(57)【要約】【課題】太陽歯車の回転軸の傾きを抑制することが可能な駆動装置を提供すること。【解決手段】駆動装置は、モータと、駆動伝達系と、出力回転体とを備え、駆動伝達系は、出力回転体と同軸上に設けられた太陽ピニオン軸と、太陽ピニオン軸に設けられた太陽歯車と、太陽歯車の周囲に設けられ、太陽歯車の回転に伴って、太陽歯車の周囲を公転しつつ自転することにより、太陽歯車の回転力を出力回転体に伝達する複数の遊星歯車とを有し、太陽ピニオン軸は、出力回転体に設けられた第２のベアリングと、筐体に設けられた第３のベアリングとによって両端が回転自在に支持されており、当該駆動装置は、第２のベアリングと第３のベアリングとの間において、太陽ピニオン軸に対して回転自在に設けられ、複数の遊星歯車の各々の回転軸の一端を保持する保持部材をさらに備える。【選択図】図３
2020020365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置であって、
前記モータと、
前記モータの回転力を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、
筐体に設けられた第１のベアリングによって回転自在に支持され、前記駆動伝達系から伝達される回転力によって回転することにより、前記駆動対象に当該回転力を伝達する出力回転体と
を備え、
前記駆動伝達系は、
前記出力回転体と同軸上に設けられた太陽ピニオン軸と、
前記太陽ピニオン軸に設けられた太陽歯車と、
前記太陽歯車の周囲に設けられ、前記太陽歯車の回転に伴って、前記太陽歯車の周囲を公転しつつ自転することにより、前記太陽歯車の回転力を前記出力回転体に伝達する複数の遊星歯車と
を有し、
前記太陽ピニオン軸は、
前記出力回転体に設けられた第２のベアリングと、前記筐体に設けられた第３のベアリングとによって両端が回転自在に支持されており、
当該駆動装置は、
前記第２のベアリングと前記第３のベアリングとの間において、前記太陽ピニオン軸に対して回転自在に設けられ、前記複数の遊星歯車の各々の回転軸の一端を保持する保持部材をさらに備える
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記出力回転体は、
軸方向において前記太陽ピニオン軸との間に隙間を有することにより、軸方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記隙間に弾性部材を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２のベアリングと前記第３のベアリングとの間において、前記太陽ピニオン軸に取り付けられたギヤをさらに備え、当該ギヤにより、前記モータの回転力を前記太陽ピニオン軸に伝達する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載に駆動装置と、
前記駆動装置から出力される回転力によって駆動される駆動対象と
を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータからの回転力を出力することによって駆動対象を駆動する駆動装置において、出力回転体（例えば、出力フランジ）を回転させるための歯車として、出力回転体と同軸上に設けられた太陽歯車と、太陽歯車の周囲に設けられた複数の遊星歯車を用いるようにした技術が知られている。これにより、例えば、出力回転体を回転させるための歯車にかかる負荷を分散することができる等の効果が得られるようになる。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、遊星歯車装置において、太陽歯車の一端を第一キャリア部材に設けられたベアリングで支持し、太陽歯車の他端を第二キャリア部材に設けられたベアリングで支持する構成が開示されている。
【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、特許文献１に開示されている技術は、太陽歯車の一端を支持する第一キャリア部材と、太陽歯車の他端を支持する第二キャリア部材との双方が、ハウジングに対してベアリングを介して回転自在に設けられたものであるため、出力軸に歯車を配置する減速機構とした場合、出力軸の軸端にベアリングを配置する構造に対して、太陽歯車を保持するベアリング間の距離が比較的短くなってしまう。そのため、太陽歯車の回転軸の傾きが大きくなる虞がある。
【０００５】
太陽歯車の回転軸の傾きが大きくなると、当該回転軸に角度センサを設けて当該回転軸の回転角度を検出する場合、角度センサの誤差が大きくなる虞がある。また、太陽歯車の回転軸の傾きが大きくなると、太陽歯車と遊星歯車との噛み合い具合が変化して、太陽歯車および遊星歯車の摩耗が早まる虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、太陽歯車の回転軸の傾きを抑制することが可能な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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の駆動装置は、モータと、モータの回転力を複数段のギヤによって減速する駆動伝達系と、筐体に設けられた第１のベアリングによって回転自在に支持され、駆動伝達系から伝達される回転力によって回転することにより、駆動対象に当該回転力を伝達する出力回転体とを備え、駆動伝達系は、出力回転体と同軸上に設けられた太陽ピニオン軸と、太陽ピニオン軸に設けられた太陽歯車と、太陽歯車の周囲に設けられ、太陽歯車の回転に伴って、太陽歯車の周囲を公転しつつ自転することにより、太陽歯車の回転力を出力回転体に伝達する複数の遊星歯車とを有し、太陽ピニオン軸は、出力回転体に設けられた第２のベアリングと、筐体に設けられた第３のベアリングとによって両端が回転自在に支持されており、当該駆動装置は、第２のベアリングと第３のベアリングとの間において、太陽ピニオン軸に対して回転自在に設けられ、複数の遊星歯車の各々の回転軸の一端を保持する保持部材をさらに備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、太陽歯車の回転軸の傾きを抑制することが可能な駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る駆動装置の構成を示す平面図である。
【図３】図２に示す駆動装置のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る太陽ピニオン軸およびその周辺部品の部分断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る太陽ピニオン軸およびその周辺部品の部分断面図である。
【図６】図３に示すブレーキ機構の拡大断面図である。
【図７】本発明の一実施例に係るロボットの一部概略構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る駆動装置の比較例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００１１】
〔駆動装置１００の概要〕
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の外観を示す斜視図である。なお、以下の説明では、便宜上、図中Ｘ軸方向（各回転軸の軸方向）を上下方向としているが、駆動装置１００の取り付け方向や駆動対象の動作等によって、必ずしも図中Ｘ軸方向が上下方向になるとは限らない。
【００１２】
図１に示す駆動装置１００は、モータ１０１の回転力を複数段のギヤによって減速し、出力フランジ１０９（「出力回転体」の一例）から出力することにより、出力フランジ１０９に取り付けられた駆動対象を駆動する装置である。
【００１３】
図１に示すように、駆動装置１００は、ケース１２０およびモータ１０１を備える。ケース１２０は、内部に複数段のギヤ等の各種構成部品が収容される。ケース１２０は、上側ケース１２１と下側ケース１２２とが結合された構成を有する。下側ケース１２２の入力側（図中Ｘ軸負側）の底面には、モータ１０１が結合されている。
【００１４】
モータ１０１は、ケース１２０内に挿入される駆動軸１０１Ａを有する。モータ１０１は、上位のコントローラから供給される制御信号により、駆動軸１０１Ａの回転が制御される。本実施形態では、モータ１０１として、ＤＣブラシレスモータを用いているが、これに限らず、その他のモータ（例えば、ＤＣモータ等）を用いてもよい。
【００１５】
上側ケース１２１の出力側（図中Ｘ軸正側）の上面には、出力フランジ１０９が露出している。出力フランジ１０９は、駆動対象に結合され、モータ１０１から回転力によって回転することにより、駆動対象を駆動する。
【００１６】
〔駆動装置１００〕
図２は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の構成を示す平面図である。図３は、図２に示す駆動装置１００のＡ−Ａ断面図である。図４および図５は、本発明の一実施形態に係る太陽ピニオン軸１０７およびその周辺部品の部分断面図である。
【００１７】
（駆動装置１００の構成）
図２および図３に示すように、駆動装置１００は、ケース１２０の内部に、出力フランジ１０９に回転力を伝達するための「駆動伝達系」の一例として、第１ピニオン軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ピニオン軸１０４、第２ギヤ１０５、太陽ピニオン軸１０７、第３ギヤ１０８、および複数の遊星歯車１１０を備える。
【００１８】
駆動装置１００は、ケース１２０内において、４つの回転軸（駆動軸１０１Ａ、第１ピニオン軸１０２、第２ピニオン軸１０４、および太陽ピニオン軸１０７）が、いずれも上下方向（図中Ｚ軸方向）を軸方向として、互いに並行かつ同一直線上に並べて設けられている。
【００１９】
駆動軸１０１Ａは、モータ１０１が有する回転軸であり、ケース１２０（下側ケース１２２）の底面に取り付けられたモータ１０１から、ケース１２０の内部へと挿入されている。
【００２０】
第１ピニオン軸１０２は、上側ケース１２１に設けられたベアリング１３１と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３２とによって、両端が回転自在に支持されている。第１ギヤ１０３は、第１ピニオン軸１０２に圧入されており、第１ピニオン軸１０２に対して空転することなく、第１ピニオン軸１０２と等速で回転する。第１ギヤ１０３は、モータ１０１の駆動軸１０１Ａに形成されているギヤ（本実施形態では、はすば歯車を用いているが、平歯車等を用いてもよい）と噛み合うことにより、駆動軸１０１Ａからの回転力が伝わって回転する。なお、第１ピニオン軸１０２は、上側ケース１２１を貫通して、上側ケース１２１の上方へ延在しており、当該延在部分には、ブレーキ機構１４０が設けられている。第１ピニオン軸１０２の外周面には、Ｏリング１０２Ａが取り付けられている。Ｏリング１０２Ａは、ベアリング１３１の内側に密着することにより、第１ピニオン軸１０２とベアリング１３１との間からの、グリスの漏出を防ぐことができる。
【００２１】
第２ピニオン軸１０４は、上側ケース１２１に設けられたベアリング１３３と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３４とによって、両端が回転自在に支持されている。第２ギヤ１０５は、第２ピニオン軸１０４に圧入されており、第２ピニオン軸１０４に対して空転することなく、第２ピニオン軸１０４と等速で回転する。第２ギヤ１０５は、第１ピニオン軸１０２に形成されているギヤと噛み合うことにより、第１ピニオン軸１０２からの回転力が伝わって回転する。
【００２２】
太陽ピニオン軸１０７は、出力フランジ１０９と同軸上に設けられており、上側ケース１２１に設けられている出力フランジ１０９に設けられたベアリング１３５（「第２のベアリング」の一例）と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３６（「第３のベアリング」の一例）とによって、両端が回転自在に支持されている。太陽ピニオン軸１０７は、筒状をなしており、センサシャフト１０６が筒内を貫通して設けられている。
【００２３】
センサシャフト１０６は、太陽ピニオン軸１０７および出力フランジ１０９を貫通して設けられている。センサシャフト１０６の上端部は、出力フランジ１０９の中心に形成された貫通孔に圧入されている。これにより、センサシャフト１０６は、出力フランジ１０９と等速で回転する。一方、センサシャフト１０６の下端部は、下側ケース１２２に形成された開口部を貫通して、当該開口部から露出しており、センサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）を検出できるようになっている。
【００２４】
第３ギヤ１０８は、太陽ピニオン軸１０７に圧入されており、太陽ピニオン軸１０７に対して空転することなく、太陽ピニオン軸１０７と等速で回転する。第３ギヤ１０８は、第２ピニオン軸１０４に形成されているギヤと噛み合うことにより、第２ピニオン軸１０４からの回転力が伝わって回転する。
【００２５】
太陽ピニオン軸１０７の回転は、複数の遊星歯車１１０を介して、出力フランジ１０９へ伝達される。具体的には、太陽ピニオン軸１０７の一部には、太陽歯車１０７Ａが形成されている。太陽歯車１０７Ａは、当該太陽歯車１０７Ａの周囲に配設された複数の遊星歯車１１０の各々と噛み合うことにより、これら複数の遊星歯車１１０を回転させる。遊星歯車１１０は、中心に形成された貫通孔内に、すべり軸受け１１１が圧入されている。すべり軸受け１１１は、中心に形成された貫通孔内に、遊星歯車１１０の回転軸となるシャフトピン１１２が貫通して設けられる。これにより、遊星歯車１１０は、すべり軸受け１１１を介して、シャフトピン１１２に対して回転自在となっている。
【００２６】
シャフトピン１１２の上端は、出力フランジ１０９に圧入されており、シャフトピン１１２の下端は、ハブリング１１３（「保持部材」の一例）に圧入されている。ハブリング１１３の筒内には、ベアリング１１４が設けられている。ベアリング１１４の内側には、太陽ピニオン軸１０７が貫通して設けられている。これにより、ハブリング１１３は、太陽ピニオン軸１０７に対して回転自在となっている。ベアリング１１４の内径は、太陽ピニオン軸１０７の外径よりも大きい。このため、ベアリング１１４の内周面と太陽ピニオン軸１０７の外周面との間には隙間が生じており、当該隙間を埋めるための、環状のリングブッシュ１１５が設けられている。
【００２７】
複数の遊星歯車１１０の周囲には、内歯車１１６が形成されている。複数の遊星歯車１１０の各々は、太陽歯車１０７Ａと噛み合っているとともに、内歯車１１６とも噛みあっている。そのため、太陽歯車１０７Ａが回転すると、複数の遊星歯車１１０の各々が自転しながら太陽歯車１０７Ａの周りを公転する。複数の遊星歯車１１０の公転による回転力により、複数の遊星歯車１１０の各々のシャフトピン１１２を介して、出力フランジ１０９が回転する。出力フランジ１０９の回転は、出力フランジ１０９に結合された駆動対象（例えば、ロボットの関節等）に伝達され、これにより、駆動対象が駆動されることとなる。
【００２８】
なお、出力フランジ１０９は、上側ケース１２１に設けられたベアリング１１７（「第１のベアリング」の一例）の内側に、外周面が嵌め込まれることにより、当該外周面がベアリング１１７によって回転自在に支持される。また、出力フランジ１０９における上側ケース１２１の開口部内に配置される部分の外周面には、Ｏリング１０９Ａが取り付けられている。Ｏリング１０９Ａは、上側ケース１２１の開口部に密着することにより、当該開口部からのグリスの漏出を防ぐことができる。
【００２９】
また、出力フランジ１０９は、太陽ピニオン軸１０７との間に僅かな隙間を有しており、これにより、軸方向（図中Ｘ軸方向）に僅かに移動可能であり、駆動対象が取り付けられる際の寸法誤差を吸収することができるようになっている。この隙間には、「弾性部材」の一例として、ウエーブワッシャ１０７Ｂが設けられており、当該ウエーブワッシャ１０７Ｂの弾性により、出力フランジ１０９の軸方向のガタつきを抑制できるようになっている。
【００３０】
また、センサシャフト１０６は、出力フランジ１０９および太陽ピニオン軸１０７を貫通するとともに、下側ケース１２２の開口部を貫通しているが、当該開口部よりも内側の部分に、ワッシャ１０６Ｃを介してオイルシール１０６Ｂが取り付けられることにより、当該開口部からのグリスの漏出を防ぐことができる。
【００３１】
駆動装置１００は、回転力を発生させるモータ１０１、モータ１０１が発生した回転力を減速して所望の回転数およびトルクを出力フランジ１０９から得るための駆動伝達系、および、駆動伝達系における回転を制動するブレーキ機構１４０が、ケース１２０に対して一体的に設けられている。ケース１２０は、上側ケース１２１と下側ケース１２２とがネジ１２３で締結されることにより、箱型の形状となる。これにより、駆動装置１００は、トルク発生時の捩り剛性を高めることができ、よって、歯車同士の噛み合い精度の低下を抑制し、歯車の回転負荷を抑制することができる。
【００３２】
また、駆動装置１００は、モータ１０１、駆動伝達系、およびブレーキ機構１４０を、ケース１２０に一体化してモジュール化したことにより、例えば、ロボットアーム内に駆動装置１００を設置する場合、ケース１２０をロボットの構造体に取り付け、ロボット側の回転軸と駆動装置１００の出力軸とを固定するだけで、駆動装置１００の設置が完了することができる。このため、駆動装置１００は、メンテナンスの際の着脱容易性が、極めて高いものであるといえる。
【００３３】
（駆動装置１００の動作）
このように構成された駆動装置１００において、出力フランジ１０９の回転速度は、モータ１０１の回転速度に対し、３つのギヤ（第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、および第３ギヤ１０８）と、太陽歯車１０７Ａおよび遊星歯車１１０とによって、減速されたものとなる。したがって、これらの歯車の歯数を調整して、減速比を調整することにより、出力フランジ１０９の回転速度を、所望の回転速度まで減速させることができる。
【００３４】
なお、本実施形態の駆動装置１００では、各ギヤが前段の回転軸と噛み合う構成を採用している関係上、第１ギヤ１０３よりも第２ギヤ１０５の直径を大きくしており、第２ギヤ１０５よりも第３ギヤ１０８の直径を大きくしている。各ギヤの厚みも、入力側よりも出力側を大きくしており、これにより、各ギヤは、増大したトルクに十分に耐えられるようになっている。
【００３５】
出力フランジ１０９の回転力は、当該回転力を利用する装置に伝えられる。例えば、出力フランジ１０９の回転力を、ロボットアームの回転に使用する場合、出力フランジ１０９を、ロボットアームの関節の回転軸と接続することで、ロボットアームを回転させることが可能となる。この際、出力フランジ１０９の表面から突出したピン１０９Ｂを、ロボットアームの関節の回転軸にはめ込むことで、当該回転軸の位置合わせおよび滑り止めが可能となる。
【００３６】
上位のコントローラは、モータ１０１の内部に設けられたエンコーダ（回転角検知センサ）によって検知された駆動軸１０１Ａの回転角から、ロボットアームの動作角度を算出することが可能である。すなわち、上位のコントローラは、エンコーダの出力値に基づいて、駆動軸１０１Ａの回転角を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、所望の角度とすることができる。
【００３７】
なお、ロボットアームの動作角度をより正確に検出するために、例えば、図３に示すように、センサシャフト１０６の下端部と対向する位置に、基板１１８上に実装された角度センサ１１９を設け、当該角度センサ１１９によって、センサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）を検出するようにしてもよい。
【００３８】
この角度センサ１１９として、例えば、磁気式エンコーダを用いる場合、センサシャフト１０６の下端部に円形の永久磁石１０６Ａを埋め込み、角度センサ１１９のホールＩＣによって、センサシャフト１０６の回転に伴う永久磁石１０６ＡのＳ極とＮ極との切り替わりを検知することで、センサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）を検知することが可能となる。
【００３９】
上位のコントローラは、角度センサ１１９によって検知されたセンサシャフト１０６の回転角（すなわち、出力フランジ１０９の回転角）に基づいて、モータ１０１を制御することにより、ロボットアームの動作角度を、より正確に所望の角度とすることができる。
【００４０】
〔ブレーキ機構１４０〕
次に、図６を参照して、駆動装置１００が備えるブレーキ機構１４０について説明する。図６は、図３に示すブレーキ機構１４０の拡大断面図である。
【００４１】
（ブレーキ機構１４０の目的）
図６に示すように、ブレーキ機構１４０は、第１ピニオン軸１０２と同軸上に設けられている。具体的には、ブレーキ機構１４０は、第１ピニオン軸１０２における、上側ケース１２１の上面から突出した部分に設けられている。ブレーキ機構１４０は、駆動伝達系（第１ピニオン軸１０２、第１ギヤ１０３、第２ピニオン軸１０４、第２ギヤ１０５、太陽ピニオン軸１０７、第３ギヤ１０８、および複数の遊星歯車１１０）の回転を制動する。
【００４２】
本実施形態の駆動装置１００は、複数のギヤを用いて駆動伝達系を構成しているため、モータ１０１の回転力を出力フランジ１０９に伝達する際の伝達効率が比較的高く（約９０％）、一方で、出力フランジ１０９の回転力も、モータ１０１に伝わり易いという特性を有している。
【００４３】
このため、例えば、本実施形態の駆動装置１００を、ロボットアームに取り付けた場合において、モータ１０１の駆動を停止して、モータ１０１がロボットアームの回転軸の回転を保持していない状態にすると、ロボットアーム自体の自重が、モーメントとして出力フランジ１０９に伝達される。
【００４４】
この場合、モータ１０１がロボットアームの回転軸の回転を保持していないため、そのモーメントにより、ロボットアームは、重力とバランスが取れる釣り合う位置まで、自動的に降下することになる。
【００４５】
そこで、本実施形態の駆動装置１００は、ブレーキ機構１４０により、駆動伝達系の回転を機械的に制動することにより、モータ１０１がロボットアームの回転軸の回転を保持していない状態であっても、ロボットアームが自動的に降下してしまうといった事態を回避可能としているのである。
【００４６】
（ブレーキ機構１４０の構成）
図６に示すように、ブレーキ機構１４０は、ブレーキカバー１４１、ロータハブ１４２、ブレーキ本体１４３、ネジ１４４、ロータ１４５、アーマチャ１４６、プレート１４７、およびコイル１４８を有して構成されている。
【００４７】
第１ピニオン軸１０２は、その一部が上側ケース１２１の上面から、ブレーキカバー１４１の内部へと突出している。ブレーキカバー１４１の内部において、第１ピニオン軸１０２の先端には、ロータハブ１４２が取り付けられている。ロータハブ１４２は、ピンにより第１ピニオン軸１０２とともに回転する構造となっており、抜け止めのネジ１４４によって第１ピニオン軸１０２の先端に固定されている。
【００４８】
ロータハブ１４２は、ブレーキ本体１４３の内部のロータ１４５と噛み合うように正方形になっている。これにより、第１ピニオン軸１０２が回転すると、その回転はロータハブ１４２を介して、ブレーキ本体１４３の内部のロータ１４５に伝わり、これにより、ロータ１４５が回転するようになっている。
【００４９】
制動時には、図示を省略するバネからの付勢力により、アーマチャ１４６が下方に押し下げられる。これにより、ロータ１４５が、アーマチャ１４６とプレート１４７との間に挟みこまれ、その際に生じる摩擦力により、当該ロータ１４５の回転に制動がかけられる仕組みとなっている。
【００５０】
一方、非制動時には、コイル１４８が通電され、これによってコイル１４８とアーマチャ１４６との間に生じる上記付勢力よりも大きい磁気吸引力により、アーマチャ１４６が上方に引き寄せられる。これにより、ロータ１４５は、上記摩擦力から開放され、回転自在な状態となる。
【００５１】
本実施形態の駆動装置１００は、第１ピニオン軸１０２にブレーキ機構１４０を設けたことにより、比較的小さい回転トルクに対する制動を行うことができるため、例えば、比較的小型のブレーキ機構１４０を用いることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、ブレーキ機構１４０として、コイルに駆動電流を供給した状態において、駆動伝達系を非制動状態にできるものを用いているが、これに限らず、例えば、ブレーキ機構１４０として、コイルに駆動電流を供給した状態において、駆動伝達系を制動状態にできるものを用いてもよい。
【００５３】
本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９が、上側ケース１２１に設けられたベアリング１１７によって回転自在に支持され、出力フランジ１０９に設けられたベアリング１３５と、下側ケース１２２に設けられたベアリング１３６とによって、太陽ピニオン軸１０７の両端部を支持する構成を採用している。特に、本実施形態の駆動装置１００は、太陽ピニオン軸１０７の下端部（出力フランジ１０９側とは反対側の端部）を、下側ケース１２２に直接的に設けられたベアリング１３６で支持する構成を採用している。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、太陽ピニオン軸１０７の両端を、一対のベアリング１３５，１３６によって安定的且つ高精度に支持することができる。したがって、本実施形態の駆動装置１００によれば、太陽ピニオン軸１０７の傾きを抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態の駆動装置１００は、一対のベアリング１３５，１３６の間において、太陽ピニオン軸１０７に対してベアリング１１４によって回転自在に設けられたハブリング１１３により、複数の遊星歯車１１０の各々の回転軸（シャフトピン１１２）の一端を保持する構成を採用している。
【００５５】
これにより、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９のベアリングによる支持構造を、ベアリング１１７およびベアリング１１４による、両端支持構造（すなわち、上下方向（Ｚ軸方向）に離間して配置された２つのベアリングで支持する構造）とすることができる。このため、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９をベアリング１１７のみで支持する構造（片端支持構造）と比較して、出力フランジ１０９の水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）にかかるモーメントによる傾きを抑制することが可能となる。
【００５６】
したがって、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９に水平方向のモーメントが作用した場合でも、内歯車１１６、遊星歯車１１０、および太陽歯車１０７Ａにおけるかみ合い具合の変化を抑制し、これらの歯車の磨耗を低減することができる。
【００５７】
また、角度センサ１１９にたとえば磁気式エンコーダを用いる場合、角度センサ１１９と永久磁石１０６Ａとの間で中心位置のずれが生じてしまうと、角度センサ１１９による検出信号の精度が低下してしまう虞があるが、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９の傾きを抑制することで、上記中心位置のずれを抑制し、したがって、角度センサ１１９による検出信号の精度低下を抑制することができる。
【００５８】
さらに、本実施形態の駆動装置１００は、ベアリング１１４よりも上下方向（Ｚ軸方向）における外側に配置されたベアリング１３６により、太陽ピニオン軸１０７の下端を支持する構成を採用している。このため、本実施形態の駆動装置１００は、例えば、上側ケース１２１に設けられたベアリングによって、保持部材１１３の外周を支持し、当該保持部材１１３によって太陽ピニオン軸１０７の下側を支持する構成と比較して、太陽ピニオン軸１０７の上側を支持する位置と、太陽ピニオン軸１０７の下側を支持する位置との間を、比較的長くとることができる。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９に加わるモーメント荷重に対するベアリングへの負荷を低減することができる。
【００５９】
また、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９と太陽ピニオン軸１０７との間に僅かな隙間を設け、これにより、出力フランジ１０９を軸方向（図中Ｘ軸方向）に僅かに移動可能な構成としている。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９に駆動対象が取り付けられる際の寸法誤差を吸収することができる。
【００６０】
特に、本実施形態の駆動装置１００は、出力フランジ１０９と太陽ピニオン軸１０７との間の隙間に、「弾性部材」の一例として、ウエーブワッシャ１０７Ｂを設ける構成を採用している。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、ウエーブワッシャ１０７Ｂの弾性により、出力フランジ１０９の軸方向のガタつきを抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態の駆動装置１００は、太陽ピニオン軸１０７に取り付けられた第３ギヤ１０８、第２ギヤ１０５、第１ギヤ１０３により、モータ１０１からの回転力を減速して太陽ピニオン軸１０７に伝達する構成を採用している。これにより、本実施形態の駆動装置１００は、遊星減速機構が１段であっても、高減速比化が可能となる。
【００６２】
一方で、遊星減速機構のみで高減速比を確保しようとした場合、１段の遊星減速機構で減速可能な減速比には上限があるため、遊星減速機構を同軸上に複数段繋げて設ける必要がある。この場合、軸方向への寸法が増加してしまうこととなる。すなわち、本実施形態の駆動装置１００は、遊星減速機構のみで高減速比を確保する構成と比較して、同程度の減速比を確保する場合、軸方向のサイズの小型化を実現することができる。
【００６３】
〔実施例〕
図７は、本発明の一実施例に係るロボット７００の一部概略構成を示す図である。図７にその一部（ロボットアームの関節部分）を示すロボット７００は、産業用ロボット、家庭用ロボット等、ロボットアームを備える様々な用途のロボットが対象となり得る。図７に示すように、ロボット７００は、支持体７１０、アーム本体７３０、および実施形態で説明した駆動装置１００を備えている。
【００６４】
アーム本体７３０は、「駆動対象」の一例であり、その末端部分に有する回転軸７３０Ａにおいて、支持体７１０によって回転自在に軸支されている。アーム本体７３０は、駆動装置１００から出力される回転力によって、回転軸７３０Ａを中心として回転可能である。
【００６５】
駆動装置１００は、実施形態で説明したとおり、モータ１０１の回転力を駆動伝達系を介して減速しつつ出力フランジ１０９へ伝達し、出力フランジ１０９を回転させる装置である。図７に示すように、駆動装置１００は、出力フランジ１０９の回転軸が、アーム本体７３０の回転軸７３０Ａと一致するように、支持体７１０の内部に配置され、複数の固定ネジ７１１によって、支持体７１０の内面に固定される。この際、駆動装置１００は、ケース１２０の底面の凹部に、支持体７１０の内面から突出した位置決めピン７１２が嵌め込まれることにより、支持体７１０に対する回転角度の位置決めを容易に行うことが可能となっている。
【００６６】
出力フランジ１０９は、複数の固定ネジ７３２によって、アーム本体７３０の内面に固定される。これにより、出力フランジ１０９が回転すると、当該出力フランジ１０９に固定されたアーム本体７３０が回転することとなる。アーム本体７３０の回転方向および回転量（回転角度）の制御は、上位のコントローラからモータ１０１の回転方向および回転量（回転角度）を制御することによって、実現される。
【００６７】
出力フランジ１０９は、その中央に設けられた突起部が、アーム本体７３０の内面に形成された凹部７３３に嵌め込まれることにより、その回転中心が位置決めされる。また、出力フランジ１０９の表面から突出したピン１０９Ｂを、アーム本体７３０の凹部７３４にはめ込むことで、出力フランジ１０９の回転角度の位置決めおよび滑り止めがなされる。
【００６８】
図７に示すように、ロボット７００が備えるアーム本体７３０の駆動に、実施形態で説明した駆動装置１００を用いることができる。これにより、アーム本体７３０の回転をブレーキ機構１４０によって制動可能としつつ、上位のコントローラからモータ１０１を制御することにより、アーム本体７３０の回転を制御することができる。また、上位のコントローラからブレーキ機構１４０を制御することにより、アーム本体７３０の回転を制動することができる。
【００６９】
特に、実施形態で説明した駆動装置１００を用いることにより、遊星歯車部（内歯車１１６、遊星歯車１１０、および太陽歯車１０７Ａ）の偏摩耗を抑制して、遊星歯車部を長寿命化することができ、出力フランジ１０９を取り付ける際の寸法誤差を吸収することができ、さらに、出力フランジ１０９の軸方向のガタつきを抑制することができる。
【００７０】
さらに、実施形態で説明した駆動装置１００を用いることにより、太陽ピニオン軸１０７の設置部分における、軸方向のサイズの小型化が可能となるため、駆動装置１００が取り付けられる支持体７１０を小型化することができ、もしくは、支持体７１０における駆動装置１００の設置スペースを容易に確保することができる。
【００７１】
［比較例］
図８は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１００の比較例を示す図である。本比較例では、実施形態で説明した駆動装置１００と、比較用の駆動装置とを用いて、それぞれについて、出力フランジに対して水平方向（軸方向と直交する方向）の曲げモーメントを加え、そのときの出力フランジの傾き角度を測定した。図８は、その結果を示すものである。なお、本比較例では、比較用の駆動装置として、出力フランジを１つのベアリング（駆動装置１００のベアリング１１７に相当）のみで支持する構造（片端支持構造）の駆動装置を用いた。
【００７２】
図８において、三角形のプロットは、比較用の駆動装置における出力フランジの傾き角度を示し、円形のプロットは、実施形態で説明した駆動装置１００における出力フランジの傾き角度を示す。また、図８において、実線は、未使用状態のときの、出力フランジの傾き角度を示し、一点鎖線は、１３０万回使用後の、出力フランジの傾き角度を示す。
【００７３】
図８に示すように、実施形態で説明した駆動装置１００は、比較用の駆動装置と比較して、未使用状態において、出力フランジの傾き角度が小さくなっている。また、図８に示すように、比較用の駆動装置では、１３０万回使用後に、出力フランジの傾き角度が大きく増加しているが、実施形態で説明した駆動装置１００では、１３０万回使用後であっても、出力フランジの傾き角度が殆ど増加していない。
【００７４】
本比較例により、出力フランジの両端支持構造を採用した実施形態の駆動装置１００は、出力フランジの片端支持構造を採用した比較用の駆動装置と比べて、出力フランジの傾き抑制効果が高いことが確認された。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について詳述したが、本発明はこれらの実施形態および実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
【００７６】
例えば、上記実施例では、本発明の駆動装置をロボットアームの駆動に適用する例を説明したが、本発明の駆動装置は、当該駆動装置から出力される回転力を利用して動作するものであれば、如何なる駆動対象にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１００  駆動装置
１０１  モータ
１０７  太陽ピニオン軸
１０７Ａ  太陽歯車
１０７Ｂ  ウエーブワッシャ（弾性部材）
１０９  出力フランジ（出力回転体）
１１０  遊星歯車
１１３  ハブリング（保持部材）
１１７  ベアリング（第１のベアリング）
１２０  ケース（筐体）
１３５  ベアリング（第２のベアリング）
１３６  ベアリング（第３のベアリング）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開２０１６−８００６９号公報
【図１】
2020020365.tif 000003
【図２】
2020020365.tif 000004
【図３】
2020020365.tif 000005
【図４】
2020020365.tif 000006
【図５】
2020020365.tif 000007
【図６】
2020020365.tif 000008
【図７】
2020020365.tif 000009
【図８】
2020020365.tif 000010