JP2018053942A - ロボットおよび歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車装置の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができるロボットおよび歯車装置を提供すること。
【解決手段】第１部材と、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部材の一方側から他方側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接触部と、前記接触部に配置され、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤と、を備えることを特徴とするロボット。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットおよび歯車装置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。

特開２００２−３４９６８１号公報

しかし、特許文献１に記載の波動歯車装置では、焼き付きや摩耗等が比較的早期に生じやすいという問題があった。

本発明の目的は、歯車装置の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができるロボットおよび歯車装置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、
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部材の一方側から他方側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接触部と、
前記接触部に配置され、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤と、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、歯車装置に用いた潤滑剤の耐久性の指標として高い相関性を有する混和安定度試験による混和ちょう度の変化率を最適化することで、歯車装置の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

本発明のロボットでは、前記潤滑剤の前記混和安定度試験前における混和ちょう度は、２７１以上２９０以下の範囲内にあることが好ましい。

これにより、歯車装置の初期における潤滑剤の潤滑性能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、前記潤滑剤の前記混和安定度試験後における混和ちょう度は、２５１以上３３５以下の範囲内にあることが好ましい。

これにより、歯車装置の長期間使用後における潤滑剤の潤滑性能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、前記潤滑剤の前記混和安定度試験による混和ちょう度の変化率は、−１０％以上＋１６％以下の範囲内にあることが好ましい。

これにより、歯車装置の初期と長期間使用後における潤滑剤の潤滑性能の差を低減しつつ、歯車装置の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

本発明のロボットでは、前記潤滑剤の前記混和安定度試験による混和ちょう度の変化率は、−８％以上＋８％以下の範囲内にあることが好ましい。

これにより、歯車装置の初期と長期間使用後における潤滑剤の潤滑性能の差をより低減しつつ、歯車装置の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

本発明のロボットでは、前記潤滑剤の最大非焼付き荷重は、３００Ｎ以上であることが好ましい。

これにより、歯車装置の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

本発明のロボットでは、前記潤滑剤の融着荷重は、２４００Ｎ以上であることが好ましい。

これにより、潤滑剤の最大非焼付き荷重と融着荷重との差をある程度確保することができる。

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合部、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接触部であることが好ましい。

このような歯車装置では、一般に、内歯車および外歯車が極めて少ないバックラッシュで互いに噛み合うため、潤滑剤の潤滑寿命に対する要求が極めて高い。また、外歯車の内周面は、波動発生器の回転に伴って変形しながら、波動発生器の外周面に対して接触と離間とを繰り返す。このような外歯車は、薄くしなければならないため、潤滑剤による潤滑性が低下すると、損傷しやすい。したがって、このような歯車装置において、内歯車と外歯車との噛合部、および、外歯車と波動発生器とが接触する部分のうちの少なくとも一方に、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤を用いることにより、歯車装置の耐久性を格段に向上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接触部と、
前記接触部に配置され、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤と、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、歯車装置に用いた潤滑剤の耐久性の指標として高い相関性を有する混和安定度試験による混和ちょう度の変化率を最適化することで、歯車装置の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

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に示す歯車装置の噛合部および摺動部に配置された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７に示す歯車装置の縦断面図である。

以下、本発明のロボットおよび歯車装置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、移動可能な台車上等が挙げられる。

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（基台側）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、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。

このように、ロボット１００は、「第１部材」である基台１１１と、基台１１１に対して回動可能に設けられた「第２部材」である第１アーム１２１と、基台１１１（第１部材）および第１アーム１２１（第２部材）の一方側から他方側へ駆動力を伝達する歯車装置１と、を備えている。なお、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「第２部材」と捉えてもよい。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の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり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。また、可撓性歯車３の形状は、前述したようなカップ状に限定されず、例えば、両端が開口する筒状の胴部の一端部（外歯とは反対側の端部）にフランジ部が外側に突出したハット状であってもよい。

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との噛合部、および、可撓性歯車３と波動発生器４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に示す歯車装置の噛合部および摺動部に配置された潤滑剤を説明する図である。

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、可撓性を有し剛性歯車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、図５に示すように、剛性歯車２と可撓性歯車３との噛合部６１には、潤滑剤５１が配置されている。また、可撓性歯車３と波動発生器４とが接触する部分である摺動部６２には、潤滑剤５２が配置されている。

ここで、噛合部６１は、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との間の領域であって、「２つの面」である歯面２３１および歯面３３１が互いに接触する「接触部」である。また、摺動部６２は、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との間の領域であって、「２つの面」である内周面３１１および外周面４３１が互いに接触する「接触部」である。

このように、歯車装置１は、２つの面が互いに接触する「接触部」である噛合部６１および摺動部６２（以下、これらを「潤滑対象部」ともいう）と、噛合部６１に配置されている潤滑剤５１と、摺動部６２に配置されている潤滑剤５２と、を有する。

潤滑剤５１、５２は、それぞれ、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある。これにより、歯車装置１に用いた潤滑剤５１、５２の耐久性の指標として高い相関性を有する混和安定度試験による混和ちょう度の変化率を最適化することで、歯車装置１の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

特に、歯車装置１では、剛性歯車２および可撓性歯車３が極めて少ないバックラッシュで互いに噛み合うため、潤滑剤５１の潤滑寿命に対する要求が極めて高い。また、可撓性歯車３の内周面は、波動発生器４の回転に伴って変形しながら、波動発生器４の外周面に対して接触と離間とを繰り返す。このような可撓性歯車３は、薄くしなければならないため、潤滑剤５２による潤滑性が低下すると、損傷しやすい。したがって、このような歯車装置１において、剛性歯車２と可撓性歯車３との噛合部６１、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摺動部６２のうちの少なくとも一方に、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤を用いることにより、歯車装置１の耐久性を格段に向上させることができる。

ここで、「混和安定度試験」は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に規定された試験である。この試験では、規定の混和器（ちょう度測定時に用いる試料容器）に試料（グリース）を充てんし、有孔板を用いて１０万回混和（せん断）し、その後２５℃に保持した後、さらに６０回混和して、ちょう度を測定する。その測定したちょう度が「混和安定度」であり、この「混和安定度」が「混和安定度試験後における混和ちょう度」である。また、「混和安定度試験前における混和ちょう度」は、混和安定度試験の前に、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に準拠して測定される値であって、具体的には、試料（グリース）を規定の混和器で２５℃に保ち、６０回往復混和（せん断）した直後に、規定円錐が規定時間（５秒間）に試料に進入する深さ（ｍｍ）を測定し、その測定値に１０を乗じて算出することで得られる。「混和安定度試験による混和ちょう度の変化率」とは、混和安定度試験前における混和ちょう度に対する混和安定度試験後における混和ちょう度の変化量を、混和安定度試験前における混和ちょう度を基準（１００％）として百分率で示した値である。

また、潤滑剤５１、５２の混和安定度試験前における混和ちょう度は、それぞれ、２７１以上２９０以下の範囲内にあることが好ましく、２７１以上２８１以下の範囲内にあることがより好ましい。これにより、歯車装置１の初期における潤滑剤５１、５２の潤滑性能を優れたものとすることができる。また、混和安定度試験前における混和ちょう度がこのような範囲内であると、混和安定度試験後における混和ちょう度の変化量を小さくしやすいという利点もある。

一方、潤滑剤５１、５２の混和安定度試験後における混和ちょう度は、それぞれ、２５１以上３３５以下の範囲内にあることが好ましく、２５１以上３２３以下の範囲内にあることがより好ましい。これにより、歯車装置１の長期間使用後における潤滑剤５１、５２の潤滑性能を優れたものとすることができる。また、混和安定度試験後における混和ちょう度がこのような範囲内であると、混和安定度試験前における混和ちょう度を最適化しやすいという利点もある。

また、潤滑剤５１、５２の混和安定度試験による混和ちょう度の変化率は、それぞれ、−１０％以上＋１６％以下の範囲内にあることが好ましく、−８％以上＋８％以下の範囲内にあることがより好ましい。これにより、歯車装置１の初期と長期間使用後における潤滑剤５１、５２の潤滑性能の差をより低減しつつ、歯車装置１の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

さらに、混和安定度試験後における混和ちょう度は、混和安定度試験前における混和ちょう度に対して、大きくてもよいが、小さいことが好ましい。これにより、混和安定度試験前における混和ちょう度を比較的大きくしても、潤滑剤５１、５２が使用に伴って潤滑対象部から流出することを低減することができる。

また、潤滑剤５１、５２のうちの少なくとも一方の最大非焼付き荷重は、３００Ｎ以上であることが好ましい。これにより、歯車装置１の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

「最大非焼付き荷重」（ＬＮＬ値）は、潤滑剤による油膜(潤滑膜)が荷重により破断し、潤滑対象部の保護すべき２つの面同士が直接接触することにより焼き付きが生じるまでの限界荷重を示す。この「最大非焼付き荷重」は、ＡＳＴＭ Ｄ２５９６（潤滑剤がグリースである場合）またはＡＳＴＭ Ｄ２７８３（潤滑剤が潤滑油である場合）に準拠した高速四球式荷重能試験により測定される。また、この試験に用いる鉄球が融着により固着したときの荷重が「融着荷重」（ＷＬ値）である。すなわち、「融着荷重」（ＷＬ値）は、潤滑対象部の保護すべき２つの面同士の摺動により生じる摩擦熱によりこれらの面が溶融し互いに融合する荷重を示す。

また、潤滑剤５１、５２の最大非焼付き荷重をＬ［Ｎ］とし、潤滑剤５１、５２の融着荷重をＷ［Ｎ］としたとき、Ｗ／Ｌは、３．０以上であることが好ましく、３．０以上９．０以下であることがより好ましく、３．０以上７．０以下であることがさらに好ましい。これにより、歯車装置１が焼き付き状態となっても、歯車装置１が固着状態となるまでのある程度の長さの期間にわたって、ロボット１００を動作させることができる。そのため、ロボット１００の動作中に急に歯車装置１が固着状態となって損傷範囲が拡大したり、損傷個所の修復までの期間内におけるロボット１００の作業の中断期間が長くなったりすることを低減することができる。

また、潤滑剤５１、５２の融着荷重は、それぞれ、２４００Ｎ以上であることが好ましく、２４００Ｎ以上５０００Ｎ以下であることがより好ましい。これにより、潤滑剤５１、５２の最大非焼付き荷重と融着荷重との差をある程度確保することができる。

また、潤滑剤５１、５２の荷重摩耗指数は、２５０以上であることが好ましく、４５０以上であることがより好ましい。これにより、潤滑剤５１、５２の耐摩耗性を優れたものとすることができる。ここで、「荷重摩耗指数」（ＬＷＩ値）は、前述した高速四球式荷重能試験の試験結果から求められるものであり、潤滑対象部の保護すべき２つの面同士の接触が起こった荷重間の痕径から算出される数値であって、数値が高いほど耐摩耗性に優れることを示す、潤滑剤の耐荷重能の総合指標である。

また、潤滑剤５１、５２の主構成材料は、それぞれ、グリースであっても潤滑油であってもよいが、グリースであることが好ましい。すなわち、潤滑剤５１、５２は、それぞれ、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、潤滑剤５１、５２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、潤滑剤５１、５２を必要箇所に留まらせやすくすることができる。また、潤滑剤５１、５２の最大非焼付き荷重および融着荷重の双方を効果的に大きくすることができる。したがって、前述したような範囲の最大非焼付き荷重および融着荷重となる潤滑剤５１、５２を容易に得ることができる。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、潤滑剤５１、５２のせん断安定性を優れたものとすることができる。また、潤滑剤５１、５２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、増ちょう剤の種類や含有量等を適宜調整することで、前述したような混和安定度試験による混和ちょう度の変化率を有する潤滑剤５１、５２を容易に実現することが可能である。特に、増ちょう剤としてリチウム石けんを用いると、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率を小さくすることが容易である。

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。

また、潤滑剤５１、５２が基油および増ちょう剤を含む場合、潤滑剤５１、５２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ることが好ましい。これにより、長期にわたり高い最大非焼付き荷重および融着荷重を発揮可能な潤滑剤５１、５２を容易に得ることができる。また、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が小さくなるような添加剤（例えば、せん断安定性を向上させる添加剤）を適宜選択することが好ましい。

特に、潤滑剤５１、５２のそれぞれが極圧剤を含んでいることが好ましい。これにより、潤滑対象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。

潤滑剤５１、５２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、潤滑対象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、潤滑剤５１、５２の長寿命化を図ることができる。ここで、潤滑剤５１、５２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％以下であることが好ましい。また、潤滑剤５１、５２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％以下であることが好ましい。

また、潤滑剤５１、５２が固体潤滑剤を含んでいることにより、潤滑剤５１、５２の最大非焼付き荷重および融着荷重の双方を効果的に大きくすることができる。

このように、潤滑剤５１、５２の主構成材料がグリースであると、前述したような範囲の最大非焼付き荷重および融着荷重となる潤滑剤５１、５２を容易に得ることができる。以下、グリースの最大非焼付き荷重および融着荷重と、歯車装置の耐久性との関係について、以下の表１に示す具体例を挙げて説明する。

表１中、「混和ちょう度（試験前）」は混和安定度試験前における混和ちょう度、「混和ちょう度（試験後）」は混和安定度試験後における混和ちょう度、「混和ちょう度変化率」は混和安定度試験による混和ちょう度の変化率、「ＬＮＬ」は「最大非焼付き荷重」、「ＷＬ」は「融着荷重」、「ＬＷＩ」は「荷重摩耗指数」を示す。また、「サンプル１〜４」は、それぞれ、精製鉱油からなる基油、リチウム石けんからなる増ちょう剤、有機モリブデンおよびジアルキルジチオリン酸亜鉛を含むグリース（潤滑剤）であり、これら成分の配合比および種類を適宜調整して混和ちょう度等の特性を互いに異ならせている。また、「混和ちょう度」は、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に準拠して測定したものである。また、「ＬＮＬ」、「ＷＬ」および「ＬＷＩ」は、前述したようなＡＳＴＭ Ｄ２５９６に準拠して測定したものである。また、表１中の「評価」は、サンプル１〜４を用いたそれぞれの減速機について、試験装置に組み込んで連続的に往復回動動作させ、動作がたつきが許容範囲を超えるまでの往復回動動作の回数を測定したときの測定結果に基づく相対的な評価である。ここで、測定した往復回動動作の回数の数が多いほど評価がよく、評価がよい方から悪い方へ「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順となっている。特に、評価「Ａ」は、従来の減速機では実現できなかった優れた特性を示すものである。

なお、潤滑剤５１と５２を比べた場合、それらの構成材料や、混和ちょう度、混和ちょう度の変化率、ＬＮＬ、ＷＬ、ＬＷＩ等の特性は、各々同一でも異なっていてもよい。
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、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６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６に示すように、歯車装置１の製造方法は、［１］潤滑剤配置工程Ｓ１０と、［２］組立工程Ｓ２０と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

［１］潤滑剤配置工程Ｓ１０
まず、図示しないが、可撓性歯車３、剛性歯車２および波動発生器４を用意する。

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、図示しないが、可撓性歯車３の内側に潤滑剤５２を配置する。また、潤滑剤５１を可撓性歯車３の外周面および剛性歯車２の内周面のうちの少なくとも一方に配置する。また、必要に応じて、潤滑剤を波動発生器４上に配置する。

［２］組立工程Ｓ２０
次に、図示しないが、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。ここで、可撓性歯車３の内側に波動発生器４を挿入する際、可撓性歯車３の内側に配置された潤滑剤５２が可撓性歯車３と波動発生器４との間に介在することとなる。そして、潤滑剤５２が配置されている摺動部６２が形成されることとなる。また、可撓性歯車３の内側に配置された潤滑剤５２は、波動発生器４の内部にも供給することができる。また、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際に、可撓性歯車３と剛性歯車２との間に潤滑剤５１が介在することとなり、潤滑剤５１が配置されている噛合部６１が形成されることとなる。
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。

＜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７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８は、図７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７および図８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。

このように、歯車装置２００は、「内歯車」であるリングギア２０６と、リングギア２０６に噛み合う「外歯車」である第１公転ギア２０７および第２公転ギア２０８と、リングギア２０６に対して摺動する「摺動部材」である下蓋板２１６および上蓋板２１８と、を有する。そして、図示しないが、リングギア２０６と第１公転ギア２０７および第２公転ギア２０８との噛合部、および、リングギア２０６と下蓋板２１６および上蓋板２１８との摺動部のうちの少なくとも一方は、２つの面が互いに接触する「接触部」であって、前述した第１実施形態の潤滑剤５１、５２と同様、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤が配置されている。

以上説明したような第２実施形態によっても、歯車装置２００の摩耗や焼き付き等の損傷を長期にわたり低減することができる。

以上、本発明のロボットおよび歯車装置を、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。

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）アームの一方側から他方側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部材側から第１部材側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（スカラロボット）にも適用可能である。

また、歯車装置の構成は、潤滑対象となる互いに接触する２つの面を有する歯車装置であればよく、前述した実施形態のものに限定されず、各種歯車装置に本発明を適用可能である。例えば、歯車装置が有する波動発生器は、玉軸受において内輪の外周面を楕円形とするとともに外輪を弾性変形な薄肉としたような形態であってもよい。

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…潤滑剤、５２…潤滑剤、６１…噛合部、６２…摺動部、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）、４３１…外周面（面）、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、Ｓ１０…潤滑剤配置工程、Ｓ２０…組立工程、ａ…軸線、ａ１…軸線

Claims (9)

1. 第１部材と、
   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部材の一方側から他方側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接触部と、
   前記接触部に配置され、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤と、を備えることを特徴とするロボット。
2. 前記潤滑剤の前記混和安定度試験前における混和ちょう度は、２７１以上２９０以下の範囲内にある請求項１に記載のロボット。
3. 前記潤滑剤の前記混和安定度試験後における混和ちょう度は、２５１以上３３５以下の範囲内にある請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記潤滑剤の前記混和安定度試験による混和ちょう度の変化率は、−１０％以上＋１６％以下の範囲内にある請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット。
5. 前記潤滑剤の前記混和安定度試験による混和ちょう度の変化率は、−８％以上＋８％以下の範囲内にある請求項４に記載のロボット。
6. 前記潤滑剤の最大非焼付き荷重は、３００Ｎ以上である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 前記潤滑剤の融着荷重は、２４００Ｎ以上である請求項６に記載のロボット。
8. 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合部、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接触部である請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボット。
9. ２つの面が互いに接触する接触部と、
   前記接触部に配置され、混和安定度試験による混和ちょう度の変化率が−１６％以上＋１６％以下の範囲内にある潤滑剤と、を備えることを特徴とする歯車装置。

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