(57)【要約】  減速装置の大径化と減速装置の貫通孔の小径化の両方を避けながら、大きな減速比を実現する減速装置を提供する。  減速装置１０は、モータ歯車と、中間軸１３と、第１歯車７０と、第２歯車６４と、入力軸２８と、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙと、内歯歯車５８を備えている。第１歯車７０と第２歯車６４は、中間軸１３に固定されている。第１歯車７０は、モータ歯車と噛み合っている。入力軸２８には、第２歯車６４と噛み合っている入力歯車１４が形成されている。入力軸２８は、入力歯車１４の自転にともなって偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙを偏心回転させる。外歯歯車３８Ｘ、３８Ｙは、偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙに係合しており、軸線ＣＬ１の周りに公転する。内歯歯車５８は、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙにかみ合っており、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙの歯数と異なる歯数を有している。中間軸１３の軸線と入力軸２８の軸線を結ぶ線からオフセットされた位置で、モータ歯車と第１歯車７０が噛み合っている。【選択図】  図１
2008026571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に固定されているモータ歯車と、
モータ軸に平行に伸びている中間軸と、
中間軸に固定されており、モータ歯車と噛み合っている第１歯車と、
中間軸に固定されている第２歯車と、
モータの出力軸に平行に伸びており、その軸線に沿って伸びる貫通孔が形成されており、第２歯車と噛み合っている入力歯車が形成されており、入力歯車の自転にともなって偏心回転部を偏心回転させる入力軸と、
中心部に中心貫通孔が形成されており、偏心回転部に係合しており、入力軸が自転するとその入力軸の軸線の周りに公転する外歯歯車と、
外歯歯車と噛み合うとともに外歯歯車が公転することを許容する状態で外歯歯車を囲っており、外歯歯車の歯数と異なる歯数の内歯歯車を備えており、
中間軸の軸線と入力軸の軸線を結ぶ直線からオフセットされた位置で、モータ歯車と第１歯車が噛み合っていることを特徴とする減速装置。
【請求項２】
入力軸に平行に伸びており、第４歯車が形成されているクランク軸を備えており、
入力軸の外周に、第４歯車に噛み合う第３歯車が形成されており、
外歯歯車の中心からオフセットされた位置に第２貫通孔が形成されており、
クランク軸が、第２貫通孔を通過しており、
前記偏心回転部が、クランク軸に形成されているとともに、第２貫通孔の内側で外歯歯車に係合していることを特徴とする請求項１の減速装置。
【請求項３】
前記偏心回転部が、入力軸に形成されているとともに、中心貫通孔の内側で外歯歯車に係合していることを特徴とする請求項１の減速装置。
【請求項４】
モータの出力軸に固定されているモータ歯車と、
モータ軸に平行に伸びている中間軸と、
中間軸に固定されており、モータ歯車と噛み合っている第１歯車と、
中間軸に固定されている第２歯車と、
モータの出力軸に平行に伸びており、その軸線に沿って伸びる貫通孔が形成されており、第２歯車と噛み合っている入力歯車が形成されており、その軸線に直交する楕円形の回転部が形成されている入力軸と、
楕円形の回転部の外周に係合して変形する外歯歯車と、
楕円形の回転部の長軸に沿った位置で外歯歯車と噛み合うとともに楕円形の回転部が入力軸の軸線の周りに自転することを許容する状態で外歯歯車を囲っており、外歯歯車の歯数と異なる歯数の内歯歯車を備えており、
中間軸の軸線と入力軸の軸線を結ぶ直線からオフセットされた位置で、モータ歯車と第１歯車が噛み合っていることを特徴とする減速装置。
【請求項５】
モータと第１歯車と第２歯車が、入力軸に形成されている貫通孔よりも外側で、内歯歯車の外径よりも内側の範囲内に収容されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年９月１日に出願された日本国特許出願第２００６−２３７７２５号に基づく優先権を主張する。その出願の全ての内容はこの明細書中に参照により援用されている。
本発明は減速装置に関する。特に、コンパクトで大きな減速比が得られる減速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトで大きな減速比が得られる減速装置が開発されている。日本国特許公開公報６２−４５８６号に、モータと、入力軸と、クランク軸と、外歯歯車と、内歯歯車を備えた減速装置が開示されている。モータの出力軸にはモータ歯車が固定されている。入力軸は、モータの出力軸に平行に伸びており、入力歯車と出力歯車が形成されている。入力歯車がモータ歯車と噛み合っている。クランク軸は、出力歯車に噛み合う歯車と、その歯車が自転するとクランク軸の軸線の周りを偏心回転する偏心回転部を備えている。外歯歯車は、その中心からオフセットされた位置に形成されている貫通孔と、外周に形成されている外歯を備えている。外歯歯車の貫通孔に、クランク軸の偏心回転部が挿入されている。クランク軸が自転すると、外歯歯車は、入力軸の軸線の周りを公転する。内歯歯車は、内周に内歯を備えており、外歯歯車の外歯と噛み合うとともに外歯歯車が公転することを許容する状態で外歯歯車を囲っている。外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数は異ならせている。
この種の減速装置は、外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数を調整することによって、減速比を自在に調整することができる。したがって、外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数を調整することによって、所望の減速比を得られるように調整しておき、モータの出力軸に固定されているモータ歯車が入力軸に固定されている入力歯車に噛み合う構造を採用している。
同様の減速装置であって、モータと、入力軸と、楕円形の回転部と、外歯歯車と、内歯歯車を備えた減速装置も知られている。
入力軸は、モータの出力軸に平行に伸びている。楕円形の回転部は、入力軸の軸線に沿って観測したときに楕円形をなす姿勢で入力軸に固定されている。外歯歯車は、しなやかに変形することが可能であり、その内側で楕円形の回転部の外周に係合している。内歯歯車は、楕円形の回転部の長軸に沿った位置で外歯歯車と噛み合うとともに楕円形の回転部が入力軸の軸線の周りに自転することを許容する状態で外歯歯車を囲っている。外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数は異ならせてある。
この種の減速装置でも、外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数を調整することによって、減速比を自在に調整することができる。したがって、外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数を調整することによって、所望の減速比を得られるように調整しておき、モータの出力軸と入力軸を直結する構造を採用している。【０００３】
従来の減速装置では、外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数を調整することによって所望の減速比を得られることを利用して、所望の減速比の減速装置を実現している。従って、外歯歯車と内歯歯車の他には減速機構を必要とせず、モータの出力軸と入力軸を直結する構造を採用している。あるいは、モータの出力軸に固定されているモータ歯車が入力軸の入力歯車に噛み合う構造を採用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータの回転数は増大しており、減速装置には、より大きな減速比が要求されてきている。内歯歯車の歯数を増やし、内歯歯車と外歯歯車の歯数差を減らせば、より大きな減速比を得ることができる。しかしながら、その手法を採用すると、減速装置の外径が大径化してしまう。
モータ歯車と入力軸の入力歯車による減速比、あるいは、入力軸の出力歯車とクランク軸に固定されている歯車（クランク軸歯車）による減速比を大きくすることによって、減速装置の減速比を大きくすることもできる。
他方、減速装置によってロボットアームの関節を構成する場合、減速装置の入力軸にその軸線に沿って伸びる貫通孔を形成し、その貫通孔を利用して配線や配管等を通過させる必要がある。減速装置は大径化させず、貫通孔は大径化させたいという要望の中で、モータ歯車から入力歯車を経てクランク軸歯車までの減速比を大きくすることは難しい。
従来の技術では、大きな減速比が要求される場合、減速装置の大径化、あるいは、貫通孔の小径化のいずれか一方は避けられない。本発明はそれに対策する技術であり、減速装置の大径化と貫通孔の小径化の双方を避けながら、大きな減速比を実現する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の減速装置は、モータ歯車と、中間軸と、第１歯車と、第２歯車と、入力軸と、外歯歯車と、内歯歯車を備えている。
モータ歯車は、モータの出力軸に固定されている。中間軸は、モータ軸に平行に伸びている。第１歯車は、中間軸に固定されており、モータ歯車と噛み合っている。第２歯車は、中間軸に固定されている。入力軸は、モータの出力軸に対して平行に伸びている。入力軸には、その軸線に沿って伸びる貫通孔が形成されている。さらに入力軸には、入力歯車が固定されている。入力歯車は、第２歯車と噛み合っている。入力歯車が回転すると、偏心回転部が偏心回転する。外歯歯車は、中心部に中心貫通孔が形成されている。外歯歯車は、その内側で偏心回転部に係合している。外歯歯車は、入力軸が自転するとその入力軸の軸線の周りに公転する。内歯歯車は、外歯歯車と噛み合うとともに外歯歯車が公転することを許容する状態で外歯歯車を囲っている。外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数は異ならせている。
モータ歯車と第１歯車は、中間軸の軸線と入力軸の軸線を結ぶ直線からオフセットされた位置で噛み合っている。【０００６】
上記の減速装置によると、モータ歯車から第１歯車と第２歯車を経て入力歯車に至る歯車列によって減速機構が構成される。すなわち、歯数を異にする外歯歯車と内歯歯車を利用する減速機構の他に、モータ歯車から第１歯車と第２歯車を経て入力歯車に至る減速機構を利用する。この構造によると、減速装置の大径化と貫通孔の小径化の双方を避けながら、大きな減速比を実現することができる。
この装置は、歯数を異にする外歯歯車と内歯歯車を利用する減速機構に、もう一つの減速機構を付加したものに相当する。しかしながら、従来の減速機構に他の減速機構を付加しただけと評価するべきものではない。従来の技術は、歯数を異にする外歯歯車と内歯歯車を利用する減速機構によって必要な減速比を得ることを基本にしており、他の減速機構を排除している。他の減速機構を必要としないために、減速装置の構造が単純化され、低コストで製造できる利点を追及している。
本発明の減速装置はその技術動向に反対するものであり、他の減速機構を利用する。技術動向に反対して他の減速機構を利用すると、通常であれば減速装置の構造が複雑になって大径化する。しかしながら、モータ歯車から第１歯車と第２歯車を経て入力歯車に至る歯車列によって構成される減速機構を利用し、しかもモータ歯車と第１歯車を、中間軸の軸線と入力軸の軸線を結ぶ線からオフセットされた位置で噛み合っている位置関係で配置すると、減速装置の大径化と貫通孔の小径化の双方を避けながら、大きな減速比を実現することができる。
本発明の減速装置をロボットアームの関節に利用すると、減速比が大きいために小型の高速モータが利用でき、外径が小さいので細いロボットアームを実現でき、しかも多数の配線や配管等を通すことができる関節を実現することができる。【０００７】
本発明の具体的な態様の減速装置は、さらに、クランク軸を備えている。クランク軸は、入力軸に平行に伸びている。クランク軸には、第４歯車が形成されている。入力軸の外周に、第４歯車に噛み合う第３歯車が形成されている。外歯歯車の中心からオフセットされた位置に第２貫通孔が形成されている。クランク軸が第２貫通孔を通過している。前述した偏心回転部が、そのクランク軸に形成されている。その偏心回転部は、第２貫通孔の内側で外歯歯車に係合している。
上記の減速装置によると、第３歯車と第４歯車の間でも減速を行うことができる。減速装置のサイズを大きくすることなく、より効果的に、例えば、１／３５０よりも大きな減速比を得ることができる。【０００８】
本発明の他の具体的な態様の減速装置では、前述した偏心回転部が入力軸に形成されている。その偏心回転部が、中心貫通孔の内側で外歯歯車に係合している。
入力軸に偏心回転部が形成されているため、入力軸を自転可能に支持する軸受と、偏心回転部を入力軸の軸線の周りに回転可能に支持する軸受を共通にすることができる。減速装置を構成する部品の数を少なくできるため、低コストの減速装置を実現できる。【０００９】
本発明は、さらに別のタイプの減速装置をも提供する。その減速装置は、モータ歯車と、中間軸と、第１歯車と、第２歯車と、入力軸と、外歯歯車と、内歯歯車を備えている。
モータ歯車は、モータの出力軸に固定されている。中間軸は、モータの出力軸に平行に伸びている。第１歯車は、中間軸に固定されており、モータ歯車と噛み合っている。第２歯車は、中間軸に固定されている。入力軸は、モータの出力軸と平行に伸びる軸線の周りに自転可能に支持されている。入力軸には、その軸線に沿って伸びる貫通孔が形成されている。さらに入力軸には、外周に第２歯車と噛み合っている入力歯車と、その軸線に直交する楕円形の回転部が形成されている。外歯歯車は、楕円形の回転部の外周に係合して変形する。内歯歯車は、楕円形の回転部の長軸に沿った位置で外歯歯車と噛み合う。さらに内歯歯車は、楕円形の回転部が入力軸の軸線の周りに自転することを許容する状態で外歯歯車を囲っている。外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数は異ならせている。モータ歯車と第１歯車は、中間軸の軸線と入力軸の軸線を結ぶ直線からオフセットされた位置で噛み合っている。【００１０】
上記の減速装置は、楕円形の回転部が入力軸の軸線の周りに自転することによって、外歯歯車と内歯歯車の噛み合いの位置が変化する。外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数が異なることによって、外歯歯車が内歯歯車に対して相対的に入力軸の軸線の周りを自転する。このタイプの減速装置でも、モータ歯車から第１歯車と第２歯車を経て入力歯車に至る減速機構を組み込むことによって、減速装置の大径化と貫通孔の小径化の双方を避けながら、大きな減速比を実現することができる。【００１１】
本発明の減速装置では、モータと第１歯車と第２歯車が、入力軸に形成されている貫通孔よりも外側で、内歯歯車の外径よりも内側の範囲内に収容されていることが好ましい。
上記の減速装置によると、モータと第１歯車と第２歯車を収容するためのスペースを確保することによって、減速装置が大径化したり、貫通孔が小径化することを避けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、減速装置の内部を多数の配線や配管等が通過することができる。減速装置のサイズを大きくすることなく、大きな減速比を得ることができる。その減速装置を利用して、コンパクトなサイズの産業用ロボットを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の減速装置の断面図を示している。
【図２】実施例１の減速装置の平面図を示している（支持体の図示を省略）。
【図３】実施例１の減速装置の平面図を示している。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図を示している。
【図５】図４の破線Ｂで囲った範囲の拡大図を示している。
【図６】実施例１の減速装置を使用した産業用ロボットの断面図を示している。
【図７】実施例１の減速装置のトルク伝達回路を示している。
【図８】実施例３の減速装置の断面図を示している。
【図９】実施例４の減速装置の断面図を示している。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施例の特徴を列記する。
（第１特徴）  第１〜第３実施例の減速装置では、内歯歯車とキャリアの間にアンギュラ玉軸受が配置されている。キャリアは、アンギュラ玉軸受によって、内歯歯車に対して自転可能に支持されているとともに、軸方向に変位不能に支持されている。
（第２特徴）  第１〜第３実施例の減速装置では、キャリアの一部分が外歯歯車に形成されている第２貫通孔の内部を通過している。
（第３特徴）  第４実施例の減速装置では、内歯歯車とキャリアが一体に形成されている。
（第４特徴）  第１歯車と第２歯車を支持するための部材を位置決めする窪みが、内歯歯車に形成されている。
【実施例】
【００１５】
図面を参照して以下に実施例を詳細に説明する。
（第１実施例）
図１は、本実施例の減速装置１０の断面図を示している。図２，３は、減速装置１０からモータ１２とケーシング６６を取り除き、図中の矢印Ａから観察した平面図を示している。図２は、図３から後述する支持体７８を取り除いた平面図を示している。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図を示している。図５は、図４の破線で囲った範囲Ｂの拡大図を示している。
図１に示すように、減速装置１０は、モータ歯車７４（図２を参照して後述する）と、中間シャフト１３と、第１歯車７０と、第２歯車６４と、入力軸２８と、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙと、内歯歯車５８を備えている。モータ歯車７４は、モータ１２の出力軸（図示省略）に固定されている。中間シャフト１３は、モータ１２の出力軸に平行に伸びている。第１歯車７０と第２歯車６４が、中間シャフト１３に固定されている。第１歯車７０は、モータ歯車７４と噛み合っている（図２を参照）。第２歯車６４は、中間シャフト１３上に、第１歯車７０と同軸に配置されている。第２歯車６４は、第１歯車７０と一体に回転する。入力軸２８は、モータ１２の出力軸と平行に伸びる軸線ＣＬ１の周りに自転可能に支持されている。入力軸２８に、軸線ＣＬ１に沿って伸びる貫通孔が形成されている。入力軸２８に、外周に第２歯車６４と噛み合っている入力歯車１４が形成されている。入力軸２８の外周に第３歯車３０が形成されている。外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙは、その中心部に中心貫通孔８２Ｘ，８２Ｙが形成されている。外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙは、中心からオフセットされた位置に第２貫通孔８４ａ〜８４ｉ（図４を参照して後述する）が形成されている。外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙは、外周に外歯が形成されている。クランク軸３１が、第２貫通孔８４ａ〜８４ｉ内を通過している。そのクランク軸３１には、第３歯車３０に噛み合っている第４歯車３２と、偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙが形成されている。入力歯車１４の自転にともなって入力軸２８が軸線ＣＬ１の周りに自転すると、偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙがクランク軸３１の軸線の周りを偏心回転する。偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙは、第２貫通孔８４ａ〜８４ｉの内側に係合している。従って、偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙが偏心回転すると、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙが、入力軸２８の周りを公転する。
内歯歯車５８は、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙの外歯と噛み合うとともに外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙが公転することを許容する状態で外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙを囲っている。後述するが、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙの歯数と内歯歯車５８の歯数は異ならせている。
入力軸２８の中心部に貫通孔が形成されており、その貫通孔の内部を筒体２２が通過している。筒体２２の中心部に貫通孔２０が形成されている。筒体２２は、ボルト４６によって、キャリア３４Ｙに固定されている。なお、筒体２２と入力軸２８の間には隙間（図２も参照）が形成されており、入力軸２８は筒体２２の周りを自転することができる。【００１６】
図２に示すように、モータ歯車７４と第１歯車７０は、第１歯車７０と第２歯車６４の共通軸線（すなわち、中間シャフト１３の軸線）と入力軸２８の軸線を結ぶ線からオフセットされた位置で噛み合っている。第１歯車７０と第２歯車６４は、中間シャフト１３で固定されている（図１も参照）ため、第１歯車７０と第２歯車６４は一体に回転する。本明細書では、第１歯車７０と第２歯車６４と中間シャフト１３の組み合わせを二段歯車１６と称することがある。なお、本明細書では、図面の明瞭化のため、歯車７４，６４，７０，１４及び後述する第４歯車３２ａ，３２ｄ，３２ｇの外歯を、二重の円で示している。
図１に示しているように、第３歯車３０は第４歯車３２と噛み合っている。図２に図示している第４歯車３２ａ，３２ｄ，３２ｇは、図１に図示している第４歯車３２である。すなわち、減速装置１０は３つの第４歯車３２を有しており、第３歯車３０は第４歯車３２ａ，３２ｄ，３２ｇの全てと噛み合っている。第４歯車３２ａ，３２ｄ，３２ｇは、入力軸２８の軸線ＣＬ１周りに互いに１２０°ずれて配置されている。【００１７】
本実施例の減速装置１０では、モータ１２と第１歯車７０と第２歯車６４が、入力軸２８に形成されている貫通孔よりも外側で、内歯歯車５８の外径よりも内側の範囲内に収容されている。
減速装置１０によると、モータ１２と第１歯車７０と第２歯車６４を収容するためのスペースを確保することによって、減速装置１０が大径化したり、入力軸２８の貫通孔が小径化することを避けることができる。【００１８】
図２に示すように、内歯歯車５８の一部に窪み７６が形成されている。窪み７６は、二段歯車１６を支持する支持体６８，７８（図１を参照）を所定の位置に固定することができる。図１に示すように、二段歯車１６（第１歯車７０と第２歯車６４と中間シャフト１３）は、支持体６８，７８によって支持されており、二段歯車１６の中間シャフト１３と支持体６８，７８の間に一対の深溝玉軸受７２Ｘ，７２Ｙが配置されている。深溝玉軸受７２Ｘ，７２Ｙによって、二段歯車１６は支持体６８，７８に対して自転可能に支持されている。図３に示しているように、ボルト８２によって、支持体７８が支持体６８に固定されている。支持体６８を、内歯歯車５８に形成されている窪み７６に嵌めこむことによって、二段歯車１６の位置決めができる。モータ歯車７４が配置される上部の支持体７８には、切り欠きが形成されており、モータ１２の出力軸（図示省略）にモータ歯車７４が固定される。【００１９】
減速装置１０は、４つの変速部分（減速、増速及び等速を含む）を有している。図７を参照して、減速装置１０の第１〜第３の減速部分について説明する。図７は、モータ１２のトルク伝達回路を示している。モータ１２から出力されるトルクは、モータ歯車７４を自転させる。モータ歯車７４の自転が第１歯車７０に伝達されるときに第１の減速が得られる。第１歯車７０と第２歯車６４は、中間シャフト１３によって固定されており、第１歯車７０と第２歯車６４は同じ速度で自転する。第２歯車６４の自転が入力歯車１４に伝達されるときに第２の減速が得られる。入力歯車１４と第３歯車３０は、入力軸２８によって固定されており、入力歯車１４と第３歯車３０は同じ速度で自転する。第３歯車３０の自転が第４歯車３２に伝達されるときに第３の変速が得られる。第４歯車３２はクランク軸３１の軸線の周りに自転する。クランク軸３１が自転すると、偏心円板部４２Ｘ，４２Ｙがクランク軸３１の軸線の周りを偏心回転して第４の減速が得られる。【００２０】
減速装置１０の第４の減速について説明する。外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙが、内歯歯車５８と噛み合うとともに入力軸２８の軸線ＣＬ１周りを公転することによって、第４の減速が得られる。図１に示すように、減速装置１０は、クランク軸３１を備えている。クランク軸３１には、第４歯車３２の軸線の周り（すなわち、クランク軸３１の軸線の周り）を回転する偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙが形成されている。外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙが、偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙに係合する状態で形成されている。内歯歯車５８が、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙを囲う状態で形成されている。後で詳細に説明するが、内歯歯車５８は、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙの歯数と異なる歯数を有している。
クランク軸３１は、一対の円錐ころ軸受３６Ｘ，３６Ｙによって、キャリア３４Ｘ，３４Ｙに対して自転可能に支持されている。クランク軸３１はまた、円錐ころ軸受３６Ｘ、３６Ｙによって、軸線方向に変位不能に支持されている。クランク軸３１が自転すると、偏心回転部４２Ｘ，４２Ｙがクランク軸３１の軸線の周りを偏心回転する。キャリア３４Ｘとキャリア３４Ｙはボルト６２によって固定されている。キャリア３４Ｘとキャリア３４Ｙは、一対のアンギュラ玉軸受５４Ｘ，５４Ｙによって、内歯歯車５８に対して自転可能に支持されている。キャリア３４Ｘとキャリア３４Ｙはまた、一対のアンギュラ玉軸受５４Ｘ，５４Ｙによって、軸線方向に変位不能に支持されている。以下では、キャリア３４Ｘとキャリア３４Ｙの組み合わせを、キャリア３４と称することがある。キャリア３４の一部に、柱状部５５が形成されている。柱状部５５が、外歯歯車３８Ｘ，３８Ｙの中心からオフセットされた位置に形成されている貫通孔を通過している。【００２１】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図を示している。ただし、筒体２２の図示を省略している。図４に示すように、外歯歯車３８Ｘには、周方向に９個の第２貫通孔８４ａ〜８４ｉが形成されている。第２貫通孔８４ａ〜８４ｉは、外歯歯車３８Ｘの中心からオフセットされた位置に形成されている。キャリア３４に形成されている６本の柱状部５５ｂ，５５ｃ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｈ，５５ｉは、それぞれ外歯歯車３８Ｘの対応する第２貫通孔８４ｂ，８４ｃ，８４ｅ，８４ｆ，８４ｈ，８４ｉに挿入されている。
図５は、図４の破線Ｂで囲まれた範囲の拡大図を示している。図示４２Ｘａは、クランク軸３１ａに形成されている偏心回転部を示している。偏心回転部４２Ｘａの外形は円形であり、その中心９４はクランク軸３１ａ軸線９６から偏心している。偏心回転部４２Ｘａは、針状ころ軸受４０Ｘａを介して外歯歯車３８Ｘの第２貫通孔８４ａに係合している。クランク軸３１ａが軸線９６の周りに自転すると、偏心回転部４２Ｘａの中心９４は、矢印９７に示すようにクランク軸３１ａの軸線９６の周りを公転する。偏心回転部４２Ｘａの中心９４が矢印９７のように公転すると、外歯歯車３８Ｘは、内歯歯車５８の中心８８（図４を参照）の周りを矢印９２に示すように公転する。矢印９２，９７の公転半径は、実際よりも拡大されて表示されている。実際の公転半径は、偏心回転部４２Ｘａの中心９４とクランク軸３１ａの軸線９６のオフセット距離に等しい。
図４に示している４２Ｘｄ，４２Ｘｇは偏心回転部である。偏心回転部４２Ｘｄ，４２Ｘｇの作用効果は、偏心回転部４２Ｘａと同じため説明を省略する。図示３１ｄ，３１ｇはクランク軸である。クランク軸３１ｄ，３１ｇの作用効果は、クランク軸３１ａと同じため説明を省略する。なお、クランク軸３１ａと偏心回転部４２Ｘａは同一の部材であるが、分かり易さのために別の斜線を付している。クランク軸３１ｄと偏心回転部４２Ｘｄ、クランク軸３１ｇと偏心回転部４２Ｘｇについても別の斜線を付している。【００２２】
外歯歯車３８Ｘは２９個の歯（外歯）を有しており、内歯歯車５８は３０個の歯（内歯）を有している。すなわち、外歯歯車３８Ｘの歯数は内歯歯車５８の歯数よりも１つ少ない。外歯歯車３８Ｘの外歯と、内歯歯車５８の内歯ピン５７が噛み合った状態で、外歯歯車３８Ｘは矢印９２に示すように内歯歯車５８の軸線８８の周りに公転することができる。内歯ピン５７は内歯歯車５８に固定されておらず、内歯歯車５８に形成された溝１０２（図５を参照）内に配置されている。内歯ピン５７は、自身の軸線１００の周りに自転することができる。このことは、内歯歯車５８に形成されている３０本の全ての内歯ピン５７について共通の事象である。
外歯歯車３８Ｘの第２貫通孔８４ｂと柱状部５５ｂの間には、外歯歯車３８Ｘの公転９２を許容する空間が確保されている。外歯歯車３８Ｘの第２貫通孔８４ｃと柱状部５５ｃの間と、外歯歯車３８Ｘの第２貫通孔８４ｅと柱状部５５ｅの間と、外歯歯車３８Ｘの第２貫通孔８４ｆと柱状部５５ｆの間と、外歯歯車３８Ｘの第２貫通孔８４ｈと柱状部５５ｈの間と、外歯歯車３８Ｘの第２貫通孔８４ｉと柱状部５５ｉの間にも、外歯歯車３８Ｘの公転９２を許容する空間が確保されている。本実施例の減速装置１０では、キャリア３４は、ボルト５０によって、台座５２に固定されている（図１を参照）。すなわち、外歯歯車３８Ｘの自転が拘束されている。このため、クランク軸３１が自転すると、外歯歯車３８Ｘは内歯歯車５８の軸線８８の周りを公転するが自転しない。外歯歯車３８Ｘの歯数と内歯歯車５８の歯数の差は１であり、内歯歯車５８の歯数が３０個のため、外歯歯車３８Ｘが軸線８８の周りを３０回公転すると、内歯歯車５８が１回自転する。
台座５２の中央部分に貫通孔４８が形成されている。外歯歯車３８Ｘの中央部分に中心貫通孔８２Ｘが形成されており、中心貫通孔８２Ｘの内部を筒体２２（図１を参照）が通過している。筒体２２の内部に貫通孔２０が形成されている。貫通孔４８，２０の内部を配線や配管等を通過させることができる。【００２３】
上記の説明は、外歯歯車３８Ｙに対しても共通である。ただし、軸線８８に対する偏心方向が反対である。図４及び図５の状態において、外歯歯車３８Ｘの偏心回転部４２Ｘａの中心９４はクランク軸３１ａの軸線９６から偏心している。外歯歯車３８Ｘのための偏心回転部４２Ｘａの中心９４と、外歯歯車３８Ｙのための偏心回転部４２Ｙａ（図示省略）の中心は、いつもクランク軸３１ａの軸線９６を挟んだ対称の位置にある。すなわち、外歯歯車３８Ｘと外歯歯車３８Ｙは、軸線９６に対して対称の位置となっており、回転バランスが確保される関係が実現されている。【００２４】
図１に示しているように、ボルト６０によって、内歯歯車５８とケーシング６６が固定されており、減速装置１０の部品が外部に露出しない構造になっている。入力軸２８とケーシング６６の間に深溝玉軸受２６Ｘが配置されており、入力軸２８とキャリア３４の間に深溝玉軸受２６Ｙが配置されている。入力軸２８は、ケーシング６６とキャリア３４に対して自転可能に支持されている。
円筒２２とケーシング６６の間にオイルシール２４が配置されている。キャリア３４Ｙと内歯歯車５８の間に、オイルシール４４が配置されている。オイルシール２４，４４によって、減速装置１０の内部に挿入されたオイルが、減速装置１０の外部に漏れることを防止できる。【００２５】
（第２実施例）
図６は、本実施例の産業用ロボット２００の要部断面図を示している。第１減速装置１０ａと第２減速装置１０ｂの構成は、第１実施例の減速装置１０と同一のため、説明を省略する。
産業用ロボット２００は、基部５２と、基部に対して回転する前段アーム１０４と、前段アーム１０４に対して回転する後段アーム１１６を備えている。基部５２と前段アーム１０４の間に第１減速装置１０ａが配置されており、前段アーム１０４と後段アーム１１６の間に第２減速装置１０ｂが配置されている。第１減速装置１０ａの入力軸の軸線ＣＬ１と第２減速装置１０ｂの入力軸の軸線ＣＬ２は、直交しない状態で交差している。
前段アーム１０４の後段アーム１１６側の端面に、軸線ＣＬ１に対して傾斜している傾斜部１１０が形成されている。後段アーム１１６の前段アーム１０４側の端面に、軸線ＣＬ１に対して傾斜している傾斜部１１４が形成されている。傾斜部１１４は、軸線ＣＬ２に対して直交している。
ボルト５０によって、第１減速装置１０ａの入力軸２８ａを自転可能に支持しているキャリア３４が、基部５２の前段アーム１０４側の端面５２ａに固定されている。ボルト６０ａによって、第１減速装置１０ａの内歯歯車５８ａが前段アーム１０４に固定されている。ボルト１１２によって、第２減速装置１０ｂの入力軸２８ａを自転可能に支持しているキャリア３４が前段アームの傾斜部１１０に固定されている。ボルト６０ｂによって、第２減速装置１０ｂの内歯歯車５８ｂが後段アーム１１６の傾斜部１１４に固定されている。第１減速装置１０ａのモータ１２が、前段アーム１０４内の傾斜部１１０の内面に形成されている空間１０６に収容されている。第２減速装置１０ｂのモータ１２が後段アーム１１６内の空間１１８に収容されている。前段アーム１０４の傾斜部１１０の中央部分に貫通孔１０８が形成されている。基部５２に形成されている貫通孔と、第１減速装置１０ａに形成されている貫通孔と、貫通孔１０８と、第２減速装置に形成されている貫通孔を配線や配管等が通過することができる。【００２６】
（第３実施例）
図８を参照して、第３実施例の減速装置３００を説明する。減速装置３００は、減速装置１０の変形例である。減速装置３００を利用して産業用ロボットを製造することもできる。減速装置３００の減速装置１０と相違する部分のみを説明する。減速装置１０と同じ部材には、同じ参照番号または下二桁に同じ参照番号を付すことによって、重複説明を省略する。
入力軸３２２の一部に、入力軸３２２の軸線ＣＬ３からオフセットされた位置に中心を持つ偏心回転部３４２Ｘ，３４２Ｙが形成されている。偏心回転部３４２Ｘ，３４２Ｙの各々が、外歯歯車３３８Ｘ，３３８Ｙの中心部に形成されている中心貫通孔３８４Ｘ、３４２Ｙに係合している。キャリア３３４Ｘ，３３４Ｙは、柱状部３５５を介してボルト３６２によって固定されている。以下では、キャリア３３４Ｘとキャリア３３４Ｙの組み合わせを、キャリア３３４と称する。キャリア３３４の一部は、内ピン３３７によって固定されている。柱状部３５５と内ピン３３７は、外歯歯車３３８Ｘ，３３８Ｙの中心からオフセットされた位置に形成されている貫通孔を通過している。入力軸３２２とケーシング３６６の間に深溝玉軸受３２７が配置されており、入力軸３２２とキャリア３３４の間に一対の深溝玉軸受３２６Ｘ，３２６Ｙが配置されている。入力軸３２２と偏心回転部３４２Ｘ，３４２Ｙは、深溝玉軸受３２７，３２６Ｘ，３２６Ｙによって、ケーシング３６６とキャリア３３４に対して自転可能に支持されている。【００２７】
減速装置３００は、入力軸３２２が軸線ＣＬ３の周りを自転すると、偏心回転部３４２Ｘ，３４２Ｙの中心が軸線ＣＬ３の周りを偏心回転する。偏心回転部３４２Ｘ，３４２Ｙが軸線ＣＬ３の周りを偏心回転すると、外歯歯車３３８Ｘ，３３８Ｙは、内歯歯車３５８と噛み合いながら軸線ＣＬ３の周りを公転する。本実施例では、ボルト３５２によって、キャリア３３４が台座５２に固定されている。外歯歯車３３８Ｘ，３３８Ｙが軸線ＣＬ３の周りを公転すると、内歯歯車３５８が軸線ＣＬ３の周りを自転する。【００２８】
（第４実施例）
図９，１０を参照して、第４実施例の減速装置４００を説明する。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示している。減速装置４００は、減速装置１０の変形例である。減速装置４００を利用して産業用ロボットを製造することもできる。減速装置４００の減速装置１０と相違する部分のみを説明する。減速装置１０と同様の部材には、同じ参照番号または下二桁に同じ参照番号を付すことによって、重複説明を省略する。
図９，１０に示すように、入力軸４２２の一部に軸線ＣＬ４に直交する楕円形の回転部４４２が形成されている。外歯歯車４３８は、回転部４４２の外周に深溝玉軸受４４０を介して形成されている。外歯歯車４３８は、回転部４４２の形状に係合して変形する。内歯歯車４５８は、回転部４４２の長軸に沿った位置で外歯歯車４３８と噛み合っており、回転部４４２が軸線ＣＬ４周りに自転することを許容する状態で外歯歯車４３８を囲んでいる。外歯歯車４３８の歯数と内歯歯車４５８の歯数は異ならせている。
内歯歯車４５８が、ボルト４６２によってキャリア４３４Ｘ，４３４Ｙに固定されている。以下では、キャリア４３４Ｘとキャリア４３４Ｙの組み合わせを、キャリア４３４と称する。外歯歯車４３８が、ボルト４６０によって、ケーシング４３９，４６６に固定されている。キャリア４３４とケーシング４３９の間に、一対のアンギュラ玉軸受４５４Ｘ，４５４Ｙが配置されている。ケーシング４３９は、キャリア４３４に対して自転不能で軸線方向に変位不能に支持されている。
入力軸４２２とケーシング４６６の間に深溝玉軸受４２７が配置されている。入力軸４２２とケーシング４６６に固定されている支持体４６７の間に深溝玉軸受４２６Ｘが配置されている。入力軸４２２とキャリア４３４の間に深溝玉軸受４２６Ｙが配置されている。そのため、入力軸４２２は、ケーシング４３９，４６６とキャリア４３４に対して自転可能に支持されている。
図１０に示しているように、外歯歯車４３８が、回転部４４２の長軸に沿った位置で内歯歯車４５８に噛み合っている。なお、図１０では、ケーシング４３９は図示していない。入力軸４２２が軸線ＣＬ４の周りを自転すると、回転部４４２が軸線ＣＬ４の周りを自転する。外歯歯車４３８は、回転部４４２に係合して、回転部４４２の長軸に沿った位置で内歯歯車４５８と噛み合う。すなわち、回転部４４２が自転すると、外歯歯車４３８と内歯歯車４５８の噛み合いの位置が変化する。本実施例では、外歯歯車４３８の歯数と内歯歯車４５８の歯数の差は２であり、内歯歯車の歯数が６０個である。そのため、回転部４２２が３０回自転すると、内歯歯車４５８が入力軸４２２の回転軸ＣＬ４の周りを１回自転する。【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
第１実施例では、外歯歯車と内歯歯車の歯数差が１の場合について説明している。しかしながら、外歯歯車と内歯歯車の歯数差は２であってもよいし、３以上であってもよい。所望する減速比に応じて適宜選択することができる。
第１実施例では、入力軸に貫通孔が形成されており、貫通孔の内部を筒体が貫通している。しかしながら、第２、第３実施例のように入力軸に貫通孔を形成し、その入力軸を外歯歯車の中心貫通孔の内部を通過させてもよい。筒体を省略することができる。
第２実施例では、前段アームと後段アームの２段のアームを有する産業用ロボットについて示している。しかしながら、産業用ロボットは２段のアームに限定されるものではなく、前段アームと後段アームの構成が繰り返される２段以上のアームを有していてもよい。
第１〜３実施例では、外歯歯車が２枚のタイプについて説明した。外歯歯車の枚数は２枚に限定されない。外歯歯車の枚数は１枚でもよいし、３枚以上でもよい。外歯歯車の枚数を少なくすると、減速装置をよりコンパクトにすることができる。外歯歯車の枚数を多くすると、減速装置の回転バランスをより効果的に向上させることができる。目的と使用用途に応じて適宜選択することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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