(57)【要約】【課題】偏心体軸を駆動する伝動歯車を安定支持し、装置中央のホロー径をより大きく形成することを可能とした揺動内接遊星歯車構造を得る。【解決手段】複数の偏心体軸１４４にそれぞれ備えられた偏心体１５０Ａ、１５０Ｂによって揺動回転する外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂと、該外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂが内接噛合する内歯歯車１７０と、を備えた揺動内接遊星歯車構造において、各偏心体軸１４４に設けられた偏心体軸歯車１３８と内接噛合することによって前記複数の偏心体軸１４４を同時に駆動するセンタ歯車（伝動内歯歯車）１３２を備え、該センタ歯車１３２の外周部１３２Ａと、低速軸軸受（外側部材）１７８Ｂの外輪１７８Ｂ１の延在部１７８Ｂ２との間にころ（転動体）１８０を配置することにより、該センタ歯車１３２を内輪、前記延在部１７８Ｂ２を外輪とする軸受機構を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の偏心体軸にそれぞれ備えられた偏心体によって揺動回転する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた揺動内接遊星歯車構造において、
駆動源側から動力を受けると共に前記複数の偏心体軸に設けられた偏心体軸歯車と内接噛合することによって前記複数の偏心体軸を同時に駆動する伝動内歯歯車と、を備え、
前記伝動内歯歯車の外周部と、該伝動内歯歯車の半径方向外側に位置する外側部材との間に転動体を配置することにより、前記伝動内歯歯車の外周部を内輪、前記外側部材を外輪とする軸受機構を構成した
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
【請求項２】
請求項１において、更に、
前記外歯歯車と内歯歯車との相対回転を取り出す低速軸と、
該低速軸を支持する低速軸軸受とを備え、
前記外側部材が、該低速軸軸受である
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
【請求項３】
請求項２において
前記低速軸軸受の、外輪の軸方向延在部、内輪の軸方向延在部、または内輪自体、のいずれかの部分が前記外輪を構成する
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記転動体がころであり、且つ前記外側部材自体の特定の面により該ころの軸方向の移動を規制した
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記外側部材の一部に、前記転動体の形状に沿った凹部が形成され、この凹部にて転動体を保持することにより、該転働体の転動案内、及び該転働体の前記外側部材に対する軸方向の移動規制がなされる
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記伝動内歯歯車の外周部に、前記転動体の形状に沿った凹部が形成され、この凹部にて転動体を保持することにより、該転動体の転動案内、及び該転動体の前記伝動内歯歯車に対する軸方向の移動規制がなされる
ことを特徴とする揺動内接遊星歯車構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動内接遊星歯車構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１において、ロボットの関節部分を駆動するための揺動内接遊星歯車構造の歯車装置が提案されている。この歯車装置１０は、図６に示されるように、モータ（図示略）と減速機構部１８とから主に構成されている。モータの動力は、モータ軸に取り付けられた図示せぬ入力歯車を介して入力側外歯歯車２２に伝達され、更に図示されている１本の偏心体軸２４、この偏心体軸２４に設けられた偏心体軸歯車２５の順に伝達された後、センタ歯車（伝動内歯歯車）２３に至る。
【０００３】
センタ歯車２３は、他の２本の偏心体軸２４（図には示されていない）にそれぞれ設けられた偏心体軸歯車２５（図には示されていない）と噛合しており、これにより、計３本の偏心体軸２４（前記１本のみ図示）が回転するようになっている。
【０００４】
各偏心体軸２４にはそれぞれ偏心体２６Ａ、２６Ｂが一体的に形成されており、該偏心体２６Ａ、２６Ｂの偏心回転により外歯歯車２８Ａ、２８Ｂが内歯歯車３０に内接噛合しながら揺動回転する。そして、この外歯歯車２８Ａ、２８Ｂの揺動回転の自転成分が、第１、第２キャリヤ３２Ａ、３２Ｂから取出される。
【０００５】
この歯車装置１０では、前記センタ歯車２３は、３個の偏心体軸歯車２５と内接噛合することによって半径方向に支持されている。また、センタ歯車２３の軸方向の位置は、外歯歯車２８Ｂと軸受３４の内輪３４Ａの間に油膜を介して滑り摩擦が生じる状態で挟まれることによって規制されている。なお、図の符号４３、４５はＯリング、４４Ａ、４４Ｂはオイルシールである。
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０３２４００Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような揺動内接遊星歯車構造の歯車装置にあっては、センタ歯車（伝動内歯歯車）が３個の偏心体軸歯車と外接噛合することのみによって半径方向に支持される構成であったため、該センタ歯車が半径方向にがたつくことがあり、回転安定性が低いという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、回転安定性があり、且つ中央により大きなホロー部を形成することを可能とする揺動内接遊星歯車構造を提供することその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の偏心体軸にそれぞれ備えられた偏心体によって揺動回転する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を備えた揺動内接遊星歯車構造において、駆動源側から動力を受けると共に前記複数の偏心体軸に設けられた偏心体軸歯車と内接噛合することによって前記複数の偏心体軸を同時に駆動する伝動内歯歯車と、を備え、前記伝動内歯歯車の外周部と、該伝動内歯歯車の半径方向外側に位置する外側部材との間に転動体を配置することにより、前記伝動内歯歯車の外周部を内輪、前記外側部材を外輪とする軸受機構を構成したことにより、上記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明においては、各偏心体軸を駆動する伝動内歯歯車の外周部と、その外側に位置する部材（外側部材）との間に転動体を介在させ、該伝動内歯歯車の外周部を内輪、外側部材を外輪とする軸受機構を構成するようにしている。そのため、既にある部品を有効利用しながら（少ない構成部品で）伝動内歯歯車を実質的に専用の軸受で支持された構成と同等の態様で組み込むことができ、支持剛性を高めることができると共に、高い回転安定性を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部品点数が少なく、低コストで且つ回転安定性がある揺動内接遊星歯車構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１３】
図２は、本発明の実施形態の一例に係る揺動内接遊星歯車構造が適用されたロボットの関節駆動装置の断面図、図１はその要部拡大図、図３は図２の矢示III-III線に沿う断面図である。
【００１４】
この関節駆動装置１１０は、ロボット（図示略）の関節部分に組み込まれるもので、該ロボットの一部を構成する土台１１２に固定された状態で、ロボットの他の一部を構成する可動部材１１４を回転可能に支持・駆動するものである。
【００１５】
関節駆動装置１１０は、図２に示されるように、可動部材１１４上に配置されたモータ１１６と、揺動内接遊星歯車構造の減速機構部１１８とから主に構成されている。減速機構部１１８のケーシング１１７は、土台１１２にボルト１１９を介して連結されている。
【００１６】
モータ１１６のモータ軸１２０の先端にはピニオン１２２が形成されており、ギヤ１２４と噛合している。ギヤ１２４は、スプライン１２６を介して伝動軸１２８と一体化されている。伝動軸１２８には伝動ピニオン１３０が形成されている。伝動ピニオン１３０は、センタ歯車（伝動内歯歯車）１３２と噛合している。センタ歯車１３２付近の具体的構成については、後に詳述する。
【００１７】
このセンタ歯車１３２は、図３に示されるように、前記伝動ピニオン１３０と噛合すると共に、３個の偏心体軸歯車１３８とも同時に噛合している（図１ではその内の１個の偏心体歯車のみ図示）。各偏心体軸歯車１３８は、それぞれ（計３本の）偏心体軸１４４と一体化されている（図１では１本の偏心体軸のみ図示）。
【００１８】
図１、図２に戻って、偏心体軸１４４は、偏心体１５０Ａ、１５０Ｂを備え、テーパローラ軸受１４９Ａ、１４９Ｂによって両持ち指示されている。他の２本の偏心体軸１４４も、図示はされていないが、全く同様に２つの偏心体を備え、図示せぬテーパローラ軸受によって両持ち指示されている。各偏心体軸１４４のそれぞれの偏心体１５０Ａには、ころ１５６Ａを介して外歯歯車１６２Ａが嵌合している。又、同様の態様で各偏心体軸１４４のそれぞれの偏心体１５０Ｂも、ころ１５６Ｂを介して外歯歯車１６２Ｂと嵌合している。外歯歯車１６２Ａ、１６０Ｂの偏心位相差は１８０°である。図示はしないが、この実施形態では外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂの歯数は１１８である。
【００１９】
外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂは、内歯歯車１７０に内接噛合している。内歯歯車１７０は、ケーシング１１７と一体化されている。この実施形態では内歯歯車１７０の内歯はころ状の外ピン１７２によって構成されている。内歯歯車１７０歯数（外ピン１７２の本数）はこの実施形態では１２０である。
【００２０】
外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂの軸方向両側には、第１、第２キャリヤ（出力部材：低速軸）１７６Ａ、１７６Ｂが、後述する低速軸軸受１７８Ａ、１７８Ｂを介してケーシング１１７に回転自在に支持されている。第１、第２キャリヤ１７６Ａ、１７６Ｂは、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂに形成されたキャリヤピン孔１３９を貫通する図示せぬキャリヤピンによって連結・一体化されており、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂと内歯歯車１７０との噛合によって発生する両歯車１６２Ａ、１６２Ｂと、１７０との相対回転が偏心体軸１４４を介して取り出されるようになっている。前述の可動部材１１４は、第１キャリヤ１７６Ａにボルト１８８を介して連結されている。
【００２１】
関節駆動装置１１０の半径方向最内側にはセンタ軸部材１３６が配置されている。センタ軸部材１３６は、制御ケーブル１３９を通すためのセンタホロー孔１３６Ｂを備え、第１、第２キャリヤ１７６Ａ、１７６Ｂによってその軸方向の移動が規制されている。
【００２２】
次に、センタ歯車（伝動内歯歯車）１３２の付近の構成について詳細に説明する。
【００２３】
前述したように、センタ歯車１３２は、伝動軸１２８に設けられた伝動ピニオン１３０と内接噛合しており（図２、図３参照）、同時に、３本の偏心体軸１４４にそれぞれ設けられた偏心体軸歯車１３８とも内接噛合している。従って、センタ歯車１３２は、伝動ピニオン１３２から動力を受けて回転し、偏心体軸歯車１３８と内接噛合することによって３本の偏心体軸１４４を同時に同方向に同一の回転速度で駆動可能である。
【００２４】
前記低速軸軸受１７８Ａ、１７８Ｂのうち、図１及び図２の下側に位置している低速軸軸受（外側部材）１７８Ｂは、その外輪１７８Ｂ１が軸方向内側（外歯歯車１６２Ｂ側）に延在され、延在部１７８Ｂ２を一体的に有している。そして、この外輪１７８Ｂ１の延在部１７８Ｂ２と、センタ歯車１３２の外周部１３２Ａとの間に、ころ（転動体）１８０が配置されている。即ち、センタ歯車（伝動内歯歯車）１３２の外周部１３２Ａを内輪、外側部材としての低速軸軸受１７８Ｂの外輪１７８Ｂ１の延在部１７８Ｂ２を外輪、ころ１８０を転動体とする軸受機構が構成されていることになる。なお、符号１９５は、ころ１８０のリテーナである。
【００２５】
外輪１７８Ｂ１の延在部１７８Ｂ２の起点には、低速軸軸受１７８Ｂの本来の外輪１７８Ｂ１で段差面Ｓ１が形成されており、この段差面Ｓ１を利用してころ１８０の軸方向外側（低速軸軸受１７８Ｂ側）への移動規制が行われている。なお、ころ１８０の軸方向内側（外歯歯車１６２Ｂ側）への移動規制は、内歯歯車１７０（ケーシング１１７）に形成した段部面Ｓ２によってスペーサ１８１を介して行われるようになっている。
【００２６】
なお、図２の符号１４３は、センタ軸部材１３６と第１キャリヤ１７６Ａとの間に設けら得たＯリング、１９２、１９４、１９６は、オイルシールである。減速機構部１１８は、これらのＯリング１４３、オイルシール１９２、１９４、１９６とにより、その内外がシールされている。
【００２７】
次に、この関節駆動装置１１０の作用を説明する。
【００２８】
モータ１１６の動力は、モータ軸１２０に形成されたピニオン１２２、該ピニオン１２２と噛合するギヤ１２４、該ギヤ１２４とスプライン１２６を介して連結されている伝動軸１２８を介して伝動ピニオン１３０に至る。伝動ピニオン１３０が回転すると、該伝動ピニオン１３０が内接噛合しているセンタ歯車１３２が回転し、更に、該センタ歯車１３２に内接噛合している３個の偏心体軸歯車１３８が回転し、それぞれの偏心体軸歯車１３８を介して３本の偏心体軸１４４が同一方向に同一の回転速度で回転する。この結果、偏心体軸１４４上のそれぞれの偏心体１５０Ａによって外歯歯車１６２Ａが内歯歯車１７０に内接しながら揺動回転する。又、これと同時に、偏心体軸１４４上の偏心体１５０Ｂによって外歯歯車１６２Ｂが前記外歯歯車１６２Ａと１８０°の位相差を持って同様に内歯歯車１７０に内接噛合しながら揺動回転する。
【００２９】
内歯歯車１７０と外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂとの歯数差は、１２０−１１８＝２であるため、外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂが１回揺動を行なうと、その歯数差分だけ外歯歯車１６２Ａ、１６２Ｂは内歯歯車１７０に対して相対回転することになる。この相対回転成分が偏心体軸１４４を介して第１、第２キャリヤ１７６Ａ、１７６Ｂに伝達される。
【００３０】
第１キャリヤ１７６Ａは、ボルト１８８を介して可動部材１１４と一体化されているため、可動部材１１４は該可動部材１１４に配置されているモータ１１６ごと減速された回転速度で回転する。
【００３１】
ここで、センタ歯車１３２は、ころ１８０を介して低速軸軸受１７８Ｂの外輪１７８Ｂ１の延在部１７８Ｂ２に支持されているため、該センタ歯車１３０の外周部１３０Ａを内輪、低速軸軸受１７８Ｂの外輪１７８Ｂ１の延在部１７８Ｂ２を外輪、ころ１８０を転動体とする軸受機構が形成されることから、該センタ歯車１３２は、極めて安定した状態で回転することができる。この結果、該センタ歯車１３２のふらつきが防止され、低振動性、低騒静性、及び高効率性を実現できる。
【００３２】
また、センタ歯車１３２が「内歯歯車」とされ、各偏心体軸歯車１３８が該センタ歯車１３２に内接噛合をする構成とされているため、関節駆動装置１１０の半径方向内側にスペース的な余裕ができ、センタホロー孔１３６Ｂの内定Ｄ１をより大きく設定することができる。
【００３３】
更には、ころ１８０の軸方向の位置決めに当たって、本来の外輪１７８Ｂ１とその延在部１７８Ｂ２とで形成される段差面Ｓ１を利用するようにしているため、その分部品点数が削減されている。延在部１７８Ｂ２は、低速軸軸受１７８Ｂの外輪１７８Ｂ１を延在させているため、これ自体ケーシング１１７に強固に固定されており、また軸受としての本来的な機能より、その素材が軸受鋼であるため、該延在部１７８Ｂ２は、充分な強度の確保と、高精度な加工が可能である。
【００３４】
次に、図４を用いて本発明の他の実施形態の例を示す。
【００３５】
先の実施形態では、低速軸軸受１７８Ｂの外輪１７８Ｂ１の延在部１７８Ｂ２を利用してセンタ歯車１３２を含む軸受機構を構成するようにしていたが、この図４に示す実施形態においては、低速軸軸受２７８Ｂの内輪２７８Ｂ３を軸方向内側（外歯歯車１６２Ｂ側）に延在させ、この延在部２７８Ｂ４をころの２８０転動面としている。ころ２８０の軸方向の移動規制は、第２キャリヤ２７６Ｂの外歯歯車側端面２７６Ｂ１と外歯歯車１６２Ｂの側面とで行うようにしている。この構成によっても、センタ歯車２３２の外周部２３２Ａを内輪、低速軸軸受２７８Ｂの内輪２７８Ｂ３の延在部２７８Ｂ４を外輪、ころ２８０を転動体とする軸受機構が構成され、先の実施形態と同様の作用効果が得られる。その他の構成は、先の実施形態と同様であるため、同一又は対応する部材に対して図中で同一符号を付すに止め、重複説明を省略する。
【００３６】
図５（Ａ）（Ｂ）に、転動体の配置に関する変形例を示す。便宜上変更部分のみを説明し、他の同一又は対応する部分については、図中で先の実施形態と同一の符号を付すことにより、重複説明は適宜省略する。
【００３７】
図５（Ａ）に示した例では、低速軸軸受３７８Ｂの外輪３７８Ｂ１の延在部３７８Ｂ２にころ（転動体）３８０の形状に沿った断面二等辺３角形の凹部３７８Ｂ３を形成している。また、センタ歯車３３２の外周部３３２Ａにも当該ころ２８０の形状に沿った断面二等辺３角形の凹部３３２Ａ１を形成している。ころ３８０は、１つ置きに（交互に）９０度取付角度をずらした上でそれぞれの凹部３７８Ｂ３及び凹部３３２Ａ１に転動可能に組み込まれている。これにより、延在部３７８Ｂ２側の凹部３７８Ｂ３側において、ころ３８０の転動案内と、ころ３８０の延在部３７８Ｂ２に対する軸方向の移動規制が行われ、また、センタ歯車３３２の凹部３３２Ａ１側においても、同様に、ころ３８０の転動案内と、ころ３８０のセンタ歯車３３２に対する軸方向の移動規制が行われるようになっている。この結果、センタ歯車３３２は、ころ３８０を介して低速軸軸受３７８Ｂの外輪３７８Ｂ１の延在部３７８Ｂ２側から半径方向及び軸方向の双方の負荷に対する支持応力を得ることができる。
【００３８】
図５（Ｂ）に示した例では、（Ａ）に示した構成によって得られる作用効果とほぼ同様の作用効果を、ボール４８０を転動体とする構成によって実現している。即ち、低速軸軸受４７８Ｂの外輪４７８Ｂ１の延在部４７８Ｂ２にボール（転動体）４８０の形状に沿った球面状の凹部４７８Ｂ３を形成している。また、センタ歯車４３２の外周部４３２Ａにも当該ボール４８０の形状に沿った球面状の凹部４３２Ａ１を形成している。この結果、該凹部４７８Ｂ３及び凹部４３２Ａ１により、転動体４８０の転動案内と、転動体４８０の延在部４７８Ｂ２、センタ歯車４３２に対する軸方向の移動規制とが行われるようになっている。この構成によっても、センタ歯車４３２は、ボール４８０を介して低速軸軸受４７８Ｂの外輪４７８Ｂ１の延在部４７８Ｂ２側から半径方向及び軸方向の双方の負荷に対する支持応力を得ることができる。
【００３９】
このように、本発明における「軸受機構」の外輪を構成する部材は、低速軸軸受の外輪の延在部でも、また内輪の延在部のいずれであってもよい。特に、内輪の場合は、図示はしないが、設計によっては、延在部を形成しなくても、直接該内輪の内周面を「軸受機構」の外輪の転動面として使うことも可能である。更には、この伝動内歯歯車の半径方向外側に位置する「外側部材」自体も、上記実施形態で示した低速軸軸受に限定されない。例えば、この外側部材としてケーシングが採用されても良く、また、外側部材として専用の外輪を配置するようにしたものであっても良い。
【００４０】
また、転動体の軸方向の移動規制についても、上記実施形態の例に限定されない。転動体自体も、ころ、ボールのほか、ニードルを採用することも可能である。
【００４１】
更に、本発明では外側部材として何を選定するかについては特に限定されないが、特に低速軸を支持する低速軸軸受を採用した場合には、（部材自体が大型で且つ使用されている素材が軸受鋼であることから）伝動内歯歯車を安定した状態で高精度に組み込むことができ、且つ高い耐久性を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
複数の偏心体軸を同時に駆動するタイプの揺動内接噛合遊星歯車装置に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態の一例が適用されたロボットの関節駆動装置の要部拡大縦断面図
【図２】前記実施形態に係る装置の全体縦断面図
【図３】図２の矢示III−III線に沿う断面図
【図４】本発明の他の実施形態の例を示す、センタ歯車付近の部分断面図
【図５】転動体の配置に関する変形例を示す部分断面図
【図６】従来の揺動内接噛合遊星歯車構造の一例を示す縦断面図
【符号の説明】
【００４４】
１１２…土台
１１４…可動部材
１１６…モータ
１２８…伝動軸
１３０…伝動ピニオン
１３２…センタ歯車
１３２Ａ…外周部
１３６…センタ軸部材
１４４…偏心体軸
１５０Ａ、１５０Ｂ…偏心体
１６２Ａ、１６２Ｂ…外歯歯車
１７０…内歯歯車
１７６Ａ、１７６Ｂ…第１、第２キャリヤ
１７８Ａ、１７８Ｂ…低速軸軸受（外側部材）
１７８Ｂ１…外輪
１７８Ｂ２…延在部
１８０…ころ（転動体）
【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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