(57)【要約】【課題】回転数変換装置、電気機械装置を小型化する技術を提供する。【解決手段】回転数変換装置であって、導電線を通過させる中空部を有する中心軸と、前記中心軸の周りに配置され、回転中心が前記中心軸からずれており、外部の駆動装置の駆動軸が接続可能な第１の歯車と、前記第１の歯車と咬み合う入力部を有し、回転中心が前記中心軸と同心である回転数変換機構と、前記第１の歯車と、前記回転数変換機構と、を内部に格納し、前記第１の歯車の回転中心の延長上に前記外部の駆動装置の駆動軸を通過させる開口部を有するケーシングと、を備え、前記ケーシングは、前記ケーシングの外周を前記中心軸と平行な方向に延長した仮想的な筒形状の内部に前記外部駆動装置が収まるように、前記外部駆動装置が接続されるケーシングである、回転数変換装置。【選択図】図３
2013108611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数変換装置であって、
導電線を通過させる中空部を有する中心軸と、
前記中心軸の周りに配置され、回転中心が前記中心軸からずれており、外部の駆動装置の駆動軸が接続可能な第１の歯車と、
前記第１の歯車と咬み合う入力部を有し、回転中心が前記中心軸と同心である回転数変換機構と、
前記第１の歯車と、前記回転数変換機構と、を内部に格納し、前記第１の歯車の回転中心の延長上に前記外部の駆動装置の駆動軸を通過させる開口部を有するケーシングと、
を備え、
前記ケーシングは、前記ケーシングの外周を前記中心軸と平行な方向に延長した仮想的な筒形状の内部に前記外部駆動装置が収まるように、前記外部駆動装置が接続されるケーシングである、回転数変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転数変換装置において、
前記回転数変換機構は、
前記回転数変換機構の中心部に配置されたサンギアと、
前記回転数変換機構の外周部に配置されたアウターギアと、
前記サンギアと前記アウターギアとの間に配置されたプラネタリーギアと、
前記プラネタリーギアが接続されたプラネタリーキャリアと、を有する遊星ギアを含み、
前記回転数変換機構は、前記サンギアと前記アウターギアと前記プラネタリーキャリアの３つのうちの１つが前記第２の歯車と接続または一体に構成された入力であり、残り２つのうちの１つが前記ケーシングと固定され、残りの１つが出力である、回転数変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転数変換装置において、
前記回転数変換機構は、
前記回転数変換機構の中心部に配置されたウェーブジェネレーターと、
前記回転数変換機構の外周部に配置されたサーキュラスプラインと、
前記ウェーブジェネレーターと前記サーキュラスプラインとの間に配置されたフレックススプラインと、を有するハーモニックドライブ（「ハーモニックドライブ」は登録商標）機構を含み、
前記回転数変換機構は、前記ウェーブジェネレーターと、前記サーキュラスプラインと、前記フレックススプラインの３つのうちの１つが前記第２の歯車と接続または一体に構成された入力であり、残り２つのうちの１つが前記ケーシングと固定され、残りの１つが出力である、回転数変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の回転数変換装置において、
前記回転数変換機構は、
外縁にエピトロコイド平行曲線形状を有し中心に形成された第１の孔と前記第１の孔の周りに形成された複数の第２の孔とを有する曲線板と、
前記曲線板の前記エピトロコイド平行曲線と接するように配置される外ピンと、
前記第２の孔の中に配置される内ピンと、
前記第１の孔の中に配置される偏心体と、を有するサイクロ機構を含み、
前記偏心体と前記外ピンと前記内ピンの３つのうちの１つが前記第２の歯車と接続または一体に構成された入力であり、残り２つのうちの１つが前記ケーシングと固定され、残りの１つが出力である、回転数変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転数変換装置において、
前記回転数変換機構が増速機として機能する場合には、前記第１の歯車は、前記入力部よりも大きく設定されており、
前記回転数変換機構が減速機として機能する場合には、前記第１の歯車は、前記入力部よりも小さく設定されている、回転数変換装置。
【請求項６】
電気機械装置であって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転数変換装置と、
前記ケーシングの外周を前記中心軸と平行な方向に延長した仮想的な筒形状の内部に収まるように前記ケーシングに接続された外部駆動装置と、
を備える、電気機械装置。
【請求項７】
アクチュエーターであって、
請求項６に記載の電気機械装置を備える、アクチュエーター。
【請求項８】
ロボットであって、
基部と、
前記基部を移動させる駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、請求項６に記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【請求項９】
ロボットであって、
基部と、
前記基部に対して相対的に運動する運動部と、
前記運動部を前記基部に対して運動させる駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、請求項６に記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【請求項１０】
ロボットハンドであって、
基部と、
前記基部に配置され、対象物を把持する把持部と、
前記把持部を駆動して前記把持部に対して前記対象物を把持させる駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、請求項７に記載のアクチュエーターを含む、ロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転数変換装置、電気機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの関節部位を駆動する動力源としては、通常、モーターが用いられる（下記特許文献１等）。モーターは、一般に、モーターの回転速度やトルクを調整する減速機などの回転機構と接続されて用いられる。ロボットを小型化するためには、モーターや回転機構をよりコンパクトに構成することが望ましい。これまで、こうした要求に対して十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、回転数変換装置、電気機械装置を小型化する技術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】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
回転数変換装置であって、導電線を通過させる中空部を有する中心軸と、前記中心軸の周りに配置され、回転中心が前記中心軸からずれており、外部の駆動装置の駆動軸が接続可能な第１の歯車と、前記第１の歯車と咬み合う入力部を有し、回転中心が前記中心軸と同心である回転数変換機構と、前記第１の歯車と、前記回転数変換機構と、を内部に格納し、前記第１の歯車の回転中心の延長上に前記外部の駆動装置の駆動軸を通過させる開口部を有するケーシングと、を備え、前記ケーシングは、前記ケーシングの外周を前記中心軸と平行な方向に延長した仮想的な筒形状の内部に前記外部駆動装置が収まるように、前記外部駆動装置が接続されるケーシングである、回転数変換装置。
この回転数変換装置によれば、回転機構の少なくとも一部がローターの収容空間に収容されて、回転を発生させるローターと、それを伝達する回転機構とが一体的に構成されるとともに、外部駆動装置をケーシングの外周より内側に収めることが出来るので、回転数変換装置が小型化される。
【０００７】
［適用例２］
適用例１に記載の回転数変換装置において、前記回転数変換機構は、前記回転数変換機構の中心部に配置されたサンギアと、前記回転数変換機構の外周部に配置されたアウターギアと、前記サンギアと前記アウターギアとの間に配置されたプラネタリーギアと、前記プラネタリーギアが接続されたプラネタリーキャリアと、を有する遊星ギアを含み、前記回転数変換機構は、前記サンギアと前記アウターギアと前記プラネタリーキャリアの３つのうちの１つが前記第２の歯車と接続または一体に構成された入力であり、残り２つのうちの１つが前記ケーシングと固定され、残りの１つが出力である、回転数変換装置。
この回転数変換装置によれば、遊星ギアとローターとが一体的に構成されるため、回転数変換装置が小型化される。
【０００８】
［適用例３］
適用例１に記載の回転数変換装置において、前記回転数変換機構は、前記回転数変換機構の中心部に配置されたウェーブジェネレーターと、前記回転数変換機構の外周部に配置されたサーキュラスプラインと、前記ウェーブジェネレーターと前記サーキュラスプラインとの間に配置されたフレックススプラインと、を有するハーモニックドライブ（「ハーモニックドライブ」は登録商標）機構を含み、前記回転数変換機構は、前記ウェーブジェネレーターと、前記サーキュラスプラインと、前記フレックススプラインの３つのうちの１つが前記第２の歯車と接続または一体に構成された入力であり、残り２つのうちの１つが前記ケーシングと固定され、残りの１つが出力である、回転数変換装置。
この回転数変換装置によれば、ハーモニックドライブ（登録商標）機構とローターとが一体的に構成されるため、回転数変換装置が小型化される。
【０００９】
［適用例４］
適用例１に記載の回転数変換装置において、前記回転数変換機構は、外縁にエピトロコイド平行曲線形状を有し中心に形成された第１の孔と前記第１の孔の周りに形成された複数の第２の孔とを有する曲線板と、前記曲線板の前記エピトロコイド平行曲線と接するように配置される外ピンと、前記第２の孔の中に配置される内ピンと、前記第１の孔の中に配置される偏心体と、を有するサイクロ機構を含み、前記偏心体と前記外ピンと前記内ピンの３つのうちの１つが前記第２の歯車と接続または一体に構成された入力であり、残り２つのうちの１つが前記ケーシングと固定され、残りの１つが出力である、回転数変換装置。
この回転数変換装置によれば、サイクロ機構とローターとが一体的に構成されるため、回転数変換装置が小型化される。
【００１０】
［適用例５］
適用例１〜４のいずれか一つに記載の回転数変換装置において、前記回転数変換機構が増速機として機能する場合には、前記第１の歯車は、前記入力部よりも大きく設定されており、前記回転数変換機構が減速機として機能する場合には、前記第１の歯車は、前記入力部よりも小さく設定されている、回転数変換装置。
この回転数変換装置によれば、増速比あるいは、減速比をより大きくすることが可能となる。
【００１１】
［適用例６］
電気機械装置であって、適用例１〜５のいずれか一つの適用例に記載の回転数変換装置と、前記ケーシングの外周を前記中心軸と平行な方向に延長した仮想的な筒形状の内部に収まるように前記ケーシングに接続された外部駆動装置と、を備える、電気機械装置。
この適用例によれば、外周を前記中心軸と平行な方向に延長した仮想的な筒形状の内部に収まるようにケーシングに外部駆動装置が接続されるので、電気機械装置の小型化が可能である。
【００１２】
［適用例７］
アクチュエーターであって、適用例６に記載の電気機械装置を備える、アクチュエーター。
このアクチュエーターによれば、駆動源として小型化された電気機械装置を用いるため、よりコンパクトな構成とすることが可能である。
【００１３】
［適用例８］
ロボットであって、基部と、前記基部を移動させる駆動部と、を備え、前記駆動部は、適用例６に記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【００１４】
［適用例９］
ロボットであって、基部と、前記基部に対して相対的に運動する運動部と、前記運動部を前記基部に対して運動させる駆動部と、を備え、前記駆動部は、適用例６に記載の電気機械装置を含む、ロボット。
【００１５】
［適用例１０］
ロボットハンドであって、基部と、前記基部に配置され、対象物を把持する把持部と、前記把持部を駆動して前記把持部に対して前記対象物を把持させる駆動部と、を備え、前記駆動部は、適用例７に記載のアクチュエーターを含む、ロボットハンド。
【００１６】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、回転数変換装置の他、それを用いた電気機械装置（モーター）、アクチュエーターやロボット、ロボットアーム、移動体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例としてのロボットアーム１０（「ロボットハンド」とも呼ぶ。）の構成を示す概略図である。
【図２】本実施例の参考例としてのロボットアーム１０ｃｆを示す概略図である。
【図３】動力発生装置１００の内部構成を示す概略断面図である。
【図４】動力発生装置１００の各構成部を分解して示す概略分解断面図である。
【図５】回転機構部１３０の内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図である。
【図６】本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ａの構成を示す概略図である。
【図７】本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｂの構成を示す概略図である。
【図８Ａ】第１実施例の変形例を示す説明図である。
【図８Ｂ】第１実施例の変形例を示す説明図である。
【図８Ｃ】第１実施例の変形例を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施例としての回転機構部１３０Ａの内部構成を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例としての回転機構部１３０Ａの構成を示す概略図である。
【図１１】回転機構部１３０Ａの二段式の遊星ギアにおいて回転駆動力が伝達される機構を説明するための、模式図である。
【図１２】本発明の第３実施例としての回転機構部１３０Ｂの内部構成を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第３実施例としての回転機構部１３０Ｂの構成を示す概略図である。
【図１４】回転機構部１３０Ｂの内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の第３実施例としての回転機構部１３０Ｃの内部構成を示す概略断面図である。
【図１６】本発明の第３実施例としての回転機構部１３０Ｃの構成を示す概略図である。
【図１７】本発明の第５実施例としての回転機構部１３０Ｃの内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図である。
【図１８】本発明の第５実施例としての回転機構部１３０Ｄの構成を示す概略断面図である。
【図１９】回転機構部１３０Ｄにおいて、回転軸１７０に換えてローター１２１に取り付けられる回転軸の種類を例示する概略図である。
【図２０】本発明の第６実施例としての回転機構部１３０Ｅの内部構成を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の第６実施例としての回転機構部１３０Ｅの構成を示す概略図である。
【図２２】サイクロ機構を模式的に示す説明図である。
【図２３】第６の実施例の変形例としての回転機構部１３０Ｆの構成を示す概略図である。
【図２４】第７の実施例としての回転機構部１３０Ｇの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
A．第１実施例：
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例としてのロボットアーム１０（「ロボットハンド」とも呼ぶ。）の構成を示す概略図である。図１（Ａ）は、ロボットアーム１０の変形態様を示す模式図であり、変形前のロボットアーム１０と、変形後のロボットアーム１０とが図示されている。なお、図１（Ａ）には、互いに直交する３次元矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されている。
【００１９】
ロボットアーム１０は、４つの基体部１１〜１４を備える。４つの基体部１１〜１４はそれぞれ、第１〜第３の関節部Ｊ１〜Ｊ３を介して、互いに直列に連結されている。以後、ロボットアーム１０において、第１の基体部１１側を「後端側」と呼び、第４の基体部１４側を「先端側」と呼ぶ。
【００２０】
ロボットアーム１０は、各関節部Ｊ１〜Ｊ３における回動により、各基体部１１〜１４の連結角度が変わり、全体として湾曲状の形態に変形する。なお、図１（Ａ）では、ロボットアーム１０の変形後の態様として、ロボットアーム１０が紙面上側に向かって湾曲した状態が図示されている。
【００２１】
図１（Ｂ）は、ロボットアーム１０の内部構成を示す概略断面図である。なお、図１（Ｂ）には、図１（Ａ）と対応するように三次元矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されている。各基体部１１〜１４の内部は中空であり、各関節部Ｊ１〜Ｊ３の動力源である動力発生装置１００と、動力発生装置１００からの駆動力が伝達される２つのベベルギア（かさ歯車）２１，２２と、が収容されている。以下では、第１と第２の基体部１１，１２を連結する第１の関節部Ｊ１の構成について説明する。なお、第２と第３の基体部１２，１３を連結する第２の関節部Ｊ２および第３と第４の基体部１３，１４を連結する第３の関節部Ｊ３の構成は、第１の関節部Ｊ１の構成と同様であるため、その説明は省略する。
【００２２】
動力発生装置１００は、電磁力により回転駆動力を発生するモーター部１２０と、回転機構部１３０（回転数変換機構）と、を有している。回転機構部１３０は円筒形をしており、モーター部１２０は回転機構部１３０の回転中心から外側にずれた位置に配置している。動力発生装置１００の詳細な内部構成については後述する。動力発生装置１００は、第１の基体部１１の先端側に配置されており、第１のベベルギア２１の回転軸と接続されている。第１のベベルギア２１は、その回転軸が第１と第２の基体部１１，１２の境界を貫通するように配置され、回転軸の先端に設けられた歯車部（ギア部）が第２の基体部１２内に配置されている。
【００２３】
第２のベベルギア２２は、第２の基体部１２の後端側において、そのギア部が第１のベベルギア２１のギア部と連結するように、第２の基体部１２の内壁面に固定的に取り付けられている。動力発生装置１００から伝達された回転駆動力によって、第１のベベルギア２１が回転する。第１のベベルギア２１の回転により、第２のベベルギア２２が回転し、第２の基体部１２が回動する。
【００２４】
ところで、ロボットアーム１０の内部には、各回転機構部１３０に電力や制御信号を送信するための導電線の束である導電線束２５が挿通されている。具体的には、導電線束２５は、後端側から第１の基体部１１の内部に挿通され、その一部の導電線が分岐して第１の基体部１１内のモーター部１２０の接続部に接続される。そして、残りの導電線束２５は、回転機構部１３０の中央を通る貫通孔（後述）と、第１のベベルギア２１の中心軸を貫通する貫通孔（図示は省略）とを通って、第２の基体部１２へと延びる。
【００２５】
導電線束２５は、第２の基体部１２においても、同様に配設されている。即ち、第２の基体部１２内部に挿通された導電線束２５は、その一部がモーター部１２０に接続され、残りが、回転機構部１３０および第１のベベルギア２１の内部を通って、第３の基体部１３へと挿通される。そして、第３の基体部１３に挿通された導電線束２５は、モーター部１２０に接続される。なお、第４の基体部１４には、モーター部１２０がないので、導電線束２５は、第３の基体部１３のモーター部１２０に接続されているが、第３の基体部１３の回転機構部１３０及び第１のベベルギア２１の内部を通っていない。
【００２６】
図２（Ａ），（Ｂ）は、本実施例の参考例としてのロボットアーム１０ｃｆを示す概略図である。図２（Ａ），（Ｂ）は、導電線束２５が動力発生装置１００および第１のベベルギア２１の外部に配線されている点以外は、図１（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。
【００２７】
この参考例のロボットアーム１０ｃｆでは、導電線束２５が各関節部Ｊ１〜Ｊ３において外部に露出されている。そのため、ロボットアーム１０ｃｆの変形に伴って、各関節部Ｊ１〜Ｊ３において、導電線束２５が各基体部１１〜１４に挟まれるなどして劣化してしまう可能性がある。また、導電線束２５が外部に露出していることにより、ロボットアーム１０ｃｆの意匠性を低下させてしまう可能性がある。しかし、本実施例のロボットアーム１０であれば、導電線束２５の外部に露出していないため、こうした不具合の発生が抑制されている。
【００２８】
図３は、動力発生装置１００の内部構成を示す概略断面図であり、図４は、動力発生装置１００の各構成部を分解して示す概略分解断面図である。なお、図３および図４には、動力発生装置１００に接続される第１のベベルギア２１の回転軸が二点鎖線で図示されている。動力発生装置１００は、中心軸１１０と、モーター部１２０と、回転機構部１３０とを備える。
【００２９】
中心軸１１０は、回転機構部１３０の中央を貫通するように配置されている。モーター部１２０は、中心軸１１０からずれた位置で回転機構部１３０と接続されている。中心軸１１０は、軸方向に延びる貫通孔１１１を有しており、貫通孔１１１には、導電線束２５が挿通されている。
【００３０】
回転数機構部１３０は、ケーシング１２２と、第１の歯車１２３と、ローター１２１と、ギア固定部１３１と、プラネタリーギア１３２と、負荷接続部１３３と、を備える。ケーシング１２２は、略円筒形状の中空容体であり、内部に第１の歯車１２３と、ローター１２１と、ギア固定部１３１と、プラネタリーギア１３２と、を収容する。ケーシング１２２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；carbon fiber reinforced plastics）などの樹脂材料によって構成されるものとしても良い。これによって、回転機構部１３０の軽量化が可能である。
【００３１】
ケーシング１２２の底面の中央には、中心軸１１０を挿通するための貫通孔１２２１が形成されている。中心軸１１０とケーシング１２２とは互いに固定的に取り付けられる。なお、ケーシング１２２の外側には、中心軸１１０の保持性を向上させるための軸受けリング１１３が勘合的に取り付けられている。また、ケーシング１２２の底面の中央からズレた位置には、外付けされるモーター部１２０の回転軸１２５を通すための開口１２７が設けられている。
【００３２】
第１の歯車１２３は、外周にギア歯１２３ｔを有しており、第１の歯車１２３の中心は、モーター部１２０の回転軸１２５と接続されている。ローター１２１は、ローター入力部１２１２と、ローター出力部１２１３を有する。ローター出力部１２１３は円筒形状を有しており、ローター入力部１２１２は、円盤形状をしている。ローター入力部１２１２の外縁部にはギア歯１２１２ｔが設けられており、ローター出力部１２１３の円周に沿った外縁部にはギア歯１２１３ｔが設けられている。ローター入力部１２１２と、ギア歯１２１２ｔと、で第２の歯車を形成している。そして、第１の歯車１２３と第２の歯車とは咬み合っており、第１の歯車１２３と第２の歯車とは、第１の回転数変換機構を構成している。本実施例では、第１の歯車１２３の歯数が第２の歯車の歯数よりも小さいため、第１の回転数変換機構は減速機として機能する。ローター出力部１２１３とギア歯１２１３ｔとで、後述する遊星ギアのサンギアとして機能する。ローター入力部は、モーター部１２０からの入力を、第１の歯車１２３を介して受ける入力部として機能し、ローター出力部１２１３は、ローター１２１の出力部として機能する。なお、ギア歯１２１３ｔを有するローター出力部１２１３を「ローターギア１２１３」とも呼ぶ。また、ローター１２１の中心軸１１０側は開口部１２１１となっており、開口部１２１１には、軸受け部１１２が配置されている。したがって、ローター１２１は中心軸１１０の周りを回転する。軸受け部１１２は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。
【００３３】
ギア固定部１３１は、アウターギア部１３１１と、鍔部１３１２とを備える。アウターギア部１３１１は、略円環形状有しており、略円環状の内壁面にギア歯１３１ｔを備えている。アウターギア部１３１１は、後述する遊星ギアのアウターギアとして機能する。鍔部１３１２は、アウターギア１３１１の外周に突出したツバ状の形状を有している。ギア固定部１３１は、鍔部１３１２の外縁部において、ケーシング１２２の側壁端面と、固定用ボルト１１４によって締結されている。本実施例では、アウターギア部１３１１は回転せず、ケーシング１２２と固定である。
【００３４】
プラネタリーギア１３２は、円筒形を有し、中心に回転軸１３２ｓと、外周にギア歯１３２ｔと、を有している。プラネタリーギア１３２は、ローター出力部１２１３とアウターギア部１３１１との間にＮ個（Ｎは２以上の整数）あり、Ｎ回回転対称に配置されている。プラネタリーギア１３２のギア歯１３２ｔは、ローター出力部１２１３のギア歯１２１３ｔ及びアウターギア部１３１１のギア歯１３１ｔと咬み合っている。プラネタリーギア１３２は、その名のとおり、遊星ギアのプラネタリーギアとして機能する。
【００３５】
負荷接続部１３３は、略円筒形状の部材である。負荷接続部１３３の底面の中央には、中心軸１１０を挿通する貫通孔１３３１が設けられている。貫通孔１３３１の内壁面と、中心軸１１０の外周面との間には、負荷接続部１３３が中心軸１１０を中心に回転可能とするための軸受け部１１２が配置されている。なお、負荷接続部１３３に取り付けられた軸受け部１１２と、ローター１２１に取り付けられた軸受け部１１２との間には、スペーサー１１５が配置される。
【００３６】
ここで、ギア固定部１３１の中央部には、アウターギア１３１１の内周空間に連通する略円形形状の開口部１３１３が形成されており、負荷接続部１３３は、その開口部１３１３に配置される。ギア固定部１３１と負荷接続部１３３とは、接続されていない。負荷接続部１３３のプラネタリーギア１３２側（図３および図４の紙面右側）の底面には、プラネタリーギア１３２の回転軸１３２ｓを回転可能に保持するための軸孔１３３２が形成されている。
【００３７】
ローター出力部１２１３が回転すると、プラネタリーギア１３２は、回転軸１３２ｓ周りに自転すると共に、ローター出力部１２１３周りに公転する。このとき、回転軸１３２ｓも、ローター出力部１２１３周りに公転する。負荷接続部１３３は、回転軸１３２ｓの公転運動を、負荷接続部１３３自身の自転運動に変換する。すなわち、負荷接続部１３３は、遊星ギアのプラネタリーキャリアとして機能する。本実施例では、サンギアであるローター出力部１２１３（ローターギア１２１３）が入力、プラネタリーギアである負荷接続部１３３が出力となるため、遊星ギアは減速機として機能する。
【００３８】
負荷接続部１３３の外側（図３および図４の紙面左側）の底面には、中心軸１１０の保持性を向上させるための軸受けリング１１３が勘合的に取り付けられている。負荷接続部１３３の外側の底面には、さらに、第１のベベルギア２１の回転軸が、固定用ボルト１１４によって固定されている。
【００３９】
図５は、回転機構部１３０の内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための模式図である。図５には、中心軸１１０の軸方向に沿って回転機構部１３０を見たときの、ローターギア１２１３と、プラネタリーギア１３２と、アウターギア１３１１と、負荷接続部１３３とが模式的に図示されている。ここでは、プラネタリーギア１３２の個数を３個として図示するが、本実施例では、プラネタリーギア１３２の公転を出力とするので、プラネタリーギア１３２の個数が２個あるいは、４個以上であっても、動作は同じである。なお、図５では、便宜上、各ギアのギア歯の図示は省略されている。
【００４０】
回転機構部１３０において、外部に接続されたモーター部１２０の回転により第１の歯車１２３が回転し、さらに、ローター１２１が回転する。ローター１２１の回転にともなってサンギアであるローターギア１２１３が、一点鎖線の矢印で図示する方向に回転する。上述したとおり、アウターギア１３１１は固定配置されているため、ローターギア１２１３の回転に伴って、各プラネタリーギア１３２が、自身の回転軸１３２ｓを中心に実線矢印で図示する方向に回転（「自転」とも呼ぶ。）しつつ、ローターギア１２１３の周りを二点鎖線の矢印で示す方向に周回移動（「公転」とも呼ぶ。）する。各プラネタリーギア１３２の周回移動に伴って、負荷接続部１３３が回転し、負荷接続部１３３に接続された第１のベベルギア２１（図１）が回転する。
【００４１】
本実施例の回転機構部１３０では、内部に、第１の歯車１２３と、ローター１２１の第２の歯車からなる第１の減速機構と、ローターギア１２１３と、ギア固定部１３１と、プラネタリーギア１３２と、負荷接続部１３３と、を有している第２の減速機構（遊星ギア）を有している。このような第１の減速機構と、第２の減速機構の２つの減速機構構成とを備える構成を採用することにより、減速比をより大きく取ることができる。また、回転機構部１３０の内部にモーターを有さず、モーター部１２０を外部に配置して第１の歯車に接続しているので、回転数機構部１３０を小さく、特に細く形成することが出来る。また、ローター１２１を小さくできるので、軽量化が可能である。この回転機構部１３０を用いることにより、ロボットアーム１０を小型化・軽量化することが可能である。
【００４２】
また、回転機構部１３０では、ローター１２１の回転駆動を制御するための導電線束２５が、中心軸１１０の内部に挿通されている。従って、この回転機構部１３０を用いることにより、導電線束２５の配設性が向上する。また、導電線束２５が外部に露出することを回避でき、ロボットアーム１０の駆動に伴う導電線束２５の劣化を抑制するとともに、ロボットアーム１０の意匠性の向上が可能である。
【００４３】
B．第１実施例の他の構成例：
図６（Ａ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ａの構成を示す概略図である。図６（Ａ）は、回転機構部１３０の代わりにブラシシール部１４０が設けられている点回転機構部１３０ａが用いられている以外は、図３とほぼ同じである。ブラシシール部１４０は、負荷接続部１３３の側面と、ギア固定部１３１の開口部１３１３の内周面との間に設けられ、回転機構部１３０ａの内部への塵芥の侵入を抑制する。これによって、回転機構部１３０ａの劣化が抑制される。
【００４４】
図６（Ｂ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｂの構成を示す概略図である。図６（Ｂ）の回転機構部１３０ｂは、ブラシシール部１４０に換えて、ゴムシール部１４１が設けられている点以外は、図６（Ａ）の回転数機構部１３０ａとほぼ同じである。ゴムシール部１４１は、負荷接続部１３３の側面と、ギア固定部１３１の開口部１３１３の内周面との間に設けられ、回転機構部１３０ｂを気密にシールする。これによって、気流による回転機構部１３０ｂにおけるギアやローターの回転損失を低減することができる。
【００４５】
図７（Ａ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｃの構成を示す概略図である。図７（Ａ）の回転機構部１３０ｃは、負荷接続部１３３に換えて、負荷接続部１３３ｃが設けられ、第１のベベルギア２１の回転軸を示す二点鎖線が省略されている点以外は図３とほぼ同じである。図７（Ａ）の構成例における回転機構部１３０ｃは、第１実施例の回転機構部１３０とは異なり、ロボットアーム１０とは異なる構成を有するアクチュエーターやマニピュレーターに用いられる。
【００４６】
図７（Ａ）に示す構成例では、負荷接続部１３３ｃは、ギア固定部１３１から突出した側壁面にギア歯１３３ｔが設けられた平歯車と一体的に構成されている点以外は、第１実施例の負荷接続部１３３（図３）と同様に構成されている。即ち、この構成例では、負荷接続部１３３ｃが、プラネタリーキャリアとして機能するとともに、外部負荷へと回転駆動力を伝達するギアとしても機能する。
【００４７】
図７（Ｂ）は、本実施例の他の構成例としての動力発生装置１００ｄの構成を示す概略図である。図７（Ｂ）の回転機構部１３０ｄは、負荷接続部１３３ｄがベベルギアと一体的に構成されている点以外は、図７（Ａ）の回転機構部１３０ｃと同様の構成である。図７（Ａ）、（Ｂ）の負荷接続部１３３ｃ、１３３ｄに示すように、負荷接続部は、種々のタイプのギアと一体的に構成することが可能である。
【００４８】
図８Ａは、第１実施例の変形例を示す説明図である。図８Ａに示す動力発生装置１００ｅは、回転機構部１３０ｅにモーター部１２０を２個接続している点以外は、図３に示す構成例と同様の構成である。なお、モーター部１２０の数は２個以外の数、例えば３個以上であってもよい。モーター部１２０を多数個有することにより、駆動トルクを大きくできる。また、１つ１つのモーター部１２０を小型化することもできる。
【００４９】
図８Ｂは、第１実施例の変形例を示す説明図である。図８Ｂに示す動力発生装置１００ｆは、回転機構部１３０ｆの第１の歯車１２３と第２の歯車を傘歯にした点以外、図３に示す構成例と同様の構成である。歯車を傘歯にすることにより、バッククラッシュを抑制することができる。
【００５０】
図８Ｃは、第１実施例の変形例を示す説明図である。図８Ｃに示す動力発生装置１００ｇは、回転機構部１３０ｇのケーシング１２２ｇと中心軸１１０との間に軸受け１１２を設けている点、及び、負荷接続部１３３と中心軸１２２との間の軸受けを取り除いて負荷接続部１３３と中心軸１２２とを接続している点を除いて、図３に示す構成例と同様の構成である。図３に示す構成では、中心軸１１０は回転しないが、図８Ｃに示す構成例では、中心軸１１０は、負荷接続部１３３とともに回転する。
【００５１】
C．第２実施例：
図９，図１０は本発明の第２実施例としての回転機構部１３０Ａの構成を示す概略図である。図９は、回転機構部１３０Ａの内部構成を示す概略断面図であり、図１０は、回転機構部１３０Ａの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。なお、図９、１０において、モーター部１２０（図３等）は省略されている。この回転機構部１３０Ａは、遊星ギアを二段重ねた減速機を有しており、以下の点が第１実施例の回転機構部１３０（図３，図４）と異なる。
【００５２】
第２実施例の回転機構部１３０Ａのギア固定部１３１Ａには、中心軸１１０の軸方向に並列に重ねて設けられた第１と第２のアウターギア１３１１ａ，１３１１ｂが設けられている。
【００５３】
第１のアウターギア１３１１ａは、ローターギア１２１３と第１のプラネタリーギア１３２ａを介して連結される。即ち、ローターギア１２１３は、一段目の遊星ギアにおけるサンギアとして機能する。第１のプラネタリーギア１３２ａは、プラネタリーキャリア１３５に回転可能に取り付けられる。
【００５４】
プラネタリーキャリア１３５は、比較的径が大きい円筒形状の前段部１３５１と、比較的経の小さい円筒形状の後段部１３５２とが連接された回転部材である。プラネタリーキャリア１３５の前段部１３５１は、第１と第２のアウターギア１３１１ａ，１３１１ｂの間に配置され、その底面に第１のプラネタリーギア１３２ａの回転軸１３２ｓを保持するための軸孔１３５４が設けられている。後段部１３５２は、側壁面にギア歯１３５ｔが形成されるとともに、第２のアウターギア１３１１ｂの内周空間に配置される。
【００５５】
なお、プラネタリーキャリア１３５の中央部には、中心軸１１０を挿通するための貫通孔１３５３が、前段部１３５１および後段部１３５２をともに貫通して設けられている。貫通孔１３５３と中心軸１１０との間には、プラネタリーキャリア１３５を回転可能とするための軸受け部１１２が配置される。なお、軸受け部１１２同士の間には、適宜、スペーサー１１５が配置される。
【００５６】
プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２と、第２のアウターギア１３１１ｂとの間には、第２のプラネタリーギア１３２ｂが配置される。即ち、後段部１３５２は、二段目の遊星ギアにおけるサンギアとして機能する。第２のプラネタリーギア１３２ｂは、プラネタリーキャリアとして機能する負荷接続部１３３に、回転可能に取り付けられる。
【００５７】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、回転機構部１３０Ａの二段式の遊星ギアにおいて回転駆動力が伝達される機構を説明するための、図５と同様な模式図である。図１１（Ａ）には、ローターギア１２１３と、第１のプラネタリーギア１３２ａと、第１のアウターギア１３１１ａと、プラネタリーキャリア１３５の前段部１３５１とで構成される一段目の遊星ギアが図示されている。一段目の遊星ギアでは、ローターギア１２１３の回転に伴って、第１のプラネタリーギア１３２ａが自身の回転軸１３２ｓを中心に回転しつつ、ローターギア１２１３の外周を周回移動する。第１のプラネタリーギア１３２ａの周回移動に伴って、プラネタリーキャリア１３５の前段部１３５１が回転する。
【００５８】
なお、図１１（Ａ）では、ローターギア１２１３の回転方向を一点鎖線の矢印で図示し、第１のプラネタリーギア１３２ａの回転方向を実線の矢印で図示してある。また、第１のプラネタリーギア１３２ａの周回移動の方向、即ち、プラネタリーキャリア１３５の回転方向を二点鎖線の矢印で図示してある。
【００５９】
図１１（Ｂ）には、プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２と、第２のプラネタリーギア１３２ｂと、第２のアウターギア１３１１ｂと、負荷接続部１３３で構成される二段目の遊星ギアが図示されている。二段目の遊星ギアでは、プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２の回転に伴って、第２のプラネタリーギア１３２ｂが自身の回転軸１３２ｓを中心に回転しつつ、プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２の外周を周回移動する。第２のプラネタリーギア１３２ｂの周回移動に伴って、負荷接続部１３３が回転し、負荷接続部１３３に接続された外部負荷に回転駆動力が伝達される。
【００６０】
なお、図１１（Ｂ）では、プラネタリーキャリア１３５の後段部１３５２の回転方向を二点鎖線の矢印で図示し、第２のプラネタリーギア１３２ｂの回転方向を実線の矢印で図示してある。また、第２のプラネタリーギア１３２ｂの周回移動の方向、即ち、負荷接続部１３３の回転方向を破線の矢印で図示してある。
【００６１】
このように、第２実施例の回転機構部１３０Ａは、より高トルクの回転駆動力の出力が可能な減速機として二段式の遊星ギアを、ケーシング１２２に収容し、小型化されている。この回転機構部１３０Ａをロボットアーム１０（図１）に適用すれば、第１実施例の場合より高いトルクで、第１〜第３の関節部Ｊ１〜Ｊ３を回動させることができる。なお、回転数機構部１３０Ａでは、さらに多くの段数を有する遊星ギアが構成されるものとしても良い。
【００６２】
D．第３実施例：
図１２，図１３は、本発明の第３実施例としての回転機構部１３０Ｂの構成を示す概略図である。図１２は、回転機構部１３０Ｂの内部構成を示す概略断面図であり、図１３は、回転機構部１３０Ｂの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。この回転機構部１３０Ｂは、増速機として機能する遊星ギアとモーターとを一体化した構成を有しており、ベベルギア２１に回転駆動力を伝達する。ベベルギア２１は外部負荷となる。回転機構部１３０Ｂは、以下の点が第１実施例の回転機構部１３０（図３，図４）と異なる。
【００６３】
第３実施例の回転機構部１３０Ｂは、ローター１２１Ｂを備える。ローター１２１Ｂは、中央に設けられたローター出力部１２１３に加えてローター出力部１２１３Ｂが外周に設けられている。そして、ローター出力部１２１３にはギア歯が設けられず、ローター出力部１２１３の内周面にギア歯１２１３ｔＢが設けられている。第３実施例の回転機構部１３０Ｂでは、ローター１２１Ｂが遊星ギアのアウターギアとして機能し、また、遊星ギアの入力として機能する。なお、ローター出力部１２１３とローター出力部１２１３Ｂは、円盤部１２１３Ｃにより接続されている。また、中心軸１１０はケーシング１２２に固定されている。
【００６４】
回転機構部１３０Ｂは、サンギア１３６を備える。サンギア１３６は、中央に中心軸１１０を挿通するための貫通孔１３６１が設けられた略円筒状の部材であり、側壁面にギア歯１３６ｔが形成されている。貫通孔１３６１は、ローター１２１Ｂの中央のローター出力部１２１３を、空隙を残しつつ収容可能な前段部１３６１ａと、中心軸１１０と固定的に接続される後段部１３６１ｂとを有する。したがって、本実施例においては、サンギア１３６は回転せず、遊星ギアの固定部として機能する。
【００６５】
プラネタリーギア１３２は、ギア歯１２１３ｔＢおよびギア歯１３６ｔの両方と咬み合うように配置され、サンギア１３６とアウターギアであるローター１２１Ｂとを連結する。プラネタリーギア１３２は、プラネタリーキャリアとして機能する負荷接続部１３３に回転可能に取り付けられる。負荷接続部１３３には、ベベルギア２１の回転軸（二点鎖線で図示）が固定用ボルト１１４によって取り付けられている。
【００６６】
図１４は、回転機構部１３０Ｂの内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための図１１と同様な模式図である。サンギア１３６は中心軸１１０に固定されているため、アウターギアであるローター１２１Ｂの回転に伴って、プラネタリーギア１３２は、自身の回転軸１３２ｓを中心に回転するとともに、サンギア１３６の外周を周回移動する。プラネタリーギア１３２の周回移動に伴って、プラネタリーキャリアである負荷接続部１３３が回転する。
【００６７】
なお、図１４では、ローター１２１Ｂの回転方向が一点鎖線の矢印で図示され、プラネタリーギア１３２の回転方向が実線の矢印で図示されている。また、図１４では、プラネタリーギア１３２の周回移動の方向、即ち、負荷接続部１３３の回転方向が、二点鎖線の矢印で図示されている。
【００６８】
このように、第３実施例の回転機構部１３０Ｂであれば、増速機として機能する遊星ギアがギア歯１２１３ｔＢとギア歯１３６ｔとの間に収容され、小型化されている。従って、この動力発生装置１００Ｂを用いれば、高速な回転駆動力を要するアクチュエーターやマニピュレーターを、よりコンパクトに構成することが可能である。
【００６９】
上記の第１の実施例では、遊星ギアを減速機として機能させ、第３の実施例では、遊星ギアを増速機として機能させている。遊星ギアにおいては、サンギア（ＳＧ）とアウターギア（ＯＧ）とプラネタリーキャリア（ＰＣ）の３つのうちの１つを入力部とし（ローター１２１と一体的に設けられ、あるいは接続され）、残り２つのうちの１つを出力部とし（負荷接続部１３３と一体的に設けられ、あるいは接続され）、残りの１つを固定部としても（ステーター（ケーシング１２２）と一体に設けられ、あるいは接続されても）よい。遊星ギアでは、サンギア（ＳＧ）とアウターギア（ＯＧ）とプラネタリーキャリア（ＰＣ）とを、入力部と固定部と出力部と、のどれに割り当てるかにより、遊星ギアを減速機あるいは増速機として用いることが決めることが出来る。逆に言えば、遊星ギアを、減速機あるいは、増速機として用いるかにより、入力部、固定部、出力部をどれにするかを決定することになる。また、そのときの減速比（増速比）は、サンギア（ＳＧ）とアウターギア（ＯＧ）の歯数により決定することが出来る。
【００７０】
サンギアの歯数をＺａ、アウターギアの歯数をＺｃとすると、各状態における減速比及び入力部の回転方向に対する出力部の回転方向は、以下のように示される。
ＳＧ      ＯＧ      ＰＣ          減速比            増減速      回転方向
入力部    固定部    出力部    Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｃ）    減速      同方向
固定部    入力部    出力部    Ｚｃ／（Ｚａ＋Ｚｃ）    減速      同方向
固定部    出力部    入力部    （Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚｃ    増速      同方向
出力部    固定部    入力部    （Ｚａ＋Ｚｃ）／Ｚａ    増速      同方向
入力部    出力部    固定部    −Ｚａ／Ｚｃ            減速      逆方向
出力部    入力部    固定部    −Ｚｃ／Ｚａ            増速      逆方向
【００７１】
E．第４実施例：
図１５，図１６は、本発明の第３実施例としての回転機構部１３０Ｃの構成を示す概略図である。図１５は、回転機構部１３０Ｃの内部構成を示す概略断面図であり、図１６は、回転機構部１３０Ｃの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。この回転機構部１３０Ｃは、回転数変換機構としてハーモニックドライブ機構（「ハーモニックドライブ」は登録商標）を有しており、ベベルギア２１に回転駆動力を伝達する。回転機構部１３０Ｃは、以下の点が第１実施例の回転機構部１３０（図３，図４）と異なる。
【００７２】
この回転機構部１３０Ｃは、ハーモニックドライブ機構を構成するウェーブジェネレーター１６０と、フレックススプライン１６２と、サーキュラスプライン１６５とを備えている。ウェーブジェネレーター１６０は、底面が略長円形形状を有する略楕円筒形状の部材である。
【００７３】
ウェーブジェネレーター１６０には、その中心軸方向（紙面左右方向）に貫通する貫通孔１６０１が設けられており、貫通孔１６０１の内壁面には、ギア歯１６０ｔが形成されている。ウェーブジェネレーター１６０は、貫通孔１６０１にローターギア１２１３を勘合的に収容した状態で、締結ボルトＦＢによってローター１２１と締結される。これによって、ウェーブジェネレーター１６０は、ローター１２１の回転に伴って回転する。
【００７４】
ところで、ウェーブジェネレーター１６０の両端部には、外周方向に突出した鍔部１６０２が設けられている。この鍔部１６０２は、ウェーブジェネレーター１６０の外周に配置されるフレックススプライン１６２の脱落を防止するためのものである。なお、図１６では、フレックススプライン１６２の取り付けのために、一方の鍔部１６０２が分離された状態が図示されている。分離された鍔部１６０２は、フレックススプライン１６２が配置された後に、締結ボルトＦＢによって固定される。
【００７５】
フレックススプライン１６２は、ウェーブジェネレーター１６０の回転に合わせて変形可能なたわみを有する環状部材であり、その外周面にはギア歯１６２ｔが形成されている。また、フレックススプライン１６２の内周面には、ウェーブジェネレーター１６０の回転を円滑にするためのベアリング１６１が配置されている。
【００７６】
サーキュラスプライン１６５は、内側にフレックススプライン１６２を収容する前段部１６５１と、中心軸１１０が挿通されるとともに、ベベルギア２１の回転軸が接続される後段部１６５２とを有している。前段部１６５１は、内周面にフレックススプライン１６２のギア歯１６２ｔと噛み合うギア歯１６５ｔが形成されている。後段部１６５２には、中心軸１１０との間に、サーキュラスプライン１６５を回動可能とするための軸受け部１１２が配置される。
【００７７】
図１７は、回転機構部１３０Ｃの内部において回転駆動力が伝達される機構を説明するための、図１４と同様な模式図である。なお、図１７では、フレックススプライン１６２の内側に設けられたベアリング１６１については、図示が省略されている。回転機構部１３０Ｃでは、ローターギア１２１３の回転（一点鎖線の矢印で図示）にともなって、ウェーブジェネレーター１６０が回転する（実線の矢印で図示）。
【００７８】
ウェーブジェネレーター１６０は、その長円方向において、フレックススプライン１６２をサーキュラスプライン１６５側に押圧し、フレックススプライン１６２とサーキュラスプライン１６５とを接触させる。これによって、ウェーブジェネレーター１６０の長円方向において、フレックススプライン１６２のギア歯１６２ｔ（図示は省略）と、サーキュラスプライン１６５のギア歯１６５ｔ（図示は省略）とが互いに噛み合うこととなる。なお、ウェーブジェネレーター１６０の短円方向においては、フレックススプライン１６２と、サーキュラスプライン１６５とは非接触の状態である。
【００７９】
ウェーブジェネレーター１６０の長円方向におけるフレックススプライン１６２とサーキュラスプライン１６５との連結により、ウェーブジェネレーター１６０の回転が、サーキュラスプライン１６５へと伝達される。なお、図１７では、サーキュラスプライン１６５の回転方向を二点鎖線の矢印で図示してある。
【００８０】
ハーモニックドライブ機構は、一般に、バックラッシュを省略可能であるため、高精度な回転の伝達が可能である。第３実施例の回転機構部１３０Ｃは、ハーモニックドライブ機構を構成するウェーブジェネレーター１６０と、フレックススプライン１６２と、サーキュラスプライン１６５とを一体的に収容している。そのため、この回転機構部１３０Ｃによれば、コンパクトで動作精度の高いアクチュエーターやマニピュレーターを構成することが可能である。
【００８１】
ハーモニックドライブ機構においても、遊星ギアと同様に、ウェーブジェネレーター１６０、フレックススプライン１６２、サーキュラスプライン１６５の３つのうちのいずれか１つを入力部とし、残り２つのうちの１つを固定部とし、残る１つを出力部としてもよい。これにより、ハーモニックドライブ機構を、減速機あるいは増速機として用いることが可能となる。また、フレックススプライン１６２にダイヤフラムを接続し、フレックススプライン１６２の代わりにダイヤフラム入力部、固定部、出力部としてもよい。
【００８２】
F．第５実施例：
図１８は、本発明の第５実施例としての回転機構部１３０Ｄの構成を示す概略断面図である。図１８は、回転機構部１３０に替えて、回転軸１７０が設けられている点以外は、図３とほぼ同じである。この回転機構部１３０Ｄでは、ローター１２１のローターギア１２１３に回転軸１７０が交換可能に取り付けられている。
【００８３】
回転軸１７０は、中心軸１１０を軸方向に挿通する貫通孔１７１を有している。貫通孔１７１のローター１２１側の内壁面には、ローターギア１２１３が勘合的に収容されるようにギア歯が設けられている。また、貫通孔１７１のローター１２１とは反対の側には、軸受け部１１２や、軸受けリング１１３、スペーサー１１５が配置されている。この構成によって、回転軸１７０は、ローター１２１とともに回転する。
【００８４】
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、回転機構部１３０Ｄにおいて、図１８の回転軸１７０に換えてローター１２１に取り付けられる回転軸の種類を例示する概略図である。図１９（Ａ）の回転軸１７０ａは、先端側（紙面左側）の外表面に直線状のギア歯１７０ｔａが設けられており、スパーギア（平歯車）として機能する。図１９（Ｂ）の回転軸１７０ｂは、先端側に螺旋状に延びるギア歯１７０ｔｂが設けられており、スクリューギア（螺旋歯車）として機能する。図１９（Ｃ）の回転軸１７０ｃは、先端側にテーパー状のギア歯１７０ｔｃが設けられており、ベベルギアとして機能する。
【００８５】
このように、第５実施例の回転機構部１３０Ｄでは、ローター１２１に、種々の回転軸１７０，１７０ａ〜１７０ｃが交換可能に取り付けられる。そのため、動力発生装置１００Ｄは、その汎用性が向上されている。なお、回転機構部１３０Ｄに用いられる回転軸１７０，１７０ａ〜１７０ｃは、その一部がローター１２１の放射方向内側に収容されている。即ち、回転機構部１３０Ｄは、その分だけ小型化されている。
【００８６】
G.第６の実施例：
図２０，図２１は、本発明の第６実施例としての回転機構部１３０Ｅの構成を示す概略図である。図２０は、回転機構部１３０Ｅの内部構成を示す概略断面図であり、図２１は、回転機構部１３０Ｅの各構成部を分解して示す概略分解断面図である。この回転機構部１３０Ｅは、回転数変換機構としてサイクロ機構を有しており、負荷接続部１３３に回転駆動力を伝達する。回転機構部１３０Ｅは、以下の点が第１実施例の回転機構部１３０（図３，図４）と異なる。すなわち、この回転機構部１３０Ｅは、サイクロ機構を備えている。
【００８７】
図２２は、サイクロ機構を模式的に示す説明図である。サイクロ機構は、偏心体１８０、１８５と、曲線板１８１と、外ピン１８２と、内ピン１８３と、ベアリング１８１４と、を備える。曲線板１８１は、略円盤形状を有しており、中心部に中心孔１８１０を有し、中心孔１８１０の周りに８個の内ピン孔１８１１を有する。内ピン孔１８１１は、円周上に４５度間隔で配置されている。曲線板１８１の外周は、エピトロコイド平行線形状を有している。本実施例では、エピトロコイド平行線形状の山の数は９個であり、４０度回転させるとエピトロコイド平行線形状が重なる。なお、本実施例では、図２０に示すように、サイクロ機構は曲線板１８１を２つ備えており、１８０度ずれている。その結果、一方の曲線板１８１のエピトロコイド平行線形状の凸部が、他方の曲線板１８１のエピトロコイド平行線形状の凹部に位置する。なお、図２２では、図面が見難くなるため、一方の曲線板１８１のみを記載している。
【００８８】
外ピン１８２は、曲線板１８１側が略円形に形成されている部材である。外ピン１８２は、円柱形の棒であってもよい。外ピン１８２は、本実施例では、１０本あり、円周上に３６度間隔で配置されている。また、外ピン１８２は、曲線板１８１の外周に接するように配置されている。ここで、外ピン１８２のうちの外ピン１８２１が曲線板１８１のエピトロコイド平行線形状の凸部の頂点に接しているとき、外ピン１８２１の対称位置にある外ピン１８２２は、曲線板１８１のエピトロコイド平行線形状の凹部の底に接している。図２０、図２１では、外ピン１８２２と曲線板１８１をギア歯の凹凸として接触した図として記載している。
【００８９】
内ピン１８３は、円柱形の棒である。内ピン１８３は、内ピン孔１８１１の数と同じ数（８本）あり、円周上に４５度間隔で配置されている。内ピン１８３の太さは内ピン孔１８１１の大きさよりも細く形成されており、内ピン１８３は内ピン孔１８１１の中に挿入されている。なお、内ピン１８３が配置される円周と、内ピン孔１８１１が配置される円周は、同じ大きさである。
【００９０】
偏心体１８０、１８５は、それぞれ円柱形状を有している。偏心体１８０の中心１８０１は、偏心体１８０の回転中心１８０２とずれている。偏心体１８５の中心１８５１は、偏心体１８５の回転中心１８５２とずれている。なお、偏心体１８０の回転中心１８０２と偏心体１８５の回転中心１８５２は同じ点（軸）である。そして、偏心体１８０の中心１８０１と、偏心体１８５の中心１８５１の重心の位置に偏心体１８０の回転中心１８０２（偏心体１８５の回転中心１８５２）が位置している。偏心体１８０、１８５の太さは中心孔１８１０の大きさよりも細く形成されており、中心孔１８１０の中に挿入されている。中心孔１８１０と偏心体１８０、１８５との間には、中心孔１８１０と偏心体１８０、１８５との接触を滑らかにするためのベアリング１８１４が配置されている。偏心体１８０、１８５は、中心１８０１から見て回転中心１８０２、１８５２と反対側において、中心孔１８１０に配置されたベアリング１８１４と接触している。この点を接触点１８０３、１８５３と呼ぶ。
【００９１】
図２０に戻り、第６の実施例におけるサイクロ機構の接続関係について説明する。第６の実施例では、偏心体１８０、１８５は、ローター１２１と一体に形成されている。外ピン１８２は、ステーター（ケーシング１２２）と一体に形成されている。内ピン１８３は、負荷接続部１３３と一体に形成されている。すなわち、偏心体１８０が入力部であり、外ピン１８２が固定部であり、内ピン１８３が出力部である。
【００９２】
図２２を用いて、図２０に示すように、サイクロ機構が接続されている場合の動作について説明する。ローター１２１（図２０）が回転すると、偏心体１８０も回転する。このとき偏心体１８０は、回転中心１８０２を中心に回転する。例えば、図２２に示すように、偏心体１８０が時計回りに回転したとする。このとき、接触点１８０３の位置も時計回りに回転する。すると、曲線板１８１は、偏心体１８０よりベアリング１８１４を介して力を受けて、外ピン１８２が配置された円周に沿って反時計回りに公転すると共に、自転する。曲線板１８１が自転すると、内ピン孔１８１１の位置が、公転する。内ピン孔１８１１が公転すると、内ピン１８３を押すため、内ピン１８３は内ピン１８３が配置された円周に沿って公転する。本実施例では、偏心体１８０が一回転すると、曲線板１８１が１／９回転する。例えば、曲線板１８１のエピトロコイド平行線形状の凸部の数をｎ個、外ピンの数を（ｎ＋１）本とすると、偏心体１８０が一回転すると、曲線板１８１が１／ｎ回転する。したがって、極めて大きな減速比を得ることが出来る。また、外ピン１８２によって滑り接触が転がり接触に変換されるので、機械的損失が非常に小さく、極めて高いギア効率を得ることが可能となる。
【００９３】
図２３は、第６の実施例の変形例としての回転機構部１３０Ｆの構成を示す概略図である。図２０に示す回転機構部１３０Ｅでは、偏心体１８０をローター１２１と一体に設けることにより入力部とし、外ピン１８２をステーター（ケーシング１２２）と一体に設けることにより固定部とし、内ピン１８３を負荷接続部１３３と一体に設けることにより出力部としていた。この回転機構部１３０Ｆでは、内ピン１８３をステーター（ケーシング１２２）と一体に設けることにより固定部に変更し、外ピン１８２を負荷接続部１３３と一体に設けることにより出力部に変更している。このように構成しても減速機を構成することができる。
【００９４】
またサイクロ機構では、外ピン１８２または内ピン１８３の一方を入力部、他方を固定部とし、偏心体１８０を出力部とすることにより、増速機としても機能させることが出来る。このように、サイクロ機構では、偏心体１８０、外ピン１８２、内ピン１８３の３つのうちの１つを入力部、残る２つのうちの１つを固定部、残る１つを出力部とすることで、サイクロ機構を、減速機あるいは増速機として機能させることが出来る。
【００９５】
本実施例では、サイクロ機構は曲線板１８１を２つ備えているが、曲線板１８１の数は１つでもよく、３以上であってもよい。例えば曲線板１８１がｍ個の場合、各曲線板１８１は３６０／ｍ度ずれるように配置される。また、このとき偏心体１８０は曲線板１８１と同数のｍ個あり、ｍ個の円柱が接続された形状を有している。各円柱の中心１８０１と回転中心１８０２を結ぶ線分は、３６０／ｍ度ずれており、各円柱の中心１８０１の重心に回転中心１８０２が位置する。
【００９６】
H.第７の実施例：
図２４は、第７の実施例としての回転機構部１３０Ｇの構成を示す概略図である。第７の実施例の回転機構部１３０Ｇは、第１の実施例で説明した回転機構部１３０に、クロスローラーベアリング１３７と、ハーネスガイド１３７５ａと、をさらに備える点が異なっている。クロスローラーベアリング１３７は、外輪１３７１と、内輪１３７２と、円筒コロ１３７３と、を備える。クロスローラーベアリング１３７の外輪１３７１は、穴あき円盤部材１３７４と固定用ボルト１１４により、ギア固定部１３１に固定されている。クロスローラーベアリング１３７の内輪１３７２は、穴あき円盤部材１３７５と固定用ボルト１１４により負荷接続部１３３に固定されている。なお、クロスローラーベアリング１３７の内輪１３７２と穴あき円盤部材１３７５との間には、スペーサー１３７６が設けられている。また、固定用ボルト１１４は、第１のベベルギア２１の回転軸も固定している。穴あき円盤部材１３７５は、その中心部にハーネスガイド１３７５ａを有しており、導電線束２５は、ハーネスガイド１３７５ａを貫通している。ハーネスガイド１３７５ａは、負荷接続部１３３とともに回転するので、ハーネスガイド１３７５ａを備えることにより、導電線束２５（ハーネス）と中心軸１１０とが擦れたりしない、摩耗が少ない構造を実現できる。なお、穴あき円盤部材１３７５は、導電線束２５を通すための貫通孔を有していれば、ハーネスガイド１３７５ａを有さない構成であってもよい。
【００９７】
I．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００９８】
I1．変形例１：
上記第１実施例では、回転機構部１３０は、ロボットアーム１０の関節部Ｊ１〜Ｊ３の動力源の回転数の変換に用いられていた。しかし、第１実施例の回転機構部１３０や、他の実施例の回転機構部１３０Ａ〜１３０Ｈは、他のアクチュエーターやマニピュレーターの動力源、あるいは、移動体の動力源の回転数の変換に用いられるものとしても良い。
【００９９】
I2．変形例２：
上記実施例では、回転機構部１３０、１３０Ａ〜１３０Ｈは、モーター部１２０で発生した回転駆動力を外部負荷へと伝達していた。しかし、回転機構部１３０、１３０Ａ〜１３０Ｈは外部負荷から伝達された回転駆動力により、モーター部１２０に電力を発生させる発電装置として機能するものとしても良い。このように、本発明は、電磁力を利用して動力を発生させる動力発生装置に限らず、ローターおよびステーター、回転機構を用いて動力と電力とを変換する電気機械装置に適用することが可能である。
【０１００】
I3．変形例３：
上記実施例では、ローター１２１に隣接して、遊星ギアや、ハーモニックドライブ機構、サイクロ機構などの回転機構の全部または一部が収容されていた。即ち、中心軸１１０に対して垂直な方向に見たときに、ローター１２１と回転機構の全部または一部が重なるように構成されていた。しかし、ローター１２１に隣接して、他の回転機構の全部または一部が収容されるものとしても良い。例えば、ローター１２１には、ローター１２１の回転をチェーンやベルトの回転を用いて伝達する回転機構が隣接していてもよい。
【０１０１】
I4．変形例４：
上記実施例では、中心軸１１０の貫通孔１１１に導電線束２５が挿通されていた。しかし、中心軸１１０の貫通孔１１１は省略されるものとしても良く、導電線束２５は、回転機構部１３０、１３０Ａ〜１３０Ｈの外部に配設されるものとしても良い。
【０１０２】
I5.変形例５
第１の実施例では、第４の基体部１４は、関節部Ｊ３を中心に第３の基体部１３に対して相対的に回動しているが、第３の基体部１３に，第３の基体部１３に対して相対的に動かない第５の基体部を備え、第４の基体部１４と第５の基体部とで物を把持する把持部を形成してもよい。すなわち、ロボットアームの先端部に物を掴むための把持部を設け、当該把持部の駆動に第１実施例の回転機構部１３０や、他の実施例の回転機構部１３０Ａ〜１３０Ｈを用いてもよい。また、ロボットアーム１０全体を移動させる駆動部に、第１実施例の回転機構部１３０や、他の実施例の回転機構部１３０Ａ〜１３０Ｈを用いてもよい。
【０１０３】
上記各実施例では、負荷接続部１３３にベベルギア２１が接続されるとして説明しているが、負荷接続部１３３に外部負荷が接続されればよく、外部負荷の形状はベベルギア２１に限られない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０，１０ｃｆ…ロボットアーム
１１…第１の基体部
１２…第２の基体部
１３…第３の基体部
１４…第４の基体部
２１…第１のベベルギア
２２…第２のベベルギア
２５…導電線束
１００，１００ａ〜１００ｇ、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｄ…動力発生装置
１１０…中心軸
１１１…貫通孔
１１２…軸受け部
１１３…軸受けリング
１１４…固定用ボルト
１１５…スペーサー
１２０，１２０Ｂ、１２０Ｇ…モーター部
１２１，１２１Ｂ…ローター
１２１１…貫通孔
１２１２…ローター入力部
１２１３…ローター出力部（ローターギア）
１２１３Ｂ…ローター出力部
１２１３Ｃ…円盤部
１２１３ｔ，１２１３ｔＢ…ギア歯
１２２…ケーシング
１２２１…貫通孔
１２３…第１の歯車
１２５…回転軸
１２７…開口部
１３０，１３０ａ〜１３０ｇ、１３０Ａ〜１３０Ｇ、…回転機構部
１３１，１３１Ａ…ギア固定部
１３１１…アウターギア
１３１１ａ，１３１１ｂ…第１と第２のアウターギア
１３１２…鍔部
１３１３…開口部
１３１ｔ…ギア歯
１３２…プラネタリーギア
１３２ａ，１３２ｂ…第１と第２のプラネタリーギア
１３２ｓ…回転軸
１３２ｔ…ギア歯
１３３，１３３ｅ…負荷接続部
１３３１…貫通孔
１３３２…軸孔
１３３ｔ…ギア歯
１３５…プラネタリーキャリア
１３５１…前段部
１３５２…後段部
１３５３…貫通孔
１３５４…軸孔
１３５ｔ…ギア歯
１３６…サンギア
１３６１…貫通孔
１３６１ａ…前段部
１３６１ｂ…後段部
１３６ｔ…ギア歯
１３７…クロスローラーベアリング
１３７１…外輪
１３７２…内輪
１３７３…円筒コロ
１３７４…円盤部材
１３７５…円盤部材
１３７５ａ…ハーネスガイド
１３７６…スペーサー
１４０…ブラシシール部
１４１…ゴムシール部
１４２…熱交換フィン
１４３…制御部
１４３ｃ…通信部
１４３ｄ…ドライバ回路
１４４…ケーシング
１６０…ウェーブジェネレーター
１６０１…貫通孔
１６０２…鍔部
１６０ｔ…ギア歯
１６１…ベアリング
１６２…フレックススプライン
１６２ｔ…ギア歯
１６５…サーキュラスプライン
１６５１…前段部
１６５２…後段部
１６５ｔ…ギア歯
１７０，１７０ａ〜１７０ｃ…回転軸
１７０ｔａ，１７０ｔｂ，１７０ｔｃ…ギア歯
１７１…貫通孔
１８０、１８５…偏心体
１８１…曲線板
１８２、１８２１、１８２２…外ピン
１８３…内ピン
１９０…エンコーダー
１９１…発光部
１９２…受光部
１９３…反射板
１９４…エンコーダー回路
１９５…孔
１８０１、１８５１…中心
１８０２、１８５２…回転中心
１８０３…接触点
１８１０…中心孔
１８１１…内ピン孔
１８１４…ベアリング
ＦＢ…締結ボルト
Ｊ１〜Ｊ３…第１〜第３の関節部
【図１】
2013108611.tif 000003
【図２】
2013108611.tif 000004
【図３】
2013108611.tif 000005
【図４】
2013108611.tif 000006
【図５】
2013108611.tif 000007
【図６】
2013108611.tif 000008
【図７】
2013108611.tif 000009
【図８Ａ】
2013108611.tif 000010
【図８Ｂ】
2013108611.tif 000011
【図８Ｃ】
2013108611.tif 000012
【図９】
2013108611.tif 000013
【図１０】
2013108611.tif 000014
【図１１】
2013108611.tif 000015
【図１２】
2013108611.tif 000016
【図１３】
2013108611.tif 000017
【図１４】
2013108611.tif 000018
【図１５】
2013108611.tif 000019
【図１６】
2013108611.tif 000020
【図１７】
2013108611.tif 000021
【図１８】
2013108611.tif 000022
【図１９】
2013108611.tif 000023
【図２０】
2013108611.tif 000024
【図２１】
2013108611.tif 000025
【図２２】
2013108611.tif 000026
【図２３】
2013108611.tif 000027
【図２４】
2013108611.tif 000028