CN116181887A - 齿轮机构以及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮机构以及机器人。本发明的一形态的减速机构(1B)具备：外壳(2)和内齿销(6)；摆动齿轮(11、12)，其与内齿销(6)啮合；输入曲轴(8)，其向摆动齿轮(11)、(12)传递旋转力；以及输出轴(9)，其传递摆动齿轮(11)、(12)的旋转力。各轴(8、9)中的任一者具有轴侧高导热部，该轴侧高导热部在轴(8、9)的至少局部遍及轴(8、9)的轴向整体且导热率高于摆动齿轮(11、12)的导热率。

Description

齿轮机构以及机器人

技术领域

本发明涉及齿轮机构以及机器人。

背景技术

以往，作为机器人，已知有与作业人员共享作业空间的协作机器人。在这种协作机器人中的例如多关节协作机器人等，在连结两个臂的关节部设置有减速机构作为齿轮机构，并设置有对减速机构施加旋转力的电动马达等。通过将电动马达的旋转力减速并输出，从而能够相对于两个臂中的一臂向另一臂施加较大的输出扭矩。

作为减速机构，例如使用旋转位置精度、承载性较高的偏心摆动型的减速机构。这种减速机构例如具备内齿齿轮、与内齿齿轮啮合的摆动齿轮(外齿齿轮)以及使摆动齿轮摆动旋转的曲轴(偏心体)。

然而，在这种减速机构中，由于依次变更内齿齿轮与摆动齿轮之间的啮合位置而产生的摩擦热，减速机构内的温度会上升。若减速机构内的温度成为高温，则会产生老化等而使产品寿命变短。因此，提出了用于抑制减速机构内的温度上升的各种各样的技术。

例如，公开有使摆动齿轮为树脂制的技术。公开有由树脂制的外壳(内齿齿轮主体)和内齿销(外销)构成内齿齿轮的技术，该内齿销旋转自如地配置于在壳体设置的销槽，且由导热率比壳体的导热率高的原材料形成。通过这样构成，将因内齿齿轮与摆动齿轮之间的啮合而产生的热向内齿销传递，抑制壳体、摆动齿轮的温度上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-16262号公报

发明内容

发明要解决的问题

在如上所述的齿轮机构的内齿齿轮中，与外壳的体积相比，内齿销的体积极小。因此，积存于内齿销的热量有限，因此齿轮机构内的温度上升的抑制实际上依赖于外壳的散热性。其结果为存在如下课题：未促进齿轮机构内的散热，而使热滞留，难以高效地抑制齿轮机构内的温度上升。

本发明提供一种能够高效地抑制内部的温度上升的齿轮机构以及机器人。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的齿轮机构具备：第1齿轮；第2齿轮，其与所述第1齿轮啮合；以及轴，其插入于所述第2齿轮，所述轴向所述第2齿轮传递旋转力、或传递所述第2齿轮的旋转力，所述轴具有轴侧高导热部，该轴侧高导热部在所述轴的至少在局部遍及所述轴的轴向整体地设置，所述轴侧高导热部的导热率高于所述第2齿轮的导热率。

通过这样构成，能够将因第1齿轮与第2齿轮之间的啮合而产生的热、在第2齿轮与轴之间产生的热积极地向轴传递。由于在轴的至少局部遍及轴向整体地设置有轴侧高导热部，因此传递至轴的热向轴的轴向两端散布。能够使热从该轴的轴向两端积极地散热。因此，能够高效地抑制齿轮机构的内部的温度上升。

在上述结构中，也可以是，所述轴具有沿所述轴的轴向整体延伸的管状部，所述轴侧高导热部设置于所述管状部的内部，并且与所述管状部的内周面接触，所述管状部的刚性高于所述轴侧高导热部的刚性。

在上述结构中，也可以是，所述轴侧高导热部的导热率高于所述管状部的导热率，并且为100W/m·K以上。

在上述结构中，也可以是，所述轴侧高导热部包含热管。

在上述结构中，也可以是，该齿轮机构具备支承部，该支承部以所述轴旋转自如的方式支承所述轴的轴向端部，所述支承部具有设置于所述轴的周围的支承部侧高导热部，所述支承部侧高导热部的导热率高于所述第2齿轮以及所述支承部的导热率。

在上述结构中，也可以是，所述支承部具有形成于所述轴的周围的凹部，所述支承部侧高导热部收纳于所述凹部内。

在上述结构中，也可以是，所述支承部侧高导热部包含油脂。

在上述结构中，也可以是，所述支承部侧高导热部的导热率为5W/m·K以上。

在上述结构中，也可以是，该齿轮机构具有供所述支承部安装的对应构件，所述对应构件的导热率为所述轴侧高导热率部的导热率以上。

在上述结构中，也可以是，所述第1齿轮包含具有内齿的内齿齿轮，所述第2齿轮包含具有与所述内齿啮合的外齿且摆动旋转的摆动齿轮，所述轴包含向所述摆动齿轮传递旋转力的输入曲轴以及传递所述摆动齿轮的旋转力的输出轴中的至少任一者，所述输入曲轴具有将所述摆动齿轮支承为旋转自如的偏心部，所述输出轴配置于所述输入曲轴的周围并且插入于所述摆动齿轮。

在上述结构中，也可以是，所述内齿齿轮具备：筒状的外壳；以及多个内齿销，其沿着周向排列于所述外壳的内周面，所述外壳的导热率高于所述内齿销的导热率以及所述摆动齿轮的导热率。

在上述结构中，也可以是，所述内齿齿轮具备：筒状的外壳；以及多个内齿销，其沿着周向排列于所述外壳的内周面，所述外壳的导热率高于所述摆动齿轮的导热率，所述内齿销的导热率高于所述摆动齿轮的导热率。

在上述结构中，也可以是，所述摆动齿轮由树脂形成。

本发明的另一技术方案的机器人具备：第1构件和第2构件；以及齿轮机构，其设置于所述第1构件与所述第2构件之间，所述齿轮机构使所述第2构件相对于所述第1构件旋转，所述齿轮机构具备：内齿齿轮，其具有内齿；摆动齿轮，其摆动旋转；输入曲轴，其向所述摆动齿轮传递旋转力；输出轴，其传递所述摆动齿轮的旋转力；以及支承部，其固定于所述第2构件，所述内齿齿轮固定于所述第1构件，所述摆动齿轮具有与所述内齿齿轮的所述内齿啮合的外齿，所述输入曲轴具有将所述摆动齿轮支承为旋转自如的偏心部，所述输出轴配置于所述输入曲轴的周围并且插入于所述摆动齿轮，所述支承部以所述输出轴旋转自如的方式支承所述输出轴的轴向两端部，所述输入曲轴和所述输出轴中的至少任一者具有导热率高于所述摆动齿轮的导热率的轴侧高导热部，所述轴侧高导热部在所述输入曲轴和所述输出轴的至少局部遍及轴向整体地设置。

像这样，在使用了偏心摆动型的齿轮机构的机器人中，能够高效地抑制齿轮机构的内部的温度上升。其结果为，能够延长齿轮机构的产品寿命，还能够降低机器人的维护成本。

发明的效果

上述的齿轮机构以及机器人能够高效地抑制内部的温度上升。

附图说明

图1是本发明的实施方式的协作机器人的概略结构图。

图2是本发明的第1实施方式的第2减速机构的概略结构图。

图3是本发明的第2实施方式的减速机构的概略结构图。

附图标记说明

1A、1B、1C、201、减速机构(齿轮机构)；2、外壳(第1齿轮、内齿齿轮)；6、内齿销(第1齿轮、内齿齿轮)；7、齿轮架(支承部)；8、输入曲轴(轴、轴侧高导热部)；9、输出轴(轴、轴侧高导热部)；11、第1摆动齿轮(第2齿轮、摆动齿轮)；12、第2摆动齿轮(第2齿轮、摆动齿轮)；13、第1齿轮架(支承部)；14、第2齿轮架(支承部)；16、凹部；17、油脂(支承部侧高导热部)；21a、第1偏心部(偏心部)；21b、第2偏心部(偏心部)；23a、23b、外齿；31、输出管状部(管状部)；32、输出热管(轴侧高导热部、热管)；33、实心轴(管状部)；33a、凹部(管状部)；34、输入管状部(管状部)；35、输入热管(轴侧高导热部、热管)；100、协作机器人(机器人)；101、基座部(第1构件、第2构件、对应构件)；102、旋转头(第1构件、第2构件、对应构件)；103、臂单元(第1构件、第2构件、对应构件)；111、第1臂(第1构件、第2构件、对应构件)；112、第2臂(第1构件、第2构件、对应构件)；208、输入曲轴(轴)；209、210、输出轴(轴)。

具体实施方式

接着，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

＜协作机器人＞

图1是协作机器人100的概略结构图。

在以下的说明中，协作机器人100的上下方向以及水平方向是指在将协作机器人100载置于设置面F的状态下的上下方向以及水平方向。

如图1所示，协作机器人100具备：基座部(权利要求书中的第1构件或第2构件的一例)101，其载置于设置面F；旋转头(权利要求书中的第1构件或第2构件的一例)102，其设置于基座部101上；臂单元(权利要求书中的第1构件或第2构件的一例)103(均是权利要求书中的对应构件的一例)，其旋转自如地组装于旋转头(权利要求书中的第1构件或第2构件的一例)102的上部；减速机构1A、1B、1C(第1减速机构1A、第2减速机构1B、第3减速机构1C)，其组装于这些基座部101、旋转头102以及臂单元103的关节部106a、106b、106c(第1关节部106a、第2关节部106b、第3关节部106c)；伺服马达107、108、109(第1伺服马达107、第2伺服马达108、第3伺服马达109)，其作为驱动源；以及末端执行器110，其安装于臂单元103。

旋转头102以绕第1旋转轴线L1旋转自如的方式连结于基座部101。该连结的部位是第1关节部106a，在第1关节部106a组装有第1减速机构1A以及第1伺服马达107。

第1旋转轴线L1例如与上下方向一致。经由第1减速机构1向旋转头102传递第1伺服马达107的旋转。由此，旋转头102相对于基座部101绕第1旋转轴线L1被旋转驱动。

臂单元103例如包括在一个方向上较长的两个臂111、112(第1臂111、第2臂112)。两个臂111、112中的第1臂111的一端绕第2旋转轴线L2旋转自如地连结于旋转头102的上部。该连结的部位是第2关节部106b，在第2关节部106b组装有第2减速机构1B以及第2伺服马达108。

第2旋转轴线L2例如与水平方向一致。经由第2减速机构1B向第1臂111传递第2伺服马达108的旋转。由此，第1臂111相对于旋转头102绕第2旋转轴线L2被旋转驱动。例如，第1臂111相对于基座部101在前后方向上被摆动驱动。

两个臂111、112中的第2臂112的一端绕第3旋转轴线L3旋转自如地连结于第1臂111的另一端。该连结的部位是第3关节部106c，在第3关节部106c组装有第3减速机构1C以及第3伺服马达109。

第3旋转轴线L3例如与水平方向一致。经由第3减速机构1C向第2臂112传递第3伺服马达109的旋转。由此，第2臂112相对于第1臂111绕第3旋转轴线L3被旋转驱动。例如，第2臂112相对于第1臂111在上下方向上被摆动驱动。

末端执行器110安装于第2臂112的另一端。通过使旋转头102、第1臂111以及第2臂112驱动，从而末端执行器110被三维地驱动。

构成这样的协作机器人100的基座部101、旋转头102、第1臂111以及第2臂112例如由铝合金形成。铝合金的导热率为201[W/m·K]左右。此外，也可以分别由例如镁合金、碳纤维增强塑料(CFRP)、含有氮化硼而提高了导热率的树脂等形成。镁合金的导热率例如为51.2[W/m·K]左右。

[第1实施方式]

＜减速机构＞

接着，基于图2对各减速机构1A～1C进行说明。

各减速机构1A～1C的基本结构相同。因此，在以下的说明中，仅对各减速机构1A～1C中的第2减速机构1B进行说明，省略对第1减速机构1A以及第3减速机构1C的说明。

图2是第2减速机构1B的概略结构图。

如图2所示，第2减速机构1B是所谓的偏心摆动型的减速机构。第2减速机构1B具备圆筒状的外壳(权利要求书中的第1齿轮、内齿齿轮的一例)2、旋转自如地支承于外壳2的齿轮架(权利要求书中的支承部的一例)7、旋转自如地支承于齿轮架7的输入曲轴(中心轴；权利要求书中的轴侧高导热部的一例)8、多个(例如3个)输出轴(权利要求书中的轴侧高导热部的一例)9、以及旋转自如地支承于输入曲轴8的摆动齿轮11、12(第1摆动齿轮11、第2摆动齿轮12；权利要求书中的第2齿轮的一例)。

外壳2的中心轴线C1与第2旋转轴线L2一致。在以下的说明中，有时将与第2旋转轴线L2平行的方向称为轴向，将绕第2旋转轴线L2的方向称为周向，将与轴向以及周向正交的方向称为径向。

外壳2例如由铝合金形成。除此以外，外壳2例如也可以由镁合金、碳纤维增强塑料(CFRP)、含有氮化硼而提高了导热率的树脂等形成。期望的是，外壳2的导热率比后述的内齿销6的导热率高。

在外壳2的外周面2a在比轴向中央靠一侧的位置(在图2中靠左侧的位置)一体成形有向径向外侧突出的外凸缘部4。外凸缘部4的沿着轴向的截面形成为四边形。

在外凸缘部4在周向上等间隔地形成有沿轴向贯通的多个螺栓孔4a。在外凸缘部4例如从轴向外侧重叠有旋转头102。从外凸缘部4的与旋转头102相反的一侧向螺栓孔4a插入螺栓5。通过将螺栓5紧固于旋转头102的内螺纹部102a，从而外壳2被固定于旋转头102。

在外壳2的内周面2b在轴向两侧分别经由台阶部3c、3d(第1台阶部3c、第2台阶部3d)形成有扩径部3a、3b(第1扩径部3a、第2扩径部3b)。各扩径部3a、3b的内径比外壳2的内周面2b的内径大。在各扩径部3a、3b设置有齿轮架7。

在外壳2的内周面2b在两个台阶部3c、3d之间设置有多个内齿销(权利要求书中的第1齿轮、内齿齿轮的一例)6。内齿销6能够由金属材料、高导热性的树脂、非金属材料等形成。内齿销6也可以是混合有碳纳米管(CNT)、氮化硼纳米管(BNNT)的树脂。内齿销6也可以由轴承钢等铁系金属形成。也可以利用碳纤维增强塑料(CFRP)形成内齿销6。

内齿销6形成为圆柱状。然而，并不限定于此，内齿销6也可以是中空的构件。内齿销6也可以是利用表面材料包裹芯材料而成的多层构造的构件。例如，也可以是，内齿销6的芯材料和表面材料中的一者为铁系金属，另一者为铜系或铝系的金属。在该情况下，能够实现机械特性和热特性的兼顾。作为另一例，也可以是，内齿销6的芯材料和表面材料中的一者由金属构成，另一者由树脂构成。内齿销6也可以由烧结金属形成。

内齿销6的轴向与外壳2的中心轴线C1一致。内齿销6在周向上等间隔地配置。内齿销6作为与摆动齿轮11、12啮合的内齿发挥功能。

齿轮架7包括第1齿轮架(轴凸缘)13和第2齿轮架(保持凸缘)14，该第1齿轮架13设置于在外壳2形成的两个扩径部3a、3b中的旋转头102侧的第1扩径部3a，该第2齿轮架14设置于与第1扩径部3a在轴向上相反的一侧的第2扩径部3b。

各齿轮架13、14形成为圆板状。各齿轮架13、14的外周面能够滑动地嵌合于对应的扩径部3a、3b。各齿轮架13、14通过抵接于对应的台阶部3c、3d来进行轴向上的定位。

各齿轮架13、14例如由树脂形成。例如，各齿轮架13、14能够由POM(polyacetal：聚缩醛)形成。各齿轮架13、14也可以由以PEEK(poly Ether Ether Ketone：聚醚醚酮)为代表的PAEK(Polyaryl Ether Ketones：聚芳醚酮)类等与POM不同的树脂形成。作为树脂，也可以是PPS(Poly Phenylene Sulfide：聚苯硫醚)或混合有PPS的树脂。也可以利用碳纤维增强塑料(CFRP)形成各齿轮架13、14。例如，PPS的导热率为0.2[W/m·K]左右。含有氮化硼的PPS的导热率例如为2.6[W/m·K]左右。

在各齿轮架13、14的径向中央形成有沿轴向贯通的输入轴孔13a、14a。输入曲轴8插入于这些输入轴孔13a、14a。

在各输入轴孔13a、14a设置有轴承15a、15b(第1轴承15a、第2轴承15b)。作为轴承15a、15b，例如使用球轴承。输入曲轴8经由这些轴承15a、15b旋转自如地支承于各齿轮架13、14。输入曲轴8的旋转轴线与外壳2的中心轴线C1(第2旋转轴线L2)一致。

在各齿轮架13、14在输入轴孔13a、14a的周围沿周向等间隔地形成有多个(例如3个)输出轴孔13b、14b。在这些输出轴孔13b、14b插入有输出轴9。

在两个齿轮架13、14中的第2齿轮架14的与第1齿轮架13相反的一侧的一表面14c，在与输出轴孔14b同一轴线上形成有凹部16。凹部16的一表面14c侧开口，并且与输出轴孔14b连通。

在凹部16填充有油脂(权利要求书中的支承部侧高导热部的一例)17。油脂17是导热率比摆动齿轮11、12以及第2齿轮架14的导热率高的支承部侧高导热部。油脂17的导热率为5[W/m·K]以上。

插入于输出轴孔13b、14b的输出轴9例如由铝合金形成。即，输出轴9自身由导热率比摆动齿轮11、12的导热率高的轴侧高导热部形成。

输出轴9不限于铝合金，也能够由不锈钢形成。不锈钢的导热率为16.7[W/m·K]左右。除此以外，作为输出轴9，例如能够使用铁系金属。作为铁系金属，能够根据期望的特性使用碳钢、轴承钢等。例如，作为铁，S45C的导热率为45[W/m·K]左右。

输出轴9的第1齿轮架13侧的第1端部9a从第1齿轮架13的与第2齿轮架14相反的一侧的一表面13c稍微突出。输出轴9的第2齿轮架14侧的第2端部9b位于比第2齿轮架14的一表面14c稍微下降的位置。即，输出轴9的第2端部9b成为收纳于第2齿轮架14的凹部16内的状态。凹部16成为形成于第2齿轮架14中的输出轴9的周围的形状。

在输出轴9的各端部9a、9b安装有挡圈18。利用挡圈18限制输出轴9相对于各齿轮架13、14在轴向上的移动。换言之，利用挡圈18限制各齿轮架13、14沿轴向从输出轴9脱出。由此，各齿轮架13、14分别维持与外壳2的对应的扩径部3a、3b嵌合的状态。各齿轮架13、14与各输出轴9一体化。输出轴9插入于各齿轮架13、14的输出轴孔13b、14b，因此成为配置于输入曲轴8的周围的状态。

输入曲轴8与输出轴9同样地例如由铝合金形成。即，输入曲轴8自身由导热率比摆动齿轮11、12的导热率高的轴侧高导热部形成。

除此以外，作为输入曲轴8，能够与输出轴9同样地使用例如不锈钢、各种各样的铁系金属。

输入曲轴8的第1齿轮架13侧的第1端部8a经由设置于第1齿轮架13的第1轴承15a向轴向外侧突出。在该第1端部8a连结有第2伺服马达108。第2伺服马达108的旋转向输入曲轴8传递。

输入曲轴8的第2齿轮架14侧的第2端部8b与设置于第2齿轮架14的第2轴承15b的与第1齿轮架13相反的一侧的端面位于大致同一面上。

输入曲轴8在设置于各齿轮架13、14的各轴承15a、15b之间以在轴向上排列的方式形成有第1偏心部21a和第2偏心部21b。在输入曲轴8在各偏心部21a、21b之间形成有直径比这些偏心部21a、21b的直径大的扩径部20。

第1偏心部21a配置于第1齿轮架13侧。第2偏心部21b配置于第2齿轮架14侧。各偏心部21a、21b相对于第2旋转轴线L2偏心。各偏心部21a、21b的相位角相互错开。例如，各偏心部21a、21b的相位角相互错开180°。

在各偏心部21a、21b分别设置有轴承15c、15d(第3轴承15c、第4轴承15d)。这些轴承15c、15d也与第1轴承15a、第2轴承15b同样地使用例如球轴承。轴承15c、15d的轴向上的间隔通过这些轴承15c、15d的轴向端面与扩径部20抵接而被限制。经由这样的各轴承15c、15d，摆动齿轮11、12(第1摆动齿轮11、第2摆动齿轮12)分别旋转自如地支承于各偏心部21a、21b。

两个摆动齿轮11、12例如由树脂形成。例如，摆动齿轮11、12能够由POM(polyacetal：聚缩醛)形成。除此以外，作为摆动齿轮11、12，能够与形成上述齿轮架13、14的材料同样地使用各种各样的树脂。由于摆动齿轮11、12由树脂形成，因此输出轴9的导热率以及输入曲轴8的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高。外壳2的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高。内齿销6的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高。

两个摆动齿轮11、12被配置为在两个齿轮架13、14之间隔开一定的间隔。在两个摆动齿轮11、12的径向中央形成有沿厚度方向贯通且供对应的轴承15c、15d的外周面嵌合的曲轴插入孔24a、24b(第1曲轴插入孔24a、第2曲轴插入孔24b)。由此，摆动齿轮11、12分别经由各轴承15c、15d旋转自如地支承于各偏心部21a、21b。利用偏心部21a、21b，摆动齿轮11、12摆动旋转。

在两个齿轮架13、14的外周部形成有与设置于外壳2的内齿销6啮合的外齿23a、23b。各外齿23a、23b的齿数例如比内齿销6的数量少一个。

在两个摆动齿轮11、12在与输出轴9对应的位置形成有供该输出轴9插入的输出轴插入孔25a、25b(第1输出轴插入孔25a、第2输出轴插入孔25b)。各输出轴插入孔25a、25b的内径是在输出轴9插入于这些输出轴插入孔25a、25b的状态下能够容许摆动齿轮11、12的摆动旋转的大小。

在这样构成的第2减速机构1B的两个齿轮架13、14中的第2齿轮架14的与第1齿轮架13相反的一侧的一表面14c例如重叠有第1臂111。第1臂111利用未图示的螺栓固定于第1齿轮架13。

在第1臂111形成有与第2齿轮架14的输入轴孔14a嵌合的凸部111a。由此，进行第1臂111相对于第2齿轮架14在径向上的定位。凸部111a以隔着微小间隙与第2轴承15b以及输入曲轴8的第2端部8b相对的程度突出。

＜第2减速机构的动作以及作用＞

接着，对第2减速机构1B的动作以及作用进行说明。

通过使第2伺服马达108驱动，从而输入曲轴8旋转。由此，旋转自如地支承于各偏心部21a、21b的各摆动齿轮11、12摆动旋转。于是，各摆动齿轮11、12的外齿23a、23b的一部分与外壳2的内齿销6啮合。

此时，各外齿23a、23b的齿数例如比内齿销6的数量少一个，因此，摆动齿轮11、12以各外齿23a、23b相对于内齿销6(外壳2)的啮合部位在周向上依次错开的方式自转。该自转相对于输入曲轴8的旋转减速。

在摆动齿轮11、12的输出轴插入孔25a、25b插入有输出轴9。因此，通过摆动齿轮11、12自转，从而向各输出轴9传递摆动齿轮11、12的自转方向上的旋转力。各输出轴9被各齿轮架13、14支承为旋转自如。因此，向各齿轮架13、14传递摆动齿轮11、12的旋转力。

各齿轮架13、14的外周面能够滑动地嵌合于外壳2的对应的扩径部3a、3b。因此，各齿轮架13、14相对于外壳2旋转。即，第2伺服马达108的旋转减速并向齿轮架7(第1齿轮架13、第2齿轮架14)输出。

旋转头102固定于外壳2。另一方面，第1臂111固定于各齿轮架13、14中的第2齿轮架14。因此，第1臂111相对于旋转头102绕第2旋转轴线L2旋转。

例如在限制了第1臂111(第2齿轮架14)的旋转的情况下，第2伺服马达108的旋转减速并向外壳2输出。在该情况下，旋转头102相对于第1臂111绕第2旋转轴线L2旋转。即，减速机构1A～1C通过限制外壳2和齿轮架7中的任一者的旋转，而使另一者成为相对于各伺服马达107～109的输出。这样的动作原理在第1减速机构1A、第3减速机构1C中也是同样的。

然而，由于内齿销6与摆动齿轮11、12之间的啮合、外壳2与各齿轮架13、14之间的滑动摩擦、各齿轮架13、14与输出轴9之间的滑动摩擦、轴承15a～15d的滑动摩擦等，各个构件发热。

输入曲轴8、输出轴9例如由不锈钢形成。输入曲轴8、输出轴9的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高。

因此，滞留于第2减速机构1B的内部的热被积极地向输入曲轴8、输出轴9传递。例如，各轴承15a～15d的热、摆动齿轮11、12的热被积极地向输入曲轴8传递。由于自内齿销6、第3轴承15c、第4轴承15d向摆动齿轮11、12传递的热、摆动齿轮11、12自身的热而滞留于摆动齿轮11、12的热被积极地向输出轴9传递。

传递至输入曲轴8的热在整个轴向上散布并传递，直至到达第1端部8a、第2端部8b(参照图2的箭头)。经由各端部8a、8b散热。第2端部8b与第1臂111的凸部111a隔着微小间隙相对，因此第2端部8b的热也向第1臂111传递。第1臂111例如由铝合金形成，因此导热率为输入曲轴8、输出轴9的导热率以上。因此，从输入曲轴8传递到第1臂111的热被有效地散热。

传递至输出轴9的热在整个轴向上散布并传递，直至到达第1端部9a、第2端部9b(参照图2的箭头)。经由各端部9a、9b散热。

在第2齿轮架14在输出轴9的第2端部9b的周围形成有凹部16。在凹部16填充有油脂17。以封堵填充有油脂17的凹部16的开口的方式，即以与第2齿轮架14的一表面14c重叠的方式配置第1臂111。因此，经由油脂17向第1臂111高效地传递输出轴9的第2端部9b的热。因此，从输出轴9传递到第1臂111的热被有效地散热。

外壳2例如由铝合金形成。内齿销6能够由金属材料、高导热性的树脂、非金属材料等形成。摆动齿轮11、12例如由树脂形成。外壳2的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高，并且，内齿销6的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高。因此，能够将由于内齿销6与摆动齿轮11、12之间的啮合而产生的热积极地向外壳2、内齿销6传递。因此，抑制热滞留于第2减速机构1B的内部。

关于如上所述的散热作用，第1减速机构1A、第3减速机构1C也是同样的。滞留于这些第1减速机构1A、第3减速机构1C的内部的热利用输入曲轴8、输出轴9散热。经由输入曲轴8、输出轴9向旋转头102、第2臂112等传递，有效地散热。利用外壳2、内齿销6，能够抑制热滞留于各减速机构1A、1C的内部。

像这样，上述的减速机构1A、1B、1C具备外壳2(内齿销6)、与内齿销6啮合的摆动齿轮11、12、向摆动齿轮11、12传递旋转力的输入曲轴8以及传递摆动齿轮11、12的旋转力的输出轴9。各轴8、9由导热率比摆动齿轮11、12的导热率高的例如铝合金形成。因此，能够将内齿销6、摆动齿轮11、12、各齿轮架13、14以及轴承15a～15d的发热积极地向输入曲轴8、输出轴9传递。传递至各轴8、9的热能够在整个轴向上散布，而从各轴8、9的端部8a～9b积极地散热。因此，能够高效地抑制减速机构1A、1B、1C的内部的温度上升。

在第2齿轮架14在输出轴9的第2端部9b的周围形成有凹部16。在凹部16填充有油脂17。因此，能够经由油脂17向旋转头102、各臂111、112高效地传递输出轴9的第2端部9b的热。能够以简单的构造使输出轴9的第2端部9b的热高效地散热。

在凹部16未填充油脂17的情况下，形成有凹部16的部位成为空气层而产生隔热效果。通过在凹部16填充油脂17，从而能够将凹部16中的导热效率在各阶段提高。

油脂17的导热率为5[W/m·K]以上，因此能够使热从输出轴9的第2端部9b高效地向第2齿轮架14、旋转头102以及各臂111、112传递并散热。

构成协作机器人100的基座部101、旋转头102、第1臂111以及第2臂112例如由铝合金形成。即，基座部101、旋转头102、第1臂111以及第2臂112的导热率为例如由不锈钢形成的各轴8、9的导热率以上。因此，能够将传递至各轴8、9的热高效地向旋转头102、第1臂111以及第2臂112传递。因此，能够进一步提高传递至各轴8、9的热的散热性，能够进一步高效地抑制减速机构1A、1B、1C的内部的温度上升。

如上所述，在偏心摆动型的减速机构(减速机构1A、1B、1C)中，能够利用输入曲轴8、输出轴9高效地对内齿销6、摆动齿轮11、12、各齿轮架13、14以及轴承15a～15d的发热进行散热。

外壳2例如由铝合金形成。通过使外壳2的导热率高于内齿销6以及摆动齿轮11、12的导热率，从而能够使用外壳2积极地对减速机构1A、1B、1C的内部的热进行散热。利用外壳2，能够极力增大减速机构1A、1B、1C的散热面积。因此，能够更高效地抑制减速机构1A、1B、1C的内部的温度上升。

除了外壳2由例如铝合金形成以外，内齿销6还能够由金属材料、高导热性的树脂、非金属材料等形成。摆动齿轮11、12例如由树脂形成。外壳2的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高，并且，内齿销6的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高。因此，能够将由于内齿销6与摆动齿轮11、12之间的啮合而产生的热积极地向外壳2、内齿销6传递。因此，能够抑制热滞留于第2减速机构1B的内部。

摆动齿轮11、12由树脂形成，因此能够容易成形摆动齿轮11、12，能够降低减速机构1A、1B、1C的制造成本。能够抑制向摆动齿轮11、12的热传递，其结果是，能够减少向外壳2、各轴8、9的热传递的不均。因此，能够将减速机构1A、1B、1C的内部的热积极地向外部散热，能够更高效地抑制减速机构1A、1B、1C的内部的温度上升。

在协作机器人100中，通过使用上述减速机构1A、1B、1C，从而高效地抑制减速机构1A、1B、1C的温度上升，从而能够延长减速机构1A、1B、1C的产品寿命。因此，也能够降低协作机器人100的维护成本。

在上述的第1实施方式中，对输入曲轴8和输出轴9自身由导热率比摆动齿轮11、12的导热率高的轴侧高导热部、即铝合金等形成的情况进行了说明。然而，并不限于此，只要输入曲轴8和输出轴9至少在局部遍及轴向整体地具有轴侧高导热部(例如铝合金)即可。例如，也可以在树脂轴的局部嵌入成形铝合金。通过遍及轴向整体地配置铝合金，从而能够使热向各轴8、9的轴向两端部8a～9b散布并经由各端部9a、9b散热。

输入曲轴8和输出轴9不需要全部为相同结构。只要输入曲轴8和输出轴9中的至少任一者至少在局部遍及轴向整体地具有轴侧高导热部(例如铝合金)即可。

[第2实施方式]

＜减速机构＞

接着，引用图1，基于图3对第2实施方式进行说明。

图3是第2实施方式的减速机构201的概略结构图。对与第1实施方式相同的形态标注相同的附图标记来进行说明。在第2实施方式的说明中，有时使用与第1实施方式相同的名称而省略说明。

如图1所示，在第2实施方式中，在协作机器人100使用减速机构201这方面与前述的第1实施方式是同样的。

如图2所示，第2实施方式的减速机构201是所谓的偏心摆动型的减速机构，在具备外壳2、齿轮架7、输入曲轴(权利要求书中的轴侧高导热部的一例)208、输出轴(权利要求书中的轴侧高导热部的一例)209以及摆动齿轮11、12这方面与前述的第1实施方式的各减速机构1A、1B、1C是同样的。

前述的第1实施方式与第2实施方式的不同点在于以下方面：第1实施方式的各轴8、9与第2实施方式的各轴208、209不同。

即，输出轴209具备沿轴向延伸的输出管状部31和设置于输出管状部31的内部的输出热管32。

输出管状部31的轴向上的长度与前述的第1实施方式的输出轴9的轴向上的长度相同。输出管状部31的轴向整体为圆筒状。输出管状部31例如与前述的第1实施方式的输出轴9同样地由铝合金形成。除此以外，作为输出管状部31，能够与输出轴9同样地使用例如不锈钢、各种各样的铁系金属。在输出管状部31的轴向两端部209a、209b安装有挡圈18。

输出热管32设置为填埋于输出管状部31内，与输出管状部31的内周面接触。输出热管32的导热率为30，000[W/m·K]左右。由于输出管状部31由铝合金、不锈钢、铁系金属形成，因此输出管状部31的刚性比输出热管32的刚性高。

输入曲轴208具备沿轴向延伸的输入管状部34和设置于输入管状部34的内部的输入热管35。输入管状部34的轴向上的长度与前述的第1实施方式的输入曲轴8的轴向上的长度相同。输入管状部34的轴向整体为圆筒状。输入管状部34例如与前述的第1实施方式的输入曲轴8同样地由铝合金形成。除此以外，作为输入管状部34，能够与输入曲轴8同样地使用例如不锈钢、各种各样的铁系金属。

在输入管状部34在设置于各齿轮架13、14的各轴承15a、15b之间以在轴向上排列的方式形成有第1偏心部21a和第2偏心部21b。在输入管状部34在各偏心部21a、21b之间形成有直径比这些偏心部21a、21b的直径大的扩径部20。

输入热管35设置为填埋于输入管状部34内，与输入管状部34的内周面接触。输入热管35的结构与输出热管32的结构相同。因此，输入管状部34的刚性比输入热管35的刚性高。

因此，根据上述的第2实施方式，起到与前述的第1实施方式同样的效果。各轴208、209具备管状部31、34(输出管状部31、输入管状部34)和设置于管状部31、34的内部的热管32、35(输出热管32、输入热管35)。管状部31、34的刚性比热管32、35的刚性高。因此，能够使用热管32、35这样的导热率较高的材料来提高各轴208、209整体上的导热率，并且还能够确保各轴208、209的刚性。其结果是，能够提供可靠性较高的减速机构201。通过使用热管32、35，从而能够以简单的构造有效地提高各轴208、209整体上的导热率。

热管32、35的导热率比管状部31、34的热传导率高，为100[W/m·K]以上，因此能够使传递至各轴208、209的热分别向轴向两端部208a～209b可靠且高效地散布(参照图3的箭头)。能够使传递至各轴208、209的热从这些端部208a～209b积极地散热。因此，能够高效地抑制减速机构201的内部的温度上升。

在上述的第2实施方式中，对使用了设置于管状部31、34的内部的热管32、35作为导热率比摆动齿轮11、12的导热率高的轴侧高导热部的情况进行了说明。但是，并不限于此，只要轴侧高导热部的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高即可。期望的是，比管状部31、34的导热率高，且导热率为100[W/m·K]以上较佳。

例如，能够使用铜、银、热脂来代替热管32、35。铜的导热率为403[W/m·K]左右。银的导热率为428[W/m·K]左右。

通过这样构成，能够使传递至各轴208、209的热向各轴208、209的轴向两端部208a～209b可靠且高效地散布。能够使传递至各轴208、209的热从各端部208a～209b积极地散热。因此，能够高效地抑制减速机构201的内部的温度上升。

在上述的第2实施方式中，对构成各轴208、209的管状部31、32的轴向整体为圆筒状的情况进行了说明。即，对管状部31、32在轴向上贯通地形成有孔(空洞)的情况进行了说明。然而，并不限定于此，也可以是，管状部31、32的孔(空洞)不完全遍及轴向整体地形成。

对此，在图3的比中心轴线C1靠下部的位置示出具体例。

即，也可以是，在图3的比中心轴线C1靠下部的位置图示出的输出轴210的输出管状部31是在实心轴33的轴向中央在从第2端部209b到第1端部209a的近前之间形成有凹部33a的形状。只要在该凹部33a填充热脂等即可。输入曲轴208也能够采用同样的结构。在采用这样的结构的情况下，构成为管状部31、32的导热率比摆动齿轮11、12的导热率高。通过这样构成，起到与前述的第1实施方式同样的效果。除此之外，能够向各轴208、209、210的轴向两端部208a～209b高效地传递热。

在减速机构201中，也可以将各输出轴209、210组合使用。

在上述的第2实施方式中，对输入曲轴208和输出轴209由管状部31、34和热管32、35构成的情况进行了说明。但是，并不限于此，只要输入曲轴208和输出轴209中的至少任一者由管状部31、34和热管32、35构成即可。

本发明不限于上述的实施方式，包括在不脱离本发明的主旨的范围内对上述的实施方式施加各种变更而成的实施方式。

例如，在上述的实施方式中，对将减速机构1A～1C、201用于作为机器人的协作机器人100的情况进行了说明。然而，并不限于此。能够在以下结构的各种各样的机器人中采用上述的实施方式的结构：具有两个构件(第1构件、第2构件)，在两个构件之间设置减速机构1A～1C、201，相对于两个构件中的第1构件使第2构件旋转。

在上述实施方式中，作为齿轮机构的一例，对减速机构1A～1C、201进行了说明。然而，齿轮机构并不限于此。能够在如下这样的各种各样的齿轮机构中采用上述的实施方式的结构：代替减速机构1A～1C而使两个齿轮啮合，向两个齿轮中的一齿轮传递旋转力，或者具有传递其中一齿轮的旋转力的轴。

在上述的实施方式中，对减速机构1A～1C、201是所谓的偏心摆动型的减速机构，具有与外壳2的中心轴线C1同轴的一个中心曲轴(输入曲轴8、208)的情况进行了说明。然而，并不限于此，作为偏心摆动型的减速机构，也可以是通过使多个输入曲轴8、208连动地旋转而使摆动齿轮11、12摆动旋转的结构。在该情况下，输入曲轴8、208自身一边绕中心轴线C1公转一边自转。

对上述的协作机器人100使用了伺服马达107、108、109作为驱动源的情况进行了说明。然而，并不限定于此，作为驱动源，能够使用其他的电动马达、液压马达、发动机等各种各样的驱动源来代替伺服马达。

在上述实施方式中，对在形成于第2齿轮架14的凹部16填充有油脂17作为导热率比各摆动齿轮11、12以及第2齿轮架14的导热率高的支承部侧高导热部的情况进行了说明。但是，并不限定于此，也可以不在凹部16收纳作为支承部侧高导热部的构件。在第2齿轮架14设置支承部侧高导热部的情况下，也可以不由凹部16、油脂17构成。只要在第2齿轮架14的与输出轴9的周围对应的部位设置作为导热率比各摆动齿轮11、12以及第2齿轮架14的导热率高的支承部侧高导热部的构件即可。作为支承部侧高导热部，期望的是，导热率为5[W/m·K]以上。

在上述的第1实施方式中，对减速机构1A～1C具备输入曲轴8和输出轴9的情况进行了说明。在上述的第2实施方式中，对减速机构201具备输入曲轴208和输出轴209的情况进行了说明。但是，并不限定于此，也可以将第1实施方式的各轴8、9与第2实施方式的各轴208、209、210组合使用。

在本说明书所公开的实施方式中，对于由多个物体构成的构件，也可以将该多个物体一体化，相反地，对于由一个物体构成的构件，能够将其分为多个物体。无论是否一体化，只要构成为能够达成发明的目的即可。

本发明包含以下形态。

(附记1)

一种齿轮机构，其中，

该齿轮机构具备：

内齿齿轮，其具有内齿；

摆动齿轮，其摆动旋转；

输入曲轴，其向所述摆动齿轮传递旋转力；

输出轴，其传递所述摆动齿轮的旋转力；以及

支承部，其以所述输出轴旋转自如的方式支承所述输出轴的轴向两端部，

所述摆动齿轮具有与所述内齿齿轮的所述内齿啮合的外齿，

所述输入曲轴具有将所述摆动齿轮支承为旋转自如的偏心部，

所述输出轴配置于所述输入曲轴的周围并且插入于所述摆动齿轮，

所述输入曲轴和所述输出轴中的至少任一者具有：

管状部，其沿着轴向整体延伸；以及

轴侧高导热部，其设置于所述管状部的内部，

所述轴侧高导热部与所述管状部的内周面接触，

所述轴侧高热传导部的导热率比所述摆动齿轮的导热率高，

所述管状部的刚性比所述轴侧高导热部的刚性高，

所述支承部具有形成于所述输出轴的周围的凹部，

在所述凹部收纳有支承部侧高导热部，该支承部侧高导热部具有比所述摆动齿轮的导热率高的导热率。

(附记2)

一种齿轮机构，其中，

该齿轮机构具备：

筒状的壳体；

多个内齿销，其沿着周向排列于所述外壳的内周面；

摆动齿轮，其摆动旋转；

输入曲轴，其向所述摆动齿轮传递旋转力；

输出轴，其传递所述摆动齿轮的旋转力；以及

支承部，其以所述输出轴旋转自如的方式支承所述输出轴的轴向两端部，

所述摆动齿轮具有与所述内齿销啮合的外齿，

所述输入曲轴具有将所述摆动齿轮支承为旋转自如的偏心部，

所述输出轴配置于所述输入曲轴的周围并且插入于所述摆动齿轮，

所述外壳的导热率比所述内齿销的导热率以及所述摆动齿轮的导热率高。

(附记3)

一种机器人，其中，

该机器人具备：

第1构件和第2构件；以及

齿轮机构，其设置于所述第1构件与所述第2构件之间，

所述齿轮机构使所述第2构件相对于所述第1构件旋转，

所述齿轮机构具备：

内齿齿轮，其具有内齿；

摆动齿轮，其摆动旋转；

输入曲轴，其向所述摆动齿轮传递旋转力；

输出轴，其传递所述摆动齿轮的旋转力；以及

支承部，其固定于所述第2构件，

所述内齿齿轮固定于所述第1构件，

所述摆动齿轮具有与所述内齿齿轮的所述内齿啮合的外齿，

所述输入曲轴具有将所述摆动齿轮支承为旋转自如的偏心部，

所述输出轴配置于所述输入曲轴的周围并且插入于所述摆动齿轮，

所述支承部以所述输出轴旋转自如的方式支承所述输出轴的轴向两端部，

所述输入曲轴和所述输出轴中的至少任一者具有导热率比所述摆动齿轮的导热率高的轴侧高导热部，

所述轴侧高导热部在所述输入曲轴和所述输出轴的至少局部遍及轴向整体地设置，

所述输入曲轴和所述输出轴中的至少任一者具有：

管状部，其沿着轴向整体延伸；以及

轴侧高导热部，其设置于所述管状部的内部，

所述轴侧高导热部与所述管状部的内周面接触。

(附记4)

根据附记3所述的机器人，其中，

所述支承部具有形成于所述输出轴的周围的凹部，在所述凹部收纳有支承部侧高导热部，

所述支承部侧高导热部的导热率比所述摆动齿轮的导热率高。

(附记5)

根据附记3或4所述的机器人，其中，

所述第2构件的导热率为所述输出轴的导热率以上。

Claims (14)

1.一种齿轮机构，其中，

该齿轮机构具备：

第1齿轮；

第2齿轮，其与所述第1齿轮啮合；以及

轴，其插入于所述第2齿轮，

所述轴向所述第2齿轮传递旋转力、或传递所述第2齿轮的旋转力，

所述轴具有轴侧高导热部，该轴侧高导热部在所述轴的至少局部遍及所述轴的轴向整体地设置，

所述轴侧高导热部的导热率高于所述第2齿轮的导热率。

2.根据权利要求1所述的齿轮机构，其中，

所述轴具有沿所述轴的轴向整体延伸的管状部，

所述轴侧高导热部设置于所述管状部的内部，并且与所述管状部的内周面接触，

所述管状部的刚性高于所述轴侧高导热部的刚性。

3.根据权利要求2所述的齿轮机构，其中，

所述轴侧高导热部的导热率高于所述管状部的导热率，并且为100W/m·K以上。

4.根据权利要求2或3所述的齿轮机构，其中，

所述轴侧高导热部包含热管。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的齿轮机构，其中，

该齿轮机构具备支承部，该支承部以所述轴旋转自如的方式支承所述轴的轴向端部，

所述支承部具有设置于所述轴的周围的支承部侧高导热部，

所述支承部侧高导热部的导热率高于所述第2齿轮以及所述支承部的导热率。

6.根据权利要求5所述的齿轮机构，其中，

所述支承部具有形成于所述轴的周围的凹部，

所述支承部侧高导热部收纳于所述凹部内。

7.根据权利要求5所述的齿轮机构，其中，

所述支承部侧高导热部包含油脂。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的齿轮机构，其中，

所述支承部侧高导热部的导热率为5W/m·K以上。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的齿轮机构，其中，

该齿轮机构具有供所述支承部安装的对应构件，

所述对应构件的导热率为所述轴侧高导热率部的导热率以上。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的齿轮机构，其中，

所述第1齿轮包含具有内齿的内齿齿轮，

所述第2齿轮包含具有与所述内齿啮合的外齿且摆动旋转的摆动齿轮，

所述轴包含向所述摆动齿轮传递旋转力的输入曲轴以及传递所述摆动齿轮的旋转力的输出轴中的至少任一者，

所述输入曲轴具有将所述摆动齿轮支承为旋转自如的偏心部，

所述输出轴配置于所述输入曲轴的周围并且插入于所述摆动齿轮。

11.根据权利要求10所述的齿轮机构，其中，

所述内齿齿轮具备：

筒状的外壳；以及

多个内齿销，其沿着周向排列于所述外壳的内周面，

所述外壳的导热率高于所述内齿销的导热率以及所述摆动齿轮的导热率。

12.根据权利要求10所述的齿轮机构，其中，

所述内齿齿轮具备：

筒状的外壳；以及

多个内齿销，其沿着周向排列于所述外壳的内周面，

所述外壳的导热率高于所述摆动齿轮的导热率，

所述内齿销的导热率高于所述摆动齿轮的导热率。

13.根据权利要求10～12中任一项所述的齿轮机构，其中，

所述摆动齿轮由树脂形成。

14.一种机器人，其中，

该机器人具备：

第1构件和第2构件；以及

齿轮机构，其设置于所述第1构件与所述第2构件之间，

所述齿轮机构使所述第2构件相对于所述第1构件旋转，

所述齿轮机构具备：

内齿齿轮，其具有内齿；

摆动齿轮，其摆动旋转；

输入曲轴，其向所述摆动齿轮传递旋转力；

输出轴，其传递所述摆动齿轮的旋转力；以及

支承部，其固定于所述第2构件，

所述内齿齿轮固定于所述第1构件，

所述摆动齿轮具有与所述内齿齿轮的所述内齿啮合的外齿，

所述输入曲轴具有将所述摆动齿轮支承为旋转自如的偏心部，

所述输出轴配置于所述输入曲轴的周围并且插入于所述摆动齿轮，

所述支承部以所述输出轴旋转自如的方式支承所述输出轴的轴向两端部，

所述输入曲轴和所述输出轴中的至少任一者具有导热率高于所述摆动齿轮的导热率的轴侧高导热部，

所述轴侧高导热部在所述输入曲轴和所述输出轴的至少局部遍及轴向整体地设置。

Images