JP6744253B2 - ボール減速機 - Google Patents

Description

この発明は、回転を減速して伝達するために使用されるボール減速機に関するものである。

従来から、ボール減速機は、歯車減速装置と比較して、小型で且つ大きな減速比を得られることから、各種機械（例えば、産業用ロボット、舵角可変式ステアリング装置等）の動力伝達部に使用されている。

図２３は、このような従来のボール減速機２００を示す図である。なお、図２３（ａ）は、従来のボール減速機２００の縦断面図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ１６−Ａ１６線に沿って切断して示すボール減速機２００の断面図である。

図２３に示すように、ボール減速機２００は、入力軸２０１に形成された偏心カム２０２の外周側にベアリング２０３を介して偏心回転板２０４が取り付けられており、偏心回転板２０４が偏心カム２０２によって偏心駆動されるようになっている。また、このボール減速機２００は、図示しない出力軸に連結される出力側回転体２０５が偏心回転板２０４の径方向内方側の両側にそれぞれ配置されており、入力軸２０１が出力側回転体２０５の内周側にベアリング２０６を介して相対回動できるように支持されている。また、このボール減速機２００は、産業用ロボットの一部等に固定される固定部材２０７が偏心回転板２０４の径方向外方側の両側にボール２０８を介してそれぞれ配置されており、出力側回転体２０５が固定部材２０７の内周側にベアリング２１０を介して回動可能に支持されている。そして、偏心回転板２０４と固定部材２０７とに挟まれるボール２０８は、偏心回転板２０４の側面に形成された第１波形溝（外サイクロイド曲線で形作られる第１サイクロイド溝）２１１と固定部材２０７の内側面（偏心回転板２０４に対向する側面）に形成された第２波形溝（内サイクロイド曲線で形作られる第２サイクロイド溝）２１２とに転動できるように係合されており、偏心回転板２０４と固定部材２０７とを連結している。なお、第２波形溝２１２の波数は、第１波形溝２１１の波数よりも２波多くなるように形成されている。

また、出力側回転体２０５は、偏心吸収機構２１３を介して偏心回転板２０４に連結されている。偏心吸収機構２１３は、偏心回転板２０４が出力側回転体２０５に対して偏心運動するのを可能にするものであり（偏心回転板２０４の偏心を吸収するものであり）、偏心回転板２０４の回転を出力側回転体２０５に伝達するようになっている。この偏心吸収機構２１３は、偏心回転板２０４と出力側回転体２０５との間に介装された複数のボール２１４と、このボール２１４を転動可能に収容する偏心回転板２０４の駆動環状溝２１５と、出力側回転体２０５の従動環状溝２１６とによって構成されている。駆動環状溝２１５及び従動環状溝２１６は、偏心カム２０２の偏心量を考慮して形状及び大きさが決定され、偏心回転板２０４が入力軸２０１の回転中心に対して偏心回転する際のボール２１４の動きを許容し、出力側回転体２０５がボール２１４を介して偏心回転板２０４と一体に回動するのを可能にしている（特許文献１参照）。

このような従来のボール減速機２００は、例えば、偏心回転板２０４の第１波形溝２１１の波数をＮ−２とし、固定部材２０７の第２波形溝２１２の波数をＮとした場合、入力軸２０１が図示しない電動機等によって回転駆動されると、偏心回転板２０４が入力軸２０１の偏心カム２０２によって偏心駆動され、出力側回転体２０５が偏心吸収機構２１３を介して偏心回転板２０４と一体となって回転することになるが、出力側回転体２０５が入力軸２０１の１回転に対して−２／（Ｎ−２）回転（入力軸２０１の回転方向と逆の方向に２／（Ｎ−２）回転）することになる。すなわち、従来のボール減速機２００は、偏心回転板２０４の第１波形溝２１１の波数をＮ−２とし、固定部材２０７の第２波形溝２１２の波数をＮとした場合、減速比が２／（Ｎ−２）になる。

特開平５−１０４００号公報

しかしながら、図２３に示す従来のボール減速機２００は、偏心回転板２０４の両側面にそれぞれ第１波形溝２１１が形成され、偏心回転板２０４の両側にそれぞれ配置された固定部材２０７の内側面に第２波形溝２１２が形成されているため、合計４側面（４箇所）に波形溝２１１，２１１，２１２，２１２を高精度に形成しなければならず、加工工数が嵩むという問題を有していた。

そこで、本発明は、構造が簡単で、加工工数が少ないボール減速機の提供を目的とする。

請求項１に係る発明は、入力側回転体２の回転を出力側回転体８に減速して伝達するボール減速機１に関するものである。この発明に係るボール減速機１は、入力側回転体２と一体に回動する偏心円板カム３と、偏心円板カム３の外周側に相対回動可能に嵌合され、偏心円板カム３によって揺動させられる揺動体４と、揺動体４の外周面２５に沿って複数配置されたボール５と、揺動体４の両側面４ａ，４ｂのうちの一方に対向して位置する第１側面部２０を有し、被固定部材に固定される固定部材７と、を備えている。そして、出力側回転体８は、揺動体４の両側面４ａ，４ｂのうちの他方に対向して位置する第２側面部２１を有し、回転中心４３ａとしての軸心が入力側回転体２の回転中心２ａと同軸上に位置するように配置されている。また、第１側面部２０と第２側面部２１のいずれか一方は、入力側回転体２の回転中心２ａに直交する仮想平面において、回転中心２ａから放射状に延びる方向を径方向とすると、ボール５を第１側面部２０と第２側面部２１のいずれか一方の径方向に沿って転動可能に案内する径方向溝３２が入力側回転体２の回転中心２ａの回りに複数形成されている。また、第１側面部２０と第２側面部２１のいずれか他方は、前記仮想平面において、回転中心２ａを中心とする仮想円の外縁に沿った方向を周方向とすると、ボール５を第１側面部２０と第２側面部２１のいずれか他方の前記周方向に沿って波形状に案内する環状の波形溝３３が形成されている。また、ボール５は、径方向溝３２及び波形溝３３に転動可能に係合され、揺動体４が偏心円板カム３によって揺動させられると、径方向溝３２及び波形溝３３内を転動させられる。また、揺動体４は、第１側面部２０と第２側面部２１のいずれか一方から突出する回転抑制ボス２３に係合する回転抑制穴２４が形成されている。また、揺動体４の回転抑制穴２４は、入力側回転体２の回転中心２ａに対する偏心円板カム３の偏心量（ｅ）の２倍の隙間（２ｅ）が回転抑制ボス２３との間に形成される。また、揺動体４の外周面２５には、ボール５と線接触する曲面部２６，５７，６１が形成されている。

請求項２に係る発明は、入力側回転体１０２，１０３の回転を出力側回転体１０８に減速して伝達するボール減速機１０１に関するものである。この発明に係るボール減速機１０１は、入力側回転体１０２，１０３と一体に回動する偏心円板カム１０４と、偏心円板カム１０４の外周側に相対回動可能に嵌合され、偏心円板カム１０４によって揺動させられる揺動体１０５と、揺動体１０５の外周面１０５ｂに沿って複数配置されたボール１０６と、揺動体１０５を揺動できるように径方向内方側に収容すると共に、被固定部材に固定される固定部材１０７と、揺動体１０５及び固定部材１０７の一方の側面１０５ｃ，１３６ａに対向するように配置され、入力側回転体１０２，１０３に相対回動可能に支持された第１出力側回転体１０８Ａと、揺動体１０５及び固定部材１０７の他方の側面１０５ｄ，１３６ｂに対向するように配置され、第１出力側回転体１０８Ａに一体回動できるように固定されると共に、入力側回転体１０２，１０３に相対回動可能に支持され、第１出力側回転体１０８Ａと共に出力側回転体１０８を構成する第２出力側回転体１０８Ｂと、を備えている。そして、固定部材１０７は、入力側回転体１０２，１０３の回転中心１０２ａ，１０３ａに直交する仮想平面において、回転中心１０２，１０３から放射状に延びる方向を径方向とすると、ボール１０６を前記径方向にスライド移動可能に案内する径方向溝１３８がボール１０６の数と同数形成されると共に、径方向溝１３８の径方向内方端がボール１０６の出入りを可能にする開口端になっている。また、第１出力側回転体１０８Ａは、固定部材１０７の一方の側面１３６ａに対向する第１側面部１３２を有している。また、第２出力側回転体１０８Ｂは、固定部材１０７の他方の側面１３６ｂに対向する第２側面部１４１を有している。また、第１側面部１３２及び第２側面部１４１は、前記仮想平面において、回転中心１０２ａ，１０３ａを中心とする仮想円の外縁に沿った方向を周方向とすると、ボール１０６を前記周方向に沿って波形状に案内する環状の波形溝１４０が形成されている。また、揺動体１０５は、第１側面部１３２と第２側面部１４１のいずれか一方から突出する回転抑制ボス１３２に係合する回転抑制穴１３１が形成されている。また、揺動体１０５の回転抑制穴１３１は、入力側回転体１０２，１０３の回転中心１０２ａ，１０３ａに対する偏心円板カム１０４の偏心量（ｅ）の２倍の隙間（２ｅ）が回転抑制ボス１３２との間に形成される。また、揺動体１０５の外周面１０５ｂには、ボール１０６と線接触する曲面部１２９が形成されている。

請求項１の発明に係るボール減速機は、揺動体に対向する出力側回転体と固定部材のうちの一方の側面部にのみ波形溝を形成するようになっているため、波形溝を４側面にそれぞれ形成する構造が複雑な従来例と比較し、構造を簡単化することができ、加工工数を削減することができる。

請求項２の発明に係るボール減速機は、揺動体及び固定部材に対向する第１出力側回転体の第１側面部と第２出力側回転体の第２側面部の２箇所にのみ波形溝を形成するようになっているため、波形溝を４側面にそれぞれ形成する構造が複雑な従来例と比較し、構造を簡単化することができ、加工工数を削減することができる。

本発明の第１実施形態に係るボール減速機の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るボール減速機の入力軸（入力側回転体）を示す図であり、図２（ａ）は入力軸の正面図（先端面を示す図）、図２（ｂ）は入力軸の側面図である。 本発明の第１実施形態に係るボール減速機の揺動体を示す図であり、図３（ａ）は揺動体の正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す揺動体の断面図、図３（ｃ）は揺動体の側面図、図３（ｄ）は揺動体の背面図である。 図４（ａ）は図３（ｂ）のＢ１部の拡大図、図４（ｂ）は図３（ｃ）のＢ２部の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るボール減速機の外側揺動リングを示す図であり、図５（ａ）は外側揺動リングの縦断面図（図５（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す断面図）、図５（ｂ）は外側揺動リングの正面図である。 本発明の第１実施形態に係るボール減速機の固定部材を示す図であり、図６（ａ）は固定部材の正面図、図６（ｂ）は固定部材の側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す固定部材の断面図である。 本発明の第１実施形態に係るボール減速機の出力側回転体を示す図であり、図７（ａ）は出力側回転体の側面図、図７（ｂ）は出力側回転体の縦断面図（図７（ｃ）のＡ４−Ａ４線に沿って切断して示す断面図）、図７（ｃ）は出力側回転体の正面図である。 本発明の第１実施形態に係るボール減速機のカバーを示す図であり、図８（ａ）はカバーの正面図、図８（ｂ）はカバーの側面図、図８（ｃ）はカバーの縦断面図（図８（ａ）のＡ５−Ａ５線に沿って切断して示す断面図）、図８（ｄ）はカバーの背面図である。 揺動体の第１変形例を示す図であり、図９（ａ）は揺動体の正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ６−Ａ６線に沿って切断して示す揺動体の断面図、図９（ｃ）は揺動体の側面図、図９（ｄ）は揺動体の背面図、図９（ｅ）は図９（ｂ）のＢ３部の拡大図である。 揺動体の第２変形例を示す図であり、図１０（ａ）は揺動体の正面図、図１０（ｂ）は揺動体の側面図、図１０（ｃ）は揺動体の背面図、図１０（ｄ）は図１０（ａ）のＡ７−Ａ７線に沿って切断して示す揺動体の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るボール減速機の縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るボール減速機の揺動体を示す図であり、図１２（ａ）は揺動体の正面図、図１２（ｂ）は揺動体の側面図、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＢ４部の拡大図、図１２（ｄ）は図１２（ａ）のＡ８−Ａ８線に沿って切断して示す揺動体の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るボール減速機の第２出力側回転体を示す図であり、図１３（ａ）は第２出力側回転体の側面図、図１３（ｂ）は第２出力側回転体の縦断面図（図１３（ｃ）のＡ９−Ａ９線に沿って切断して示す断面図）、図１３（ｃ）は第２出力側回転体の正面図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機の入力軸（入力側回転体）を示す図であり、図１５（ａ）は入力軸の正面図（先端面を示す図）、図１５（ｂ）は入力軸の側面図、１５（ｃ）は入力軸の後端面を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機のキャップ（入力側回転体）を示す図であり、図１６（ａ）はキャップの正面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＡ１０−Ａ１０線に沿って切断して示すキャップの断面図、図１６（ｃ）はキャップの背面図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機の揺動体を示す図であり、図１７（ａ）は揺動体の正面図、図１７（ｂ）は揺動体の側面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＡ１１−Ａ１１線に沿って切断して示す揺動体の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機の固定部材を示す図であり、図１８（ａ）は固定部材の正面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ１２−Ａ１２線に沿って切断して示す固定部材の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機の第１出力側回転体を示す図であり、図１９（ａ）は第１出力側回転体の正面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＡ１３−Ａ１３線に沿って切断して示す第１出力側回転体の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機の第２出力側回転体を示す図であり、図２０（ａ）は第２出力側回転体の正面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＡ１４−Ａ１４線に沿って切断して示す第２出力側回転体の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機の波形溝を簡略化して示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るボール減速機のボールが波形溝内を転動させられた場合のボールの転動軌跡を示す図であり、図２２（ａ）はボールの転動軌跡の平面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＡ１５−Ａ１５線に沿って切断して示す仮想断面上に転動軌跡の波を投影して示す図である。 従来のボール減速機を示す図であり、図２３（ａ）はボール減速機の縦断面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＡ１６−Ａ１６線に沿って切断して示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。

［第１実施形態］
（全体構造）
図１は、本発明の第１実施形態に係るボール減速機１の縦断面図である。この図１に示すように、本実施形態に係るボール減速機１は、入力軸（入力側回転体）２、偏心円板カム３、揺動体４、複数のボール（鋼球）５、外側揺動リング６、固定部材７、出力側回転体８、及びカバー１０等で構成されている。

（入力軸）
図１及び図２に示すように、入力軸２は、軸本体部１１が第１ベアリング１２を介して固定部材７によって回動自在に支持されており、図示しない電動機等によって回転駆動されるようになっている。この入力軸２は、軸本体部１１よりも大径の鍔状部１３が軸本体部１１に隣接して形成され、第１ベアリング１２の側面が鍔状部１３の側面に突き当てられ、第１ベアリング１２を固定部材７のボス部１４の内周側突起１５と鍔状部１３との間に保持するようになっている。また、この入力軸２は、鍔状部１３よりも軸先端側で且つ鍔状部１３に隣接する位置に偏心円板カム３が形成されている。この偏心円板カム３は、その中心３ａが入力軸２の回転中心２ａ（軸本体部１１の回転中心１１ａ）に対して偏心量（ｅ）だけ偏心して位置する円板であり、入力軸２の回転中心２ａの回りに入力軸２と一体となって偏心回転する。そして、偏心円板カム３の外周側には、揺動体４が第２ベアリング１６を介して相対回動可能に取り付けられている。また、入力軸２は、第３ベアリング１７を取り付ける先端軸部１８が形成されている。この先端軸部１８は、その回転中心１８ａが入力軸２の回転中心２ａ（軸本体部１１の回転中心１１ａ）と同心であり、出力側回転体８を第３ベアリング１７を介して回動可能に支持するようになっている。なお、以下の説明において、入力軸２の回転中心２ａに直交する仮想平面を考えた場合、径方向とは、その仮想平面上を回転中心２ａから放射状に延びる方向をいうものとする。また、入力軸２の回転中心２ａに直交する仮想平面を考えた場合、周方向とは、入力軸２の回転中心２ａを中心とする仮想円の外縁に沿った方向をいうものとする。

（揺動体）
図１、図３及び図４に示すように、揺動体４は、固定部材７と出力側回転体８との間に配置され、偏心円板カム３によって揺動させられるようになっている。そして、この揺動体４は、一方の側面４ａが固定部材７の第１側面部２０に対向し、他方の側面４ｂが出力側回転体８の第２側面部２１に対向するように位置している。また、この揺動体４は、第２ベアリング１６が嵌合される軸受け穴２２を径方向の中心部に有し、固定部材７の回転抑制ボス２３が嵌合される回転抑制穴２４を軸受け穴２２の周囲に複数有している。揺動体４の回転抑制穴２４は、丸棒状突起である回転抑制ボス２３との隙間が偏心円板カム３の偏心量（ｅ）の２倍（２ｅ）になるように形成されており、揺動体４が偏心円板カム３によって揺動させられるのを可能にしている。また、この揺動体４は、複数のボール５を外周面２５で転動可能に支持するようになっている。揺動体４の外周面２５は、図３（ａ）に示すように軸受け穴２２と同心の円形状であり、ボール５と線接触する曲面部２６（揺動体側の転動溝）がボール５と同数形成されている。この揺動体４の曲面部２６は、揺動体４を機械加工する場合、揺動体４に対するボール５の転動軌跡をシミュレーションソフト（例えば、ＡＮＳＹＳ）で解析し、その解析データとボール径等をマシニングセンタに入力し、マシニングセンタに装着したボールエンドミル等の加工工具をボール５の転動軌跡に沿うように動かして加工する。また、この揺動体４の曲面部２６は、揺動体４を射出成形する場合、揺動体４に対するボール５の転動軌跡をシミュレーションソフト（例えば、ＡＮＳＹＳ）で解析し、その解析データとボール径等を金型加工機械に入力し、金型加工機械の加工具を入力データに基づいて動かし、金型のキャビティ内に曲面部形成面を加工して、射出成形時にキャビティ内の曲面部形成面を転写することにより形作られる。

このようにして形成された揺動体４は、ボール５が曲面部２６に線接触した状態（図４（ｂ）の太線２９で示すような線接触状態）で転動するため、ボール５が平坦な外周面２５に点接触した状態で転動する場合と比較し、ボール５との接触部の変形（塑性変形、摩耗）が生じ難く、耐久性が向上する。なお、本実施形態に係る揺動体は、射出成形で形作る場合、曲面部がアンダーカット形状になるが、成形収縮によって円滑に金型から分離できるようになっている。

（外側揺動リング）
図１及び図５に示すように、外側揺動リング６は、円環状に形成されており、揺動体４の径方向外方側で、且つ固定部材７の第１側面部２０と出力側回転体８の第２側面部２１との間に配置されている。この外側揺動リング６は、揺動体４、及び揺動体４の外周面２５（曲面部２６）で支持された複数のボール５を揺動体係合穴２７内に収容できるようになっている。そして、この外側揺動リング６は、その内周面２８と揺動体４の外周面２５（曲面部２６）との間に複数のボール５を保持するようになっている。

（固定部材）
図１及び図６に示すように、固定部材７は、図示しない被固定部材（例えば、機械のフレーム、又はロボットのアーム）に固定され、入力軸２の軸本体部１１をボス部１４の内周面に取り付けられた第１ベアリング１２によって回転自在に支持するようになっている。また、この固定部材７は、揺動体４の一方の側面４ａに対向する第１側面部２０の内側面２０ａ（一方の側面４ａに対向する側面）にボール支持突起３０が形成されている。このボール支持突起３０は、断面形状が先細の台形形状の環状体であり、ボス部１４のベアリング取付穴３１の中心３１ａと同心に形成された環状体である。そして、このボール支持突起３０は、揺動体４の曲面部２６で支持されたボール５に係合する径方向溝３２が周方向に沿って等間隔で複数形成されている。この径方向溝３２は、ボール支持突起３０を径方向に切り欠くように形成され、径方向に直交する断面形状がボール５の半径と同様の曲率半径の円弧形状であり、出力側回転体８の波形溝３３内を転動するボール５の径方向での移動軌跡に合わせ、ボール５の移動軌跡の径方向中間位置における溝深さが最も深く、移動軌跡の径方向中間位置から径方向内方端及び径方向外方端へ向かうに従って溝深さが滑らかに漸減するように、径方向内方側から径方向外方側へ向かって略円弧状の断面形状になっている。また、固定部材７の径方向溝３２は、出力側回転体８の波形溝３３の波数をＮ波とすると、（Ｎ＋１）箇所に形成され、（Ｎ＋１）個のボール５を１個ずつ転動可能に収容する。このような固定部材７の径方向溝３２は、偏心円板カム３が１回転し、揺動体４が１ストローク分だけ揺動させられると、ボール５を揺動体４の揺動量に応じた分だけ径方向に転動させることができる。また、固定部材７は、第１側面部２０と揺動体４との接触面積を減らして接触抵抗を低減するため、ボール支持突起３０よりも径方向内方側の第１側面部２０及びボール支持突起３０よりも径方向外方側の第１側面部２０に、接触逃がし凹所３４，３５が周方向に沿って複数形成されている。また、固定部材７は、その径方向外方端側にカバー取付部３６が形成されている。そして、このカバー取付部３６の内側には、揺動体４が揺動可能に収容されると共に、出力側回転体８が回動可能に収容されるようになっている。また、この固定部材７のカバー取付部３６は、正面側から見た外形形状が略矩形形状になっており、位置決めピン取付穴３７、組立用ねじ穴３８、及び固定ボルト挿入穴４０が各コーナー部（４隅）に形成されている。位置決めピン取付穴３７には、カバー１０の位置決めピン係合穴４１に係合する位置決めピン（図示せず）が圧入されるようになっている。これにより、カバー１０は、固定部材７に位置決めされた状態で固定される。また、組立用ねじ穴３８には、カバー１０を固定部材７に固定する組立用ボルトのねじ部（図示せず）が螺合されるようになっている。また、固定ボルト挿入穴４０には、図外の被固定部材にカバー１０及び固定部材７を一体として取り付けるための固定ボルトの軸部（図示せず）が挿入される。なお、固定部材７の接触逃がし凹所３４，３５には、グリース等の潤滑剤が適宜収容される。

（出力側回転体）
図１及び図７に示すように、出力側回転体８は、揺動体４の両側面４ａ，４ｂのうちの他方の側面４ｂに対向して位置する第２側面部２１と、この第２側面部２１の径方向内方側に一体に形成された軸受用円筒部４２と、この軸受用円筒部４２と一体に形成された出力軸部４３と、を有している。この出力側回転体８は、軸受用円筒部４２の径方向内方側に位置する軸受け穴４４が第３ベアリング１７を介して入力軸２の先端軸部１８で回動自在に支持されると共に、軸受用円筒部４２の外周側が第４ベアリング４５を介してカバー１０で回動自在に支持され、出力軸部４３が入力軸２の回転中心２ａと同心で回転するようになっている。そして、第２側面部２１の内側面２１ａ（揺動体４の他方の側面４ｂに対向する側面）には、揺動体４の外周面２５（曲面部２６）によって支持されたボール５に係合する波形溝３３が出力軸部４３の回転中心（軸心）４３ａを中心として環状（無端状）に形成されている。この波形溝３３は、ボール５を第２側面部２１の周方向に沿って波形状に案内するようになっており、径方向内方端を谷底３３ａとし、径方向外方端を山頂３３ｂとし、谷底３３ａと山頂３３ｂとの径方向中間位置を波高さ中央位置とすると、谷底３３ａの溝深さ及び山頂３３ｂの溝深さが波高さ中央位置の溝深さよりも深くなるように、溝深さが滑らかに変化している。このような形状の波形溝３３に対し、径方向溝３２は、径方向中間位置が波形溝３３の波高さ中央位置に対応し、この径方向中間位置における溝深さが最も深く、波形溝３３の谷底３３ａに対応する径方向位置及び波形溝３３の山頂３３ｂに対応する径方向位置に向かうにしたがって溝深さが浅くなるように形成されている。そして、出力側回転体８は、偏心円板カム３が１回転し、揺動体４が１ストローク分だけ揺動させられ、ボール５が固定部材７の径方向溝３２内を径方向に１往復すると、波形溝３３の１波分だけ回動する。出力軸部４３は、その回転中心４３ａが入力軸２の回転中心２ａと同心となるように配置され、図示しない被駆動部材に接続される。また、出力側回転体８は、第２側面部２１と揺動体４との接触面積を減らして接触抵抗を低減するため、波形溝３３よりも径方向内方側の第２側面部２１に、接触逃がし凹所４６が形成されると共に、肉抜き穴４７が周方向に沿って複数形成されている。なお、接触逃がし凹所４６には、グリース等の潤滑剤が適宜収容される。

（カバー）
図１及び図８に示すように、カバー１０は、フランジ部４８と円筒部５０とを一体に有しており、径方向内方に出力側回転体８を回動可能に収容する空間が形成されている。フランジ部４８は、正面側から見た外形形状が固定部材７のカバー取付部３６の外形形状と同様の略矩形形状になっており、位置決めピン係合穴４１、組立用ボルト取付穴５１、及び固定ボルト挿入穴５２が各コーナー部（４隅）に形成されている。このカバー１０の位置決めピン係合穴４１、組立用ボルト取付穴５１、固定ボルト挿入穴５２は、固定部材７の位置決めピン取付穴３７、組立用ねじ穴３８、及び固定ボルト挿入穴４０に一対一で対応するように形成されている。そして、カバー１０の位置決めピン係合穴４１には、固定部材７に固定された位置決めピン（図示せず）が挿入される。また、組立用ボルト取付穴５１には、固定部材７とカバー１０を締め付け固定する組立用ボルト（図示せず）が係合される。また、固定ボルト挿入穴５２には、図外の被取付物にカバー１０及び固定部材７を一体として取り付けるための固定ボルト（図示せず）が係合される。カバー１０のフランジ部４８は、出力側回転体８に対向する側面４８ａが出力側回転体８の第２側面部２１との間に隙間が生じるように配置されている。また、カバー１０の円筒部５０は、軸受嵌合穴５３の内周面が第４ベアリング４５の外周面に嵌合され、第４ベアリング４５を介して出力側回転体８の軸受用円筒部４２を回転自在に支持している。また、円筒部５０の軸方向端部には、第４ベアリング４５のアウターレースの側面側に位置するベアリング位置決め突起５４が形成されている。このベアリング位置決め突起５４は、出力側回転体８のベアリング位置決め段部５５との間に第４ベアリング４５を収容し、第４ベアリング４５が出力側回転体８とカバー１０との間から抜け出すのを防止している。

（本実施形態に係るボール減速機の作動）
以上のような本実施形態に係るボール減速機１は、入力軸２と偏心円板カム３とが一体になって１回転すると、揺動体４が偏心円板カム３の偏心量（ｅ）の２倍の寸法（２ｅ）だけ揺動させられ、揺動体４の外周面２５（曲面部２６）によって支持されたボール５が固定部材７の径方向溝３２内を１往復する。この際、出力側回転体８は、ボール５が固定部材７の径方向溝３２内を第１側面部２０の径方向に沿って移動するだけであるため、固定部材７に対して波形溝３３の１波分だけ回動させられる。したがって、本実施形態に係るボール減速機１は、波形溝３３の波数がＮであり、径方向溝３２の溝数が（Ｎ＋１）であるため、入力軸２の１回転に対し、出力側回転体８が入力軸２と逆方向へ１／Ｎ回転することになる。なお、本実施形態に係るボール減速機１は、図６及び図７に示すように、出力側回転体８の波形溝３３の波数（Ｎ）が５１であり、固定部材７の径方向溝３２の溝数（Ｎ＋１）が５２である場合を例示している。したがって、本実施形態に係るボール減速機１は、入力軸２の回転を１／５１（１／Ｎ）に減速して出力側回転体８に伝達する。

（本実施形態に係るボール減速機の第１の効果）
以上のように構成された本実施形態に係るボール減速機１は、揺動体４に対向する出力側回転体８の第２側面部２１にのみ波形溝３３を形成するようになっているため、波形溝２１１，２１１，２１２，２１２を４箇所にそれぞれ形成する従来例のボール減速機２００と比較し（図２３参照）、構造が簡単であり、加工工数の削減が可能になる。

（本実施形態に係るボール減速機の第２の効果）
また、本実施形態に係るボール減速機１は、径方向溝３２と波形溝３３との交差する箇所にボール５が位置するようになっているため、ボール２０８が偏心回転板２０４の第１波形溝２１１の溝壁と固定部材２０７の第２波形溝２１２の溝壁に同時に接触するように構成された従来のボール減速機２００と比較し（図２３参照）、構造が簡単になり、径方向溝３２及び波形溝３３の加工が容易になると共に、揺動体４、固定部材７、及び出力側回転体８等の組立作業が容易になる。

（本実施形態に係るボール減速機の第３の効果）
また、本実施形態に係るボール減速機１は、ボール５が揺動体４の曲面部２６に線接触した状態で転動するため、ボール５が平坦な外周面２５に点接触した状態で転動する場合と比較し、ボール５との接触部の変形（塑性変形、摩耗）が生じ難く、耐久性が向上する。

（揺動体の第１変形例）
図９は、揺動体４の第１変形例を示す図である。なお、図９（ａ）は揺動体４の正面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ６−Ａ６線に沿って切断して示す揺動体４の断面図であり、図９（ｃ）は揺動体４の側面図であり、図９（ｄ）は揺動体４の背面図であり、図９（ｅ）は図９（ｂ）のＢ３部の拡大図である。

本変形例に係る揺動体４は、図９（ｅ）に示すような加工工具５６を使用し、その加工工具５６をボール５の転動軌跡に沿って動かすことによって、アンダーカット部分の無い曲面部５７（揺動体側の転動溝）を外周面２５に形成することができる。本変形例に係る揺動体４の曲面部５７は、上記実施形態に係る揺動体４の曲面部２６の約半分になり、ボール５と線接触する長さも上記実施形態に係る揺動体４の曲面部２６の約半分になるが、アンダーカット部分が無いため、ボール減速機１の組立順序の制限がなく、また、射出成形時における成形収縮を利用せずに離型できる。その結果、本変形例に係る揺動体４は、成形収縮による離型を考慮しなくてもよい分だけ部品設計上の制限を少なくすることができ、高精度の曲面部５７（揺動体側の転動溝）が形作られる。

（揺動体の第２変形例）
図１０は、揺動体４の第２変形例を示す図である。なお、図１０（ａ）は揺動体４の正面図であり、図１０（ｂ）は揺動体４の側面図であり、図１０（ｃ）は揺動体４の背面図であり、図１０（ｄ）は図１０（ａ）のＡ７−Ａ７線に沿って切断して示す揺動体４の断面図である。

本変形例に係る揺動体４は、ボール５が第１実施形態に係るボール減速機１の半分に削減された状態で使用されるものである。この揺動体４は、外周面２５から径方向外方へ向かって突出する回転抑制突起５８がボール５の数と同数形成され、回転抑制突起５８が固定部材７の隣り合う径方向溝３２，３２に沿って転動するボール５，５の間に位置し、偏心円板カム３によって円滑に揺動させられるものの、偏心円板カム３の周りを回転するのが抑えられる。また、この揺動体４は、隣り合う一対の回転抑制突起５８，５８の間の外周面２５に、図４（ｂ）に示すアンダーカット形状の曲面部２６（揺動体側の転動溝）が形成されるか、又は、図９（ｅ）に示すアンダーカット形状の無い曲面部５７（揺動体側の転動溝）が形成される。

このような本変形例に係る揺動体４は、回転抑制突起５８が周り止めの機能を発揮するため、第１実施形態に係る揺動体４の複数の回転抑制穴２４を形成しなくてもよいため、成形収縮のばらつきを生じにくく、高精度に製造できる。その結果、本変形例に係る揺動体４は、成形収縮を利用して金型から離型する場合においても、外周面２５の曲面部２６（揺動体側の転動溝）を高精度に成形できる。また、本変形例に係る揺動体４は、第１実施形態に係る揺動体４の複数の回転抑制穴２４を形成しなくてもよいため、射出成形時におけるウェルドラインが生じにくく、第１実施形態に係る揺動体４よりも強度を大きくできる。

［第２実施形態］
（全体構造）
図１１は、本発明の第２実施形態に係るボール減速機１の縦断面図である。本実施形態に係るボール減速機１は、出力側回転体８に回転抑制ボス６０を複数形成し、その回転抑制ボス６０を揺動体４の回転抑制穴２４に係合するようになっている点が第１実施形態に係るボール減速機１と相違する。そして、本実施形態に係るボール減速機１は、後述する揺動体４の外周面２５側の形状、及び出力側回転体８の一部（回転抑制ボス６０）を除き、その他の構成が第１実施形態に係るボール減速機１と同様である。したがって、本実施形態に係るボール減速機１の説明は、第１実施形態に係るボール減速機１の説明と重複する説明を省略する。

本実施形態に係るボール減速機１において、出力側回転体８の回転抑制ボス６０と揺動体４の回転抑制穴２４との隙間は、第１実施形態に係るボール減速機１における固定部材７の回転抑制ボス２３と揺動体４の回転抑制穴２４との隙間と同様に、偏心円板カム３の偏心量（ｅ）の２倍の寸法（２ｅ）である。そして、このような本実施形態に係るボール減速機１は、揺動体４が偏心円板カム３によって揺動させられながら出力側回転体８と共に出力軸部４３の回転中心４３ａの周りを回転させられる。

（揺動体）
図１２は、本実施形態に係るボール減速機１の揺動体４を示す図である。なお、図１２（ａ）は揺動体４の正面図であり、図１２（ｂ）は揺動体４の側面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＢ４部の拡大図であり、図１２（ｄ）は図１２（ａ）のＡ８−Ａ８線に沿って切断して示す揺動体４の断面図である。

揺動体４は、上述のとおり、偏心円板カム３によって揺動させられながら出力側回転体８と共に回転する。そして、この揺動体４によって転動可能に支持されるボール５は、固定部材７の径方向溝３２内を転動すると共に出力側回転部材８の波形溝３３内を転動するようになっている。その結果、本実施形態に係るボール減速機１は、ボール５が揺動体４の外周面２５に沿って相対回動することになる。

このような揺動体４の外周面２５は、軸受け穴２２と同心の円形状であり、ボール５と線接触する曲面部６１（揺動体側の転動溝）が周方向に沿って連続して形成されている。この揺動体４の曲面部６１は、出力側回転体８の波形溝３３と同じ波数になる。そして、この揺動体４の曲面部６１は、揺動体４を機械加工する場合、揺動体４に対するボール５の転動軌跡をシミュレーションソフト（例えば、ＡＮＳＹＳ）で解析し、その解析データとボール径等をマシニングセンタに入力し、マシニングセンタに装着したボールエンドミル等の加工工具をボール５の転動軌跡に沿うように動かして加工する。また、この揺動体４の曲面部６１は、揺動体４を射出成形する場合、揺動体４に対するボール５の転動軌跡をシミュレーションソフト（例えば、ＡＮＳＹＳ）で解析し、その解析データとボール径等を金型加工機械に入力し、金型加工機械の加工具を入力データに基づいて動かし、金型のキャビティ内に曲面部形成面を加工して、射出成形時にキャビティ内の曲面部形成面を転写することにより形作られる。なお、図１２（ｃ）において、ボール５の転動軌跡６２は、曲面部６１に２点鎖線で表したように、複雑な連続した形状になっている。また、本実施形態に係る揺動体４は、曲面部６１が第１実施形態に係る揺動体４の曲面部２６と同様にアンダーカット形状に形成されているが（図４（ａ）参照）、第１実施形態の第１変形例に係る揺動体４の曲面部５７と同様にアンダーカット形状の無い曲面部６１にしてもよい（図９（ｅ）参照）。

（出力側回転体）
図１３は、本実施形態に係るボール減速機１の出力側回転体８を示す図である。なお、図１３（ａ）は出力側回転体８の側面図であり、図１３（ｂ）は出力側回転体８の縦断面図（図１３（ｃ）のＡ９−Ａ９線に沿って切断して示す断面図）であり、図１３（ｃ）は出力側回転体８の正面図である。

本実施形態に係るボール減速機１の出力側回転体８は、揺動体４の回転抑制穴２４に係合される回転抑制ボス６０が第２側面部２１に形成されている点を除き、他の構成が第１実施形態に係るボール減速機１の出力側回転体８と同様である。なお、本実施形態に係るボール減速機１において、出力側回転体８の回転抑制ボス６０は、第１実施形態に係るボール減速機１の固定部材７の回転抑制ボス２３と同様に、揺動体４の回転抑制穴２４と偏心円板カム３の偏心量ｅの２倍（２ｅ）の隙間をもって係合する。これにより、本実施形態における出力側回転体８は、偏心円板カム３によって揺動させられる揺動体４を出力軸部４３の回転中心４３ａの周りに回転させることができる。

以上のような本実施形態に係るボール減速機１は、第１実施形態に係るボール減速機１の第１乃至第３の効果と同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
（全体構造）
図１４は、本発明の第３実施形態に係るボール減速機１０１の縦断面図である。この図１４に示すように、本実施形態に係るボール減速機１０１は、入力軸（入力側回転体）１０２、キャップ（入力側回転体）１０３、偏心円板カム１０４、揺動体１０５、複数のボール（鋼球）１０６、固定部材１０７、及び出力側回転体１０８（第１出力側回転体１０８Ａ、第２出力側回転体１０８Ｂ）等で構成されている。

（入力軸）
図１４及び図１５に示すように、入力軸１０２は、第１ベアリング１１０を介して第１出力側回転体１０８Ａを回動自在に支持しており、図示しない電動機等によって回転駆動されるようになっている。この入力軸１０２は、軸本体部１１１よりも大径の鍔状部１１２が軸本体部１１１に隣接して形成され、その鍔状部１１２に隣接して軸受支持部１１３が形成され、その軸受支持部１１３に第１ベアリング１１０が取り付けられ、第１ベアリング１１０を第１出力側回転体１０８Ａの軸受穴１１４の内周側突起１１５と鍔状部１１２との間に保持するようになっている。また、この入力軸１０２は、軸受支持部１１３よりも軸先端側で且つ軸受支持部１１３に隣接する位置に偏心円板カム１０４が形成されている。この偏心円板カム１０４は、その中心１０４ａが入力軸１０２の回転中心１０２ａ（軸本体部１１１の回転中心１１１ａ）に対して偏心量（ｅ）だけ偏心して位置する偏心軸部であり、入力軸１０２の回転中心１０２ａの回りに入力軸１０２と一体となって偏心回転する。そして、偏心円板カム１０４の外周側には、揺動体１０５が第２ベアリング１１６を介して相対回動可能に取り付けられている。また、入力軸１０２は、キャップ１０３を取り付ける先端軸部１１７が形成されている。この先端軸部１１７は、その回転中心が軸本体部１０２の回転中心１０２ａと同心であり、キャップ１０３の軸穴１１８に嵌合され、先端面１１７ａがキャップ１０３の軸穴１１８内に突出するストッパ突起１２０に突き当てられている。また、入力軸１０２の先端軸部１１７には、キャップ１０３を固定するためのボルト１２１のねじ軸部１２１ａと螺合するねじ穴（雌ねじ）１２２が形成されている。なお、以下の説明において、入力軸１０２の回転中心１０２ａに直交する仮想平面を考えた場合、径方向とは、その仮想平面上を回転中心１０２ａから放射状に延びる方向を言うものとする。また、入力軸１０２の回転中心１０２ａに直交する仮想平面を考えた場合、周方向とは、入力軸１０２の回転中心１０２ａを中心とする仮想円の外縁に沿った方向を言うものとする。

（キャップ）
図１４及び図１６に示すように、キャップ１０３は、入力軸１０２の先端軸部１１７にボルト１２１で固定され、入力軸１０２と共に入力側回転体を構成し、回転中心１０３ａが入力軸１０２の回転中心１０２ａと一致するように形成されている。このキャップ１０３は、回転中心１０３ａに沿った一端側（図１６（ｂ）の右端側）に開口する軸穴１１８と、回転中心１０３ａに沿った他端側（図１６（ｂ）の左端側）に開口するボルト頭部収容穴１２３と、ボルト頭部収容穴１２３と軸穴１１８とを連通するボルト軸部挿通穴１２４と、が形成されている。また、このキャップ１０３は、円筒状の外周面１０３ｂの一端側にリング状の軸受ストッパ１２５が形成され、外周面１０３ｂに取り付けられた第３ベアリング１２６の側面が軸受ストッパ１２５に突き当てられており、第２出力側回転体１０８Ｂの軸受穴１２７内の内周側突起１２８と軸受ストッパ１２５との間に第３ベアリング１２６を保持するようになっている。なお、キャップ１０３は、軸穴１１８の回転中心及び外周面１０３ｂの回転中心がキャップ１０３の回転中心１０３ａと同心である。

（揺動体）
図１４及び図１７に示すように、揺動体１０５は、偏心円板カム１０４によって揺動させられるように円板状に形成され、中心の軸受穴１３０が第２ベアリング１１６の外周面に嵌合され、偏心円板カム１０４と相対回動できるように第２ベアリング１１６で支持されている。この揺動体１０５は、その中心１０５ａが偏心円板カム１０４の中心１０４ａと同心となるように形成され、外周面１０５ｂが偏心円板カム１０４の中心１０４ａと同心の円筒面であり、外周面１０５ｂに形成した曲面部１２９（揺動体側の転動溝）で複数のボール１０６を線接触状態を保ちながら転動可能に支持している。また、揺動体１０５は、軸受穴１３０の径方向外方側に、周方向に沿って８カ所の回転抑制穴１３１が等間隔で形成されている。この揺動体１０５の回転抑制穴１３１は、第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２に形成された回転抑制ボス１３３が隙間（偏心円板カム１０４の偏心量ｅの２倍の隙間２ｅ）をもって係合され、揺動体１０５が偏心円板カム１０４で円滑に揺動させられるようになっている。そして、この揺動体１０５は、出力側回転体１０８と共に回動するようになっているため、ボール１０６と線接触する曲面部１２９が周方向に沿って連続して形成されており、波形溝１４０の溝数と同数の波数となるように形成されている。また、この揺動体１０５の曲面部１２９は、出力側回転体１０８の波形溝１４０が第１出力側回転体１０８Ａと第２出力側回転体１０８Ｂとで軸方向（中心１０５ａに沿った方向）への変位方向が逆転するため（図２１及び図２２参照）、その波形溝１４０の変位に倣って軸方向への変位方向が逆転する（図１７（ｂ）参照）。そして、図１７（ｃ）に示す曲面部１２９の形状（断面形状）は、第１実施形態に係る揺動体４の曲面部２６と同様にアンダーカット形状に形成されると（図４（ａ）参照）、ボール１０６との接触部分に作用する力の軸方向（中心１０５ａに沿った方向）成分の合成力が打ち消し合うことになり、揺動体１０５に作用するスラスト力を抑えることができるので好ましいが、第１実施形態の第１変形例に係る揺動体４の曲面部５７と同様のアンダーカット形状の無い曲面部６１と同様の形状にしてもよい（図９（ｅ）参照）。この揺動体１０５の曲面部１２９は、揺動体１０５を機械加工する場合、揺動体１０５に対するボール１０６の転動軌跡をシミュレーションソフト（例えば、ＡＮＳＹＳ）で解析し、その解析データとボール径等をマシニングセンタに入力し、マシニングセンタに装着したボールエンドミル等の加工工具をボール１０６の転動軌跡に沿うように動かして加工する。また、この揺動体１０５の曲面部１２９は、揺動体１０５を射出成形する場合、揺動体１０５に対するボール１０６の転動軌跡をシミュレーションソフト（例えば、ＡＮＳＹＳ）で解析し、その解析データとボール径等を金型加工機械に入力し、金型加工機械の加工具を入力データに基づいて動かし、金型のキャビティ内に曲面部形成面を加工して、射出成形時にキャビティ内の曲面部形成面を転写することにより形作られる。

（固定部材）
図１４及び図１８に示すように、固定部材１０７は、正面側の形状が略四角形状であり、中心部に揺動体収容穴１３４が形成されている。この固定部材１０７は、外縁に沿うように形成された固定枠部１３５と、この固定枠部１３５の径方向内方側に形成された径方向溝形成円板部１３６と、を有している。そして、固定部材１０７は、固定枠部１３５の四隅にボルト穴１３７が形成され、この四箇所のボルト穴１３７に固定用ボルト（図示せず）が挿入され、図示しない被固定部材（例えば、機械のフレーム、又はロボットのアーム）に固定用ボルトで固定されるようになっている。この固定部材１０７は、揺動体収容穴１３４の中心１３４ａが入力軸１０２の回転中心１０２ａと同心となるように被固定部材に固定される。そして、固定部材１０７の揺動体収容穴１３４には、揺動体１０５が揺動できるように収容される。また、この固定部材１０７は、揺動体収容穴１３４の内周面１３４ｂから径方向に沿って延びる径方向溝１３８が周方向に沿って等間隔で複数（波形溝１４０の波数をＮとすると、（Ｎ＋１）／３箇所）形成されている。この径方向溝１３８は、径方向内方端がボール１０６の出入りを可能にする開口端であり、溝幅がボール１０６の直径よりも僅かに大きく形成され、溝長さ（径方向長さ）が揺動体１０５の揺動量（偏心円板カム１０４の偏心量ｅ）を考慮した長さに形成され、揺動体１０５の外周面１０５ｂに支持されたボール１０６が径方向に沿ってスライド移動させられるようになっている。また、この固定部材１０７は、径方向溝形成円板部１３６の板厚がボール１０６の直径よりも小さく形成されており、径方向溝１３８に係合されたボール１０６の中心を径方向溝形成円板部１３６の板厚方向中心位置に合致させた場合、ボール１０６が径方向溝形成円板部１３６の両側に均等に出っ張り、その径方向溝１３８内のボール１０６が出力側回転体１０８に形成された波形溝１４０に転動可能に係合されるようになっている。このような固定部材１０７の径方向溝１３８は、偏心円板カム１０４が１回転し、揺動体１０５が１ストローク分だけ揺動させられると、ボール１０６を揺動体１０５の揺動量に応じた分だけ径方向に転動させることができる。なお、本実施形態において、固定部材１０７の径方向溝形成円板部１３６は、その板厚が揺動体１０５の板厚と同一寸法になっている。

（第１出力側回転体）
図１４及び図１９に示すように、第１出力側回転体１０８Ａは、揺動体１０５の両側面１０５ｃ，１０５ｄのうちの一方の側面１０５ｃ、及び固定部材１０７の径方向溝形成円板部１３６の両側面１３６ａ，１３６ｂのうちの一方の側面１３６ａに対向して位置する第１側面部１３２を有している。また、第１出力側回転体１０８Ａは、入力軸１０２に取り付けられた第１ベアリング１１０を収容する軸受穴１１４が形成され、第１ベアリング１１０のアウターレースの側面が軸受穴１１４の端部に形成された内周側突起１１５に突き当てられるようになっている。この第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２は、第２出力側回転体１０８Ｂを連結固定するための回転抑制ボス１３３が周方向に等間隔で複数（８箇所）形成されている。この回転抑制ボス１３３は、揺動体１０５の回転抑制穴１３１を貫通して第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１に形成された回転抑制ボス収容凹部１４２に嵌合されるようになっている。そして、この回転抑制ボス１３３には、第２出力側回転体１０８Ｂをボルト１４３で固定するためのねじ穴（雌ねじ）１４４が形成されている。また、第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２は、隣り合う回転抑制ボス１３３，１３３間に接触逃がし凹所１４５が形成され、その接触逃がし凹所１４５内にグリース等の潤滑剤が適宜収容される。また、第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２は、回転抑制ボス１３３及び接触逃がし凹所１４５の径方向外方側に波形溝１４０が形成されている。

（第２出力側回転体）
図１４及び図２０に示すように、第２出力側回転体１０８Ｂは、揺動体１０５の両側面１０５ｃ、１０５ｄのうちの他方の側面１０５ｄ、及び固定部材１０７の径方向溝形成円板部１３６の両側面１３６ａ，１３６ｂのうちの他方の側面１３６ｂに対向して位置する第２側面部１４１を有している。この第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１は、第１出力側回転体１０８Ａの回転抑制ボス１３３に対向する位置に、回転抑制ボス１３３に嵌合される回転抑制ボス収容凹部１４２が回転抑制ボス１３３と同数形成されている。また、第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１は、隣り合う回転抑制ボス収容凹部１４２，１４２間に接触逃がし凹所１４６が形成され、その接触逃がし凹所１４６内にグリース等の潤滑剤が適宜収容される。また、第２出力側回転体１０８Ｂは、キャップ１０３に取り付けられた第３ベアリング１２６を収容する軸受穴１２７が形成され、第３ベアリング１２６のアウターレースの側面が軸受穴１２７の端部に形成された内周側突起１２８に突き当てられるようになっている。また、第２出力側回転体１０８Ｂは、第２側面部１４１側の径方向内方端側に、第２ベアリング１１６との接触を避ける逃がし穴１４７が形成されている。また、第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１は、回転抑制ボス収容凹部１４２及び接触逃がし凹所１４６の径方向外方側に波形溝１４０が形成されている。また、第２出力側回転体１０８Ｂは、第１出力側回転体１０８Ａの回転抑制ボス１３３に対向する位置に、第２側面部１４１の反対側に位置する側面１４８側に開口するボルトヘッド収容凹所１５０が形成されると共に、ボルトヘッド収容凹所１５０と回転抑制ボス収容凹部１４２とを連通するボルト穴１５１が形成されている。そして、この第２出力側回転体１０８Ｂは、ボルトヘッド収容凹所１５０及びボルト穴１５１に挿入されたボルト１４３のねじ軸部１４３ａが第１出力側回転体１０８Ａの回転抑制ボス１３３のねじ穴１４４に螺合され、第１出力側回転体１０８Ａに固定され、第１出力側回転体１０８Ａと一体となって出力側回転体１０８を構成する。なお、この第２出力側回転体１０８Ｂは、第２側面部１４１の反対側に位置する側面１４８側で、且つ、ボルトヘッド収容凹所１５０よりも径方向内方側の位置に周方向に沿って複数のねじ穴１５２が形成され、第２出力側回転体１０８Ｂによって回動させられる図示しない被回転部材が複数のねじ穴１５２に螺合される図示しない複数のボルトで固定される。

（波形溝）
図１４、図１９、図２０、及び図２１に示すように、波形溝１４０は、第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２と第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１に跨って形成されており、偶数個（Ｎ＝５０）の波が入力軸１０２の回転中心１０２ａの回りに連続して環状に形成され、固定部材の（Ｎ＋１）／３箇所（１７箇所）の径方向溝１３８に収容されたボール１０６と転動可能に係合するようになっている。この波形溝１４０は、波の径方向内方端に位置する部分を谷底１４０ａとし、波の径方向外方端に位置する部分を山頂１４０ｂとすると、谷底１４０ａが第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２と第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１とに跨って形成され、奇数番の波の山頂１４０ｂの溝深さが第１側面部１３２と第２側面部１４１のいずれか一方側よりも第１側面部１３２と第２側面部１４１のいずれか他方側に深く形成され、偶数番の波の山頂１４０ｂの溝深さが第１側面部１３２と第２側面部１４１のいずれか他方側よりも第１側面部１３２と第２側面部１４１のいずれか一方側に深く形成され、谷底１４０ａから山頂１４０ｂに向かって溝深さが漸増するように形成されている。即ち、この波形溝１４０は、鋸の「あさり（歯振）」と類似した形状になっている。このような第１出力側回転体１０８Ａの波形溝１４０と第２出力側回転体１０８Ｂの波形溝１４０、及び固定部材１０７の径方向溝１３８に係合するボール１０６は、径方向溝１３８内を径方向に沿って移動する際に、３次元的に形成された波形溝１４０によって入力軸１０２の回転中心１０２ａに沿った方向にも移動する。なお、波形溝１４０は、上述のとおり、第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２と第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１に跨って形成されているが、第１出力側回転体１０８Ａと第２出力側回転体１０８Ｂとを固定する際に、第１出力側回転体１０８Ａの位置決め溝１５３と第２出力側回転体１０８Ｂの位置決め溝１５４とを位置合わせすることにより（図１４、図１９、及び図２０参照）、第１出力側回転体１０８Ａと第２出力側回転体１０８Ｂとが高精度に位置決めされた状態で固定されるため、第１出力側回転体１０８Ａ側の波形溝１４０と第２出力側回転体１０８Ｂ側の波形溝１４０とでずれを生じることがなく、高精度に形作られる。

図２２は、ボール１０６が波形溝１４０内を転動させられた場合のボール１０６の転動軌跡１５５を示す図である。なお、図２２（ａ）は、ボール１０６の転動軌跡１５５の平面図（入力軸１０２の回転中心１０２ａに直交する仮想平面に投影した転動軌跡１５５）である。また、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ１５−Ａ１５線に沿って切断して示す仮想断面上に、隣り合う転動軌跡の波Ｗ１，Ｗ２を投影して示す図である。そして、この図２２に示したボール１０６の転動軌跡１５５は、波形溝１４０の溝形状を示している。また、図２２において、Ｒは径方向を表し、Ｚは入力軸１０２の回転中心１０２ａに沿った方向を示している。

この図２２に示すように、ボール１０６の転動軌跡１５５において、隣り合う転動軌跡１５５の波Ｗ１，Ｗ２のうちの第１の波Ｗ１は、波形溝１４０の谷底１４０ａから山頂１４０ｂに向かうにしたがって−Ｚ方向に一定の割合で傾斜している。また、転動軌跡１５５の第２の波Ｗ２は、波形溝１４０の谷底１４０ａから山頂１４０ｂに向かうにしたがって＋Ｚ方向に一定の割合で傾斜している。そして、第１の波Ｗ１の−Ｚ方向への移動量は、第２の波Ｗ２の＋Ｚ方向への移動量と同一になっている。なお、例えば、転動軌跡１５５の第１の波Ｗ１を形作る波形溝１４０は、山頂１４０ｂに対応する部分が第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２側で深くなるように形成されている。この第１の波Ｗ１に対し、転動軌跡１５５の第２の波Ｗ２を形作る波形溝１４０は、山頂１４０ｂに対応する部分が第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１側で深くなるように形成されている。

（本実施形態に係るボール減速機の作動）
以上のような本実施形態に係るボール減速機１０１は、入力軸１０２と偏心円板カム１０４とが一体になって１回転すると、揺動体１０５が偏心円板カム１０４の偏心量（ｅ）の２倍の寸法（２ｅ）だけ揺動させられ、揺動体１０５の外周面１０５ｂで支持されたボール１０６が固定部材１０７の径方向溝１３８内を１往復する。この際、出力側回転体１０８（第１出力側回転体１０８Ａ及び第２出力側回転体１０８Ｂ）は、ボール１０６が固定部材１０７の径方向溝１３８内を第１側面部１３２及び第２側面部１４１の径方向に沿って移動するだけであるため、固定部材１０７に対して波形溝１４０の１波分だけ回動させられる。したがって、本実施形態に係るボール減速機１０１は、波形溝１４０の波数がＮであり、径方向溝１３８の溝数が（Ｎ＋１）／３であるため、入力軸１０２の１回転に対し、出力側回転体１０８が入力軸１０２と逆方向へ１／Ｎ回転することになる。なお、本実施形態に係るボール減速機１０１は、図１８及び図２１に示すように、出力側回転体１０８の波形溝１４０の波数（Ｎ）が５０であり、固定部材１０７の径方向溝１３８の溝数（Ｎ＋１）／３が１７である場合を例示している。したがって、本実施形態に係るボール減速機１０１は、入力軸１０２の回転を１／５０（１／Ｎ）に減速して出力側回転体１０８に伝達する。

（本実施形態に係るボール減速機の第１の効果）
以上のように構成された本実施形態に係るボール減速機１０１は、揺動体１０５及び固定部材１０７に対向する第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２及び第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１の２箇所のみに波形溝１４０を形成するようになっているため、波形溝２１１，２１１，２１２，２１２を４箇所にそれぞれ形成する従来例のボール減速機２００と比較し（図２３参照）、加工工数の削減が可能になる。

（本実施形態に係るボール減速機の第２の効果）
また、本実施形態に係るボール減速機１０１は、径方向溝１３８と波形溝１４０との交差する箇所にボール１０６が位置するようになっているため、ボール２０８が偏心回転板２０４の第１波形溝２１１の溝壁と固定部材２０７の第２波形溝２１２の溝壁に同時に接触するように構成された従来のボール減速機２００と比較し（図２３参照）、径方向溝１３８及び波形溝１４０の加工が容易になると共に、揺動体１０５、固定部材１０７、及び出力側回転体１０８（第１出力側回転体１０８Ａ及び第２出力側回転体１０８Ｂ）等の組立作業が容易になる。

（本実施形態に係るボール減速機の第３の効果）
また、本実施形態に係るボール減速機１は、ボール１０６が揺動体１０５の曲面部１２９に線接触した状態で転動するため、ボール１０６が平坦な外周面１０５ｂに点接触した状態で転動する場合と比較し、ボール１０６との接触部の変形（塑性変形、摩耗）が生じ難く、耐久性が向上する。

なお、本実施形態のボール減速機１０１は、第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２に回転抑制ボス１３３を形成し、第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１に回転抑制ボス収容凹部１４２を形成するようになっているが、第１出力側回転体１０８Ａの第１側面部１３２に回転抑制ボス収容凹部１４２を形成し、第２出力側回転体１０８Ｂの第２側面部１４１に回転抑制ボス１３３を形成するようにしてもよい。

［第１乃至第３実施形態の変形例］
本発明の第１及び第２実施形態に係るボール減速機１は、第１乃至第４ベアリング１２，１６，１７，４５として、ボールベアリング、ローラベアリング、ブッシュ等が使用される。また、本発明の第３実施形態に係るボール減速機１０１は、第１乃至第３ベアリング１１０，１１６，１２６として、ボールベアリング、ローラベアリング、ブッシュ等が使用される。

また、本発明の第１及び第２実施形態に係るボール減速機１は、全体（入力軸２、揺動体４、外側揺動リング６、固定部材７、出力側回転体８、及びカバー１０）を金属で形成する場合、全体の一部を合成樹脂材料で形成する場合、又は第１乃至第４ベアリング１２，１６，１７，４５及びボール５以外の全体を合成樹脂材料で形成する場合が考えられる。また、本発明の第３実施形態に係るボール減速機１０１は、全体（入力軸１０２、キャップ１０３、揺動体１０５、固定部材１０７、及び出力側回転体１０８）を金属で形成する場合、全体の一部を合成樹脂材料で形成する場合、又は第１乃至第３ベアリング１１０，１１６，１２６及びボール１０６以外の全体を合成樹脂材料で形成する場合が考えられる。

１，１０１……ボール減速機、２，１０２……入力軸（入力側回転体）、２ａ，１０２ａ……回転中心、３，１０４……偏心円板カム、４，１０５……揺動体、４ａ，１０５ｃ，１３６ａ……一方の側面、４ｂ，１０５ｄ，１３６ｂ……他方の側面、５，１０６……ボール、７，１０７……固定部材、８,１０８……出力側回転体、２０，１３２……第１側面部、２１，１４１……第２側面部、２３，６０，１３３……回転抑制ボス、２４，１３１……回転抑制穴、２５，１０５ｂ……外周面、２６，５７，６１，１２９……曲面部、３２，１３８……径方向溝、３３，１４０……波形溝、４３ａ……回転中心、１０８Ａ……第１出力側回転体、１０８Ｂ……第２出力側回転体

Claims (2)

1. 入力側回転体の回転を出力側回転体に減速して伝達するボール減速機において、
   前記入力側回転体と一体に回動する偏心円板カムと、
   前記偏心円板カムの外周側に相対回動可能に嵌合され、前記偏心円板カムによって揺動させられる揺動体と、
   前記揺動体の外周面に沿って複数配置されたボールと、
   前記揺動体の両側面のうちの一方に対向して位置する第１側面部を有し、被固定部材に固定される固定部材と、を備え、
   前記出力側回転体は、前記揺動体の両側面のうちの他方に対向して位置する第２側面部を有し、回転中心としての軸心が前記入力側回転体の回転中心と同軸上に位置するように配置され、
   前記第１側面部と前記第２側面部のいずれか一方は、前記入力側回転体の回転中心に直交する仮想平面において、前記回転中心から放射状に延びる方向を径方向とすると、前記ボールを前記第１側面部と前記第２側面部のいずれか一方の前記径方向に沿って転動可能に案内する径方向溝が前記入力側回転体の回転中心の回りに複数形成され、
   前記第１側面部と前記第２側面部のいずれか他方は、前記仮想平面において、前記回転中心を中心とする仮想円の外縁に沿った方向を周方向とすると、前記ボールを前記第１側面部と前記第２側面部のいずれか他方の前記周方向に沿って波形状に案内する環状の波形溝が形成され、
   前記ボールは、前記径方向溝及び前記波形溝に転動可能に係合され、前記揺動体が前記偏心円板カムによって揺動させられると、前記径方向溝及び前記波形溝内を転動させられ、
   前記揺動体は、前記第１側面部と前記第２側面部のいずれか一方から突出する回転抑制ボスに係合する回転抑制穴が形成され、
   前記揺動体の前記回転抑制穴は、前記入力側回転体の回転中心に対する前記偏心円板カムの偏心量の２倍の隙間が前記回転抑制ボスとの間に形成され、
   前記揺動体の外周面には、前記ボールと線接触する曲面部が形成された、
   ことを特徴とするボール減速機。
2. 入力側回転体の回転を出力側回転体に減速して伝達するボール減速機において、
   前記入力側回転体と一体に回動する偏心円板カムと、
   前記偏心円板カムの外周側に相対回動可能に嵌合され、前記偏心円板カムによって揺動させられる揺動体と、
   前記揺動体の外周面に沿って複数配置されたボールと、
   前記揺動体を揺動できるように径方向内方側に収容すると共に、被固定部材に固定される固定部材と、
   前記揺動体及び前記固定部材の一方の側面に対向するように配置され、前記入力側回転体に相対回動可能に支持された第１出力側回転体と、
   前記揺動体及び前記固定部材の他方の側面に対向するように配置され、前記第１出力側回転体に一体回動できるように固定されると共に、前記入力側回転体に相対回動可能に支持され、前記第１出力側回転体と共に前記出力側回転体を構成する第２出力側回転体と、を備え、
   前記固定部材は、前記入力側回転体の回転中心に直交する仮想平面において、前記回転中心から放射状に延びる方向を径方向とすると、前記ボールを前記径方向にスライド移動可能に案内する径方向溝が前記ボールの数と同数形成されると共に、前記径方向溝の径方向内方端が前記ボールの出入りを可能にする開口端になっており、
   前記第１出力側回転体は、前記固定部材の一方の側面に対向する第１側面部を有し、
   前記第２出力側回転体は、前記固定部材の他方の側面に対向する第２側面部を有し、
   前記第１側面部及び前記第２側面部は、前記仮想平面において、前記回転中心を中心とする仮想円の外縁に沿った方向を周方向とすると、前記ボールを前記周方向に沿って波形状に案内する環状の波形溝が形成され、
   前記揺動体は、前記第１側面部と前記第２側面部のいずれか一方から突出する回転抑制ボスに係合する回転抑制穴が形成され、
   前記揺動体の前記回転抑制穴は、前記入力側回転体の回転中心に対する前記偏心円板カムの偏心量の２倍の隙間が前記回転抑制ボスとの間に形成され、
   前記揺動体の外周面には、前記ボールと線接触する曲面部が形成された、
   ことを特徴とするボール減速機。

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