(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力を減速して出力する減速機構であって、
第１回転中心から所定の距離を隔てた位置に第１回転中心と平行に設けられた出力部を、有し、前記第１回転中心を中心として揺動する入力部材と、
前記入力部材の前記出力部が係合する係合部を、有し、前記入力部材の揺動に応じて、前記第１回転中心から所定の間隔を隔てた位置に第１回転中心と平行に配置された第２回転中心を中心として揺動する出力部材と、
を備え、
前記出力部は、軸部であり、前記係合部は、前記第２回転中心に直交する第２回転中心から半径方向に延びる溝部であり、前記軸部が前記溝部の側面に当接する平面部を有している軸受部材の孔部に係合し、前記軸受部材が前記溝部に係合しており、
前記入力部材が前記第１回転中心と前記第２回転中心とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲で、揺動する、
減速機構。
【請求項２】
前記係合部は有底筒状のハウジング本体に内包され、ハウジング本体有底側に前記入力部材、開口端側に前記円盤状の出力部材を配し、前記溝部は、開口側に底を備える請求項１に記載の減速機構。
【請求項３】
前記所定の揺動範囲を制限するためのストッパ機構、
をさらに備える請求項１又は２に記載の減速機構。
【請求項４】
前記入力部材を前記所定の揺動範囲で駆動する駆動手段、
をさらに備える請求項１から３に記載の減速機構。
【請求項５】
入力された回転速度を、減速して出力する減速機、
をさらに備え、
前記減速機の出力は、前記入力部材に入力される、
請求項１から４のいずれかに記載の減速機構。
【請求項６】
前記出力部材を回転自在に支持する支持部材、
をさらに備える請求項１から５のいずれかに記載の減速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、減速機機構に関する。また、減速機構を備えるロボット用の関節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、様々なタイプのロボットの関節装置が、提案されている。これらロボットの関節装置の１つとして、複数の歯車の組み合わせからなる関節部が、提案されている（特許文献１を参照）。このタイプの関節部では、固定アームに内蔵されたモータが駆動されると、モータの回転が原動歯車（小歯車）から従動歯車（大歯車）に伝達され、この回転は波動歯車装置で減速され、従動アームを回動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−２０１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  近年では、ロボット技術の発展に伴って、ロボットの構成装置の小型化及び軽量化が、望まれるようになってきた。しかしながら、ロボットの駆動を担う部分は、様々な部品が組み合わされて構成されているため、小型化及び軽量化に対する様々な試みがなされてきた。例えば、上述したような従来のロボットの関節装置では、複数の歯車を組み合わせることによって、小型化を実現する試みを行っている。また、ロボット技術の高機能化に伴い、関節装置のような駆動装置を、単に小型化するだけでなく、出力の向上も同時に要求されるようになってきた。【０００５】  しかしながら、従来の技術、例えば複数の歯車を用いた関節装置では、設計者が所望する出力を得ようとすると、装置の大きさや装置の重量が大きくなってしまうという問題があった。特に、自立２足歩行のロボットでは、このタイプの関節装置を用いて目標出力を得ようとすると、関節部の重量が大きくなりすぎて、ロボットを設計しづらくなるという問題が生じていた。言い換えると、従来の技術では、関節装置の重量に対する出力の比が、限界に到達していた。【０００６】  本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、小型化及び高出力化を実現可能な減速機構を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  請求項１に係る減速機構は、入力を減速して出力する機構である。減速機構は、入力部材と出力部材とを、備えている。入力部材は、第１回転中心を中心として揺動する。入力部材は、出力部を有している。出力部は、第１回転中心から所定の距離を隔てた位置に設けられている。出力部材は、入力部材の揺動に応じて、第２回転中心を中心として揺動する。第２回転中心は、第１回転中心から所定の間隔を隔てた位置に配置されている。出力部材は、係合部を有している。係合部は、入力部材の出力部が係合する部分である。【０００８】  本減速機構では、入力部材の出力部が、第１回転中心から所定の距離を隔てた位置において、出力部材の係合部に係合している。このため、入力部材が第１回転中心を中心として揺動すると、入力部材の揺動速度より減速された揺動速度で、出力部材が揺動する。すなわち、本減速機構では、入力されたトルクを、増幅して、出力部材から出力することができる。【０００９】  このように、本減速機構では、第１回転中心及び出力部の距離と、第１回転中心及び第２回転中心の距離とを任意に設定することによって、減速比を自由に設定することができる。また、本減速機構によって、トルクを、減速比の設定に応じて増加させることができる。また、本減速機構では、減速比の設定は、入力部材の大きさ及び出力部材の大きさを変更することなく行うことができるので、減速機構を小型化することができる。さらに、入力部材及び出力部材の２つの部材を、回転軸方向に並べて配置することができるので、減速機構を、さらに小型化することができる。これにより、小型化を図りながら高出力を発揮することができる減速機構を、実現することができる。【００１０】  請求項１記載の減速機構においては、出力部が軸部である。
係合部は、第２回転中心から半径方向に延びる溝部である。ここでは、軸部が孔部に係合している。【００１１】  この場合、入力部材が第１回転中心を中心として揺動すると、軸部が溝部の内部で移動し、入力部材の揺動速度より減速された揺動速度で、出力部材が揺動する。すなわち、本減速機構では、入力されたトルクを、増幅して、出力部材から出力することができる。【００１２】  このように、本減速機構では、軸部を溝部の内部で移動させることによって、入力部材からのトルクを、スムーズに出力部材に伝達することできる。例えば、複数の歯車を組み合わせた機構では、バックラッシュが発生するおそれがあるが、本減速機構では、バックラッシュが発生しない。このため、従来技術と比較して、入力部材からのトルクを、スムーズに出力部材に伝達することできる。【００１３】  請求項１記載の減速機構においては、軸部が、軸受部材を介して、孔部に係合している。【００１４】  この場合、軸受部材を介して軸部を孔部に係合させているので、軸部を孔部に容易に組み付けることができる。また、軸部の加工誤差及び溝部の加工誤差を、軸受部材によって吸収することができるので、軸部の精度及び溝部の加工精度を、必要以上に高くする必要がない。すなわち、入力部材及び出力部材を容易に加工することができる。【００１５】  請求項１記載の減速機構においては、軸受部材が平面部を有している。平面部は、溝部の側面に当接している。この場合、軸受部材の平面部が溝部の側面に当接しているので、軸部を溝部に沿ってスムーズに案内することができる。【００１６】  請求項１記載の減速機構においては、入力部材が、第１回転中心と第２回転中心とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲で、揺動する。この場合、入力部材を、第１回転中心と第２回転中心とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲において、揺動させることによって、出力部材を常に減速域において揺動させることができる。【００１７】請求項３に係る減速機構は、請求項１又は２記載の減速機構において、ストッパ機構を、さらに備えている。ストッパ機構は、上記の所定の揺動範囲を制限する。
この場合、ストッパ機構によって入力部材の揺動範囲を制限されるので、出力部材を減速域において確実に揺動させることができる。【００１８】請求項４に係る減速機構は、請求項１から３に記載の減速機構において、駆動手段を、さらに備えている。駆動手段は、入力部材を、上記の所定の揺動範囲で駆動する。この場合、駆動手段によって入力部材を駆動することによって、入力部材を減速域において確実に揺動させることができる。【００１９】請求項５に係る減速機構は、請求項１から４のいずれかに記載の減速機構において、減速機を、さらに備えている。減速機は、入力された回転速度を、減速して出力する。減速機の出力は、入力部材に入力される。【００２０】  この場合、まず、入力された回転速度が、減速機によって減速される。次に、減速機において減速された回転速度が、入力部材と出力部材とによって、さらに減速される。このようにして、本減速機構では、入力された回転速度を、大幅に減速することができる。すなわち、本減速機構では、入力されたトルクを、大幅に増幅して、出力部材から出力することができる。【００２１】請求項６に係る減速機構は、請求項１から５のいずれかに記載の減速機構において、支持部材を、さらに備えている。支持部材は、出力部材を回転自在に支持する。この場合、支持部材が出力部材を回転自在に支持しているので、出力部材を安定的に揺動させることができる。【００２２】  本減速機構はロボット用の関節として、第１アーム部材と第２アーム部材とを連結するための装置である。ロボット用の関節装置は、ロボットの関節を揺動可能な減速機構を備えている。減速機構は、請求項１から６のいずれかに記載の減速機構である。この場合、請求項１から６のいずれかに記載の減速機構を、ロボット用の関節装置に用いることによって、上記と同様の効果を持ったロボット用の関節を、実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】  本発明では、小型化及び高出力化を実現可能な減速機構を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態によるロボットの関節部の模式図。
【図２】前記ロボットの関節部に配置される減衰機構の斜視図。
【図３】前記減速機構の断面図。
【図４】前記減速機構を外方から軸方向に見た外観図（蓋部材、カムプレート、及び軸受部材を除く）。
【図５】本発明の他の実施形態による減速機構を外方から見た外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】〔減速機構の構成〕
図１は、ロボットの関節部の模式図である。図２は、ロボットの関節部に配置される減衰機構１の斜視図である。図３は、減速機構１の断面図である。図４は、減速機構１を外方から軸方向に見た外観図である。図４では、後述する、蓋部材、カムプレート、及び軸受部材は、除かれている。
【００２６】  以下では、２足歩行用ロボットの膝関節部に、ロボット用の関節装置が適用された場合を一例として、説明を行う。ロボットの関節部には、ロボット用の関節装置が配置されている。図１に示すように、ロボット用の関節装置は、減速機構１を有している。ここでは、減速機構１が、上脚部材５（第１アーム部材）と、下脚部材６（第２アーム部材）とを連結する。具体的には、上脚部材５は太腿部材であり、下脚部材６は脹脛部材である。
【００２７】  減速機構１は、入力を減速して出力する機構である。図２〜図４に示すように、減速機構１は、ハウジング１０（支持部材）と、駆動モータ２０（駆動手段）と、減速機３０と、クランクプレート４０（入力部材）と、カムプレート５０（出力部材）と、ストッパ機構６０と、トルク伝達部材７０とを、備えている。
【００２８】  ハウジング１０は、減速機３０と、クランクプレート４０と、カムプレート５０とを、収納する。ハウジング１０は、カムプレート５０を外周側で回転自在に支持する。これにより、カムプレート５０を、安定的に回転させることができる。ハウジング１０は、ハウジング本体１０ａと、蓋部材１０ｂと、一対のガイド部材１０ｃとを、有している。
【００２９】  ハウジング本体１０ａは、上脚部材５に固定されている。ハウジング本体１０ａは、有底円筒状に形成されている。ハウジング本体１０ａの底部には、円形の底部の中心から所定の距離（後述する第２距離ｄ２）を隔てた位置に、貫通孔１００ｄが形成されている。ハウジング本体１０ａの内周部には、第１から第３の段差部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが、形成されている。
【００３０】  蓋部材１０ｂは、ハウジング本体１０ａの開口端に装着される。蓋部材１０ｂは、円環状に形成されている。蓋部材１０ｂの一面には、段差部１００ａが形成されている。
【００３１】  一対のガイド部材１０ｃは、カムプレート５０を回転自在に支持する部材である。一対のガイド部材１０ｃは、円環状に形成されている。一対のガイド部材１０ｃそれぞれの内周端には、段差部１００ｃが形成されている。一方のガイド部材１０ｃの段差部１００ｃと、他方のガイド部材１０ｃの段差部１００ｃとの間に、カムプレート５０は回転自在に配置される。一対のガイド部材１０ｃは、ハウジング１０の第３段差部１１０ｃと、蓋部材１０ｂの段差部１００ａとの間で挟持される。
【００３２】  駆動モータ２０は、制御部（図示しない）によって、回転が制御されている。駆動モータ２０は、例えばサーボモータであり、回転速度及び位置を制御可能である。駆動モータ２０は、駆動軸２０ａを有している。駆動モータ２０の駆動軸２０ａは、ハウジング本体１０ａの底部に形成された貫通孔１００ｄに挿通される。また、駆動モータ２０の駆動軸２０ａは、減速機３０の回転中心Ｏ１に駆動軸２０ａの軸芯が位置するように、減速機３０に嵌合される。駆動モータ２０は、駆動軸２０ａを所定の揺動範囲で回転駆動する。
【００３３】  減速機３０は、駆動モータ２０からの入力を減速して出力する。具体的には、減速機３０は、駆動モータ２０の駆動軸２０ａの回転速度を減速して、出力する。減速機３０は、第１減速部を構成する。減速機３０は、例えば波動歯車装置である。減速機３０は、楕円回転部３０ａと、波動歯車３０ｂと、円筒歯車３０ｃと、固定部材３０ｄと、を有している。
【００３４】  楕円回転部３０ａは、回転本体部１３０ａと、楕円プレート１３０ｂと、軸受部材１３０ｃとを、有している。回転本体部１３０ａは、ハウジング本体１０ａに対して相対回転自在に装着されている。例えば、回転本体部１３０ａは、ベアリング１４０ｃを介して、ハウジング本体１０ａに回転自在に装着されている。ベアリング１４０ｃは、第１段差部１１０ａに配置されている。回転本体部１３０ａには、駆動軸２０ａが一体回転可能に装着されている。回転本体部１３０ａには、軸部１３１ａが設けられている。
【００３５】  楕円プレート１３０ｂは、回転本体部１３０ａに一体回転可能に装着されている。例えば、まず、楕円プレート１３０ｂの回転中心に設けられた貫通孔に、回転本体部１３０ａの軸部１３１ａが、挿通される。次に、回転本体部１３０ａ側から挿入されたボルトによって、楕円プレート１３０ｂは、回転本体部１３０ａに固定される。
軸受部材１３０ｃは、楕円プレート１３０ｂの外周部に配置されている。軸受部材１３０ｃは、例えば玉軸受である。
【００３６】  波動歯車３０ｂは、楕円回転部３０ａの外周に配置される。波動歯車３０ｂは、円筒状の噛合部２３０と、フランジ部２３１とを、有している。噛合部２３０は、楕円回転部３０ａと円筒歯車３０ｃとの間に配置される。詳細には、噛合部２３０は、楕円回転部３０ａの軸受部材１３０ｃの外周面と円筒歯車３０ｃの内周面との間に配置される。噛合部２３０の形状は、楕円回転部３０ａの回転に追従して、変化する。
【００３７】  噛合部２３０の外周面には、複数の歯が設けられている。噛合部２３０の外周面の歯数は、後述する円筒歯車３０ｃの内周面の歯数より少ない。ここでは、例えば、波動歯車３０ｂの外周面の歯数が、円筒歯車３０ｃの内周面の歯数より、２歯少なくなっている。フランジ部２３１は、噛合部２３０の一端から半径方向外方に延びる部分である。フランジ部２３１は、ハウジング本体１０ａの第２段差部１１０ｂに固定される。
【００３８】  円筒歯車３０ｃは、円筒状に形成されている。円筒歯車３０ｃは、波動歯車３０ｂの外周部に配置される。詳細には、円筒歯車３０ｃは、波動歯車３０ｂと固定部材３０ｄとの間に配置される。円筒歯車３０ｃの内周面には、複数の歯が設けられている。円筒歯車３０ｃの内周面の歯数は、波動歯車３０ｂの外周面の歯数より多い。上述したように、ここでは、円筒歯車３０ｃの内周面の歯数が、波動歯車３０ｂの外周面の歯数より、２歯多くなっている。円筒歯車３０ｃの内周面の歯は、楕円回転部３０ａの楕円プレート１３０ｂの長軸の頂部の位置において、波動歯車３０ｂの外周面の歯すなわち噛合部２３０の歯に、噛み合う。
【００３９】  円筒歯車３０ｃは、波動歯車３０ｂ及び固定部材３０ｄに対して、相対回転自在に設けられている。円筒歯車３０ｃの内周面の歯数は、波動歯車３０ｂの外周面の歯数より多くなっているので、この歯数の差に応じて、円筒歯車３０ｃは、波動歯車３０ｂに対して相対回転する。また、円筒歯車３０ｃの外周面円周方向に形成された溝部と、固定部材３０ｄの内周面円周方向に形成された溝部との間には、複数のボール体１４０ｄ例えば複数の鋼球が、配置されている。ここでは、互いに対向する溝部と、複数のボール体１４０ｄとが、軸受として機能する。このようにして、円筒歯車３０ｃは、波動歯車３０ｂに対して相対回転する。
【００４０】  固定部材３０ｄは、円筒状に形成されている。上述したように、固定部材３０ｄの内周側には、円筒歯車３０ｃが回転自在に配置されている。固定部材３０ｄは、ハウジング本体１０ａに固定される。例えば、固定部材３０ｄは、回転本体部１３０ａ側から挿入されたボルトによって、固定部材３０ｄの第２段差部１１０ｂに固定される。また、固定部材３０ｄとハウジング本体１０ａの第２段差部１１０ｂとの間には、波動歯車３０ｂのフランジ部２３１が配置されている。すなわち、固定部材３０ｄをハウジング本体１０ａの第２段差部１１０ｂに固定することによって、波動歯車３０ｂも同時にハウジング本体１０ａに固定される。
【００４１】  クランクプレート４０は、カムプレート５０とともに、第２減速部を構成する。クランクプレート４０は、第１回転中心Ｏ１を中心として揺動する。詳細には、クランクプレート４０は、第１回転中心Ｏ１と第２回転中心Ｏ２（後述する）とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲で、揺動する。第１回転中心Ｏ１は、駆動モータ２０の駆動軸２０ａと同心である。
【００４２】  クランクプレート４０は、第１プレート本体４０ａと、軸部４０ｂ（出力部）とを、有している。第１プレート本体４０ａは、円盤状に形成されている。第１プレート本体４０ａの一面に形成された円形凹部には、ベアリング１４０ａの外輪が固定されている。また、このベアリング１４０ａの内輪は、回転本体部１３０ａの軸部１３１ａに固定されている。第１プレート本体４０ａは、第１プレート本体４０ａの一面の外周部において、円筒歯車３０ｃに固定されている。これにより、円筒歯車３０ｃの回転が、第１プレート本体４０ａに伝達される。すなわち、クランクプレート４０が、第１回転中心Ｏ１を中心として、回転可能になる。
【００４３】  軸部４０ｂは、第１プレート本体４０ａに一体に形成されている。軸部４０ｂは、第１回転中心Ｏ１から所定の第１距離ｄ１を隔てた位置において、第１プレート本体４０ａの他面から外方に突出して形成されている。軸部４０ｂには、段差部１４０ｂが形成されている。軸部４０ｂには、ブッシュ２４０（軸受部材）が装着されている。ブッシュ２４０の外周には、互いに平行な平面部２４０ａが形成されている。
【００４４】  カムプレート５０は、クランクプレート４０の揺動に応じて、第２回転中心Ｏ２を中心として揺動する。第２回転中心Ｏ２は、第１回転中心Ｏ１から所定の第２距離ｄ２を隔てた位置に配置されている。カムプレート５０は、第２プレート本体５０ａと、溝部５０ｂ（係合部）とを、有している。第２プレート本体５０ａは、円盤状に形成されている。溝部５０ｂは、第２回転中心Ｏ２から半径方向に延びるように、第２プレート本体５０ａに形成されている。溝部５０ｂには、クランクプレート４０の軸部４０ｂが係合する。
【００４５】  詳細には、溝部５０ｂには、ブッシュ２４０を介して、クランクプレート４０の軸部４０ｂが配置される。溝部５０ｂの対向する側面には、ブッシュ２４０の平面部２４０ａが摺動自在に当接している（図４を参照）。これにより、軸部４０ｂを溝部５０ｂに沿ってスムーズに案内することができる。また、カムプレート５０には、第２回転中心Ｏ２の位置において、貫通孔５０ｃが形成されている。
【００４６】  ストッパ機構６０は、クランクプレート４０の揺動範囲を制限するためのものである。図４に示すように、ストッパ機構６０は、クランクプレート４０に固定される当接部材６０ａと、減速機３０に固定されるストッパ部材６０ｂとを、有している。具体的には、当接部材６０ａは、第１回転中心Ｏ１と軸部４０ｂの軸芯Ｏ３とを結ぶ直線上において第１プレート本体４０ａの外周面に設けられている。ストッパ部材６０ｂは、半円環状に形成されており、減速機３０の固定部材３０ｄに固定されている。ストッパ部材６０ｂは、円周方向の中央部が、第１回転中心Ｏ１から第２回転中心Ｏ２に向かう直線上に位置するように、減速機３０の固定部材３０ｄに固定されている。
【００４７】  ここでは、第１回転中心Ｏ１、第２回転中心Ｏ２、及び軸部４０ｂの軸芯Ｏ３が一直線上に位置する状態（図４の状態、後述する基準状態）において、第１回転中心Ｏ１と第３回転中心Ｏ３とを結ぶ直線と、当接部材６０ａがストッパ部材６０ｂに当接した状態において、第１回転中心Ｏ１と第３回転中心Ｏ３とを結ぶ直線とがなす角度は、９０度である。言い換えると、図４の状態（後述する基準状態）において、第２回転中心Ｏ２と第３回転中心Ｏ３とを結ぶ直線と、当接部材６０ａがストッパ部材６０ｂに当接した状態において、第２回転中心Ｏ２と第３回転中心Ｏ３とを結ぶ直線とがなす角度は、４５度である。
【００４８】  なお、ストッパ機構６０は、クランクプレート４０の揺動範囲の限界を決めるためのものである。後述するように、ストッパ機構６０の当接部材６０ａがストッパ部材６０ｂに当接する位置を基準として、クランクプレート４０が揺動する範囲が、設定されている。
【００４９】  トルク伝達部材７０は、カムプレート５０から出力されるトルクを、揺動対象の部材例えば下脚部材６に、伝達するためのものである。トルク伝達部材７０は、第３プレート本体７０ａと、位置決め部７０ｂと、トルク伝達部７０ｃとを、有している。第３プレート本体７０ａは、円盤状に形成されている。位置決め部７０ｂは、第３プレートの中心位置において、第３プレートの一面から外方に突出して形成されている。位置決め部７０ｂは、カムプレート５０に形成された貫通孔５０ｃに嵌合されている。トルク伝達部７０ｃは、第３プレートの回転中心の位置において、第３プレートの他面から外方に突出して形成されている。トルク伝達部７０ｃは、下脚部材６に一体回転可能に固定される。
〔減速機構の動作〕
＜減速機（第１減速部）の動作及び作用＞
駆動モータ２０が回転すると、減速機３０において、楕円回転部３０ａが駆動モータ２０の駆動軸２０ａと一体に回転する。すると、楕円回転部３０ａの楕円プレート１３０ｂの長軸の頂部の位置において、波動歯車３０ｂの外周面の歯が、円筒歯車３０ｃの内周面の歯に噛み合いながら、円筒歯車３０ｃが回転する。ここでは、波動歯車３０ｂの歯数が円筒歯車３０ｃの歯数より少なく設定されているので、円筒歯車３０ｃの回転速度より小さな回転速度（以下、第１回転速度と呼ぶ）で、波動歯車３０ｂは回転する。
【００５０】  このように、減速機３０は、駆動モータ２０の回転速度を減速することによって、駆動モータ２０のトルクを増加させる。上述した構成の減速機３０が、例えば、１００分の１の減速機３０として機能する場合、駆動モータ２０のトルクの１００倍のトルクが、減速機３０から出力される。すなわち、減速機３０から出力される出力トルク（以下、第１トルクと呼ぶ）は、駆動モータ２０のトルクより、大きくなる。この第１トルクを有する回転は、円筒歯車３０ｃからクランクプレート４０へと伝達される。
【００５１】  なお、後述するように、クランクプレート４０は、揺動範囲が制限されている。このため、上述した減速機３０の各部材の回転も、後述するクランクプレート４０の揺動範囲に対応する範囲内でのみ、回転する。
＜クランクプレート及びカムプレート（第２減速部）の動作及び作用＞
第２減速部４０，５０では、クランクプレート４０が回転する範囲が、制限されている。すなわち、クランクプレート４０は、所定の範囲で揺動する。まず、クランクプレート４０が所定の範囲で揺動する際の第２減速部４０，５０の動作を、説明する。
【００５２】  例えば、図４に示すように、第１回転中心Ｏ１、第２回転中心Ｏ２、及び軸部４０ｂの軸芯Ｏ３が一直線上に位置するように、クランクプレート４０及びカムプレート５０が配置された状態（基準状態）を基準として、第２減速部４０，５０が動作を開始する場合の例を用いて、第２減速部４０，５０の動作を説明する。また、この構成では、カムプレート５０が、基準状態を基準として、第１回転方向及び第２回転方向に９０度未満の範囲内で、揺動する場合に、第２減速部４０，５０が減速機構として機能する。なお、ここでは、クランクプレート４０が、図４において時計回りに回転する方向を、第１回転方向とし、図４において反時計回りに回転する方向を、第２回転方向としている。
【００５３】  減速機３０の円筒歯車３０ｃが回転すると、クランクプレート４０が、基準状態から第１回転方向へと、回転を開始する。また、このときには、カムプレート５０が、クランクプレート４０の回転に連動して回転を開始する。
【００５４】  ここでは、クランクプレート４０の当接部材６０ａが、減速機３０の固定部材３０ｄに固定されたストッパ部材６０ｂに当接しないように、駆動モータ２０はクランクプレート４０の回転を制御する。具体的には、クランクプレート４０の揺動範囲の限界、すなわちクランクプレート４０の揺動角度の最大は、１７０度である。図４に示した基準状態を基準とした場合、所定の角度より大きい範囲、例えば８５度より大きい範囲へのクランクプレート４０の揺動が、規制されている。言い換えると、図４に示した基準状態を基準とした場合、クランクプレート４０は、第１回転方向に８５度以内の範囲で揺動し、第２回転方向に８５度以内の範囲で揺動する。
【００５５】  このようにクランクプレート４０の揺動範囲を制限することによって、カムプレート５０を常に減速域で揺動させることができる。これにより、減速機３０において減速された回転速度（第１回転速度）を、第２減速部４０，５０においてさらに減速することができる。
【００５６】  例えば、上記の構成では、クランクプレート４０が、基準状態を基準として、第１回転方向及び第２回転方向に所定の第１揺動範囲内（ｅｘ．１７０度未満の範囲内）で、揺動する場合に、カムプレート５０が、基準状態を基準として、第１回転方向及び第２回転方向に所定の第２揺動範囲内（ｅｘ．８０度未満の範囲内）で、揺動する。このように、上記の構成では、カムプレート５０を常に減速域で揺動させることができるので、第２減速部４０，５０を減速機構として機能させることができる。
【００５７】  なお、駆動モータ２０は、制御部により制御されている。具体的には、上脚部材５と下脚部材６との相対的な位置関係を、所定の位置関係に設定するために、制御部が駆動モータ２０の回転を制御している。また、ここでは、説明を容易にするために、クランクプレート４０が基準状態から回転を開始する場合の例を示したが、クランクプレート４０は、上記の揺動範囲内であれば、どの位置からでも回転を開始することができる。
【００５８】  以下では、上記のような揺動範囲で第２減速部４０，５０が揺動する場合の各部材の動作を、詳細に説明する。減速機３０の円筒歯車３０ｃが回転すると、クランクプレート４０は、円筒歯車３０ｃと同軸上で一体に回転する。すなわち、クランクプレート４０は、第１回転速度で回転する。すると、クランクプレート４０の軸部４０ｂがカムプレート５０の溝部５０ｂにおいて摺動する。これにより、クランクプレート４０の回転がカムプレート５０へと伝達される。
【００５９】  ここでは、クランクプレート４０の第１回転中心Ｏ１とクランクプレート４０の軸部４０ｂの軸芯Ｏ３とは、所定の第１距離ｄ１を隔てて配置されている。また、クランクプレート４０の第１回転中心Ｏ１と、カムプレート５０の回転中心である第２回転中心Ｏ２とは、所定の第２距離ｄ２を隔てて配置されている。このため、クランクプレート４０の回転がカムプレート５０へと伝達されると、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２との関係に基づいて、第１回転速度はさらに減速される。なお、ここで減速された回転速度を、以下では第２回転速度と呼ぶ。
【００６０】  これにより、減速機３０から、クランクプレート４０及びカムプレート５０から構成される第２減速部４０，５０へと、回転が第１回転速度で入力されると、第１回転速度は、第２減速部４０，５０において第２回転速度に減速される。
【００６１】  このように、第２減速部４０，５０は、第１回転速度を減速することによって、第１トルクを増加する。すなわち、第２減速部４０，５０から出力される出力トルク（以下、第２トルクと呼ぶ）は、減速機３０から出力された第１トルクより、大きくなる。この第２トルクを有する回転は、カムプレート５０からトルク伝達部材７０へと伝達される。
【００６２】  最後に、カムプレート５０から出力される出力トルク（第２トルク）の説明を、行っておく。第２減速部４０，５０では、第１トルクが、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２とを用いて定義される倍率Ｋ（＝（ｄ１＋ｄ２）／ｄ１）で、増加する。このトルクが第２トルクである。例えば、上述した構成の第２減速部４０，５０では、倍率Ｋが２になるように、クランクプレート４０及びカムプレート５０が構成されている。このため、第２トルクは、第１トルクに対して最大２倍に増加する。
【００６３】  別の見方で説明すると、カムプレート５０の回転角度に対するクランクプレート４０の回転角度の比によって、第２トルクを評価することもできる。例えば、カムプレート５０の回転角度をＲｋと表記し、クランクプレート４０の回転角度をＲｃと表記すると、この比Ｈは「Ｒｃ／Ｒｋ」と表記される。この比Ｈが、上記の倍率Ｋに対応する。より具体的には、上述した構成の第２減速部４０，５０では、仮にクランクプレート４０が９０度回転したときにカムプレート５０が４５度回転する。このため、上記の比Ｈは２となり、第２トルクは、第１トルクに対して最大２倍に増加する。
＜減速機構全体の動作及び作用＞
駆動モータ２０が回転すると、駆動モータ２０の回転が減速機３０に入力される。すると、減速機３０（第１減速部）は、駆動モータ２０の回転速度を、第１回転速度に減速する。これにより、駆動モータ２０のトルクが、減速機３０によって増加され、第１トルクとして減速機３０から出力される。なお、第１トルクは、第１回転速度に対応するトルクである。上記の構成では、上述したように、第１トルクは、駆動モータ２０のトルクの１００倍に設定されている。
【００６４】  続いて、減速機３０から出力された回転は、クランクプレート４０に伝達される。すると、クランクプレート４０は、第１回転速度で回転する。すると、クランクプレート４０の軸部４０ｂとカムプレート５０の溝部５０ｂとの係合によって、カムプレート５０が第２回転速度（＜第１回転速度）で回転する。これにより、第１トルクが、第２減速部４０，５０によって増加され、第２トルクとして第２減速部４０，５０から出力される。なお、第２トルクは、第２回転速度に対応するトルクである。上記の構成では、上述したように、第２トルクは、第１トルクに対して最大２倍に設定されている。
【００６５】  このように、第１減速部３０及び第２減速部４０，５０（クランクプレート４０及びカムプレート５０）によってトルクが増加されると、第２トルクを有する回転が、カムプレート５０からトルク伝達部材７０へと伝達される。そして、この回転は、トルク伝達部材７０から下脚部材６へと、さらに伝達される。これにより、下脚部材６を、上脚部材５に対して揺動させることができる。
〔減速機構の特徴〕
減速機構１の第２減速部４０，５０では、クランクプレート４０の軸部４０ｂが、第１回転中心Ｏ１から所定の第１距離ｄ１を隔てた位置において、カムプレート５０の溝部５０ｂに係合している。このため、クランクプレート４０が第１回転中心Ｏ１を中心として揺動すると、クランクプレート４０の揺動速度より減速された揺動速度で、カムプレート５０が揺動する。すなわち、第２減速部４０，５０では、入力されたトルクを、増加させて、カムプレート５０から出力することができる。
【００６６】  このように、第２減速部４０，５０では、第１回転中心Ｏ１及び軸部４０ｂの軸芯Ｏ３との間の第１距離ｄ１と、第１回転中心Ｏ１及び第２回転中心Ｏ２の間の第２距離ｄ２とを任意に設定することによって、減速比すなわちトルク倍率Ｋを、自由に設定することができる。また、第２減速部４０，５０によって、トルクを容易に増加させることができる。さらに、第２減速部４０，５０では、減速比の設定すなわちトルク倍率Ｋの設定は、クランクプレート４０の大きさ及びカムプレート５０の大きさを変更することなく行うことができる。このため、第２減速部４０，５０を小型化することができる。また、クランクプレート４０及びカムプレート５０の２つの部材を、回転軸方向に並べて配置することができるので、第２減速部４０，５０を、さらに小型化することができる。これにより、小型化を図りながら高出力を発揮することができる減速機構１を、実現することができる。
【００６７】  また、第２減速部４０，５０では、軸部４０ｂを溝部５０ｂの内部で移動させることによって、クランクプレート４０からのトルクを、スムーズにカムプレート５０に伝達することできる。例えば、複数の歯車を組み合わせた機構では、バックラッシュが発生するおそれがあるが、第２減速部４０，５０では、バックラッシュが発生しない。このため、従来技術と比較して、クランクプレート４０からのトルクを、スムーズにカムプレート５０に伝達することできる。
【００６８】  また、第２減速部４０，５０では、ブッシュ２４０を介して軸部４０ｂを溝部５０ｂに係合させているので、軸部４０ｂを溝部５０ｂに容易に組み付けることができる。また、軸部４０ｂの加工誤差及び溝部５０ｂの加工誤差を、ブッシュ２４０によって吸収することができるので、軸部４０ｂの精度及び溝部５０ｂの加工精度を、必要以上に高くする必要がない。すなわち、クランクプレート４０及びカムプレート５０を容易に加工することができる。
【００６９】  また、第２減速部４０，５０では、クランクプレート４０を、第１回転中心Ｏ１と第２回転中心Ｏ２とを結ぶ線を基準とした所定の揺動範囲において、揺動させることによって、カムプレート５０を常に減速域において揺動させることができる。また、第２減速部４０，５０では、ストッパ機構６０によってクランクプレート４０の揺動範囲を制限されるので、カムプレート５０を減速域において確実に揺動させることができる。
【００７０】  また、第２減速部４０，５０では、まず、駆動モータ２０の駆動軸２０ａの回転に対する回転速度が、減速機３０によって減速される。次に、減速機３０から出力された回転に対する第１回転速度が、クランクプレート４０とカムプレート５０とによって、第２回転速度へと、さらに減速される。このようにして、減速機構１では、駆動モータ２０の回転速度を、大幅に減速することができる。すなわち、減速機構１では、入力されたトルクを、大幅に増加させて、カムプレート５０から出力することができる。
〔他の実施形態〕
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（ａ）前記実施形態では、減速機構１がストッパ機構６０を有する場合の例を示したが、ストッパ機構６０を必ずしも用意する必要はない。例えば、減速機構１がストッパ機構６０を有していない場合、カムプレート５０が減速域で揺動するように、クランクプレート４０の回転は制御される。例えば、基準状態を基準として、カムプレート５０が、第１回転方向及び第２回転方向に９０度未満の範囲内で、揺動するように、クランクプレート４０の回転が制御される。これにより、第２減速部４０，５０において、回転速度を確実に減速することができる。すなわち、第２減速部４０，５０において、トルクを増加することができる。
（ｂ）前記実施形態では、減速機構１がトルク伝達部材７０を有する場合の例を示したが、トルク伝達部材７０を用いることなく、カムプレート５０から出力されるトルクを、揺動対象の部材に直接的に伝達するようにしてもよい。この場合、カムプレート５０を、揺動対象の部材に、直接的に連結することによって、カムプレート５０から出力されるトルクを、揺動対象の部材に伝達することができる。
（ｃ）前記実施形態では、第１距離ｄ１と第２距離ｄ２とを用いて定義される倍率Ｋ（＝（ｄ１＋ｄ２）／ｄ１）が２になる場合の例を示したが、この倍率Ｋは、適宜変更可能である。例えば、第１回転中心に対する軸部４０ｂの軸芯Ｏ３の位置、及び第２回転中心Ｏ２に対する第１回転中心Ｏ１の位置の少なくともいずれか一方を、変更することによって、この倍率Ｋは任意の値に設定することができる。
（ｄ）前記実施形態では、カムプレート５０がハウジング１０の円筒部の内周側において一対のガイド部材１０ｃを介して回転自在に支持される場合の例を示したが、カムプレート５０を支持する形態は、前記実施形態に限定されず、どのようにしてもよい。
例えば、前記実施形態では、ハウジング１０は、ハウジング本体１０ａと、蓋部材１０ｂと、一対のガイド部材１０ｃとを、有していたが、これに代えて、図５に示すように、ハウジング１０が、ハウジング本体１０ａと、ハウジング本体１０ａに固定される軸部１０ｅを有する軸部材１０ｄとから構成されるようにしてもよい。この場合、カムプレート５０には、軸部１０ｅを嵌合するための嵌合孔５０ｅが形成される。そして、ハウジング１０ａにおける軸部材１０ｄの軸部１０ｅを、ベアリング１５０を介して、カムプレート５０の嵌合孔５０ｅに回転自在に装着することによって、カムプレート５０を、ハウジング１０に対して相対回転させることができる。この場合は、前記実施形態と比較して、更なる軽量化を図ることができる。また、この場合においても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】  本発明は、減速機構に対して、広く用いることができる。
【符号の説明】
【００７２】１  減速機構
１０  ハウジング（支持部材）
１０ｃ  ガイド部材
２０  駆動モータ（駆動手段）
３０  減速機
４０  クランクプレート（入力部材）
４０ｂ  軸部（出力部）
５０  カムプレート（出力部材）
５０ｂ  溝部（係合部）
６０  ストッパ機構
７０  トルク伝達部材
２４０  ブッシュ（軸受部材）
２４０ａ  平面部
Ｏ１  第１回転中心
Ｏ２  第２回転中心
Ｏ３  軸部の軸芯
ｄ１  第１距離
ｄ２  第２距離
【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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