JP2010286098A - 偏心揺動型歯車装置および偏心揺動型歯車装置におけるクランク軸の組み付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転方向のねじり剛性の位相ばらつきを低減する。
【解決手段】偏心部４６ａ，４６ｂを有するクランク軸４６と、偏心部４６ａ，４６ｂが挿入される貫通孔を有すると共に外歯を有する外歯歯車４８ａ，４８ｂと、外筒１２と、キャリア１４と、を備える。キャリア１４はクランク軸４６を回転可能に支持し、外筒１２は、外歯歯車の外歯に噛み合う内歯２４を有している。外筒１２及びキャリア１４の軸心回りの向きを基準として、クランク軸４６の軸回りの向きを決めるための回転位相合わせ手段５８が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏心揺動型歯車装置および偏心揺動型歯車装置におけるクランク軸の組み付け方法に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されているように、クランク軸に設けられた偏心体の回転に連動させて外歯歯車を揺動回転させることにより、外筒とキャリアとを相対的に回転させる偏心揺動型歯車装置が知られている。この特許文献１に開示された歯車装置では、外筒がロボットの第１部材に固定される一方、外筒に対して所定の回転比率で相対回転するキャリアがロボットの第２部材に固定されている。また、この歯車装置には、キャリアをロボットの第２部材に対して所定の向きに決めるための位置決めピンが設けられている。

特開２００１−３５３６８４号公報

ところで、偏心揺動型歯車装置を組み立てるには、一般的には、キャリアにクランク軸及び外歯歯車を組み付けるとともに、このキャリアを外筒に組み付けるようにする。このとき、偏心体の偏心方向の制約を受けることなくクランク軸をキャリアに組み付けることができる。偏心揺動型歯車装置では、このように偏心方向の制約を受けることなくクランク軸を組み付けることができるが、組み付けられたクランク軸の偏心方向により歯車装置としてのねじり剛性に回転位相差が生ずる。このため、メンテナンス時などに分解した後、再度組み立てた場合に分解前と回転方向のねじり剛性の位相が変化してしまうという問題がある。また、偏心方向が制約を受けないことから、歯車装置間で回転方向のねじり剛性の位相に個体差が生ずるという問題もある。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転方向のねじり剛性の位相ばらつきを低減することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して伝動する歯車装置であって、偏心部を有するクランク軸と、前記偏心部が挿入される貫通孔を有すると共に歯部を有する歯車部材と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に取り付け可能に構成される第１筒部と、前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に取り付け可能に構成される第２筒部と、を備え、前記第１筒部及び前記第２筒部の一方は前記クランク軸を回転可能に支持し、前記第１筒部及び前記第２筒部の他方は前記歯車部材の歯部と噛み合う歯部を有しており、前記第１筒部と前記第２筒部とは、前記クランク軸の回転に伴う前記歯車部材の揺動によって同心状に互いに相対的に回転可能であり、前記第１筒部及び前記第２筒部の軸心回りの向きを基準として、前記クランク軸の軸回りの向きを決めるための回転位相合わせ手段が設けられている偏心揺動型歯車装置である。

本発明では、第１筒部及び第２筒部の軸心回りの向きを基準として、クランク軸の軸回りの向きを決めることができる。このため、第１の部材および第２の部材に対して第１筒部及び第２筒部を取り付ける際に、第１の部材および第２の部材に対して第１筒部及び第２筒部の向きを介してクランク軸の向きを決めることができる。したがって、メンテナンス時などに分解した後、再度組み立てた場合等において、分解前と回転方向のねじり剛性の位相に変化が生じないようにすることができる。また、歯車装置間で回転方向のねじり剛性の位相に個体差が生ずることを防止することができる。

ここで、前記回転位相合わせ手段は、前記第１筒部において軸心からずれた所定位置に設けられた第１基準部と、前記第２筒部において軸心からずれた所定位置に設けられた第２基準部と、前記クランク軸において又は前記クランク軸に結合されるスパーギアにおいてクランク軸心からずれた所定位置に設けられた第３基準部と、を有するのが好ましい。

この態様では、クランク軸を組み付ける際に、第１基準部及び第２基準部を基準として第３基準部が所定の位置になるようにクランク軸を組み付けることにより、第１筒部及び第２筒部の軸心回りの向きを基準とした所定の向きにクランク軸を組み付けることができる。

前記第２基準部と前記第３基準部は、それぞれ穴によって形成されていてもよい。

この態様では、クランク軸の組み付け時において、二股ないし三つ股構成の仮止めピンを穴からなる第２基準部と第３基準部に跨るように挿入すれば、キャリアに対するクランク軸の向きを確実に決めることができる。そして、その後仮止めピンを取り外せば、クランク軸の向きが所定の方向に合った状態で第１筒部又は第２筒部に組み付けられた歯車装置とすることができる。

前記クランク軸は、１つ設けられるとともに、前記第１筒部又は前記第２筒部と同心状に配置されていてもよい。また、前記クランク軸は、複数設けられるとともに、前記第１筒部又は前記第２筒部の軸心回りに等間隔に配設されていてもよい。

前記第１筒部及び前記第２筒部の一方はキャリアであり、前記第１筒部及び前記第２筒部の他方は内歯を有する外筒であり、前記歯車部材は、前記外筒の内歯に噛み合う外歯歯車であってもよい。

また、前記第１筒部及び前記第２筒部の一方は外筒であり、前記第１筒部及び前記第２筒部の他方は外歯を有するキャリアであり、前記歯車部材は、前記キャリアの外歯に噛み合う内歯歯車であってもよい。

本発明は、第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して伝動する偏心揺動型歯車装置におけるクランク軸の組み付け方法であって、偏心部を有するクランク軸を歯車部材に組み付ける工程と、前記クランク軸を第１筒部及び第２筒部の一方に組み付ける工程と、前記歯車部材を、歯部を有する第１筒部及び第２筒部の他方に組み付ける工程と、前記第１筒部と前記第２筒部とを互いに組み合わせる工程と、が含まれ、前記クランク軸を前記第１筒部及び第２筒部の一方に組み付ける際に、回転位相合わせ手段により、前記第１筒部及び第２筒部の一方に対する前記クランク軸の軸回りの向きを設定し、前記第１筒部キャリアと前記第２筒部筒とを互いに組み合わせる際に、回転位相合わせ手段により、前記第１筒部に対する前記第２筒部の軸心回りの向きを設定する偏心揺動型歯車装置におけるクランク軸の組み付け方法である。

以上説明したように、本発明によれば、回転方向のねじり剛性の位相ばらつきを低減することができる。

本発明の実施形態に係る偏心揺動型歯車装置の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の位置での矢視図である。 仮止めピンの斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）回転位相についての説明を行うための図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る偏心揺動型歯車装置１０は、第１筒部である外筒１２と、この外筒１２の内側で当該外筒１２に対して相対的に回転可能な第２筒部としてのキャリア１４と、このキャリア１４を回転させる駆動力を付与するための入力軸１６と、入力軸１６の回転数に対して所定の比率で減速された回転数でキャリア１４を回転させる減速機構１８とを備えている。この歯車装置１０は、第１の部材である第１アーム２０と、第２の部材である第２アーム３８との間で所定の回転数比で回転数を変換して伝動する。すなわち、この歯車装置１０は、ロボットアームの関節に用いられる減速機として構成されている。

外筒１２は、円筒状に形成されており、その内周面に、周方向に等間隔にピン溝１２ｃが多数形成されている。図２にも示すように、ピン溝１２ｃにはそれぞれピン状の内歯２４が嵌め込まれている。すなわち、本実施形態では、第１筒部である外筒１２が内歯２４を有している。

外筒１２の外周部にはフランジ部１２ａが一体的に設けられている。フランジ部１２ａには周方向に等間隔にボルト挿通孔１２ｂが設けられている。ボルト挿通孔１２ｂは、本実施形態では８個設けられている。ボルト挿通孔１２ｂに挿通されたボルト２１を第１アーム２０のねじ穴２０ｃに螺合させることにより、外筒１２と第１アーム２０とが互いに締結されている。第１アーム２０によって外筒１２の軸方向一端部（図１において右端部）が塞がれている。第１アーム２０には、駆動源であるモータ２２が固定されるとともに、モータ２２の駆動軸２２ａを挿通させる挿通孔２０ａが厚み方向に貫通形成されている。

キャリア１４は、軸方向に間隔をおいて配置された一対の主軸受２６によって外筒１２に支持されていて、外筒１２と同心状に回転可能となっている。すなわち、キャリア１４は外筒１２の軸心Ｏ１回りに外筒１２に対して相対的に回転する。主軸受２６は、それぞれアンギュラ玉軸受によって構成されている。

キャリア１４は、一側部である円板状の端板部３０と、他側部である円板状の基板部３２と、この基板部３２の一方の面に突設されたシャフト部３３と、を備えている。すなわち、シャフト部３３は、基板部３２と一体的に形成されている。シャフト部３３は、図２に示すように横断面が略六角形状であり、本実施形態では３つ設けられていて、これらが周方向に等間隔に配設されている。シャフト部３３と端板部３０とは、シャフト部３３の先端面が端板部３０に当接された状態でボルト３４によって互いに締結されている。この状態で、基板部３２と端板部３０との間には軸方向に所定幅を有する空間が形成されている。

シャフト部３３にはボルト締結孔３３ａが設けられており、シャフト部３３と反対側から端板部３０のボルト挿通孔３０ａに挿入されたボルト３４は、シャフト部３３のボルト締結孔３３ａに螺合されている。また、基板部３２に対して端板部３０を位置決めするピン３６がシャフト部３３と端板部３０に跨るように配設されている。なお、シャフト部３３は基板部３２と一体的に構成されるのではなく、端板部３０と一体的に構成されていてもよい。この場合にはシャフト部３３は基板部３２と締結されることになる。

基板部３２は、端板部３０とは反対側の端面３２ｃにおいて相手側の部材である第２アーム３８に取り付けられる。第２アーム３８にボルト挿通孔３８ａが形成され、基板部３２には、対応する位置に締結孔３２ｄが形成されている。そして、第２アーム３８のボルト挿通孔３８ａに挿通されたボルト３７を基板部３２の締結孔３２ｄに螺合することにより、第２アーム３８と基板部３２とが互いに締結されている。締結孔３２ｄは、複数（５つ）が等間隔に配置されて一群の締結孔群を構成し、この締結孔群が軸心Ｏ１回りに等間隔に３箇所に設けられている（図３参照）。

図１に示すように、端板部３０及び基板部３２には、その中央を軸方向に貫通する貫通孔３０ｂ，３２ａがそれぞれ形成されている。貫通孔３０ｂ，３２ａは、入力軸１６を挿通可能な貫通孔である。入力軸１６は、貫通孔３０ｂ，３２ａに挿通されており、外筒１２と同軸上に配置されている。

入力軸１６は、その基端部においてモータ２２の駆動軸２２ａと同軸状に結合される一方、先端部が基板部３２の貫通孔３２ａ内に位置している。入力軸１６の先端部には、外歯車からなる駆動歯車４２が一体的に設けられている。

前記減速機構１８は、スパーギア４４とクランク軸４６と歯車部材である外歯歯車（第１外歯歯車４８ａと第２外歯歯車４８ｂ）とを備えている。第１外歯歯車４８ａと第２外歯歯車４８ｂは、それぞれ外筒１２の内歯に噛み合う歯部である外歯を有する。スパーギア４４は、基板部側のクランク軸４６の端部にスプライン結合されていて、入力軸１６に設けられた駆動歯車４２と噛み合っている。したがって、クランク軸４６にはスパーギア４４を介して駆動力が伝達し、これによりクランク軸４６は入力軸１６の回転に連動する。

クランク軸４６は、入力軸１６と平行に配置されており、第１クランク軸受５１を介して端板部３０に回転自在に支持されるとともに、第２クランク軸受５２を介して基板部３２に回転自在に支持されている。換言すると、第１クランク軸受５１は、端板部３０とクランク軸４６との間に配置され、第２クランク軸受５２は、基板部３２とクランク軸４６との間に配置されている。第１クランク軸受５１及び第２クランク軸受５２は何れも円錐ころ軸受によって構成されている。

端板部３０及び基板部３２にはそれぞれ貫通孔３０ｃ，３２ｂが形成されている。これら貫通孔３０ｃ，３２ｂは、３つ形成されていて、これら貫通孔３０ｃ，３２ｂは、貫通孔３０ｂ，３２ａの周囲に周方向に等間隔に配設されている。そして、クランク軸４６は、３つ周方向に等間隔に配置されていて（図２参照）、各クランク軸４６がそれぞれ貫通孔３０ｃ，３２ｂを貫通している。

クランク軸４６は、軸本体４６ｃと、この軸本体４６ｃに一体的に形成された偏心部（第１偏心部４６ａ、第２偏心部４６ｂ）とを有している。軸本体４６ｃは断面円形のものであり、偏心部４６ａ，４６ｂは、軸本体４６ｃの軸心であるクランク軸心Ｏ２に対して偏心している。第１及び第２偏心部４６ａ，４６ｂは、互いに位相角がずれている。すなわち、クランク軸心Ｏ２に対する第１偏心部４６ａの偏心方向と、クランク軸心Ｏ２に対する第２偏心部４６ｂの偏心方向とは、互いに異なる方向となっており、位相角は１８０度ずれている。また、３本のクランク軸４６については、それぞれの第１偏心部４６ａの偏心方向が一致するように組み付けられている。

第１及び第２偏心部４６ａ，４６ｂは、第１クランク軸受５１と第２クランク軸受５２との間で軸方向に互いに隣接して配置されている。第１偏心部４６ａは第１クランク軸受５１に隣接し、第２偏心部４６ｂは第２クランク軸受５２に隣接している。

第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂは、何れもキャリア１４の基板部３２と端板部３０との間の空間に配設されている。図２にも示すように、第１外歯歯車４８ａ及び第２外歯歯車４８ｂには、それぞれ、入力軸１６が貫通可能な第１貫通孔４８ｃと、シャフト部３３が貫通可能な第２貫通孔４８ｄと、クランク軸４６の偏心部４６ａ，４６ｂが貫通可能な第３貫通孔４８ｅとが形成されている。

第１及び第２偏心部４６ａ，４６ｂにはころ軸受５５が取り付けられており、この状態で第１偏心部４６ａが第１外歯歯車４８ａの第３貫通孔４８ｅに挿通され、第２偏心部４６ｂが第２外歯歯車４８ｂの第３貫通孔４８ｅに挿通されている。第１及び第２外歯歯車４８ｂは、クランク軸４６の回転によって第１及び第２偏心部４６ｂが揺動するのに伴い、外筒１２の内歯２４に噛み合いながら回転する。なお、本実施形態では、外歯歯車が２つ設けられる構成としているが、この構成に限られるものではなく、外歯歯車が１つ又は３つ以上設けられる構成としてもよい。

図１及び図３に示すように、基板部３２の貫通孔３２ａと３つの貫通孔３２ｂは、端板部３０とは反対側の端面３２ｃにおいては互いに繋がっており、一つの貫通孔として形成されている。スパーギア４４は、この貫通孔内において貫通孔３２ｂに対応する部分に位置するとともに、基板部３２が第２アーム３８から取り外された状態で一方の主面４４ａが露出するようになっている。

この偏心揺動型歯車装置１０には、図３に示すように、外筒１２及びキャリア１４の軸心回りの向きを基準として、クランク軸４６の軸回りの向きを決めるための回転位相合わせ手段が設けられている。回転位相合わせ手段５８は、第１基準部５８ａと第２基準部５８ｂと第３基準部５８ｃとを有する。

第１基準部５８ａは、外筒１２において軸心Ｏ１からずれた所定位置に設けられるものであり、本実施形態では、外筒１２のフランジ部１２ａに形成された穴によって構成されている。第１基準部５８ａは１つだけ設けられているが、この第１基準部５８ａは、フランジ部１２ａを第１アーム２０に締結したときに、第１アーム２０のピン穴２０ｂ（図１参照）に合う位置に形成されている。

前述したように、フランジ部１２ａにはボルト挿通孔１２ｂが周方向に等間隔に形成されているので、これらのボルト挿通孔１２ｂが第１アーム２０のねじ穴２０ｃに合う位置であれば、第１アーム２０に対する外筒１２の周方向の向きを複数設定可能である。しかしながら、第１基準部５８ａが設けられることにより、外筒１２の軸心Ｏ１回りの向きが定まることになる。すなわち、第１基準部５８ａを第１アーム２０に形成されたピン穴２０ｂに合わせることにより、外筒１２の軸心回りの向きが第１アーム２０に対して所定の向きとなった状態で、外筒１２を第１アーム２０に固定することができる。また、これにより第１アーム２０に対するピン溝１２ｃの周方向位置も決まることになる。

なお、第１基準部５８ａと第１アーム２０のピン穴２０ｂに跨るようにピン６０（図１参照）を挿通すると、確実に位置合わせをすることができる。位置合わせが完了した後は、ピン６０を取り外してもよい。

また、フランジ部１２ａに周方向に形成された上記ボルト挿通孔１２ｂを、敢えて不等間隔に形成することで、第１アーム２０に対する外筒１２の周方向の向きを一通りしか設定できないようにすることも可能である。この場合、不等間隔に形成されたボルト挿通孔１２ｂを第１基準部５８ａとして利用することになる。

第２基準部５８ｂは、キャリア１４において軸心Ｏ１からずれた所定位置に設けられるものであり、本実施形態では、キャリア１４の基板部３２においてスパーギア４４が配設された側の端面３２ｃに形成された穴によって構成されている。すなわち、第２基準部５８ｂは、基板部３２において第２アーム３８に対向する端面３２ｃに設けられている。第２基準部５８ｂは１つだけ設けられているが、この第２基準部５８ｂは、キャリア１４の基板部３２を第２アーム３８に締結したときに、第２アーム３８のピン穴３８ｂ（図１参照）に合う位置に形成されている。

前述したように、基板部３２には締結孔３２ｄが周方向に複数形成されているので、これらの締結孔３２ｄが第２アーム３８のボルト挿通孔３８ａに合う位置であれば、第２アーム３８に対する基板部３２（キャリア１４）の周方向の向きを複数設定可能である。しかしながら、第２基準部５８ｂが設けられることにより、基板部３２（キャリア１４）の軸心回りの向きが定まることになる。

第２基準部５８ｂを第２アーム３８に形成されたピン穴３８ｂに合わせることにより、キャリア１４の軸心回りの向きが第２アーム３８に対して所定の向きとなった状態で、キャリア１４を第２アーム３８に固定することができる。なお、第２基準部５８ｂと第２アーム３８のピン穴３８ｂとに跨るように仮止めピン６２（図３、図４参照）を挿通すると、確実に位置合わせをすることができる。位置合わせが完了してキャリア１４を第２アーム３８に固定した後は、仮止めピン６２を取り外す。

また、基板部３２に周方向に形成された締結孔３２ｄの配置の仕方によって、第２アーム３８に対する基板部３２（キャリア１４）の周方向の向きを一通りしか設定できないようにすることも可能である。この場合、基板部３２に形成された締結孔３２ｄを第２基準部５８ｂとして利用することになる。

仮止めピン６２は、円弧状に形成された主部６２ａと、この主部６２ａの両端及び中間部から延びる複数の脚部６２ｂ，６２ｃとを有し、三つ股のピンとして構成されている。そして、この中間部から延びる脚部６２ｃを第２アーム３８のピン穴３８ｂ及びキャリア１４の第２基準部５８ｂに挿入することができる。

第３基準部５８ｃは、スパーギア４４においてクランク軸心Ｏ２からずれた所定位置に設けられている。第３基準部５８ｃは、各スパーギア４４にそれぞれ設けられており、各第３基準部５８ｃは、そのクランク軸４６のクランク軸心Ｏ２に対する偏心部４６ａ，４６ｂの偏心方向に対して所定方向になる位置に設定されている。つまり、第３基準部５８ｃと対応のクランク軸心Ｏ２との位置関係は、何れも同じ位置関係となっている。第３基準部５８ｃは、例えば、第２偏心部４６ｂの偏心方向に一致する方向に形成することができるが、これに限られるものではなく、偏心部４６ａ，４６ｂとの位置関係が分かっていれば、任意の位置に形成することができる。

第３基準部５８ｃは、第２アーム３８が取り外されると露出するスパーギア４４の主面４４ａに形成された穴によって構成されている。すなわち、第３基準部５８ｃは、キャリア１４の基板部３２において第２基準部５８ｂが設けられた端面３２ｃと同様に、第２アーム３８に対向する面４４ａに設けられている。第３基準部５８ｃは、各スパーギア４４にそれぞれ１つずつ設けられている。そして、前述した仮止めピン６２の真ん中の脚部６２ｃをキャリア１４の第２基準部５８ｂに挿入した状態で、仮止めピン６２の両端の脚部６２ｂを第３基準部５８ｃに挿入できるようになっている。

なお、仮止めピン６２は三つ股のものに限られるものではなく、一端の脚部６２ｂが省略された構成の二股の仮止めピン６２を用いるようにしてもよい。この場合、仮止めピン６２の一方の脚部６２ｃを第２基準部５８ｂに挿入し、他方の脚部６２ｂを第３基準部５８ｃに挿入することになる。そして、キャリア１４に対して位置決めされた１つのスパーギア４４（クランク軸４６）に対して他の２つのスパーギア４４（クランク軸４６）を位置決めするための仮止めピン（図示省略）を用いてもよい。この場合、仮止めピンは、各第３基準部５８ｃに同時に挿通できるように、主部６２ａが三角形状に形成された構成であってもよい。

また、第２アーム３８に対する第２基準部５８ｂの位置決め用の仮止めピン（図示省略）と、キャリア１４に対するスパーギア４４（クランク軸４６）の位置決め用の仮止めピン（図示省略）とを別個のピンとしてもよい。この場合、キャリア１４を第２アーム３８に対して位置決めするための仮止めピンは、棒状のピンによって構成することができる。この棒状のピンについては、取り外さないようにしてもよい。

続いて、本実施形態に係る偏心揺動型歯車装置１０の動作について簡単に説明する。この歯車装置１０では、モータ２２の駆動力によって入力軸１６を駆動し、入力軸１６の回転により駆動歯車４２を介してスパーギア４４が回転する。これにより、クランク軸４６も一体的に回転し、クランク軸４６が回転すると、第１偏心部４６ａの揺動に伴って第１外歯歯車４８ａが内歯２４に噛み合いながら回転し、第２偏心部４６ｂの揺動に伴って第２外歯歯車４８ｂが内歯２４に噛み合いながら回転する。これにより、両外歯歯車４８ａ，４８ｂの第２貫通孔４８ｄを貫通しているシャフト部３３を有するキャリア１４が一緒に回転する。これにより、第２アーム３８が第１アーム２０に対して相対的に回転する。第２アーム３８（キャリア１４）の回転数は、入力軸１６へ入力された回転数に対して所定の比率で減速された回転数となっている。

ここで、外筒１２及びキャリア１４に対するクランク軸４６の回転位相合わせを行う理由について説明する。図５（ａ）は、外筒１２の基準点を表す第１基準部５８ａと、キャリア１４の基準点を表す第２基準部５８ｂと、クランク軸４６の基準点を表す第３基準部５８ｃとの位置関係を説明するための模式図である。また、図５（ｂ）は、第１アーム２０上での第１基準部５８ａの位置と、第２アーム３８上での第２基準部５８ｂの位置を模式的に表している。図５（ａ）（ｂ）は、外筒１２が第１アーム２０に対して軸心Ｏ１回りの所定の向きにセットされるとともに、キャリア１４が第２アーム３８に対して軸心Ｏ１回りの所定の向きにセットされ、かつ各クランク軸４６がクランク軸心Ｏ２回りの所定の向きにセットされた場合を示している。この状態から外筒１２に対してキャリア１４が軸心Ｏ１回りに相対的に回転したときの回転方向のねじり剛性を図５（ｃ）に実線で示す。ねじり剛性は周期的に変化する。これは、例えば軸心Ｏ１回りのキャリア１４の重量が周方向において異なっている（例えば貫通孔３０ｃ，３２ｂの有無による重量の相違）こと、クランク軸心Ｏ２回りのクランク軸４６の重量の相違等に起因する。

図５（ｄ）は、図５（ａ）の状態から第２基準部５８ｂが軸心Ｏ１回りに３０度程度位置ずれするとともに、第３基準部５８ｃがキャリア１４に対してクランク軸心Ｏ２回りに回動した位置となった状態を示している。例えば、図５（ｄ）は、図５（ａ）の状態で一旦組み付けられたものをメンテナンス等のためにばらし、再度組み付けられた状態を想定することができる。

図５（ｃ）において、図５（ａ）の状態からキャリア１４が回動した場合のねじり剛性を実線で示し、図５（ｄ）の状態からキャリア１４が回動した場合のねじり剛性を破線で示している。この図から、図５（ａ）の状態で第１アーム２０と第２アーム３８とが連結されて初期設定される場合と、図５（ｄ）の状態で第１アーム２０と第２アーム３８とが連結されて初期設定される場合とでは、第１アーム２０に対する第２アーム３８が同じ位置にある場合であっても、ねじり剛性が異なることとなる。このため、第１アーム２０、第２アーム３８、外筒１２、キャリア１４及びクランク軸４６の五者間での回転位置合わせを行わない場合には、初期設定位置においてねじり剛性が変化し、ティーチングによる微調整が必要になってしまう。そこで、五者間の回転位相合わせを行うことにより、ねじり剛性のばらつきを低減するようにしている。なお、この説明では、外筒１２に対するキャリア１４の向きのばらつきを例に挙げてねじり剛性のばらつきが生じることを説明したが、外筒１２に対するクランク軸４６の向き（偏心方向）が異なることによってもねじり剛性のばらつきが生じ、またキャリア１４に対するクランク軸４６の向き（偏心方向）が異なることによってもねじり剛性のばらつきが生じるので、外筒１２、キャリア１４及びクランク軸４６の間で向きを合わせることが必要となる。

次に、この偏心揺動型歯車装置１０においてクランク軸４６を組み付ける方法について簡単に説明する。クランク軸４６を組み付けるには、まず、スパーギア４４が結合され、偏心部４６ａ，４６ｂを有するクランク軸４６をキャリア１４に組み付ける。この組み付け工程において、第２基準部５８ｂ及び第３基準部５８ｃに仮止めピン６２を挿入し、キャリア１４に対するクランク軸４６の軸回りの向きを設定する。このとき、第２アーム３８に対するキャリア１４の位置決めを同時に行ってもよく、あるいは後から第２アーム３８に対するキャリア１４の位置決めを行ってもよい。

次に、キャリア１４を外筒１２に組み付ける。この組み付け工程では、第１基準部５８ａ及び第２基準部５８ｂを利用して、外筒１２に対するキャリア１４の軸心回りの向きを設定する。このときには、目視で第１基準部５８ａと第２基準部５８ｂとの位置関係を所定の位置関係になるように設定してもよく、あるいは二股の仮止めピンを用いて設定してもよい。これにより、外筒１２及びキャリア１４の軸心回りＯ１の向きを基準としてクランク軸４６のクランク軸心Ｏ２回りの向きが決まる。そして、ピン６０及び仮止めピン６２を用いるとともに、第１アーム２０及び第２アーム３８を締結することにより、第１アーム２０に対する外筒１２の向きが決まるとともに、第２アーム３８に対するキャリア１４の向きが決まり、かつ外筒１２及びキャリア１４に対するクランク軸４６の向きが決まった状態で第１アーム２０と第２アーム３８が結合された状態にすることができる。

以上説明したように、本実施形態では、外筒１２及びキャリア１４の軸心回りの向きを基準として、クランク軸４６の軸回りの向きを決めることができる。このため、第１アーム２０および第２アーム３８に対して外筒１２及びキャリア１４を取り付ける際に、第１アーム２０および第２アーム３８に対して外筒１２及びキャリア１４の向きを介してクランク軸４６の向きを決めることができる。したがって、メンテナンス時などに分解した後、再度組み立てた場合等において、分解前と回転方向のねじり剛性の位相に変化が生じないようにすることができる。また、歯車装置１０間で回転方向のねじり剛性の位相に個体差が生ずることを防止することができる。

また本実施形態では、クランク軸４６を組み付ける際に、第１基準部５８ａ及び第２基準部５８ｂを基準として第３基準部５８ｃが所定の位置になるようにクランク軸４６を組み付けることにより、外筒１２及びキャリア１４の軸心回りの向きを基準とした所定の向きにクランク軸４６を組み付けることができる。

また本実施形態では、クランク軸４６の組み付け時において、二股ないし三つ股構成の仮止めピン６２を穴からなる第２基準部５８ｂと第３基準部５８ｃに跨るように挿入すれば、キャリア１４に対するクランク軸４６の向きを確実に決めることができる。そして、その後仮止めピン６２を取り外せば、クランク軸４６の向きが所定の方向に合った状態でキャリア１４に組み付けられた歯車装置１０とすることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、第１基準部５８ａ、第２基準部５８ｂ及び第３基準部５８ｃが何れも穴によって構成された例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、第１基準部５８ａ、第２基準部５８ｂ及び第３基準部５８ｃの少なくとも１つが、色、突起、凹みによってその周囲から識別される目印によって構成されていてもよい。

また前記実施形態では、第３基準部５８ｃがスパーギア４４に設けられた構成としたが、これに限られるものでない。例えば、第３基準部５８ｃは、第２アーム３８側のクランク軸４６の端面等、第２アーム３８側から見えるところに設けられていてもよいし、第１アーム２０側のクランク軸４６の端面等、第１アーム２０側から見えるところに設けられていてもよい。

また前記実施形態では、スパーギア４４がクランク軸４６の端部に結合される構成としたが、スパーギア４４が第１偏心部４６ａと第２偏心部４６ｂとの間に位置する構成としてもよい。この場合、第３基準部５８ｃは、スパーギア４４の一方の主面４４ａに限らず、クランク軸４６の端面や第２偏心部４６ｂの端面に設けられる構成としてもよい。

また前記実施形態では、クランク軸４６が外筒１２の軸心Ｏ１からずれたところで周方向に等間隔に設けられる構成としたが、これに限られない。例えば、クランク軸４６が外筒１２及びキャリア１４と同心状に１つ配設された、いわゆるセンタークランク方式の構成としてもよい。センタークランク方式では、クランク軸４６が入力軸に直結され、スパーギア４４が省略される構成となる。この場合、第３基準部５８ｃはクランク軸４６の先端面に形成されていてもよい。

また前記実施形態では、歯車装置１０の回転位相を合わせる場合、キャリア１４に設けられた第２基準部５８ｂとスパーギア４４に設けられた第３基準部５８ｃと第２アーム３８に設けられたピン穴３８ｂとに仮止めピン６２を挿入していたが、第２アーム３８に組み付ける前に歯車装置１０の回転位相を合わせていてもよい。例えば、歯車装置１０の一端側（図１において左端側）から第２基準部５８ｂと第３基準部５８ｃに仮止めピン６２を挿入し、キャリア１４とクランク軸４６の回転位相を合わせる。その状態で、歯車装置１０を第１アーム２０に第１基準部５８ａを利用して回転位相を合わせて組み付ける。次に、歯車装置１０の他端側（図１において右端側）から第１アーム２０にモータ２２を取り付けるとともに入力軸１６の駆動歯車４２とスパーギア４４を噛み合わせ、モータに電力を投入することによりサーボロックやモータに取り付けたブレーキ等によって基準となる回転位相を認識させ固定させる。次に歯車装置から仮止めピンを取り除く。この時、仮止めピンを外しても、例えばサーボロックによってキャリア１４やクランク軸４６は回転しない。そして最後に、第２アーム３８と第１アーム２０の位置を合わせて、歯車装置１０を第２アーム３８に取り付ければよい。

また前記実施形態では、外筒１２に内歯２４が設けられるとともに外歯歯車４８ａ，４８ｂが設けられる構成について説明したが、これに限られるものではない。すなわち、キャリアに外歯が設けられるとともに、内歯歯車が設けられる構成としてもよい。このような歯車装置は、例えば特開２０００−６５１５８号公報に開示されている。すなわち、第２筒部としてのキャリアは、第１筒部としての外筒の径方向内側に位置する部位を有するとともに外筒と同軸状に配置されている。外筒の径方向内側の位置においてキャリアの外周面には外歯が設けられている。なお、外筒の内周面には歯部が設けられていない。そして、キャリアと外筒との間には、キャリアの外歯に噛み合う内歯を内周面に有する環状の歯車部材が配設されており、この歯車部材には、クランク軸の偏心部が嵌め込まれる貫通孔が形成されている。クランク軸は、入力軸から直接又はスパーギアを介して回転力を受けて回転する。クランク軸は、周方向に複数設けられるとともに外筒に回転可能に支持されており、クランク軸の回転によって歯車部材を揺動させる。これにより、歯車部材の内歯に噛み合う外歯を有するキャリアが回転する。そして、外筒に結合された第１アームに対して、キャリアに結合された第２アームを相対的に回転させることができる。この実施形態においても、外筒に、第１アームに対する外筒の軸心回りの向きを設定するための第１基準部（例えば、穴）が形成され、キャリアに、第２アームに対するキャリアの軸心回りの向きを設定するための第２基準部（例えば、穴）が形成されている。また、クランク軸又はスパーギアには、クランク軸の向きを設定するための第３基準部（例えば、穴）が形成されている。

なお、前記実施形態では、外筒を第１筒部の一例とし、キャリアを第２筒部の一例としたが、第１筒部の一例としてキャリアを構成し、第２筒部の一例として外筒を構成してもよい。

１２ 外筒
１４ キャリア
２４ 内歯
３０ 端板部
３２ 基板部
４６ クランク軸
４６ａ 第１偏心部
４６ｂ 第２偏心部
４８ａ 第１外歯歯車
４８ｂ 第２外歯歯車
４８ｅ 第３貫通孔
５８ 回転位相合わせ手段
５８ａ 第１基準部
５８ｂ 第２基準部
５８ｃ 第３基準部

Claims (8)

1. 第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して伝動する歯車装置であって、
   偏心部を有するクランク軸と、
   前記偏心部が挿入される貫通孔を有すると共に歯部を有する歯車部材と、
   前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に取り付け可能に構成される第１筒部と、
   前記第１の部材及び前記第２の部材の他方に取り付け可能に構成される第２筒部と、を備え、
   前記第１筒部及び前記第２筒部の一方は前記クランク軸を回転可能に支持し、前記第１筒部及び前記第２筒部の他方は前記歯車部材の歯部と噛み合う歯部を有しており、
   前記第１筒部と前記第２筒部とは、前記クランク軸の回転に伴う前記歯車部材の揺動によって同心状に互いに相対的に回転可能であり、
   前記第１筒部及び前記第２筒部の軸心回りの向きを基準として、前記クランク軸の軸回りの向きを決めるための回転位相合わせ手段が設けられている偏心揺動型歯車装置。
2. 前記回転位相合わせ手段は、前記第１筒部において軸心からずれた所定位置に設けられた第１基準部と、前記第２筒部において軸心からずれた所定位置に設けられた第２基準部と、前記クランク軸において又は前記クランク軸に結合されるスパーギアにおいてクランク軸心からずれた所定位置に設けられた第３基準部と、を有する請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置。
3. 前記第２基準部と前記第３基準部は、それぞれ穴によって形成されている請求項２に記載の偏心揺動型歯車装置。
4. 前記クランク軸は、１つ設けられるとともに、前記第１筒部又は前記第２筒部と同心状に配置されている請求項１から３の何れか１項に記載の偏心揺動型歯車装置。
5. 前記クランク軸は、複数設けられるとともに、前記第１筒部又は前記第２筒部の軸心回りに等間隔に配設されている請求項１から３の何れか１項に記載の偏心揺動型歯車装置。
6. 前記第１筒部及び前記第２筒部の一方はキャリアであり、前記第１筒部及び前記第２筒部の他方は内歯を有する外筒であり、前記歯車部材は、前記外筒の内歯に噛み合う外歯歯車である請求項１から５の何れか１項に記載の偏心揺動型歯車装置。
7. 前記第１筒部及び前記第２筒部の一方は外筒であり、前記第１筒部及び前記第２筒部の他方は外歯を有するキャリアであり、前記歯車部材は、前記キャリアの外歯に噛み合う内歯歯車である請求項１から５の何れか１項に記載の偏心揺動型歯車装置。
8. 第１の部材と第２の部材との間で所定の回転数比で回転数を変換して伝動する偏心揺動型歯車装置におけるクランク軸の組み付け方法であって、
   偏心部を有するクランク軸を歯車部材に組み付ける工程と、
   前記クランク軸を第１筒部及び第２筒部の一方に組み付ける工程と、
   前記歯車部材を、歯部を有する第１筒部及び第２筒部の他方に組み付ける工程と、
   前記第１筒部と前記第２筒部とを互いに組み合わせる工程と、が含まれ、
   前記クランク軸を前記第１筒部及び第２筒部の一方に組み付ける際に、回転位相合わせ手段により、前記第１筒部及び第２筒部の一方に対する前記クランク軸の軸回りの向きを設定し、前記第１筒部と前記第２筒部とを互いに組み合わせる際に、回転位相合わせ手段により、前記第１筒部に対する前記第２筒部の軸心回りの向きを設定する偏心揺動型歯車装置におけるクランク軸の組み付け方法。

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