JP2016142317A - 減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸線方向の厚み寸法を低減可能な減速装置を提供する。【解決手段】外装体に固定されている固定内歯車１０と、固定内歯車１０と噛み合い、固定内歯車１０の径方向の中心軸と同軸を中心に公転する第一遊星歯車２０と、第一遊星歯車２０と連動可能に設けられている入力軸３０と、第一遊星歯車２０と同期して公転する第二遊星歯車４０と、第二遊星歯車４０に噛み合い、第二遊星歯車４０の公転の軸と同軸を中心に自転すると共に固定内歯車１０と異なる歯数を有する可動内歯車５０と、可動内歯車５０に接続されている出力軸７０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、減速装置に関する。

従来、火山性ガス等の化学物質が充満する地帯や惑星での探査及び作業には、走行環境や路面の状況に応じて車両型、クローラ型、脚移動型等のロボットが活用されている。このようなロボットには、仕様に適合したマニピュレータ、駆動機構、センサ等が搭載されている。

特に探査用又は生活支援用等の低速による確実な動作を要するロボットには、仕様に適合する減速比を持つ減速装置が搭載されている。このような減速装置の一つに、不思議遊星歯車機構がある。不思議遊星歯車機構は、入力軸に取り付けられた太陽歯車と、該太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、該遊星歯車に噛み合い、且つ互いに歯数の異なる固定内歯車と可動内歯車と、を備えた差動歯車機構である。入力軸を回転させると、太陽歯車を介して遊星歯車が公転し、可動内歯車及び可動内歯車に取り付けた出力軸が減速して回転する。

例えば、特許文献１には、固定内歯車と、可動内歯車と、前記固定内歯車に噛み合う第１遊星歯車と前記可動内歯車に噛み合う第２遊星歯車とを同軸として固着させた結合歯車と、を備えた減速装置が開示されている。
この減速装置では、固定内歯車の回転は、外装体に対して固定されている。固定内歯車と可動内歯車との歯数差は１とされ、第１遊星歯車と第２遊星歯車の歯数は同一とされている。第１遊星歯車の歯形の位置に対する第２遊星歯車の歯形の位置関係は相違している。また、第１遊星歯車は固定内歯車だけではなく太陽歯車に噛み合う。太陽歯車と固定内歯車の歯数は、各歯車の噛み合い条件に適合する歯数とされている。そして、第２遊星歯車は太陽歯車と噛み合っていないので、前記噛み合い条件に拘泥する必要がない。第２遊星歯車の歯の位置は可動内歯車の歯に噛み合う位置で第１遊星歯車に固着されている。
従って、第１遊星歯車が公転すると、可動内歯車が可動内歯車と固定内歯車との歯数差分に相当する角度だけ回転し、この可動内歯車の回転が減速装置の出力となる。

特開２００５−１６６９５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の減速装置では、径方向の中心に太陽歯車が配備される構成上、軸線方向の厚み寸法が大きくなってしまう。従来の産業用ロボット等の用途では、前記軸線方向の厚み寸法が大きいことは問題視されていなかった。

本発明者らは、屋外で探索や作業等を行うロボット（以下、屋外ロボットと記載する）等の移動性能を高め、屋外ロボットによって確実な動作を実行させるためには、関節部分の設計自由度を確保することが重要であることを見出した。そして、本発明者らは、軸線方向の厚み寸法の大きい不思議遊星歯車機構等の従来の減速装置では充分な設計自由度が得られず、従来の減速装置が屋外ロボット等の用途には適さないことを新たに見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は軸線方向の厚み寸法を低減可能な減速装置を提供する。

本発明の減速装置は、外装体に固定されている第一歯車と、前記第一歯車と噛み合い、前記第一歯車の径方向の中心軸と同軸を中心に公転する第一遊星歯車と、前記第一遊星歯車と連動可能に設けられた入力軸と、前記第一遊星歯車と同期して公転する第二遊星歯車と、前記第二遊星歯車に噛み合い、前記第二遊星歯車の公転によって前記第二遊星歯車の公転の軸と同軸を中心に自転すると共に、前記第一歯車と異なる歯数を有する第二歯車と、前記第二歯車に接続されている出力軸と、を備えていることを特徴とする。

上記の「同期して公転する」とは、一方の歯車が他方の歯車と互いに相対関係を有して公転することを示し、その相対関係は特に制限されない。

上記の「同期して公転する」形態としては、例えば第一歯車の径方向の中心軸と、第一遊星歯車の径方向の中心軸と、第二遊星歯車の径方向の中心軸とが互いに同一平面上に配置された形態が挙げられる。また、例えば第一歯車の径方向の中心軸と第一遊星歯車の径方向の中心軸とが通る平面と、第一歯車の径方向の中心軸と第二遊星歯車の径方向の中心軸とが通る平面が所定の角度をなし、該角度が保持されている形態が挙げられる。

本発明の減速装置は、前記入力軸に設けられ、前記第一遊星歯車及び前記第二遊星歯車に噛み合う補助歯車を備えていてもよい。
また、本発明の減速装置において、前記入力軸には該入力軸の軸線方向に貫通する貫通孔が形成されていてもよい。
また、本発明の減速装置は駆動部を備え、該駆動部が前記貫通孔に配置されていてもよい。

上記減速装置において、入力軸を回転させると、第一遊星歯車が第一歯車の径方向の中心軸と同軸を中心に公転する。続いて、第一遊星歯車の公転に同期して第二遊星歯車が第二歯車の径方向の中心軸と同軸を中心に公転し、それによって第二歯車が回転する。第二歯車の歯数は第一歯車の歯数と異なるため、第二歯車の回転が出力軸に伝達されて取り出された際に、入力軸の回転に対する減速比が得られる。本減速装置は従来の不思議遊星歯車機構の必須構成要素である太陽歯車を有しておらず、各構成部材が外装体に固定又は支持されている。そのため、従来は第一遊星歯車の公転中心に配置されていた太陽歯車や支持部材等が不要となり、軸線方向における減速装置の厚み寸法が縮小される。
従って、本発明によれば、軸線方向の厚み寸法を低減可能な減速装置が得られる。

本発明の第一実施形態である減速装置の構成要素を分解して示した斜視図である。 本発明の第一実施形態の減速装置を示す図であり、図１に示す各構成要素を組み立てて完成する減速装置をＸ−Ｘ線で矢視した場合に対応する断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の減速装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第二実施形態の減速装置を構成する歯車のピッチ円の相対関係を示す概略図である。 本発明の第二実施形態の減速装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態である減速装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更できる。

（第一実施形態）
始めに、本発明の第一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は第一実施形態である減速装置１Ａの構成要素を分解して示した斜視図である。図２は減速装置１Ａを示す図であり、図１に示す各構成要素を組み立てて完成する減速装置１ＡをＸ−Ｘ線で矢視した場合に対応する断面図である。

［減速装置１Ａの構成］
図１及び図２に示すように、減速装置１Ａは車両型等の各種屋外ロボット（図示略）に搭載可能な減速装置である。減速装置１Ａは、少なくとも固定内歯車（第一歯車）１０と、第一遊星歯車２０と、入力軸３０と、第二遊星歯車４０と、可動内歯車（第二歯車）５０と、出力軸７０と、を備えている。
以下では、図１に示す軸線Ｊに沿って、組み立てて完成した減速装置１Ａの入力軸３０が配置されている側を「入力側」とし、出力軸７０が配置されている側を「出力側」という（図２参照）。

はじめに、図１を参照して減速装置１Ａの組み立て方法を説明する。
入力軸３０の軸受３４に連結軸３５を挿入し、連結軸３５の入力側（図１に示すＤ方向先端側）の端部に第一遊星歯車２０を装着する。同様にして、連結軸３５の出力側（図１に示すＤ方向基端側）の端部に第二遊星歯車４０を装着する。
次に、Ｄ方向に沿って、支持部材８０の径方向中心の空洞部に入力軸３０を挿通させ、ベアリング８４を介して入力軸３０を支持部材８０に接続する。この際、入力軸３０に連設された第三歯車９０を支持部材８０の入力側から突出させると共に、支持部材８０に連設された固定内歯車１０の内周側に第一遊星歯車２０を噛み合わせる。そして、モータ（駆動部）９７に設けられた第四歯車９５を第三歯車９０の外周側に噛み合わせる。

続いて、第二遊星歯車４０に対し、Ｄ方向に沿って、出力軸７０に連設された可動内歯車５０の内周側を噛み合わせる。該噛み合わせを行う前後で、Ｄ方向に沿って、且つベアリング７４を介し、出力軸７０に支持部材７８を接続する。
次に、Ｄ方向に対して反対の方向に沿って、外装体２を支持部材７８，８０に外嵌させる。この際、外装体２の内周面に適当な接着剤を塗布してもよい。
上記工程により、図２に示す減速装置１Ａが完成する。

図２に示すように、固定内歯車１０は環状に形成された部材の内周側に複数の歯を有する歯車であり、外装体２に固定され、回転不能とされている。外装体２は屋外ロボットの本体（図示略）に連設された部材である。外装体２は有底筒状に形成され、円盤部２Ｐと円盤部２Ｐの外縁に立設された側壁２Ｅとを備えている。

側壁２Ｅの内周面には固定内歯車１０を支持する支持部材８０が配設されている。支持部材８０は有底筒状に形成され、空洞部を有する円盤部８０Ｐと円盤部８０Ｐの外縁に立設された側壁８０Ｅとを備えている。側壁８０Ｅの外周面が側壁２Ｅの内周面に当接することで、支持部材８０は外装体２に固定されている。

固定内歯車１０は側壁８０Ｅの内周面に配置され、外装体２に固定されるとともに回転不能とされている。
外装体２は上記のように固定内歯車１０を少なくとも固定することができれば、特に限定されない。例えば、機械加工や鋳造（ダイキャスト）等の成形法によって加工され、固定内歯車１０と一体となったものも外装体２として機能する。また、既存の装置を外装体２として扱い、該装置に固定内歯車１０を固定したものも外装体２として機能する。さらに、外装体２に図示しない固定部が配置され、該固定部を介して外装体２が種々の装置に組み込まれていてもよい。このような構成によって、減速装置１Ａは減速機（ボックス・モジュール）として機能する。

第一遊星歯車２０は円筒状に形成された部材の外周側に複数の歯を有し、固定内歯車１０に噛み合う歯車である。第一遊星歯車２０は、固定内歯車１０の中心軸（径方向の中心軸）Ｊ１０と同軸を中心に公転する。第一遊星歯車２０の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角は、固定内歯車１０の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角を考慮し、固定内歯車１０との噛み合い条件が成立する範囲内で設定されている。第一遊星歯車２０の設置数は特に制限されない。第一遊星歯車２０は少なくとも１つ設置されていれば減速装置１Ａを動作させることができるが、動作の安定性の面から第一遊星歯車２０の設置数は３以上であることが好ましい。

入力軸３０は、支持部材８０の円盤部８０Ｐの空洞部を貫通すると共に、ベアリング８４によって支持部材８０の円盤部８０Ｐの内周面に接続されている部材である。これにより、入力軸３０は支持部材８０及び固定内歯車１０に対して回転可能に支持されている。
入力軸３０には、中心軸（径方向の中心軸）Ｊ３０の方向（軸線方向）に貫通する貫通孔Ｈが形成されている。第一実施形態の入力軸３０は円筒状に形成され、入力軸３０の径方向中心には貫通孔Ｈをなす空洞部が存在する。

入力軸３０の入力側の端部３０ａの外周面には、第三歯車９０が設けられている。第三歯車９０は環状に形成された部材の外周側に複数の歯を有する歯車である。

入力軸３０の出力側の端部３０ｂは外装体２の側壁２Ｅに向かって拡径し、軸支部３２を構成している。軸支部３２には軸受３４が設けられ、軸受３４には連結軸３５が支持されている。連結軸３５の入力側の端部３５ａには、第一遊星歯車２０が連結されている。これにより、入力軸３０は第一遊星歯車２０と連動可能とされている。

第四歯車９５は円筒状に形成された部材の外周側に複数の歯を有し、第三歯車９０と噛み合う歯車である。第四歯車９５の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角は、第三歯車９０の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角を考慮し、第三歯車９０との噛み合い条件が成立する範囲内で設定されている。
本明細書の実施例において、第四歯車９５にはモータ９７が接続されている。該構成において、第四歯車９５は公転せず、モータ９７の作動により自転する。これにより、第四歯車９５に接続された入力軸３０が減速して回転可能とされている。即ち、第四歯車９５は入力軸３０の予備減速機を構成し、この予備減速機により減速装置１Ａの減速比が増大する。なお、モータ９７と接続されない第四歯車９５が、単数又は複数設置されてもよい。この場合、減速装置１Ａの動作の安定性が向上するため好ましい。第四歯車９５の設置数は特に制限されないが、減速装置１Ａの動作の安定性の面から第四歯車９５の設置数は２以上４以下であることが好ましい。

第二遊星歯車４０は円筒状に形成された部材の外周側に複数の歯を有する歯車である。第二遊星歯車４０は連結軸３５の出力側の端部３５ｂに連結され、第一遊星歯車２０と同期して中心軸Ｊ１０を中心に公転する。
ここで、固定内歯車１０の中心軸Ｊ１０と第一遊星歯車２０の中心軸（径方向の中心軸）Ｊ２０とが通る平面を仮想平面Ｐ２０とし、固定内歯車１０の中心軸Ｊ１０と第二遊星歯車４０の中心軸（径方向の中心軸）Ｊ４０とが通る平面を仮想平面Ｐ４０とする。第一実施形態では、仮想平面Ｐ２０と仮想平面Ｐ４０とが同一とされ、それによって第二遊星歯車４０は第一遊星歯車２０と同期して公転する。
第二遊星歯車４０の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角は特に制限されないが、例えば第一遊星歯車２０と同程度とされている。第二遊星歯車４０の設置数は第一遊星歯車２０の設置数と同一である。

可動内歯車５０は環状に形成された部材の内周側に複数の歯を有し、第二遊星歯車４０に噛み合う歯車である。可動内歯車５０は、第二遊星歯車４０が公転することによって、第二遊星歯車４０の公転の軸と同軸（即ち、中心軸Ｊ１０）を中心に自転する。従って、可動内歯車５０の歯数は第二遊星歯車４０との噛み合い条件が成立する範囲内で、且つ固定内歯車１０の歯数とは異なる歯数で設定されている。可動内歯車５０と固定内歯車１０との歯数差は特に制限されないが、例えば１とされている。即ち、固定内歯車１０の歯数をＮとすると、可動内歯車５０の歯数はＮ−１、又はＮ＋１である。可動内歯車５０のピッチ円の直径及び圧力角は、第二遊星歯車４０のピッチ円の直径及び圧力角を考慮し、第二遊星歯車４０との噛み合い条件が成立する範囲内で設定されている。

出力軸７０は可動内歯車５０に接続されている。出力軸７０は円筒状に形成され、出力軸７０の径方向中心には空洞部Ｑが存在する。空洞部Ｑは貫通孔Ｈと連通し、これらによって減速装置１Ａの中空部分が構成されている。出力軸７０の端部７０ａは外装体２の側壁２Ｅに向かって拡径し、その先端には側壁７０Ｅが立設されている。側壁７０Ｅの内周面には可動内歯車５０が固定されている。また、出力軸７０はベアリング７４、固定部材７２及び支持部材７８を順次介して外装体２の側壁２Ｅの内周面に配設され、ベアリング７４により回転可能に支持されている。
出力軸７０は屋外ロボットの車輪や腕、足、その他の稼働部分（図示略）等に連設されている。

支持部材７８は有底筒状に形成され、空洞部を有する円盤部７８Ｐと円盤部７８Ｐの外縁に立設された側壁７８Ｅとを備えている。側壁７８Ｅの外周面が外装体２の側壁２Ｅの内周面に当接することで、支持部材７８は外装体２に固定されている。側壁７８Ｅが支持部材８０の側壁８０Ｅよりも径方向の外側に位置しているので、減速装置１Ａの組み立てを行う際に、側壁２Ｅが側壁７８Ｅによって係止される。
なお、固定部材７２及び支持部材７８は一体的に形成されていてもよく、同一部材から構成されていてもよい。

［減速装置１Ａの動作］
続いて、上記説明した減速装置１Ａの動作を説明する。
先ず、モータ９７が作動すると、第四歯車９５が第三歯車９０の内周側で自転し、入力軸３０が第四歯車９５の自転速度に比べて減速して自転する。

入力軸３０が自転すると、連動して連結軸３５が入力軸３０の周方向に公転する。これに伴い、第一遊星歯車２０が固定内歯車１０と噛み合いながら固定内歯車１０の内周側を公転する。そして、第一遊星歯車２０と同期して、第二遊星歯車４０が公転し、それによって可動内歯車５０が第二遊星歯車４０と噛み合いながら自転する。第一遊星歯車２０と固定内歯車１０、及び第二遊星歯車４０と可動内歯車５０の各歯車同士では噛み合い条件が成立している。そのため、可動内歯車５０は第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０の一公転毎に、固定内歯車１０との歯数差に相当する角度だけ回転する。可動内歯車５０のピッチ円の直径は第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０のピッチ円の直径よりも大きく、可動内歯車５０及び固定内歯車１０の各歯数も第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０の各歯数よりも多い。また、可動内歯車５０と固定内歯車１０との歯数差に相当する角度は約３６０°／Ｎ程度と小さく、可動内歯車５０は入力軸３０の自転速度に比べて大きく減速して回転する。
従って、出力軸７０は、モータ９７の動作速度に対する入力軸３０の減速比に、入力軸３０の自転速度に対する出力軸７０の減速比を乗じた減速比に応じて減速して回転する。その減速回転に応じて、出力軸７０に連設された屋外ロボットの稼働箇所が動作する。

［減速装置１Ａの効果］
以上説明した第一実施形態の減速装置１Ａは、従来の不思議遊星歯車機構の減速装置の主要な構成要素である太陽歯車を有しておらず、第一遊星歯車２０の公転中心に配置されていた各種支持部材等も必要としない。そのため、軸線Ｊ方向における厚み寸法が従来の不思議遊星歯車機構よりも小さい減速装置が得られる。
また、減速装置１Ａにおいては、第一遊星歯車２０の公転に同期して第二遊星歯車４０が公転し、第二遊星歯車４０の公転によって可動内歯車５０が自転する。上述のように可動内歯車５０の歯数は固定内歯車１０の歯数と異なるため、可動内歯車５０の回転が出力軸７０に伝達されて取り出された際に、入力軸３０の自転に対する大きな減速比が容易に得られる。即ち、比較的少数の部材且つ単段で、従来の不思議遊星歯車機構又はハーモニックドライブ（登録商標）と同程度或いはそれ以上の大減速比を容易に得ることができる。そして、従来のハーモニックドライブに比べると、バックドライブアビリティが良いので、減速装置１Ａにおける出力側からの外力や衝撃に対する耐性を大きくすることができる。また、簡素な構成からなり、各部材に対してハーモニックドライブ程の精密さが要求されないので、減速装置１Ａの摩耗寿命等を長くすることができる。
加えて、前述のように太陽歯車が不要となり、固定内歯車１０及び可動内歯車５０のピッチ円の直径を自在に設定し易く、且つ大きくすることができる。そして、ピッチ円の直径の大きな固定内歯車１０及び可動内歯車５０の内周側に噛み合わせて、多数の第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０を設置可能である。これにより、減速装置１Ａの許容トルクを大きく確保することができる。また、第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０のピッチ円の直径を小さくすることができ、小出力のモータ９７で入力軸３０や各遊星歯車を回転させることができる。

また、減速装置１Ａにおいては、入力軸３０に貫通孔Ｈが形成されているので、減速装置１Ａ及び屋外ロボットを作動させるために必要な種々の配線を入力軸３０の内部（即ち、貫通孔Ｈ）に通線可能になる。これにより、屋外ロボットの信号線や動力線を貫通孔Ｈに通すことができ、油圧や空圧等の配管を貫通孔Ｈに通すこともできる。また、ロッド・ベルト等の伝送機構を貫通孔Ｈに配置することができる。さらに、これらの配線や伝送機構の露出を無くし、その長さ寸法を低減することができる。

また、減速装置１Ａは第四歯車９５及び第三歯車９０を含む入力軸３０の予備減速機を備えているため、入力軸３０の自転速度を予め減速させ、減速装置１Ａの減速比をより一層増大させることができる。

［減速装置１Ａの変形例］
続いて、図１及び図２に示す減速装置１Ａの変形例を説明する。
図３から図１０は減速装置１Ａの変形例を示す図であって、図１に示す減速装置１Ａと同様に各構成要素を組み立てて完成する減速装置１Ｂから１Ｉを減速装置１Ａに図示したＸ−Ｘ線に相当する位置で矢視した場合に対応する断面図である。なお、図３及び図４では第四歯車９５及びモータ９７の図示を省略する。また、図３から図１０に示す減速装置１Ｂから１Ｉの構成要素において、図１及び図２に示す減速装置１Ａの構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３に示す減速装置１Ｂは軸支部材３６を備えている。
軸支部材３６は筒状に形成され、軸支部材３６の径方向中心には空洞部が存在する。軸支部材３６の入力側の端部３６ａと出力側の端部３６ｂは拡径し、それぞれ軸支部３２を構成している。二つの軸支部３２，３２にはそれぞれ軸受３４が設けられ、二つの軸受３４，３４のそれぞれには連結軸３５の入力側の端部３５ａ及び出力側の端部３５ｂが支持されている。連結軸３５は軸線Ｊ方向に隣り合う第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０を貫通している。
入力軸３０の端部３０ａは外装体２の側壁２Ｅに向かって僅かに拡径している。入力軸３０の拡径部分は軸支部材３６の端部３６ｂ及び端部３６ｂに構成された軸支部３２に連設されている。

図４に示す減速装置１Ｃは減速装置１Ｂと同様の構成要素を備えている。
減速装置１Ｃでは、入力軸３０が減速装置１Ｂの入力軸３０よりも軸線Ｊ方向に延在し、入力軸３０の拡径部分は軸支部材３６の端部３６ａに構成された軸支部３２に連設されている。

減速装置１Ｂ，１Ｃの動作は、入力軸３０の自転に伴って軸支部材３６も自転し、且つ軸支部材３６の自転に連動して連結軸３５が入力軸３０の周方向に公転すること以外、減速装置１Ａの動作と同様である。
従って、減速装置１Ｂ，１Ｃによれば、減速装置１Ａと同様の作用効果が得られる。

図５に示す減速装置１Ｄは減速装置１Ａの構成において３つの第四歯車９５全てにモータ９７が接続されている。
減速装置１Ｄの動作は減速装置１Ａの動作と同様である。
従って、減速装置１Ｄによれば、減速装置１Ａと同様の作用効果が得られる。また、減速装置１Ｄによれば、より小出力のモータ９７を使用可能とし、且つ減速装置１Ｄの動作の安定性を保持することができる。

図６に示す減速装置１Ｅは、減速装置１Ｂの構成において、環状に形成された部材の外周側に複数の歯を有する第三歯車９０を前記部材の内周側に複数の歯を有する第三歯車９２に替えていたものである。第三歯車９０と同様に、第三歯車９２も第四歯車９５と噛み合う歯車である。
また、入力軸３０の端部３０ａは拡径すると共に縮径し、貫通孔Ｈに突出する突出部３３を構成している。突出部３３の内周面には第三歯車９２が固定されている。これにより、第三歯車９２と第四歯車９５とモータ９７の少なくとも一部が入力軸３０の貫通孔Ｈに配置されている。

また、モータ９７の出力側端部は外装体２の円盤部２Ｐ、図示しないモータマウント又は既存の装置に連設されていてもよい。その場合、モータ９７の相対的な配置に合わせて、円盤部２Ｐは入力側及び径方向中心側に延設されている。モータ９７の出力側端部にフランジ状の取付部（図示略）が設けられ、径方向外方に拡径されていれば、この取付部を外装体２の円盤部２Ｐ、モータマウント又は既存の装置の入力側端面に当接させ、固定することができる。

減速装置１Ｅの動作は減速装置１Ｂの動作と同様である。
従って、減速装置１Ｅによれば、減速装置１Ａと同様の作用効果が得られる。また、減速装置１Ｅによれば、第三歯車９２と第四歯車９５とモータ９７の少なくとも一部を入力軸３０の貫通孔Ｈに収容可能とし、軸線Ｊ方向における厚み寸法を更に低減することができる。

第三歯車９０を第三歯車９２に替える変形は、減速装置１Ｂ以外の減速装置にも適用することができる。
図７に示す減速装置１Ｆは、減速装置１Ａの構成において第三歯車９０を第三歯車９２に替えたものである。第三歯車９２は入力軸３０の端部３０ａの内周面に固定されている。これにより、第三歯車９２及び第四歯車９５が入力軸３０の貫通孔Ｈに配置されている。また、モータ９７は貫通孔Ｈに連通する出力軸７０の空洞部に配置されている。
なお、減速装置１Ｄと同様に、減速装置１Ｆでは３つの第四歯車９５全てにモータ９７が接続されている。

減速装置１Ｆの動作は減速装置１Ａの動作と同様である。
従って、減速装置１Ｆによれば、減速装置１Ａ，１Ｄと同様の作用効果が得られる。また、減速装置１Ｆによれば、第三歯車９２、第四歯車９５及びモータ９７全体を入力軸３０の貫通孔Ｈに収容可能とし、軸線Ｊ方向における厚み寸法を低減することができる。

図８に示す減速装置１Ｇは減速装置１Ｅと同様の構成要素を備えている。
減速装置１Ｇでは、モータ９７が軸線Ｊ方向において第四歯車９５に対し逆向きに接続されている。これにより、モータ９７は軸支部材３６の空洞部に配置されている。

減速装置１Ｇの動作は減速装置１Ｅの動作と同様である。
従って、減速装置１Ｇによれば、減速装置１Ｅと同様の作用効果が得られる。また、減速装置１Ｇによれば、第三歯車９２、第四歯車９５及びモータ９７を入力軸３０の貫通孔Ｈに全て収容可能とし、減速装置１Ｆと同程度に軸線Ｊ方向における厚み寸法を低減することができる。

図９に示す減速装置１Ｈでは、減速装置１Ｃの構成において、筒状に形成された入力軸３０に連結部３８が設けられている。連結部３８は貫通孔Ｈを横断し、連結部３８の径方向両端部は中心軸Ｊ３０の方向において入力軸３０の端部３０ａ側に接続されている。
また、連結部３８の径方向中心にモータ９７が接続されている。これにより、モータ９７は入力軸３０の貫通孔Ｈに配置された状態で直接、入力軸３０を自転させる。即ち、減速装置１Ｈは第三歯車９２及び第四歯車９５を備えていない。

なお、図１０に示す減速装置１Ｉは、減速装置１Ｈの構成においてモータ９７を既存の減速機を備えたモータ９８に替えたものである。

減速装置１Ｈ，１Ｉの動作は、モータ９８の作動によって入力軸３０が直接自転すること以外、減速装置１Ｃの動作と同様である。
従って、減速装置１Ｈ，１Ｉによれば、減速装置１Ａ，１Ｃと同様の作用効果が得られる。但し、減速装置１Ｈは予備減速機を備えていないので、減速装置１Ｈの減速比はモータ９８の出力に応じた入力軸３０の自転速度で公転する第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０に対応する。
また、減速装置１Ｉによれば、入力軸３０がモータ９８によって直接自転する場合であっても、モータ９８の減速機により入力軸３０の自転速度が予備的に減速される。従って、第三歯車９２及び第四歯車９５を備えている減速装置と同様に、減速装置１Ｉの減速比を増大させることができる。

そして、上記説明した減速装置１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉに例示する構成では、モータ９７或いはモータ９８を入力軸３０の貫通孔Ｈに配置可能とし、前記各種配線と同様にモータ９７或いはモータ９８の露出を無くすことができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図１１に基づいて説明する。図１１は第二実施形態である減速装置５Ａを構成する歯車のピッチ円の相対関係を示す概略図である。図１２は減速装置５Ａの構成要素の一部を示す断面図である。詳しくは、図１に示す減速装置１Ａと同様に各構成要素を組み立てて完成する減速装置５Ａを減速装置１Ａに図示したＸ−Ｘ線に相当する位置で矢視した場合に対応する断面図である。なお、図１１及び図１２に示す減速装置５Ａの構成要素において、図１及び図２に示す減速装置１Ａの構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、減速装置５Ａにおいて、減速装置１Ａに図示したＸ−Ｘ線に相当する位置は図１１に示す仮想平面Ｐ４０の位置である。第二実施形態の構成によると、仮想平面Ｐ４０における断面視では第一遊星歯車２０及び補助歯車１００は現れない。しかしながら、以下において第一遊星歯車２０、補助歯車１００、第二遊星歯車４０の噛み合い関係をわかりやすく説明するため、図１２では第一遊星歯車２０及び補助歯車１００を実線で図示する。

［減速装置５Ａの構成］
減速装置５Ａは減速装置１Ａと同様に、屋外ロボット（図示略）に搭載可能な減速装置である。減速装置５Ａは、少なくとも固定内歯車１０と、第一遊星歯車２０と、入力軸３０と、補助歯車１００と、第二遊星歯車４０と、可動内歯車５０と、出力軸７０と、を備えている。減速装置５Ａの固定内歯車１０と、第一遊星歯車２０と、入力軸３０と、第二遊星歯車４０と、可動内歯車５０と、出力軸７０はそれぞれ、減速装置１Ａにおいて対応する構成要素と基本的には同様に構成されているので、以下では相違する点を説明する。

図１１に示すように、固定内歯車１０のピッチ円の直径は可動内歯車５０のピッチ円の直径よりも小さく設定されている。また、図１２に示すように、第一遊星歯車２０は連結軸３７Ａに連結されている。一方、第二遊星歯車４０は連結軸３７Ｂに連結されている。連結軸３７Ａ，３７Ｂは軸線方向（図示略）において互いに逆側から軸支部材３６の軸支部３２に接続されている。また、径方向において、連結軸３７Ｂは連結軸３７Ａよりも外周側で軸支部３２に接続されている。従って、第二遊星歯車４０は第一遊星歯車２０の公転軌道より内周側の軌道を公転可能になっている。

補助歯車１００は、円筒状に形成された部材の外周側に複数の歯を有する補助歯車１０１と補助歯車１０２から構成されている。補助歯車１０１と補助歯車１０２は連結軸３５によって連結され、入力軸３０（図示略）に接続されている。

補助歯車１０１は第一遊星歯車２０に噛み合い、補助歯車１０２は第二遊星歯車４０に噛み合う。補助歯車１０１の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角は、第一遊星歯車２０の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角を考慮し、第一遊星歯車２０との噛み合い条件が成立する範囲内で設定されている。補助歯車１０２の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角は、第二遊星歯車４０の歯数、ピッチ円の直径及び圧力角を考慮し、第二遊星歯車４０との噛み合い条件が成立する範囲内で設定されている。

第二実施形態では、図１１に示すように仮想平面Ｐ２０と仮想平面Ｐ４０とが互いに、補助歯車１００のピッチ円の径に応じた角度θをなし、この角度θが図１２に示す連結軸３７Ａ，３７Ｂによって保持されている。従って、第一遊星歯車２０と第二遊星歯車４０がそれぞれ中心軸Ｊ１０と同軸を中心に公転する。それによって第二遊星歯車４０は第一遊星歯車２０と同期して公転する。

［減速装置５Ａの動作］
入力軸３０が自転すると、連動して連結軸３５が入力軸３０の周方向に公転する。これに伴い、補助歯車１０１，１０２が公転する。補助歯車１０１の公転に伴い、これに噛み合う第一遊星歯車２０が固定内歯車１０と噛み合いながら固定内歯車１０の内周側を公転する。一方で、補助歯車１０２に噛み合う第二遊星歯車４０が可動内歯車５０と噛み合いながら公転し、この公転によって可動内歯車５０が自転する。補助歯車１０１と第一遊星歯車２０及び固定内歯車１０の各歯車同士と、補助歯車１０２と第二遊星歯車４０及び可動内歯車５０の各歯車同士は噛み合い条件が成立している。そのため、可動内歯車５０は第二遊星歯車４０の一公転毎に、固定内歯車１０との歯数差に相当する角度だけ回転する。減速装置１Ａと同様に、可動内歯車５０と固定内歯車１０との歯数差に相当する角度は数°程度と小さく、可動内歯車５０は入力軸３０の自転速度に比べて大きく減速して回転する。
従って、出力軸７０は、モータ９７の動作速度に対する入力軸３０の減速比に入力軸３０の自転速度に対する出力軸７０の減速比を乗じた減速比に応じて減速して回転する。その減速回転に応じて、出力軸７０に連設された屋外ロボットの稼働箇所が動作する。

［減速装置５Ａの効果］
減速装置５Ａによれば、減速装置１Ａと同様の効果が得られる。さらに、減速装置５Ａでは第一遊星歯車２０と第二遊星歯車４０が補助歯車１００を介して個別に噛み合うため、転移による第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０のピッチ円、固定内歯車１０及び可動内歯車５０のピッチ円の直径を任意に設定可能となる。また、補助歯車１００を設けることで、第一遊星歯車２０及び第二遊星歯車４０、固定内歯車１０、可動内歯車５０の各歯車を転移させずに済む。従って、減速装置５Ａの設計の自由度を拡げることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、第一遊星歯車２０は固定内歯車１０の外周側を公転可能とされていてもよい。即ち、第一歯車として、固定内歯車１０に替えて、環状に形成された部材の外周側に複数の歯を有する外歯車が用いられていても構わない。その場合、例えば支持部材８０を円盤部８０Ｐで構成し、前記外歯車を円盤部８０Ｐの出力側に接続してもよい。
固定内歯車１０のように内歯車を用いた場合、外周面が比較的滑らかになるため、既存の装置内に組み込み易い。また、歯が内周側に突出しているため、安全性が向上する。さらに、グリス等の潤滑剤の漏れを防止することができる。
一方、固定内歯車１０を外歯車にすることで、本発明の減速装置の製造時において歯を削る加工装置側の制約が少なくなるため、減速装置の加工性が向上する。また、屋外ロボットの耐久性を高める等の目的や屋外ロボットの用途に応じて歯の形状を任意に設定し易く、設計自由度が大きくなる。
第一遊星歯車２０と同様に、第二遊星歯車４０は可動内歯車５０の外周側を公転可能とされていてもよい。この構成においても、上述した減速装置１Ａと同様の作用効果を得ることができる。

また、第一遊星歯車２０の設置数と第二遊星歯車４０の設置数は必ずしも同一である必要はなく、一つの第一遊星歯車２０につき公転軌道方向の両側に第二遊星歯車４０が配置されていても構わない。
なお、各実施形態で説明した変形例は複数組み合わせてもよい。

また、本発明の減速装置が駆動部を具備する場合、該駆動部は回転運動を生成する機能を有していれば、その種類や構成等は特に制限されない。前記回転運動は無限回転であってもよく、有限回転であってもよい。このような駆動部を構成するものとしては、例えば一般に知られているモータの他に、空圧モータ、油圧モータ、各種エンジン、タービン（空気・蒸気）、風車、水車等が挙げられる。また、駆動部は直動等の非回転運動系を変換し、上記の回転運動を生成するものであってもよい。このような変換を行う駆動部としては、例えば空圧シリンダ、油圧シリンダ、蒸気シリンダ、ソレノイド、直動（リニア）モータ等が挙げられる。
また、駆動部は図示しないカップリング（所謂、軸継手）を備えていてもよい。その場合、このカップリングを介して駆動部が第四歯車９５、さらには入力軸３０に接続されていてもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，５Ａ…減速装置
２…外装体
１０…固定内歯車（第一歯車）
２０…第一遊星歯車
３０…入力軸
４０…第二遊星歯車
５０…可動内歯車（第二歯車）
７０…出力軸
９０，９２…第三歯車
９５…第四歯車
９７，９８…モータ（駆動部）
１００…補助歯車
Ｈ…貫通孔
Ｊ…軸線
Ｊ１０，Ｊ２０，Ｊ３０，Ｊ４０…中心軸（径方向の中心軸）

Claims (4)

1. 外装体に固定されている第一歯車と、
   前記第一歯車と噛み合い、前記第一歯車の径方向の中心軸と同軸を中心に公転する第一遊星歯車と、
   前記第一遊星歯車と連動可能に設けられた入力軸と、
   前記第一遊星歯車と同期して公転する第二遊星歯車と、
   前記第二遊星歯車に噛み合い、前記第二遊星歯車の公転によって前記第二遊星歯車の公転の軸と同軸を中心に自転すると共に前記第一歯車と異なる歯数を有する第二歯車と、
   前記第二歯車に接続されている出力軸と、
   を備えていることを特徴とする減速装置。
2. 前記入力軸に設けられ、前記第一遊星歯車及び前記第二遊星歯車に噛み合う補助歯車を備えていることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 前記入力軸には該入力軸の軸線方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の減速装置。
4. 駆動部を備え、
   該駆動部が前記貫通孔に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の減速装置。
   
   

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