(57)【要約】【課題】回転軸に作用するモーメントを小さくすることが可能な歯車装置を提供する。【解決手段】歯車装置１は、外周側に内歯歯車の内歯と噛み合う複数の外歯が形成された外歯歯車３０と、外歯歯車３０を中心軸Ｊ１周りに公転させる偏心カム２２を有する回転軸２０と、軸方向ＺＡの両側に配置され、回転軸２０と一体に回転して偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭを中心軸Ｊ１に近づけるための一対のバランサ１２とを備える。そして、一対のバランサ１２は、外歯歯車３０の軸方向ＺＡの両側に配置される。【選択図】図５
2014066264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側に複数の内歯が形成された内歯歯車と、
前記内歯歯車の内周側に配置され、外周側に前記内歯と噛み合う複数の外歯が形成された外歯歯車と、
前記外歯歯車を公転させる偏心カムを有する回転軸と、
前記回転軸と一体に回転する一対のバランサと
を備え、
前記一対のバランサは、前記回転軸、前記外歯歯車、および前記一対のバランサを含む偏心ユニットの質量中心を前記回転軸および前記外歯歯車の合計の質量中心よりも前記回転軸の中心軸に近づける機能を有し、前記回転軸の軸方向において前記外歯歯車の両側に配置される
歯車装置。
【請求項２】
当該歯車装置の軸方向において前記外歯歯車を覆うサイドプレートと、
前記サイドプレートに対する前記回転軸の回転が可能な状態で前記回転軸を支持する軸受と
を有し、
前記バランサは、前記軸受と前記偏心カムとにより挟み込まれる
請求項１に記載の歯車装置。
【請求項３】
前記回転軸の軸方向において、前記一方のバランサの質量中心と前記偏心ユニットの質量中心との間の距離と、前記他方のバランサの質量中心と前記偏心ユニットの質量中心との間の距離とが互いに等しい
請求項１または２に記載の歯車装置。
【請求項４】
当該歯車装置の軸方向において前記外歯歯車を覆うサイドプレートと、
前記内歯歯車の歯数と前記外歯歯車の歯数との差に基づく前記外歯歯車の自転を前記サイドプレートに伝達するための伝達部品と、
前記伝達部品の中心軸と外周面との間の寸法が前記伝達部品の中心軸周りの周方向において異なる形状を有し、前記伝達部品が挿入される偏心ブッシュと、
前記偏心ブッシュに挿入されて前記偏心ブッシュに対する前記伝達部品の回転が可能な状態で前記伝達部品を支持する第１軸受と、
前記偏心ブッシュを外囲して前記外歯歯車に対する前記偏心ブッシュの回転が可能な状態で前記偏心ブッシュを支持する第２軸受と
を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外歯歯車および内歯歯車を有する歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の歯車装置として、回転軸の偏心カムにニードル軸受を介して取り付けられた２枚の外歯歯車と、各外歯歯車と噛合ピンを介して噛み合う１枚の内歯歯車と、外歯歯車を挟み込むリング部およびハウジングとを有する減速装置が知られている。この減速装置は、回転軸の回転にともない回転軸の偏心カムを介して外歯歯車の公転に変換し、外歯歯車および内歯歯車の歯数差に基づいて内歯歯車が回転軸の回転速度に対して減速した状態で自転する。
【０００３】
従来の歯車装置においては、２枚の外歯歯車の回転位相が互いに１８０°異なることにより、外歯歯車の遠心力によるモーメントを互いに打ち消し合う。一方、従来の歯車装置においては、２枚の外歯歯車を同時加工した後、外歯歯車の回転位相を互いに１８０°異ならせて歯車装置に組み込む必要がある。このため、歯車装置の製造が困難となる。加えて、従来の歯車装置においては、各外歯歯車と内歯歯車との噛み合いの反力によるモーメントが発生する。なお、特許文献１は、従来の歯車装置の一例を示す。
【０００４】
そこで、歯車装置の製造を容易にし、かつ各外歯歯車と内歯歯車との噛み合いの反力によるモーメントが発生することを抑制するため、外歯歯車を１枚とした構成の歯車装置が提案されている。この歯車装置は、外歯歯車の遠心力によるモーメントの発生を抑制するため、バランスウェイト（バランサ）が取り付けられている。なお、特許文献２は、このような歯車装置の一例を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３６６９８号公報
【特許文献２】特開２０００−２５７６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
外歯歯車を１枚とした構成の歯車装置においては、バランサが外歯歯車の軸方向の一方側のみに取り付けられている。そしてバランサは、歯車装置の軸方向において外歯歯車とは異なる位置に配置されている。このため、歯車装置の軸方向において、バランサの質量中心が外歯歯車、回転軸、およびバランサを含む偏心ユニットの質量中心と異なる。このため、回転軸の回転にともないバランサが回転したとき、バランサの遠心力と偏心ユニットの遠心力とを釣り合わせた場合にモーメントが回転軸に作用する。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、回転軸に作用するモーメントを小さくすることが可能な歯車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】
【０００８】
（１）第１の手段は、「内周側に複数の内歯が形成された内歯歯車と、前記内歯歯車の内周側に配置され、外周側に前記内歯と噛み合う複数の外歯が形成された外歯歯車と、前記外歯歯車を公転させる偏心カムを有する回転軸と、前記回転軸と一体に回転する一対のバランサとを備え、前記一対のバランサは、前記回転軸、前記外歯歯車、および前記一対のバランサを含む偏心ユニットの質量中心を前記回転軸および前記外歯歯車の合計の質量中心よりも前記回転軸の中心軸に近づける機能を有し、前記回転軸の軸方向において前記外歯歯車の両側に配置される歯車装置」を有する。
【０００９】
上記歯車装置においては、外歯歯車の両側に一対のバランサが配置されるため、回転軸の軸方向において外歯歯車の片側のみにバランサが配置される構成と比較して、回転軸の軸方向において一対のバランサの合計の質量中心が偏心ユニットの質量中心に近づく。このため、回転軸に作用するモーメントが小さくなる。
【００１０】
（２）第２の手段は、「当該歯車装置の軸方向において前記外歯歯車を覆うサイドプレートと、前記サイドプレートに対する前記回転軸の回転が可能な状態で前記回転軸を支持する軸受とを有し、前記バランサは、前記軸受と前記偏心カムとにより挟み込まれる請求項１に記載の歯車装置」を有する。
【００１１】
上記歯車装置においては、バランサが偏心ユニットの質量中心を回転軸の中心軸に近づける機能と、回転軸に対する軸受の位置を決める機能とを兼ねる。このため、回転軸に対する軸受の位置を決める機能を有する専用の部品を有すると仮定した構成と比較して、歯車装置の部品点数が少なくなる。
【００１２】
（３）第３の手段は、「前記回転軸の軸方向において、前記一方のバランサの質量中心と前記偏心ユニットの質量中心との間の距離と、前記他方のバランサの質量中心と前記偏心ユニットの質量中心との間の距離とが互いに等しい請求項１または２に記載の歯車装置」を有する。
【００１３】
上記歯車装置においては、一対のバランサの合計の質量中心と偏心ユニットの質量中心との間の距離がより小さくなる。したがって、回転軸に作用するモーメントがより小さくなる。
【００１４】
なお、「一方のバランサの質量中心と偏心ユニットの質量中心との間の距離と、他方のバランサの質量中心と偏心ユニットの質量中心との間の距離とが互いに等しい」とは、歯車装置の構成要素部品の加工誤差および構成要素部品同士の組立誤差に起因するばらつきを含む。この場合においても一方のバランサの質量中心と偏心ユニットの質量中心との間の距離と、他方のバランサの質量中心と偏心ユニットの質量中心との間の距離との差が微小となるため、一対のバランサの合計の質量中心と偏心ユニットの質量中心との間の距離が小さくなる。
【００１５】
（４）第４の手段は、「当該歯車装置の軸方向において前記外歯歯車を覆うサイドプレートと、前記内歯歯車の歯数と前記外歯歯車の歯数との差に基づく前記外歯歯車の自転を前記サイドプレートに伝達するための伝達部品と、前記伝達部品の中心軸と外周面との間の寸法が前記伝達部品の中心軸周りの周方向において異なる形状を有し、前記伝達部品が挿入される偏心ブッシュと、前記偏心ブッシュに挿入されて前記偏心ブッシュに対する前記伝達部品の回転が可能な状態で前記伝達部品を支持する第１軸受と、前記偏心ブッシュを外囲して前記外歯歯車に対する前記偏心ブッシュの回転が可能な状態で前記偏心ブッシュを支持する第２軸受とを有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯車装置」を有する。
【００１６】
上記歯車装置においては、伝達部品が第１軸受、偏心ブッシュ、および第２軸受を介して外歯歯車に支持される。このため、外歯歯車が伝達部品に作用する力は、第２軸受、偏心ブッシュ、および第１軸受を介して伝達部品に伝達される。これにより、第１軸受、偏心ブッシュ、および第２軸受を有していないと仮定した構成と比較して、外歯歯車が伝達部品に作用する力を受ける伝達部分の面積が大きくなる。したがって、伝達部品に局所的な力が加えられることが抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本歯車装置は、回転軸に作用するモーメントを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の歯車装置の平面構造を示す平面図。
【図２】実施形態の歯車装置の断面図であり、図１のＺ１−Ｚ１平面の断面構造を示す断面図。
【図３】実施形態の歯車装置の斜視図であり、回転軸、バランサ、および回り止め部品の分解斜視構造を示す斜視図。
【図４】実施形態の歯車装置の断面図であり、図２のＺ２−Ｚ２平面の断面構造を示す断面図。
【図５】実施形態の歯車装置の断面図であり、図２の偏心カムおよびその周辺の拡大構造を示す断面図。
【図６】その他の実施形態の歯車装置の断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図４を参照して、歯車装置１の全体構成について説明する。
歯車装置１は、ロボットハンド（図示略）の指関節の駆動部分の減速装置として適用されている。ロボットハンドは、第１の関節部品としての入力要素２、第２の関節部品としての出力要素３（ともに図２参照）、および減速装置としての歯車装置１を有する。入力要素２および出力要素３は、相対的に回転することが可能な状態で連結される。入力要素２は、歯車装置１に接続されるモータ２Ａを有する。歯車装置１は、モータ２Ａの回転を歯車装置１により減速させた状態で入力要素２に対して出力要素３を回転させる。
【００２０】
歯車装置１の各方向について定義する。
（ａ）歯車装置１の中心軸Ｊ１に沿う方向を「軸方向ＺＡ」とする。
（ｂ）軸方向ＺＡにおいて、出力要素３から入力要素２に向かう方向を「入力方向ＺＡ１」とする。
（ｃ）軸方向ＺＡにおいて、入力要素２から出力要素３に向かう方向を「出力方向ＺＡ２」とする。
（ｄ）歯車装置１の中心軸Ｊ１に直交する方向を「径方向ＺＢ」とする。
（ｅ）径方向ＺＢにおいて、中心軸Ｊ１に接近する方向を「内方向ＺＢ１」とする。
（ｆ）径方向ＺＢにおいて、中心軸Ｊ１から離間する方向を「外方向ＺＢ２」とする。
（ｇ）歯車装置１の中心軸Ｊ１周りの方向を「周方向ＺＣ」とする。
【００２１】
図２に示されるように、歯車装置１は、第１回転ユニット１０、第２回転ユニット４０、静止ユニット６０、内側軸受９０、および外側軸受１００が互いに結合された集合体としての構成を有する。歯車装置１は、径方向ＺＢにおいて静止ユニット６０内に各回転ユニット１０，４０および各軸受９０，１００が収容される構成を有する。歯車装置１は、入力要素２が第１回転ユニット１０に接続され、出力要素３が第２回転ユニット４０に接続される構成を有する。
【００２２】
第１回転ユニット１０は、回転軸２０、外歯歯車３０、ニードル軸受１１、一対のバランサ１２、および回り止め部品１３を有する。第１回転ユニット１０は、回転軸２０にニードル軸受１１を介して外歯歯車３０が取り付けられる構成を有する。第１回転ユニット１０は、回転軸２０に回り止め部品１３を介してバランサ１２が取り付けられる構成を有する。第１回転ユニット１０は、軸方向ＺＡにおいて外歯歯車３０の両側にバランサ１２が配置される構成を有する。
【００２３】
ニードル軸受１１は、回転軸２０および外歯歯車３０の径方向ＺＢの間に位置している。ニードル軸受１１は、外歯歯車３０に対する回転軸２０の回転が可能な状態で回転軸２０を支持する。
【００２４】
回転軸２０は、軸本体２１および偏心カム２２を有する。回転軸２０は、同一の金属材料により軸本体２１および偏心カム２２が一体に形成された構成を有する。回転軸２０は、入力要素２（モータ２Ａ）と一体に回転する。回転軸２０の中心軸は、中心軸Ｊ１と同軸を有する。
【００２５】
軸本体２１は、軸方向ＺＡに貫通した内部空間が形成された円筒形状を有する。軸本体２１は、軸方向ＺＡの両端部のそれぞれにおいて８個の取付穴２３が形成されている。軸本体２１は、取付穴２３を介してモータ２Ａに取り付けられている。この状態において、回転軸２０の中心軸は、モータ２Ａの中心軸Ｊ２と同軸を有する。軸本体２１は、軸方向ＺＡの両端部の外周面２１Ａにおいて内側軸受９０の第１内輪９１に圧入されている。
【００２６】
図３に示されるように、偏心カム２２は、軸本体２１の軸方向ＺＡの中央部分に位置している。偏心カム２２は、軸本体２１の外周面２１Ａから径方向ＺＢに突出している。偏心カム２２は、軸本体２１の外周面２１Ａから径方向ＺＢに突出する量（以下、「カム突出量」）が周方向ＺＣにおいて異なる形状を有する。偏心カム２２は、第１カム部分２２Ａおよび第２カム部分２２Ｂを有する。
【００２７】
第１カム部分２２Ａは、周方向ＺＣの所定範囲にわたりカム突出量が相対的に少ない。第１カム部分２２Ａは、周方向ＺＣにおいて第２カム部分２２Ｂに向かうにつれてカム突出量が多くなる。第１カム部分２２Ａは、周方向ＺＣにおいて第２カム部分２２Ｂと異なる箇所に位置している。第１カム部分２２Ａは、周方向ＺＣにおいて第２カム部分２２Ｂと連続して形成されている。
【００２８】
第２カム部分２２Ｂは、周方向ＺＣの所定範囲にわたりカム突出量が相対的に多い。第２カム部分２２Ｂは、周方向ＺＣにおいて第１カム部分２２Ａから離れるにつれてカム突出量が多くなる。第２カム部分２２Ｂは、第２カム部分２２Ｂの両端部において回り止め部品１３が嵌め合わせられるための嵌合部分２２Ｃをそれぞれ有する。
【００２９】
嵌合部分２２Ｃは、第２カム部分２２Ｂの軸方向ＺＡの端面から軸方向ＺＡに凹む湾曲凹形状を有する。嵌合部分２２Ｃは、第２カム部分２２Ｂの周方向ＺＣの中央部分に位置している。
【００３０】
入力方向ＺＡ１側のバランサ１２は、軸方向ＺＡにおいて偏心カム２２および入力方向ＺＡ１側の内側軸受９０の第１内輪９１（図２参照）の間に挟み込まれている。出力方向ＺＡ２側のバランサ１２は、軸方向ＺＡにおいて偏心カム２２および出力方向ＺＡ２側の内側軸受９０の第１内輪９１の間に挟み込まれている。入力方向ＺＡ１側のバランサ１２および出力方向ＺＡ２側のバランサ１２は、互いに同形状として構成されている。
【００３１】
バランサ１２は、金属材料により形成されている。バランサ１２は、軸本体２１を挿入するための貫通孔１２Ｃを有する。バランサ１２は、第１突出部分１２Ａおよび第２突出部分１２Ｂを有する。バランサ１２は、第１突出部分１２Ａおよび第２突出部分１２Ｂが一体に成形された構成を有する。バランサ１２は、回転軸２０と一体に回転する。バランサ１２は、第１回転ユニット１０および２個の内側軸受９０を含めたユニット（以下、「偏心ユニット１１０」（図２参照））の質量中心ＵＭ（図５参照）を偏心ユニット１１０からバランサ１２を省略したユニットの質量中心ＥＭ（図５参照）よりも中心軸Ｊ１に近づける機能を有する。バランサ１２は、回転軸２０に対する内側軸受９０の軸方向ＺＡの位置を決める機能を有する。
【００３２】
第１突出部分１２Ａは、貫通孔１２Ｃを構成する内周面から径方向ＺＢに延びる量が相対的に少ない。第１突出部分１２Ａは、平面視において半円形状を有する。第１突出部分１２Ａは、周方向ＺＣの中央部分において回り止め部品１３が嵌め合わせられるための嵌合部分１２Ｄを有する。第１突出部分１２Ａは、周方向ＺＣにおいて第２カム部分２２Ｂと重なり合っている。すなわち、周方向ＺＣにおいて、第１突出部分１２Ａの中央位置は、第２カム部分２２Ｂのカム突出量が最も多い中央位置と一致している。
【００３３】
嵌合部分１２Ｄは、偏心カム２２と接触する面から軸方向ＺＡに凹む湾曲凹形状を有する。嵌合部分１２Ｄは、第１突出部分１２Ａの周方向ＺＣの中央部分に位置している。嵌合部分１２Ｄは、周方向ＺＣにおいて第２カム部分２２Ｂの嵌合部分２２Ｃと同じ位置となる。
【００３４】
第２突出部分１２Ｂは、貫通孔１２Ｃを構成する内周面から径方向ＺＢに延びる量が相対的に多い。第２突出部分１２Ｂは周方向ＺＣにおいて第１カム部分２２Ａと重なり合っている。すなわち、周方向ＺＣにおいて、第２突出部分１２Ｂの中央位置は、第１カム部分２２Ａのカム突出量が最も少ない中央位置と一致している。
【００３５】
回り止め部品１３は、偏心カム２２の嵌合部分２２Ｃおよびバランサ１２の嵌合部分１２Ｄにより挟み込まれる。回り止め部品１３は、回転軸２０およびバランサ１２の相対的な回転を規制する。
【００３６】
図４に示されるように、外歯歯車３０は、円盤状の歯車本体３１の外周側において複数の外歯３２が形成された構成を有する。外歯歯車３０の中心軸ＪＤは、径方向ＺＢにおいて中心軸Ｊ１と異なる位置となる。外歯歯車３０は、外歯３２の一部分において静止ユニット６０の内歯歯車７０の内歯７２と噛み合う。
【００３７】
歯車本体３１は、円盤形状を有する。歯車本体３１は、第２回転ユニット４０の一部分を収容する６個の挿入孔３３と、外歯歯車３０の軽量化のための６個の外側貫通孔３４および６個の内側貫通孔３５とを有する。歯車本体３１は、挿入孔３３が中心軸ＪＤを中心とした仮想円上において周方向ＺＣに等間隔に位置する構成を有する。歯車本体３１は、外側貫通孔３４が中心軸ＪＤを中心とし、挿入孔３３の仮想円よりも径の大きい仮想円上において周方向ＺＣに等間隔に位置する構成を有する。歯車本体３１は、内側貫通孔３５が中心軸ＪＤを中心とし、挿入孔３３の仮想円よりも径の小さい仮想円上において周方向ＺＣに等間隔に位置する構成を有する。歯車本体３１は、外側貫通孔３４の径が内側貫通孔３５の径よりも大きい構成を有する。
【００３８】
第２回転ユニット４０は、６個の第１軸受としての第１ニードル軸受４１、６個の第２軸受としての第２ニードル軸受４２、６個の伝達部品としてのピン４３、６個の偏心ブッシュ４４、６個の固定ボルト４５、および一対のサイドプレート５０（図２参照）を有する。第２回転ユニット４０は、各ニードル軸受４１，４２、ピン４３、偏心ブッシュ４４、および固定ボルト４５が外歯歯車３０の挿入孔３３に挿入される構成を有する。第２回転ユニット４０は、一対のサイドプレート５０が外歯歯車３０を軸方向ＺＡから挟み込んだ状態において固定ボルト４５により互いに固定される構成を有する。
【００３９】
ピン４３は、金属材料により形成されている。ピン４３は、軸方向ＺＡに貫通した貫通孔４３Ａが形成された円筒形状を有する。ピン４３は、固定ボルト４５に挿入されている。ピン４３は、軸方向ＺＡの両端部において一対のサイドプレート５０にそれぞれ挿入されている（図２参照）。ピン４３の貫通孔４３Ａの中心軸は固定ボルト４５の中心軸と同軸を有する。ピン４３は、偏心ブッシュ４４の貫通孔４４Ａに挿入されている。
【００４０】
偏心ブッシュ４４は、金属材料により形成されている。偏心ブッシュ４４は、軸方向ＺＡに貫通した貫通孔４４Ａが形成された円筒形状を有する。偏心ブッシュ４４の軸方向ＺＡの寸法は、外歯歯車３０の軸方向ＺＡの寸法と同一である（図２参照）。偏心ブッシュ４４の貫通孔４４Ａの中心軸は、ピン４３の貫通孔４３Ａの中心軸と同軸を有する。偏心ブッシュ４４の貫通孔４４Ａの中心軸と偏心ブッシュ４４の外周面４４Ｂとの径方向ＺＢの寸法は、周方向ＺＣにおいて異なる形状を有する。
【００４１】
第１ニードル軸受４１は、径方向ＺＢにおいてピン４３を外囲している。第１ニードル軸受４１は、偏心ブッシュ４４の貫通孔４３Ａに挿入されている。第１ニードル軸受４１は、ピン４３に対する偏心ブッシュ４４の回転が可能な状態で偏心ブッシュ４４を支持する。
【００４２】
第２ニードル軸受４２は、径方向ＺＢにおいて偏心ブッシュ４４を外囲している。第２ニードル軸受４２は、外歯歯車３０の挿入孔３３に挿入されている。第２ニードル軸受４２は、外歯歯車３０に対する偏心ブッシュ４４の回転が可能な状態で偏心ブッシュ４４を支持する。
【００４３】
図２に示されるように、サイドプレート５０は、金属材料により形成されている。サイドプレート５０は、中心軸Ｊ１と同軸となる中心軸を有する円筒形状を有する。サイドプレート５０は、内側フランジ部分５１、外側フランジ部分５２、６個のボルト挿入孔５３、６個のねじ孔５４（図１参照）、および６個のピン支持部分５５を有する。サイドプレート５０においては、内周面５０Ａにおいて内側軸受９０の第１内輪９１が圧入され、外周面５０Ｂにおいて外側軸受１００の第２内輪１０１が圧入されている。サイドプレート５０は、内周面５０Ａおよび内側フランジ部分５１において内側軸受９０を支持している。サイドプレート５０は、外周面５０Ｂおよび外側フランジ部分５２において外側軸受１００を支持している。サイドプレート５０は、２個の封止部品５６（図１参照）により２個のねじ孔５４が閉塞される構成を有する。サイドプレート５０においては、封止部品５６により閉塞されていない４個のねじ孔５４を介して出力要素３が接続されている。この状態において、出力要素３の中心軸Ｊ３は、中心軸Ｊ１と同軸を有する。なお、出力要素３がサイドプレート５０に取り付けられていない状態においては、全てのねじ孔５４が封止部品５６により閉塞されることにより、歯車装置１内の密閉状態を維持する。
【００４４】
内側フランジ部分５１は、サイドプレート５０の内周面５０Ａから内方向ＺＢ１に向けて延びている。内側フランジ部分５１は、内側軸受９０の第１外輪９２の軸方向ＺＡの端面と接触している。内側フランジ部分５１は、内側軸受９０が出力方向ＺＡ２に移動することを規制する。内側フランジ部分５１は、サイドプレート５０が固定ボルト４５により固定されることにともないバランサ１２との間で内側軸受９０に予圧を付与する。
【００４５】
外側フランジ部分５２は、サイドプレート５０の外周面５０Ｂから外方向ＺＢ２に向けて延びている。外側フランジ部分５２は、外側軸受１００の第２内輪１０１の軸方向ＺＡの端面と接触している。外側フランジ部分５２は、外側軸受１００が入力方向ＺＡ１に移動することを規制する。
【００４６】
ボルト挿入孔５３は、中心軸Ｊ１を中心とした仮想円上において６０度等配として形成されている（図１参照）。６個のボルト挿入孔５３のうちの３個のボルト挿入孔５３は、固定ボルト４５のボルト頭部を収容する収容部分５３Ａが形成されている。
【００４７】
収容部分５３Ａは、各サイドプレート５０において中心軸Ｊ１を中心として１２０度等配として形成されている（図１参照）。両サイドプレート５０は、入力方向ＺＡ１側のサイドプレート５０の収容部分５３Ａと出力方向ＺＡ２側のサイドプレート５０の収容部分５３Ａとが周方向ＺＣにおいて交互となるように配置されている（図１参照）。
【００４８】
ねじ孔５４（図１参照）は、周方向ＺＣに隣り合うボルト挿入孔５３の間に位置している。ねじ孔５４は、サイドプレート５０を軸方向ＺＡに貫通している。ねじ孔５４は、中心軸Ｊ１を中心とした仮想円上において６０度等配として形成されている（図１参照）。
【００４９】
ピン支持部分５５は、ボルト挿入孔５３と軸方向ＺＡに連続して形成されている。ピン支持部分５５においては、ピン４３の軸方向ＺＡの端部が挿入されている。
静止ユニット６０は、一対のハウジング８０の軸方向ＺＡの間に内歯歯車７０が挟み込まれた構成を有する。静止ユニット６０は、固定ボルト６１および固定ナット６２により一対のハウジング８０および内歯歯車７０を結合する構成を有する。
【００５０】
内歯歯車７０は、金属材料により形成されている。内歯歯車７０は、円環形状の歯車部分７１の内周側において複数の内歯７２が形成されている。
ハウジング８０は、金属材料により形成されている。ハウジング８０は、中心軸Ｊ１と同軸となる中心軸を有する円筒形状を有する。ハウジング８０は、フランジ部分８１を有する。ハウジング８０においては、内周面８０Ａにおいて外側軸受１００の第２外輪１０２が圧入されている。ハウジング８０は、内周面８０Ａおよびフランジ部分８１において外側軸受１００を支持している。
【００５１】
フランジ部分８１は、ハウジング８０の軸方向ＺＡの端部から内方向ＺＢ１に向けて延びている。フランジ部分８１は、外側軸受１００の第２外輪１０２の軸方向ＺＡの端面と接触している。フランジ部分８１は、外側軸受１００が出力方向ＺＡ２に移動することを規制する。フランジ部分８１は、固定ボルト６１および固定ナット６２により一対のハウジング８０および内歯歯車７０が結合されるとき、サイドプレート５０の外側フランジ部分５２との間で外側軸受１００に予圧を付与する。
【００５２】
内側軸受９０は、第１内輪９１、第１外輪９２、複数個の転動体９３としての玉、保持器９４、グリス（図示略）、および２個の第１シール部品９５を有する。内側軸受９０は、第１内輪９１および第１外輪９２の間の内部空間（以下、「内部空間Ｓ１」）が２個の第１シール部品９５により密閉される構成を有する。内側軸受９０は、内部空間Ｓ１にグリスが封入される構成を有する。内側軸受９０は、サイドプレート５０に対する回転軸２０の回転が可能な状態で回転軸２０を支持する。なお内側軸受９０は「軸受」に相当する。
【００５３】
外側軸受１００は、第２内輪１０１、第２外輪１０２、複数個の転動体１０３としての玉、保持器１０４、グリス（図示略）、および２個の第２シール部品１０５を有する。外側軸受１００は、第２内輪１０１および第２外輪１０２の間の内部空間（以下、「内部空間Ｓ２」）が２個の第２シール部品１０５により密閉される構成を有する。外側軸受１００は、内部空間Ｓ２にグリスが封入される構成を有する。外側軸受１００は、ハウジング８０に対するサイドプレート５０の回転が可能な状態でサイドプレート５０を支持する。
【００５４】
歯車装置１の動作について説明する。
歯車装置１においては、モータ２Ａが回転速度Ｎにより回転することにともない回転軸２０が中心軸Ｊ１を中心に回転速度Ｎで回転する。回転軸２０の回転にともない偏心カム２２が中心軸Ｊ１周りを回転速度Ｎで回転する。このとき、偏心カム２２の回転にともない外歯歯車３０が偏心カム２２に押されるため、外歯歯車３０は、中心軸Ｊ１周りを回転速度Ｎで公転する。
【００５５】
外歯歯車３０は、外歯歯車３０の１公転当たり内歯歯車７０の歯数Ｚ２分だけ内歯歯車７０と噛み合う。このとき、外歯歯車３０は、外歯歯車３０の歯数Ｚ１と内歯歯車７０の歯数Ｚ２との差の分だけ自転する。すなわち、外歯歯車３０は、外歯歯車３０が１公転したとき、（Ｚ２−Ｚ１）／Ｚ１回転だけ自転する。
【００５６】
また、外歯歯車３０の公転にともない偏心ブッシュ４４が固定ボルト４５の中心軸を中心に回転する。このため、外歯歯車３０の公転による挿入孔３３の公転は、偏心ブッシュ４４により吸収される。一方、外歯歯車３０の自転は、偏心ブッシュ４４を介してピン４３に伝達される。このため、ピン４３は、外歯歯車３０の自転にともない中心軸Ｊ１周りを公転する。ピン４３は、外歯歯車３０の歯数Ｚ１と内歯歯車７０の歯数Ｚ２との差に基づく外歯歯車３０の自転を両サイドプレート５０に伝達する。
【００５７】
そして、サイドプレート５０は、固定ボルト４５を介してピン４３の公転にともない中心軸Ｊ１を中心に回転する。サイドプレート５０に取り付けられた出力要素３は、Ｎ×（Ｚ２−Ｚ１）／Ｚ１の回転速度で中心軸Ｊ１を中心に回転する。
【００５８】
図５を参照して、歯車装置１の作用について説明する。なお、「比較歯車装置」は、歯車装置１の２個のバランサ１２のうちの１個のバランサ１２を省略した構成を示す。
歯車装置１において、偏心ユニット１１０から各バランサ１２を省略したユニットの質量中心ＥＭは、外歯歯車３０の質量中心ＯＧＭが中心軸Ｊ１に対して径方向ＺＢに異なることに起因して、中心軸Ｊ１に対して径方向ＺＢに異なる。そして、ユニットの質量中心ＥＭは、外歯歯車３０が中心軸Ｊ１に対して径方向ＺＢに偏る質量が大きくなるにつれて中心軸Ｊ１から離れる。
【００５９】
そこで、実施形態の歯車装置１においては、各バランサ１２の質量中心ＢＭは、径方向ＺＢにおいて中心軸Ｊ１に対して外歯歯車３０の質量中心ＯＧＭとは反対側の位置に設定される。すなわち、各バランサ１２の質量中心ＢＭは、周方向ＺＣにおいて外歯歯車３０の質量中心ＯＧＭと１８０°異なる位置に設定される。これにより、バランサ１２の質量が中心軸Ｊ１に対して外歯歯車３０の質量中心ＯＧＭとは反対側に偏る。外歯歯車３０の質量中心ＯＧＭが中心軸Ｊ１に対して偏ることに起因して偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭが中心軸Ｊ１とは異なる位置となる距離が小さくなる。
【００６０】
特に、各バランサ１２の第２突出部分１２Ｂの径方向ＺＢの寸法は、外歯歯車３０の質量中心ＯＧＭが中心軸Ｊ１に対して偏る質量と一致するように設定される。これにより、径方向ＺＢにおいて偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭが中心軸Ｊ１と一致する。
【００６１】
また、比較歯車装置は、１個のバランサにより第１回転ユニットおよび２個の内側軸受を含めた比較偏心ユニットの質量中心がユニットの質量中心ＥＭよりも中心軸Ｊ１に近づけた構成を示す。しかし、比較歯車装置においては、軸方向ＺＡにおいて一方のバランサの質量が他方のバランサの質量よりも少ないため、バランサの合計の質量中心が比較偏心ユニットの質量中心と異なる。このため、第１回転ユニットの回転時においては、バランサの遠心力と比較偏心ユニットの遠心力とを釣り合わせた場合に回転軸を軸方向ＺＡに曲げる方向のモーメントが回転軸に作用する。
【００６２】
これに対して、本実施形態の歯車装置１においては、同じ形状のバランサ１２が外歯歯車３０の軸方向ＺＡの両側に配置されている。そして、軸方向ＺＡにおいて入力方向ＺＡ１側のバランサ１２の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ１は、出力方向ＺＡ２側のバランサ１２の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ２と等しい。このため、２個のバランサ１２の合計の質量中心ＢＭＴは、軸方向ＺＡにおいて偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭと同じ位置となる。これにより、バランサ１２の遠心力と偏心ユニット１１０の遠心力とを釣り合わせた場合に回転軸２０を軸方向ＺＡに曲げる方向のモーメントが回転軸２０に作用することが抑制される。
【００６３】
本実施形態の歯車装置１は、以下の効果を奏する。
（１）歯車装置１においては、外歯歯車３０の軸方向ＺＡの両側に一対のバランサ１２が配置されている。この構成によれば、外歯歯車３０の軸方向ＺＡの片側のみにバランサ１２を配置したと仮定した構成と比較して、バランサ１２の合計の質量中心ＢＭＴが偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭに近づく。したがって、回転軸２０に作用するモーメントを小さくすることができる。
【００６４】
（２）歯車装置１においては、バランサ１２が偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭをユニットの質量中心ＥＭよりも中心軸Ｊ１に近づける機能と、回転軸２０に対する内側軸受９０の軸方向ＺＡの位置を決める機能とを有する。この構成によれば、バランサ１２とは別に回転軸２０に対する内側軸受９０の軸方向ＺＡの位置を決める機能を有する専用の部品を有すると仮定した構成と比較して、歯車装置１の部品点数が少なくなる。
【００６５】
（３）歯車装置１においては、軸方向ＺＡにおいて、入力方向ＺＡ１側のバランサ１２の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ１と、出力方向ＺＡ２側のバランサ１２の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ２とが互いに等しい。この構成によれば、軸方向ＺＡにおいて２個のバランサ１２の合計の質量中心ＢＭＴが偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭと一致する。このため、回転軸２０に作用するモーメントをより小さくすることができる。
【００６６】
（４）歯車装置１においては、ピン４３が第１ニードル軸受４１、偏心ブッシュ４４、および第２ニードル軸受４２を介して外歯歯車３０に支持されている。この構成によれば、外歯歯車３０がピン４３に作用する力は、第２ニードル軸受４２、偏心ブッシュ４４、および第１ニードル軸受４１を介してピン４３に伝達される。このため、外歯歯車３０がピン４３に作用する力は、ピン４３の全体に伝達される。これにより、第１ニードル軸受４１、偏心ブッシュ４４、および第２ニードル軸受４２を有していないと仮定した構成と比較して、外歯歯車３０がピン４３に作用する力を受けるピン４３の面積が大きくなる。したがって、ピン４３に局所的な力が加えられることが抑制される。
【００６７】
（５）歯車装置１は、外歯歯車３０の歯車本体３１に軽量化のための外側貫通孔３４および内側貫通孔３５を有する。この構成によれば、歯車本体３１から外側貫通孔３４および内側貫通孔３５が省略された構成と比較して、外歯歯車３０の遠心力によるモーメントが小さくなる。このため、バランサ１２による偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭを中心軸Ｊ１に合わせるための第２突出部分１２Ｂの径方向ＺＢの寸法を小さくすることができる。
【００６８】
（６）歯車装置１においては、固定ボルト４５、固定ボルト６１、および固定ナット６２以外の歯車装置１の構成部品が歯車装置１の軸方向ＺＡの中央位置において径方向ＺＢに延びる軸線Ｊ４（図５参照）において線対称として配置される。また、歯車装置１においては、固定ボルト６１のボルト頭が周方向ＺＣにおいて入力方向ＺＡ１側および出力方向ＺＡ２側の交互に配置される（図１参照）。また、歯車装置１においては、固定ボルト６１および固定ナット６２が周方向ＺＣにおいて入力方向ＺＡ１側および出力方向ＺＡ２側の交互に配置される（図１参照）。この構成によれば、軸方向ＺＡにおいて、歯車装置１の質量中心ＴＧＭ（図５参照）が軸線Ｊ４に一致する。
【００６９】
加えて、歯車装置１の各構成要素が中心軸Ｊ１を中心に対称となるように形成されている。この構成によれば、歯車装置１は、歯車装置１の質量中心ＴＧＭ（図５参照）が径方向ＺＢにおいて中心軸Ｊ１に一致するように構成されている。そしてこのような構成によれば、歯車装置１の質量中心ＴＧＭが軸線Ｊ４および中心軸Ｊ１の交点上に位置する。すなわち、歯車装置１の質量中心ＴＧＭが偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭと一致する。このため、偏心ユニット１１０の遠心力によるモーメントが発生することが抑制される。
【００７０】
（７）歯車装置１は、回転軸２０およびバランサ１２の相対的な回転を規制する回り止め部品１３を有する。この構成によれば、外歯歯車３０の質量中心ＯＧＭとバランサ１２の質量中心ＢＭとの位置関係が変更されることが規制される。このため、径方向ＺＢにおいて、偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭが中心軸Ｊ１から離れることが規制される。
【００７１】
（８）回転軸２０は、軸方向ＺＡの両端面において取付穴２３を有する。各サイドプレート５０は、ねじ孔５４を有する。この構成によれば、入力要素２および出力要素３が歯車装置１の軸方向ＺＡのどちら側からでも取り付けることができる。
【００７２】
本歯車装置は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本歯車装置のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
【００７３】
・実施形態の歯車装置１は、バランサ１２が偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭをユニットの質量中心ＥＭよりも中心軸Ｊ１に近づける機能と、回転軸２０に対する内側軸受９０の軸方向ＺＡの位置を決める機能とを有する。ただし、バランサ１２の機能は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、図６に示されるように、変形例の歯車装置１は、偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭをユニットの質量中心ＥＭよりも中心軸Ｊ１に近づける機能を有する２個のバランサ１４と、回転軸２０に対する内側軸受９０の軸方向ＺＡの位置を決める機能とを有する２個のスペーサ１５とを有する。具体的には、変形例の歯車装置１においては、実施形態の歯車装置１のバランサ１２に代えてスペーサ１５が回転軸２０に固定される。バランサ１４は、回転軸２０の軸方向ＺＡの両端部のそれぞれに固定される。変形例の歯車装置１においては、軸方向ＺＡにおいて、入力方向ＺＡ１側のバランサ１４の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ１１と、出力方向ＺＡ２側のバランサ１４の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ１２とが互いに等しい。
【００７４】
・実施形態の歯車装置１は、回り止め部品１３によりバランサ１２および回転軸２０の相対的な回転が規制される。ただし、歯車装置１のバランサ１２および回転軸２０の相対的な回転を規制する構成は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、変形例の歯車装置１は、回り止め部品１３が省略された構成を有する。バランサ１２は、回転軸２０の外周面２１Ａに圧入されることによりバランサ１２および回転軸２０の相対的な回転が規制される。また、別の変形例の歯車装置１は、回転軸２０の外周面２１Ａの一部から外方向ＺＢ２に突出する突起を有する。そして、バランサ１２は、突起と嵌め合わせられることによりバランサ１２および回転軸２０の相対的な回転が規制される。
【００７５】
・実施形態の回り止め部品１３は、球形状を有する。ただし、回り止め部品１３の形状は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、変形例の回り止め部品１３は、棒状に形成される。変形例の回転軸２０は、偏心カム２２において嵌合部分２２Ｃが回り止め部品１３が嵌め合わせられることが可能な形状を有する。変形例のバランサ１２の嵌合部分１２Ｄは、回り止め部品１３が嵌め合わせられることが可能な形状を有する。
【００７６】
・実施形態の外歯歯車３０は、外側貫通孔３４および内側貫通孔３５を有する。ただし、外歯歯車３０の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の外歯歯車３０は、外側貫通孔３４および内側貫通孔３５の少なくとも一方を有していない。
【００７７】
・実施形態の第２回転ユニット４０は、第１ニードル軸受４１および第２ニードル軸受４２を有する。ただし、第２回転ユニット４０の軸受構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の第２回転ユニット４０は、各ニードル軸受４１，４２に代えて、玉軸受またはころ軸受を有する。
【００７８】
・実施形態の内側軸受９０は、転動体９３の軸方向ＺＡの両側に第１シール部品９５が位置している。ただし、内側軸受９０の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の内側軸受９０は、第１シール部品９５の少なくとも一方が省略された構成を有する。
【００７９】
・実施形態の各軸受９０，１００は、球形状の転動体９３，１０３を有する玉軸受を構成する。ただし、各軸受９０，１００の構成は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、各軸受９０，１００の少なくとも一方は、球形状の転動体９３，１０３に代えて、円柱形状のころを有するころ軸受を構成する。
【００８０】
・実施形態の第２回転ユニット４０は、各ニードル軸受４１，４２および偏心ブッシュ４４を有する。ただし、第２回転ユニット４０の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の第２回転ユニット４０は、各ニードル軸受４１，４２および偏心ブッシュ４４が省略された構成を有する。
【００８１】
・実施形態の歯車装置１において、「入力方向ＺＡ１側のバランサ１２の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ１と、出力方向ＺＡ２側のバランサ１２の質量中心ＢＭと質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ２とが互いに等しい」とは、歯車装置１の構成要素部品の加工誤差および構成要素部品同士の組立誤差に起因するばらつきを含む。このばらつきを含む場合においても距離Ｄ１と距離Ｄ２との差が微小となるため、回転軸２０に作用するモーメントが小さくなる。
【００８２】
・実施形態の歯車装置１においては、入力方向ＺＡ１側のバランサ１２の質量中心ＢＭと偏心ユニット１１０の質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ１と、出力方向ＺＡ２側のバランサ１２の質量中心ＢＭと質量中心ＵＭとの間の距離Ｄ２とが互いに等しい。ただし、歯車装置１の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の歯車装置１においては、バランサ１２が外歯歯車３０の軸方向ＺＡの片側のみに配置されたと仮定した構成の回転軸２０に作用するモーメントよりも小さいモーメントの範囲内において、距離Ｄ１および距離Ｄ２が互いに異なる。
【００８３】
・実施形態の歯車装置１は、回転軸２０に入力要素２が接続され、サイドプレート５０に出力要素３が接続される減速装置としての構成を有する。ただし、歯車装置１の構成は実施形態に例示した内容に限られない。例えば、変形例の歯車装置１は、回転軸２０に出力要素３が接続され、サイドプレート５０に入力要素２が接続される増速装置としての構成を有する。
【００８４】
・実施形態の歯車装置１は、ロボットハンドに適用される。ただし、歯車装置１の適用例はこれに限られない。例えば、車両の各車輪を駆動するインホイールモータに適用してもよい。すなわち、インホイールモータの減速装置として歯車装置１を適用してもよい。要するに、本歯車装置は、減速装置を有する駆動装置に適用することができる。
【００８５】
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）前記回転軸および前記バランサの相対的な回転を規制する回り止め部品を有する請求項２に記載の歯車装置。
【００８６】
上記歯車装置においては、回り止め部品により偏心カムに対するバランサの位置の変更が規制される。このため、回転軸の回転時において偏心カムに対するバランサの位置が変更してしまうことによる外歯歯車の遠心力によるモーメントの発生を抑制することができる。
【００８７】
（ロ）前記外歯歯車は、前記外歯歯車の軽量化のための貫通孔を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の歯車装置。
上記歯車装置においては、外歯歯車が貫通孔を有することにより外歯歯車が軽量化されるため、外歯歯車が貫通孔を有していないと仮定した構成と比較して、外歯歯車の遠心力によるモーメントが小さくなる。
【符号の説明】
【００８８】
Ｊ１…中心軸、ＺＡ…軸方向、ＺＣ…周方向、ＯＧＭ…質量中心、ＢＭＴ…質量中心、ＢＭ…質量中心、ＵＭ…質量中心、ＥＭ…質量中心、Ｄ１…距離、Ｄ２…距離、Ｄ１１…距離、Ｄ１２…距離、１…歯車装置、９０…内側軸受、１２…バランサ、１４…バランサ、２０…回転軸、２２…偏心カム、３０…外歯歯車、３２…外歯、４１…第１ニードル軸受（第１軸受）、４２…第２ニードル軸受（第２軸受）、４３…ピン（伝達部品）、４４…偏心ブッシュ、４４Ｂ…外周面、５０…サイドプレート、７０…内歯歯車、７２…内歯、９０…内側軸受（軸受）、１１０…偏心ユニット。
【図１】
2014066264.tif 000003
【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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