（特許文献４）に遊星歯車機構を用いた減速装置が記載されており、特開２０１０−１４２１５号公報（特許文献５）にハーモニックドライブ（登録商標、以下同様）機構と称される波動歯車機構を用いた減速装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０８００９号公報
【特許文献２】特公平６−３０１８８号公報
【特許文献３】特開平９−８５６７３号公報
【特許文献４】特許第４３９９１１６号公報
【特許文献５】特開２０１０−１４２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ベルト式減速装置は、入力プーリと出力プーリを離間して配置するため、径方向の大きさが大きくなってしまう。また、平歯車を用いた減速装置についても、従来のベルト式減速装置に比べると径方向の小型化ができるが、それでもやはり径方向の大きさが大きくなってしまう。遊星歯車機構を用いた減速装置は、入力軸と出力軸とを同心状に配置できるため、径方向の大きさは従来のベルト式減速装置や平歯車を用いた減速装置に比べると径方向の小型化を図ることができる。しかし、遊星歯車機構を用いた減速装置は、歯車の噛み合い音が発生する。仮に、歯車の噛み合い部に潤滑油を供給することができるのであれば、ある程度は歯車の噛み合い音を抑制することはできる。しかし、潤滑油を適用することが困難な装置において、静粛性が要求される装置には、遊星歯車機構を用いた減速装置の適用が困難となる。
【０００５】
波動歯車機構を用いた減速装置は、遊星歯車機構に比べて高い静粛性を備え、高減速比を得ることができることが知られている。しかし、入力される回転数が高回転であるほど、効率が下がるという問題がある。そこで、高効率化を図るために、波動歯車機構を用いた減速装置に入力する回転数を下げることが望まれる。
【０００６】
そこで、従来は、高減速比を得るために、モータから回転駆動力を入力する第一段目の減速装置として、上述したベルト式歯車装置、平歯車を用いた減速装置、遊星歯車機構を用いた減速装置を適用して、その出力側に設ける第二段目の減速装置として、波動歯車機構を用いた減速装置を適用することが行われていた。しかし、第一段目の減速装置に適用する装置が、上述した問題を有しているため、全体の装置として、小型化を図りつつ、高い静粛性を確保することが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、高い静粛性を発揮することができるベルト式減速装置を提供することを目的とする。さらに、このベルト式減速装置を用いた駆動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】
【０００８】
（ベルト式減速装置）
本発明のベルト式減速装置は、回転駆動力を入力する入力プーリと、前記入力プーリより大径に形成され、前記入力プーリに入力された前記回転駆動力を減速して出力する出力プーリと、無端状に形成され、前記入力プーリから前記出力プーリに亘って架けられた一本の無端状ベルトと、を備え、前記入力プーリと前記出力プーリは、回転軸方向にずれて配置され、前記回転軸方向から見て、前記入力プーリの外形円と前記出力プーリの外形円とは、少なくとも一部において重なるように配置される。
【０００９】
つまり、本発明によれば、入力プーリの外形円と出力プーリの外形円とが回転軸方向から見て少なくとも一部において重なるように配置されることで、入力プーリの回転軸中心と出力プーリの回転軸中心の離間距離を短くすることができる。つまり、入力プーリの回転軸中心を中心とし出力プーリの内接円の径を小さくできる。これにより、ベルト式減速装置の小径化を図ることができる。ベルト式減速装置の小型化により、ベルト式減速装置を収容するためのハウジングの小型化を図ることができ、結果として、ベルト式減速装置全体としての軽量化を図ることができる。また、歯車の噛み合いによる減速機構ではなく、ベルト式であるため、歯車の噛み合い音が発生することもない。従って、歯車式に比べて高い静粛性を発揮することができる。
【００１０】
また、前記ベルト式減速装置は、前記入力プーリと前記出力プーリとの間において前記無端状ベルトを架け渡す複数のガイドプーリをさらに備え、第一の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、第二の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、前記入力プーリと前記出力プーリは、同心上に配置されるようにしてもよい。ここで、接端点とは、無端状ベルトが入力プーリまたは出力プーリに接触する範囲のうち端部に位置する点を意味する。入力プーリと出力プーリとを同心上に配置することができることにより、遊星歯車機構に置き換えることができるようになる。
【００１１】
また、ガイドプーリを用いることで、入力プーリとガイドプーリとに架け渡される無端状ベルトをＳ字形状となるようにすることができる。この結果、入力プーリに架けられる無端状ベルトの範囲を大きくすることができる。例えば、入力プーリに架けられる無端状ベルトの範囲を１８０°以上にすることができる。これにより、入力プーリの回転駆動力を無端状ベルトに確実に伝達できる。さらに、ガイドプーリを用いることで、出力プーリに架けられる無端状ベルトの範囲を１８０°以上にすることもできる。これにより、無端状ベルトの回転駆動力を出力プーリに確実に伝達できるようになる。
【００１２】
また、前記無端状ベルトの横断面形状は、円形に形成されるようにしてもよい。本発明によれば、入力プーリと出力プーリとが軸方向にずれて配置されている。従って、無端状ベルトが入力プーリと出力プーリとの間で捩れが発生するおそれがある。また、ガイドプーリを適用する場合には、無端状ベルトのうち入力プーリの周溝に接触する部位と出力プーリの周溝に接触する部位とが反転する構成となる。これらの場合においても、無端状ベルトの横断面形状を円形にすることで、入力プーリの周溝および出力プーリの周溝の何れにおいても確実に無端状ベルトが接触した状態を維持できる。つまり、回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００１３】
また、前記出力プーリは、中空形状に形成され、前記ベルト式減速装置は、軸方向一端側が前記回転駆動力の発生源側に連結し、軸方向他端側が前記入力プーリに連結し、前記軸方向一端と前記軸方向他端との中間部が前記出力プーリの中空領域を貫通して設けられる入力軸部材を備えるようにしてもよい。これにより、ベルト式減速装置に対して回転駆動力を入力する側と、ベルト式減速装置から減速した回転駆動力を出力する側が、何れも出力プーリが配置される側とすることができる。つまり、軸方向において、ベルト式減速装置に対して回転駆動力が入力される側に、戻し出力が可能となる。
【００１４】
ここで、軸方向において、入力される側に戻し出力を行う場合には、入力プーリが位置する側から回転駆動力を入力し、入力プーリ側から出力することも考えられる。しかし、このようにするためには、出力プーリの外周面から径方向外側にフランジを延ばして、当該フランジが出力プーリにおける無端状ベルトの架けられている位置よりも径方向外側に位置するようにして、出力プーリのフランジから入力プーリ側に向かって出力する必要がある。つまり、これでは、出力プーリに径方向外側に延びるフランジを設けることにより、出力プーリ自体が大型化することになる。これに対して、本発明のように、入力軸部材が出力プーリの中空領域を貫通して設けることで、出力プーリを大型化することなく、軸方向において、入力される側に戻し出力が可能となる。
【００１５】
また、前記無端状ベルトの横断面の外周側が、前記無端状ベルトの横断面の内側よりも柔らかい材質で形成されるようにしてもよい。すなわち、無端状ベルトの横断面の外周側の硬さが、無端状ベルトの横断面の内側（中心軸側）の硬さが高くなるように形成される。無端状ベルトの横断面の内側の硬さが高いことにより、無端状ベルトに十分な張力を与えることができる。さらに、無端状ベルトの横断面の外周側の硬さが低いことにより、無端状ベルトが入力プーリの周溝および出力プーリの周溝に対して確実に接触した状態を維持できる。特に、上述したように、本発明においては、入力プーリと出力プーリとが軸方向にずれて配置されている。このような場合であっても、本発明により、無端状ベルトが入力プーリの周溝および出力プーリの周溝に対して確実に接触した状態を維持できる。
【００１６】
また、無端状ベルトの横断面の外周側が無端状ベルトの横断面の内側よりも柔らかい材質で形成する場合には、前記入力プーリおよび前記出力プーリの少なくとも一方において、前記無端状ベルトが架けられる周溝は、周方向に凹凸状に形成されるようにしてもよい。これにより、凹凸状の周溝と無端状ベルトとの接触面積を増加させることができる。従って、凹凸状の周溝を形成するプーリと無端状ベルトとの間における回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００１７】
また、本発明のベルト式減速装置は、ロボットの関節部に設けられ、前記関節部の基部に対する可動部の回転駆動に用いるようにしてもよい。ロボットの関節部において用いる場合には、遊星歯車機構の減速装置には必要であった潤滑油の供給が容易ではない。特に、産業用ロボットではなく、人間共存型ロボットや食品製造ロボットなどにおいては、潤滑油の利用に制限されることが多い。このようなロボットの関節部に本発明のベルト式減速装置を適用することで、潤滑油を用いないとしても高い静粛性を発揮できるため、効果的である。
【００１８】
（ベルト式減速装置を用いた駆動装置）
上述したベルト式減速装置を用いた駆動装置として、次のようにするとよい。すなわち、駆動装置は、上述したベルト式減速装置と、径方向の大きさに対して軸方向幅の小さな扁平形状に形成され、前記入力プーリに対して前記出力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記入力プーリに前記回転駆動力を伝達する扁平モータと、前記出力プーリに対して前記入力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記出力プーリから減速された前記回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する歯車式減速装置と、を備える。
【００１９】
つまり、上述した本発明のベルト式減速装置が、扁平モータと歯車式減速装置とによるサンドイッチ構造をなしている。これにより、駆動装置全体として、径方向の大きさおよび軸方向長さの小型化を図ることができ、高い静粛性を発揮できる。また、歯車式減速装置に波動歯車式減速装置を適用することで、波動歯車式減速装置の入力を、ベルト式減速装置によって減速した回転駆動力とすることができる。つまり、波動歯車式減速装置に対して入力する回転数を下げることができる。ここで、波動歯車式減速装置は、入力される回転数が低いほど高効率であることが知られている。従って、本発明のように、ベルト式減速装置によって減速された回転駆動力を、波動歯車式減速装置に入力することで、波動歯車式減速装置を高効率にて適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ベルト式減速装置の第一実施形態の軸方向から見た図である。
【図２】図１の右側から見た側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図（縦断面図）である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図（縦断面図）である。
【図５】ベルト式減速装置の第二実施形態の軸方向から見た図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図（縦断面図）である。
【図７】図５のＤ−Ｄ断面図（縦断面図）である。
【図８】図６のＥ−Ｅ断面図（横断面図）である。
【図９】ベルト式減速装置の第三実施形態の軸方向から見た図である。
【図１０】図９のＦ−Ｆ断面図である。
【図１１】駆動装置の第一実施形態の基部に対する可動部の回転軸方向から見た図である。
【図１２】ロボットの関節部の内部を示し、ロボットの関節部における駆動装置の軸直交方向から見た図である。
【図１３】駆動装置の第二実施形態の軸直角方向から見た図である。一点鎖線は、回転軸中心を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のベルト式減速装置およびそれを用いた駆動装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
＜ベルト式減速装置の第一実施形態＞
第一実施形態のベルト式減速装置について、図１〜図４を参照して説明する。第一実施形態のベルト式減速装置は、入力プーリ１２と出力プーリ１４が同心上に配置されており、入力プーリ１２の外周面および出力プーリ１４の外周面における縦断面（軸直交方向断面）が、円形状に形成されており、二個のガイドプーリ１５，１６を備える構成である。このベルト式減速装置は、支持体１１と、入力プーリ１２と、入力軸部材１３と、出力プーリ１４と、第一ガイドプーリ１５と、第二ガイドプーリ１６と、一本の無端状ベルト１７とを備えて構成される。なお、入力プーリ１２および出力プーリ１４の支持体１１に対する回転軸方向は、図２の正面視における左右方向に相当し、以下の説明において、単に軸方向と称する。また、以下の説明において、図２〜図４の正面視における右側を軸方向一方側と称し、左側を軸方向他方側と称する。
【００２３】
支持体１１は、支持本体部１１ａと、二個の偏心軸１１ｂ，１１ｃとを備えて構成される。支持本体部１１ａは、図１，図３〜図４に示すように、中心に円形孔を有する円盤状に形成される。二個の偏心軸１１ｂ，１１ｃは、図１および図４に示すように、支持本体部１１ａの軸方向他方側の端面（図４の正面視左側端面）のうち軸中心に対して偏心した位置から軸方向に突出して一体的に形成される。なお、支持体１１の支持本体部１１ａは、図示しないハウジングに対して固定されている。つまり、支持体１１は、ハウジングに対して回転しない構成となる。
【００２４】
入力プーリ１２は、後述する入力軸部材１３を介して、例えばモータなどの回転駆動力の発生源に連結され、当該発生源の回転駆動力を入力する。この入力プーリ１２は、図１に示すように円盤状に形成され、図３〜図４に示すように外周面全周に亘って周溝１２ａが形成されている。入力プーリ１２の周溝１２ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、入力プーリ１２の周溝１２ａの縦断面（軸直交方向断面）は円形状となるように形成されている。
【００２５】
入力軸部材１３は、円柱状または円筒状の軸であり、入力プーリ１２の軸中心に一体的に連結される。ここで、本実施形態においては、この入力軸部材１３は、入力プーリ１２の軸方向一方側（図４の正面視右側）の端面および軸方向他方側（図４の正面視左側）の端面のそれぞれから軸方向両側に突出するように設けられる。入力軸部材１３は、図示しない回転駆動力の発生源、例えばモータの出力軸に連結され、回転駆動力の発生源による回転駆動力を入力プーリ１２に伝達する。なお、入力軸部材１３は、回転駆動力の発生源の配置に応じて、入力プーリ１２の軸方向一方側の端面のみから軸方向一方側に突出するように設けることもでき、また、入力プーリ１２の軸方向他方側の端面のみから軸方向他方側に突出するように設けることもできる。
【００２６】
さらに、入力軸部材１３のうち入力プーリ１２の軸方向一方側（図４の正面視右側）の端面から突出される部位は、支持体１１の支持本体部１１ａの円形孔を軸方向に貫通して設けられ、軸受２１（図３〜図４に示す）を介して支持体１１の支持本体部１１ａの円形孔に回転可能に支持される。そして、入力プーリ１２および入力軸部材１３の支持体１１に対する回転中心が、支持体１１の支持本体部１１ａの軸中心と同心上となるように設けられる。ここで、支持部材１１の端面と入力プーリ１２の端面との軸方向間は、両者が接触しない程度の微小隙間を形成するとよい。または、両者の間に軸方向に支持する軸受（スラスト軸受）を介在するように配置してもよい。
【００２７】
出力プーリ１４は、後述する無端状ベルト１７が架けられることにより、入力プーリ１２の回転駆動力を減速して、減速された回転駆動力を出力する。出力プーリ１４は、円環状（中空形状）に形成され、入力プーリ１２の外径よりも大径に形成される。出力プーリ１４は、支持体１１の支持本体部１１ａの外周面に、軸受２２（図３〜図４に示す）を介して回転可能に支持される。そして、本実施形態においては、入力プーリ１２の回転軸中心と出力プーリ１４の回転軸中心が、同心上となるように配置される。さらに、出力プーリ１４は、入力プーリ１２に対して、入力プーリ１２の軸方向一方側（図３〜図４の正面視右側）にずれて配置される。
【００２８】
この出力プーリ１４は、図３〜図４に示すように、外周面全周に亘って周溝１４ａが形成されている。この出力プーリ１４の周溝１４ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、出力プーリ１４の周溝１４ａの縦断面（軸直交方向断面）は円形状となるように形成されている。ここで、出力プーリ１４の周溝１４ａの横断面の円弧半径は、入力プーリ１２の周溝１２ａの横断面の円弧半径と同一に形成される。
【００２９】
さらに、出力プーリ１４の外周面のうち軸方向一方側（図３〜図４の正面視右側）には、フランジ１４ｂが形成されている。このフランジ１４ｂの軸方向他方側（図３〜図４の正面視左側）の端面には、周溝１４ａの横断面の円弧形状に連続しかつ同径の円弧形状となる側面溝が形成されている。従って、出力プーリ１４の外周面において、周溝１４ａの軸方向一方側（図３〜図４の正面視右側）の外径が大きく、周溝１４ａの軸方向他方側（図３〜図４の正面視左側）の外径が小さく形成されている。さらに、図１に示すように、軸方向から見た場合において、出力プーリ１４と入力プーリ１２との相対位置は、次のようになる。軸方向から見た場合に、出力プーリ１４の外形円と入力プーリ１２の外形円とが少なくとも一部が重なるように配置される。本実施形態においては、入力プーリ１２の外形円の全てが、出力プーリ１４の外形円に重なるように配置される。
【００３０】
第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、図１に示すように、中心孔を有する円盤状に形成され、出力プーリ１４の外径よりも小径に形成される。図３〜図４に示すように、第一ガイドプーリ１５は、支持体１１の第一偏心軸１１ｂの外周面に軸受２３を介して回転可能に支持され、第二ガイドプーリ１６は、支持体１１の第二偏心軸１１ｃの外周面に軸受２４を介して回転可能に支持される。つまり、図１に示すように、軸方向から見た場合に、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、その回転軸中心が出力プーリ１４の外形円の内部に位置する。さらに、軸方向から見た場合に、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の外形円の一部は、出力プーリ１４の外形円よりも径方向外側に突出している。そして、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、入力プーリ１２と軸方向において同位置に配置されている。つまり、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の端面と出力プーリ１４の端面との軸方向間は、両者が接触しない程度の微小隙間を形成するとよい。また、両者の間に軸方向に支持する軸受（スラスト軸受）を介在するように配置してもよい。
【００３１】
さらに、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、外周面全周に亘って周溝１５ａ，１６ａが形成されている。第一，第二ガイドプーリ１５，１６の周溝１５ａ，１６ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の周溝１５ａ，１６ａの縦断面（軸直交方向断面）は円形状となるように形成されている。ここで、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の周溝１５ａ，１６ａの横断面の円弧半径は、入力プーリ１２の周溝１２ａの横断面の円弧半径と同一に形成される。
【００３２】
無端状ベルト１７は、図１に示すように、入力プーリ１２、第一ガイドプーリ１５、出力プーリ１４、第二ガイドプーリ１６、入力プーリ１２の順に、それぞれの周溝１２ａ，１５ａ，１４ａ，１６ａ，１２ａに架けられる。つまり、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、入力プーリ１２と出力プーリ１４との間において無端状ベルト１７を架け渡す役割を有している。特に、第一ガイドプーリ１５には、入力プーリ１２のうち無端状ベルト１７の一方の接端点１２ｂと出力プーリ１４のうち無端状ベルト１７の一方の接端点１４ｃとの間に位置する無端状ベルト１７が架けられる。第二ガイドプーリ１６には、入力プーリ１２のうち無端状ベルト１７の他方の接端点１２ｃと出力プーリ１４のうち無端状ベルト１７の他方の接端点１４ｄとの間に位置する無端状ベルト１７が架けられる。従って、無端状ベルト１７は、入力プーリ１２と第一，第二ガイドプーリ１５，１６との間では、軸方向において同位置にて架け渡される。また、無端状ベルト１７は、第一，第二ガイドプーリ１５，１６と出力プーリ１４との間では、軸方向においてずれて架け渡される。
【００３３】
この無端状ベルト１７は、入力プーリ１２と出力プーリ１４との間に第一，第二ガイドプーリ１５，１６を介して架け渡されることで、入力プーリ１２と第一，第二ガイドプーリ１５，１６とに架け渡される無端状ベルト１７をＳ字形状となるようにしている。このことにより、入力プーリ１２の周溝１２ａに架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上にしている。さらに、第一，第二ガイドプーリ１５，１６を介在することで、出力プーリ１４の周溝１４ａに架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上となるようにしている。
【００３４】
また、無端状ベルト１７の横断面形状は、図３〜図４に示すように、円形に形成される。より詳細には、無端状ベルト１７の横断面の内側（中心軸側）は相対的に引張強度の高い繊維材により形成され、無端状ベルト１７の横断面の外周側は上記繊維材よりも引張強度の低いゴム材により形成される。さらに、無端状ベルト１７の横断面の外周側を形成するゴム材は、横断面の内側を形成する繊維材よりも硬さの低い材質からなる。つまり、無端状ベルト１７の横断面の外周側は、内側に比べて柔らかい材質からなる。
【００３５】
本実施形態のベルト式減速装置によれば、入力プーリ１２の外形円と出力プーリ１４の外形円とが軸方向から見て少なくとも一部において重なるように配置されることで、入力プーリ１２の軸中心と出力プーリ１４の軸中心の離間距離を短くすることができる。特に、本実施形態においては、入力プーリ１２と出力プーリ１４とを同心上としている。ここで、入力プーリ１２と出力プーリ１４を同心上に配置する構成は、第一，第二ガイドプーリ１５，１６を用いたことによるものである。つまり、入力プーリ１２の軸中心を中心とし出力プーリ１４の内接円の径を小さくできる。これにより、ベルト式減速装置の小径化を図ることができる。ベルト式減速装置の小型化により、ベルト式減速装置を収容するためのハウジング（図示せず）の小型化を図ることができ、結果として、ベルト式減速装置全体としての軽量化を図ることができる。また、歯車式減速装置のような歯車の噛み合いによる減速機構ではなく、ベルト式であるため、歯車の噛み合い音が発生することもない。従って、高い静粛性を発揮することができる。
【００３６】
また、入力プーリ１２と第一，第二ガイドプーリ１５，１６とに架け渡される無端状ベルト１７をＳ字形状とすることにより、入力プーリ１２に架けられる無端状ベルト１７の範囲を大きくすることができる。特に、入力プーリ１２に架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上にすることができる。これにより、入力プーリ１２の回転駆動力を無端状ベルト１７に確実に伝達できる。さらに、第一，第二ガイドプーリ１５，１６を用いることで、出力プーリ１４に架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上にすることもできる。これにより、無端状ベルト１７の回転駆動力を出力プーリ１４に確実に伝達できるようになる。
【００３７】
また、上述したように、入力プーリ１２および第一，第二ガイドプーリ１５，１６と、出力プーリ１４とが軸方向にずれて配置されている。従って、出力プーリ１４と第一，第二ガイドプーリ１５，１６との間で無端状ベルト１７に捩れが発生するおそれがある。さらに、無端状ベルト１７のうち入力プーリ１２の周溝１２ａに接触する部位と出力プーリ１４の周溝１４ａに接触する部位とが反転する構成となる。しかし、無端状ベルト１７の横断面形状を円形にすることで、入力プーリ１２の周溝１２ａおよび出力プーリ１４の周溝１４ａの何れにおいても確実に無端状ベルト１７が接触した状態を維持できる。つまり、回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００３８】
また、出力プーリ１４を円環状、すなわち中空形状に形成することで、入力軸部材１３を軸方向において入力プーリ１２に対して出力プーリ１４側から出力することもできる。つまり、ベルト式減速装置に対して回転駆動力を入力する側と、ベルト式減速装置から減速した回転駆動力を出力する側の何れもが、軸方向において出力プーリ１４が配置される側とすることができる。つまり、出力プーリ１４を大型化することなく、ベルト式減速装置に対して回転駆動力が入力される側に、戻し出力が可能となる。
【００３９】
また、無端状ベルト１７の横断面の外周側を、無端状ベルト１７の横断面の内側よりも柔らかい材質で形成している。すなわち、無端状ベルト１７の横断面の外周側の硬さが、無端状ベルト１７の横断面の内側（中心軸側）の硬さが高くなるように形成される。無端状ベルト１７の横断面の内側の硬さが高いことにより、無端状ベルト１７に十分な張力を与えることができる。つまり、入力プーリ１２と出力プーリ１４との間において回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。さらに、無端状ベルト１７の横断面の外周側の硬さが低いことにより、無端状ベルト１７が入力プーリ１２の周溝１２ａおよび出力プーリ１４の周溝１４ａに対して確実に接触した状態を維持できる。特に、出力プーリと第一，第二ガイドプーリ１５，１６とが軸方向にずれて配置されている場合であっても、無端状ベルト１７が入力プーリ１２の周溝１２ａおよび出力プーリ１４の周溝１４ａに対して確実に接触した状態を維持できる。
【００４０】
＜ベルト式減速装置の第二実施形態＞
第二実施形態のベルト式減速装置について、図５〜図８を参照して説明する。第二実施形態のベルト式減速装置は、入力プーリ３２と出力プーリ３４が同心上に配置されており、入力プーリ３２の外周面および出力プーリ３４の外周面における縦断面（軸直交方向断面）が、凹凸波形状に形成されており、四個のガイドプーリ３５〜３８を備える構成である。なお、第二実施形態のベルト式減速装置において、第一実施形態のベルト式減速装置と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
支持体３１は、支持本体部３１ａと、四個の偏心軸３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅとを備えて構成される。支持本体部３１ａは、図５〜図７に示すように、中心に円形孔を有する円盤状に形成される。支持本体部３１ａは、図示しないハウジングに対して固定されている。つまり、支持体３１は、ハウジングに対して回転しない構成となる。
【００４２】
四個の偏心軸３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅは、図５および図７に示すように、支持本体部３１ａの軸方向他方側の端面（図７の正面視左側端面）のうち軸中心に対して偏心した位置から軸方向に突出して一体的に形成される。小径第一，小径第二偏心軸３１ｂ，３１ｃは、支持本体部３１ａの軸中心からの偏心量が同一である。大径第一，大径第二偏心軸３１ｄ，３１ｅは、支持本体部３１ａの軸中心からの偏心量が同一であって、小径第一，小径第二偏心軸３１ｂ，３１ｃの偏心量よりも大きな偏心量である。また、小径第一偏心軸３１ｂの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および小径第二偏心軸３１ｃの軸中心によるなす鋭角は、大径第一偏心軸３１ｄの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および大径第二偏心軸３１ｅの軸中心によるなす鋭角よりも小さな角度となるように設定されている。さらに、小径第一偏心軸３１ｂの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および小径第二偏心軸３１ｃの軸中心によるなす角度の二等分線と、大径第一偏心軸３１ｄの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および大径第二偏心軸３１ｅの軸中心によるなす角度の二等分線が一致するように設定されている。
【００４３】
入力プーリ３２は、入力軸部材１３を介して、例えばモータなどの回転駆動力の発生源に連結され、当該発生源の回転駆動力を入力する。この入力プーリ３２は、図６〜図７に示すように、円盤状に形成され、外周面全周に亘って周溝３２ａが形成されている。図６〜図７に示すように、入力プーリ３２の周溝３２ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、図示しないが（図８の出力プーリ３４を参照）、入力プーリ３２の周溝３２ａの縦断面（軸直交方向断面）は周方向に凹凸波形状（出力プーリ３４の周溝３４ａの相似形状）となるように形成されている。
【００４４】
出力プーリ３４は、外周面全周に亘って周溝３４ａが形成されている。図６〜図７に示すように、出力プーリ３４の周溝３４ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、図８に示すように、出力プーリ３４の周溝３４ａの縦断面（軸直交方向断面）は周方向に凹凸波形状となるように形成されている。出力プーリ３４において、周溝３４ａの形状の他は、第一実施形態の出力プーリ１４と同一構成からなる。
【００４５】
小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、図５に示すように、中心孔を有する円盤状に形成され、出力プーリ３４の外径よりも小径に形成される。図７に示すように、小径第一，大径第一ガイドプーリ３５，３７は、支持体３１の小径第一，大径第一偏心軸３１ｂ，３１ｄの外周面に軸受４３，４４を介して回転可能に支持され、小径第二，大径第二ガイドプーリ３６，３８は、支持体３１の小径第二，大径第二偏心軸３１ｃ，３１ｅの外周面に軸受４５，４６を介して回転可能に支持される。つまり、図５に示すように、軸方向から見た場合に、小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、その回転軸中心が出力プーリ３４の外形円の内部に位置する。さらに、軸方向から見た場合に、大径第一，大径第二ガイドプーリ３７，３８の外形円の一部は、出力プーリ３４の外形円よりも径方向外側に突出している。そして、小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、入力プーリ３２と軸方向において同位置に配置されている。さらに、小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、外周面全周に亘って周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａが形成されている。周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの縦断面（軸直交方向断面）は周方向に凹凸波形状となるように形成されている。ここで、周方向に凹凸波形状（出力プーリ３４の周溝３４ａの相似形状）となるように形成されている。ここで、周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの横断面の円弧半径は、入力プーリ３２の周溝３２ａの横断面の円弧半径と同一に形成される。
【００４６】
無端状ベルト３９は、図５に示すように、第一実施形態の無端状ベルト１７と同一形状に形成されている。この無端状ベルト３９は、入力プーリ３２、小径第一ガイドプーリ３５、大径第一ガイドプーリ３７，出力プーリ３４、大径第二ガイドプーリ３８、小径第二ガイドプーリ３６、入力プーリ３２の順に、それぞれの周溝３２ａ，３５ａ，３７ａ，３４ａ，３８ａ，３６ａ，３２ａに架けられる。つまり、小径第一，大径第一ガイドプーリ３５，３７には、入力プーリ３２のうち無端状ベルト３９の一方の接端点３２ｂと出力プーリ３４のうち無端状ベルト３９の一方の接端点３４ｃとの間に位置する無端状ベルト３９が架けられる。小径第二，大径第二ガイドプーリ３６，３８には、入力プーリ３２のうち無端状ベルト３９の他方の接端点３２ｃと出力プーリ３４のうち無端状ベルト３９の他方の接端点３４ｄとの間に位置する無端状ベルト３９が架けられる。従って、無端状ベルト３９は、入力プーリ３２と小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８との間では、軸方向において同位置にて架け渡される。また、無端状ベルト３９は、大径第一，大径第二ガイドプーリ３７，３８と出力プーリ３４との間では、軸方向においてずれて架け渡される。
【００４７】
本実施形態のベルト式減速装置によれば、四個のガイドプーリ３５〜３８を設けることで、小径第一ガイドプーリ３５の軸中心、入力プーリ３２の軸中心、小径第二ガイドプーリ３６の軸中心によるなす鋭角を小さくすることができる。その結果、入力プーリ３２の外径を小さくしたとしても、入力プーリ３２に架けられる無端状ベルト３９の範囲を大きくすることができる。これにより、高減速比を得るとともに、入力プーリ３２の回転駆動力を無端状ベルト３９に確実に伝達できる。
【００４８】
さらに、入力プーリ３２の周溝３２ａおよび出力プーリ３４の周溝３４ａの縦断面（軸直交方向断面）を周方向に凹凸波形状となるように形成した。これにより、凹凸波形状の周溝３２ａ，３４ａと無端状ベルト３９との接触面積を増加させることができる。従って、入力プーリ３２および出力プーリ３４と無端状ベルト３９との間における回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００４９】
＜ベルト式減速装置の第一，第二実施形態の変形態様＞
第二実施形態において、各周溝３２ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの縦断面を凹凸波形状としたが、波形状ではなく、矩形凹凸形状としてもよい。なお、凹凸波形状とすることで、無端状ベルト３９に対して角当たりを防止することによる長寿命化を図ることができる。また、第二実施形態において、入力プーリ３２の周溝３２ａと出力プーリ３４の周溝３４ａの縦断面を凹凸波形状としたが、これらの何れか一方のみを凹凸波形状としてもよい。一方のみの場合には、小径の入力プーリ３２の周溝３２ａを凹凸波形状とすると効果的である。また、ガイドプーリ３５〜３８の周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの縦断面を凹凸波形状としたが、第一実施形態のように円形状としてもよい。また、第一実施形態において、入力プーリ１２、出力プーリ１４、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の各周溝の縦断面を凹凸状、特に凹凸波形状とすることもできる。
【００５０】
＜ベルト式減速装置の第三実施形態＞
第三実施形態のベルト式減速装置について、図９および図１０を参照して説明する。第三実施形態のベルト式減速装置は、入力プーリ５２の軸中心と出力プーリ１４の軸中心が異なり、入力プーリ５２の外周面および出力プーリ１４の外周面における縦断面（軸直交方向断面）が、円形状に形成されており、二個のガイドプーリ１５，５６を備える構成である。
【００５１】
第三実施形態の入力プーリ５２と第二ガイドプーリ５６が、第一実施形態の入力プーリ１２と第二ガイドプーリ１６の位置を逆にした位置に配置される。さらに、第三実施形態の入力軸部材５３と第二偏心軸５１ｃが、第一実施形態の入力軸部材１３と第二偏心軸１１ｃの位置を逆にした位置に配置される。その他の構成は、実質的に第一実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５２】
＜駆動装置の第一実施形態＞
次に、駆動装置の第一実施形態について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１に示すように、ロボットの関節部に上述したベルト式減速装置を適用する。このロボットは、例えば、人間共存型のロボットや食品製造ロボットなどであって、産業用ロボットとは異なり、関節部に対して潤滑油の供給が困難である構成であると共に、高い静粛性が要求される。
【００５３】
このロボットの関節部１００は、基部１１０と、基部１１０に対して回転可能に基部１１０に支持される可動部１２０とを備えて構成される。そして、基部１１０に対して可動部１２０を回転駆動するための構成として、上述したベルト式減速装置の第一〜第三実施形態の何れか１３０と、扁平モータ１４０と、波動歯車式減速装置１５０とを備え、これらは基部１１０に支持される。ベルト式減速装置１３０が、扁平モータ１４０と波動歯車式減速装置１５０との軸方向の間に挟まれるように配置される。
【００５４】
具体的には、扁平モータ１４０は、ベルト式減速装置１３０の入力プーリ１２，３２，５２に対して出力プーリ１４，３４とは軸方向の反対側（図１２の正面視右側）に隣接して配置され、入力プーリ１２，３２，５２に回転駆動力を伝達する。この扁平モータ１４０は、径方向の大きさに対して軸方向幅の小さな扁平形状に形成されている。
【００５５】
波動歯車式減速装置１５０は、ベルト式減速装置１３０の出力プーリ１４，３４に対して入力プーリ１２，３２，５２とは軸方向の反対側（図１２の正面視左側）に隣接して配置され、出力プーリ１４，３４から減速された回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する。そして、この波動歯車式減速装置１５０の出力が、可動部１２０に伝達される。
【００５６】
ベルト式減速装置１３０が扁平モータ１４０と波動歯車式減速装置１５０とによるサンドイッチ構造をなしていることにより、駆動装置全体として、径方向の大きさおよび軸方向長さの小型化を図ることができ、かつ、高い静粛性を発揮できる。また、ベルト式減速装置１３０の出力側に波動歯車式減速装置１５０を適用することで、波動歯車式減速装置１５０の入力を、ベルト式減速装置１３０によって減速した回転駆動力とすることができる。つまり、波動歯車式減速装置１５０に対する入力を低回転とすることができる。この波動歯車式減速装置１５０は、入力される回転数が低いほど高効率であることが知られている。従って、ベルト式減速装置１３０によって減速された回転駆動力を、波動歯車式減速装置１５０に入力することで、波動歯車式減速装置１５０を高効率にて適用することができる。また、ロボットの関節部にベルト式減速装置１３０を適用することで、潤滑油を用いないとしても高い静粛性を発揮できるため、効果的である。
【００５７】
＜駆動装置の第二実施形態＞
駆動装置の第二実施形態について、図１３を参照して説明する。上述したベルト式減速装置の第一〜第三実施形態の何れかを適用して、ベルト式減速装置２１０に対して、モータ２２０と波動歯車式減速装置２３０とを軸方向の同側に配置する構成とする。図１３に示すように、モータ２２０が、ベルト式減速装置２１０の出力プーリ１４，３４に対して入力プーリ１２，３２，５２とは軸方向の反対側（図１３の正面視左側）に隣接して配置され、入力プーリ１２，３２，５２に回転駆動力を伝達する。つまり、入力軸部材１３の一端側（図１３の正面視左側）が回転駆動力の発生源であるモータ２２０に連結し、入力軸部材１３の他端側（図１３の正面視右側）が入力プーリ１２，３２，５２に連結し、入力軸部材１３の中間部が出力プーリ１４，３４の中空領域を貫通するように配置される。
【００５８】
波動歯車式減速装置２３０は、中空形状に形成されており、ベルト式減速装置２１０の出力プーリ１４，３４に対して入力プーリ１２，３２，５２とは軸方向の反対側（図１３の正面視左側）に隣接して配置され、出力プーリ１４，３４から減速された回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する。さらに、波動歯車式減速装置２３０の中空内部に、モータ２２０が配置される。つまり、モータ２２０と波動歯車式減速装置２３０が、軸方向において同位置に配置されている。このように、モータ２２０と波動歯車式減速装置２３０を、ベルト式減速装置２１０に対して軸方向の同側（図１３の正面視左側）の同位置に配置することで、駆動装置全体としての軸方向の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１１，３１：支持体、 １１ａ，３１ａ：支持本体部
１１ｂ，１１ｃ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，５１ｃ：偏心軸
１２，３２，５２：入力プーリ
１２ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，３２ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａ：周溝、 １２ｂ，１２ｃ，３２ｂ，３２ｃ：入力プーリにおける接端点
１３，５３：入力軸部材、 １４，３４：出力プーリ、 １４ｂ：フランジ
１４ｃ，１４ｄ，３４ｃ，３４ｄ：出力プーリにおける接端点
１５，３５，３７：第一ガイドプーリ、 １６，３６，３８，５６：第二ガイドプーリ
１７，３９：無端状ベルト、 ２１〜２４，４３〜４６：軸受
１００：関節部、 １１０：基部、 １２０：可動部
１３０，２１０：ベルト式減速装置、 １４０，２２０：モータ
１５０，２３０：波動歯車式減速装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式減速装置およびそれを用いた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、減速装置として、ベルト式減速装置や歯車式減速装置などが存在する。ベルト式減速装置としては、例えば、特開２００５−３０８００９号公報（特許文献１）や特公平６−３０１８８号公報（特許文献２）などに記載されている。また、歯車式減速装置としては、特開平９−８５６７３号公報（特許文献３）に複数の平歯車を用いた減速装置が記載されており、特許第４３９９１１６号公報（特許文献４）に遊星歯車機構を用いた減速装置が記載されており、特開２０１０−１４２１５号公報（特許文献５）にハーモニックドライブ（登録商標、以下同様）機構と称される波動歯車機構を用いた減速装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０８００９号公報
【特許文献２】特公平６−３０１８８号公報
【特許文献３】特開平９−８５６７３号公報
【特許文献４】特許第４３９９１１６号公報
【特許文献５】特開２０１０−１４２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ベルト式減速装置は、入力プーリと出力プーリを離間して配置するため、径方向の大きさが大きくなってしまう。また、平歯車を用いた減速装置についても、従来のベルト式減速装置に比べると径方向の小型化ができるが、それでもやはり径方向の大きさが大きくなってしまう。遊星歯車機構を用いた減速装置は、入力軸と出力軸とを同心状に配置できるため、径方向の大きさは従来のベルト式減速装置や平歯車を用いた減速装置に比べると径方向の小型化を図ることができる。しかし、遊星歯車機構を用いた減速装置は、歯車の噛み合い音が発生する。仮に、歯車の噛み合い部に潤滑油を供給することができるのであれば、ある程度は歯車の噛み合い音を抑制することはできる。しかし、潤滑油を適用することが困難な装置において、静粛性が要求される装置には、遊星歯車機構を用いた減速装置の適用が困難となる。
【０００５】
波動歯車機構を用いた減速装置は、遊星歯車機構に比べて高い静粛性を備え、高減速比を得ることができることが知られている。しかし、入力される回転数が高回転であるほど、効率が下がるという問題がある。そこで、高効率化を図るために、波動歯車機構を用いた減速装置に入力する回転数を下げることが望まれる。
【０００６】
そこで、従来は、高減速比を得るために、モータから回転駆動力を入力する第一段目の減速装置として、上述したベルト式歯車装置、平歯車を用いた減速装置、遊星歯車機構を用いた減速装置を適用して、その出力側に設ける第二段目の減速装置として、波動歯車機構を用いた減速装置を適用することが行われていた。しかし、第一段目の減速装置に適用する装置が、上述した問題を有しているため、全体の装置として、小型化を図りつつ、高い静粛性を確保することが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、高い静粛性を発揮することができるベルト式減速装置を提供することを目的とする。さらに、このベルト式減速装置を用いた駆動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】
【０００８】
（ベルト式減速装置）
本発明のベルト式減速装置は、回転駆動力を入力する入力プーリと、前記入力プーリより大径に形成され、前記入力プーリに入力された前記回転駆動力を減速して出力する出力プーリと、無端状に形成され、前記入力プーリから前記出力プーリに亘って架けられた一本の無端状ベルトと、を備え、前記入力プーリと前記出力プーリは、回転軸方向にずれて配置され、前記回転軸方向から見て、前記入力プーリの外形円と前記出力プーリの外形円とは、少なくとも一部において重なるように配置される。
【０００９】
つまり、本発明によれば、入力プーリの外形円と出力プーリの外形円とが回転軸方向から見て少なくとも一部において重なるように配置されることで、入力プーリの回転軸中心と出力プーリの回転軸中心の離間距離を短くすることができる。つまり、入力プーリの回転軸中心を中心とし出力プーリの内接円の径を小さくできる。これにより、ベルト式減速装置の小径化を図ることができる。ベルト式減速装置の小型化により、ベルト式減速装置を収容するためのハウジングの小型化を図ることができ、結果として、ベルト式減速装置全体としての軽量化を図ることができる。また、歯車の噛み合いによる減速機構ではなく、ベルト式であるため、歯車の噛み合い音が発生することもない。従って、歯車式に比べて高い静粛性を発揮することができる。
【００１０】
また、前記ベルト式減速装置は、前記入力プーリと前記出力プーリとの間において前記無端状ベルトを架け渡す複数のガイドプーリをさらに備え、第一の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、第二の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、前記入力プーリと前記出力プーリは、同心上に配置されるようにしてもよい。ここで、接端点とは、無端状ベルトが入力プーリまたは出力プーリに接触する範囲のうち端部に位置する点を意味する。入力プーリと出力プーリとを同心上に配置することができることにより、遊星歯車機構に置き換えることができるようになる。
【００１１】
また、ガイドプーリを用いることで、入力プーリとガイドプーリとに架け渡される無端状ベルトをＳ字形状となるようにすることができる。この結果、入力プーリに架けられる無端状ベルトの範囲を大きくすることができる。例えば、入力プーリに架けられる無端状ベルトの範囲を１８０°以上にすることができる。これにより、入力プーリの回転駆動力を無端状ベルトに確実に伝達できる。さらに、ガイドプーリを用いることで、出力プーリに架けられる無端状ベルトの範囲を１８０°以上にすることもできる。これにより、無端状ベルトの回転駆動力を出力プーリに確実に伝達できるようになる。
【００１２】
また、前記無端状ベルトの横断面形状は、円形に形成されるようにしてもよい。本発明によれば、入力プーリと出力プーリとが軸方向にずれて配置されている。従って、無端状ベルトが入力プーリと出力プーリとの間で捩れが発生するおそれがある。また、ガイドプーリを適用する場合には、無端状ベルトのうち入力プーリの周溝に接触する部位と出力プーリの周溝に接触する部位とが反転する構成となる。これらの場合においても、無端状ベルトの横断面形状を円形にすることで、入力プーリの周溝および出力プーリの周溝の何れにおいても確実に無端状ベルトが接触した状態を維持できる。つまり、回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００１３】
また、前記出力プーリは、中空形状に形成され、前記ベルト式減速装置は、軸方向一端側が前記回転駆動力の発生源側に連結し、軸方向他端側が前記入力プーリに連結し、前記軸方向一端と前記軸方向他端との中間部が前記出力プーリの中空領域を貫通して設けられる入力軸部材を備えるようにしてもよい。これにより、ベルト式減速装置に対して回転駆動力を入力する側と、ベルト式減速装置から減速した回転駆動力を出力する側が、何れも出力プーリが配置される側とすることができる。つまり、軸方向において、ベルト式減速装置に対して回転駆動力が入力される側に、戻し出力が可能となる。
【００１４】
ここで、軸方向において、入力される側に戻し出力を行う場合には、入力プーリが位置する側から回転駆動力を入力し、入力プーリ側から出力することも考えられる。しかし、このようにするためには、出力プーリの外周面から径方向外側にフランジを延ばして、当該フランジが出力プーリにおける無端状ベルトの架けられている位置よりも径方向外側に位置するようにして、出力プーリのフランジから入力プーリ側に向かって出力する必要がある。つまり、これでは、出力プーリに径方向外側に延びるフランジを設けることにより、出力プーリ自体が大型化することになる。これに対して、本発明のように、入力軸部材が出力プーリの中空領域を貫通して設けることで、出力プーリを大型化することなく、軸方向において、入力される側に戻し出力が可能となる。
【００１５】
また、前記無端状ベルトの横断面の外周側が、前記無端状ベルトの横断面の内側よりも柔らかい材質で形成されるようにしてもよい。すなわち、無端状ベルトの横断面の外周側の硬さが、無端状ベルトの横断面の内側（中心軸側）の硬さが高くなるように形成される。無端状ベルトの横断面の内側の硬さが高いことにより、無端状ベルトに十分な張力を与えることができる。さらに、無端状ベルトの横断面の外周側の硬さが低いことにより、無端状ベルトが入力プーリの周溝および出力プーリの周溝に対して確実に接触した状態を維持できる。特に、上述したように、本発明においては、入力プーリと出力プーリとが軸方向にずれて配置されている。このような場合であっても、本発明により、無端状ベルトが入力プーリの周溝および出力プーリの周溝に対して確実に接触した状態を維持できる。
【００１６】
また、無端状ベルトの横断面の外周側が無端状ベルトの横断面の内側よりも柔らかい材質で形成する場合には、前記入力プーリおよび前記出力プーリの少なくとも一方において、前記無端状ベルトが架けられる周溝は、周方向に凹凸状に形成されるようにしてもよい。これにより、凹凸状の周溝と無端状ベルトとの接触面積を増加させることができる。従って、凹凸状の周溝を形成するプーリと無端状ベルトとの間における回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００１７】
また、本発明のベルト式減速装置は、ロボットの関節部に設けられ、前記関節部の基部に対する可動部の回転駆動に用いるようにしてもよい。ロボットの関節部において用いる場合には、遊星歯車機構の減速装置には必要であった潤滑油の供給が容易ではない。特に、産業用ロボットではなく、人間共存型ロボットや食品製造ロボットなどにおいては、潤滑油の利用に制限されることが多い。このようなロボットの関節部に本発明のベルト式減速装置を適用することで、潤滑油を用いないとしても高い静粛性を発揮できるため、効果的である。
【００１８】
（ベルト式減速装置を用いた駆動装置）
上述したベルト式減速装置を用いた駆動装置として、次のようにするとよい。すなわち、駆動装置は、上述したベルト式減速装置と、径方向の大きさに対して軸方向幅の小さな扁平形状に形成され、前記入力プーリに対して前記出力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記入力プーリに前記回転駆動力を伝達する扁平モータと、前記出力プーリに対して前記入力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記出力プーリから減速された前記回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する歯車式減速装置と、を備える。
【００１９】
つまり、上述した本発明のベルト式減速装置が、扁平モータと歯車式減速装置とによるサンドイッチ構造をなしている。これにより、駆動装置全体として、径方向の大きさおよび軸方向長さの小型化を図ることができ、高い静粛性を発揮できる。また、歯車式減速装置に波動歯車式減速装置を適用することで、波動歯車式減速装置の入力を、ベルト式減速装置によって減速した回転駆動力とすることができる。つまり、波動歯車式減速装置に対して入力する回転数を下げることができる。ここで、波動歯車式減速装置は、入力される回転数が低いほど高効率であることが知られている。従って、本発明のように、ベルト式減速装置によって減速された回転駆動力を、波動歯車式減速装置に入力することで、波動歯車式減速装置を高効率にて適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ベルト式減速装置の第一実施形態の軸方向から見た図である。
【図２】図１の右側から見た側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図（縦断面図）である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図（縦断面図）である。
【図５】ベルト式減速装置の第二実施形態の軸方向から見た図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図（縦断面図）である。
【図７】図５のＤ−Ｄ断面図（縦断面図）である。
【図８】図６のＥ−Ｅ断面図（横断面図）である。
【図９】ベルト式減速装置の第三実施形態の軸方向から見た図である。
【図１０】図９のＦ−Ｆ断面図である。
【図１１】駆動装置の第一実施形態の基部に対する可動部の回転軸方向から見た図である。
【図１２】ロボットの関節部の内部を示し、ロボットの関節部における駆動装置の軸直交方向から見た図である。
【図１３】駆動装置の第二実施形態の軸直角方向から見た図である。一点鎖線は、回転軸中心を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のベルト式減速装置およびそれを用いた駆動装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
＜ベルト式減速装置の第一実施形態＞
第一実施形態のベルト式減速装置について、図１〜図４を参照して説明する。第一実施形態のベルト式減速装置は、入力プーリ１２と出力プーリ１４が同心上に配置されており、入力プーリ１２の外周面および出力プーリ１４の外周面における縦断面（軸直交方向断面）が、円形状に形成されており、二個のガイドプーリ１５，１６を備える構成である。このベルト式減速装置は、支持体１１と、入力プーリ１２と、入力軸部材１３と、出力プーリ１４と、第一ガイドプーリ１５と、第二ガイドプーリ１６と、一本の無端状ベルト１７とを備えて構成される。なお、入力プーリ１２および出力プーリ１４の支持体１１に対する回転軸方向は、図２の正面視における左右方向に相当し、以下の説明において、単に軸方向と称する。また、以下の説明において、図２〜図４の正面視における右側を軸方向一方側と称し、左側を軸方向他方側と称する。
【００２３】
支持体１１は、支持本体部１１ａと、二個の偏心軸１１ｂ，１１ｃとを備えて構成される。支持本体部１１ａは、図１，図３〜図４に示すように、中心に円形孔を有する円盤状に形成される。二個の偏心軸１１ｂ，１１ｃは、図１および図４に示すように、支持本体部１１ａの軸方向他方側の端面（図４の正面視左側端面）のうち軸中心に対して偏心した位置から軸方向に突出して一体的に形成される。なお、支持体１１の支持本体部１１ａは、図示しないハウジングに対して固定されている。つまり、支持体１１は、ハウジングに対して回転しない構成となる。
【００２４】
入力プーリ１２は、後述する入力軸部材１３を介して、例えばモータなどの回転駆動力の発生源に連結され、当該発生源の回転駆動力を入力する。この入力プーリ１２は、図１に示すように円盤状に形成され、図３〜図４に示すように外周面全周に亘って周溝１２ａが形成されている。入力プーリ１２の周溝１２ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、入力プーリ１２の周溝１２ａの縦断面（軸直交方向断面）は円形状となるように形成されている。
【００２５】
入力軸部材１３は、円柱状または円筒状の軸であり、入力プーリ１２の軸中心に一体的に連結される。ここで、本実施形態においては、この入力軸部材１３は、入力プーリ１２の軸方向一方側（図４の正面視右側）の端面および軸方向他方側（図４の正面視左側）の端面のそれぞれから軸方向両側に突出するように設けられる。入力軸部材１３は、図示しない回転駆動力の発生源、例えばモータの出力軸に連結され、回転駆動力の発生源による回転駆動力を入力プーリ１２に伝達する。なお、入力軸部材１３は、回転駆動力の発生源の配置に応じて、入力プーリ１２の軸方向一方側の端面のみから軸方向一方側に突出するように設けることもでき、また、入力プーリ１２の軸方向他方側の端面のみから軸方向他方側に突出するように設けることもできる。
【００２６】
さらに、入力軸部材１３のうち入力プーリ１２の軸方向一方側（図４の正面視右側）の端面から突出される部位は、支持体１１の支持本体部１１ａの円形孔を軸方向に貫通して設けられ、軸受２１（図３〜図４に示す）を介して支持体１１の支持本体部１１ａの円形孔に回転可能に支持される。そして、入力プーリ１２および入力軸部材１３の支持体１１に対する回転中心が、支持体１１の支持本体部１１ａの軸中心と同心上となるように設けられる。ここで、支持部材１１の端面と入力プーリ１２の端面との軸方向間は、両者が接触しない程度の微小隙間を形成するとよい。または、両者の間に軸方向に支持する軸受（スラスト軸受）を介在するように配置してもよい。
【００２７】
出力プーリ１４は、後述する無端状ベルト１７が架けられることにより、入力プーリ１２の回転駆動力を減速して、減速された回転駆動力を出力する。出力プーリ１４は、円環状（中空形状）に形成され、入力プーリ１２の外径よりも大径に形成される。出力プーリ１４は、支持体１１の支持本体部１１ａの外周面に、軸受２２（図３〜図４に示す）を介して回転可能に支持される。そして、本実施形態においては、入力プーリ１２の回転軸中心と出力プーリ１４の回転軸中心が、同心上となるように配置される。さらに、出力プーリ１４は、入力プーリ１２に対して、入力プーリ１２の軸方向一方側（図３〜図４の正面視右側）にずれて配置される。
【００２８】
この出力プーリ１４は、図３〜図４に示すように、外周面全周に亘って周溝１４ａが形成されている。この出力プーリ１４の周溝１４ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、出力プーリ１４の周溝１４ａの縦断面（軸直交方向断面）は円形状となるように形成されている。ここで、出力プーリ１４の周溝１４ａの横断面の円弧半径は、入力プーリ１２の周溝１２ａの横断面の円弧半径と同一に形成される。
【００２９】
さらに、出力プーリ１４の外周面のうち軸方向一方側（図３〜図４の正面視右側）には、フランジ１４ｂが形成されている。このフランジ１４ｂの軸方向他方側（図３〜図４の正面視左側）の端面には、周溝１４ａの横断面の円弧形状に連続しかつ同径の円弧形状となる側面溝が形成されている。従って、出力プーリ１４の外周面において、周溝１４ａの軸方向一方側（図３〜図４の正面視右側）の外径が大きく、周溝１４ａの軸方向他方側（図３〜図４の正面視左側）の外径が小さく形成されている。さらに、図１に示すように、軸方向から見た場合において、出力プーリ１４と入力プーリ１２との相対位置は、次のようになる。軸方向から見た場合に、出力プーリ１４の外形円と入力プーリ１２の外形円とが少なくとも一部が重なるように配置される。本実施形態においては、入力プーリ１２の外形円の全てが、出力プーリ１４の外形円に重なるように配置される。
【００３０】
第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、図１に示すように、中心孔を有する円盤状に形成され、出力プーリ１４の外径よりも小径に形成される。図３〜図４に示すように、第一ガイドプーリ１５は、支持体１１の第一偏心軸１１ｂの外周面に軸受２３を介して回転可能に支持され、第二ガイドプーリ１６は、支持体１１の第二偏心軸１１ｃの外周面に軸受２４を介して回転可能に支持される。つまり、図１に示すように、軸方向から見た場合に、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、その回転軸中心が出力プーリ１４の外形円の内部に位置する。さらに、軸方向から見た場合に、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の外形円の一部は、出力プーリ１４の外形円よりも径方向外側に突出している。そして、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、入力プーリ１２と軸方向において同位置に配置されている。つまり、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の端面と出力プーリ１４の端面との軸方向間は、両者が接触しない程度の微小隙間を形成するとよい。また、両者の間に軸方向に支持する軸受（スラスト軸受）を介在するように配置してもよい。
【００３１】
さらに、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、外周面全周に亘って周溝１５ａ，１６ａが形成されている。第一，第二ガイドプーリ１５，１６の周溝１５ａ，１６ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の周溝１５ａ，１６ａの縦断面（軸直交方向断面）は円形状となるように形成されている。ここで、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の周溝１５ａ，１６ａの横断面の円弧半径は、入力プーリ１２の周溝１２ａの横断面の円弧半径と同一に形成される。
【００３２】
無端状ベルト１７は、図１に示すように、入力プーリ１２、第一ガイドプーリ１５、出力プーリ１４、第二ガイドプーリ１６、入力プーリ１２の順に、それぞれの周溝１２ａ，１５ａ，１４ａ，１６ａ，１２ａに架けられる。つまり、第一，第二ガイドプーリ１５，１６は、入力プーリ１２と出力プーリ１４との間において無端状ベルト１７を架け渡す役割を有している。特に、第一ガイドプーリ１５には、入力プーリ１２のうち無端状ベルト１７の一方の接端点１２ｂと出力プーリ１４のうち無端状ベルト１７の一方の接端点１４ｃとの間に位置する無端状ベルト１７が架けられる。第二ガイドプーリ１６には、入力プーリ１２のうち無端状ベルト１７の他方の接端点１２ｃと出力プーリ１４のうち無端状ベルト１７の他方の接端点１４ｄとの間に位置する無端状ベルト１７が架けられる。従って、無端状ベルト１７は、入力プーリ１２と第一，第二ガイドプーリ１５，１６との間では、軸方向において同位置にて架け渡される。また、無端状ベルト１７は、第一，第二ガイドプーリ１５，１６と出力プーリ１４との間では、軸方向においてずれて架け渡される。
【００３３】
この無端状ベルト１７は、入力プーリ１２と出力プーリ１４との間に第一，第二ガイドプーリ１５，１６を介して架け渡されることで、入力プーリ１２と第一，第二ガイドプーリ１５，１６とに架け渡される無端状ベルト１７をＳ字形状となるようにしている。このことにより、入力プーリ１２の周溝１２ａに架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上にしている。さらに、第一，第二ガイドプーリ１５，１６を介在することで、出力プーリ１４の周溝１４ａに架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上となるようにしている。
【００３４】
また、無端状ベルト１７の横断面形状は、図３〜図４に示すように、円形に形成される。より詳細には、無端状ベルト１７の横断面の内側（中心軸側）は相対的に引張強度の高い繊維材により形成され、無端状ベルト１７の横断面の外周側は上記繊維材よりも引張強度の低いゴム材により形成される。さらに、無端状ベルト１７の横断面の外周側を形成するゴム材は、横断面の内側を形成する繊維材よりも硬さの低い材質からなる。つまり、無端状ベルト１７の横断面の外周側は、内側に比べて柔らかい材質からなる。
【００３５】
本実施形態のベルト式減速装置によれば、入力プーリ１２の外形円と出力プーリ１４の外形円とが軸方向から見て少なくとも一部において重なるように配置されることで、入力プーリ１２の軸中心と出力プーリ１４の軸中心の離間距離を短くすることができる。特に、本実施形態においては、入力プーリ１２と出力プーリ１４とを同心上としている。ここで、入力プーリ１２と出力プーリ１４を同心上に配置する構成は、第一，第二ガイドプーリ１５，１６を用いたことによるものである。つまり、入力プーリ１２の軸中心を中心とし出力プーリ１４の内接円の径を小さくできる。これにより、ベルト式減速装置の小径化を図ることができる。ベルト式減速装置の小型化により、ベルト式減速装置を収容するためのハウジング（図示せず）の小型化を図ることができ、結果として、ベルト式減速装置全体としての軽量化を図ることができる。また、歯車式減速装置のような歯車の噛み合いによる減速機構ではなく、ベルト式であるため、歯車の噛み合い音が発生することもない。従って、高い静粛性を発揮することができる。
【００３６】
また、入力プーリ１２と第一，第二ガイドプーリ１５，１６とに架け渡される無端状ベルト１７をＳ字形状とすることにより、入力プーリ１２に架けられる無端状ベルト１７の範囲を大きくすることができる。特に、入力プーリ１２に架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上にすることができる。これにより、入力プーリ１２の回転駆動力を無端状ベルト１７に確実に伝達できる。さらに、第一，第二ガイドプーリ１５，１６を用いることで、出力プーリ１４に架けられる無端状ベルト１７の範囲を１８０°以上にすることもできる。これにより、無端状ベルト１７の回転駆動力を出力プーリ１４に確実に伝達できるようになる。
【００３７】
また、上述したように、入力プーリ１２および第一，第二ガイドプーリ１５，１６と、出力プーリ１４とが軸方向にずれて配置されている。従って、出力プーリ１４と第一，第二ガイドプーリ１５，１６との間で無端状ベルト１７に捩れが発生するおそれがある。さらに、無端状ベルト１７のうち入力プーリ１２の周溝１２ａに接触する部位と出力プーリ１４の周溝１４ａに接触する部位とが反転する構成となる。しかし、無端状ベルト１７の横断面形状を円形にすることで、入力プーリ１２の周溝１２ａおよび出力プーリ１４の周溝１４ａの何れにおいても確実に無端状ベルト１７が接触した状態を維持できる。つまり、回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００３８】
また、出力プーリ１４を円環状、すなわち中空形状に形成することで、入力軸部材１３を軸方向において入力プーリ１２に対して出力プーリ１４側から出力することもできる。つまり、ベルト式減速装置に対して回転駆動力を入力する側と、ベルト式減速装置から減速した回転駆動力を出力する側の何れもが、軸方向において出力プーリ１４が配置される側とすることができる。つまり、出力プーリ１４を大型化することなく、ベルト式減速装置に対して回転駆動力が入力される側に、戻し出力が可能となる。
【００３９】
また、無端状ベルト１７の横断面の外周側を、無端状ベルト１７の横断面の内側よりも柔らかい材質で形成している。すなわち、無端状ベルト１７の横断面の外周側の硬さが、無端状ベルト１７の横断面の内側（中心軸側）の硬さが高くなるように形成される。無端状ベルト１７の横断面の内側の硬さが高いことにより、無端状ベルト１７に十分な張力を与えることができる。つまり、入力プーリ１２と出力プーリ１４との間において回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。さらに、無端状ベルト１７の横断面の外周側の硬さが低いことにより、無端状ベルト１７が入力プーリ１２の周溝１２ａおよび出力プーリ１４の周溝１４ａに対して確実に接触した状態を維持できる。特に、出力プーリと第一，第二ガイドプーリ１５，１６とが軸方向にずれて配置されている場合であっても、無端状ベルト１７が入力プーリ１２の周溝１２ａおよび出力プーリ１４の周溝１４ａに対して確実に接触した状態を維持できる。
【００４０】
＜ベルト式減速装置の第二実施形態＞
第二実施形態のベルト式減速装置について、図５〜図８を参照して説明する。第二実施形態のベルト式減速装置は、入力プーリ３２と出力プーリ３４が同心上に配置されており、入力プーリ３２の外周面および出力プーリ３４の外周面における縦断面（軸直交方向断面）が、凹凸波形状に形成されており、四個のガイドプーリ３５〜３８を備える構成である。なお、第二実施形態のベルト式減速装置において、第一実施形態のベルト式減速装置と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
支持体３１は、支持本体部３１ａと、四個の偏心軸３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅとを備えて構成される。支持本体部３１ａは、図５〜図７に示すように、中心に円形孔を有する円盤状に形成される。支持本体部３１ａは、図示しないハウジングに対して固定されている。つまり、支持体３１は、ハウジングに対して回転しない構成となる。
【００４２】
四個の偏心軸３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅは、図５および図７に示すように、支持本体部３１ａの軸方向他方側の端面（図７の正面視左側端面）のうち軸中心に対して偏心した位置から軸方向に突出して一体的に形成される。小径第一，小径第二偏心軸３１ｂ，３１ｃは、支持本体部３１ａの軸中心からの偏心量が同一である。大径第一，大径第二偏心軸３１ｄ，３１ｅは、支持本体部３１ａの軸中心からの偏心量が同一であって、小径第一，小径第二偏心軸３１ｂ，３１ｃの偏心量よりも大きな偏心量である。また、小径第一偏心軸３１ｂの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および小径第二偏心軸３１ｃの軸中心によるなす鋭角は、大径第一偏心軸３１ｄの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および大径第二偏心軸３１ｅの軸中心によるなす鋭角よりも小さな角度となるように設定されている。さらに、小径第一偏心軸３１ｂの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および小径第二偏心軸３１ｃの軸中心によるなす角度の二等分線と、大径第一偏心軸３１ｄの軸中心、支持本体部３１ａの軸中心および大径第二偏心軸３１ｅの軸中心によるなす角度の二等分線が一致するように設定されている。
【００４３】
入力プーリ３２は、入力軸部材１３を介して、例えばモータなどの回転駆動力の発生源に連結され、当該発生源の回転駆動力を入力する。この入力プーリ３２は、図６〜図７に示すように、円盤状に形成され、外周面全周に亘って周溝３２ａが形成されている。図６〜図７に示すように、入力プーリ３２の周溝３２ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、図示しないが（図８の出力プーリ３４を参照）、入力プーリ３２の周溝３２ａの縦断面（軸直交方向断面）は周方向に凹凸波形状（出力プーリ３４の周溝３４ａの相似形状）となるように形成されている。
【００４４】
出力プーリ３４は、外周面全周に亘って周溝３４ａが形成されている。図６〜図７に示すように、出力プーリ３４の周溝３４ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、図８に示すように、出力プーリ３４の周溝３４ａの縦断面（軸直交方向断面）は周方向に凹凸波形状となるように形成されている。出力プーリ３４において、周溝３４ａの形状の他は、第一実施形態の出力プーリ１４と同一構成からなる。
【００４５】
小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、図５に示すように、中心孔を有する円盤状に形成され、出力プーリ３４の外径よりも小径に形成される。図７に示すように、小径第一，大径第一ガイドプーリ３５，３７は、支持体３１の小径第一，大径第一偏心軸３１ｂ，３１ｄの外周面に軸受４３，４４を介して回転可能に支持され、小径第二，大径第二ガイドプーリ３６，３８は、支持体３１の小径第二，大径第二偏心軸３１ｃ，３１ｅの外周面に軸受４５，４６を介して回転可能に支持される。つまり、図５に示すように、軸方向から見た場合に、小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、その回転軸中心が出力プーリ３４の外形円の内部に位置する。さらに、軸方向から見た場合に、大径第一，大径第二ガイドプーリ３７，３８の外形円の一部は、出力プーリ３４の外形円よりも径方向外側に突出している。そして、小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、入力プーリ３２と軸方向において同位置に配置されている。さらに、小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８は、外周面全周に亘って周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａが形成されている。周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの横断面（軸方向断面）は円弧状に形成され、周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの縦断面（軸直交方向断面）は周方向に凹凸波形状となるように形成されている。ここで、周方向に凹凸波形状（出力プーリ３４の周溝３４ａの相似形状）となるように形成されている。ここで、周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの横断面の円弧半径は、入力プーリ３２の周溝３２ａの横断面の円弧半径と同一に形成される。
【００４６】
無端状ベルト３９は、図５に示すように、第一実施形態の無端状ベルト１７と同一形状に形成されている。この無端状ベルト３９は、入力プーリ３２、小径第一ガイドプーリ３５、大径第一ガイドプーリ３７，出力プーリ３４、大径第二ガイドプーリ３８、小径第二ガイドプーリ３６、入力プーリ３２の順に、それぞれの周溝３２ａ，３５ａ，３７ａ，３４ａ，３８ａ，３６ａ，３２ａに架けられる。つまり、小径第一，大径第一ガイドプーリ３５，３７には、入力プーリ３２のうち無端状ベルト３９の一方の接端点３２ｂと出力プーリ３４のうち無端状ベルト３９の一方の接端点３４ｃとの間に位置する無端状ベルト３９が架けられる。小径第二，大径第二ガイドプーリ３６，３８には、入力プーリ３２のうち無端状ベルト３９の他方の接端点３２ｃと出力プーリ３４のうち無端状ベルト３９の他方の接端点３４ｄとの間に位置する無端状ベルト３９が架けられる。従って、無端状ベルト３９は、入力プーリ３２と小径第一，小径第二，大径第一，大径第二ガイドプーリ３５，３６，３７，３８との間では、軸方向において同位置にて架け渡される。また、無端状ベルト３９は、大径第一，大径第二ガイドプーリ３７，３８と出力プーリ３４との間では、軸方向においてずれて架け渡される。
【００４７】
本実施形態のベルト式減速装置によれば、四個のガイドプーリ３５〜３８を設けることで、小径第一ガイドプーリ３５の軸中心、入力プーリ３２の軸中心、小径第二ガイドプーリ３６の軸中心によるなす鋭角を小さくすることができる。その結果、入力プーリ３２の外径を小さくしたとしても、入力プーリ３２に架けられる無端状ベルト３９の範囲を大きくすることができる。これにより、高減速比を得るとともに、入力プーリ３２の回転駆動力を無端状ベルト３９に確実に伝達できる。
【００４８】
さらに、入力プーリ３２の周溝３２ａおよび出力プーリ３４の周溝３４ａの縦断面（軸直交方向断面）を周方向に凹凸波形状となるように形成した。これにより、凹凸波形状の周溝３２ａ，３４ａと無端状ベルト３９との接触面積を増加させることができる。従って、入力プーリ３２および出力プーリ３４と無端状ベルト３９との間における回転駆動力の伝達を確実に行うことができる。
【００４９】
＜ベルト式減速装置の第一，第二実施形態の変形態様＞
第二実施形態において、各周溝３２ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの縦断面を凹凸波形状としたが、波形状ではなく、矩形凹凸形状としてもよい。なお、凹凸波形状とすることで、無端状ベルト３９に対して角当たりを防止することによる長寿命化を図ることができる。また、第二実施形態において、入力プーリ３２の周溝３２ａと出力プーリ３４の周溝３４ａの縦断面を凹凸波形状としたが、これらの何れか一方のみを凹凸波形状としてもよい。一方のみの場合には、小径の入力プーリ３２の周溝３２ａを凹凸波形状とすると効果的である。また、ガイドプーリ３５〜３８の周溝３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａの縦断面を凹凸波形状としたが、第一実施形態のように円形状としてもよい。また、第一実施形態において、入力プーリ１２、出力プーリ１４、第一，第二ガイドプーリ１５，１６の各周溝の縦断面を凹凸状、特に凹凸波形状とすることもできる。
【００５０】
＜ベルト式減速装置の第三実施形態＞
第三実施形態のベルト式減速装置について、図９および図１０を参照して説明する。第三実施形態のベルト式減速装置は、入力プーリ５２の軸中心と出力プーリ１４の軸中心が異なり、入力プーリ５２の外周面および出力プーリ１４の外周面における縦断面（軸直交方向断面）が、円形状に形成されており、二個のガイドプーリ１５，５６を備える構成である。
【００５１】
第三実施形態の入力プーリ５２と第二ガイドプーリ５６が、第一実施形態の入力プーリ１２と第二ガイドプーリ１６の位置を逆にした位置に配置される。さらに、第三実施形態の入力軸部材５３と第二偏心軸５１ｃが、第一実施形態の入力軸部材１３と第二偏心軸１１ｃの位置を逆にした位置に配置される。その他の構成は、実質的に第一実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５２】
＜駆動装置の第一実施形態＞
次に、駆動装置の第一実施形態について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１に示すように、ロボットの関節部に上述したベルト式減速装置を適用する。このロボットは、例えば、人間共存型のロボットや食品製造ロボットなどであって、産業用ロボットとは異なり、関節部に対して潤滑油の供給が困難である構成であると共に、高い静粛性が要求される。
【００５３】
このロボットの関節部１００は、基部１１０と、基部１１０に対して回転可能に基部１１０に支持される可動部１２０とを備えて構成される。そして、基部１１０に対して可動部１２０を回転駆動するための構成として、上述したベルト式減速装置の第一〜第三実施形態の何れか１３０と、扁平モータ１４０と、波動歯車式減速装置１５０とを備え、これらは基部１１０に支持される。ベルト式減速装置１３０が、扁平モータ１４０と波動歯車式減速装置１５０との軸方向の間に挟まれるように配置される。
【００５４】
具体的には、扁平モータ１４０は、ベルト式減速装置１３０の入力プーリ１２，３２，５２に対して出力プーリ１４，３４とは軸方向の反対側（図１２の正面視右側）に隣接して配置され、入力プーリ１２，３２，５２に回転駆動力を伝達する。この扁平モータ１４０は、径方向の大きさに対して軸方向幅の小さな扁平形状に形成されている。
【００５５】
波動歯車式減速装置１５０は、ベルト式減速装置１３０の出力プーリ１４，３４に対して入力プーリ１２，３２，５２とは軸方向の反対側（図１２の正面視左側）に隣接して配置され、出力プーリ１４，３４から減速された回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する。そして、この波動歯車式減速装置１５０の出力が、可動部１２０に伝達される。
【００５６】
ベルト式減速装置１３０が扁平モータ１４０と波動歯車式減速装置１５０とによるサンドイッチ構造をなしていることにより、駆動装置全体として、径方向の大きさおよび軸方向長さの小型化を図ることができ、かつ、高い静粛性を発揮できる。また、ベルト式減速装置１３０の出力側に波動歯車式減速装置１５０を適用することで、波動歯車式減速装置１５０の入力を、ベルト式減速装置１３０によって減速した回転駆動力とすることができる。つまり、波動歯車式減速装置１５０に対する入力を低回転とすることができる。この波動歯車式減速装置１５０は、入力される回転数が低いほど高効率であることが知られている。従って、ベルト式減速装置１３０によって減速された回転駆動力を、波動歯車式減速装置１５０に入力することで、波動歯車式減速装置１５０を高効率にて適用することができる。また、ロボットの関節部にベルト式減速装置１３０を適用することで、潤滑油を用いないとしても高い静粛性を発揮できるため、効果的である。
【００５７】
＜駆動装置の第二実施形態＞
駆動装置の第二実施形態について、図１３を参照して説明する。上述したベルト式減速装置の第一〜第三実施形態の何れかを適用して、ベルト式減速装置２１０に対して、モータ２２０と波動歯車式減速装置２３０とを軸方向の同側に配置する構成とする。図１３に示すように、モータ２２０が、ベルト式減速装置２１０の出力プーリ１４，３４に対して入力プーリ１２，３２，５２とは軸方向の反対側（図１３の正面視左側）に隣接して配置され、入力プーリ１２，３２，５２に回転駆動力を伝達する。つまり、入力軸部材１３の一端側（図１３の正面視左側）が回転駆動力の発生源であるモータ２２０に連結し、入力軸部材１３の他端側（図１３の正面視右側）が入力プーリ１２，３２，５２に連結し、入力軸部材１３の中間部が出力プーリ１４，３４の中空領域を貫通するように配置される。
【００５８】
波動歯車式減速装置２３０は、中空形状に形成されており、ベルト式減速装置２１０の出力プーリ１４，３４に対して入力プーリ１２，３２，５２とは軸方向の反対側（図１３の正面視左側）に隣接して配置され、出力プーリ１４，３４から減速された回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する。さらに、波動歯車式減速装置２３０の中空内部に、モータ２２０が配置される。つまり、モータ２２０と波動歯車式減速装置２３０が、軸方向において同位置に配置されている。このように、モータ２２０と波動歯車式減速装置２３０を、ベルト式減速装置２１０に対して軸方向の同側（図１３の正面視左側）の同位置に配置することで、駆動装置全体としての軸方向の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１１，３１：支持体、 １１ａ，３１ａ：支持本体部
１１ｂ，１１ｃ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，５１ｃ：偏心軸
１２，３２，５２：入力プーリ
１２ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，３２ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａ：周溝、 １２ｂ，１２ｃ，３２ｂ，３２ｃ：入力プーリにおける接端点
１３，５３：入力軸部材、 １４，３４：出力プーリ、 １４ｂ：フランジ
１４ｃ，１４ｄ，３４ｃ，３４ｄ：出力プーリにおける接端点
１５，３５，３７：第一ガイドプーリ、 １６，３６，３８，５６：第二ガイドプーリ
１７，３９：無端状ベルト、 ２１〜２４，４３〜４６：軸受
１００：関節部、 １１０：基部、 １２０：可動部
１３０，２１０：ベルト式減速装置、 １４０，２２０：モータ
１５０，２３０：波動歯車式減速装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を入力する入力プーリと、
前記入力プーリより大径に形成され、前記入力プーリに入力された前記回転駆動力を減速して出力する出力プーリと、
無端状に形成され、前記入力プーリから前記出力プーリに亘って架けられた一本の無端状ベルトと、
を備え、
前記入力プーリと前記出力プーリは、回転軸方向にずれて配置され、
前記回転軸方向から見て、前記入力プーリの外形円と前記出力プーリの外形円とは、少なくとも一部において重なるように配置されることを特徴とするベルト式減速装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ベルト式減速装置は、前記入力プーリと前記出力プーリとの間において前記無端状ベルトを架け渡す複数のガイドプーリをさらに備え、
第一の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、
第二の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、
前記入力プーリと前記出力プーリは、同心上に配置されるベルト式減速装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記無端状ベルトの横断面形状は、円形に形成されるベルト式減速装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記出力プーリは、中空形状に形成され、
前記ベルト式減速装置は、軸方向一端側が前記回転駆動力の発生源側に連結し、軸方向他端側が前記入力プーリに連結し、前記軸方向一端と前記軸方向他端との中間部が前記出力プーリの中空領域を貫通して設けられる入力軸部材を備えるベルト式減速装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記無端状ベルトの横断面の外周側が、前記無端状ベルトの横断面の内側よりも柔らかい材質で形成されるベルト式減速装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記入力プーリおよび前記出力プーリの少なくとも一方において、前記無端状ベルトが架けられる周溝は、周方向に凹凸状に形成されるベルト式減速装置。
【請求項７】
ロボットの関節部に設けられ、前記関節部の基部に対する可動部の回転駆動に用いる請求項１〜６の何れか一項にベルト式減速装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のベルト式減速装置と、
径方向の大きさに対して軸方向幅の小さな扁平形状に形成され、前記入力プーリに対して前記出力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記入力プーリに前記回転駆動力を伝達する扁平モータと、
前記出力プーリに対して前記入力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記出力プーリから減速された前記回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する歯車式減速装置と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項１】
回転駆動力を入力する入力プーリと、
前記入力プーリより大径に形成され、前記入力プーリに入力された前記回転駆動力を減速して出力する出力プーリと、
無端状に形成され、前記入力プーリから前記出力プーリに亘って架けられた一本の無端状ベルトと、
を備え、
前記入力プーリと前記出力プーリは、回転軸方向にずれて配置され、
前記回転軸方向から見て、前記入力プーリの外形円と前記出力プーリの外形円とは、少なくとも一部において重なるように配置されることを特徴とするベルト式減速装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ベルト式減速装置は、前記入力プーリと前記出力プーリとの間において前記無端状ベルトを架け渡す複数のガイドプーリをさらに備え、
第一の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの一方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、
第二の前記ガイドプーリには、前記入力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点と前記出力プーリのうち前記無端状ベルトの他方の接端点との間に位置する前記無端状ベルトが架けられ、
前記入力プーリと前記出力プーリは、同心上に配置されるベルト式減速装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記無端状ベルトの横断面形状は、円形に形成されるベルト式減速装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記出力プーリは、中空形状に形成され、
前記ベルト式減速装置は、軸方向一端側が前記回転駆動力の発生源側に連結し、軸方向他端側が前記入力プーリに連結し、前記軸方向一端と前記軸方向他端との中間部が前記出力プーリの中空領域を貫通して設けられる入力軸部材を備えるベルト式減速装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記無端状ベルトの横断面の外周側が、前記無端状ベルトの横断面の内側よりも柔らかい材質で形成されるベルト式減速装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記入力プーリおよび前記出力プーリの少なくとも一方において、前記無端状ベルトが架けられる周溝は、周方向に凹凸状に形成されるベルト式減速装置。
【請求項７】
ロボットの関節部に設けられ、前記関節部の基部に対する可動部の回転駆動に用いる請求項１〜６の何れか一項にベルト式減速装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のベルト式減速装置と、
径方向の大きさに対して軸方向幅の小さな扁平形状に形成され、前記入力プーリに対して前記出力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記入力プーリに前記回転駆動力を伝達する扁平モータと、
前記出力プーリに対して前記入力プーリとは軸方向の反対側に隣接して配置され、前記出力プーリから減速された前記回転駆動力を入力すると共に、入力された当該回転駆動力をさらに減速して出力する歯車式減速装置と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２３１８３７（Ｐ２０１１−２３１８３７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１９６８（Ｐ２０１０−１０１９６８）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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