(57)【要約】【課題】必要なねじり剛性は確保しながら、起動トルクが小さく、制御性がよい減速機及びロボットを提供する。【解決手段】減速機は、内周に複数のギア歯が形成された第１歯車と、外周に複数のギア歯が形成され、第１歯車と噛合する第２歯車２０と、第２歯車２０に形成された複数の貫通孔２８の其々に挿入される複数の貫通ピン３０と、を有し、複数の貫通孔２８は、第１貫通孔２８−１と第２貫通孔２８−２とを含み、第１貫通孔２８−１の中心Ｏ１と第２歯車２０の中心Ｏとの距離Ｌ１と、第２貫通孔２８−２の中心Ｏ２と第２歯車２０の中心Ｏとの距離Ｌ２と、が異なる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複数のギア歯が形成された第１歯車と、
外周に複数のギア歯が形成され、前記第１歯車と噛合する第２歯車と、
前記第２歯車に形成された複数の貫通孔の其々に挿入される複数の貫通ピンと、
を有し、
前記複数の貫通孔は、第１貫通孔と第２貫通孔とを含み、
前記第１貫通孔の中心と前記第２歯車の中心との距離と、前記第２貫通孔の中心と前記第２歯車の中心との距離と、が異なることを特徴とする減速機。
【請求項２】
請求項１に記載の減速機において、
前記第１歯車の中心に設けられて前記貫通ピンと連結されて、前記第２歯車の自転による回転を出力する第２回転軸を有することを特徴とする減速機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の減速機において、
前記第１歯車と前記第２歯車と第１回転軸と前記貫通ピンとを外包し、回転方向における所定の位置に位置合わせするためのマーキングを含む筐体を有していることを特徴とする減速機。
【請求項４】
請求項３に記載の減速機において、
前記筐体は、回転方向における所定の位置に、固定ネジを挿通し機器に取り付ける孔を有していることを特徴とする減速機。
【請求項５】
請求項４に記載の減速機において、
前記固定ネジが複数存在した場合、少なくとも一つの前記固定ネジのピッチが異なることを特徴とする減速機。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の減速機において、
前記筐体は、前記筐体に対する機器の取付け位置を規定する面を有し、
前記面は、前記面に突起部を有していることを特徴とする減速機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の減速機を備えたことを特徴とするロボット。
【請求項８】
請求項７に記載のロボットにおいて、
前記減速機がアームのモーメント角度に適するように配置される関節を有することを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機及びロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、減速機の貫通ピン３０は、図１６に示すように、入出力軸周りに所定の半径の円の周上に配置されている。公転ギア２０の貫通孔２８は、その公転ギア２０の中心軸周りに所定の半径の円の周上に配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１においては、原理的に角度位相によりねじれ剛性がばらつくことが示されている。今までは、ねじれ剛性のばらつきが原理的な値（最少）になるように、その他の誤差要因（部品寸法誤差、組立誤差）をなくすようにしてきた。また、所定の半径の円の周上に配置することで、使用上の取付け角度が変わっても、特性差が少ないようにしたり、一度分解しても同じ角度位相で組立できるようにしたりして、ねじれ剛性特性ばらつきが組立直し前後で変化しないように工夫している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５２０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロボットの関節においては、ある一部の角度のみにおいて、ねじれ剛性が必要である。すなわち、全ての角度でねじれ剛性が必要ではないが、必要な角度におけるねじれ剛性を満足できる減速機に設計すると、外径が大きく、重い構造となり、特に起動トルクが大きく必要となり、モーターも大きくせざるをえない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る減速機は、内周に複数のギア歯が形成された第１歯車と、外周に複数のギア歯が形成され、前記第１歯車と噛合する第２歯車と、前記第２歯車に形成された複数の貫通孔の其々に挿入される複数の貫通ピンと、を有し、前記複数の貫通孔は、第１貫通孔と第２貫通孔とを含み、前記第１貫通孔の中心と前記第２歯車の中心との距離と、前記第２貫通孔の中心と前記第２歯車の中心との距離と、が異なることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、必要なねじり剛性は確保しながら、起動トルクが小さく、制御性がよい減速機ができる。例えば、これを駆動するモーター類も小型、軽量にできて、ユニットが小型軽量になる。したがって、ロボットへの取付け位置に最適な減速機の構造を提供できる。
【０００９】
また、明確な特性差を設けることで、今までは特性ばらつきをなくすように、高い部品精度を要求されており、コスト高の主要因であったが、部品精度が必要なくなり、コストが下がる。
【００１０】
例えば、水平回転軸中心に腕を振り回すロボットの場合、腕が水平の姿勢で停止すると、減速機にかかるモーメントが大きくなるが（モーメント＝腕の重心までの距離×重量）、そこから回転すると、徐々に減速機にかかるモーメントは減り（モーメント＝腕の重心までの距離×ｃｏｓ角度×重量）、真上、真下になれば、ねじれモーメントはなくなり、ねじり剛性を小さくできる。したがって、ロボット用遊星歯車型減速機の開発において、高剛性と高トルクとを両立できる減速機の構造を提供できる。
【００１１】
ここで、「歯車の中心」とは、完全に歯車の中心である構成に加えて、半径２ｍｍ以内の同心円の範囲である構成を含むものと定義する。また、「貫通孔の中心」とは、完全に貫通孔の中心である構成に加えて、半径２ｍｍ以内の同心円の範囲である構成を含むものと定義する。
【００１２】
［適用例２］上記適用例に記載の減速機は、前記第１歯車の中心に設けられて前記貫通ピンと連結されて、前記第２歯車の自転による回転を出力する第２回転軸を有することが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、貫通ピンに異方特性があり、それを自分の希望する方向に合わせるため、第１歯車を固定し、第２歯車の減速回転を取り出すように使うことができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例に記載の減速機は、前記第１歯車と前記第２歯車と第１回転軸と前記貫通ピンとを外包し、回転方向における所定の位置に位置合わせするためのマーキングを含む筐体を有することが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、ねじれ剛性の異方性を持つ減速機を使用するに当たって、取付け向きの合わせが容易である。
【００１６】
［適用例４］上記適用例に記載の減速機は、前記筐体は、回転方向における所定の位置に、固定ネジを挿通し機器に取り付ける孔を有することが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、ねじれ剛性の異方性を持つ減速機を使用するに当たって、取付け向きの合わせが容易である。
【００１８】
［適用例５］上記適用例に記載の減速機は、前記固定ネジが複数存在した場合、少なくとも一つの前記固定ネジのピッチが異なることが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、ねじれ剛性の異方性を持つ減速機を使用するに当たって、取付け向きの合わせが容易である。
【００２０】
［適用例６］上記適用例に記載の減速機は、前記筐体は、前記筐体に対する機器の取付け位置を規定する面を有し、前記面は、前記面に突起部を有していることが好ましい。
【００２１】
本適用例によれば、ねじれ剛性の異方性を持つ減速機を使用するに当たって、取付け向きの合わせが容易である。
【００２２】
［適用例７］本適用例に係るロボットは、上記のいずれか一項に記載の減速機を備えたことを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、信頼性の高いロボットを提供できる。
【００２４】
［適用例８］上記適用例に記載のロボットは、前記減速機がアームのモーメント角度に適するように配置される関節を有することが好ましい。
【００２５】
本適用例によれば、信頼性の高いロボットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る減速機の外観図。
【図２】本実施形態に係る減速機の内部構造を示した分解斜視図。
【図３】本実施形態に係る減速機の動作理由を示した説明図。
【図４】本実施形態に係る公転ギアの自転を貫通ピンによって取り出す様子を示した説明図。
【図５】本実施形態に係るねじれ剛性を説明する図、（Ａ）はロボットの腕が水平の姿勢、（Ｂ）はロボットの腕がほぼ真下の姿勢。
【図６】本実施形態に係るねじれ剛性を説明する図。
【図７】本実施形態に係る起動トルクを説明する図。
【図８】本実施形態に係る公転ギアを示す図。
【図９】本実施形態に係る公転ギアを示す図。
【図１０】本実施形態に係る公転ギアを示す図。
【図１１】本実施例に係る公転ギアの貫通孔の配置を示す図。
【図１２】本実施例に係るロボットの腕の状態を示す図、（Ａ）は角度０°状態、（Ｂ）は角度４５°状態、（Ｃ）は角度８９°状態。
【図１３】本実施例に係る各角度位置のねじれ剛性及ぶ起動トルクを示す図、（Ａ）は各角度位置のねじれ剛性、（Ｂ）は各角度位置の起動トルク。
【図１４】本実施形態に係る減速機をロボットハンドの関節部分などに組み込んだ様子を示した説明図、（Ａ）はロボットハンド、（Ｂ）はロボット。
【図１５】変形例に係る減速機を示す図。
【図１６】従来例の減速機を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２８】
（実施形態１）
（減速機）
図１は、本実施形態に係る減速機２の外観図である。
図示されるように、本実施形態の減速機２には、円柱形の本体部１０の下面側に入力軸（第１回転軸）１２が設けられており、本体部１０の上面側に出力軸（第２回転軸）１４が設けられている。本体部１０を固定した状態で入力軸１２を回転させると、その回転が本体部１０内の機構によって減速されて、上蓋板１６若しくは上蓋板１６の中心に固定された出力軸１４から出力される。
【００２９】
図２は、本実施形態に係る減速機２の内部構造を示した分解斜視図である。
図示されるように、本実施形態の減速機２では、本体部１０の外周を構成する円筒形の部材の内周に複数のギア歯が形成されて、リングギア（第１歯車）１８を構成している。
【００３０】
また、リングギア１８の内側には、リングギア１８よりも少し小さく、外周に複数のギア歯が形成された公転ギア（第２歯車）２０が設けられている。公転ギア２０はリングギア１８と噛合している。公転ギア２０の中央には軸孔２２が設けられており、この軸孔２２には入力軸１２に設けられた偏心カム（円形カム）２４がベアリング２６を介して回転可能に嵌め込まれる。なお、図示した本実施形態の減速機２では、リングギア１８の内側に２つの公転ギア２０が設けられているが、この理由については後述する。
【００３１】
また、公転ギア２０には、公転ギア２０の中央から見て所定の半径を有する円の周上の４か所に貫通孔２８が設けられており、それぞれの貫通孔２８には、公転ギア２０の自転の動きを取り出すための貫通ピン３０が挿入される。出力軸１４は、リングギア１８の中心軸上に設けられて貫通ピン３０と連結されて、公転ギア２０の自転による回転を出力する。貫通ピン３０によって公転ギア２０の自転の動きを取り出す方法については後述する。これら貫通ピン３０は、上端部が本体部１０の上面を構成する上蓋板１６に取り付けられるとともに、下端部が本体部１０の下面を構成する下蓋板３２に取り付けられる。そして、上蓋板１６及び下蓋板３２から突き出た貫通ピン３０の端部にナット３４が取り付けられることにより、貫通ピン３０が上蓋板１６及び下蓋板３２に固定される。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る減速機２の動作理由を示した説明図である。
図２を用いて前述したように、リングギア１８の内側には、リングギア１８よりも小さな公転ギア２０が設けられており、リングギア１８と公転ギア２０とは噛合している。したがって、公転ギア２０は、リングギア１８の中心位置に対して偏心した状態となっている。また、公転ギア２０の中心には軸孔２２（図２を参照）が設けられており、この軸孔２２にはベアリング２６を介して偏心カム２４が嵌め込まれている。このため、入力軸１２を回転させると偏心カム２４が回転して、入力軸１２（及びリングギア１８の中心軸）を中心とする公転運動を公転ギア２０に生じさせる。なお、本実施形態中で「公転」とは、ある点の周りを物体が周回する動きのことを表している。
【００３３】
また、公転ギア２０と偏心カム２４との間はベアリング２６によって回転可能となっているが、公転ギア２０とリングギア１８とはギア歯によって噛合している。このため公転ギア２０は、リングギア１８のギア歯との噛合によって自転を行いながら、入力軸１２（及びリングギア１８の中心軸）を中心とする公転を行うこととなる。なお、本実施形態で「自転」とは、ある物体の内部の点（例えば中心や重心）を通る軸を中心軸として回転する動きのことを表している。例えば、本実施形態の場合では、公転ギア２０の中心（図示せず）を通る軸を中心軸として回転する動きのことを表している。
【００３４】
図３（Ａ）には、偏心カム２４が図面上で上側に偏心しており、したがって、公転ギア２０が図面上の上側でリングギア１８と噛み合っている状態が示されている。なお、図３では、公転ギア２０が回転する様子が把握できるように、公転ギア２０の側面に矢印が表示されている。この矢印は、図３（Ａ）の状態では図面上で真上を示している。
【００３５】
図３（Ａ）に示した状態から、入力軸１２を時計回り方向に４５度だけ回転させると、偏心カム２４の動きによって、公転ギア２０も時計回り方向に４５度だけ公転する。また、公転ギア２０は、リングギア１８に噛合しているからギア歯の数に相当する角度だけ反時計回り方向に自転する。その結果、公転ギア２０は、図３（Ｂ）に示すような状態となる。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比較すれば明らかなように、偏心カム２４が時計回り方向に４５度回転したことに伴って、公転ギア２０も時計回り方向に４５度だけ公転し、図面上では右上側に偏心した位置に移動している。また、公転ギア２０に描かれた矢印の向きは、図３（Ａ）と同様に略図面上の真上を指している。これは、公転ギア２０を時計回り方向に公転させたときに、リングギア１８との噛合によって公転ギア２０に生じた反時計回り方向の自転が、時計回り方向の公転を略打ち消したためと考えることができる。
【００３６】
図３（Ｂ）に示した状態から、入力軸１２を時計回り方向にさらに４５度だけ回転させると、公転ギア２０は図３（Ｃ）に示した位置まで移動する。この状態は、図３（Ａ）に示した状態に対して、公転ギア２０が時計回り方向に９０度だけ公転した状態である。また、公転ギア２０が、リングギア１８と噛み合いながらこの位置まで公転することに伴って、公転ギア２０はギア歯の数に相当する角度だけ、反時計回り方向に自転している。また、公転ギア２０に設けられた矢印の向きは、図３（Ｂ）と同様に、依然として略図面上の真上を指した状態となっている。
【００３７】
図３（Ｃ）に示した状態から、入力軸１２をさらに時計回り方向に回転させていくと、公転ギア２０は、図３（Ｄ）に示した状態、図３（Ｅ）に示した状態、図３（Ｆ）に示した状態、図３（Ｈ）に示した状態へと移動して行き、入力軸１２をちょうど一回転させると、図３（Ｉ）に示した状態となる。また、公転ギア２０に表示された矢印の向きは、図３（Ａ）と比較すると、公転ギア２０とリングギア１８との歯数の差の分だけ、反時計回りの方向に回転している。例えば、公転ギア２０の歯数がリングギア１８の歯数よりも１だけ少ない場合、公転ギア２０に生じる時計回り方向の公転と反時計回り方向の自転とは、略打ち消し合う大きさになっているものの、厳密には、一回分の公転につき、ギア歯一枚分だけ自転の角度の方が大きくなる。これは、公転ギア２０のギア歯の数が、リングギア１８のギア歯の数よりも一歯だけ少なく形成されている結果、公転ギア２０がリングギア１８と噛み合いながら時計回り方向に一回公転するためには、公転ギア２０は反時計回り方向に一回と、さらに一歯分だけ余分に自転しなければならないためである。
【００３８】
このように、本実施形態の減速機２では、入力軸１２を一回転させると、公転ギア２０が、リングギア１８とのギア歯の数の差に相当する歯数分だけ、逆方向に自転することとなる。例えば、リングギア１８の歯数を５０枚、公転ギア２０の歯数を４９枚とすると、入力軸１２を一回転させるごとに、公転ギア２０が５０分の１回転（したがって３６０度／５０＝７．２度）だけ、逆方向に自転する。
【００３９】
また、入力軸１２を回転させたときの公転ギア２０の動きは次のように考えることもできる。先ず、入力軸１２を回転させると、偏心カム２４によって公転ギア２０は、入力軸１２（及びリングギア１８の中心軸）を中心とする公転を行う。一方で、公転ギア２０はリングギア１８と噛み合っているので、公転ギア２０はリングギア１８の上を転がりながら自転することとなる。
【００４０】
ここで、公転ギア２０はリングギア１８よりも少しだけ小さく形成されている。したがって、公転ギア２０は、実際にはほとんど回転（正確には自転）しなくても、少しだけ平行移動するだけでリングギア１８の上を転がることができる。例えば、図３（Ａ）に示す状態と、図３（Ｂ）に示す状態とでは、公転ギア２０がほとんど回転することなく、少しだけ右下方向に移動しているに過ぎない。それにも拘わらず、リングギア１８に対して公転ギア２０が噛み合う位置は、リングギア１８の中心位置から４５度だけ移動している。すなわち、リングギア１８の上を公転ギア２０が転がっている。また、図３（Ｂ）に示す状態と図３（Ｃ）に示す状態とについても同様に、公転ギア２０はほとんど回転することなく、略下方向の少しだけ右寄りに移動しているに過ぎない。それにも拘わらず、リングギア１８に対して公転ギア２０が噛み合う位置は、さらに４５度だけ移動している。すなわち、リングギア１８の上を公転ギア２０が転がっている。
【００４１】
このように、公転ギア２０をリングギア１８に対して少しだけ小さく形成しておけば、公転ギア２０を振れ回るように移動（揺動）させるだけで、ほとんど自転させることなく、リングギア１８の上で公転ギア２０を転がすことができる。そして、公転ギア２０が元の位置まで（例えば図３（Ａ）又は図３（Ｉ）に示す位置まで）戻ってくるまでの間には、リングギア１８と公転ギア２０との歯数の差に相当する角度の自転しか生じない。
【００４２】
なお、上述したように入力軸１２を一回転させると、公転ギア２０は一回揺動する。このことは、入力軸１２を高速で回転させると公転ギア２０が激しく揺動することを示しており、これに伴う振動の発生が懸念される。しかし、前述したように、本実施形態の減速機２には公転ギア２０が２つ設けられており（図２を参照）、これらの公転ギア２０は、互いが半周期ずつずれて公転するようになっている。このため、一方の公転ギア２０の揺動によって生じる振動が、他方の公転ギア２０の揺動による振動で打ち消されることとなって、減速機２全体としては振動の発生を回避することが可能となっている。
【００４３】
上述したように、本実施形態の公転ギア２０を公転させても、実際には公転ギア２０は少しずつ自転しながらリングギア１８の内側を僅かに揺動しているに過ぎない。このように考えれば、公転ギア２０の自転を貫通ピン３０によって取り出せることも了解できる。すなわち、図２に示したように、本実施形態の公転ギア２０には一例として４つの貫通孔２８が設けられており、これら貫通孔２８にはそれぞれ貫通ピン３０が挿入されている。
【００４４】
ここで、貫通孔２８の大きさを貫通ピン３０の直径に対してある程度大きめに設定しておけば、公転ギア２０がリングギア１８内を揺動する動きを、貫通孔２８と貫通ピン３０との間のクリアランスによって吸収して、公転ギア２０の自転のみを取り出すことができる。以下、この点について説明する。
【００４５】
図４は、本実施形態に係る公転ギア２０の自転を貫通ピン３０によって取り出す様子を示した説明図である。
まず、貫通孔２８の大きさについて説明する。貫通孔２８は、図４（Ａ）に示すように、公転ギア２０の中心位置とリングギア１８の中心位置とを一致させたときに、貫通ピン３０の位置に重ねて、貫通ピン３０よりも半径ｃだけ大きな孔に形成する。ここで「ｃ」とは、リングギア１８の中心位置に対する公転ギア２０の偏心量である。
【００４６】
このように貫通孔２８を形成した公転ギア２０を、偏心カム２４によって図面上で上側に偏心させる。すると、公転ギア２０は長さｃだけ上方向に偏心するので、図４（Ｂ）に示すように、貫通孔２８の下側と貫通ピン３０の外周とが当接した状態となる。
【００４７】
また、公転ギア２０が、偏心カム２４によって図面上で右側に偏心させられると、図４（Ｃ）に示すように、貫通孔２８の左側が貫通ピン３０と当接する。同様に、公転ギア２０が図面上で下側に偏心すると、図４（Ｄ）に示すように貫通孔２８の上側が貫通ピン３０と当接し、図面上で左側に偏心すると、図４（Ｅ）に示すように貫通孔２８の右側で、貫通孔２８と貫通ピン３０とが当接する。
【００４８】
このように、本実施形態の減速機２では、貫通孔２８の大きさを貫通ピン３０に対して偏心量ｃに相当する分だけ大きくしておくことで、公転ギア２０がリングギア１８内で揺動する動きを吸収することができる。なお、「貫通孔２８の大きさを貫通ピン３０に対して偏心量ｃに相当する分だけ大きくする」とは、貫通孔２８の半径を貫通ピン３０の半径よりも偏心量ｃの分だけ大きくするとも言い換えることができ、また貫通孔２８の直径を貫通ピン３０の直径よりも偏心量ｃの２倍（２ｃ）の分だけ大きくするとも言い換えることができる。その一方で、公転ギア２０が自転すると、貫通孔２８の位置が移動するから、この動きは貫通ピン３０に伝達される。このため、公転ギア２０の自転の動きだけ取り出すことができる。
【００４９】
こうして取り出された公転ギア２０の自転は、貫通ピン３０が取り付けられた上蓋板１６及び下蓋板３２（図２を参照）に伝達される。その結果、上蓋板１６に固定された出力軸１４から公転ギア２０の自転が減速機２の外部に出力される。
【００５０】
ここで、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）を見れば明らかなように、公転ギア２０がリングギア１８の内側を揺動している間は、貫通孔２８と貫通ピン３０とは、常に一箇所で当接しており、しかも当接箇所は常に移動している。したがって、どこか一箇所でも貫通孔２８と貫通ピン３０とのクリアランスが小さすぎる箇所が存在すると、その箇所で貫通孔２８と貫通ピン３０とが干渉して減速機２がロック状態となる。貫通孔２８や貫通ピン３０の製造時に多少の製造誤差が発生することは避けられないから、このような事態を回避するためには、貫通孔２８と貫通ピン３０との間のクリアランスを、余裕をもって大きめに形成しておく必要がある。
【００５１】
図５及び図６は、本実施形態に係るねじれ剛性を説明する図である。図５（Ａ）はロボット２００の腕５４が水平の姿勢を示す図であり、図５（Ｂ）はロボット２００の腕５４がほぼ真下の姿勢を示す図である。なお、以下の各図においては、減速機２の公転ギア２０及び貫通ピン３０を認識可能にするため、減速機２の筐体等は省略している。
複数の貫通ピン３０は、入出力軸１２，１４（図２参照）周りに所定の半径を有する円の周上に配置されている。公転ギア２０の複数の貫通孔２８は、その公転ギア２０の中心Ｏ周りに所定の半径を有する円の周上に配置されている。各貫通孔２８は半径Ｒの円の周上に配置されている。なお、正面視で公転ギア２０は右回りに回転している。また、回転力による貫通孔２８と貫通ピン３０との間に作用される力を作用力Ｆとする。
【００５２】
例えば、水平回転軸中心に腕５４を振り回すロボット２００の場合、腕５４が水平の姿勢で停止すると、図５（Ａ）に示すように、減速機２にかかるモーメントが大きくなる（モーメント＝腕５４の回転軸Ｏから重心Ｇまでの距離Ｌ×重量ｍ）。
そこから回転すると、図５（Ｂ）に示すように、徐々に減速機２にかかるモーメントは減り（モーメント＝腕５４の回転軸Ｏから重心Ｇまでの距離Ｌ×ｃｏｓ角度α×重量ｍ）、真上及び真下になれば、ねじれモーメントはなくなり、ねじり剛性は小さくてもよい状態になる。
【００５３】
本実施例の減速機２は、公転ギア２０の貫通孔２８と貫通ピン３０との接触で力を伝達している。貫通孔２８の径、貫通ピン３０の径、それらの材質や硬度、表面処理、及び潤滑状態が等しければ、貫通孔２８と貫通ピン３０との間に作用される作用力Ｆは、寿命（摩耗）の観点から等しくなる。
【００５４】
摩耗量＝ｋ・Ｐ・Ｖ・Ｔ
なお、ｋは比摩耗量、Ｐは面圧、Ｖは摺動速度、及びＴは摩擦時間であり、貫通ピン３０の径、貫通孔２８の径、及び作用力Ｆが決まれば、面圧Ｐは決まる。
【００５５】
Ｐ＝関数ｆ（貫通ピン３０の径、貫通孔２８の径、及び作用力Ｆ）（ヘルツの接触応力など）
摺動速度は、貫通孔２８の径と貫通ピン３０の径とが等しければ、配置（中心からの距離）に関係なく、等しくなる。入力軸が１回転すると（貫通孔２８の内周長さ・貫通ピン３０の外周長さ）分だけ擦れる。モーメント剛性は作用力Ｆ×距離であるから、作用力Ｆが等しければ、モーメント剛性は、回転中心の垂線からの距離が遠いところに貫通ピン３０を配置したほうが強くなる。
【００５６】
図７は、本実施形態に係る起動トルクを説明する図である。
起動トルクは、シールゴムの摺動抵抗に加えて、貫通ピン３０と貫通孔２８との静止摩擦力によって決まる。潤滑や表面状態が等しければ、静摩擦係数μは貫通孔２８の配置場所によらず等しくなる。貫通ピン３０と貫通孔２８との間の摩擦力ＦＭは、
【００５７】
ＦＭ＝静摩擦係数μ×作用力Ｆ
この摩擦力ＦＭによる起動トルクＴＭは、
【００５８】
ＴＭ＝Σ（ＦＭ×回転軸からの距離Ｒ）
つまり、外側に貫通ピン３０と貫通孔２８とが配置されるほど、（ねじり剛性が高いほど、）起動トルクは大きくなる。
【００５９】
そこで、ねじれ剛性が必要な角度のみ剛性が高くなるように、貫通ピン３０を配置すると、起動トルクは低く抑えられる。
【００６０】
この減速機２を使用するに当たっては、ねじれ剛性が異方性を持つので、取付け向きを合わせる必要がある。一般にこの減速方式の減速機２は、公転ギア２０を固定して、リングギア１８（貫通ピン３０）の減速回転を取り出す方法と、リングギア１８を固定して、公転ギア２０の減速回転を取り出す２種類の方法がある。リングギア１８（貫通ピン３０）に異方特性があり、それを自分の希望する方向に合わせるので、後者のリングギア１８を固定し、公転ギア２０の減速回転を取り出すように使うことが望ましい。
【００６１】
図８は、本実施形態に係る公転ギア２０を示す図である。
図示されるように、正面視で上下側の左右方向のねじれ剛性が弱く、正面視で左右側の上下方向のねじれ剛性が強くなっている。
本実施形態の公転ギア２０は、第１貫通孔２８−１の中心Ｏ１と公転ギア２０の中心Ｏとの距離Ｌ１と、第２貫通孔２８−２の中心Ｏ２と公転ギア２０の中心Ｏとの距離Ｌ２と、が異なる。本実施形態では距離Ｌ２が距離Ｌ１より大きくなっている。
【００６２】
本実施形態の減速機２は、公転ギア２０の複数の貫通孔２８のうち少なくとも１つを除く他の貫通孔２８は、入力軸１２から所定の半径を有する円の周上に形成されている。言い換えると。減速機２は、公転ギア２０の複数の貫通孔２８のうち少なくとも１つの貫通孔２８は、入力軸１２から所定の半径を有する円の周上に形成されていない。
【００６３】
複数の貫通孔２８は、図８に示すように、公転ギア２０の面上の半径の異なる複数の同心円Ａ，Ｂ，Ｃの周上にそれぞれ設けられている。言い換えると、公転ギア２０の面上の半径の異なる複数の同心円Ａ，Ｂ，Ｃの周上には、貫通孔２８が設けられている。
【００６４】
複数の貫通孔２８は、半径の異なる複数の同心円Ａ，Ｂ，Ｃの周上で周方向に沿って所定間隔で、かつ、隣接する内外の同心円Ａ，Ｂ，Ｃの周上で半径方向に重ならないように配置されている。
【００６５】
同心円Ａの周上には、正面視で上側及び下側の貫通孔２８が配置されている。同心円Ｂの周上には、正面視で右上、右下、左下、及び左上の貫通孔２８が配置されている。同心円Ｃの周上には、正面視で右側及び左側の貫通孔２８が配置されている。
【００６６】
貫通ピン３０又は貫通孔２８のいずれかの少なくとも一つが公転ギア２０の中心Ｏとする所定の半径を有する円の周上よりも中心方向に、又は外周方向へ設ける異径配置されている。
【００６７】
したがって、半径方向に一番大きな同心円Ｃの周上に配置された貫通孔２８により、正面視で水平時に強いねじれ剛性となる。なお、貫通孔２８と貫通ピン３０とは円でなくてもよい。
【００６８】
（実施形態２）
図９は、本実施形態に係る公転ギア２０を示す図である。
図示されるように、正面視で上下側の左右方向、左側の下方向、及び右側の上方向のねじれ剛性が弱く、正面視で左側の上方向及び右側の下方向のねじれ剛性が強くなっている。同心円Ｄの周上には、正面視で左側以外の貫通孔２８が配置されている。同心円Ｅの周上には、正面視で左側の貫通孔２８が配置されている。半径方向に大きな同心円Ｅの周上に配置された貫通孔２８により、一部だけずらすことができる。また、公転ギア２０が１枚なら、回転方向によって異方性を作ることができる。
【００６９】
（実施形態３）
図１０は、本実施形態に係る公転ギア２０を示す図である。
図示されるように、公転ギア２０の複数の貫通孔２８の配置を上記実施例よりもっとバラバラにして、複雑な異方性を作ってもよい。
【００７０】
（実施例）
図１１は、本実施例に係る公転ギア２０の貫通孔２８の配置を示す図である。図１２は、本実施例に係るロボットの腕の状態を示す図である。（Ａ）は角度０°状態、（Ｂ）は角度４５°状態、（Ｃ）は角度８９°状態である。図１３は、本実施例に係る各角度位置のねじれ剛性及ぶ起動トルクを示す図である。（Ａ）は各角度位置のねじれ剛性、（Ｂ）は各角度位置の起動トルクである。
【００７１】
本実施例の貫通孔２８の配置は、図１１に示すように、円状に配置したものと、異方配置したものである。
【００７２】
本実施例のロボットの腕の状態は、図１２（Ａ）に示すねじれ剛性が必要な角度０°状態と、図１２（Ｂ）に示す角度０°より小さなねじれ剛性である角度４５°の状態、及び図１２（Ｃ）に示す角度４５°より小さなねじれ剛性である角度８９°の状態である。
【００７３】
本実施例のねじれ剛性は、図１３（Ａ）に示すように、ねじれ剛性が必要な０°付近では円状配置の８４％程度を保っているが、起動トルクは、図１３（Ｂ）に示すように、７８％まで落とすことができている。なお、実際は、特許文献１において示されているように、角度位相により細かい周期で剛性と起動トルクとは変動するが、ここでは省略してある。
【００７４】
以上述べたように、本実施形態に係る減速機２によれば、以下の効果を得ることができる。
【００７５】
本実施形態によれば、必要なねじり剛性は確保しながら、起動トルクが小さく、制御性がよい減速機２ができる。例えば、これを駆動するモーター類も小型、軽量にできて、ユニットが小型軽量になる。したがって、ロボットへの取付け位置に最適な減速機の構造を提供できる。
【００７６】
また、明確な特性差を設けることで、今までは特性ばらつきをなくすように、高い部品精度を要求されており、コスト高の主要因であったが、部品精度が必要なくなり、コストが下がる。
【００７７】
例えば、水平回転軸中心に腕を振り回すロボットの場合、腕が水平の姿勢で停止すると、減速機にかかるモーメントが大きくなるが（モーメント＝腕の重心までの距離×重量）、そこから回転すると、徐々に減速機にかかるモーメントは減り（モーメント＝腕の重心までの距離×ｃｏｓ角度×重量）、真上、真下になれば、ねじれモーメントはなくなり、ねじり剛性を小さくできる。したがって、ロボット用遊星歯車型減速機の開発において、高剛性と高トルクとを両立できる減速機２の構造を提供できる。
【００７８】
（ロボット）
上述したように、本実施形態の減速機２は、大きな減速比を実現することができ、かつ出力の遅れや出力軸１４のガタつきを防止することができる。このため、本実施形態の減速機２は、ロボットハンドの関節などのように、精密な動作が要求される部分に取り付けられる減速機として特に適している。
【００７９】
図１４は、本実施形態に係る減速機２をロボットハンドの関節部分などに組み込んだ様子を示した説明図である。図１４（Ａ）はロボットハンド、図１４（Ｂ）はロボットである。
図１４（Ａ）に示したロボットハンド１００には、２本の向かい合う指１０２の３カ所に関節が設けられており、この関節部分に減速機２が組み込まれている。また、図１４（Ｂ）に示したロボット２００には、ロボットのアーム部分とロボットハンド１００との接続部やアーム部分の肘の部分、あるいはアーム部分の付け根の部分などに、減速機２が組み込まれている。このため、減速機２が組み込まれた関節部分の出力の遅れや出力軸１４のガタつきが防止されて、関節の動きを滑らかにすることが可能である。
【００８０】
本実施形態のロボット２００は、減速機２がアームのモーメント角度に適するように配置される関節を有してもよい。ロボット２００は、異径配置を有する減速機がアームのモーメント角度に適するように配置される関節を有してもよい。
【００８１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００８２】
（変形例）
図１５は、変形例に係る減速機２を示す図である。
本変形例に係る減速機２について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００８３】
本変形例に係る減速機２は、リングギア１８と公転ギア２０と入力軸１２と貫通ピン３０とを外包し、回転方向における所定の位置に位置合わせするためのマーキング６８を含む筐体６０を有することが好ましい。また、減速機２は、異径配置の方向を表示するマーキング６８を有し、マーキング６８を用いて関節に位置合わせとして配置されてもよい。
【００８４】
本変形例に係る減速機２は、筐体６０は、回転方向における所定の位置に、固定ネジ６２，６４を挿通しモーター５６などに取り付ける孔６６を有することが好ましい。例えば、固定ネジ６２，６４が、ある角度のときしか合わないようにする。
【００８５】
本変形例に係る減速機２は、固定ネジ６２，６４が複数存在した場合、少なくとも一つの固定ネジ６２（６４）のピッチが異なることが好ましい。
【００８６】
本変形例に係る減速機２の、筐体６０は、筐体６０に対する取付け位置を規定する面５８を有し、面５８は、面５８に突起部７０を有していることが好ましい。これにより、モーター５６と減速機２との取付け位置を規定できる。
【００８７】
以上述べたように、本変形例に係る減速機２によれば、上記実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【００８８】
本変形例によれば、ねじれ剛性の異方性を持つ減速機を使用するに当たって、取付け向きの合わせが容易である。
【符号の説明】
【００８９】
２…減速機  １０…本体部  １２…入力軸（第１回転軸）  １４…出力軸（第２回転軸）  １６…上蓋板  １８…リングギア（第１歯車）  ２０…公転ギア（第２歯車）  ２２…軸孔  ２４…偏心カム（円形カム）  ２６…ベアリング  ２８…貫通孔  ２８−１…第１貫通孔  ２８−２…第２貫通孔  ３０…貫通ピン  ３２…下蓋板  ３４…ナット  ５４…腕  ５６…モーター  ５８…面  ６０…筐体  ６２，６４…固定ネジ  ６６…孔  ６８…マーキング  ７０…突起部  １００…ロボットハンド  １０２…指  ２００…ロボット。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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