CN107662203B - 机器人和齿轮装置 - Google Patents

Abstract

提供能有效地提高在齿轮装置中使用的润滑剂的润滑寿命的机器人和齿轮装置。机器人的特征在于，具备：第一构件；第二构件，其设置成能相对于上述第一构件转动；以及齿轮装置，其从上述第一构件以及上述第二构件的一方侧向另一方侧传递驱动力，上述齿轮装置具有：内齿以及外齿，其设置于上述驱动力的传递路径的途中，内齿以及外齿啮合；以及润滑剂，其配置于上述内齿和上述外齿之间，上述外齿的构成材料的平均结晶粒径小于上述内齿的构成材料的平均结晶粒径。

Description

机器人和齿轮装置

技术领域

本发明涉及机器人和齿轮装置。

背景技术

在具备包括至少一个手臂而构成的机器人手臂的机器人中，例如通过电机驱动机器人手臂的关节部，一般通过减速机进行将由来自该电机的驱动力(旋转力)带来的旋转减速。作为这种减速机，已知例如专利文献1所记载的波动齿轮装置那样的齿轮装置。

专利文献1所记载的波动齿轮装置具备：设为环状的刚性内齿齿轮；设为环状的挠性外齿齿轮；以及使该外齿齿轮在半径方向上与内齿齿轮局部啮合并且使该啮合位置在圆周方向上移动的波动发生器。并且，在内齿齿轮和外齿齿轮的齿面部填充有润滑脂。

在专利文献1所记载的波动齿轮装置中，内齿齿轮和外齿齿轮以极少的齿隙(backlash)相互啮合。以往，这种啮合部的润滑剂的润滑寿命短，在将该波动齿轮装置用于机器人的情况下，存在易于较早期地发生烧伤或损耗等问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2002-349681号公报。

发明内容

本发明的目的在于提供能有效地提高在齿轮装置中使用的润滑剂的润滑寿命的机器人和齿轮装置。

上述目的通过下述本发明而达到。

本发明的机器人的特征在于，具备：第一构件；第二构件，其设置成能相对于上述第一构件转动；以及齿轮装置，其从上述第一构件和上述第二构件的一方侧向另一方侧传递驱动力，上述齿轮装置具有：内齿以及外齿，其设置在上述驱动力的传递路径的途中，内齿以及外齿相互啮合；以及润滑剂，其配置在上述内齿和上述外齿之间，上述外齿的构成材料的平均结晶粒径小于上述内齿的构成材料的平均结晶粒径。

根据这种机器人，能缩小外齿的结晶粒径而易于将润滑剂保持在外齿上。因此，能使润滑剂抵抗外齿的旋转所致的离心力而留在外齿上。另一方面，能增大内齿的结晶粒径而易于使润滑剂沿着内齿上流动。因此，能减少润滑剂在内齿上偏置或者固化的情况。并且，上述那样的将润滑剂留在外齿上的效果以及减少润滑剂在内齿上偏置或者固化的效果这两个效果协同作用，而能有效地提高润滑剂的润滑寿命。

优选在本发明的机器人中，上述内齿的构成材料的平均结晶粒径在20μm以上150μm以下的范围内。

由此，能使润滑剂沿着内齿上更有效地流动。此外，在内齿由金属构成的情况下，能将内齿的机械强度设为优异的机械强度。

优选在本发明的机器人中，上述外齿的构成材料的平均结晶粒径在0.5μm以上30μm以下的范围内。

由此，能使润滑剂更有效地保持在外齿上。此外，在外齿由金属构成的情况下，能将外齿的机械强度设为优异的机械强度。

优选在本发明的机器人中，上述内齿和上述外齿分别由金属材料构成。

一般金属具有优异的机械特性，并且能比较简单地进行机械加工，此外，其加工精度也高。因此，能简单地实现具有优异的特性(机械强度、精度等)的内齿和外齿。

优选在本发明的机器人中，上述内齿用铸铁和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成。

由此，能简单地实现具有优异的特性(机械强度、精度等)的内齿。特别是，铸铁和沉淀硬化型不锈钢分别易于实现使润滑剂沿着内齿上有效地流动的适当的结晶粒径，此外，在机械强度和加工性的平衡上优异。因此，通过将内齿用铸铁和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，能将内齿的机械强度设为优异的机械强度并能使润滑剂沿着内齿上更有效地流动。

优选在本发明的机器人中，上述外齿由镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成。

由此，能简单地实现具有优异的特性(机械强度、精度等)的外齿。特别是，镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢分别易于实现使润滑剂有效地保持在外齿上的适当的结晶粒径，此外，在机械强度和加工性的平衡上优异。因此，通过将外齿用镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，能将外齿的机械强度设为优异的机械强度且能使润滑剂更有效地保持在外齿上。

优选在本发明的机器人中，上述齿轮装置具有：内齿轮，其具有上述内齿；外齿轮，其为挠性，具有与上述内齿局部啮合的上述外齿；以及波动发生器，其使上述外齿轮挠曲而使上述内齿轮与上述外齿轮之间的啮合位置沿周向移动。

在这种齿轮装置中，一般内齿轮和外齿轮以极少的齿隙相互啮合，因此对润滑剂的润滑寿命的要求极高。因此，当在这种齿轮装置中应用本发明时，其效果变得显著。

本发明的齿轮装置的特征在于，具有：内齿和外齿，其相互啮合；以及润滑剂，其配置在上述内齿和上述外齿之间，上述外齿的构成材料的平均结晶粒径小于上述内齿的构成材料的平均结晶粒径。

根据这种齿轮装置，能有效地提高润滑剂的润滑寿命。

附图说明

图1是示出本发明的机器人的实施方式的概略构成的图。

图2是示出本发明的第一实施方式的齿轮装置的分解立体图。

图3是图2所示的齿轮装置的纵截面图。

图4是图2所示的齿轮装置的主视图。

图5是说明配置于图2所示的齿轮装置的啮合部和滑动部的润滑剂的图。

图6是示出本发明的第二实施方式的齿轮装置的纵截面图。

图7是示出本发明的第三实施方式的齿轮装置的分解立体图。

图8是图7所示的齿轮装置的纵截面图。

符号说明

1、齿轮装置 1A、齿轮装置

2、刚性齿轮(内齿轮) 3、挠性齿轮(外齿轮)

3A、挠性齿轮(外齿轮) 4、波动发生器

23、内齿 31、躯干部

32、底部 32A、法兰部

33、外齿 41、主体部

42、轴部 43、辊

51、润滑剂 52、润滑剂

61、啮合部 62、滑动部

100、机器人 110、控制装置

111、基座(第一构件) 120、机器人手臂

121、第一手臂(第二构件) 122、第二手臂

123、第三手臂 124、第四手臂

125、第五手臂 126、第六手臂

130、手 131、手指

132、手指 140、力检测器

150、电机 200、齿轮装置

202、主体部 203、第一旋转轴

204、第二旋转轴 205、中心轴

206、环形齿轮 206a、齿轮齿

206c、空洞部 207、第一公转齿轮

207a、齿轮齿 207b、轴孔

207c、第一贯通孔 208、第二公转齿轮

208a、齿轮齿 208b、轴孔

208c、第二贯通孔 209、第一轴承

210、第二轴承 211、第一偏心凸轮

212、第二偏心凸轮 213、贯通销

214、第一弹性部 215、第二弹性部

216、下盖板 216a、中心孔

217、螺母 218、上盖板

231、齿面 311、内周面

321、孔 321A、内周部

322、孔 322A、孔

331、齿面 431、外周面

La、长轴 Lb、短轴

a、轴线 a1、轴线。

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选的实施方式详细地说明本发明的机器人和齿轮装置。

1.机器人

首先，说明本发明的机器人的实施方式。

图1是示出本发明的机器人的实施方式的概略构成的图。

图1所示的机器人100能进行精密仪器或构成其的部件(对象物)的供料、卸料、输送和组装等作业。

机器人100是六轴垂直多关节机器人，具有基座111、连接到基座111的机器人手臂120、设置于机器人手臂120的前端部的力检测器140以及手130。此外，机器人100具有控制装置110，上述控制装置110控制产生使机器人手臂120驱动的动力的多个驱动源(包括电机150和齿轮装置1)。

基座111是将机器人100装配于任意的设置部位的部分。此外，基座111的设置部位没有特别限定，例如可举出地面、墙壁、天花板、能移动的台车上等。

机器人手臂120具有第一手臂121(手臂)、第二手臂122(手臂)、第三手臂123(手臂)、第四手臂124(手臂)、第五手臂125(手臂)和第六手臂126(手臂)，它们从基端侧(基座侧)向前端侧按该顺序连结。第一手臂121连接到基座111。在第六手臂126的前端装配有例如把持各种部件等的手130(末端执行器)且上述手130能装拆。该手130具有两个手指131、132，能用手指131、132把持例如各种部件等。

在基座111设置有具有驱动第一手臂121的伺服电机等电机150和齿轮装置1(减速机)的驱动源。此外，虽然图中没有示出，但在各手臂121～126也分别设置有具有电机和减速机的多个驱动源。并且，各驱动源由控制装置110控制。

在这种机器人100中，齿轮装置1从基座111(第一构件)和第一手臂121(第二构件)的一方向另一方传递驱动力。更具体地，齿轮装置1将使第一手臂121相对于基座111转动的驱动力从基座111侧向第一手臂121侧传递。在此，齿轮装置1作为减速机发挥功能，由此能将基于驱动力的旋转减速而使第一手臂121相对于基座111转动。此外，“转动”是指包括相对于某中心点向包括一个方向或其相反方向的双方向动作以及相对于某中心点旋转的情况。

这样机器人100具备：作为“第一构件”的基座111；作为设置成能相对于基座111转动的“第二构件”的第一手臂121；以及从基座111(第一构件)和第一手臂121(第二构件)中的一侧向另一侧传递驱动力的齿轮装置1。此外，也可以将从第二手臂122至第六手臂126中的第一手臂121侧依次选择的任意数量的手臂捕捉为“第二构件”。即，也可以说包括从第一手臂121和第二手臂122至第六手臂126中的第一手臂121侧依次选择的任意数量的手臂的结构体是“第二构件”。例如既可以说包括第一手臂121、第二手臂122的结构体是“第二构件”，也可以说整个机器人手臂120是“第二构件”。此外，“第二构件”也可以包括手130。即，也可以说包括机器人手臂120和手130的结构体是“第二构件”。

以上说明的机器人100具备以下说明的齿轮装置1，由此能有效地提高在齿轮装置1中使用的润滑剂的润滑寿命。

2.齿轮装置

以下，说明本发明的齿轮装置的实施方式。

〈第一实施方式〉

图2是示出本发明的第一实施方式的齿轮装置的分解立体图。图3是图2所示的齿轮装置的纵截面图。图4是图2所示的齿轮装置的主视图。此外，在各图中，为了便于说明，根据需要将各部的尺寸适当地放大而图示，各部之间的尺寸比未必一定与实际的尺寸比一致。

图2至图4所示的齿轮装置1是波动齿轮装置，例如作为减速机使用。该齿轮装置1具有：作为内齿轮的刚性齿轮2；作为配置于刚性齿轮2的内侧的杯型的外齿轮的挠性齿轮3；以及配置于挠性齿轮3的内侧的波动发生器4。

在该齿轮装置1中，挠性齿轮3的横截面具有由于波动发生器4而变形为椭圆形或者长圆形的部分，在该部分的长轴侧的两端部，挠性齿轮3与刚性齿轮2啮合。并且，刚性齿轮2和挠性齿轮3的齿数相互不同。

在本实施方式中，刚性齿轮2固定于上述机器人100的基座111(第一构件)侧，挠性齿轮3连接到上述机器人100的第一手臂121(第二构件)侧，波动发生器4连接到上述机器人100的电机150的旋转轴侧。

在这种齿轮装置1中，例如当对波动发生器4输入驱动力(例如来自上述电机150的驱动力)时，刚性齿轮2和挠性齿轮3一边使相互啮合的位置沿周向移动，一边由于齿数差而绕轴线a相对地旋转。由此，能使从驱动源输入到波动发生器4的驱动力(旋转力)所致的旋转减速并从挠性齿轮3输出。即，能实现以波动发生器4为输入轴侧、以挠性齿轮3为输出轴侧的减速机。

此外，刚性齿轮2、挠性齿轮3和波动发生器4的连接方式不限于上述方式，例如即使将挠性齿轮3固定于基座111侧、将刚性齿轮2连接到第一手臂121侧，也能将齿轮装置1作为减速机使用。此外，即使将挠性齿轮3连接到电机150的旋转轴侧，也能将齿轮装置1作为减速机使用，在该情况下，只要将波动发生器4固定于基座111侧，将刚性齿轮2连接到第一手臂121侧即可。此外，在将齿轮装置1作为增速机使用的情况下(使输入的驱动力的旋转增速的情况下)，只要将上述输入侧(电机150侧)与输出侧(第一手臂121侧)的关系设为相反的即可。

以下，简单地说明齿轮装置1的构成。

如图2至图4所示，刚性齿轮2是由在径向上实质上不会挠曲的刚体构成的齿轮，并且是具有内齿23的环状的内齿轮。在本实施方式中，刚性齿轮2是平齿轮。即，内齿23具有相对于轴线a平行的齿线。

挠性齿轮3插通于刚性齿轮2的内侧。该挠性齿轮3是具有能在径向上挠曲变形的挠性的齿轮，并且是具有与刚性齿轮2的内齿23啮合的外齿33(齿)的外齿轮。此外，挠性齿轮3的齿数比刚性齿轮2的齿数少。这样挠性齿轮3和刚性齿轮2的齿数相互不同，由此能实现减速机。

在本实施方式中，挠性齿轮3呈一端开口的杯状，在该开口侧的端部形成有外齿33。在此，挠性齿轮3具有：绕轴线a的筒状(更具体地是圆筒状)的躯干部31(筒部)以及连接到躯干部31的轴线a方向的一端部侧的底部32。由此，能使躯干部31的与底部32相反的一侧的端部在径向上易于挠曲。因此，能实现挠性齿轮3相对于刚性齿轮2的良好的挠曲啮合。此外，能提高躯干部31的底部32侧的端部的刚性。因此，能将输入轴或者输出轴稳定地连接到底部32。

此外，如图3所示，在底部32形成有沿着轴线a贯通的孔321以及在孔321的周围贯通的多个孔322。能将输出侧的轴体插通到孔321。此外，孔322能作为供用于将输出侧的轴体固定于底部32的螺钉插通的螺钉孔使用。这些孔只要适当地设置即可，也能省略。

如图3所示，波动发生器4配置于挠性齿轮3的内侧，能绕轴线a旋转。并且，波动发生器4使挠性齿轮3的与底部32相反的一侧的部分的横截面变形为具有长轴La和短轴Lb的椭圆形或者长圆形而使外齿33与刚性齿轮2的内齿23啮合(参照图4)。在此，挠性齿轮3和刚性齿轮2能绕同一轴线a旋转并相互在内外啮合。

在本实施方式中，波动发生器4具有：主体部41；轴部42，其从主体部41沿着轴线a突出；以及一对辊43，其设置成能相对于主体部41绕与轴线a平行的轴线a1旋转。这种波动发生器4的一对辊43能一边在挠性齿轮3的内周面上滚动，一边从挠性齿轮3的内侧展开而使主体部41、轴部42和一对辊43绕轴线a旋转。因而，例如当从驱动源向波动发生器4输入驱动力时，刚性齿轮2和挠性齿轮3的相互啮合的位置在周向上移动。

以上简单地说明了齿轮装置1的构成。在这种齿轮装置1中，如上所述，例如当对波动发生器4输入驱动力(例如来自上述电机150的驱动力)时，刚性齿轮2和挠性齿轮3的相互啮合的位置一边在周向上移动一边由于齿数差而绕轴线a相对地旋转。在此，为了减少齿轮装置1的各部的摩擦而使用润滑剂，齿轮装置1为了在刚性齿轮2和挠性齿轮3的啮合部处以良好的状态长期保持润滑剂而具有下面描述的构成。

图5是说明配置于图2所示的齿轮装置的啮合部和滑动部的润滑剂的图。

如上所述，齿轮装置1具有：刚性齿轮2，其是具有内齿23的“内齿轮”；挠性齿轮3，其是具有与内齿23局部啮合的外齿33的挠性的“外齿轮”；以及波动发生器4，其使挠性齿轮3挠曲而使刚性齿轮2与挠性齿轮3之间的啮合位置沿周向移动。在此，如图5所示，在作为刚性齿轮2的内齿23的齿面231与挠性齿轮3的外齿33的齿面331之间的区域的啮合部61配置有润滑剂51。即，齿轮装置1具有：内齿23和外齿33，其设置于驱动力(例如来自电机150的驱动力)的传递路径的途中，相互啮合；以及润滑剂51，其配置于内齿23和外齿33之间。在此，“驱动力的传递路径的途中”是指，驱动力的传递路径的从起点到终点的任意的位置。

内齿23和外齿33分别由后述那样的金属材料构成，在其金属组织内具有结晶颗粒。并且，外齿33的构成材料的平均结晶粒径小于内齿23的构成材料的平均结晶粒径。

由于这种内齿23和外齿33的构成材料的平均结晶粒径的大小关系，能缩小外齿33的结晶粒径而易于将润滑剂51保持在外齿33上。因此，能将润滑剂51对抗外齿33的旋转所致的离心力而留在外齿33上。在此，润滑剂51优先保持于存在于外齿33的表面的结晶晶界。考虑其原因是，该结晶晶界起到收纳润滑剂51的细微的凹部或槽那样的作用。因而，减小外齿33的结晶粒径，由此存在于外齿33的表面的结晶晶界的密度变高，与此相伴地，润滑剂51易于保持在外齿33的表面。

此外，当减小外齿33的结晶粒径时，能提高外齿33的机械强度并且提高外齿33的韧性。外齿33如上所述与刚性齿轮2和挠性齿轮3的相互啮合的位置的移动相伴地反复变形，所以要求比内齿23高的机械强度和韧性。因此，提高外齿33的机械强度和韧性是极有益的。此外，一般金属的机械强度与结晶粒径的平方根成反比地提高。

另一方面，能增大内齿23的结晶粒径而易于使润滑剂51沿着内齿23上流动。因此，能降低润滑剂51在内齿23上偏置或者固化的情况。在此，内齿23不旋转，因此在内齿23上，上述外齿33那样的离心力不起作用，因此原本就存在易于保持润滑剂51的倾向。因此，易于使内齿23上的润滑剂51流动，从而防止润滑剂51的粘着或需要部位的断油。由此，能充分地发挥润滑剂51的性能。

这样在齿轮装置1中，能同时发挥上述那样的将润滑剂51预先留在外齿33上的效果和降低润滑剂51在内齿23上偏置或者固化的效果这两个效果。并且，该两个效果能协同作用而有效地提高润滑剂51的润滑寿命。特别是，在齿轮装置1那样的波动齿轮装置中，一般内齿轮和外齿轮以极少的齿隙相互啮合，因此对润滑剂的润滑寿命的要求极高。因此，当在这种齿轮装置中应用本发明时，该效果变得显著。

此外，虽省略详细的说明，但在作为挠性齿轮3的躯干部31的内周面311与波动发生器4的辊43的外周面431之间的区域的滑动部62配置有润滑剂52。此外，虽然图中没有示出，但在波动发生器4内的滑动部也配置有润滑剂。

在此，“平均结晶粒径”是以JISG0551“钢-结晶粒度的显微镜试验方法”为基准测量的值。当进行该平均结晶粒径的测量时是通过利用腐蚀液蚀刻试验片(内齿或者外齿)的表面从而使结晶晶界出现，并用显微镜观察该出现的结晶晶界而进行的，作为腐蚀液，使用5％硝酸乙醇(5％硝酸-酒精)。此外，上述那样的平均结晶粒径的大小关系只要至少在内齿23和外齿33中满足即可，在刚性齿轮2和挠性齿轮3的其它部分彼此可以不满足，但当在其它部分彼此也满足时，其效果变得显著。此外，内齿23和外齿33的结晶粒径例如能根据构成它们的材料(金属组成)和制造时的热处理等进行调整。

当将外齿33的构成材料的平均结晶粒径设为A、将内齿23的构成材料的平均结晶粒径设为B时，只要满足A＜B的关系即可，但在适当地发挥上述两个效果上，优选是1.2≤B/A≤100，更优选是2≤B/A≤50。而当B/A过小时，示出上述两个效果的平衡不良的倾向，另一方面，当B/A过大时，示出内齿23与外齿33的强度差变得过大，内齿23和外齿33中的一方损耗变快的倾向。

内齿23的构成材料的平均结晶粒径(B)虽然没有特别限定，但是优选位于20μm以上150μm以下的范围内，更优选位于30μm以上100μm以下的范围内，进一步优选位于30μm以上50μm以下的范围内。由此，能使润滑剂51沿着内齿23上更有效地流动。此外，在内齿23由金属构成的情况下，能将内齿23的机械强度设为优异的机械强度。而当该平均结晶粒径过小时，示出内齿23上的润滑剂51的流动性降低的倾向。另一方面，当该平均结晶粒径过大时，根据内齿23的构成材料的不同，有时内齿23的强度会不足。此外，在整个刚性齿轮2中，当满足上述平均结晶粒径的范围时，上述效果变得显著。

另一方面，外齿33的构成材料的平均结晶粒径(A)只要满足上述A＜B就没有特别限定，但优选位于0.5μm以上30μm以下的范围内，更优选位于5μm以上20μm以下的范围内，进一步优选位于5μm以上15μm以下的范围内。由此，能将润滑剂51更有效地保持在外齿33上。此外，在外齿33由金属构成的情况下，能将外齿33的机械强度设为优异的机械强度。而当该平均结晶粒径过小时，制造外齿33时的加工性不良，此外，由存在于外齿33的表面的结晶晶界导致的凹部的深度也变小，因此反而难以将润滑剂51保持在外齿33上。另一方面，当该平均结晶粒径过大时，示出将润滑剂51保持在外齿33上的效果降低的倾向，此外，难以确保外齿33所需的机械强度和韧性。当在整个挠性齿轮3中满足上述平均结晶粒径的范围时，上述效果变得显著。

在此，优选内齿23和外齿33分别由金属材料构成，特别是，由于铁系材料的机械特性和加工性优异且价格比较低，所以优选使用。一般金属具有优异的机械特性并且能比较简单地进行机械加工，此外，其加工精度也高。因此，能简单地实现具有优异的特性(机械强度、精度等)的内齿23和外齿33。特别是，优选外齿33如上所述具有高韧性，因此优选由金属材料构成。此外，内齿23由于是实质性的刚体，因此也能用陶瓷材料构成，但根据与外齿33的强度的平衡，优选使用金属材料。

此外，构成内齿23的金属材料只要满足上述A＜B就没有特别限定，能使用各种金属材料，特别优选是铸铁和沉淀硬化型不锈钢中的任一种。内齿23用铸铁和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，由此能简单地实现具有优异的特性(机械强度、精度等)的内齿23。特别是，铸铁和沉淀硬化型不锈钢分别易于实现使上述那样的润滑剂51沿着内齿23上有效地流动的适当的结晶粒径，此外，在机械强度和加工性的平衡上优异。因此，将内齿23用铸铁和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，从而能将内齿23的机械强度设为优异的机械强度，且能使润滑剂51沿着内齿23上更有效地流动。此外，只要刚性齿轮2的内齿23的至少表面由上述那样的材料构成即可，为了使上述那样的效果显著，优选直至齿底部都由上述那样的材料构成。而且，若由上述那样的材料构成整个刚性齿轮2，则得到同样的效果且制造变得比较容易。此外，也可以用对铸铁和沉淀硬化型不锈钢中的任一种添加了其它物质的材料来构成内齿23。

此外，构成外齿33的金属材料只要满足上述A＜B就没有特别限定，能使用各种金属材料，特别优选是镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢中的任一种。外齿33用镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，从而能简单地实现具有优异的特性(机械强度、精度等)的外齿33。特别是，镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢分别易于实现使上述那样的润滑剂51有效地保持在外齿33上的适当的结晶粒径，此外，在机械强度和加工性的平衡上优异。因此，将外齿33用镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，从而能将外齿33的机械强度设为优异的机械强度，且能将润滑剂51更有效地保持在外齿33上。此外，只要挠性齿轮3的外齿33的表面用上述那样的材料构成即可，但为了使上述那样的效果显著，优选直至齿底部都用上述那样的材料构成。而且，若将整个挠性齿轮3用上述那样的材料构成，则得到同样的效果且制造变得比较容易。此外，也可以用对镍铬钼钢、马氏体时效钢和沉淀硬化型不锈钢中的任一种添加了其它物质的材料来构成外齿33。

此外，润滑剂51既可以是润滑脂(grease)也可以是润滑油，但优选是润滑脂。即，优选润滑剂51包含基础油和增稠剂。由此，能将润滑剂51设为固体状或者半固体状的润滑脂。因而，能易于将润滑剂51留在需要部位。在此，作为增稠剂，可举出例如钙皂、钙复合皂、钠皂、铝皂、锂皂、锂复合皂等皂类，此外，可举出聚脲、对苯二甲酸钠、聚四氟乙烯(PTFE)、有机膨润土、硅胶等非皂类等，能将它们之中的一种单独使用或者将两种以上组合后使用，但优选使用锂皂。将锂皂用作增稠剂，从而能使润滑剂51的剪切稳定性优异。此外，能使润滑剂51的作为润滑剂的特性的平衡优异。

此外，作为基础油，可举出例如石蜡系、环烷系等矿物油(精制矿物油)、聚烯烃、酯、硅等合成油，能将它们之中的一种单独使用或者将两种以上组合后使用。

此外，在润滑剂51包含基础油和增稠剂的情况下，优选润滑剂51包含抗氧化剂、极压剂、防锈剂等添加剂、以及石墨、硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)等固体润滑剂等。由此，能容易地得到可以长期发挥高的最大非烧伤负荷和熔融负荷的润滑剂51。

特别是，优选润滑剂51包含极压剂。由此，即使润滑对象物成为极压润滑状态，也能有效地防止烧伤或刮擦。特别是，作为极压剂，优选使用有机钼化合物、二烷基二硫代磷酸锌。

润滑剂51包含有机钼化合物，由此能有效地减少润滑对象物的摩擦。特别是，有机钼发挥与二硫化钼等同的极压性和耐损耗性，而且与二硫化钼相比，氧化稳定性优异。因此，能实现润滑剂51的长寿命化。在此，优选润滑剂51中的有机钼化合物的含有量位于例如1质量％以上5质量％以下的范围内。此外，优选润滑剂51中的二烷基二硫代磷酸锌的含有量位于例如1质量％以上5质量％以下的范围内。

〈第二实施方式〉

接着，说明本发明的第二实施方式。

图6是表示本发明的第二实施方式的齿轮装置的纵截面图。

此外，在以下的说明中，关于本实施方式以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于同样的事项，省略其说明。

图6所示的齿轮装置1A具有作为配置于刚性齿轮2的内侧的帽型的外齿轮的挠性齿轮3A。

该挠性齿轮3A在绕轴线a呈筒状的躯干部31的轴线a方向的一端部侧具有向与轴线a相反的一侧突出设置的法兰部32A。通过这种形状的挠性齿轮3A也能实现挠性齿轮3A相对于刚性齿轮2的良好的挠曲啮合。此外，能将输入轴或者输出轴稳定地连接到法兰部32A。

在本实施方式中，在法兰部32A形成有沿着轴线a贯通的多个孔322A。该孔322A能作为供用于将输出侧的轴体固定于法兰部32A的螺钉插通的螺钉孔使用。此外，能将输出侧的轴体插通法兰部32A的内周部321A。

这样齿轮装置1A具有：刚性齿轮2，其是具有内齿23的“内齿轮”；挠性齿轮3A，其是具有与内齿23局部啮合的外齿33的挠性的“外齿轮”；以及波动发生器4，其使挠性齿轮3A挠曲而使刚性齿轮2和挠性齿轮3A之间的啮合位置沿周向移动。在此，齿轮装置1A具有相互啮合的内齿23和外齿33；以及配置于内齿23与外齿33之间的润滑剂51。并且，与上述第一实施方式同样地，外齿33的构成材料的平均结晶粒径小于内齿23的构成材料的平均结晶粒径。

通过以上说明的第二实施方式，也能有效地提高润滑剂51的润滑寿命。

〈第三实施方式〉

接着，说明本发明的第三实施方式。

图7是表示本发明的第三实施方式的齿轮装置的分解立体图。图8是图7所示的齿轮装置的纵截面图。

此外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于同样的事项，省略其说明。

图7和图8所示的齿轮装置200具备具有圆柱状的外形的主体部202。在主体部202的轴线方向的一侧设置有第一旋转轴203，另一方面，在主体部202的轴线方向的另一侧设置有第二旋转轴204。第一旋转轴203和第二旋转轴204相互以同一中心轴205为中心转动。在此，中心轴205与主体部202的轴线配置在同一线上。当以将主体部202固定的状态使第一旋转轴203转动时，该转动由于后述那样的主体部202内的机构而减速并从第二旋转轴204输出。即，第一旋转轴203是高速旋转的输入轴，第二旋转轴204成为低速旋转的输出轴。

如图7所示，齿轮装置200具备具有空洞部206c的圆筒形的环形齿轮206。在环形齿轮206的内周形成有多个齿轮齿206a。此外，在环形齿轮206的内侧设置有具有比环形齿轮206的内周稍小的外周的第一公转齿轮207和第二公转齿轮208。在第一公转齿轮207的外周配置有比齿轮齿206a的齿数少的数量的多个齿轮齿207a，在第二公转齿轮208的外周配置有与齿轮齿207a的齿数相同的数量的多个齿轮齿208a。并且，齿轮齿207a和齿轮齿208a与齿轮齿206a啮合。

在第一公转齿轮207的中央设置有轴孔207b，同样地在第二公转齿轮208的中央设置有轴孔208b。在轴孔207b中设置有第一轴承209，同样地在轴孔208b中设置有第二轴承210。

在第一旋转轴203设置有作为相对于中心轴205相互向相反的一侧等量偏心的圆形凸轮的第一偏心凸轮211和第二偏心凸轮212。并且，第一偏心凸轮211设置于第一轴承209的内轮，同样地，第二偏心凸轮212设置于第二轴承210的内轮。由此，中心轴205位于齿轮齿207a与齿轮齿206a啮合的部分和齿轮齿208a与齿轮齿206a啮合的部分之间。

在第一公转齿轮207中，在以第一公转齿轮207的中央为中心的同心圆上的四处设置有第一贯通孔207c。同样地，在第二公转齿轮208中，在以第二公转齿轮208的中央为中心的同心圆上的四处设置有第二贯通孔208c。用于取出第一公转齿轮207的自转的动作的贯通销213分别插入各第一贯通孔207c和各第二贯通孔208c。具有弹性的大致圆筒形的第一弹性部214通过压入而嵌入各第一贯通孔207c的内周壁。同样地，具有弹性的大致圆筒形的第二弹性部215通过压入而嵌入各第二贯通孔208c的内周壁。在此，贯通销213将第一弹性部214和第二弹性部215的内侧贯通。

各贯通销213在主体部202的第一旋转轴203侧装配于圆板状的下盖板216，在第二旋转轴204侧，通过螺母217固定于圆板状的上盖板218。下盖板216和上盖板218沿着中心轴205的轴向排列，以能相对于环形齿轮206转动的方式具有间隙地夹着环形齿轮206。

在下盖板216的中央形成有第一旋转轴203所插入的中心孔216a。并且，第一旋转轴203的第一偏心凸轮211和第二偏心凸轮212侧的一端部从下盖板216向主体部202内突出，第一旋转轴203的另一端部从下盖板216向主体部202外突出。在上盖板218的中央固定有第二旋转轴204。并且，随着上盖板218的旋转，上盖板218的旋转转矩传递到第二旋转轴204。

在如上所示构成的齿轮装置200中，虽然图中没有示出，但在作为“内齿轮”的环形齿轮206与作为“外齿轮”的第一公转齿轮207以及第二公转齿轮208的啮合部配置有与上述第一实施方式的润滑剂51同样的润滑剂。并且，第一公转齿轮207和第二公转齿轮208各自的外齿的构成材料的平均结晶粒径小于环形齿轮206的内齿的构成材料的平均结晶粒径。

通过以上说明的第三实施方式，也能有效地提高润滑剂的润滑寿命。

以上，基于图示的实施方式说明了本发明的机器人和齿轮装置，但本发明不限于此，各部的构成能置换为具有同样功能的任意构成的装置。此外，在本发明中也可以附加其它任意的构成物。此外，也可以将各实施方式适当地组合。

在上述实施方式中，说明了机器人具备的基座是“第一构件”、第一手臂是“第二构件”、从第一构件向第二构件传递驱动力的齿轮装置，但本发明不限于此，也能应用于第n(n是1以上的整数)手臂是“第一构件”、第(n+1)手臂是“第二构件”、从第n手臂和第(n+1)手臂中的一方向另一方传递驱动力的齿轮装置。此外，还能应用于从第二构件向第一构件传递驱动力的齿轮装置。

此外，在上述实施方式中，说明了六轴垂直多关节机器人，但本发明若是使用具有挠性齿轮的齿轮装置的机器人就不限于此，例如机器人的关节数量是任意的，此外，还能应用于水平多关节机器人(平面关节型机器人)。

此外，本发明能应用于具有相互啮合的内齿和外齿的各种齿轮装置，齿轮装置的构成不限于上述实施方式。例如也可以是波动发生器在滚珠轴承中将内轮的外周面设为椭圆形并且将外轮设为弹性变形的薄壁那样的方式。

[实施例]

以下，说明本发明的具体的实施例。

1.齿轮装置(减速机)的制造

(实施例1)

制造了图2所示构成的齿轮装置。

在此，制造的齿轮装置的内齿轮的外径为Ф60、内齿轮的内径和外齿轮的外径(啮合基准圆直径)为Ф45、减速比为50。此外，作为内齿轮的构成材料使用了铸铁，作为外齿轮的构成材料使用了镍铬钼钢。此外，内齿轮的内齿的构成材料的平均结晶粒径(B)是20μm，外齿轮的外齿的构成材料的平均结晶粒径(A)是0.5μm。

(实施例2～13、比较例)

除了将内齿轮和外齿轮的构成材料和平均结晶粒径设为如表1所示的以外，与上述实施例1同样地制造了齿轮装置。

[表1]

此外，在表1中，SNCM439是镍铬钼钢，SUS630是沉淀硬化型不锈钢，铸铁是球墨铸铁。

2.评价

针对在上述1.中得到的各齿轮装置按输入轴转速：2000rpm、负荷转矩1000Nm进行连续运转，测量了寿命(50％故障概率的输入轴总转速)。将其结果在表1中一并示出。

如根据表1可明确的，可知各实施例与比较例相比寿命显著变长。

Claims (5)

1.一种机器人，其特征在于，具备：

第一构件；

第二构件，其设置成能相对于所述第一构件转动；以及

齿轮装置，其从所述第一构件以及所述第二构件的一方侧向另一方侧传递驱动力，

所述齿轮装置具有：

内齿以及外齿，其设置在所述驱动力的传递路径的途中，所述内齿以及外齿相互啮合；以及

润滑剂，其配置在所述内齿和所述外齿之间，

所述外齿的构成材料的平均结晶粒径小于所述内齿的构成材料的平均结晶粒径，

所述内齿由铸铁以及沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，

所述外齿由镍铬钼钢、马氏体时效钢以及沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，

当将所述外齿的构成材料的平均结晶粒径设为A、将所述内齿的构成材料的平均结晶粒径设为B时，满足1.2≤B/A≤100的关系。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，

所述内齿的构成材料的平均结晶粒径在20μm以上150μm以下的范围内。

3.根据权利要求1所述的机器人，其中，

所述外齿的构成材料的平均结晶粒径在0.5μm以上30μm以下的范围内。

4.根据权利要求1所述的机器人，其中，

所述齿轮装置具有：

内齿轮，其具有所述内齿；

挠性的外齿轮，其具有与所述内齿局部啮合的所述外齿；以及

波动发生器，其使所述外齿轮挠曲而使所述内齿轮和所述外齿轮之间的啮合位置沿周向移动。

5.一种齿轮装置，其特征在于，具有：

内齿以及外齿，其相互啮合；以及

润滑剂，其配置在所述内齿和所述外齿之间，

所述外齿的构成材料的平均结晶粒径小于所述内齿的构成材料的平均结晶粒径，

所述内齿由铸铁以及沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，

所述外齿由镍铬钼钢、马氏体时效钢以及沉淀硬化型不锈钢中的任一种构成，

当将所述外齿的构成材料的平均结晶粒径设为A、将所述内齿的构成材料的平均结晶粒径设为B时，满足1.2≤B/A≤100的关系。

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