(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線を中心として回転対称に構成された環状本体部と、
前記中心軸線を中心として前記環状本体部の周縁に沿って設けられた複数の外歯と、を備え、
クランクシャフトが通過する挿通孔が、前記中心軸線を中心とする円周に沿って、前記環状本体部に複数形成され、
前記円周に沿って隣り合う二つの挿通孔の中心と前記中心軸線とを通過する軸線を中心として、前記環状本体部は非対称に形成されている、偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。
【請求項２】
前記二つの挿通孔の間に貫通孔が形成され、
前記貫通孔の配置は、前記二つの挿通孔の中心から前記円周に沿ってずれている、請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。
【請求項３】
前記二つの挿通孔の間に貫通孔が形成され、
前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った一側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅は、前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った他側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅よりも太い、請求項１又は２に記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。
【請求項４】
前記二つの挿通孔の中心と前記中心軸線とを通過する前記軸線を中心として、前記外歯歯車の厚みに関し、非対称な構成を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。
【請求項５】
前記二つの挿通孔の間に補強部が形成され、
前記補強部は、前記円周に沿った他側に位置する挿通孔よりも前記円周に沿った一側に位置する挿通孔に近接している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。
【請求項６】
偏心揺動型歯車装置の外歯歯車であって、
中心軸線を中心として回転対称に構成された環状本体部と、
前記中心軸線を中心として前記環状本体部の周縁に沿って設けられた複数の外歯と、を備え、
前記偏心揺動型歯車装置に組み込まれた状態において、一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性と、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性は、異なる、偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。
【請求項７】
前記環状本体部において、前記中心軸線を中心とする円周に沿って隣り合う任意の二つの挿通孔間の構成は、互いに同一となっている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載された外歯歯車を備える偏心揺動型歯車装置。
【請求項９】
請求項８に記載された偏心揺動型歯車装置と、
前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームと、を備え、
前記外歯歯車の外歯と係合する内歯を有したケースに対して前記外歯歯車が一方向に相対回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性は、前記ケースに対して前記外歯歯車が他方向に回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性よりも強い、ロボット。
【請求項１０】
請求項９に記載されたロボットにおける偏心揺動型歯車装置の使用方法であって、
前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームのうちの一方のアームに対して他方のアームを持ち上げるように前記偏心揺動型歯車装置が動作する際、前記外歯歯車が前記ケースに対して前記一方向に相対回転するよう、偏心揺動型歯車装置を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏心揺動型歯車装置に用いられる外歯歯車、偏心揺動型歯車装置を有したロボット、偏心揺動型歯車装置の使用方法、及び、複数の偏心揺動型歯車装置を含む歯車装置群に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように偏心揺動型歯車装置が公知となっている。この偏心揺動型歯車装置は、偏心体を有したクランクシャフトと、クランクシャフトが貫通した外歯歯車と、クランクシャフト及び外歯歯車を保持するキャリアと、キャリアを保持するケースと、を有している。この偏心揺動型歯車装置では、駆動装置からクランクシャフトに回転を入力すると、外歯歯車が、偏心体の偏心回転によって駆動され、中心軸線を中心とする円周上を移動、すなわち揺動する。このとき、外歯歯車の外歯がケースの内歯と噛み合うことで、外歯歯車がケースに対して揺動回転する。この結果、クランクシャフトに入力した回転は、キャリア及びケースの一方を固定することにより、キャリア及びケースの他方の回転として出力される。このような歯車装置の動作中、とりわけ減速機として用いている場合、外歯歯車に大きな荷重が負荷される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９０４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、歯車装置の適用に依っては、一方向への回転及び他方向への回転の内のいずれか一方の回転動作中に外歯歯車に負荷される荷重が、他方の回転動作中に外歯歯車に負荷される荷重よりも大きくなる傾向が、恒常的に生じることも多くある。具体的には、一方向への回転によりアームを持ち上げ且つ他方向への回転によりアーム下げる装置、例えばロボットや、一方向への回転により締結具を締め付け且つ他方向への回転により締結具を緩める装置等に、偏心揺動型歯車装置を適用した場合、このような傾向が生じる。回転方向により外歯に負荷される荷重の大きさが変化することは、外歯歯車の特定位置、例えば、外歯の片方の歯面への局所的な大応力の発生を引き起こす。外歯歯車の特定位置に局所的に大きな応力が発生する場合、その応力を考慮した上で寿命を設定する必要があるため、局所的に応力が発生しない場合と比べて、設定寿命が短くなってしまう。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したものであり、外歯歯車の長寿命化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による第１の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車は、
中心軸線を中心として設けられた複数の外歯を備え、
クランクシャフトが通過する挿通孔が、前記中心軸線を中心とする円周上に、複数形成され、
前記円周に沿って隣り合う二つの挿通孔の中心と前記中心軸線とを通過する軸線を中心として、非対称に形成されている。
【０００７】
本発明による第１の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の間に貫通孔が形成され、前記貫通孔の配置は、前記二つの挿通孔の中心から前記円周に沿ってずれていてもよい。
【０００８】
本発明による第１の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の間に貫通孔が形成され、前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った一側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅は、前記二つの挿通孔のうちの前記円周に沿った他側に位置する挿通孔と前記貫通孔との間に位置する枠部の幅よりも太くなっていてもよい。
【０００９】
本発明による第１の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の中心と前記中心軸線とを通過する前記軸線を中心として、前記外歯歯車の厚みに関し、非対称な構成を有するようにしてもよい。
【００１０】
本発明による第１の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車において、前記二つの挿通孔の間に補強部が形成され、前記補強部は、前記円周に沿った他側に位置する挿通孔よりも前記円周に沿った一側に位置する挿通孔に近接していてもよい。
【００１１】
本発明による第２の偏心揺動型歯車装置の外歯歯車は、前記偏心揺動型歯車装置に組み込まれた状態において、一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性と、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性が、異なる、外歯歯車である。
【００１２】
本発明による偏心揺動型歯車装置は、上述した本発明による第１及び第２の外歯歯車のいずれかを備える。
【００１３】
本発明による偏心揺動型歯車装置は、内歯を有するケースと、前記ケースに支持されたキャリアと、前記キャリアに回転可能に支持され、偏心体を有したクランクシャフトと、をさらに備え、前記外歯歯車は、前記クランクシャフトの前記偏心体と係合し、前記内歯と噛み合いながら前記ケースに対して揺動回転するようにしてもよい。
【００１４】
本発明によるロボットは、
上述した本発明による偏心揺動型歯車装置と、前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームと、を備え、
前記外歯歯車の前記外歯と係合する内歯を有したケースに対して前記外歯歯車が一方向に相対回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性は、前記ケースに対して前記外歯歯車が他方向に回転する際に前記外歯歯車に負荷される力に対する当該外歯歯車の剛性よりも強い。
【００１５】
本発明による偏心揺動型歯車装置を使用方法は、
上述した本発明によるロボットにおいて偏心揺動型歯車装置を使用する方法であって、
前記偏心揺動型歯車装置を介して接続された二つのアームのうちの一方のアームに対して他方のアームを持ち上げるように前記偏心揺動型歯車装置が動作する際、前記外歯歯車が前記ケースに対して前記一方向に相対回転するよう、偏心揺動型歯車装置を使用する方法である。
【００１６】
本発明による歯車装置群は、
一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性が、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性よりも強くなっている外歯歯車を有する第１の偏心揺動型歯車装置と、
一方向に回転する際に負荷される力に対する剛性が、他方向に回転する際に負荷される力に対する剛性よりも弱くなっている外歯歯車を有する第２の偏心揺動型歯車装置と、を備える。
【００１７】
本発明による歯車装置群において、前記第１の偏心揺動型歯車装置の前記外歯歯車及び前記第２の偏心揺動型歯車装置の前記外歯歯車は、対応する偏心揺動型歯車装置に表裏を逆にして組み込んだ同一構成の歯車であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、外歯歯車の耐久性を改善して、外歯の損傷を効果的に防止することができる。これにより、外歯歯車の長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態を説明するための図であって、外歯歯車を有する偏心揺動型歯車装置を、その回転軸線を通過する断面にて、示す図。
【図２】偏心揺動型歯車装置に組み込まれる外歯歯車の一例を示す平面図。
【図３】偏心揺動型歯車装置に組み込まれる外歯歯車の他の例を示す平面図。
【図４】偏心揺動型歯車装置に組み込まれる外歯歯車のさらに他の例を示す平面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】偏心揺動型歯車装置の一適用例としてのロボットを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１は、偏心揺動型歯車装置を示す縦断面図である。図２〜図５は、本発明による外歯歯車のいくつかの具体例を示す図である。図６は、偏心揺動型歯車装置の一適用例として、ロボットを示す斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、偏心揺動型歯車装置１０は、ケース１５と、キャリア２０と、クランクシャフト２５と、二個の外歯歯車３０ａ，３０ｂと、を有している。ケース１５は、内歯１６を有している。クランクシャフト２５は、二個の外歯歯車３０ａ，３０ｂを駆動するとともに、キャリア２０に支持されている。この偏心揺動型歯車装置１０では、外歯歯車３０ａ，３０ｂの外歯３９が、ケース１５の内歯１６と噛み合うことにより、キャリア２０が、回転軸線ａｍを中心としてケース１５に対して相対回転する。
【００２２】
キャリア２０は、締結具によって互いに固定された第１プレート２１及び第２プレート２２を有している。第１プレート２１は、柱部２１ａを有している。第１プレート２１は、柱部２１ａを介して第２プレート２２と接続されている。柱部２１ａによって、第１プレート２１及び第２プレート２２の間に、外歯歯車３０ａ，３０ｂを収容するスペースが形成されている。柱部２１ａは、外歯歯車３０ａ，３０ｂの後述する貫通孔３５を通過している。キャリア２０及びケース１５は、一対のアンギュラ玉軸受１２によって、回転軸線ａｍを中心として回転可能に接続されている。
【００２３】
キャリア２０には、第１及び第２プレート２１，２２を貫通する支持孔２３が形成されている。支持孔２３は、回転軸線ａｍを中心とした円周上に等間隔を開けて三つ設けられている。三つの支持孔２３のそれぞれに、クランクシャフト２５が、第１及び第２円筒ころ軸受１３ａ，１３ｂを介して、回転可能に支持されている。なお、クランクシャフト２５の回転軸線ａｃは、ケース１５とキャリア２０との相対回転軸線ａｍと平行となっている。以下において、ケース１５とキャリア２０との相対回転軸線ａｍと平行な方向を「軸方向ｄａ」と呼び、ケース１５とキャリア２０との相対回転軸線ａｍに直交する方向を「径方向ｄｒ」と呼ぶ。
【００２４】
クランクシャフト２５は、軸方向ｄａに配列された二個の偏心体２６ａ，２６ｂと、入力歯車２７と、を有している。各偏心体２６ａ，２６ｂは、円板状または円柱状の外形状を有している。二個の偏心体２６ａ，２６ｂの中心軸線ａｃａ，ａｃｂは、クランクシャフト２５の回転軸線ａｃを中心として対称的に偏心されている。二個の外歯歯車３０ａ，３０ｂは、キャリア２０の第１及び第２プレート２１，２２の間に形成されたスペース内で、軸方向ｄａに配列されている。各外歯歯車３０ａ，３０ｂには、クランクシャフト２５が通過する挿通孔３３が、形成されている。各外歯歯車３０ａ，３０ｂの挿通孔３３は、対応する偏心体２６ａ，２６ｂを第３又は及び第４円筒ころ軸受１３ｃ，１３ｄとともに収容している。挿通孔３３は、三つのクランクシャフト２５に対応して、各外歯歯車３０ａ，３０ｂに三つ設けられている。外歯歯車３０ａ，３０ｂの歯数は、ケース１５の内歯１６の歯数よりも少ない（一例として、一つだけ少ない）。また、外歯歯車３０ａ，３０ｂの外径は、ケース１５の内歯１６の内径よりも若干小さくなっている。
【００２５】
以上の構成を有した偏心揺動型歯車装置１０では、モータ等の駆動装置５からのトルクが入力歯車２７に伝達されると、クランクシャフト２５が、回転軸線ａｃを中心として回転する。このとき第１及び第２偏心体２６ａ，２６ｂが、偏心回転する。これにより、各外歯歯車３０ａ，３０ｂは、相対回転軸線ａｍの回りを移動する。このとき、各外歯歯車３０ａ，３０ｂの外歯３９が、ケース１５の内歯１６と噛み合う。結果として、外歯歯車３０ａ，３０ｂがケース１５に対して揺動回転し、クランクシャフト２５を介して外歯歯車３０ａ，３０ｂを支持するキャリア２０も、その中心軸線を回転軸線ａｍとして、ケース１５に対して回転する。
【００２６】
この偏心揺動型歯車装置１０は、ロボット１の旋回胴や腕関節等をなす旋回部２ａ，２ｂ，２ｃ（図６参照）や各種工作機械の旋回部等に、減速機として使用され得る。図６に示された例においては、旋回可能に接続された近位側アーム（基端側アーム）２ａｐ，２ｂｐ，２ｃｐ及び遠位側アーム（先端側アーム）２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄのうちの一方に偏心揺動型歯車装置１０のケース１５を固定し且つ他方に偏心揺動型歯車装置１０のキャリア２０を固定することで、近位側アーム２ａｐ，２ｂｐ，２ｃｐに対して遠位側アーム２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄを高トルクで回転させ且つ近位側アーム２ａｐ，２ｂｐ，２ｃｐに対する遠位側アーム２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄの相対位置を高精度に制御することができる。
【００２７】
ところで、キャリア２０及びケース１５が相対回転する際、外歯歯車３０ａ，３０ｂは、外歯３９の周囲において、外歯３９と噛み合う内歯１６から荷重を受ける。また、外歯歯車３０ａ，３０ｂは、その挿通孔３３の周囲において、当該挿通孔３３を貫通するクランクシャフト２５からも荷重を受ける。とりわけ、変速機として用いられる偏心揺動型歯車装置１０においては、荷重が比較的に大きくなる。外歯歯車３０ａ，３０ｂに負荷される荷重は、外歯歯車３０ａ，３０ｂの変形や、さらには外歯歯車３０ａ，３０ｂの損傷を引き起こす原因となる。そして、従来技術の欄でも説明したように、偏心揺動型歯車装置１０の適用においては、一方向への回転及び他方向への回転の内のいずれか一方の動作中に外歯歯車３０ａ，３０ｂに負荷される荷重が、他方の動作中に外歯歯車３０ａ，３０ｂに負荷される荷重よりも大きくなる傾向が、生じやすい。
【００２８】
例えば、図６に示されたロボット１の第１の旋回部２ａでは、キャリア２０とケース１５が一方向ｄａｘに相対回転すると、遠位側アーム２ａｄの自重に抗して当該遠位側アーム２ａｄを近位側アーム２ａｐに対して持ち上げるようになる。一方、キャリア２０とケース１５が他方向ｄａｙに相対回転すると、当該遠位側アーム２ａｄを近位側アーム２ａｐに対して下げ降ろすようになる。ロボット１の第２の旋回部２ｂにおいても、キャリア２０とケース１５が一方向ｄｂｘに相対回転すると、遠位側アーム２ｂｄを持ち上げ、キャリア２０とケース１５が他方向ｄｂｙに相対回転すると、遠位側アーム２ｂｄを下げ降ろす。したがって、第１の旋回部２ａ及び第２の旋回部２ｂに適用された偏心揺動型歯車装置１０では、キャリア２０とケース１５が一方向ｄａｘ，ｄｂｘに相対回転する際に外歯歯車３０ａ，３０ｂに負荷される荷重は、キャリア２０とケース１５が他方向ｄａｙ，ｄｂｙに相対回転する際に外歯歯車３０ａ，３０ｂに負荷される荷重よりも大きくなる。
【００２９】
また、ロボット１の先端に締結具を締め付ける工具が取り付けられている場合、ロボット１の第３の旋回部２ｃでは、キャリア２０とケース１５が一方向ｄｃｘに相対回転することによって、締結具を締め付けることができる。その一方で、キャリア２０とケース１５が他方向ｄｃｘに相対回転することによって、締結具を緩めることができる。したがって、第３の旋回部２ｃに適用された偏心揺動型歯車装置１０では、ケース１５とキャリア２０が一方向ｄｃｙに相対回転する際に外歯歯車３０ａ，３０ｂに負荷される荷重は、ケース１５とキャリア２０が他方向ｄｃｙに相対回転する際に外歯歯車３０ａ，３０ｂに負荷される荷重よりも大きくなる。
【００３０】
このように、回転方向において外歯歯車に負荷される荷重が変化することは、外歯歯車の特定の位置、例えば、外歯の片方の歯面に、集中的に大きな応力が働くことを意味する。外歯歯車に局所的に大きな応力が発生する場合、その応力を考慮した上で寿命を設定する必要があるため、局所的に応力が発生しない場合と比べて、設定寿命が短くなってしまう。
【００３１】
さらに、歯車装置１０の適用においては、キャリア２０とケース１５が一方向へ相対回転している時間が、他方向へ相対回転している時間よりも大幅に長くなることもある。この場合、外歯歯車の特定の位置、例えば、外歯の片方の歯面に、長時間に亘って応力が働くことになる。このような例においても、その応力を考慮した上で寿命を設定する必要があるため、長時間に亘る応力が発生しない場合と比べて、設定寿命が短くなってしまう。
【００３２】
そこで、ここで説明する偏心揺動型歯車装置１０では、一方向ｄａｘ，ｄｂｘ，ｄｃｘに相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車３０ａ，３０ｂの剛性と、他方向に相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車３０ａ，３０ｂの剛性が、異なっている。すなわち、単に全体的に外歯歯車３０ａ，３０ｂの剛性を改善するのではなく、予期せぬ損傷に至らしめる荷重、即ち一回転方向に発生する大応力に対する剛性を改善するようにしている。剛性が改善されることにより、外歯歯車３０ａ，３０ｂに発生する応力を小さくすることができる。これにより、外歯歯車３０ａ，３０ｂ及び偏心揺動型歯車装置１０の大幅な大型重量化を回避しながら、偏心揺動型歯車装置１０の適用に応じた適切な剛性を外歯歯車３０ａ，３０ｂに効率的に付与することにより、外歯歯車３０ａ，３０ｂの長寿命化を図っている。
【００３３】
以下、外歯歯車３０ａ，３０ｂについて更に詳述する。なお、第１外歯歯車３０ａ及び第２外歯歯車３０ｂは、偏心揺動型歯車装置１０組み込まれた状態での位相が１８０°異なるだけで（相対回転軸線ａｍからの偏心方向が逆となるだけで）、同一の歯車として形成され得る。したがって、第１外歯歯車３０ａ及び第２外歯歯車３０ｂに共通する説明については、符号「３０」を用いて、第１外歯歯車３０ａ及び第２外歯歯車３０ｂを区別することなく説明する。
【００３４】
まず、以下に説明する図２〜図５に示された具体例において、外歯歯車３０は、環状本体部３１と、環状本体部３１の周縁に沿って配列された外歯３９と、を有している。上述したように、外歯３９は、ケース１５の内歯１６と噛み合う。外歯歯車３０の環状本体部３１には、クランクシャフト２５がそれぞれ挿通する三つの挿通孔３３が、形成されている。三つの挿通孔３３は、外歯歯車３０の中心軸線ｃａを中心とする仮想円周ｖｌ上に等間隔をあけて配列されている。そして、外歯歯車３０は、その平面視において、仮想円周ｖｌに沿って隣り合う二つの挿通孔３３の中心ｃｐと中心軸線ｃａとを通過する軸線Ａを中心として、非対称に形成されている。
【００３５】
なお、外歯歯車３０の中心軸線ｃａは、外歯３９の配列中心をなす。外歯歯車３０が偏心揺動型歯車装置１０に組み込まれた状態において、中心軸線ｃａは、ケース１５とキャリア２０との相対回転軸線ａｍと平行になる。ただし、外歯歯車３０の中心軸線ｃａは、クランクシャフト２５の偏心体２６ａ，２６ｂの偏心量だけ、相対回転軸線ａｍからオフセットされる。
【００３６】
まず、図２に示された外歯歯車３０の第１具体例について説明する。第１具体例に係る外歯歯車３０では、外歯歯車３０の環状本体部３１に、貫通孔３５が形成されている。貫通孔３５は、キャリア２０の柱部２１ａが通過する部位である（図１参照）。貫通孔３５は、柱部２１ａを介して第１プレート２１及び第２プレート２２を結合する構成を採用したキャリア２０に、通常、設けられている。図２に示すように、貫通孔３５は、仮想円周ｖｌに沿って隣り合う二つの挿通孔３３（３３ａ，３３ｂ）の間となる位置に、形成されている。とりわけ、図２に示された第１具体例では、隣り合う二つの挿通孔３３の間に、それぞれ、第１貫通孔３５ａ及び第２貫通孔３５ｂが形成されている。そして、この二つの貫通孔３５ａ，３５ｂの配置は、二つの挿通孔３３（３３ａ，３３ｂ）の中心ｃｐから仮想円周ｖｌに沿ってオフセットされている。すなわち、二つの貫通孔３５ａ，３５ｂは、仮想円周ｖｌに沿った一側に位置する一側挿通孔３３ａよりも、仮想円周ｖｌに沿った他側に位置する他側挿通孔３３ｂに近接している。ただし、外歯歯車３０の環状本体部３１において、仮想円周ｖｌに沿って隣り合う任意の二つの挿通孔３３間の構成は、互いに同一となる。すなわち、外歯歯車３０の環状本体部３１は、全体として、その中心軸線ｃａを中心とした回転対称、より詳しくは三回対称となっている。
【００３７】
図２に示すように、このような構成の外歯歯車３０において、環状本体部３１は、仮想円周ｖｌに沿った挿通孔３３の一側よりも、仮想円周ｖｌに沿った挿通孔３３の他側に、大きな部分を有するようになる。言い換えると、一つの挿通孔３３と仮想円周ｖｌに沿って当該挿通孔３３の他側に位置する貫通孔３５（３５ａ）とによって画成される他側枠部３７ｂの幅ｗｂは、当該挿通孔３３と仮想円周ｖｌに沿って当該挿通孔３３の一側に位置する貫通孔３５（３５ｂ）とによって画成される一側枠部３７ａの幅ｗａよりも、広くなっている。
【００３８】
外歯歯車３０が、固定されたケース１５に対して、仮想円周ｖｌに沿った一側を前方とし且つ仮想円周ｖｌに沿った他側を後方とする第１の方向（図２における反時計回り方向）ｄｘへ回転したとする。このとき、外歯歯車３０は、挿通孔３３内に位置するクランクシャフト２５を介してキャリア２０とともに、動作する。したがって、外歯歯車３０は、クランクシャフト２５から回転方向とは逆方向の反力を受ける。すなわち、外歯歯車３０は、第１の方向ｄｘへ回転する際、仮想円周ｖｌに沿って挿通孔３３の他側に位置する領域、つまり他側枠部３７ｂにおいてクランクシャフト２５からの反力を受けることになる。逆に、外歯歯車３０が、固定されたケース１５に対して、仮想円周ｖｌに沿った他側を前方とし且つ仮想円周ｖｌに沿った一側を後方とする第２の方向（図２における時計回り方向）ｄｙへ回転すると、外歯歯車３０は、仮想円周ｖｌに沿って挿通孔３３の一側に位置する領域、つまり一側枠部３７ａにおいてクランクシャフト２５からの反力を受けることになる。
【００３９】
図２に示された外歯歯車３０では、他側枠部３７ｂの幅ｗｂが、一側枠部３７ａの幅ｗａよりも広くなっている。したがって、図２に示された外歯歯車３０は、ケース１５に対して第１の方向ｄｘへ回転する際に当該外歯歯車３０に負荷される荷重に対し、ケース１５に対して第２の方向ｄｙへ回転する際に当該外歯歯車３０に負荷される荷重に対するよりも、高い剛性を持つようになる。
【００４０】
そこで、外歯歯車３０がケース１５に対して第１の方向ｄｘへ回転することによって、図６を参照して説明した一方向ｄａｘ，ｄｂｘ，ｄｃｘへの相対回転が偏心揺動型歯車装置１０内において引き起こされ、その結果、遠位側アーム２ａｄを近位側アーム２ａｐに対して持ち上げる或いは締結具を締め付けるよう、この外歯歯車３０を有した偏心揺動型歯車装置１０をロボット１に組み込むことが好ましい。言い換えると、外歯歯車３０がケース１５に対して第２の方向ｄｙへ回転することによって、図６を参照して説明した他方向ｄａｙ，ｄｂｙ，ｄｃｙへの相対回転が偏心揺動型歯車装置１０内において引き起こされるよう、この外歯歯車３０を有した偏心揺動型歯車装置１０をロボット１に組み込むことが好ましい。このような偏心揺動型歯車装置１０のロボット１への適用において、外歯歯車３０は、高負荷が掛かる遠位側アーム２ａｄの持ち上げ或いは締結具の締め付け時に、高い剛性を呈するようになる。その一方で、外歯歯車３０は、遠位側アーム２ａｄを下げ降ろす際或いは締結具を緩める際には、低負荷に見合った最低限の剛性を呈することになる。
【００４１】
以上のようにして、第１具体例における外歯歯車３０及び偏心揺動型歯車装置１０では、外歯歯車３０のケース１５に対する回転方向に応じて、外歯歯車３０が異なる剛性を持つようになる。したがって、この外歯歯車３０及び偏心揺動型歯車装置１０によれば、全体的な剛性の強化に起因した大型重量化を効果的に回避しながら、偏心揺動型歯車装置１０の適用に応じた十分な剛性を呈することができる。これにより、外歯歯車３０及び偏心揺動型歯車装置１０の予期せぬ損傷を効果的に防止し、外歯歯車３０及び偏心揺動型歯車装置１０の信頼性を効果的に向上させることができる。
【００４２】
次に、図３に示された外歯歯車３０の第２具体例について説明する。図２に示された第１具体例では、隣り合う二つの挿通孔３３の間に、貫通孔３５が二つ形成されていたが、第２具体例に係る外歯歯車３０では、隣り合う二つの挿通孔３３の間に、貫通孔３５が一つだけ形成されている。第２具体例に係る外歯歯車３０は、第１具体例と貫通孔３５の数において異なり、その他において同一に構成され得る。したがって、第２具体例に係る外歯歯車３０において、貫通孔３５は、仮想円周ｖｌに沿った一側に位置する一側挿通孔３３ａよりも仮想円周ｖｌに沿った他側に位置する他側挿通孔３３ｂに近接して、設けられている。また、一つの貫通孔３５と仮想円周ｖｌに沿って当該貫通孔３５の一側に位置する一側挿通孔３３ａとの間に位置する他側枠部３７ｂの幅ｗｂは、当該貫通孔３５と仮想円周ｖｌに沿って当該貫通孔３５の他側に位置する他側挿通孔３３ｂとの間に位置する一側枠部３７ａの幅ｗａよりも太くなっている。
【００４３】
以上の構成からなる図３に示された第２具体例に係る外歯歯車３０は、ケース１５に対して第１の方向ｄｘへ回転する際に負荷される荷重に対し、ケース１５に対して第２の方向ｄｙへ回転する際に負荷される荷重に対するよりも、高い剛性を呈するようになる。このような第２具体例に係る外歯歯車３０を用いた場合、第１具体例に係る外歯歯車を用いた場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００４４】
次に、図４及び図５に示された外歯歯車３０の第３具体例について説明する。図４及び図５に示された第３具体例に係る外歯歯車３０では、隣り合う二つの挿通孔３３の間に、第１貫通孔３５ａ及び第２貫通孔３５ｂの二つの貫通孔３５が形成されている。しかしながら、図４に示すように、二つの貫通孔３５ａ，３５ｂの配置は、仮想円周ｖｌに沿って二つの挿通孔３３の中間に位置している。したがって、第３具体例に係る外歯歯車３０では、他側枠部３７ｂの幅ｗｂと一側枠部３７ａの幅ｗａが同一となっている。そして、図４に示された平面視における外歯歯車３０の外輪郭は、仮想円周ｖｌに沿って隣り合う二つの挿通孔３３の中心ｃｐと中心軸線ｃａとを通過する軸線Ａを中心として、対称となっている。
【００４５】
その一方で、図４及び図５に示すように、二つの挿通孔３３の間に補強部３８が形成されている。補強部３８は、二つの挿通孔３３の間において、仮想円周ｖｌに沿った他側に位置する他側挿通孔３３ｂよりも仮想円周ｖｌに沿った一側に位置する挿通孔に近接している。図４に示された例では、補強部３８は、他側枠部３７ｂに設けられている。補強部３８は、外歯歯車３０の剛性を強化するための部位である。図５に示すように、補強部３８は、厚みを増加するための膨出部として、形成され得る。すなわち、図４及び図５に示された第３具体例では、二つの挿通孔３３の中心ｃｐと中心軸線ｃａとを通過する軸線Ａを中心として、外歯歯車３０の厚みに関し、非対称となっている。
【００４６】
図５に示すように、第３具体例に係る外歯歯車３０において、他側枠部３７ｂの厚みｔｂは、一側枠部３７ａの厚みｔａよりも厚くなっている。したがって、図４及び図５に示された外歯歯車３０では、外歯歯車３０は、ケース１５に対して第１の方向ｄｘへ回転する際に負荷される荷重に対し、ケース１５に対して第２の方向ｄｙへ回転する際に負荷される荷重に対するよりも、高い剛性を呈するようになる。このような第３具体例に係る外歯歯車３０を用いた場合、第１具体例に係る外歯歯車を用いた場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００４７】
以上に説明した本実施の形態において、クランクシャフト２５が通過する挿通孔３３が、中心軸線ｃａを中心とする仮想円周ｖｌ上に、複数形成されている。仮想円周ｖｌに沿って隣り合う二つの挿通孔３３の中心ｃｐと外歯歯車３０の中心軸線ｃａとを通過する軸線Ａに関し、外歯歯車３０は非対称な構成を有している。このような外歯歯車３０によれば、一方の方向に回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車３０の剛性と、他方の方向に回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車３０の剛性が、異なるようになる。したがって、より大きな荷重が外歯歯車３０に負荷されるようになる回転方向において、外歯歯車３０がより高い剛性を持つよう、外歯歯車３０を偏心揺動型歯車装置１０に組み込むことによって、外歯歯車３０の耐久性を効果的に改善することができる。この結果、回転方向に応じて偏心揺動型歯車装置１０に負荷されるようになる荷重の大小に依存することなく、外歯歯車３０の変形を効果的に防止することができる。これにより、外歯歯車の予期せぬ破損を効果的に防止して、外歯歯車３０の長寿命化を実現することができる。
【００４８】
また、図２又は図３に示された具体例において、外歯歯車３０には、クランクシャフト２５が通過する二つの挿通孔３３の間に、貫通孔３５が形成されている。貫通孔３５の配置は、二つの挿通孔３５の中心ｃｐからずれている。言い換えると、貫通孔３５は、挿通孔３３が配列されている仮想円周ｖｌに沿った一側に位置する一側挿通孔３３ａよりも、仮想円周ｖｌに沿った他側に位置する他側挿通孔３３ｂに近接して、位置している。したがって、この貫通孔３５を用いることにより、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車３０を極めて単純な構成により実現することができる。しかも、この貫通孔３５として、キャリア２０の柱部２１ａが通過する孔を利用することができる。この場合、専用の孔を新たに形成することに起因した、外歯歯車全体としての剛性の低下を防止することができる。
【００４９】
換言すると、図２又は図３に示された具体例において、二つの挿通孔３３のうちの仮想円周ｖｌに沿った一側に位置する一側挿通孔３３ａと貫通孔３５との間に位置し且つ半径方向に延びる他側枠部３７ｂの仮想円周ｖｌへの幅ｗｂは、二つの挿通孔３３のうちの仮想円周ｖｌに沿った他側に位置する他側挿通孔３３ｂと貫通孔３５との間に位置し且つ半径方向に延びる一側枠部３７ａの仮想円周ｖｌへの幅ｗａよりも太くなっている。すなわち、貫通孔３５と仮想円周ｖｌに沿った一側に位置する一側挿通孔３３ａとの間に位置する他側枠部３７ｂの幅ｗｂは、貫通孔３５と仮想円周ｖｌに沿った他側に位置する他側挿通孔３３ｂとの間に位置する一側枠部３７ａの幅ｗａよりも太くなっている。貫通孔３５を用いて枠部３７ａ，３７ｂの幅ｗａ，ｗｂを調整することによれば、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車３０を、極めて単純な構成により実現することができる。しかも、この貫通孔３５として、ケース２０の柱部２１ａが通過する孔を利用することができる。この場合、専用の貫通孔３５を新たに形成することに起因した、外歯歯車全体としての剛性の低下を防止することができる。
【００５０】
さらに、図４及び図５に示された具体例において、外歯歯車３０は、二つの挿通孔３３の中心ｃｐと中心軸線ｃａとを通過する軸線Ａを中心として、外歯歯車３０の厚みに関し、非対称な構成を有している。所定の軸線Ａを中心として厚みを非対称に変化させることによれば、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車３０を、極めて単純な構成により実現することができる。例えば、挿通孔３３が配列されている仮想円周ｖｌに沿って挿通孔３３の他側となる領域３７ｂの厚みｔｂを、当該挿通孔３３の一側となる領域３７ａの厚みｔａよりも、増大させる。この例では、ケース１５が固定された状態で外歯歯車３０が、仮想円周ｖｌの一側を前方とするとともに他側を後方として外歯歯車３０が回転する際、クランクシャフト２５が挿通した挿通孔３３の周囲部分を、厚肉部分が、移動方向後方から補強する。すなわち、外歯歯車３０は、このような回転にともなってクランクシャフト２５から負荷される力に対し、高い剛性を効率的に付与される。その一方で、仮想円周ｖｌの他側を前方とし一側を後方として外歯歯車３０が回転する際には、当該外歯歯車３０に負荷される荷重に対する剛性を維持することができる。
【００５１】
さらに、図４及び図５に示された一実施の形態において、外歯歯車３０には、クランクシャフト２５が通過する二つの挿通孔３３の間に、補強部３８が形成されている。補強部３８は、仮想円周ｖｌに沿った他側に位置する他側挿通孔３３ｂよりも仮想円周ｖｌに沿った一側に位置する一側挿通孔３３ａに近接して、配置されている。すなわち、補強部３８は、二つの挿通孔３３の中心ｃｐと中心軸線ｃａとを通過する軸線Ａからオフセットされる。この補強部３８の設置によれば、回転方向に応じて剛性が異なる外歯歯車３０を、極めて単純な構成により実現することができる。例えば、ケース１５が固定された状態で外歯歯車３０が、仮想円周ｖｌの一側を前方とするとともに他側を後方として外歯歯車３０が回転する際、クランクシャフト２５が挿通した挿通孔３３の周囲部分を、補強部３８が、クランクシャフト２５の移動方向後方から補強する。すなわち、外歯歯車３０は、このような回転にともなって負荷されるクランクシャフト２５からの力に対し、高い剛性を効率的に付与される。その一方で、仮想円周ｖｌの他側を前方とし一側を後方として外歯歯車３０が回転する際には、当該外歯歯車３０に負荷される荷重に対する剛性を維持することができる。
【００５２】
また、本実施の形態において、ロボット１は、偏心揺動型歯車装置１０と、偏心揺動型歯車装置１０を介して接続された一対のアーム２ａｐ，２ｂｐ，２ｃｐ，２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄと、を有している。そして、外歯歯車３０の外歯３９と係合する内歯１６を有したケース１５に対して外歯歯車３０が一方向ｄａｘ，ｄｂｘ，ｄｃｘに相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車３０の剛性は、ケース１５に対して外歯歯車３０が他方向ｄａｙ，ｄｂｙ，ｄｃｙに相対回転する際に負荷される外力に対する外歯歯車３０の剛性よりも強くなっている。このロボット１では、一方のアーム２ａｐ，２ｂｐ，２ｃｐに対して他方のアーム２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄを持ち上げる動作時に、一方のアーム２ａｐ，２ｂｐ，２ｃｐに対して他方のアーム２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄを下げ降ろす動作時よりも、大きな荷重が外歯歯車３０に負荷されることになる。したがって、一方のアーム２ａｐ，２ｂｐ，２ｃｐに対して他方のアーム２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄの自重に抗して当該他方のアーム２ａｄ，２ｂｄ，２ｃｄを持ち上げるように偏心揺動型歯車装置１０が動作する際、外歯歯車３０がケース１５に対して一方向ｄａｘ，ｄｂｘ，ｄｃｘに相対回転することが好ましい。このような偏心揺動型歯車装置１０のロボット１への適用によれば、偏心揺動型歯車装置１０の外歯歯車３０は、より大きな荷重が負荷される動作時に、より強い剛性を呈するようになる。したがって、偏心揺動型歯車装置１０の耐久性を改善し、偏心揺動型歯車装置１０の長寿命化を図ることができる。
【００５３】
ところで、一方向ｄａｘ，ｄｂｘ，ｄｃｘに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性が、他方向ｄａｙ，ｄｂｙ，ｄｃｙに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性よりも強くなっている外歯歯車３０を有した第１の偏心揺動型歯車装置１０と、一方向にｄａｘ，ｄｂｘ，ｄｃｘに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性が、他方向ｄａｙ，ｄｂｙ，ｄｃｙに相対回転する際に負荷される外力に対する剛性よりも弱くなっている外歯歯車３０を有した第２の偏心揺動型歯車装置１０と、を含む歯車装置群を所持していることが好ましい。第１の偏心揺動型歯車装置１０及び第２の偏心揺動型歯車装置１０を含む歯車装置群を所持しておくことによって、第１の偏心揺動型歯車装置１０及び第２の偏心揺動型歯車装置１０から適切な偏心揺動型歯車装置１０を選択することが可能となる。これにより、意図しない偏心揺動型歯車装置１０の損傷を効果的に回避することができる。
【００５４】
また、このような歯車装置群に関しては、第１の偏心揺動型歯車装置１０の外歯歯車３０及び第２の偏心揺動型歯車装置１０の外歯歯車３０が、対応する偏心揺動型歯車装置１０に表裏を逆にして組み込んだ同一構成の歯車であることが好ましい。すなわち、上述の一実施の形態のように、同一の外歯歯車３０の表裏の向きを変えることによって、第１の偏心揺動型歯車装置１０及び第２の偏心揺動型歯車装置１０が準備され得ることが好ましい。この場合、第１の偏心揺動型歯車装置１０及び第２の偏心揺動型歯車装置１０の間で、外歯歯車３０は、表裏の向きを変更すると同一となる表裏対称となり、すべての構成要素を共通とすることができる。
【００５５】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。
【００５６】
まず、図４及び図５の第３具体例において、膨出部としての補強部３８を形成することにより、回転方向に応じて外歯歯車３０の剛性が異なるようにした。しかしながら、この例に限られず、補強部３８として、挿通孔３３が配列されている仮想円周９８に沿った挿通孔３３の一側及び他側のいずれか一方となる部分に、リブ等の補強構造物を設けるようにしてもよい。また、挿通孔３３が配列されている仮想円周ｖｌに沿った挿通孔３３の一側及び他側のいずれか一方となる部分の厚みを薄くすることで、外歯歯車３０の軽量化を実現しながら、外歯歯車３０の剛性が回転方向に応じて異なるようにしてもよい。
【００５７】
また、上述した実施の形態において、偏心揺動型歯車装置１０が、第１外歯歯車３０ａ及び第２外歯歯車３０ｂの二つの外歯歯車３０を含む例を示した。しかしながら、この例に限られず、偏心揺動型歯車装置１０が、外歯歯車３０を一つだけ含むようにしてもよいし、或いは、三以上の外歯歯車３０を含むようにしてもよい。
【００５８】
さらに、上述した実施の形態において、偏心揺動型歯車装置１０が、三つのクランクシャフト２５を有する例を示したが、この例に限られず、二つのクランクシャフト２５を有するようにしてもよいし、四以上のクランクシャフト２５を有するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
ｄａ    軸方向
ｄｒ    径方向
ａｃ    回転軸線
ａｍ    回転軸線
ｃａ    中心軸線
ｖｌ    仮想円周
Ａ      軸線
１      ロボット
５      駆動装置
１０    偏心揺動型歯車装置
１５    ケース
１６    内歯
２０    キャリア
２１    第１プレート
２１ａ  柱部
２２    第２プレート
２３    支持孔
２５    クランクシャフト
２６ａ  第１偏心体
２６ｂ  第２偏心体
２７    入力歯車
３０    外歯歯車
３０ａ  第１外歯歯車
３０ｂ  第２外歯歯車
３１    環状本体部
３３    挿通孔
３３ａ  一側挿通孔
３３ｂ  他側挿通孔
３５    貫通孔
３５ａ  第１貫通孔
３５ｂ  第２貫通孔
３７    枠部
３７ａ  一側枠部
３７ｂ  他側枠部
３８    補強部
３９    外歯
【図１】
0006573777.tif 000002
【図２】
0006573777.tif 000003
【図３】
0006573777.tif 000004
【図４】
0006573777.tif 000005
【図５】
0006573777.tif 000006
【図６】
0006573777.tif 000007