(57)【要約】同心２軸アクチュエータ（１）は、２段クロスローラベアリング（２）と、前段アクチュエータ（３）と、後段アクチュエータ（４）がタンデムに連結されている。前段アクチュエータ（３）の中空部（５）を貫通して前方に突出している後段アクチュエータ（４）の後段回転出力軸（６）の前端部が２段クロスローラベアリング（２）の内輪（１３）に連結固定されており、内輪（１３）が後段回転出力部材として機能する。前段アクチュエータ（３）の出力回転側は２段クロスローラベアリング（２）の中間輪（１２）に連結されており、中間輪（１２）が前段回転出力部材として機能する。２段クロスローラベアリング（２）によって各段の回転出力要素が支持されているので、各段の回転出力部材の面振れを抑制でき、それらのモーメント剛性を高めることができる。
2012157020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段クロスローラベアリング（２）と、前記多段クロスローラベアリング（２）の後側に同軸状態に配置した前段アクチュエータ（３）と、前記前段アクチュエータ（３）の後側に同軸状態に配置した後段アクチュエータ（４）とを有し、
前記前段アクチュエータ（３）はその中心を軸線（１ａ）の方向に貫通して延びている前段中空部（５）を備え、
前記後段アクチュエータ（４）は、前記前段中空部（５）を貫通して前方に延びている後段回転出力軸（６）を備え、
前記多段クロスローラベアリング（２）は、外輪（１１）と、この内側に同心状態に配置されている中間輪（１２）と、この内側に同心状態に配置されている内輪（１３）と、前記外輪（１１）および前記中間輪（１２）の間に形成した矩形断面をした円環状の外側軌道（１４）と、この外側軌道（１４）内に転動自在の状態で挿入されている複数個の外側ローラ（１５）と、前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）の間に形成した矩形断面をした円環状の内側軌道（１６）と、この内側軌道（１６）内に転動自在の状態で挿入されている複数個の内側ローラ（１７）とを備え、
前記中間輪（１２）は前記前段アクチュエータ（３）によって回転駆動される前段回転出力部材であり、
前記内輪（１３）は前記後段回転出力軸（６）に連結固定された後段回転出力部材であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項２】
請求項１において、
前記後段アクチュエータ（４）はその中心を軸線方向に貫通して延びている後段中空部（７）を備えており、前記後段回転出力軸（６）は中空軸であり、前記内輪（１３）には中心貫通孔が形成されており、
前記後段中空部（７）、前記後段回転出力軸（６）の中空部および前記内輪（１３）の中心貫通孔によって、軸線（１ａ）の方向に貫通して延びる中空部が形成されていることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項３】
請求項２において、
前記前段アクチュエータ（３）は前段モータ（３１）と前段波動歯車減速機（３２）を備え、
前記前段波動歯車減速機（３２）は、前段減速機ハウジング（３４）と、この内側に同軸状態に固定した前段剛性内歯歯車（３５）と、この内側に同軸状態に配置されているシルクハット形状の前段可撓性外歯歯車（３６）と、この内側に嵌め込まれている前段波動発生器（３７）とを備え、当該前段波動発生器（３７）には中心貫通孔（３７ａ）が形成されており、
前記前段減速機ハウジング（３４）には前記外輪（１１）が固定され、前記前段可撓性外歯歯車（３６）は前記中間輪（１２）に固定され、前記前段波動発生器（３７）は当該前段波動発生器の前記中心貫通孔（３７ａ）を貫通して延びている前記前段モータ（３１）の中空モータ軸（３１ａ）に固定されており、
前記後段アクチュエータ（４）は、後段モータ（４１）と後段波動歯車減速機（４２）を備え、
前記後段波動歯車減速機（４２）は、後段減速機ハウジング（４４）と、この内側に同軸状態に固定した後段剛性内歯歯車（４５）と、この内側に同軸状態に配置されているシルクハット形状の後段可撓性外歯歯車（４６）と、この内側に嵌め込まれている後段波動発生器（４７）とを備え、当該後段波動発生器（４７）には中心貫通孔（４７ａ）が形成されており、
前記後段減速機ハウジング（４４）は前記前段モータ（３１）のモータハウジング（４３）に固定され、前記後段可撓性外歯歯車（４６）は前記後段回転出力軸（６）の後端に固定され、前記後段波動発生器（４７）は当該後段波動発生器の前記中心貫通孔（４７ａ）を貫通して延びている前記後段モータ（４１）のモータ軸（４１ａ）に固定されていることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項４】
請求項３において、
前記内側ローラ（１７）のローラサイズは、前記外側ローラ（１５）のローラサイズよりも小さく、
前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）は、前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対して、前記軸線（１ａ）に沿った方向にオフセットした位置にあることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項５】
請求項４において、
前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）の前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対するオフセット量（Δ）は、前記内側軌道（１６）の軌道幅の１／２から、当該軌道幅と前記外側軌道（１４）の軌道幅との加算値の１／２までの範囲内の値であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項６】
請求項５において、
前記オフセット量（Δ）は、前記外側軌道（１４）の軌道幅の１／２であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項７】
請求項４において、
前記中間輪（１２）における円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さは、少なくとも、前記外輪（１１）の円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さの２倍であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項８】
請求項４ないし７のうちのいずれかの項において、
前記外側軌道（１４）および前記内側軌道（１６）は、前記外輪（１１）、前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）において、それらの一方の端面に近い位置に形成されており、
前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）における前記端面には、それぞれ、ローラ挿入用の挿入孔（１２ｆ、１３ｆ）が形成され、これらの挿入孔が栓（１８、１９）によって封鎖されていることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項９】
請求項１において、
前記前段アクチュエータ（５３）と前記後段アクチュエータ（５５）の間には同軸状態で中段アクチュエータ（５４）が配置され、
前記中段アクチュエータ（５４）はその中心を軸線方向に貫通して延びている中段中空部（５７）と、前記前段中空部（５６）を貫通して前方に延びている中空型の中段回転出力軸（５８）とを備え、
前記後段アクチュエータ（５５）の前記後段回転出力軸（５９）は、前記中段中空部（５７）、前記中段回転出力軸（５８）の中空部を貫通して前方に延びており、
前記多段クロスローラベアリング（５２）は、前記中間輪として、第１中間輪（６２）と、この内側に同心状に配置した第２中間輪（６３）を備え、前記第１中間輪（６２）と前記第２中間輪（６３）の間には矩形断面をした円環状の中間軌道（６７）が形成され、当該中間軌道には転動自在の状態で複数個の中間ローラ（６８）が挿入されており、
前記第１中間輪（６２）は前記前段アクチュエータ（５３）によって回転駆動される前段回転出力部材であり、
前記第２中間輪（６３）は前記中段回転出力軸（５８）に連結固定された中段回転出力部材であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（５１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデムに配列されている複数のアクチュエータの出力回転を、同一の側から出力可能な同心多軸アクチュエータに関し、特に、各アクチュエータから面振れ（軸振れ）なく回転出力を取り出すことができ、十分なモーメント剛性を備えた同心多軸アクチュエータに関する。【０００２】
産業用ロボット、例えば、基板などのワークを搬送するための搬送用ロボットの回転駆動機構として同心多軸アクチュエータが用いられている。例えば、同心２軸アクチュエータでは、タンデムに２台のアクチュエータが連結されており、前段側のアクチュエータは中空型のものであり、後段側のアクチュエータの回転出力軸が前段側のアクチュエータの中空部を貫通して前段側のアクチュエータの中空出力軸から前方に突出している。同心状の回転出力軸および中空出力軸のそれぞれに連結固定されたロボットアームなどの部材を個別に駆動することができる。このような構成の同心多軸アクチュエータは特許文献１〜８に開示されている。なお、特許文献９には本発明に関連する多段クロスローラベアリングが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−７２８５号公報、図６
【特許文献２】特許第２７５０７７１号公報、図２
【特許文献３】特開平６−７９１号公報
【特許文献４】特開平５−３２９７８５号公報
【特許文献５】特開平５−４１７８号公報
【特許文献６】特許第２７０３２９１号公報
【特許文献７】米国特許第６４８５２５０号公報
【特許文献８】米国特許第５７２０５９０号公報
【特許文献９】ＷＯ２００３／０５０４２８号のパンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同心多軸アクチュエータでは、後段側のアクチュエータの回転出力軸が前段側のアクチュエータの中空部を貫通してその前側に突出しているので、後段側の回転出力軸の軸長が長くなる。軸長が長いと回転出力軸の同軸度が低下し、軸振れ（面振れ）が大きくなってしまう。また、回転出力軸が長くなるとモーメント剛性も低下してしまう。軸振れを抑制し、モーメント剛性を高めるために、軸受などを追加して回転出力軸を支持すると、追加部品の設置スペースを確保するために回転出力軸の軸長を更に長くしなければならない場合もある。【０００５】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、軸振れを防止あるいは抑制でき、しかも、モーメント剛性の高い同心多軸アクチュエータを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の同心多軸アクチュエータは、
多段クロスローラベアリングと、前記多段クロスローラベアリングの後側に同軸状態に配置した前段アクチュエータと、前記前段アクチュエータの後側に同軸状態に配置した後段アクチュエータとを有し、
前記前段アクチュエータはその中心を軸線方向に貫通して延びている前段中空部を備え、
前記後段アクチュエータは、前記前段中空部を貫通して前方に延びている後段回転出力軸を備え、
前記多段クロスローラベアリングは、外輪と、この内側に同心状態に配置されている中間輪と、この内側に同心状態に配置されている内輪と、前記外輪および前記中間輪の間に形成した矩形断面をした円環状の外側軌道と、この外側軌道内に転動自在の状態で挿入されている複数個の外側ローラと、前記中間輪および前記内輪の間に形成した矩形断面をした円環状の内側軌道と、この内側軌道内に転動自在の状態で挿入されている複数個の内側ローラとを備え、
前記中間輪は前記前段アクチュエータによって回転駆動される前段回転出力部材であり、
前記内輪は前記後段回転出力軸に連結固定された後段回転出力部材であることを特徴としている。【０００７】
ここで、後段アクチュエータを中空型のものとすれば、同心多段アクチュエータの中心を貫通して延びる中空部が形成されるので、当該中空部を配線スペースなどとして利用することができる。また、後段アクチュエータの後側に更にアクチュエータを連結し、当該アクチュエータの回転出力軸を中空部を介して前方に突出させることにより、同心３軸アクチュエータを実現できる。同様にして、中空型の同心２軸アクチュエータは、同心多軸アクチュエータにおける前側２段分のアクチュエータ部分として用いることができる。【０００８】
また、前段アクチュエータ、後段アクチュエータとしては、モータと波動歯車減速機からなるアクチュエータを用いることができる。この場合には、波動歯車減速機として、大きな中空部を確保するのに適したシルクハット型と呼ばれる波動歯車減速機を用いることが望ましい。【０００９】
この場合、本発明の同心多軸アクチュエータは次のように構成することができる。すなわち、前記前段アクチュエータは前段モータと前段波動歯車減速機を備え、前記前段波動歯車減速機は、前段減速機ハウジングと、この内側に同軸状態に固定した前段剛性内歯歯車と、この内側に同軸状態に配置されているシルクハット形状の前段可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれている前段波動発生器とを備え、前記前段波動発生器には中心貫通孔が形成されており、前記前段ハウジングは前記外輪に固定され、前記前段可撓性外歯歯車は前記中間輪に固定され、前記前段波動発生器は当該前段波動発生器の前記中心貫通孔を貫通して延びている前記前段モータの中空モータ軸に固定される。【００１０】
また、前記後段アクチュエータは、後段モータと後段波動歯車減速機を備え、前記後段波動歯車減速機は、後段減速機ハウジングと、この内側に同軸状態に固定した後段剛性内歯歯車と、この内側に同軸状態に配置されているシルクハット形状の後段可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれている後段波動発生器とを備え、前記後段波動発生器には中心貫通孔が形成されており、前記後段ハウジングは前記前段モータのモータハウジングに固定され、前記後段可撓性外歯歯車は前記後段回転出力軸の後端に固定され、前記後段波動発生器は当該後段波動発生器の前記中心貫通孔を貫通して延びている前記後段モータのモータ軸に固定される。【００１１】
ここで、本発明において使用する多段クロスローラベアリングは、
前記内側ローラのローラサイズが前記外側ローラのローラサイズよりも小さく、
前記内側ローラのローラ中心が、前記外側ローラのローラ中心に対して、前記軸線に沿った方向にオフセットした位置にあることを特徴としている。
【００１２】
このオフセット量は、前記内側軌道の軌道幅の１／２から、当該軌道幅と前記外側軌道の軌道幅との加算値の１／２までの範囲内の値であることが望ましい。さらには、オフセット量は、前記外側軌道の軌道幅の１／２であることが望ましい。【００１３】
また、前記中間輪における円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さは、少なくとも、前記外輪の円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さの２倍であることが望ましい。【００１４】
さらに、前記外側軌道および前記内側軌道は、前記外輪、前記中間輪および前記内輪において、それらの一方の端面に近い位置に形成されていることが望ましい。【００１５】
次に、本発明を適用した同心３軸アクチュエータでは、外輪、第１中間輪、第２中間輪および内輪が同心状に配置された３段クロスローラベアリングが用いられる。この場合、本発明の同心多軸アクチュエータでは、前記前段アクチュエータと前記後段アクチュエータの間に同軸状態で中段アクチュエータが配置される。前記中段アクチュエータはその中心を軸線方向に貫通して延びている中段中空部と、前記前段中空部を貫通して前方に延びている中空型の中段回転出力軸とを備えている。前記後段アクチュエータの前記後段回転出力軸は、前記中段中空部、前記中段回転出力軸および前記前段中空部を貫通して前方に延びている。また、前記多段クロスローラベアリングは、前記中間輪として、第１中間輪と、この内側に同心状に配置した第２中間輪を備え、前記第１中間輪と前記第２中間輪の間には矩形断面をした円環状の中間軌道が形成され、当該中間軌道には転動自在の状態で複数個の中間ローラが挿入されている。そして、前記第１中間輪が前記前段アクチュエータによって回転駆動される前段回転出力部材となり、前記第２中間輪が前記中段回転出力軸に連結固定された中段回転出力部材になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の同心多軸アクチュエータでは、多段クロスローラベアリングと、前段アクチュエータと、後段アクチュエータがタンデムに連結され、前段アクチュエータの中空部を貫通して前方に突出している後段アクチュエータの後段回転出力軸の前端部が多段クロスローラベアリングの内輪に連結固定されており、内輪が後段回転出力部材として機能する。前段アクチュエータの回転出力側は多段クロスローラベアリングの中間輪に連結されており、中間輪が前段回転出力部材として機能する。多段クロスローラベアリングによって各段の回転出力要素が支持されているので、各段の回転出力部材の面振れを抑制でき、それらのモーメント剛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した同心２軸アクチュエータを示す縦断面図である。
【図２】図１の２段クロスローラベアリングを示す端面図および縦断面図である。
【図３】本発明を適用した同心３軸アクチュエータを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して本発明を適用した同心多軸アクチュエータの実施の形態を説明する。
【００１９】
図１を参照して本発明の実施の形態に係る同心２軸アクチュエータを説明する。同心２軸アクチュエータ１は、その軸線１ａに沿って、前端に、多段クロスローラベアリングとして２段クロスローラベアリング２が配置され、その後側に同軸状態に前段アクチュエータ３が連結され、その後側に同軸状態に後段アクチュエータ４が連結されている。前段アクチュエータ３はその中心を軸線１ａの方向に貫通して延びている円形断面の前段中空部５を備えており、後段アクチュエータ４は、前段中空部５を同軸状態で貫通して前方に延びている中空型の後段回転出力軸６を備えている。また、本例の後段アクチュエータ４はその中心を軸線１ａの方向に貫通して延びている円形断面の後段中空部７を備えている。
【００２０】
同心２軸アクチュエータ１の前端に位置している２段クロスローラベアリング２は、外輪１１と、この内側に同心状態に配置されている中間輪１２と、この内側に同心状態に配置されている内輪１３を備えている。外輪１１と中間輪１２の間には、矩形断面をした円環状の外側軌道１４が形成されており、ここには、中心軸線が交互に直交する状態で複数個の外側ローラ１５が転動自在の状態で挿入されている。同様に、中間輪１２と内輪１３の間には矩形断面をした円環状の内側軌道１６が形成されており、ここには、中心軸線が交互に直交する状態で複数個の内側ローラ１７が挿入されている。したがって、外輪１１、中間輪１２、外側軌道１４および外側ローラ１５によって、外側クロスローラベアリングが構成されており、中間輪１２、内輪１３、内側軌道１６および内側ローラ１７によって、内側クロスローラベアリングが構成されている。
【００２１】
２段クロスローラベアリングの中間輪１２は前段アクチュエータ３によって回転駆動される前段回転出力部材として機能し、内輪１３は後段回転出力軸６によって回転駆動される後段回転出力部材として機能する。また、内輪１３の中心貫通孔と、後段回転出力軸６の中空部と、後段中空部７によって、同心２軸アクチュエータ１には、軸線１ａの方向に貫通して延びる中空部が形成されている。
【００２２】
次に、各部分の構造を具体的に説明する。前段アクチュエータ３は、前段モータ３１と、この前段モータ３１の出力回転を減速して外輪１１に伝達する前段波動歯車減速機３２を備えている。前段波動歯車減速機３２は、前段アクチュエータ３のモータハウジング４３の前端側に連結されている筒状の前段減速機ハウジング３４を備えており、この内周側の部位には、同軸状態に前段剛性内歯歯車３５が締結固定されている。この内側には同軸状態にシルクハット形状の前段可撓性外歯歯車３６が配置されており、この内側には前段波動発生器３７が同軸状態に嵌め込まれている。
【００２３】
前段可撓性外歯歯車３６は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部３６ａと、この円筒状胴部３６ａにおける２段クロスローラベアリング２の側の端から半径方向の外方に広がっているダイヤフラム３６ｂと、この外周縁に形成されている剛性の円環状のボス３６ｃとを備えている。円筒状胴部３６ａにおける反対側の開口端の外周面部分には外歯３６ｄが形成されており、外歯３６ｄが形成されている円筒状胴部３６ａの内側に楕円形輪郭の前段波動発生器３７が嵌め込まれ、これによって、楕円形に変形した外歯形成部分の長軸方向の両端部分に位置する外歯３６ｄの部分が前段剛性内歯歯車３５の内歯３５ｄの部分に噛み合っている。
【００２４】
ここで、前段減速機ハウジング３４の前端面に２段クロスローラベアリング２の外輪１１が締結固定されている。前段可撓性外歯歯車３６の円環状のボス３６ｃは２段クロスローラベアリング２の中間輪１２の円環状端面に締結固定されている。前段波動発生器３７は中心貫通孔３７ａを備えており、ここを貫通して、前段モータ３１の中空モータ軸３１ａが前方に延びている。この中空モータ軸３１ａの外周に前段波動発生器３７が締結固定されている。したがって、前段モータ３１の中空モータ軸３１ａによって高速回転する前段波動発生器３７によって、両歯車３５、３６の噛み合い位置が周方向に移動し、これによって、両歯車の歯数差に起因する相対回転が両歯車３５、３６の間に発生する。前段剛性内歯歯車３５は回転しないように固定されているので、前段可撓性外歯歯車３６から大幅に減速された減速回転が取り出されて、ここに連結されている中間輪１２から出力される。
【００２５】
次に、後段アクチュエータ４は、後段モータ４１と、この後段モータ４１の出力回転を減速して後段回転出力軸６を介して内輪１３に伝達する後段波動歯車減速機４２を備えている。後段波動歯車減速機４２は、後段アクチュエータ４のモータハウジング４３の前端側の部分を形成している筒状の後段減速機ハウジング４４を備えており、この内周側の部位には、同軸状態に後段剛性内歯歯車４５が締結固定されている。この内側には同軸状態にシルクハット形状の後段可撓性外歯歯車４６が配置されており、この内側には後段波動発生器４７が同軸状態に嵌め込まれている。
【００２６】
後段可撓性外歯歯車４６は、前段可撓性外歯歯車３６と同一構成であり、半径方向に撓み可能な円筒状胴部４６ａと、この円筒状胴部４６ａにおける前段アクチュエータ３の側の端から半径方向の外方に広がっているダイヤフラム４６ｂと、この外周縁に形成されている剛性の円環状のボス４６ｃとを備えている。円筒状胴部４６ａにおける反対側の開口端の外周面部分には外歯４６ｄが形成されており、外歯４６ｄが形成されている円筒状胴部４６ａの内側に楕円形輪郭の後段波動発生器４７が嵌め込まれ、これによって、楕円形に変形した外歯形成部分の長軸方向の両端部分に位置する外歯４６ｄの部分が後段剛性内歯歯車４５の内歯４５ｄの部分に噛み合っている。
【００２７】
ここで、後段減速機ハウジング４４の前端面は前段アクチュエータ３の筒状ハウジング３３の後端面に締結固定されている。これらの締結固定部分の内側には、中心貫通孔４８ａを備えた連結用円盤４８が配置されている。連結用円盤４８の中心側の部分には前方に突出した円環状フランジ４８ｂが形成されており、この前端部には、前段アクチュエータ３の筒状ハウジング３３の後側端板部分３３ａの中心貫通孔から後方に突出している後段回転出力軸６の後端部が締結固定されている。また、連結用円盤４８は、ボールベアリング４９を介して、筒状ハウジング３３の後側端板部分３３ａによって回転自在の状態で支持されている。さらに、連結用円盤４８の後端側の端面には、後段可撓性外歯歯車４６の円環状のボス４６ｃが締結固定されている。
【００２８】
次に、後段波動発生器４７は中心貫通孔４７ａを備えており、ここを貫通して、後段モータ４１の中空モータ軸４１ａが前方に延びている。この中空モータ軸４１ａの外周に後段波動発生器４７が締結固定されている。したがって、後段モータ４１の中空モータ軸４１ａによって高速回転する後段波動発生器４７によって、両歯車４５、４６の噛み合い位置が周方向に移動し、これによって、両歯車の歯数差に起因する相対回転が両歯車４５、４６の間に発生する。後段剛性内歯歯車４５は回転しないように固定されているので、後段可撓性外歯歯車４６から大幅に減速された減速回転が取り出されて、ここに連結されている連結用円盤４８および後段回転出力軸６を介して、２段クロスローラベアリング２の内輪１３から出力される。
【００２９】
一方、クロスローラベアリングを同心状に多段に配置した構造の多段クロスローラベアリングにおいては、外側のクロスローラベアリングの内輪および内側のクロスローラベアリングの外輪として機能する中間輪に予圧変形が生じ、内側および外側のクロスローラベアリングの円滑な回転を確保することが困難になるという問題がある。しかしながら、本例の２段クロスローラベアリング２は以下に述べるように構成されているので、このような問題を解消することができる。
【００３０】
図２を参照して説明すると、２段クロスローラベアリング２では、内側クロスローラベアリング部分のローラサイズ、すなわち、内側ローラ１７のサイズが、外側クロスローラベアリング部分のローラサイズ、すなわち、外側ローラ１５のサイズよりも小さい。また、内側ローラ１７のローラ中心Ｌ２は、外側ローラ１５のローラ中心Ｌ１に対して、軸線１ａに沿った方向にオフセットした位置にある。
【００３１】
このように、２段クロスローラベアリング２では、小径の内側クロスローラベアリング部分のローラサイズが小さく、大径の外側クロスローラベアリング部分のローラサイズが大きいので、２段クロスローラベアリング２を組み立てた状態において、中間輪１２に対して内側および外側から作用する予圧応力の均衡化を図ることができる。また、外側クロスローラベアリングのローラ中心Ｌ１と内側クロスローラベアリングのローラ中心Ｌ２を、それらの軸線１ａの方向にオフセットさせた位置としてあるので、これらが半径方向において同一平面状に位置する場合に比べて、中間輪１２に生ずる予圧変形を小さくすることができる。この結果、２段クロスローラベアリング２を組み立てた状態における中間輪１２の予圧変形を抑制でき、各クロスローラベアリング部分の円滑な回転を確保できる。
【００３２】
ここで、内側ローラ１７のローラ中心Ｌ２の外側ローラ１５のローラ中心Ｌ１に対するオフセット量Δは、内側軌道１６の軌道幅ｗ（１６）の１／２から、当該軌道幅ｗ（１６）と外側軌道１４の軌道幅ｗ（１４）の加算値の１／２までの範囲内の値としておくことが望ましい。この範囲内の値よりもオフセット量が少ないと、中間輪の予圧変形を十分に抑制できないのでクロスローラベアリングの円滑な回転を確保できないおそれがある。また、この範囲内の値よりもオフセット量を多くしても、オフセットさせることによる中間輪の予圧変形抑制効果の更なる改善が得られず、２段クロスローラベアリングの中心軸線の方向の幅寸法が大きくなり、２段クロスローラベアリングの偏平化にとって望ましくない。
ｗ（１６）／２＜Δ＜｛ｗ（１６）＋ｗ（１４）｝／２
【００３３】
本例では、中間輪１２の予圧変形を効果的に抑制しつつ、２段クロスローラベアリング２を偏平にするために、オフセット量Δが、外側軌道１４の軌道幅ｗ（１４）の１／２になっており、ローラ中心Ｌ１に対してローラ中心Ｌ２が円環状端面１２ａの側に片寄った位置となっている。
【００３４】
また、本例では、中間輪１２の予圧変形を確実に防止するために、当該中間輪１２における円形内周面１２ｄから円形外周面１２ｅまでの間の半径方向の厚さｔ（１２）が、外輪１１の円形内周面１１ｄから円形外周面１１ｅまでの間の半径方向の厚さｔ（１１）の２倍以上に設定されている。
【００３５】
さらに、本例では、外輪１１、中間輪１２および内輪１３における内側の円環状端面がほぼ同一面上に位置しており、外側軌道１４が外輪１１、中間輪１２における内側の端面に近い側にあり、内側軌道１６も、中間輪１２および内輪１３における内側の端面に近い側にある。そして、中間輪１２および内輪１３における内側の端面にローラ挿入用の挿入孔１２ｆ、１３ｆが形成され、これらが栓１８、１９によって封鎖されている。このように、外側軌道１４、内側軌道１６を、ベアリング中心軸線１ａの方向において、ローラ挿入側の端面に近い側に寄せてある。したがって、２段クロスローラベアリング２の組立性を向上させることができる。
【００３６】
（その他の実施の形態）
上記の例は本発明を同心２軸アクチュエータに適用したものであるが、本発明は、アクチュエータを３段以上にタンデムに連結して、同一側から各段の回転を出力する同心多軸アクチュエータにも同様に適用できる。例えば、図３に示すように、同心３軸アクチュエータの場合には、３段クロスローラベアリングを前端に配置し、この後側に、前段アクチェエータ、中段アクチュエータおよび後段アクチュエータを同軸状態に連結すればよい。
【００３７】
図３を参照して説明すると、同心３軸アクチュエータ５１は、３段クロスローラベアリング５２と、３段クロスローラベアリング５２の後側に同軸状態に配置した前段アクチュエータ５３と、前段アクチュエータ５３の後側に同軸状態に配置した中段アクチュエータ５４と、中段アクチュエータ５４の後側に同軸状態に配置した後段アクチュエータ５５とを有している。前段アクチュエータ５３はその中心を軸線５１ａの方向に貫通して延びている前段中空部５６を備えている。中段アクチュエータ５４もその中心を軸線５１ａの方向に貫通して延びている中段中空部５７を備えており、当該中段アクチュエータ５４からは、前段中空部５６を貫通して前方に中空型の中段回転出力軸５８が延びている。後段アクチュエータ５５は後段回転出力軸５９を備えており、この後段回転出力軸５９は中段中空部５７および中段回転出力軸５８の中空部を貫通して前方に延びている。
【００３８】
３段クロスローラベアリング５２は、外輪６１と、この内側に同心状態に配置されている第１中間輪６２と、この内側に同心状態に配置されている第２中間輪６３と、この内側に同心状態に配置されている内輪６４を備えている。また、外輪６１と第１中間輪６２の間には、矩形断面をした円環状の外側軌道６５が形成され、この外側軌道６５内には転動自在の状態で中心軸線が交互に直交する状態で複数個の外側ローラ６６が挿入されている。第１、第２中間輪６２、６３の間にも矩形断面をした円環状の中間軌道６７が形成され、ここには、転動自在の状態で中心軸線が交互に直交する状態で複数個の中間ローラ６８が挿入されている。同様に、第２中間輪６３と内輪６４の間には矩形断面をした円環状の内側軌道６９が形成され、ここには、転動自在の状態で中心軸線が交互に直交する状態で複数個の内側ローラ７０が挿入されている。
【００３９】
第１中間輪６２は、前段アクチュエータ５３によって回転駆動される前段回転出力部材であり、第２中間輪６３は中段回転出力軸５８に連結固定された中段回転出力部材であり、内輪６４は後段回転出力軸５９に連結固定された後段回転出力部材である。
【００４０】
なお、前段アクチュエータ５３は図１の前段アクチュエータ３と同様な構成のものを用いることができ、中段アクチュエータ５４は図１の後段アクチュエータ４と同様な構成のものを用いることができる。また、後段アクチュエータ５５は図１の後段アクチュエータ４においてモータ軸４１ａを中実の軸とし、後段中空部７を省略した構成のものを用いることができる。
【００４１】
一方、後段アクチュエータ５５を図１の後段アクチュエータ４と同様な中空型のものとし、後段回転出力軸５９を中空軸とすることも可能である。このようにすれば、同心３軸アクチュエータ５１の中心を貫通する中空部が形成されるので、ここを配線引き回し部分などとして利用することができる。
【図１】
2012157020.tif 000003
【図２】
2012157020.tif 000004
【図３】
2012157020.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月19日(2011.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
多段クロスローラベアリング（２）と、前記多段クロスローラベアリング（２）の後側に同軸状態に配置した前段アクチュエータ（３）と、前記前段アクチュエータ（３）の後側に同軸状態に配置した後段アクチュエータ（４）とを有し、
前記前段アクチュエータ（３）はその中心を軸線（１ａ）の方向に貫通して延びている前段中空部（５）を備え、
前記後段アクチュエータ（４）は、前記前段中空部（５）を貫通して前方に延びている後段回転出力軸（６）を備え、
前記多段クロスローラベアリング（２）は、外輪（１１）と、この内側に同心状態に配置されている中間輪（１２）と、この内側に同心状態に配置されている内輪（１３）と、前記外輪（１１）および前記中間輪（１２）の間に形成した矩形断面をした円環状の外側軌道（１４）と、この外側軌道（１４）内に転動自在の状態で挿入されている複数個の外側ローラ（１５）と、前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）の間に形成した矩形断面をした円環状の内側軌道（１６）と、この内側軌道（１６）内に転動自在の状態で挿入されている複数個の内側ローラ（１７）とを備え、
前記中間輪（１２）は前記前段アクチュエータ（３）によって回転駆動される前段回転出力部材であり、
前記内輪（１３）は前記後段回転出力軸（６）に連結固定された後段回転出力部材であり、
前記前段アクチュエータ（３）は前段モータ（３１）と前段波動歯車減速機（３２）を備え、
前記前段波動歯車減速機（３２）は、前段減速機ハウジング（３４）と、この内側に同軸状態に固定した前段剛性内歯歯車（３５）と、この内側に同軸状態に配置されているシルクハット形状の前段可撓性外歯歯車（３６）と、この内側に嵌め込まれている前段波動発生器（３７）とを備え、当該前段波動発生器（３７）には中心貫通孔（３７ａ）が形成されており、
前記前段減速機ハウジング（３４）には前記外輪（１１）が固定され、前記前段可撓性外歯歯車（３６）は前記中間輪（１２）に固定され、前記前段波動発生器（３７）は当該前段波動発生器の前記中心貫通孔（３７ａ）を貫通して延びている前記前段モータ（３１）の中空モータ軸（３１ａ）に固定されており、
前記後段アクチュエータ（４）は、後段モータ（４１）と後段波動歯車減速機（４２）を備え、
前記後段波動歯車減速機（４２）は、後段減速機ハウジング（４４）と、この内側に同軸状態に固定した後段剛性内歯歯車（４５）と、この内側に同軸状態に配置されているシルクハット形状の後段可撓性外歯歯車（４６）と、この内側に嵌め込まれている後段波動発生器（４７）とを備え、当該後段波動発生器（４７）には中心貫通孔（４７ａ）が形成されており、
前記後段減速機ハウジング（４４）は前記前段モータ（３１）のモータハウジング（４３）に固定され、前記後段可撓性外歯歯車（４６）は前記後段回転出力軸（６）の後端に固定され、前記後段波動発生器（４７）は当該後段波動発生器の前記中心貫通孔（４７ａ）を貫通して延びている前記後段モータ（４１）のモータ軸（４１ａ）に固定されていることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項４】
請求項３において、
前記内側ローラ（１７）のローラサイズは、前記外側ローラ（１５）のローラサイズよりも小さく、
前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）は、前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対して、前記軸線（１ａ）に沿った方向にオフセットした位置にあることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項５】
請求項４において、
前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）の前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対するオフセット量（Δ）は、前記内側軌道（１６）の軌道幅の１／２から、当該軌道幅と前記外側軌道（１４）の軌道幅との加算値の１／２までの範囲内の値であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項６】
請求項５において、
前記オフセット量（Δ）は、前記外側軌道（１４）の軌道幅の１／２であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項７】
請求項４において、
前記中間輪（１２）における円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さは、少なくとも、前記外輪（１１）の円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さの２倍であることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項８】
請求項４ないし７のうちのいずれかの項において、
前記外側軌道（１４）および前記内側軌道（１６）は、前記外輪（１１）、前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）において、それらの一方の端面に近い位置に形成されており、
前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）における前記端面には、それぞれ、ローラ挿入用の挿入孔（１２ｆ、１３ｆ）が形成され、これらの挿入孔が栓（１８、１９）によって封鎖されていることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
請求項３ないし８のうちのいずれかの項において、
前記後段アクチュエータ（４）はその中心を軸線方向に貫通して延びている後段中空部（７）を備えており、前記後段回転出力軸（６）は中空軸であり、前記内輪（１３）には中心貫通孔が形成されており、
前記後段中空部（７）、前記後段回転出力軸（６）の中空部および前記内輪（１３）の中心貫通孔によって、軸線（１ａ）の方向に貫通して延びる中空部が形成されていることを特徴とする同心多軸アクチュエータ（１）。
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月5日(2014.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
次に、各部分の構造を具体的に説明する。前段アクチュエータ３は、前段モータ３１と、この前段モータ３１の出力回転を減速して中間輪１２に伝達する前段波動歯車減速機３２を備えている。前段波動歯車減速機３２は、前段アクチュエータ３のモータハウジング３３の前端側に連結されている筒状の前段減速機ハウジング３４を備えており、この内周側の部位には、同軸状態に前段剛性内歯歯車３５が締結固定されている。この内側には同軸状態にシルクハット形状の前段可撓性外歯歯車３６が配置されており、この内側には前段波動発生器３７が同軸状態に嵌め込まれている。
【国際調査報告】
2012157020.tif 000006
2012157020.tif 000007