JP2015028368A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車伝動装置内の潤滑剤の温度上昇を抑制する。
【解決手段】歯車伝動装置は、歯車構造体５８と潤滑剤タンクを備えている。歯車構造体５８は、入力歯車７８と羽根ポンプ８２とクランクシャフト８８と偏心回転歯車９４と自転歯車７５を備えている。羽根ポンプは、入力歯車７８に設けられている。クランクシャフト８８に偏心体９７が設けられている。クランクシャフト８８の回転に伴って、偏心回転歯車９４が偏心回転し、自転歯車に対して相対的に回転する。第１連通路８４ａが、羽根ポンプ８２の径方向の端部に対向する位置に設けられている。第２連通路９５ａが、第１連通路８４ａとは異なる位置に設けられている。潤滑剤タンクは、第１連通路８４ａ及び第２連通路９５ａを介して歯車構造体５８に接続されている。入力歯車７８が回転することにより、潤滑剤が、歯車構造体５８と潤滑剤タンクの間を循環する。
【選択図】図２

Description

本明細書は、歯車伝動装置に関する技術を開示する。

歯車伝動装置の技術分野では、歯車の摩耗を抑制するために、歯車伝動装置内に潤滑剤を封入する。潤滑剤の温度が高温になると、歯車の摩耗を抑制する効果が低下する。特許文献１には、入力歯車に潤滑剤を撹拌するための別の歯車を取り付け、歯車伝動装置内で潤滑剤を循環させる技術が開示されている。歯車伝動装置内で潤滑剤を循環させることにより、潤滑剤の温度が高温になることを抑制している。

特開２００６−２２６４９９号公報

特許文献１の歯車伝動装置の場合、潤滑剤を歯車伝動装置内で循環させるので、歯車伝動装置を連続運転すると潤滑剤の温度が上昇し続ける。あるいは、歯車伝動装置の周囲温度が高い場合、歯車伝動装置内の潤滑剤そのものの温度が上昇し、潤滑剤を循環させることによる冷却効果が得られない。本明細書では、歯車伝動装置内の潤滑剤の温度上昇を抑制する技術を提供する。

本明細書が開示する歯車伝動装置は、歯車構造体と、歯車構造体に接続されている潤滑剤タンクを備えている。歯車構造体は、入力歯車と、羽根ポンプと、クランクシャフトと、偏心回転歯車と、自転歯車と、第１連通路と、第２連通路を備えている。入力歯車は、モータの出力軸に連結されている。羽根ポンプは、入力歯車に設けられている。クランクシャフトには、偏心体が設けられている。クランクシャフトは、入力歯車と連結している。偏心回転歯車は、偏心体に係合しており、クランクシャフトの回転に伴って偏心回転する。自転歯車は、偏心回転歯車と異なる歯数を備えているとともに偏心回転歯車に噛み合っている。自転歯車は、偏心回転歯車に対して相対的に回転する。第１連通路は、羽根ポンプの径方向の端部に対向する位置に設けられており、歯車構造体の内外を連通している。第２連通路は、第１連通路とは異なる位置に設けられており、歯車構造体の内外を連通している。潤滑剤タンクは、第１連通路及び第２連通路を介して歯車構造体に接続されている。本明細書が開示する歯車伝動装置は、入力歯車が回転することにより、羽根ポンプが歯車構造体の内部の潤滑剤を第１連通路から潤滑剤タンクに向けて排出し、潤滑剤タンクからの潤滑剤が第２連通路より歯車構造体の内部に導入される。または、本明細書が開示する歯車伝動装置は、入力歯車が回転することにより、羽根ポンプが潤滑剤タンクからの潤滑剤を第１連通路より歯車構造体の内部に導入し、歯車構造体の内部の潤滑剤が第２連通路から潤滑剤タンクに向けて排出される。

上記の歯車伝動装置は、入力歯車が回転する（歯車構造体が駆動する）と、羽根ポンプが回転し、歯車構造体と潤滑剤タンクの間で潤滑剤を循環させることができる。すなわち、歯車構造体の駆動によって温度上昇した潤滑剤が歯車構造体の外部に排出され、新たな潤滑剤が歯車構造体の内部に導入される。そのため、歯車伝動装置を連続運転しても、歯車伝動装置内の潤滑剤が高温になることを抑制することができる。

なお、「歯車構造体の内部の潤滑剤を第１連通路から潤滑剤タンクに向けて排出し、潤滑剤タンクからの潤滑剤が第２連通路より歯車構造体の内部に導入される」とは、歯車構造体から排出された潤滑剤が直接潤滑剤タンクに導入され、潤滑剤タンクから排出された潤滑剤が直接歯車構造体に導入されることに限定されない。歯車構造体から排出された潤滑剤が他の装置（例えば、第２の歯車構造体）に導入され、それに伴って他の装置（第２の歯車構造体）から排出された潤滑剤が潤滑剤タンクに導入されてもよい。また、潤滑剤タンクから排出された潤滑剤が他の装置（例えば、第３の歯車構造体）に導入され、それに伴って他の装置（第３の歯車構造体）から排出された潤滑剤が歯車構造体に導入されてもよい。

同様に、「潤滑剤タンクからの潤滑剤を第１連通路より歯車構造体の内部に導入し、歯車構造体の内部の潤滑剤が第２連通路から潤滑剤タンクに向けて排出される」とは、潤滑剤タンクから排出された潤滑剤が他の装置（例えば、第４の歯車構造体）を経由して歯車構造体に導入され、歯車構造体から排出された潤滑剤が他の装置（例えば、第５の歯車構造体）を経由して潤滑剤タンクに導入されてもよい。

第１実施例の歯車駆動装置を用いた産業用ロボットの概略図を示す。 図１の産業用ロボットの変形例を示す。 産業用ロボットの第２関節に用いられている歯車構造体の断面図を示す。 羽根ポンプの断面図を示す。 産業用ロボットの第１関節に用いられている歯車構造体の断面図を示す。 第１実施例の潤滑剤タンクの概略図を示す。 第１実施例の潤滑剤タンクの断面図を示す。 潤滑剤タンクの第１変形例の概略図を示す。 潤滑剤タンクの第１変形例の断面図を示す。 潤滑剤タンクの第２変形例の断面図を示す。 産業用ロボットの第４〜第６関節のトルク伝達回路図を示す。

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。

潤滑剤タンクは、潤滑剤を冷却する冷却構造を備えていてよい。潤滑剤タンク内で潤滑剤を冷却することができるので、冷却された潤滑剤が歯車構造体に導入される。歯車構造体の内部の潤滑剤の温度を一層低くすることができる。

潤滑剤タンクが冷却構造を備えている場合、潤滑剤タンクは、潤滑剤タンク内の圧力変化を補償する補償構造を備えていてよい。潤滑剤の温度変化に伴って潤滑剤の体積が変化しても、潤滑剤タンク内の圧力を一定に維持することができる。歯車構造体と潤滑剤タンクとの間で、潤滑剤の移動をスムーズにすることができる。

潤滑剤タンク内に、潤滑剤の状態を検知するセンサ等が配置されていてよい。潤滑剤の状態を検知するセンサとして、潤滑剤の劣化を検知するセンサ、潤滑剤に含まれている異物を検知するセンサ等が挙げられる。このようなセンサを設けることにより、歯車伝動装置（特に、潤滑剤タンク）を分解することなく、潤滑剤の交換時期等を確認することができる。あるいは、潤滑剤タンク内に、潤滑剤に含まれている異物を除去する異物除去構造が配置されていてよい。歯車構造体を駆動することにより潤滑剤に混入した異物（鉄粉等）を、潤滑剤タンク内で除去することができる。歯車構造体に、清浄な潤滑剤を導入することができる。また、潤滑剤タンクは、外部から異物除去構造を観察することができてもよい。潤滑剤タンクを分解することなく、異物除去構造の状態を確認することができる。

図１は、産業用ロボット１００の外観の概略図を示している。産業用ロボット１００は、６個の関節を有している６軸ロボットである。産業用ロボット１００は、第１関節２と、第２関節５８と、第３関節５４と、第４関節２２と、第５関節２８と、第６関節３６を有している。産業用ロボット１００の６個の関節は、歯車構造体で駆動される。歯車構造体の詳細は後述する。以下の説明では、第１〜第６関節を、第１〜第６歯車構造体と称することがある。なお、本実施例の第１〜第６歯車構造体は、偏心回転歯車を備える減速機である。

まず、第１〜第３歯車構造体について説明する。第１〜第３歯車構造体２，５８，５４は、産業用ロボット１００の重力軸（基本軸と呼ばれることもある）を駆動する。第１歯車構造体２は、床に固定されているベース１に取り付けられている。第１歯車構造体２の出力部材に、第１部材６４が固定されている。第１モータ４が、第１歯車構造体２に取り付けられている。第１モータ４が駆動することにより、第１歯車構造体２が、第１部材６４を軸線ＣＬ１の周りに回転させる。第２歯車構造体５８は、第１部材６４に取り付けられている。第２歯車構造体５８の出力部材に、第２部材５６が固定されている。第２モータ６２が、第２歯車構造体５８に取り付けられている。第２モータ６２が駆動することにより、第２歯車構造体５８が、第２部材５６を軸線ＣＬ２の周りに回転させる。第３歯車構造体５４は、第２部材５６に取り付けられている。第３歯車構造体５４の出力部材に、第３部材１２が固定されている。第３モータ５２が、第３歯車構造体５４に取り付けられている。第３モータ５２が駆動することにより、第３歯車構造体５４が、第３部材１２を軸線ＣＬ３の周りに回転させる。

第１歯車構造体２と第２歯車構造体５８は、潤滑剤流路６を介して接続されている。第２歯車構造体５８と第３歯車構造体５４は、潤滑剤流路８を介して接続されている。第３歯車構造体５４は、潤滑剤流路４６を介して、第１潤滑剤タンク４８に接続されている。第１潤滑剤タンク４８は、潤滑剤流路６８を介して、第１歯車構造体２に接続されている。すなわち、第１歯車構造体２，第２歯車構造体５８，第３歯車構造体５４及び第１潤滑剤タンク４８は、潤滑剤流路６，８，４６及び６８を介して連結されている。そのため、潤滑剤は、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４及び第１潤滑剤タンク４８の内部を移動することができる。第１潤滑剤タンク４８は、床に配置されている。第１潤滑剤タンク４８は、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４，ベース１，第１〜第３部材６４，５６及び１２と別体であり、これらと離れた位置に配置されている。そのため、第１潤滑剤タンク４８は、産業用ロボット１００が駆動するときの慣性モーメントを上昇させることはない。

詳細は後述するが、第２歯車構造体５８の内部にポンプが設けられている。第２歯車構造体５８が駆動すると、ポンプが駆動し、潤滑剤が第２歯車構造体５８の内部から潤滑剤流路８に排出され、第３歯車構造体５４に導入される。その結果、潤滑剤が第３歯車構造体５４の内部から潤滑剤流路４６に排出され、第１潤滑剤タンク４８に導入される。第１潤滑剤タンク４８には潤滑剤を冷却する構造が設けられている。第１潤滑剤タンク４８で冷却された潤滑剤が、潤滑剤流路６８を通って第１歯車構造体２に導入される。潤滑剤が第１歯車構造体２の内部から潤滑剤流路６に排出され、第２歯車構造体５８に導入される。

すなわち、第２歯車構造体５８を駆動すると、第２歯車構造体５８の内部の潤滑剤が潤滑剤流路８から第３歯車構造体５４を経由して第１潤滑剤タンク４８に向けて排出され、第１潤滑剤タンク４８からの潤滑剤が第１歯車構造体２を経由して潤滑剤流路６より第２歯車構造体５８の内部に導入される。より具体的には、第１潤滑剤タンク４８で冷却された潤滑剤が、第１歯車構造体２，第２歯車構造体５８，第３歯車構造体５４及び第１潤滑剤タンク４８の間を一方向に循環する。

第４〜第６歯車構造体について説明する。第４歯車構造体２２は、第３部材１２に取り付けられている。第４歯車構造体２２の出力部材に、第４部材２６が固定されている。第４モータ１４が、第４歯車構造体２２に取り付けられている。第４モータ１４が駆動することにより、第４歯車構造体２２は、第４部材２６を軸線ＣＬ４の周りに回転させる。第４部材２６は中空であり、第４部材２６の内部を、後述する第５歯車構造体２８及び第６歯車構造体３６を駆動するためのシャフトが通過している。

第５歯車構造体２８は、第４部材２６に取り付けられている。第５歯車構造体２８の出力部材に、第５部材３４が固定されている。第５モータ１８が、第４歯車構造体２２に取り付けられている。第５モータ１８に連結している駆動シャフト（図示省略）が、第４歯車構造体２２及び第４部材２６を通過して、第５歯車構造体２８にモータトルクを伝達する。第５モータ１８が駆動することにより、第５歯車構造体２８は、第５部材３４を軸線ＣＬ５の周りに回転させる。第６歯車構造体３６は、第５部材３４に取り付けられている。第６歯車構造体３６の出力部材に、ロボットハンド（図示省略）が固定される。第６モータ１６が、第４歯車構造体２２に取り付けられている。第６モータ１６に連結している駆動シャフト（図示省略）が、第４歯車構造体２２及び第４部材２６を通過して、第６歯車構造体３６にモータトルクを伝達する。第６モータ１６が駆動することにより、第６歯車構造体３６は、ロボットハンドを軸線ＣＬ６の周りに回転させる。

第４歯車構造体２２と第５歯車構造体２８は、潤滑剤流路２４を介して接続されている。第５歯車構造体２８と第６歯車構造体３６は、潤滑剤流路３２を介して接続されている。第６歯車構造体３６は、潤滑剤流路３８を介して、第２潤滑剤タンク４２に接続されている。第２潤滑剤タンク４２は、潤滑剤流路４４を介して、第４歯車構造体２２に接続されている。第４歯車構造体２２，第５歯車構造体２８，第６歯車構造体３６及び第２潤滑剤タンク４２は、潤滑剤流路２４，３２，３８及び４４を介して連結されている。第２潤滑剤タンク４２は、床に配置されている。第２潤滑剤タンク４２は、第４〜第６歯車構造体２２，２８，３６，第４部材２６及び第５部材３４と別体であり、これらと離れた位置に配置されている。そのため、第２潤滑剤タンク４２は、産業用ロボット１００が駆動するときの慣性モーメントを上昇させることはない。

上記したように、第４部材２６は中空であり、第５歯車構造体２８を駆動する駆動シャフトが第４部材２６の内部を通過している。その駆動シャフトにポンプが設けられている。第４部材２６は、第４歯車構造体２２の内部と連通している。第５歯車構造体２８が駆動すると、第４部材２６の内部の潤滑剤が、潤滑剤流路２４を通って第５歯車構造体２８に導入される。第５歯車構造体２８の内部から潤滑剤流路３２に排出された潤滑剤が、第６歯車構造体３６に導入される。その結果、潤滑剤が第６歯車構造体３６の内部から潤滑剤流路３８に排出され、第２潤滑剤タンク４２に導入される。第２潤滑剤タンク４２で冷却された潤滑剤が、潤滑剤流路４４を通って第４歯車構造体２２に導入される。第４歯車構造体２２の内部の潤滑剤が、第４部材２６の内部に導入される。

第５歯車構造体２８を駆動すると、第２潤滑剤タンク４２からの潤滑剤が、第４歯車構造体２２及び第４部材２６を経由して潤滑剤流路２４より第５歯車構造体２８の内部に導入される。また、第５歯車構造体２８の内部の潤滑剤が、潤滑剤流路３２から第６歯車構造体３６を経由して第２潤滑剤タンク４２に向けて排出される。すなわち、第５歯車構造体２８が駆動すると、第２潤滑剤タンク４２で冷却された潤滑剤が、第４歯車構造体２２，第５歯車構造体２８，第６歯車構造体３６及び第２潤滑剤タンク４２の間を一方向に循環する。

図２を参照し、産業用ロボット１００ａについて説明する。産業用ロボット１００ａは産業用ロボット１００（図１を参照）の変形例である。そのため、産業用ロボット１００ａについて、産業用ロボット１００と同じ部品については産業用ロボット１００と同じ参照番号を付すことにより説明を省略する。

産業用ロボット１００ａでは、第１潤滑剤タンク４８が第２部材５６に搭載されており、第２潤滑剤タンク４２が第４歯車構造体２２に搭載されている。上記したように、第３歯車構造体５４から排出された潤滑剤は、第１潤滑剤タンク４８に導入される。また、第３歯車構造体５４は、第２部材５６に取り付けられている。そのため、第１潤滑剤タンク４８を第２部材５６に搭載することにより、潤滑剤流路４６の距離を短くすることができる。また、第１潤滑剤タンク４８を第２部材５６に搭載することにより、重力軸の外部の配管（潤滑剤経路）が乱雑になることを防止することができる。同様に、第２潤滑剤タンク４２を第４歯車構造体２２に搭載することにより、潤滑剤経路４４の距離を短くすることができ、手首３軸の外部の配管等が乱雑になることを防止することができる。

なお、第１潤滑剤タンク４８は、第２部材５６以外の重力軸を構成している部品に搭載してもよい。第２潤滑剤タンク４２は、第４歯車構造体２２以外の手首３軸を構成している部品に搭載してもよい。また、第１潤滑剤タンク４８は、重力軸を構成している部品の外部に取り付けてもよいし、内部に収容してもよい。同様に、第２潤滑剤タンク４４は、手首３軸を構成している部品の外部に取り付けてもよいし、内部に収容してもよい。

第１〜第６歯車構造体について詳細に説明する。まず、図３を参照し、第２歯車構造体５８について詳細に説明する。第２歯車構造体５８は、内歯歯車７５とキャリア７０とクランクシャフト８８と外歯歯車９４を備えている。内歯歯車７５は、ケース７６と、ケース７６の内周面に周方向に配置されている複数の内歯ピン７４を備えている。内歯ピン７４は円柱状である。キャリア７０は、一対の軸受９２によって、ケース７６に回転可能に支持されている。一対の軸受９２は、キャリア７０がケース７６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を規制している。第２歯車構造体５８では、一対の軸受９２としてアンギュラ玉軸受を用いている。

キャリア７０は、第１プレート７０ａと第２プレート７０ｃを備えている。第２プレート７０ｃは、柱状部７０ｂを備えている。柱状部７０ｂは、第２プレート７０ｃから第１プレート７０ａに向けて延びており、ボルト９８によって、第１プレート７０ａに固定されている。第１プレート７０ａと柱状部７０ｂ（第２プレート７０ｃ）は、テーパーピン７２によって位置決めされている。

クランクシャフト８８は、一対の軸受９０によって、キャリア７０に支持されている。一対の軸受９０は、クランクシャフト８８がキャリア７０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を規制している。第２歯車構造体５８では、一対の軸受９０として円錐ころ軸受を用いている。クランクシャフト８８は、第１歯車８７と２個の偏心体９７を備えている。第１歯車８７は、一対の軸受９０の外側でクランクシャフト８８に固定されている。２個の偏心体９７は、一対の軸受９０の間に配置されている。

第２歯車構造体５８は、２個の外歯歯車９４を備えている。２個の外歯歯車９４は、内歯歯車７５の歯数（内歯ピン７４の数）と異なる歯数を有しており、内歯歯車７５に囲まれている。偏心体９７の各々が、円筒ころ軸受９６を介して、各々の外歯歯車９４に係合している。外歯歯車９４は、クランクシャフト８８を介してキャリア７０に支持されている。

第２歯車７８が、第２歯車構造体５８の軸線ＣＬ２と同軸に配置されている。第２歯車７８は、キャリア７０及び外歯歯車９４の中央に形成されている貫通孔内に配置されている。第２歯車７８には、第２モータ６２の出力シャフトが係合している。第２歯車７８は、入力歯車の一例である。第２モータ６２は、モータフランジ９５に固定されている。モータフランジ９５をケース７６に固定すると、第２モータ６２の出力シャフトが、第２歯車７８に連結する。なお、モータフランジ９５には、開口９５ａが形成されている。開口９５ａは、第２歯車構造体５８の内外を連通している。第１歯車構造体２から排出された潤滑剤は、潤滑剤流路６（図１，２を参照）を通って、開口９５ａより第２歯車構造体５８の内部に導入される。開口９５ａは、第２連通路の一例である。第２歯車７８の外歯部分７８ａが、第１歯車８７に噛み合っている。そのため、第２モータ６２が駆動すると、クランクシャフト８８が回転する。

クランクシャフト８８が回転すると、クランクシャフト８８の回転に伴って、偏心体９７が偏心回転する。偏心体９７の偏心回転に伴って、外歯歯車９４が、内歯歯車７５と噛み合いながら偏心回転する。外歯歯車９４は、軸線ＣＬ２の周りを偏心回転する。外歯歯車９４の歯数と内歯歯車７５の歯数（内歯ピン７４の数）は異なる。そのため、外歯歯車９４が偏心回転すると、外歯歯車９４と内歯歯車７５の歯数差に応じて、外歯歯車９４を支持しているキャリア７０が、内歯歯車７５（ケース７６）に対して回転する。ケース７６は第１部材６４に固定されており、キャリア７０は第２部材５６に固定されている。そのため、第２歯車構造体５８を駆動すると、第２部材５６が第１部材６４に対して軸線ＣＬ２の周りを回転する。

第２歯車構造体５８について説明を続ける。第２歯車７８の先端部は、筒体８４の内側に配置されている。また、第２歯車７８の先端部は、軸受８６によって、筒体８４に回転可能に支持されている。第２歯車構造体５８では、軸受８６として深溝玉軸受を用いている。筒体８４の一部に、開口８４ａが形成されている。なお、第２歯車７８の先端部とは、第２歯車７８の第２モータ６２が取り付けられる端部とは反対側の端部である。第２歯車７８の先端部は、軸受固定部７８ｃと、ポンプ固定部７８ｂを備えている。軸受固定部７８ｃの径は、ポンプ固定部７８ｂの径より小さい。また、ポンプ固定部７８ｂの径は、外歯部分７８ａの径より小さい。ポンプ固定部７８ｂは、軸受固定部７８ｃと外歯部分７８ａの間に設けられている。ポンプ固定部７８ｂには、スプライン溝が形成されている。羽根ポンプ８２が、ポンプ固定部７８ｂに固定されている。筒体８４は、キャリア７０の中央に形成されている貫通孔に固定されている。開口８４ａは、第２部材５６に形成されている開口５６ａに連通している。開口５６ａは、潤滑剤流路８（図１を参照）に連通している。開口８４ａは、第２歯車構造体５８の内外を連通している。図３から明らかなように、開口８４ａは、開口９５ａと異なる位置に設けられている。

図４に示すように、開口８４ａは、筒体８４の周方向の一部に形成されている。羽根ポンプ８２は、羽歯車であり、開口８４ａに対向している。換言すると、開口８４ａが、羽根ポンプ８２の径方向（回転軸に直交する方向）の端部に対向している（図３も参照）。筒体８４の周方向の一部に開口８４ａが形成されており、筒体８４の内部に羽根ポンプ８２が配置されているので、第２歯車構造体５８の内部の潤滑剤を開口８４ａから排出することができる。すなわち、筒体８４と羽根ポンプ８２が、第２歯車構造体５８の内部の潤滑剤を排出するポンプとして機能する。筒体８４は、ポンプケースということもできる。第２歯車構造体５８の内部の潤滑剤は、開口８４ａから排出され、潤滑剤流路８を通じて第３歯車構造体５４に導入される。開口８４ａは、第１連通路の一例である。

第２歯車７８が回転すると、第２歯車構造体５８の内部の潤滑剤が、開口８４ａ，５６ａを通じて潤滑剤流路８（図１，２を参照）に排出される。潤滑剤が第２歯車構造体５８の内部から排出されたことに伴って、開口９５ａより第２歯車構造体５８の内部に潤滑剤が導入される。なお、ケース７６とモータフランジ９５、及び、キャリア７０（第２プレート７０ｃ）と第２部材５６は、隙間なく固定されている。そのため、ケース７６とモータフランジ９５の間、及び、キャリア７０と第２部材５６の間から潤滑剤が漏れることはない。また、ケース７６とキャリア７０（第２プレート７０ｃ）の間にはオイルシール８９が設けられている。そのため、ケース７６とキャリア７０の間から潤滑剤が漏れることはない。第２歯車構造体５８への潤滑剤の出入りは、開口８４ａ及び９５ａのみから行われる。

図５を参照し、第１歯車構造体２について説明する。第１歯車構造体２の基本的な構造は、第２歯車構造体５８と同じである。そのため、第１歯車構造体２について、第２歯車構造体５８と実質的に同じ部品には、下二桁に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。

第１歯車構造体２は、内歯歯車１７５とキャリア１７０とクランクシャフト１８８と外歯歯車１９４を備えている。内歯歯車１７５は、ケース１７６の内周面に形成されている。キャリア１７０は、一対の軸受１９２によって、ケース１７６に回転可能に支持されている。クランクシャフト１８８は、第１歯車１８７と２個の偏心体１９７を備えている。第１歯車１８７は、第１モータ４の出力シャフト１７８と連結している。２個の外歯歯車１９４は、内歯歯車１７５の歯数と異なる歯数を有している。偏心体１９７の各々が、各々の外歯歯車１９４に係合している。

ケース１７６はベース１に固定されており、キャリア１７０は旋回フランジ１９５に固定されている。旋回フランジ１９５には、第１モータ４が固定されている。ベース１に開口１ａが形成されており、旋回フランジ１９５に開口１９５ａが形成されている。開口１ａは潤滑剤流路６８に連通しており、開口１９５ａは潤滑剤流路６に連通している（図１，２も参照）。旋回フランジ１９５と第１部材６４（図１，２を参照）は固定されている。そのため、第１歯車構造体２が駆動すると、第１部材６４がベース１に対して軸線ＣＬ１の周りを回転する。ケース１７６とベース１、及び、キャリア１７０と旋回フランジ１９５は、隙間なく固定されている。ケース１７６とキャリア１７０の間にはオイルシール１８９が配置されている。

第１歯車構造体２の中央に、中空の筒体１１３が設けられている。筒体１１３は、ベース１，キャリア１７０，外歯歯車１９４及び旋回フランジ１９５を通過している。筒体１１３の一方の端部が、ベース１に固定されている。キャリア１７０及び旋回フランジ１９５が、筒体１１３に対して回転する。筒体１１３の他方の端部と旋回フランジ１９５の間に、オイルシール１１５が配置されている。そのため、筒体１１３と旋回フランジ１９５の間から潤滑剤が漏れることが防止されている。すなわち、第１歯車構造体２への潤滑剤の出入りは、開口１ａ及び１９５ａのみから行われる。筒体１１３の内部を冷却水管１１１が通過している。冷却水管１１１は、給水管１１１ａと排水管１１１ｂを備えている。冷却水管１１１の内部を冷却水が流れており、第１歯車構造体２の温度（特に、第１歯車構造体２内の潤滑剤の温度）を低くすることができる。冷却水として、水道水を用いることができる。

給水管１１１ａは、ベース１の外部から第１歯車構造体２の筒体１１３の内部を通過し、第２歯車構造体５８側に延びている。排水管１１１ｂは、第２歯車構造体５８側から第１歯車構造体２の筒体１１３の内部を通過し、ベース１の外部に延びている。給水管１１１ａと排水管１１１ｂは、１本の管である。給水管１１１ａは水道に接続されている。水道から供給された冷却水（水道水）は、給水管１１１ａ及び排水管１１１ｂを通って第１歯車構造体２の外部に排出される。給水管１１１ａ及び排水管１１１ｂは、筒体１１３に接している。給水管１１１ａ及び排水管１１１ｂを筒体１１３に密着させることにより、第１歯車構造体２の温度を効率的に低くすることができる。なお、給水管１１１ａと排水管１１１ｂは、互いに離れていてもよい。また、給水管１１１ａと排水管１１１ｂのどちらか一方のみが筒体１１３の内部を通過しているだけでもよい。なお、筒体１１３の内部を通過する冷却水管は、１本の管でもよい。この場合、冷却水管の一端は第２歯車構造体５８側で産業用ロボット１００（１００ａ）の外部に延びており、他端はベース１側で産業用ロボット１００（１００ａ）の外部に延びていればよい。冷却水は、第２歯車構造体５８側から供給してもよいし、ベース１側から供給してもよい。

第１歯車構造体２は、第２歯車構造体５８と異なり、潤滑剤を循環させるポンプを備えていない。また、第３歯車構造体５４も、第２歯車構造体５８と異なり、潤滑剤を循環させるポンプを備えていない。しかしながら、上記したように、第１歯車構造体２，第２歯車構造体５８，第３歯車構造体５４及び第１潤滑剤タンク４８は、潤滑剤流路６，８，４６及び６８を介して連結されている。そのため、第２歯車構造体５８が駆動すると、第１歯車構造体２の内部の潤滑剤が、第２歯車構造体５８，第３歯車構造体５４，第１潤滑剤タンク４８との間で循環する。なお、第３歯車構造体５４の構造は、潤滑剤を循環させるポンプを備えていないことを除き、第２歯車構造体５８の構造と実質的に同じである。そのため、第３歯車構造体５４の構造については説明を省略する。

図６及び図７を参照し、第１潤滑剤タンク４８について説明する。第１潤滑剤タンク４８は、第１室１１０と第２室１０４を備えている。第１室１１０と第２室１０４は、壁１１４で区画されている。第２室１０４は、第１室１１０を囲っている。第１室１１０内に潤滑剤が満たされている。また、第１室１１０内に磁石１１２が配置されている。第１潤滑剤タンク４８では、第１潤滑剤タンク４８の外部から磁石１１２を目視することができる。磁石１１２によって、潤滑剤に含まれている鉄粉を潤滑剤から除去することができる。磁石１１２は、異物除去構造の一例である。第２室１０４内には冷却水が満たされている。導入路１０２は、水道に接続されている。冷却水（水道水）は、導入路１０２から第２室１０４に導入され、排出路１０８から排出される。冷却水によって、第１室１１０内の潤滑材が冷却される。第２室１０４内の冷却水は、冷却構造の一例である。なお、磁石１１２に代えて、又は、磁石１１２に加えて、第１室１１０内に潤滑剤の状態を検知するセンサを配置してもよい。例えば、第１室１１０内に潤滑剤の劣化を検知するセンサを配置してもよい。あるいは、第１室１１０内に潤滑剤に含まれている異物を検知するセンサを配置してもよい。

第１潤滑剤タンク４８は、第１室１１０内の圧力を一定に保つためのダンパ１０６を備えている。そのため、温度変化によって潤滑剤の体積が変化しても、第１室１１０内の圧力は一定に保たれる。ダンパ１０６は、圧力変化を補償する補償構造の一例である。第１室１１０には、潤滑剤流路４６を通じて、第３歯車構造体５４から排出された潤滑剤が導入される。第３歯車構造体５４から導入された潤滑剤は、第１潤滑剤タンク４８で冷却された後、潤滑剤流路６８を通じて第１歯車構造体２へ供給される。

上記したように、産業用ロボット１００では、第２歯車構造体５８にポンプ（羽根ポンプ８２，ポンプケース８４）が取り付けられている。そして、第２歯車構造体５８が駆動することによって、潤滑剤が、第２歯車構造体５８→第３歯車構造体５４→第１潤滑剤タンク４８→第１歯車構造体２→第２歯車構造体５８の順に一方向に移動する。しかしながら、本明細書で開示する技術は、歯車構造体の入力シャフトに羽根ポンプを取り付け、歯車構造体と潤滑剤タンクを直接または間接的に接続し、歯車構造体の駆動に伴って歯車構造体と潤滑剤タンクの間で潤滑剤を循環させることである。そのため、潤滑剤が第１〜第３歯車構造体２，５８，５４を移動する順番は、上記の順番に限定されない。以下、潤滑剤が第１〜第３歯車構造体２，５８，５４を移動する順番の例（歯車構造体と潤滑剤タンクの接続例）を幾つか記す。

（第１接続例）３個の潤滑剤タンク（例えば、第３〜第５潤滑剤タンク）を用意し、各々の潤滑剤タンクと各々の歯車構造体を直接接続する。この場合、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４の入力シャフトの各々に羽根ポンプを取り付ける。第１歯車構造体２内の潤滑剤は、第１歯車構造体２→第３潤滑剤タンク→第１歯車構造体２の順に移動する。第２歯車構造体５８内の潤滑剤は、第２歯車構造体５８→第４潤滑剤タンク→第２歯車構造体５８の順に移動する。第３歯車構造体５４内の潤滑剤は、第３歯車構造体５４→第５潤滑剤タンク→第３歯車構造体５４の順に移動する。このように接続すると、例えば第１歯車構造体２が駆動し、第２歯車構造体５８及び第３歯車構造体５４が駆動していなくても、第１歯車構造体２の内部の潤滑剤を冷却することができる。

（第２接続例）３個の潤滑剤タンク（例えば、第６〜第８潤滑剤タンク）を用意し、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４と第６〜第８潤滑剤タンクとを交互に接続する。具体的には、潤滑剤は、第１歯車構造体２→第６潤滑剤タンク→第２歯車構造体５８→第７潤滑剤タンク→第３歯車構造体５４→第８潤滑剤タンク→第１歯車構造体２の順に移動する。この場合、潤滑剤は、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４に供給される前に潤滑剤タンクを通過する。そのため、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４の内部の潤滑剤を効率良く冷却することができる。このように接続すると、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４の入力シャフトの少なくとも１個に羽根ポンプを設けることにより、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４の全てに潤滑剤を循環させることができる。

（第３接続例）２個の潤滑剤タンク（例えば、第９，第１０潤滑剤タンク）を用意し、第２歯車構造体５８と第９潤滑剤タンクを直接接続し、第３歯車構造体５４と第１０潤滑剤タンクを直接接続する。第１歯車構造体２は、潤滑剤タンクに接続しない。この場合、第２歯車構造体５８と第３歯車構造体５４の入力シャフトの双方に羽根ポンプを設ける。なお、上記したように、第１歯車構造体２の内部を冷却水管１１１が通過している。そのため、第１歯車構造体２に潤滑剤タンクが接続されていなくても、第１歯車構造体２の内部の潤滑剤を冷却することができる。

（第４接続例）２個の潤滑剤タンク（例えば、第１１，第１２潤滑剤タンク）を用意し、第２，第３歯車構造体５８，５４と第１１，第１２潤滑剤タンクとを交互に接続する。具体的には、潤滑剤は、第２歯車構造体５８→第１１潤滑剤タンク→第３歯車構造体５４→第１２潤滑剤タンク→第２歯車構造体５８の順に移動する。第３接続例と同様に、第１歯車構造体２は潤滑剤を循環させない。この場合、第２，第３歯車構造体５８，５４の入力シャフトの少なくとも一方に羽根ポンプを設けることにより、第２，第３歯車構造体５８，５４の双方に潤滑剤を循環させることができる。

上記したように、第１〜第４接続例の場合、複数の潤滑剤タンクが必要であり、図６及び図７に示したタイプの潤滑剤タンクを複数用いてもよい。しかしながら、第１〜第４接続例の場合、１個の潤滑剤タンクに複数の区画を設けてもよい。図８及び図９を参照し、上記第４接続例のように第２，第３歯車構造体５８，５４と潤滑剤タンクを交互に接続する場合において、第２，第３歯車構造体５８，５４の双方を接続することができる潤滑剤タンク２４８について説明する。なお、潤滑剤タンク２４８において、第１潤滑剤タンク４８（図６，７を参照）と実質的に同じ部品には、下二桁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８，図９に示すように、潤滑剤タンク２４８は、第１室２１０ａ，第２室２１０ｂ及び第３室２０４を備えている。第１室２１０ａ及び第２室２１０ｂには潤滑剤が満たされており、第３室２０４には冷却水が満たされている。第３室２０４には、水道に接続されている導入路２０２を通じて水道水が供給される。冷却水は、排出路２０８から排出される。第２歯車構造体５８から排出された潤滑剤は、潤滑剤流路２３４を通って第１室２１０ａに供給される。第１室２１０ａ内では、潤滑剤が冷却されるとともに潤滑剤に含まれる鉄分が磁石２１２ａによって除去される。第１室２１０ａから排出された潤滑剤は、潤滑剤流路２３６を通って第３歯車構造体５４に供給される。第１室２１０ａには、第１ダンパ２０６ａが取り付けられている。

第３歯車構造体５４から排出された潤滑剤は、潤滑剤流路２３０を通って第２室２１０ｂに供給される。第２室２１０ｂ内では、潤滑剤が冷却されるとともに潤滑剤に含まれる鉄分が磁石２１２ｂによって除去される。第２室２１０ｂから排出された潤滑剤は、潤滑剤流路２３２を通って第２歯車構造体５８に供給される。第２室２１０ｂには、第２ダンパ２０６ｂが取り付けられている。潤滑剤タンク２４８を用いることにより、第２，第３歯車構造体５８，５４と潤滑剤タンクを交互に接続する場合でも、１個の潤滑剤タンクを用意するだけでよい。また、潤滑剤タンク２４８を用いて、第３接続例のように、第２歯車構造体５８と第１室２１０ａ、及び、第３歯車構造体５４と第２室２１０ｂを直接接続することもできる。

なお、第２接続例のように、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４と潤滑剤タンクを交互に接続する場合、図１０に示す潤滑剤タンク３４８を用いてもよい。潤滑剤タンク３４８は、第１室３１０ａ，第２室３１０ｂ，第３室３１０ｃ及び第４室３０４を備えている。第１室３１０ａ，第２室３１０ｂ及び第３室３１０ｃには潤滑剤が満たされており、第４室３０４には冷却水が満たされている。第１室３１０ａ，第２室３１０ｂ及び第３室３１０ｃには、各々磁石３１２ａ，３１２ｂ及び３１２ｃが設けられている。潤滑剤タンク３４８では、潤滑剤が、第１歯車構造体２→第１室３１０ａ→第２歯車構造体５８→第２室３１０ｂ→第３歯車構造体５４→第８潤滑剤タンク→第３室３１０ｃの順に移動するように接続する。潤滑剤タンク３４８を用いることにより、第１〜第３歯車構造体２，５８，５４と潤滑剤タンクを交互に接続する場合でも、１個の潤滑剤タンクを用意するだけでよい。

なお、潤滑剤タンク３４８は潤滑剤タンク２４８（図８，９を参照）と同様に、第１歯車構造体２の冷却水管１１１と第４室３０４を接続し、第１歯車構造体２で用いる冷却水を、第１室３１０ａ，第２室３１０ｂ及び第３室３１０ｃを冷却する冷却水として用いてもよい。また、潤滑剤タンク３４８を用いて、第１接続例のように、第１歯車構造体２と第１室３１０ａ、第２歯車構造体５８と第２室３１０ｂ、及び、第３歯車構造体５４と第３室３１０ｃを直接接続することもできる。

上記したように、歯車構造体と潤滑剤タンクの接続方法は様々な形態をとることができる。重要なことは、歯車構造体と潤滑剤タンクを直接又は間接的に接続し、歯車構造体と潤滑剤タンクの間で潤滑剤を循環させることにより、歯車構造体の内部の潤滑剤を冷却することである。また、潤滑剤を循環させるために、クランクシャフトを駆動する入力歯車に羽根ポンプを設け、クランクシャフトの回転に伴って歯車構造体の内部の潤滑剤を排出する（又は、歯車構造体の内部に潤滑剤を導入する）ことである。

図１１を参照し、第４〜第６歯車構造体２２，２８，３６について説明する。第４〜第６歯車構造体２２，２８，３６は、産業用ロボット１００の手首３軸と呼ばれることもある。第４〜第６歯車構造体２２，２８，３６の基本的な構造は、第２歯車構造体５８又は第３歯車構造体５４と同じである。そのため、第４〜第６歯車構造体２２，２８，３６については、具体的な構造の説明を省略する。第４歯車構造体２２には、第４歯車構造体２２を駆動する第４モータ１４に加え、第５歯車構造体２８を駆動する第５モータ１８及び第６歯車構造体３６を駆動する第６モータ１６が取り付けられている。産業用ロボット１００の先端部（第５歯車構造体２８、第６歯車構造体３６が配置されている部分）の重量を軽くすることができる。

第５入力歯車１５が、第４歯車構造体２２の内部から第４部材２６を通過して、第５歯車構造体２８まで延びている。第５入力歯車１５は、第５歯車構造体２８の入力歯車に相当する。第５入力歯車１５は、第５モータ１８のモータトルクを第５歯車構造体２８のクランクシャフトに伝達する。第５入力歯車１５は中空であり、内部を第６入力歯車１７が通過している。第６入力歯車１７は、第４歯車構造体２２の内部から第４部材２６を通過して、第６歯車構造体３６まで延びている。第６入力歯車１７は、第６歯車構造体３６の入力歯車に相当する。第６入力歯車１７は、第６モータ１４のモータトルクを第６歯車構造体３６のクランクシャフトに伝達する。

羽根ポンプ１８２が、第５入力歯車１５の回転軸方向の中間で、第５入力歯車１５に取り付けられている。羽根ポンプ１８２の構造は、羽根ポンプ８２と実質的に同一である（図４も参照）。そのため、第５歯車構造体２８が駆動すると、第４部材２６の内部の潤滑潤が、潤滑剤流路２４に排出され、第１連通路（図示省略）より第５歯車構造体２８の内部に導入される。上述したように、歯車構造体２２，２８，３６では、潤滑剤が、第４部材２６→第５歯車構造体２８→第６歯車構造体３６→第２潤滑剤タンク４２→第４歯車構造体２２→第４部材２６の順に移動する。しかしながら、重力軸（第１〜第３歯車構造体２，５８，５４）と同様に、潤滑剤の移動経路は様々な形態をとることができる。また、第２潤滑剤タンク４２は、第１潤滑剤タンク４８と同じ（図６，７も参照）でもよいし、図８〜１０の潤滑剤タンクのように複数の区画を備えていてもよい。

上記実施例では、歯車伝動装置を多関節ロボットの関節に用いる例について説明したが、本明細書で開示する歯車伝動装置は、他の用途に用いることもできる。例えば、プレス間搬送ロボットを駆動するアクチュエータ、振子フィーダーを駆動するアクチュエータ等に用いることができる。また、上記実施例では潤滑剤タンクが水冷式であったが、潤滑剤タンクは空冷式であってもよい。

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。

４８：潤滑剤タンク
５８：歯車構造体（第２歯車構造体）
６４：モータ
７５：自転歯車（内歯歯車）
７８：入力歯車
８２：羽根ポンプ
８４ａ：第１連通路
８８：クランクシャフト
９４：偏心回転歯車（外歯歯車）
９５ａ：第２連通路
９７：偏心体
１００：産業用ロボット

Claims (8)

1. 歯車構造体と、歯車構造体に接続されている潤滑剤タンクと、を備えている歯車伝動装置であり、
   歯車構造体は、
   モータの出力軸に連結されている入力歯車と、
   入力歯車に設けられている羽根ポンプと、
   偏心体が設けられており、入力歯車と連結しているクランクシャフトと、
   前記偏心体に係合しており、クランクシャフトの回転に伴って偏心回転する偏心回転歯車と、
   偏心回転歯車と異なる歯数を備えているとともに偏心回転歯車に噛み合っており、偏心回転歯車に対して相対的に回転する自転歯車と、
   羽根ポンプの径方向の端部に対向する位置に設けられており、歯車構造体の内外を連通している第１連通路と、
   第１連通路とは異なる位置に設けられており、歯車構造体の内外を連通している第２連通路と、を備えており、
   潤滑剤タンクは、第１連通路及び第２連通路を介して歯車構造体に接続されており、
   入力歯車が回転することにより、羽根ポンプが歯車構造体の内部の潤滑剤を第１連通路から潤滑剤タンクに向けて排出し、潤滑剤タンクからの潤滑剤が第２連通路より歯車構造体の内部に導入される歯車伝動装置。
2. 歯車構造体と、歯車構造体に接続されている潤滑剤タンクと、を備えている歯車伝動装置であり、
   歯車構造体は、
   モータの出力軸に連結されている入力歯車と、
   入力歯車に設けられている羽根ポンプと、
   偏心体が設けられており、入力歯車と連結しているクランクシャフトと、
   前記偏心体に係合しており、クランクシャフトの回転に伴って偏心回転する偏心回転歯車と、
   偏心回転歯車と異なる歯数を備えているとともに偏心回転歯車に噛み合っており、偏心回転歯車に対して相対的に回転する自転歯車と、
   羽根ポンプの径方向の端部に対向する位置に設けられており、歯車構造体の内外を連通している第１連通路と、
   第１連通路とは異なる位置に設けられており、歯車構造体の内外を連通している第２連通路と、を備えており、
   潤滑剤タンクは、第１連通路及び第２連通路を介して歯車構造体に接続されており、
   入力歯車が回転することにより、羽根ポンプが潤滑剤タンクからの潤滑剤を第１連通路より歯車構造体の内部に導入し、歯車構造体の内部の潤滑剤が第２連通路から潤滑剤タンクに向けて排出される歯車伝動装置。
3. 潤滑剤タンクが、潤滑剤を冷却する冷却構造を備えている請求項１又は２に記載の歯車伝動装置。
4. 潤滑剤タンクが、潤滑剤タンク内の圧力変化を補償する補償構造を備えている請求項３に記載の歯車伝動装置。
5. 潤滑剤タンク内に、潤滑剤の劣化を検知するセンサが配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の歯車伝動装置。
6. 潤滑剤タンク内に、潤滑剤に含まれている異物を検知するセンサが配置されている請求項１から５のいずれか一項に記載の歯車伝動装置。
7. 潤滑剤タンク内に、潤滑剤に含まれている異物を除去する異物除去構造が配置されている請求項１から６のいずれか一項に記載の歯車伝動装置。
8. 潤滑剤タンクは、外部から異物除去構造を観察することができる請求項７に記載の歯車伝動装置。
   

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