JP2014181805A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力部の回転角を正確に検出する歯車伝動装置を提供する。
【解決手段】歯車伝動装置１００は、第１偏心回転歯車２２と第２偏心回転歯車２４が自転歯車３０に噛み合いながら偏心回転する。第１偏心回転歯車２２に係合する第１偏心体１６が、第１クランクシャフト２０に設けられている。第２偏心回転歯車２４に係合する第２偏心体が、第２クランクシャフトに設けられている。第１クランクシャフト２０は、第１偏心回転歯車２２にしているとともに第２偏心回転歯車２４に係合していない。第２クランクシャフトは、第２偏心回転歯車２４に係合しているとともに第１偏心回転歯車２２に係合していない。第１モータ３８は第１クランクシャフト２０に連結しており、第２モータはクンクシャフトに連結している。
【選択図】図１

Description

本明細書は、歯車伝動装置に関する技術を開示する。特に、複数の偏心回転歯車を備える歯車伝動装置に関する技術を開示する。

複数の偏心回転歯車を備える歯車伝動装置が知られており、その一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の歯車伝動装置は、偏心回転する２個の外歯歯車を備えている。各々の外歯歯車は、内歯歯車に噛み合いながら偏心回転する。外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数が異なるので、外歯歯車が偏心回転すると、外歯歯車が内歯歯車に対して相対的に回転する。特許文献１の歯車伝動装置では、クランクシャフトを用いて、外歯歯車を偏心回転させる。特許文献１の歯車伝動装置は、３個のクランクシャフトを備えている。クランクシャフトの各々に、モータが連結されている。各々のクランクシャフトは、２個の偏心体を備えている。２個の偏心体の各々が、対応する外歯歯車に係合している。すなわち、各々のクランクシャフトが、２個の外歯歯車の双方に係合している。

特開２０１１−１４７２２３号公報

歯車伝動装置では、出力部の回転角を正確に検出することが要求される。特許文献１の歯車伝動装置は、各々のクランクシャフトを別のモータで同期して駆動し、各々のクランクシャフト間に存在するバックラッシュの影響を低減している。しかしながら、歯車伝動装置では、外歯歯車と内歯歯車の間にもバックラッシュが存在する。そのため、特許文献１の歯車伝動装置では、歯車伝動装置の停止中に外歯歯車ががたつき、再度駆動する際に、外歯歯車と内歯歯車の間のバックラッシュの分だけ、出力部の回転角を正確に検出することができないことがある。本明細書は、出力部の回転角を正確に検出する歯車伝動装置を提供する。

本明細書が開示する歯車伝動装置は、ケースと、キャリアと、自転歯車と、第１偏心回転歯車と、第２偏心回転歯車と、第１クランクシャフトと、第２クランクシャフトと、第１モータと、第２モータを備えている。キャリアは、ケースに回転可能に支持されている。自転歯車は、キャリアと同軸に配置されている。第１偏心回転歯車は、自転歯車の歯数と異なる歯数を有しているとともに、自転歯車に噛み合いながら偏心回転する。第２偏心回転歯車は、キャリアの回転軸方向において、第１偏心回転歯車と並んで配置されている。第２偏心回転歯車は、自転歯車の歯数と異なる歯数を有しているとともに、自転歯車に噛み合いながら偏心回転する。第１クランクシャフトには、第１偏心回転歯車に係合する第１偏心体が設けられている。第１クランクシャフトは、第１偏心回転歯車に係合しているとともに第２偏心回転歯車に係合していない。第２クランクシャフトには、第２偏心回転歯車に係合する第２偏心体が設けられている。第２クランクシャフトは、第２偏心回転歯車に係合しているとともに第１偏心回転歯車に係合していない。第１モータは、第１クランクシャフトに連結されている。第２モータは、第２クランクシャフトに連結されている。

上記歯車伝動装置は、外歯歯車が内歯歯車に対して相対的に偏心回転するタイプである。外歯歯車が偏心回転する場合、外歯歯車が「偏心回転歯車」に相当し、内歯歯車が「自転歯車」に相当する。内歯歯車が偏心回転する場合、内歯歯車が「偏心回転歯車」に相当し、外歯歯車が「自転歯車」に相当する。なお、自転歯車は、必ずしも歯車伝動装置の出力部と一体でなくてよい。自転歯車は、偏心回転歯車に対して相対的に自転すればよい。例えば、自転歯車を固定した場合、偏心回転歯車が、偏心回転しながら歯車伝動装置の出力部とともに自転する。

上記の歯車伝動装置によると、第１偏心回転歯車と第２偏心回転歯車とを、各々別個のモータ（第１モータ，第２モータ）で駆動することができる。すなわち、第１偏心回転歯車と第２偏心回転歯車が、各々独立して偏心回転することができる。これにより、例えば、歯車伝動装置の出力部の回転を停止した後に、第１偏心回転歯車は偏心回転させることなく、自転歯車と第２偏心回転歯車とのバックラッシュの分だけ、第２偏心回転歯車を停止前とは逆方向に偏心回転させることができる。これにより、例えば、出力部が正回転する方向では第１偏心回転歯車と自転歯車とのバックラッシュをなくし、出力部が逆回転する方向では第２偏心回転歯車と自転歯車とのバックラッシュをなくすことができる。そのため、停止後に歯車伝動装置を再度駆動する際に、出力部の回転角を正確に検出することができる。

第１実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 図１の破線IIで囲った部分の拡大断面図を示す。 図１のIII−III線に沿った断面図を示す。 図３のIV-IV線に沿った断面図を示す。 図３のV-V線に沿った断面図を示す。 第１外歯歯車の平面図を示す。 第２外歯歯車の平面図を示す。 第３外歯歯車の平面図を示す。 第１実施例の歯車伝動装置が駆動しているときの外状態を示す。 第１実施例の歯車伝動装置が停止しているときの状態を示す。 第１実施例の歯車伝動装置の回路図を示す。 第１実施例の歯車伝動装置の駆動方法の一例を示す。 第１実施例の歯車伝動装置の駆動方法の一例を示す。 第１実施例の歯車伝動装置の駆動方法の一例を示す。 第２実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 図１５の破線XVIで囲った部分の拡大断面図を示す。 第３実施例の歯車伝動装置の断面図を示す。 図１７の破線XVIIIで囲った部分の拡大断面図を示す。

以下、本明細書で開示する実施例の技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

第１偏心回転歯車に第１貫通孔が形成されており、その第１貫通孔を第２クランクシャフトが通過していてもよい。また、第２偏心回転歯車に第２貫通孔が形成されており、その第２貫通孔を第１クランクシャフトが通過してもよい。軸方向において、第１，第２クランクシャフトを、第１，第２偏心回転歯車（第１，第２偏心体）の外側で支持することができる。

第１モータと第２モータが、第１偏心回転歯車に対して、キャリアの回転軸方向の一方に配置されていてもよい。歯車伝動装置を製造するときに、第１モータと第２モータの双方を、軸方向の片側からクランクシャフトに取り付けることができる。

第１クランクシャフトのシャフト部が、第１偏心体から第１方向に延びていてもよい。また、第２クランクシャフトのシャフト部が、第２偏心体から第１方向とは反対方向の第２方向に延びていてもよい。第１モータと第２モータを、第１，第２偏心回転歯車に対して、互いに反対側に配置することができる。すなわち、第１モータと第２モータを、歯車伝動装置の軸方向の両側に配置することができる。歯車伝動装置のバランスを良好にすることができる。

第１クランクシャフトのシャフト部が第１方向に延びており、第２クランクシャフトのシャフト部が第２方向に延びている場合、第１クランクシャフトと第２クランクシャフトが同軸に配置されていてもよい。歯車伝動装置を軸方向から観察したときに、第１クランクシャフトと第２クランクシャフトがオーバーラップする。歯車伝動装置のスペースを有効に使うことができる。

（第１実施例）
図１に示す歯車伝動装置１００は、３個外歯歯車２２，２４及び２６が内歯歯車３０と噛み合いながら偏心回転する減速機である。図４及び図５は、図１とは異なる部分の歯車伝動装置１００の断面を示している。歯車伝動装置１００は、外歯歯車２２，２４及び２６と内歯歯車３０の歯数差を利用し、モータ３８のトルクを増大して出力する。外歯歯車２２，２４及び２６は偏心回転歯車の一例であり、内歯歯車３０は自転歯車の一例である。なお、歯車伝動装置１００は、３個のクランクシャフト２０，７０及び８０を備えている（図４，５も参照）。以下の説明では、第１外歯歯車２２，第２外歯歯車２４及び第３外歯歯車２６と称し、第１クランクシャフト２０，第２クランクシャフト７０及び第３クランクシャフト８０と称することがある。まず、図１及び図２を参照し、歯車伝動装置１００の基本構造について説明する。

歯車伝動装置１００は、ケース２とキャリア８と第１クランクシャフト２０と外歯歯車２２，２４及び２６を備えている。内歯歯車３０は、ケース２の内周に複数の内歯ピン３４を配置することにより形成されている。すなわち、ケース２の一部が内歯歯車３０を構成している。ケース２とキャリア８の間に一対の軸受４が配置されている。軸受４は、アンギュラ玉軸受である。キャリア８は、一対の軸受４によって、ケース２に対してアキシャル方向及びラジアル方向に移動することが規制されている。キャリア８又はケース２が、歯車伝動装置１００の出力軸である。軸線６２は、キャリア８及びケース２の回転軸である。

キャリア８は、第１プレート８ａと第２プレート８ｃを備えている。第１プレート８ａから第２プレート８ｃに向けて柱状部８ｂが延びており、柱状部８ｂと第２プレート８ｃが固定されている。柱状部８ｂは、第１外歯歯車２２の貫通孔２２ｃ，第２外歯歯車２４の貫通孔２４ｃ及び第３外歯歯車２６の貫通孔２６ｃを通過している。柱状部８ｂと、貫通孔２２ｃ，２４ｃ及び２６ｃとの間には隙間が設けられている。

第１クランクシャフト２０は、一対の軸受１４によって、キャリア８に支持されている。軸受１４は、円錐ころ軸受である。第１クランクシャフト２０は、一対の軸受１４によって、キャリア８に対してアキシャル方向及びラジアル方向に移動することが規制されている。第１クランクシャフト２０の回転軸５２は、回転軸６２と平行である。すなわち、第１クランクシャフト２０は、回転軸６２からオフセットした位置で、回転軸６２に平行に延びている。第１クランクシャフト２０は、１個の第１偏心体１６を備えている。第１偏心体１６が、円筒ころ軸受６８を介して、第１外歯歯車２２の貫通孔２２ａに係合している。回転軸５２方向において、第１偏心体１６は、一対の軸受１４の間に配置されている。第１外歯歯車２２は、第１クランクシャフト２０を介してキャリア８に支持されている。第１クランクシャフト２０は、第２外歯歯車２４の貫通孔２４ｂ及び第３外歯歯車２６の貫通孔２６ｂを通過している。貫通孔２４ｂ及び２６ｂについては後述する。

第１クランクシャフト２０の一端に、モータ３８が取り付けられている。回転軸５２方向において、モータ３８は、一対の軸受１４の外側に配置されている。モータ３８は、２個のアキシャルギャップモータ４０，４４を備えている。以下、第１アキシャルギャップモータ４０，第２アキシャルギャップモータ４４と称することがある。第１アキシャルギャップモータ４０の位相角と第２アキシャルギャップモータ４４の位相角は揃っている。なお、モータ３８は、第２クランクシャフト７０及び第３クランクシャフト８０にも取り付けられている。以下、クランクシャフト２０，７０及び８０に取り付けられているモータ３８を、各々第１モータ３８ａ，第２モータ３８ｂ及び第３モータ３８ｃと称することがある。モータ３８の詳細については後述する。

第１クランクシャフト２０の一端には、エンコーダ５４も取り付けられている。第１クランクシャフト２０の他端（モータ３８及びエンコーダが取り付けられている端部と反対の端部）に、ブレーキ１２が取り付けられている。回転軸５２方向において、エンコーダ５４及びブレーキ１２は、一対の軸受１４の外側に配置されている。以下、クランクシャフト２０，７０及び８０に取り付けられているブレーキ１２を、各々第１ブレーキ１２ａ，第２ブレーキ１２ｂ及び第３ブレーキ１２ｃと称することがある。また、クランクシャフト２０，７０及び８０に取り付けられているエンコーダ５４を、各々第１エンコーダ５４ａ，第２エンコーダ５４ｂ及び第３エンコーダ５４ｃと称することがある。

第１モータ３８ａのトルクが第１クランクシャフト２０に伝達されると、第１クランクシャフト２０が回転する。第１クランクシャフト２０の回転に伴って、第１偏心体１６が偏心回転する。第１偏心体１６は、回転軸５２の周りを偏心回転する。第１偏心体１６の偏心回転に伴って、第１外歯歯車２２が、内歯歯車３０と噛み合いながら偏心回転する。外歯歯車２２は、回転軸６２の周りを偏心回転する。第１外歯歯車２２の歯数と内歯歯車３０の歯数（内歯ピン３４の数）は異なる。そのため、第１外歯歯車２２が偏心回転すると、第１外歯歯車２２と内歯歯車３０の歯数差に応じて、第１外歯歯車２２を支持しているキャリア８が、内歯歯車３０（ケース２）に対して相対的に回転する。

なお、上記したように、第１クランクシャフト２０は、貫通孔２４ｂ及び貫通孔２６ｂを通過している。そのため、第１クランクシャフト２０の回転は、第２外歯歯車２４及び第３外歯歯車２６の運動（偏心回転）に影響を及ぼさない。すなわち、第１モータ３８ａは、第１外歯歯車２２を他の外歯歯車２４，２６から独立して駆動する。

図１〜５を参照し、歯車伝動装置１００について詳細に説明する。なお、図４は第２クランクシャフト７０の周囲の構造を示しており、図５は第３クランクシャフト８０の周囲の構造を示している。なお、クランクシャフト７０，８０の周囲の構造について、第１クランクシャフト２０の周囲の構造と共通する特徴については説明を省略することがある。

図３に示すように、第１外歯歯車２２には、径が異なる４種類の貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄが形成されている。貫通孔２２ａ、２２ｂ及び２２ｃは、第１外歯歯車２２の周方向に形成されている。貫通孔２２ａに第１クランクシャフト２０が係合しており、貫通孔２２ｂを第２クランクシャフト７０及び第３クランクシャフト８０が通過しており、貫通孔２２ｃを柱状部８ｂ（キャリア８）が通過しており、貫通孔２２ｄを筒体６４（図１，４及び５も参照）が通過している。図３では筒体６４を省略している。以下の説明では、貫通孔２２ａ，２２ｂ，２２ｃ及び２２ｄを、各々第１貫通孔２２ａ，第２貫通孔２２ｂ，第３貫通孔２２ｃ及び第４貫通孔２２ｄと称することがある。第３貫通孔２２ｃは、第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂの間、及び第２貫通孔２２ｂ，２２ｂの間に形成されている。第４貫通孔２２ｄは、第１外歯歯車２２の中央に形成されている。クランクシャフト２０，７０及び８０は、歯車伝動装置１００の周方向に等間隔に配置されている。

図４に示すように、第２クランクシャフト７０は、一対の軸受１４によって、キャリア８に支持されている。第２クランクシャフト７０の回転軸７２は、回転軸６２と平行である。第２クランクシャフト７０は、１個の第２偏心体７６を備えている。第２偏心体７６が、円筒ころ軸受７８を介して、第２外歯歯車２４の第１貫通孔２４ａに係合している。第２クランクシャフト７０は、第１外歯歯車２２の第２貫通孔２２ｂ及び第３外歯歯車２６の第２貫通孔２６ｂを通過している。第２クランクシャフト７０の一端に、第２モータ３８ｂ及び第２エンコーダ５４ｂが取り付けられている。第２クランクシャフト７０の他端に、第２ブレーキ１２ｂが取り付けられている。第２モータ３８ｂは、第２外歯歯車２４を他の外歯歯車２０，２６から独立して駆動する。回転軸６２において、第２外歯歯車２４は、第１外歯歯車２２と並んで配置されている。

図５に示すように、第３クランクシャフト８０は、一対の軸受１４によって、キャリア８に支持されている。第３クランクシャフト８０の回転軸８２は、回転軸６２と平行である。第３クランクシャフト８０は、１個の第３偏心体８６を備えている。第３偏心体８６が、円筒ころ軸受８８を介して、第３外歯歯車２６の第１貫通孔２６ａに係合している。第３クランクシャフト８０は、第１外歯歯車２２の第２貫通孔２２ｂ及び第２外歯歯車２４の第２貫通孔２４ｂを通過している。第３クランクシャフト８０の一端に、第３モータ３８ｃ及び第３エンコーダ５４ｃが取り付けられている。第３クランクシャフト８０の他端に、第３ブレーキ１２ｃが取り付けられている。第３モータ３８ｃは、第３外歯歯車２６を他の外歯歯車２０，２４から独立して駆動する。回転軸６２において、第３外歯歯車２６は、第１外歯歯車２２と並んで配置されている。

歯車伝動装置１００では、第１クランクシャフト２０のみが第１外歯歯車２２に係合しており、第２クランクシャフト７０及び第３クランクシャフト８０は第１外歯歯車２２に係合していない。第２クランクシャフト７０のみが第２外歯歯車２４に係合しており、第１クランクシャフト２０及び第３クランクシャフト８０は第２外歯歯車２４に係合していない。第３クランクシャフト８０のみが第３外歯歯車２６に係合しており、第１クランクシャフト２０及び第２クランクシャフト７０は第３外歯歯車２６に係合していない。

図６〜図８を参照し、外歯歯車２２，２４及び２６について説明する。外歯歯車２２，２４及び２６の形状は同一である。歯車伝動装置１００は、外歯歯車２２，２４及び２６の組み付け形態に特徴を有する。図６〜図８は、図３に示す状態のときの外歯歯車２２，２４及び２６を示している。以下、第１外歯歯車２２について詳細に説明し、第２外歯歯車２４及び第３外歯歯車２６については説明を省略することがある。

図６に示すように、第１外歯歯車２２には、４種類の貫通孔２２ａ，２２ｂ、２２ｃ及び２４ｄが形成されている。貫通孔２２ａ，２２ｂ，２２ｃ及び２２ｄの順に、径が大きくなっている。第１外歯歯車２２には、１個の第１貫通孔２２ａと、２個の第２貫通孔２２ｂが形成されている。貫通孔２２ａ、２２ｂは、第１外歯歯車２２の周方向に等間隔に形成されている。上記したように、第１クランクシャフト２０が第１貫通孔２２ａに係合し、第２クランクシャフト７０と第３クランクシャフト８０が第２貫通孔２２ｂを通過している。

６個の第３貫通孔２２ｃが、第１クランクシャフト２０の周方向に形成されている。第３貫通孔２２ｃは、第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂの間、及び、第２貫通孔２２ｂ，２２ｂの間に２個ずつ形成されている。上記したように、キャリア８（柱状部８ｂ）が、第３貫通孔２２ｃを通過する。すなわち、第１外歯歯車２２の周方向において、クランクシャフト２０，７０、８０の両側に、柱状部８ｂが配置される。第１外歯歯車２２の中央に、第４貫通孔２２ｄが形成されている。

図７に示すように、第２外歯歯車２４は、第１外歯歯車２２を１２０度右回転させたものに相当する（図６も参照）。第２外歯歯車２４は、１個の第１貫通孔２４ａ，２個の第２貫通孔２４ｂ，６個の第３貫通孔２４ｃ及び１個の第４貫通孔２４ｄを備えている。図８に示すように、第３外歯歯車２６は、第１外歯歯車２２を１２０度左回転させたものに相当する。第３外歯歯車２６は、１個の第１貫通孔２６ａ，２個の第２貫通孔２６ｂ，６個の第３貫通孔２６ｃ及び１個の第４貫通孔２６ｄを備えている。第１貫通孔２２ａ，２４ａ及び２６ａの径、第２貫通孔２２ｂ，２４ｂ及び２６ｂの径、第３貫通孔２２ｃ，２４ｃ及び２６ｃの径、第４貫通孔２２ｄ，２４ｄ及び２６ｄの径は各々等しい。

図１，４及び５に示すように、歯車伝動装置１００では、回転軸６２方向において、第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２４ｂ，２６ｂ、第１貫通孔２４ａと第２貫通孔２２ｂ，２６ｂ、第１貫通孔２６ａと第２貫通孔２０ｂ，２４ｂの各々がオーバーラップしている。

図９から図１１を参照し、歯車伝動装置１００の特徴を説明する。なお、図９及び図１０は、歯車伝動装置１００の特徴を概念的に示すものであり、正確な構造を示すものではない。図９及び図１０は、第１外歯歯車２２が内歯歯車３０に最も噛み合っている部分（回転軸６２から最も遠くに位置する歯先の周囲）を示している。図９に示すように、歯車伝動装置１００の駆動中は、第１外歯歯車２２の外歯が内歯歯車３０（内歯ピン３４）と接している。図９では外歯歯車２２の歯先の右側が内歯歯車３０と接し、歯先の左側は内歯歯車３０と接していない。第２外歯歯車２４及び第３外歯歯車２６も同様に、内歯歯車３０に最も噛み合っている部分では、歯先の右側が内歯歯車３０と接し、歯先の左側は内歯歯車３０と接していない。歯先の左側と内歯ピン３４との隙間が、外歯歯車２２と内歯歯車３０とのバックラッシュに相当する。

図１０に示すように、歯車伝動装置１００では、歯車伝動装置１００の駆動を停止させた後に、３個の外歯歯車２２，２４及び２６のうちの少なくとも１個の外歯歯車（図１０では第２外歯歯車２４）を、駆動中とは反対方向に回転させることができる。より具体的には、３個のクランクシャフト２０，７０及び８０の回転を停止した後に、第２クランクシャフト７０だけを反対方向に回転させることができる。その結果、第１外歯歯車２２及び第３外歯歯車２６は歯先の右側が内歯歯車３０に接し、第２外歯歯車２４は歯先の左側が内歯歯車３０に接する。なお、図１０では第３外歯歯車２６の図示を省略している。

歯車伝動装置１００が停止しているときに、内歯歯車３０の内歯（内歯ピン３４）が、第１外歯歯車２２及び第３外歯歯車２６と、第２外歯歯車２４とによって挟まれる。歯車伝動装置１００の停止中に、外歯歯車２２，２４及び２６ががたつくことを抑制することができる。また、上記したように、第１外歯歯車２２に係合している第１クランクシャフト２０と、第２外歯歯車２４に係合している第２クランクシャフト７０とが、共通のキャリア８に支持されている。そのため、歯車伝動装置１００の停止中に、歯車伝動装置１００の出力部の回転角がずれることを抑制することができる。換言すると、内歯歯車３０と、外歯歯車２２，２４及び２６との間のバックラッシュの影響を低減することができる。

図１１に示すように、歯車伝動装置１００では、１個のコントローラ９０が、３個のモータ３８ａ，３８ｂ及び３８ｃを個別に駆動することができる。すなわち、コントローラ９０が、第１クランクシャフト２０，第２クランクシャフト７０及び第３クランクシャフト８０の回転方向，回転速度、駆動タイミング等を別々に調整することができる。そのため、上記したように、歯車伝動装置１００が停止した後に、第１外歯歯車２２及び第３外歯歯車２６を偏心回転させることなく、第２外歯歯車２４だけを偏心回転させることができる。

歯車伝動装置１００の他の特徴を説明する。図１及び図２に示すように、第１モータ３８ａは２個のアキシャルギャップモータ４０，４４を備えている。第１アキシャルギャップモータ４０と第２アキシャルギャップモータ４４は、向かい合わせに配置されている。第１アキシャルギャップモータ４０の位相角と第２アキシャルギャップモータ４４の位相角は揃っている。そのため、第１クランクシャフト２０は、スムーズに回転する。なお、第２モータ３８ｂ及び第３モータ３８ｃの構造は、実質的に第１モータ３８ａと同一である。

第１アキシャルギャップモータ４０は、ロータ４２とステータ６０を備えている。ロータ４２の表面には永久磁石５６が取り付けられており、ステータ６０には巻線５８が取り付けられている。第２アキシャルギャップモータ４４は、ロータ４２とステータ４６を備えている。ロータ４２の表面には永久磁石５０が取り付けられおり、ステータ４６には巻線４８が取り付けられている。すなわち、第１アキシャルギャップモータ４０と第２アキシャルギャップモータ４４は、共通のロータ４２を用いている。上記したように、第１アキシャルギャップモータ４０と第２アキシャルギャップモータ４４は、位相角が揃っている。そのため、アキシャルギャップモータ４０，４４には、コントローラ９０（図１１を参照）から同一の信号（電流）が供給される。

上記したように、アキシャルギャップモータ４０，４４は、共通のロータ４２を用いている。より具体的には、ロータ４２の一方の表面が第１アキシャルギャップモータ４０のロータとして機能し、ロータ４２の他方の表面が第２アキシャルギャップモータ４４のロータとして機能する。そのため、第１アキシャルギャップモータ４０と第２アキシャルギャップモータ４４は、向かい合っているということができる。第１アキシャルギャップモータ４０に生じる吸引力と、第２アキシャルギャップモータ４４に生じる吸引力が釣り合う。アキシャル方向の力が第１クランクシャフト２０にアキシャル方向の力が加わることを抑制することができる。

第１アキシャルギャップモータ４０のステータ６０が第２プレート８ｃに固定されており、第２アキシャルギャップモータ４４のステータ４６がモータフランジ６６に固定されている。モータフランジ６６は、キャリア８（第２プレート８ｃ）に固定されている。そのため、ステータ４６は、キャリア８に固定されているということができる。回転軸５２方向において、ロータ４２は、一対の軸受１４の外側で第１クランクシャフト２０に取り付けられている。この特徴は、第２モータ３８ｂ及び第３モータ３８ｃも同様である。すなわち、回転軸６２方向において、モータ３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの全てが、歯車伝動装置１００の一端側に配置されている。モータ３８をクランクシャフト２０，７０及び８０に組み付ける工程を簡単にすることができる。

図１に示すように、キャリア８（第１プレート８ａ，第２プレート８ｃ）の中央、及びモータフランジ６６の中央に貫通孔が形成されており、その貫通孔内に筒体６４が配置されている。筒体６４は、第１プレート８ａ，第２プレート８ｃ及びモータフランジ６６に固定されている。配線等（図示省略）を、筒体６４内部に通過させることができる。すなわち、回転軸６２方向において、他の部品が、歯車伝動装置１００の中央貫通孔１０を通過することができる。筒体６４と第１プレート８ａ、及び筒体６４とモータフランジ６６の間にはＯ−リングが配置されている。また、筒体６４と第２プレート８ｃの間にはオイルシールが配置されている。さらに、ケース２と第１プレート８ａの間、及びケース２と第２プレート８ｃの間にオイルシール６が配置されている。歯車伝動装置１００内の潤滑材等が、歯車伝動装置１００の外部に漏れることが規制されている。

ここで、図１２〜図１４を参照し、歯車伝動装置１００の駆動方法をいくつか説明する。図１２〜１４の横軸は時間を示し、縦軸はモータの出力軸の位相（クランクシャフトの回転角）を示す。区間Ｔ１は、歯車伝動装置１００の出力軸を正回転（たとえば右回転）している時間を示す。区間Ｔ２は、歯車伝動装置１００の出力軸を停止している時間を示す。区間Ｔ３は、歯車伝動装置１００の出力軸を再び正回転している時間を示す。曲線３８ａは第１モータ３８ａの出力軸の位相を示し、曲線３８ｂは第２モータの出力軸の位相を示し、曲線３８ｎは従来の歯車伝動装置におけるモータの出力軸の位相を示す。

図１２に示す第１の駆動方法では、第１モータ３８ａは、歯車伝動装置１００の出力部（キャリア８又はケース２）の回転動作と同期して駆動・停止を繰り返す。すなわち、第１モータ３８ａは、従来の歯車伝動装置と同じタイミングで駆動・停止を行う。第２モータ３８ｂは、区間Ｔ１及び区間Ｔ３では第１モータ３８ａと同じ動作を行う。しかしながら、第２モータ３８ｂは、歯車伝動装置１００の駆動を停止した直後に、出力軸を逆回転させる。歯車伝動装置１００を停止している間（区間Ｔ２）、内歯歯車３０が、第１外歯歯車２２と第２外歯歯車２４によって挟まれる（図９，１０も参照）。また、第２モータ３８ｂは、第１モータ３８ａを駆動する直前に、逆回転させた分だけ出力軸を正回転させる。それにより、区間Ｔ３において、第２モータ３８ｂは、第１モータ３８ａと同期して駆動することができる。

図１３に示す第２の駆動方法では、第１モータ３８ａ及び第２モータ３８ｂの双方が、従来のモータと異なる動作を行う。区間Ｔ１及び区間Ｔ３では、第１モータ３８ａ及び第２モータ３８ｂは同じ動作を行う。第１モータ３８ａは、歯車伝動装置１００の駆動停止よりも遅れて停止する。換言すると、第１モータ３８ａは、歯車伝動装置１００の駆動を停止させた直後に、出力軸をさらに正回転させる。第２モータ３８ｂは、第１の駆動方法と同様に、歯車伝動装置１００の駆動を停止した直後に、出力軸を逆回転させる（図１２も参照）。すなわち、第２の駆動方法では、歯車伝動装置１００の駆動を停止した直後に、第１モータ３８ａの出力軸を正回転させ、第２モータ３８ｂの出力軸を逆回転させる。内歯歯車３０を、第１外歯歯車２２と第２外歯歯車２４でより強固に挟むことができる。第１モータ３８ａは、歯車伝動装置１００を駆動する直前に、正回転させた分だけ出力軸を逆回転させる。それにより、区間Ｔ３において、第１モータ３８ａと第２モータ３８ｂは、同期して駆動することができる。

図１４に示す第３の駆動方法でも、第１モータ３８ａ及び第２モータ３８ｂの双方が、従来のモータと異なる動作を行う。第３の駆動方法では、第１モータ３８ａ及び第２モータ３８ｂを逆回転させない。第１モータ３８ａは、第２の駆動方法と同様に、歯車伝動装置１００の駆動停止よりも遅れて停止する。すなわち、第１モータ３８ａは、歯車伝動装置１００の駆動と停止させた直後に、出力軸をさらに正回転させる。第２モータ３８ｂは、歯車伝動装置１００の停止よりも前に駆動を停止する。これにより、第１モータ３８ａ及び第２モータ３８ｂの双方を逆回転させることなく、内歯歯車３０を、第２の駆動方法と同程度に第１外歯歯車２２と第２外歯歯車２４で強固に挟むことができる。また、第１モータ３８ａは、区間Ｔ２の開始の際に遅れて停止させた分だけ、歯車伝動装置１００の駆動開始から遅れて駆動を開始する。第２モータ３８ｂは、駆動を停止してから区間Ｔ２の開始に相当する分だけ、歯車伝動装置１００の駆動開始よりも前に駆動を開始する。第３の駆動方法は、第２モータ３８ｂが第１モータ３８ａよりも早いタイミングで駆動・停止を行う。それにより、区間Ｔ３において、第１モータ３８ａと第２モータ３８ｂは、同期して駆動することができる。

上記第１〜第３の駆動方法において、第１モータ３８ａの動作と第２モータ３８ｂの動作が反対であってもよい。なお、上記第１〜第３の駆動方法では、第１モータ３８ａと第２モータ３８ｂの動作について説明した。第３モータ３８ｃは、第１モータ３８ａ又は第２モータ３８ｂと同じ動作を行ってもよい。あるいは、第３モータ３８ｃは、従来の歯車伝動装置と同様に、歯車伝動装置の駆動・停止と同期して動作を行ってもよい。上記した第１〜第３の駆動方法が可能なのは、歯車伝動装置１００が２個以上の外歯歯車を備えており、各々の外歯歯車に対応するクランクシャフトを備えており、それらのクランクシャフトを他のクランクシャフトから独立して駆動することができるからである。すなわち、本明細書で開示する技術は、３個の外歯歯車、３個のクランクシャフト及び３個のモータを備える歯車伝動装置に限定されるものではない。

なお、上記実施例では、外歯歯車が偏心回転する歯車伝動装置について説明した。しかしながら、本明細書で開示する技術は、内歯歯車が偏心回転する歯車伝動装置に適用することもできる。重要なことは、少なくとも２個の偏心回転歯車を備えており、少なくとも１個の偏心回転歯車に係合するとともに少なくとも他の１個の偏心回転歯車には係合しないクランクシャフトが各々の偏心回転歯車に設けられており、それらのクランクシャフトの各々にモータが取り付けられており、各々のモータを独立して駆動することにより少なくとも１個の偏心回転歯車を他の偏心回転歯車から独立して駆動することである。

（第２実施例）
歯車伝動装置２００について説明する。歯車伝動装置２００は、歯車伝動装置１００の変形例である。具体的には、歯車伝動装置２００は、クランクシャフトの形状及びモータの配置位置が歯車伝動装置１００と異なる。そのため、歯車伝動装置１００と同じ部材には、歯車伝動装置１００と同じ参照番号又は下二桁の数字が同じ参照番号を付すことにより、説明を省略することがある。

図１５及び図１６に示すように、第１クランクシャフト２２０の第１偏心体２１６が、第１外歯歯車２２２の第１貫通孔２２２ａに係合している。第１クランクシャフト２２０のシャフト部は、第１偏心体２１６から回転軸２５２の一方向に延びている。換言すると、第１偏心体２１６は、第１クランクシャフト２２０の端部に形成されている。第２クランクシャフト２７０の第２偏心体２７６が、第２外歯歯車２２４の第１貫通孔２２４ａに係合している。第２偏心体２７６は、第２クランクシャフト２７０の端部に形成されている。第２クランクシャフト２７０のシャフト部は、第２偏心体２７６から、第１クランクシャフト２２０のシャフト部とは反対方向に延びている。なお、第１クランクシャフト２２０と第２クランクシャフト２７０は同軸に配置されている。

歯車伝動装置２００では、３個の第１クランクシャフト２２０が、回転軸２６２の周方向に等間隔に配置されている。図１５及び図１６には、３個の第１クランクシャフト２２０のうちの１個が示されている。他の２個の第１クランクシャフト２２０は、図示を省略する。３個の第１クランクシャフト２２０の全てが、第１外歯歯車２２２に係合している。３個の第１クランクシャフト２２０のうちの１個に、エンコーダ２５４が取り付けられている。３個の第１クランクシャフト２２０の全てに、第１アキシャルギャップモータ２４０が取り付けられている。３個の第１アキシャルギャップモータ２４０うちの２個の第１アキシャルギャップモータ２４０は、図示を省略する。

第１アキシャルギャップモータ２４０は、ロータ２５１とステータ２６０を備えている。ロータ２５１は、第１クランクシャフト２２０のシャフト部に固定されている。ロータ２５１とキャリア２０８（第１プレート２０８ａ）の間に、深溝玉軸受２９２が配置されている。ロータ２５１は、キャリア２０８に回転可能に支持されているということができる。ステータ２６０は、第１モータフランジ２０７に固定されている。第１モータフランジ２０７は、キャリア２０８に固定されている。そのため、ステータ２６０は、キャリア２０８に固定されているということができる。

３個の第２クランクシャフト２７０が、回転軸３６２の周方向に等間隔に配置されている。３個の第２クランクシャフト２７０のうちの２個の第２クランクシャフト２７０は、図示を省略する。３個の第２クランクシャフト２７０の全てが、第２外歯歯車２２４に係合している。３個の第２クランクシャフト２７０のうちの１個に、エンコーダが取り付けられている（図示省略）。３個の第２クランクシャフト２７０の全てに、第２アキシャルギャップモータ２４４が取り付けられている。３個の第２アキシャルギャップモータ２４４うちの２個の第２アキシャルギャップモータ２４４は、図示を省略する。

第２アキシャルギャップモータ２４４は、ロータ２４１とステータ２４６を備えている。ロータ２４１は、第２クランクシャフト２７０のシャフト部に固定されている。ロータ２４１とキャリア２０８（第２プレート２０８ｃ）の間に、深溝玉軸受２９４が配置されている。ロータ２４１は、キャリア２０８に回転可能に支持されているということができる。ステータ２４６は、第２モータフランジ２６６に固定されている。第２モータフランジ２６６は、キャリア２０８に固定されている。そのため、ステータ２４６は、キャリア２０８に固定されているということができる。

歯車伝動装置２００の特徴を説明する。上記したように、第１クランクシャフト２２０のシャフト部が、第１偏心体２１６から一方向に延びている。第１クランクシャフト２２０は、第２外歯歯車２２４を通過していない。そのため、第２外歯歯車２２４に、第１クランクシャフト２２０を通過させるための貫通孔を形成する必要がない。歯車伝動装置２００は、歯車伝動装置１００と比較して、第２外歯歯車２２４の強度が強い。同様に、第２クランクシャフト２７０は第１外歯歯車２２２を通過していない。歯車伝動装置２００は、歯車伝動装置１００と比較して、第１外歯歯車２２２の強度も強い。

歯車伝動装置２００では、第１クランクシャフト２２０のシャフト部が延びる方向と、第２クランクシャフト２７０のシャフト部が延びる方向とが反対である。そして、第１アキシャルギャップモータ２４０と第２アキシャルギャップモータ２４４が、各々回転軸２５２方向の端部に配置されている。そのため、歯車伝動装置２００の回転軸２６２方向において、歯車伝動装置２００の重量バランスが安定する。また、第１アキシャルギャップモータ２４０と第２アキシャルギャップモータ２４４の発熱が、回転軸２６２方向の両側で起こる。そのため、歯車伝動装置２００の熱バランスが安定する。

上記したように、歯車伝動装置２００では、３個の第１クランクシャフト２２０の各々に第１アキシャルギャップモータ２４０が取り付けられており、３個の第２クランクシャフト２７０の各々に第２アキシャルギャップモータ２４４が取り付けられている。しかしながら、第１アキシャルギャップモータ２４０は、少なくとも１個の第１クランクシャフト２２０に取り付けられていればよい。同様に、第２アキシャルギャップモータ２４４は、少なくとも１個の第２クランクシャフト２７０に取り付けられていればよい。モータが取り付けられていないクランクシャフト２２０，２７０は、外歯歯車２２２，２２４の偏心回転に伴って、従動的に回転することができる。従動的に回転するクランクシャフトにブレーキを取り付けてもよい。モータとブレーキの双方を１個のクランクシャフトに取り付ける形態と比較して、歯車伝動装置の回転軸方向の長さを短くすることができる。なお、第１クランクシャフト２２０と第２クランクシャフト２７０は、同軸でなくてもよい。

（第３実施例）
歯車伝動装置３００について説明する。歯車伝動装置３００は、歯車伝動装置２００の変形例である。具体的には、歯車伝動装置３００は、１個のクランクシャフトに係合す外歯歯車の数が歯車伝動装置２００と異なる。歯車伝動装置２００と同じ部材には、歯車伝動装置２００と同じ参照番号又は下二桁の数字が同じ参照番号を付すことにより、説明を省略することがある。

図１７及び図１８に示すように、第１クランクシャフト３２０が、２個の外歯歯車３２２，３２３に係合している。また、第２クランクシャフト３７０が、２個の外歯歯車３２４，３２５に係合している。以下、第１外歯歯車３２２，第２外歯歯車３２４、第３外歯歯車３２３及び第４外歯歯車３２５と称することがある。第３外歯歯車３２３には、第１貫通孔３２３ａ，第２貫通孔３２３ｂ，第３貫通孔３２３ｃ及び第４貫通孔３２３ｄが形成されている。第４外歯歯車３２５には、第１貫通孔３２５ａ，第２貫通孔３２５ｂ，第３貫通孔３２５ｃ及び第４貫通孔３２５ｄが形成されている。第１外歯歯車３２２と第３外歯歯車３２３は、回転軸３５２に対して対称である。そのため、第１クランクシャフト３２０の回転バランスが安定する。第２外歯歯車３２４と第４外歯歯車３２５も、回転軸３５２に対して対称である。第２クランクシャフト３７０の回転バランスも安定する。

第１クランクシャフト３２０は、回転軸３５２方向に並んでいる２個の偏心体３１６，３１７（第１偏心体３１６、第３偏心体３１７）を備えている。第１偏心体３１６が、円筒ころ軸受３６８を介して、第１外歯歯車３２２の第１貫通孔３２２ａに係合している。第３偏心体３１７が、円筒ころ軸受３６９を介して、第３外歯歯車３２３の第１貫通孔３２３ａに係合している。第２クランクシャフト３７０は、回転軸３５２方向に並んでいる２個の偏心体３７６，３７５（第２偏心体３７６、第４偏心体３７５）を備えている。第２偏心体３７６が、円筒ころ軸受３７８を介して、第２外歯歯車３２４の第１貫通孔３２４ａに係合している。第４偏心体３７５が、円筒ころ軸受３７９を介して、第４外歯歯車３２５の第１貫通孔３２５ａに係合している。

歯車伝動装置３００では、第１外歯歯車３２２と第３外歯歯車３２３が同期して偏心回転する。また、第２外歯歯車３２４と第４外歯歯車３２５が同期して偏心回転する。歯車伝動装置３００の駆動が停止している間、第１外歯歯車３２２と第２外歯歯車３２４が内歯歯車３３０（内歯ピン３３４）を挟み、第３外歯歯車３２３と第４外歯歯車３２５も内歯歯車３３０を挟む。そのため、歯車伝動装置３００は、歯車伝動装置３００の停止中に外歯歯車３２２，３２３，３２４及び３２５ががたつくことをより確実に抑制することができる。

なお、歯車伝動装置２００と同様に、第１アキシャルギャップモータ３４０は、少なくとも１個の第１クランクシャフト３２０に取り付けられていればよい。同様に、第２アキシャルギャップモータ３４４は、少なくとも１個の第２クランクシャフト３７０に取り付けられていればよい。また、第１クランクシャフト３２０と第２クランクシャフト３７０は、同軸でなくてもよい。

第２実施例及び第３実施例では、３個の第１クランクシャフト及び３個の第２クランクシャフトを備える歯車伝動装置について説明した。しかしながら、第１クランクシャフト及び／又は第２クランクシャフトは、１個以上であればよい。また、第１クランクシャフト及び／又は第２クランクシャフトは、歯車伝動装置の出力部の回転軸と同軸でもよい。すなわち、歯車伝動装置の中央にクランクシャフトが配置されていてもよい。歯車伝動装置に中央にクランクシャフトが配置されている場合、外歯歯車の周方向に、外歯歯車の偏心回転に伴って従動的に回転するクランクシャフトを配置してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ケース
８：キャリア
１６：第１偏心体
２０第１クランクシャフト
２２：第１偏心回転歯車（第１外歯歯車）
２４：第２偏心回転歯車（第２外歯歯車）
３０：自転歯車（内歯歯車）
３８ａ：第１モータ
３８ｂ：第２モータ
７０：第２クランクシャフト
７６：第２偏心体
１００：歯車伝動装置

Claims (7)

1. ケースと、
   ケースに回転可能に支持されているキャリアと、
   キャリアと同軸に配置されている自転歯車と、
   自転歯車の歯数と異なる歯数を有しているとともに、自転歯車に噛み合いながら偏心回転する第１偏心回転歯車と、
   キャリアの回転軸方向において第１偏心回転歯車と並んで配置されており、自転歯車の歯数と異なる歯数を有しているとともに、自転歯車に噛み合いながら偏心回転する第２偏心回転歯車と、
   第１偏心回転歯車に係合する第１偏心体が設けられており、第１偏心回転歯車に係合しているとともに第２偏心回転歯車に係合していない第１クランクシャフトと、
   第２偏心回転歯車に係合する第２偏心体が設けられており、第２偏心回転歯車に係合しているとともに第１偏心回転歯車に係合していない第２クランクシャフトと、
   第１クランクシャフトに連結されている第１モータと、
   第２クランクシャフトに連結されている第２モータと、
   を備えている歯車伝動装置。
2. 第１偏心回転歯車に第１貫通孔が形成されており、その第１貫通孔を第２クランクシャフトが通過しており、
   第２偏心回転歯車に第２貫通孔が形成されており、その第２貫通孔を第１クランクシャフトが通過している請求項１に記載の歯車伝動装置。
3. 第１モータと第２モータとが、第１偏心回転歯車に対して、キャリアの回転軸方向の一方に配置されている請求項１又は２に記載の歯車伝動装置。
4. 第１クランクシャフトのシャフト部が、第１偏心体から第１方向に延びており、
   第２クランクシャフトのシャフト部が、第２偏心体から第１方向とは反対方向の第２方向に延びている請求項１に記載の歯車伝動装置。
5. 第１クランクシャフトと第２クランクシャフトとが、同軸に配置されている請求項４に記載の歯車伝動装置。
6. 第１モータ及び第２モータを制御するコントローラをさらに備えており、
   そのコントローラが、歯車伝動装置の出力部の回転が停止した後に、第１モータの出力軸を停止前の回転方向と反対方向に駆動する請求項１から５のいずれか一項に記載の歯車伝動装置。
7. 歯車伝動装置の出力部の回転が停止した後に、第２モータの出力軸を停止前の回転方向と同じ方向に駆動する請求項６に記載の歯車伝動装置。

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