JP2017180526A - ロボット、歯車装置および歯車装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車装置に用いる潤滑剤（介在物）の特性低下を低減することができるロボット、歯車装置および歯車装置の製造方法を提供すること。【解決手段】第１部材と、アームを含んで構成され、前記第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、前記第１部材および前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置と、を備え、前記歯車装置は、２つの面が互いに接触する第１接触部と、前記第１接触部とは異なる２つの面が前記第１接触部とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部と、前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれに配置され、ナノセルロースを含んでいる介在物と、を備えることを特徴とするロボット。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット、歯車装置および歯車装置の製造方法に関するものである。

少なくとも１つのアームを含んで構成されたロボットアームを備えるロボットでは、例えば、ロボットアームの関節部をモーターにより駆動するが、一般に、そのモーターからの駆動力を減速機により減速することが行われている。このような減速機として、例えば、特許文献１に記載されている波動歯車装置のような歯車装置が知られている。

特許文献１に記載の波動歯車装置は、環形状をした剛性の内歯歯車と、環形状をした可撓性の外歯歯車と、この外歯歯車を半径方向にて内歯歯車に部分的に噛み合わせるとともに当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器と、を備える。そして、内歯歯車および外歯歯車の歯面部には、グリースが充填されている。また、この歯面部とは摩擦接触形態が異なる、波動発生器内の摩擦接触部分、および、外歯歯車と波動発生器との摩擦接触部分のそれぞれには、固形潤滑剤が装着されている。

特開平７−２４６５７９号公報

通常、波動歯車装置では、内歯歯車および外歯歯車の歯面部が、波動発生器内の摩擦接触部分や、外歯歯車と波動発生器との摩擦接触部分に空間を介して連通している。特許文献１に記載の波動歯車装置では、互いに空間を介して連通している複数の潤滑対象箇所に互いに異なる潤滑剤を用いるため、互いに異なる潤滑剤同士が混合して、潤滑剤の潤滑性能が低下するという問題がある。

本発明の目的は、歯車装置に用いる潤滑剤（介在物）の特性低下を低減することができるロボット、歯車装置および歯車装置の製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットは、第１部材と、
アームを含んで構成され、前記第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置と、を備え、
前記歯車装置は、
２つの面が互いに接触する第１接触部と、
前記第１接触部とは異なる２つの面が前記第１接触部とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部と、
前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれに配置され、ナノセルロースを含んでいる介在物と、を備えることを特徴とする。

このようなロボットによれば、介在物がナノセルロースを含んでいるため、介在物が潤滑剤として機能する。特に、同一または近似した構成の介在物を第１接触部および第２接触部に用いることができる。そのため、第１接触部と第２接触部とが空間を介して連通していて、これらの接触部に配置された介在物同士が混合しても、介在物の特性低下を低減することができる。また、第１接触部と第２接触部との間を遮るシール構造が不要となるため、歯車装置の構造の簡単化および小型化を図ることができる。

しかも、ナノセルロースは、介在物に含まれていることにより介在物の粘度を高めることができる。そのため、介在物が第１接触部および第２接触部から流出するのを低減することができる。また、ナノセルロースは、微細であるため、第１接触部および第２接触部のそれぞれの２つの面間に進入しやすく、当該２つの面間の圧力により介在物の粘度を低下させ、優れた潤滑性を発揮する。さらに、ナノセルロースは、優れた機械的強度を有し、介在物のせん断安定性を優れたものとすることができる。このようなナノセルロースの特性から、ナノセルロースを含んで互いに同一または近似した構成とした介在物を、摩擦力の異なる第１接触部および第２接触部に用いても、優れた潤滑性を発揮することができる。

本発明のロボットでは、前記歯車装置は、
内歯車と、
可撓性を有し前記内歯車に部分的に噛み合う外歯車と、
前記外歯車に接触し、前記内歯車と前記外歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
前記内歯車と前記外歯車との噛み合い部が、前記第１接触部であり、
前記波動発生器が有する２つの面が互いに接触する部分、および、前記外歯車と前記波動発生器とが接触する部分のうちの少なくとも一方が、前記第２接触部であることが好ましい。

このような剛性歯車、可撓性歯車（外歯車）および波動発生器を有する歯車装置、すなわち、波動歯車装置において、剛性歯車（内歯車）と可撓性歯車との噛み合い部、波動発生器が有する２つの面が互いに接触する部分、および、可撓性歯車と波動発生器とが接触する部分のそれぞれは、潤滑対象部である。そして、一般に、これらの潤滑対象部は、互いに空間を介して連通し、かつ、互いに摩擦状態が異なる。特に、剛性歯車と可撓性歯車との噛み合い部は、波動発生器が有する２つの面が互いに接触する部分、および、可撓性歯車と波動発生器とが接触する部分に対して摩擦力等の摩擦状態が大きく異なる。したがって、これらの潤滑対象部に、ナノセルロースを含む介在物を共通して用いることで、潤滑剤（介在物）の特性低下を低減する効果を顕著に発揮させることができる。

本発明のロボットでは、前記介在物は、基油およびリチウム石けんを含んでいることが好ましい。

これにより、介在物を固体状または半固体状のグリースとすることができる。したがって、介在物を第１接触部および第２接触部およびその周辺部に留まらせやすくすることができる。ここで、増ちょう剤としてリチウム石けんを用いることにより、介在物のせん断安定性を優れたものとすることができる。

本発明のロボットでは、前記介在物中における前記ナノセルロースの含有量は、前記介在物中における前記リチウム石けんの含有量よりも大きいことが好ましい。

これにより、介在物中のリチウム石けんの含有量を少なくして、介在物中の基油の含有量を相対的に多くすることができる。そのため、介在物の潤滑性能を向上させることができる。ここで、ナノセルロースが増ちょう剤としても機能するため、リチウム石けんの含有量を少なくしても、グリースのちょう度を小さくすることができる。

本発明のロボットでは、前記介在物は、極圧剤を含んでいることが好ましい。
これにより、第１接触部および第２接触部が極圧潤滑状態となっても、焼き付きやスカッフィングを効果的に防止することができる。

本発明のロボットでは、前記介在物は、有機モリブデン化合物を含んでいることが好ましい。

これにより、第１接触部および第２接触部における摩擦を効果的に低減することができる。特に、有機モリブデン化合物は、二硫化モリブデンと同等の極圧性および耐摩耗性を発揮し、しかも、二硫化モリブデンに比べて酸化安定性に優れる。そのため、介在物の長寿命化を図ることができる。

本発明のロボットでは、前記介在物中における前記ナノセルロースの含有量は、１質量％以上１０質量％以下の範囲内であることが好ましい。

これにより、介在物の粘度やちょう度を適正なものとしつつ、ナノセルロースによる潤滑性を発揮させることができる。

本発明の歯車装置は、２つの面が互いに接触する第１接触部と、
前記第１接触部とは異なる２つの面が前記第１接触部とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部と、
前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれに配置され、ナノセルロースを含んでいる介在物と、を備えることを特徴とする。
このような歯車装置によれば、潤滑剤（介在物）の特性低下を低減することができる。

本発明の歯車装置の製造方法は、２つの面が互いに接触する第１接触部、および、前記第１接触部とは異なる２つの面が前記第１接触部とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部を形成する工程と、
前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれに、ナノセルロースを含んでいる介在物を配置する工程と、を含むことを特徴とする。

このような歯車装置の製造方法によれば、潤滑剤（介在物）の特性低下を低減することができる歯車装置を得ることができる。

本発明のロボットの実施形態の概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る歯車装置を示す分解斜視図である。 図２に示す歯車装置の縦断面図である。 図２に示す歯車装置の正面図である。 図２に示す歯車装置の第１接触部および第２接触部に配置された介在物（潤滑剤）を説明する図である。 図２に示す歯車装置の他の第２接触部に配置された介在物（潤滑剤）を説明する図である。 図２に示す歯車装置の製造方法を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る歯車装置を示す分解斜視図である。 図８に示す歯車装置の縦断面図である。

以下、本発明のロボット、歯車装置および歯車装置の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．ロボット
まず、本発明のロボットの実施形態について説明する。
図１は、本発明のロボットの実施形態の概略構成を示す図である。

図１に示すロボット１００は、精密機器やこれを構成する部品（対象物）の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。

ロボット１００は、６軸の垂直多関節ロボットであり、基台１１１と、基台１１１に接続されたロボットアーム１２０と、ロボットアーム１２０の先端部に設けられた力検出器１４０およびハンド１３０と、を有する。また、ロボット１００は、ロボットアーム１２０を駆動させる動力を発生させる複数の駆動源（モーター１５０および歯車装置１を含む）を制御する制御装置１１０と、を有している。

基台１１１は、ロボット１００を任意の設置箇所に取り付ける部分である。なお、基台１１１の設置箇所は、特に限定されず、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などが挙げられる。

ロボットアーム１２０は、第１アーム１２１（アーム）と、第２アーム１２２（アーム）と、第３アーム１２３（アーム）と、第４アーム１２４（アーム）と、第５アーム１２５（アーム）と、第６アーム１２６（アーム）とを有し、これらが基端側から先端側に向ってこの順に連結されている。第１アーム１２１は、基台１１１に接続されている。第６アーム１２６の先端には、例えば、各種部品等を把持するハンド１３０（エンドエフェクター）が着脱可能に取り付けられている。このハンド１３０は、２本の指１３１、１３２を有しており、指１３１、１３２で例えば各種部品等を把持することができる。

基台１１１には、第１アーム１２１を駆動するサーボモーター等のモーター１５０および歯車装置１（減速機）を有する駆動源が設けられている。また、図示しないが、各アーム１２１〜１２６にも、それぞれ、モーターおよび減速機を有する複数の駆動源が設けられている。そして、各駆動源は、制御装置１１０により制御される。

このようなロボット１００では、歯車装置１が、基台１１１（第１部材）および第１アーム１２１（第２部材）の一方から他方へ駆動力を伝達する。より具体的には、歯車装置１が、第１アーム１２１を基台１１１に対して回動させる駆動力を基台１１１側から第１アーム１２１側へ伝達する。ここで、歯車装置１が減速機として機能することにより、駆動力を減速して第１アーム１２１を基台１１１に対して回動させることができる。なお、「回動」とはある中心点に対して一方向またはその反対方向を含めた双方向に動くこと、および、ある中心点に対して回転することを含むものである。

本実施形態では、基台１１１が「第１部材」であり、第１アーム１２１が、アームを含んで構成され、第１部材である基台１１１に対して回動可能に設けられた「第２部材」である。なお、「第２部材」は、第２〜第６アーム１２２〜１２６のうち第１アーム１２１側から順次任意の数選択したアームを含んでいてもよい。すなわち、第１アーム１２１、および、第２〜第６アーム１２２〜１２６のうち第１アーム１２１側から順次任意の数選択したアームからなる構造体が「第２部材」であるとも言える。例えば、第１、第２アーム１２１、１２２からなる構造体が「第２部材」であるとも言えるし、ロボットアーム１２０全体が「第２部材」であるとも言える。また、「第２部材」がハンド１３０を含んでいてもよい。すなわち、ロボットアーム１２０およびハンド１３０からなる構造体が「第２部材」であるとも言える。

以上説明したようなロボット１００は、以下に説明するような歯車装置１を備えることにより、歯車装置１に用いる潤滑剤（介在物）の特性低下を低減することができる。

２．歯車装置
以下、本発明の歯車装置の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る歯車装置を示す分解斜視図である。図３は、図２に示す歯車装置の縦断面図である。図４は、図２に示す歯車装置の正面図である。なお、各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部間の寸法比は実際の寸法比とは必ずしも一致しない。

図２ないし図４に示す歯車装置１は、波動歯車装置であり、例えば減速機として用いられる。この歯車装置１は、内歯車である剛性歯車２と、剛性歯車２の内側に配置されているカップ型の外歯車である可撓性歯車３と、可撓性歯車３の内側に配置されている波動発生器４と、を有している。

この歯車装置１では、可撓性歯車３の横断面が波動発生器４により楕円形または長円形に変形した部分を有し、当該部分の長軸側の両端部において可撓性歯車３が剛性歯車２と噛み合っている。そして、剛性歯車２および可撓性歯車３の歯数が互いに異なっている。

このような歯車装置１において、例えば、波動発生器４に駆動力（例えば、前述したモーター１５０からの駆動力）が入力されると、剛性歯車２および可撓性歯車３は、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、歯数差に起因して軸線ａまわりに相対的に回転する。これにより、駆動源から波動発生器４に入力された駆動力を減速して可撓性歯車３から出力することができる。すなわち、波動発生器４を入力軸側、可撓性歯車３を出力軸側とする減速機を実現することができる。

以下、歯車装置１の構成を簡単に説明する。
図２ないし図４に示すように、剛性歯車２は、径方向に実質的に撓まない剛体で構成された歯車であって、内歯２３を有するリング状の内歯車である。本実施形態では、剛性歯車２が、平歯車である。すなわち、内歯２３は、軸線ａに対して平行な歯スジを有する。なお、内歯２３の歯スジは、軸線ａに対して傾斜していてもよい。すなわち、剛性歯車２は、ハスバ歯車またはヤマバ歯車であってもよい。

可撓性歯車３は、剛性歯車２の内側に挿通されている。この可撓性歯車３は、径方向に撓み変形可能な可撓性を有する歯車であって、剛性歯車２の内歯２３に噛み合う外歯３３（歯）を有する外歯車である。また、可撓性歯車３の歯数は、剛性歯車２の歯数よりも少ない。このように可撓性歯車３および剛性歯車２の歯数が互いに異なることにより、減速機を実現することができる。

本実施形態では、可撓性歯車３は、一端が開口したカップ状をなし、その開口側の端部に外歯３３が形成されている。ここで、可撓性歯車３は、軸線ａまわりの筒状（より具体的には円筒状）の胴部３１（筒部）と、胴部３１の軸線ａ方向での一端部側に接続されている底部３２と、を有する。これにより、胴部３１の底部３２とは反対側の端部を径方向に撓み易くすることができる。そのため、剛性歯車２に対する可撓性歯車３の良好な撓み噛み合いを実現することができる。また、胴部３１の底部３２側の端部の剛性を高めることができる。そのため、底部３２に入力軸または出力軸を安定的に接続することができる。

また、図３に示すように、底部３２には、軸線ａに沿って貫通した孔３２１と、孔３２１の周囲において貫通した複数の孔３２２と、が形成されている。孔３２１には、出力側の軸体を挿通することができる。また、孔３２２には、出力側の軸体を底部３２に固定するためのネジを挿通するネジ孔として用いることができる。なお、これらの孔は、適宜設ければよく、省略することもできる。

図３に示すように、波動発生器４は、可撓性歯車３の内側に配置され、軸線ａまわりに回転可能である。そして、波動発生器４は、可撓性歯車３の底部３２とは反対側の部分の横断面を長軸Ｌａおよび短軸Ｌｂとする楕円形または長円形に変形させて外歯３３を剛性歯車２の内歯２３に噛み合わせる。ここで、可撓性歯車３および剛性歯車２は、同一の軸線ａまわりに回転可能に互いに内外で噛み合わされることとなる。

本実施形態では、波動発生器４は、本体部４１と、本体部４１から軸線ａに沿って突出した軸部４２と、本体部４１に対して軸線ａに平行な軸線ａ１まわりに回転可能に設けられた１対のローラー４３と、を有する。このような波動発生器４は、１対のローラー４３が可撓性歯車３の内周面上を転動しながら可撓性歯車３を内側から押し広げて、本体部４１、軸部４２および１対のローラー４３が軸線ａまわりに回転可能である。したがって、例えば、駆動源から波動発生器４に駆動力が入力されると、剛性歯車２および可撓性歯車３の互いの噛み合い位置が周方向に移動する。

以上、歯車装置１の構成を簡単に説明した。このような歯車装置１では、前述したように、例えば、波動発生器４に駆動力（例えば、前述したモーター１５０からの駆動力）が入力されると、剛性歯車２および可撓性歯車３は、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、歯数差に起因して軸線ａまわりに相対的に回転する。このような歯車装置１では、剛性歯車２と可撓性歯車３との噛み合い部、波動発生器４の本体部４１とローラー４３とが接触する部分、および、可撓性歯車３と波動発生器４のローラー４３とが接触する部分のそれぞれに、摩擦を低減するため、潤滑剤が用いられる。以下、潤滑剤に関する事項について詳述する。

図５は、図２に示す歯車装置の第１接触部および第２接触部に配置された介在物（潤滑剤）を説明する図である。図６は、図２に示す歯車装置の他の第２接触部に配置された介在物（潤滑剤）を説明する図である。

図５に示すように、剛性歯車２の内歯２３の歯面２３１と可撓性歯車３の外歯３３の歯面３３１との間の領域である接触部６１には、介在物５１が配置されている。また、可撓性歯車３の胴部３１の内周面３１１と波動発生器４のローラー４３の外周面４３１との間の領域である接触部６２には、介在物５２が配置されている。さらに、図６に示すように、波動発生器４では、本体部４１がローラー４３を回転可能に支持する軸部４１１を有しており、ローラー４３の内周面４３２と軸部４１１の外周面４１１１との間の領域である接触部６３には、介在物５３が配置されている。

ここで、接触部６１は、２つの面である歯面２３１および歯面３３１が互いに接触する「第１接触部」である。接触部６２は、第１接触部である接触部６１とは異なる２つの面として内周面３１１および外周面４３１が接触部６１とは異なる摩擦力で互いに接触する「第２接触部」である。接触部６３も、第１接触部である接触部６１とは異なる２つの面として内周面４３２および外周面４１１１が接触部６１とは異なる摩擦力で互いに接触する「第２接触部」である。

このように接触部６１、６２、６３に配置されている介在物５１、５２、５３は、それぞれ、潤滑剤である。これにより、接触部６１、６２、６３のぞれぞれの摩擦を低減することができる。

特に、介在物５１、５２、５３には、それぞれ、ナノセルロースが含まれている。このように、歯車装置１は、第１接触部である接触部６１および第２接触部である接触部６２、６３のそれぞれに配置され、ナノセルロースを含んでいる介在物５１、５２、５３を備える。なお、接触部６２、６３の一方を「第１接触部」、他方を「第２接触部」として捉えることもできる。この場合、介在物５１は、ナノセルロースを含んでいなくてもよく、例えば、公知のグリースを介在物５１として用いることができる。

このような歯車装置１によれば、介在物５１、５２、５３のそれぞれがナノセルロースを含んでいるため、介在物５１、５２、５３が潤滑剤として機能する。特に、同一または近似した構成の介在物５１、５２、５３を接触部６１、６２、６３に用いることができる。そのため、接触部６１、６２、６３が空間を介して互いに連通していて、これらの接触部６１、６２、６３に配置された介在物５１、５２、５３同士が混合しても、介在物５１、５２、５３の特性低下を低減することができる。また、接触部６１、６２、６３間を遮るシール構造が不要となるため、歯車装置１の構造の簡単化および小型化を図ることができる。

しかも、ナノセルロースは、介在物５１、５２、５３に含まれていることにより介在物５１、５２、５３の粘度を高めることができる。そのため、介在物５１、５２、５３がそれぞれ接触部６１、６２、６３から流出するのを低減することができる。また、ナノセルロースは、微細であるため、接触部６１、６２、６３のそれぞれの２つの面間に進入しやすく、当該２つの面間の圧力により介在物５１、５２、５３の粘度を低下させ、優れた潤滑性を発揮する。さらに、ナノセルロースは、優れた機械的強度を有し、介在物５１、５２、５３のせん断安定性を優れたものとすることができる。このようなナノセルロースの特性から、ナノセルロースを含んで互いに同一または近似した構成とした介在物５１、５２、５３を、摩擦力の異なる接触部６１、６２、６３に用いても、優れた潤滑性を発揮することができる。

ここで、前述したように、歯車装置１は、内歯車である剛性歯車２と、剛性歯車２に部分的に噛み合う外歯車である可撓性歯車３と、可撓性歯車３に接触し、剛性歯車２と可撓性歯車３との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器４と、を有する。そして、剛性歯車２と可撓性歯車３との噛み合い部が接触部６１（第１接触部）である。また、可撓性歯車３と波動発生器４とが接触する部分が接触部６２（第２接触部）である。また、波動発生器４が有する２つの面が互いに接触する部分が接触部６３（第２接触部）である。

このような剛性歯車２、可撓性歯車３および波動発生器４を有する波動歯車装置である歯車装置１において、剛性歯車２と可撓性歯車３との噛み合い部である接触部６１、波動発生器４が有する２つの面が互いに接触する部分である接触部６３、および、可撓性歯車３と波動発生器４とが接触する部分である接触部６２のそれぞれは、潤滑対象部である。そして、これらの潤滑対象部は、互いに空間を介して連通し、かつ、互いに摩擦状態が異なる。特に、剛性歯車２と可撓性歯車３との噛み合い部である接触部６１は、波動発生器４が有する２つの面が互いに接触する部分である接触部６３、および、可撓性歯車３と波動発生器４とが接触する部分である接触部６２に対して摩擦力等の摩擦状態が大きく異なる。したがって、これらの潤滑対象部に、ナノセルロースを含む介在物５１、５２、５３を共通して用いることで、潤滑剤として機能する介在物５１、５２、５３の特性低下を低減する効果を顕著に発揮させることができる。

このような介在物５１、５２、５３に含まれる「ナノセルロース」とは、セルロースで構成されている繊維材料である。ナノセルロースは、（１）木材、ワラ等の植物を原料とするナノセルロース、（２）酢酸菌等の微生物により作られるナノセルロース、（３）電界紡糸法を用いて作られるナノセルロースの３種類に大別される。このうち、介在物５１、５２、５３に用いるナノファイバーとしては、生産性およびコストの観点から、（１）木材、ワラ等の植物を原料とするナノセルロースを用いることが好ましい。

（１）木材、ワラ等の植物を原料とするナノセルロースには、さらに、（１ａ）繊維太さ４ｎｍ以上１００ｎｍ以下、繊維長さが５μｍ以上のナノセルロースであるセルロースナノファイバー、（１ｂ）繊維太さ１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、繊維長さ１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のナノセルロースであるセルロースナノクリスタルの２種類がある。なお、セルロースナノクリスタルは、セルロースナノウィスカーとも呼ばれる。セルロースナノファイバーの製造方法としては、例えば、高圧ホモジナイザー法、マイクロフリュイダイザー法、強せん断力混練法、ボールミル粉砕法、ＴＥＭＰＯ（2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical）酸化法等が挙げられる。

介在物５１、５２、５３に用いるナノセルロースは、繊維太さ４ｎｍ以上１００ｎｍ以下、繊維長さが５μｍ以上であることが好ましい。例えば、介在物５１、５２、５３に用いるナノセルロースは、セルロースナノファイバーであることが好ましい。これにより、接触部６１、６２、６３へ介在物５１、５２、５３を進入しやすくしつつ、介在物５１、５２、５３の粘度を効果的に高めることができる。

また、介在物５１、５２、５３は、前述したようなナノセルロースをそれぞれ含んでいれば、互いに組成が異なっていてもよいが、前述したような混合による特性低下を低減する観点から、互いに同一の組成であることが好ましい。

また、介在物５１、５２、５３は、ナノセルロース以外の物質を含んでいることが好ましく、この場合、介在物５１、５２、５３中におけるナノセルロースの含有量は、１質量％以上１０質量％以下の範囲内であることが好ましい。これにより、介在物５１、５２、５３の粘度やちょう度を適正なものとしつつ、ナノセルロースによる潤滑性を発揮させることができる。

具体的に説明すると、介在物５１、５２、５３は、それぞれ、前述したナノセルロースの他に、基油および増ちょう剤を含んでいることが好ましい。これにより、介在物５１、５２、５３を固体状または半固体状のグリースとすることができる。したがって、介在物５１、５２、５３を接触部６１、６２、６３およびその周辺部に留まらせやすくすることができる。ここで、増ちょう剤としては、例えば、カルシウム石けん、カルシウム複合石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム石けん、リチウム複合石けん等の石けん系、また、ポリウレア、ナトリウムテレフタメート、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、有機ベントナイト、シリカゲル等の非石けん系等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができるが、リチウム石けんを用いることが好ましい。増ちょう剤としてリチウム石けんを用いることにより、介在物５１、５２、５３のせん断安定性を優れたものとすることができる。また、介在物５１、５２、５３の潤滑剤としての特性のバランスを優れたものとすることができる。

また、基油としては、例えば、パラフィン系、ナフテン系等の鉱油（精製鉱物油）、ポリオレフィン、エステル、シリコーン等の合成油が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

このような基油および増ちょう剤を介在物５１、５２、５３が含む場合、介在物５１、５２、５３中における基油の含有量が８０質量％以上９０質量％以下であり、かつ、介在物５１、５２、５３中における増ちょう剤の含有量が５質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。これにより、介在物５１、５２、５３の特性を効果的に高めることができる。

また、介在物５１、５２、５３が基油およびリチウム石けんを含む場合、介在物５１、５２、５３中におけるナノセルロースの含有量［質量％］は、介在物５１、５２、５３中におけるリチウム石けんの含有量［質量％］よりも大きいことが好ましい。これにより、介在物５１、５２、５３中のリチウム石けんの含有量を少なくして、介在物５１、５２、５３中の基油の含有量を相対的に多くすることができる。そのため、介在物５１、５２、５３の潤滑性能を向上させることができる。ここで、ナノセルロースが増ちょう剤としても機能するため、リチウム石けんの含有量を少なくしても、グリースのちょう度を小さくすることができる。

また、介在物５１、５２、５３が基油および増ちょう剤を含む場合、介在物５１、５２、５３は、それぞれ、酸化防止剤、極圧剤、防錆剤等の添加剤、また、黒鉛、硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の固体潤滑剤等を含んでいてもよい。

介在物５１、５２、５３のそれぞれが極圧剤を含んでいることにより、接触部６１、６２、６３（第１、第２接触部）が極圧潤滑状態となっても、焼き付きやスカッフィングを効果的に防止することができる。特に、極圧剤として、有機モリブデン化合物、ジアルキルジチオリン酸亜鉛を用いることが好ましい。

介在物５１、５２、５３のそれぞれが有機モリブデン化合物を含んでいることにより、接触部６１、６２、６３における摩擦を効果的に低減することができる。特に、有機モリブデンは、二硫化モリブデンと同等の極圧性および耐摩耗性を発揮し、しかも、二硫化モリブデンに比べて酸化安定性に優れる。そのため、介在物５１、５２、５３の長寿命化を図ることができる。ここで、介在物５１、５２、５３中における有機モリブデン化合物の含有量は、例えば、１質量％以上５質量％以下である。また、介在物５１、５２、５３中におけるジアルキルジチオリン酸亜鉛の含有量は、例えば、１質量％以上５質量％以下である。
以上説明したような歯車装置１は、以下のようにして製造することができる。

（歯車装置の製造方法）
以下、本発明の歯車装置の製造方法について、歯車装置１を製造する場合を例に説明する。

図７は、図２に示す歯車装置の製造方法を説明するフローチャートである。
図７に示すように、歯車装置１の製造方法は、［１］接触部６１、６２、６３を形成する工程（ステップＳ１）と、［２］介在物５１、５２、５３を配置する工程（ステップＳ２）と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

［１］接触部６１、６２、６３を形成する工程（ステップＳ１）
まず、可撓性歯車３および剛性歯車２を用意する。また、本工程では、波動発生器４も用意する。

これらの形成方法としては、特に限定されず、各種機械加工および各種成形方法を用いることができる。また、可撓性歯車３、剛性歯車２および波動発生器４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種セラミックス材料、各種金属材料、各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

次に、可撓性歯車３の内側に波動発生器４を挿入しておき、可撓性歯車３および剛性歯車２を互いに内外で噛み合わせる。これにより、接触部６１、６２、６３が形成される。

［２］介在物５１、５２、５３を配置する工程（ステップＳ２）
次に、接触部６１、６２、６３のそれぞれに、ナノセルロースを含む潤滑剤である介在物５１、５２、５３を塗布して配置する。
介在物５１、５２、５３の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、ナノセルロースを混入させる以外は、公知のグリースの製造方法と同様の方法を用いることができる。
以上説明したようにして歯車装置１を製造することができる。

以上説明した歯車装置１の製造方法は、２つの面が互いに接触する第１接触部である接触部６１、および、接触部６１とは異なる２つの面が接触部６１とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部である接触部６２、６３を形成する工程（ステップＳ１）と、接触部６１、６２、６３のそれぞれに、ナノセルロースを含んでいる介在物５１、５２、５３を配置する工程（ステップＳ２）と、を有する。これにより、潤滑剤（介在物５１、５２、５３）の特性低下を低減することができる歯車装置１を得ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図８は、本発明の第２実施形態に係る歯車装置を示す分解斜視図である。図９は、図８に示す歯車装置の縦断面図である。

なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

図８および図９に示す歯車装置２００は、円柱状の外形を有する本体部２０２を備えている。本体部２０２の軸線方向での一方側には、第１回転軸２０３が設けられ、一方、本体部２０２の軸線方向での他方側には、第２回転軸２０４が設けられている。第１回転軸２０３および第２回転軸２０４は、互いに同一の中心軸２０５を中心として回動する。ここで、中心軸２０５は、本体部２０２の軸線と同一線上に配置されている。本体部２０２を固定した状態で第１回転軸２０３を回動させると、その回動が後述するような本体部２０２内の機構によって減速されて第２回転軸２０４から出力される。つまり、第１回転軸２０３が高速回転する入力軸であり、第２回転軸２０４が低速回転する出力軸となる。

図８に示すように、歯車装置２００は、空洞部２０６ｃを有する円筒形のリングギア２０６を備えている。リングギア２０６の内周には、複数のギア歯２０６ａが形成されている。また、リングギア２０６の内側には、リングギア２０６の内周よりも少し小さい外周を有する第１公転ギア２０７および第２公転ギア２０８が設置されている。第１公転ギア２０７の外周には、ギア歯２０６ａの歯数よりも少ない数の複数のギア歯２０７ａが配置され、第２公転ギア２０８の外周には、ギア歯２０７ａの歯数と同じ数の複数のギア歯２０８ａが配置されている。そして、ギア歯２０７ａおよびギア歯２０８ａがギア歯２０６ａと噛み合っている。

第１公転ギア２０７の中央には、軸孔２０７ｂが設けられ、同様に、第２公転ギア２０８の中央には、軸孔２０８ｂが設けられている。軸孔２０７ｂには、第１ベアリング２０９が設置され、同様に、軸孔２０８ｂには、第２ベアリング２１０が設置されている。

第１回転軸２０３には、中心軸２０５に対して互いに反対側に同量偏心している円形カムである第１偏心カム２１１および第２偏心カム２１２が設置されている。そして、第１偏心カム２１１が第１ベアリング２０９の内輪に設置され、同様に、第２偏心カム２１２が第２ベアリング２１０の内輪に設置されている。これにより、ギア歯２０７ａがギア歯２０６ａと噛み合う部分と、ギア歯２０８ａがギア歯２０６ａと噛み合う部分との間に、中心軸２０５が位置している。

第１公転ギア２０７には、第１公転ギア２０７の中央を中心とする同心円上の４か所に第１貫通孔２０７ｃが設けられている。同様に、第２公転ギア２０８には、第２公転ギア２０８の中央を中心とする同心円上の４か所に第２貫通孔２０８ｃが設けられている。各第１貫通孔２０７ｃおよび各第２貫通孔２０８ｃには、それぞれ、第１公転ギア２０７の自転の動きを取り出すための貫通ピン２１３が挿入されている。各第１貫通孔２０７ｃの内周壁には、弾性を有する略円筒形の第１弾性部２１４が圧入により嵌めこまれている。同様に、各第２貫通孔２０８ｃの内周壁には、弾性を有する略円筒形の第２弾性部２１５が圧入により嵌めこまれている。ここで、貫通ピン２１３は、第１弾性部２１４または第２弾性部２１５の内側を貫通している。

各貫通ピン２１３は、本体部２０２の第１回転軸２０３側において、円板状の下蓋板２１６に取り付けられ、第２回転軸２０４側において、ナット２１７によって円板状の上蓋板２１８に固定されている。下蓋板２１６および上蓋板２１８は、中心軸２０５の軸方向に沿って並んでおり、リングギア２０６に対して回動可能となるように隙間をもってリングギア２０６を挟んでいる。

下蓋板２１６の中央には、第１回転軸２０３が挿入されている中心孔２１６ａが形成されている。そして、第１回転軸２０３の第１偏心カム２１１および第２偏心カム２１２側の一端部が下蓋板２１６から本体部２０２内へ突出し、第１回転軸２０３の他端部が下蓋板２１６から本体部２０２外に突出している。上蓋板２１８の中央には、第２回転軸２０４が固定されている。そして、上蓋板２１８の回転に伴って、上蓋板２１８の回転トルクが第２回転軸２０４に伝達される。

以上のように構成された歯車装置２００において、リングギア２０６と第１公転ギア２０７および第２公転ギア２０８との噛み合い部、リングギア２０６と下蓋板２１６および上蓋板２１８とが接触する部分、第１ベアリング２０９および第２ベアリング２１０の内部の摩擦接触部は、それぞれ、潤滑対象部である。そして、これらの潤滑対象部は、互いに空間を介して連通し、かつ、互いに摩擦状態が異なる。したがって、これらの潤滑対象部のうちの任意の２つ以上の潤滑対象部を「第１接触部」および「第２接触部」とし、前述した第１実施形態の介在物５１、５２、５３と同様の介在物を潤滑剤として用いることができる。

以上、本発明のロボット、歯車装置および歯車装置の製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、本発明の歯車装置の製造方法は、任意の工程を追加してもよい。

前述した実施形態では、ロボットが備える基台が「第１部材」、第１アームが「第２部材」であり、第１部材から第２部材へ駆動力を伝達する歯車装置について説明したが、本発明は、これに限定されず、第ｎ（ｎは１以上の整数）アームが「第１部材」、第（ｎ＋１）アームが「第２部材」であり、第ｎアームおよび第（ｎ＋１）アームの一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置についても適用可能である。また、第２部材から第１部材へ駆動力を伝達する歯車装置についても適用可能である。
また、前述した実施形態では、６軸の垂直多関節ロボットについて説明したが、本発明は、可撓性歯車を有する歯車装置を用いるものであれば、これに限定されず、例えば、ロボットの関節数は任意であり、また、水平多関節ロボットにも適用可能である。
また、本発明は、歯車装置が摩擦力の異なる２つ以上の接触部を有するものであれば適用可能であり、歯車装置の構成は、前述した実施形態に限定されない。

１…歯車装置、２…剛性歯車（内歯車）、３…可撓性歯車（外歯車）、４…波動発生器、２３…内歯、３１…胴部、３２…底部、３３…外歯、４１…本体部、４２…軸部、４３…ローラー、５１…介在物、５２…介在物、５３…介在物、６１…接触部（第１接触部）、６２…接触部（第２接触部）、６３…接触部（第２接触部）、１００…ロボット、１１０…制御装置、１１１…基台、１２０…ロボットアーム、１２１…第１アーム、１２２…第２アーム、１２３…第３アーム、１２４…第４アーム、１２５…第５アーム、１２６…第６アーム、１３０…ハンド、１３１…指、１３２…指、１４０…力検出器、１５０…モーター、２００…歯車装置、２０２…本体部、２０３…第１回転軸、２０４…第２回転軸、２０５…中心軸、２０６…リングギア、２０６ａ…ギア歯、２０６ｃ…空洞部、２０７…第１公転ギア、２０７ａ…ギア歯、２０７ｂ…軸孔、２０７ｃ…第１貫通孔、２０８…第２公転ギア、２０８ａ…ギア歯、２０８ｂ…軸孔、２０８ｃ…第２貫通孔、２０９…第１ベアリング、２１０…第２ベアリング、２１１…第１偏心カム、２１２…第２偏心カム、２１３…貫通ピン、２１４…第１弾性部、２１５…第２弾性部、２１６…下蓋板、２１６ａ…中心孔、２１７…ナット、２１８…上蓋板、２３１…歯面（面）、３１１…内周面（面）、３２１…孔、３２２…孔、３３１…歯面（面）、４１１…軸部、４３１…外周面（面）、４３２…内周面（面）、４１１１…外周面（面）、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、Ｓ１…ステップ、Ｓ２…ステップ、ａ…軸線、ａ１…軸線

Claims (9)

1. 第１部材と、
   アームを含んで構成され、前記第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、
   前記第１部材および前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置と、を備え、
   前記歯車装置は、
   ２つの面が互いに接触する第１接触部と、
   前記第１接触部とは異なる２つの面が前記第１接触部とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部と、
   前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれに配置され、ナノセルロースを含んでいる介在物と、を備えることを特徴とするロボット。
2. 前記歯車装置は、
   内歯車と、
   可撓性を有し前記内歯車に部分的に噛み合う外歯車と、
   前記外歯車に接触し、前記内歯車と前記外歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
   前記内歯車と前記外歯車との噛み合い部が、前記第１接触部であり、
   前記波動発生器が有する２つの面が互いに接触する部分、および、前記外歯車と前記波動発生器とが接触する部分のうちの少なくとも一方が、前記第２接触部である請求項１に記載のロボット。
3. 前記介在物は、基油およびリチウム石けんを含んでいる請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記介在物中における前記ナノセルロースの含有量は、前記介在物中における前記リチウム石けんの含有量よりも大きい請求項３に記載のロボット。
5. 前記介在物は、極圧剤を含んでいる請求項３または４に記載のロボット。
6. 前記介在物は、有機モリブデン化合物を含んでいる請求項３ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 前記介在物中における前記ナノセルロースの含有量は、１質量％以上１０質量％以下の範囲内である請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボット。
8. ２つの面が互いに接触する第１接触部と、
   前記第１接触部とは異なる２つの面が前記第１接触部とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部と、
   前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれに配置され、ナノセルロースを含んでいる介在物と、を備えることを特徴とする歯車装置。
9. ２つの面が互いに接触する第１接触部、および、前記第１接触部とは異なる２つの面が前記第１接触部とは異なる摩擦力で互いに接触する第２接触部を形成する工程と、
   前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれに、ナノセルロースを含んでいる介在物を配置する工程と、を含むことを特徴とする歯車装置の製造方法。

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