JP2018167362A - 可撓性歯車の製造方法、可撓性歯車、歯車装置およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】内歯歯車等の歯車との噛み合いが良好な可撓性歯車を容易に製造することができる可撓性歯車の製造方法を提供すること、また、内歯歯車等の歯車との噛み合いが良好な可撓性歯車を提供すること、さらに、この可撓性歯車を備える歯車装置およびロボットを提供すること。【解決手段】端部に開口部を備える筒状の胴部を有する筒体を準備する準備工程と、前記胴部の外周面に、歯すじ方向が前記胴部の中心軸に沿うように、外歯の歯先部を成形する第１工程と、前記第１工程の後に、前記外歯の前記歯すじ方向での一部の歯底部を除去加工して、当該一部の歯たけを大きくする第２工程と、を含むことを特徴とする可撓性歯車の製造方法。【選択図】図９

Description

本発明は、可撓性歯車の製造方法、可撓性歯車、歯車装置およびロボット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に記載されている減速機のような歯車装置が知られている。

特許文献１に記載の減速機は、剛性内歯歯車であるサーキュラスプラインと、可撓性外歯歯車であるフレクスプラインと、波動発生器と、を備え、波動発生器がフレクスプラインの径方向反対側の２箇所を外周側に向けて押圧し楕円形に弾性変形させることにより、フレクスプラインをサーキュラスプラインに噛合させ、この噛合位置を周方向に移動させることにより、フレクスプラインとサーキュラスプラインとを差動させる。

ここで、特許文献１に記載の減速機が備えるフレクスプラインの外歯が形成された外歯形成領域の一部には、外歯が形成されていない外歯非形成領域よりも、厚さの厚い肉厚部が設けられている。これにより、外歯形成領域が撓みにくくなり、サーキュラスプラインとの噛み合いをよくすることができる。特許文献１では、ホブ盤のみを用いて、このようなフレクスプラインの外歯および肉厚部を形成する。

特開２０１５−１０２１８１号公報

しかし、ホブ盤のみを用いて外歯を形成する場合、歯先部（歯形）と歯底部（肉厚）とを同時に形成することになるため、前述したような外歯および段差部を形成することが難しい。そのため、特許文献１に開示されている方法では、例えば、歯先部や歯面部にも段差が形成されてしまい、得られるフレクスプラインがサーキュラスプラインとの良好な噛み合いを実現することができないという課題がある。

本発明の目的は、内歯歯車等の歯車との噛み合いが良好な可撓性歯車を容易に製造することができる可撓性歯車の製造方法を提供すること、また、内歯歯車等の歯車との噛み合いが良好な可撓性歯車を提供すること、さらに、この可撓性歯車を備える歯車装置およびロボットを提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

本適用例の可撓性歯車の製造方法は、端部に開口部を備える筒状の胴部を有する筒体を準備する準備工程と、
前記胴部の外周面に、歯すじ方向が前記胴部の中心軸に沿うように、外歯の歯先部を成形する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記外歯の前記歯すじ方向での一部の歯底部を除去加工して、前記歯すじ方向での一部の歯たけを大きくする第２工程と、を含むことを特徴とする。

このような可撓性歯車の製造方法によれば、歯先部の成形の後に歯底部の加工を行うことで、歯先に段差が形成されないようにして歯たけの異なる２つの歯部を歯すじ方向に並べた外歯を容易に形成することができる。そのため、内歯歯車等の歯車との噛み合いが良好な可撓性歯車を容易に製造することができる。

本適用例の可撓性歯車の製造方法では、前記第２工程は、ホブ盤以外の加工装置を用いて行うことが好ましい。
これにより、歯底部の一部の除去加工を簡単かつ高精度に行うことができる。

本適用例の可撓性歯車の製造方法では、前記第２工程では、前記歯たけの小さい部分が前記外歯の歯幅の中心よりも前記開口部側に位置するように、前記除去加工を行うことが好ましい。

これにより、得られる可撓性歯車の開口部側を効果的に撓みにくくすることができる。そのため、得られる可撓性歯車は、開口部を径方向での一方向に拡げるように撓み変形させたとき、外歯の軸線に対する傾斜角度を効果的に小さくすることができ、内歯歯車等の歯車との噛み合い幅を大きくすることができる。

本適用例の可撓性歯車の製造方法では、前記第２工程では、バイトを用いて前記除去加工を行うことが好ましい。
これにより、歯底部の一部の除去加工を簡単かつ高精度に行うことができる。

本適用例の可撓性歯車の製造方法では、前記第１工程は、ホブ盤を用いて前記外歯の歯先部を成形することが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ高精度に歯先部を成形することができる。

本適用例の可撓性歯車は、可撓性を有し、外周面に外歯を有する筒状の胴部を備え、
前記外歯は、
第１歯部と、
前記第１歯部に対して歯すじ方向に並んで設けられ、前記第１歯部よりも歯たけの小さい第２歯部と、を有し、
前記第１歯部および前記第２歯部の歯底部同士の間には、段差が設けられ、
前記第２歯部の歯面は、前記第１歯部の歯面と連続的な面であることを特徴とする。

このような可撓性歯車によれば、第１歯部に対して歯すじ方向に並んで設けられている第２歯部の歯たけが第１歯部の歯たけよりも小さく、かつ、第１歯部および第２歯部の歯底部同士の間に段差が設けられているため、可撓性歯車の外歯が形成されている領域に、当該外歯が形成されていない領域よりも肉厚の部分を形成することができる。そのため、可撓性歯車を径方向での一方向に撓み変形させたとき、外歯の軸線に対する傾斜角度を小さくすることができ、内歯歯車等の歯車との噛み合い幅を大きくすることができる。しかも、第２歯部の歯面が第１歯部の歯先側の歯面と連続的な面であるため、内歯歯車等の歯車との良好な噛み合いが可能となる。

本適用例の歯車装置は、本適用例の可撓性歯車と、
前記可撓性歯車と噛み合う内歯歯車と、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、可撓性歯車と内歯歯車との良好な噛み合いが可能となる。そのため、例えば、歯車装置の許容トルクを大きくしたり、歯車装置の小型化を図ったりすることができる。

本適用例のロボットは、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ている第２部材と、
本適用例の歯車装置であって、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、歯車装置の可撓性歯車と内歯歯車との良好な噛み合いが可能となる。そのため、例えば、歯車装置の許容トルクを大きくしたり、歯車装置の小型化を図ったりして、ロボットの特性を向上させることができる。

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。 本発明の実施形態に係る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に示す歯車装置が備える可撓性歯車（外歯歯車）の外歯部分を拡大して示す縦断面図である。 図４に示す可撓性歯車の剛性歯車（内歯歯車）との噛み合い状態を示す縦断面図である。 図４に示す可撓性歯車の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図６に示す準備工程で準備する筒体の縦断面図である。 図６に示す第１工程を説明するための縦断面図である。 図６に示す第２工程を説明するための縦断面図である。

以下、本発明の可撓性歯車の製造方法、可撓性歯車、歯車装置およびロボット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）の一方側から他方側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。

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。これにより、例えば、歯車装置１の許容トルクを大きくしたり、歯車装置１の小型化を図ったりして、ロボット１０００の特性を向上させることができる。

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。

図２は、本発明の実施形態に係る歯車装置の縦断面図である。図３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および図３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および図３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、軸線ａ方向での一端（図２中左側の端部）が開口した開口部３６を有するカップ状をなし、その開口部３６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方向での他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側に比べ開口部３６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。

特に、図２および図３では図示しないが、外歯３３は、可撓性歯車３の開口側（外歯３３側）の端部が撓み変形したときに軸線ａに対する外歯３３の傾斜を低減するように、歯たけの異なる２つの歯部が歯すじ方向α（図２中、軸線ａに沿った方向）で並んで設けられている。なお、この点については、後に詳述する。

また、図２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の開口部３６側の端部（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の外周に装着されているベアリング４２と、を有している。本体部４１は、軸線ａまわりに回転する軸部４１１と、軸部４１１の一端部から外側に突出しているカム部４１２と、を有している。ここで、カム部４１２の外周面は、軸線ａに沿った方向から見たときに、楕円形または長円形をなしている。ベアリング４２は、可撓性の内輪４２１および外輪４２３と、これらの間に配置されている複数のボール４２２と、を有している。外輪４２３は、胴部３１の内周面３１１に当接している。また、内輪４２１は、本体部４１のカム部４１２の外周面に嵌め込まれ、カム部４１２の外周面に沿って楕円形または長円形に弾性変形している。それに伴って、外輪４２３も楕円形または長円形に弾性変形している。また、内輪４２１の外周面および外輪４２３の内周面は、それぞれ、複数のボール４２２を周方向に沿って案内させつつ転動させる軌道面となっている。また、図示しないが、複数のボール４２２は、互いの周方向での間隔を一定に保つように保持器により保持されている。

このような波動発生器４は、本体部４１の軸線ａまわりの回転に伴って、カム部４１２の向きが変わり、それに伴って、外輪４２３の外周面も変形し、剛性歯車２および可撓性歯車３の互いの噛み合い位置を周方向に移動させる。

また、剛性歯車２、可撓性歯車３および波動発生器４は、それぞれ、金属材料で構成されていることが好ましく、特に、機械的特性および加工性に優れ、かつ、比較的安価であることから、鉄系材料を用いることが好ましい。かかる鉄系材料としては、特に限定されないが、例えば、鋳鉄、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）、マルエージング鋼および析出硬化型ステンレス鋼のうちのいずれか１つであることが好ましい。なお、剛性歯車２および波動発生器４は、それぞれ、実質的な剛体であるため、セラミックス材料等で構成することも可能であるが、可撓性歯車３との強度のバランスから、金属材料を用いることが好ましい。これらの部材の強度差が大きすぎると、強度の低い側の部材が極端に摩耗しやすくなり、その結果、歯車装置１の寿命が短くなってしまう。

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。その際、可撓性歯車３の長軸Ｌａ側の部分には、外歯３３が軸線ａに対して傾斜するような力が作用する。外歯３３が軸線ａに対して傾斜すると、剛性歯車２に対する可撓性歯車３の噛み合い幅が小さくなり、歯車装置１の許容トルクが小さくなったり、それを補うために可撓性歯車３を軸線ａに沿った方向に長くする必要があったりする。

そこで、歯車装置１は、以下に述べるような可撓性歯車３と、可撓性歯車３と噛み合う内歯歯車である剛性歯車２と、を備える。これにより、可撓性歯車３と剛性歯車２との良好な噛み合いが可能となる。そのため、例えば、歯車装置１の許容トルクを大きくしたり、歯車装置１の小型化を図ったりすることができる。

３．可撓性歯車
図４は、図２に示す歯車装置が備える可撓性歯車（外歯歯車）の外歯部分を拡大して示す縦断面図である。図５は、図４に示す可撓性歯車の剛性歯車（内歯歯車）との噛み合い状態を示す縦断面図である。

可撓性歯車３は、前述したように、可撓性を有し、外周面に外歯３３を有する筒状の胴部３１を備える。この胴部３１の外歯３３は、図４に示すように、第１歯部３３１と、第１歯部３３１に対して歯すじ方向α（図４中左側）に並んで設けられている第２歯部３３２と、を有する。ここで、第２歯部３３２の歯たけＨ２は、第１歯部３３１よりも歯たけＨ１よりも小さい。また、第１歯部３３１および第２歯部３３２の歯底部同士の間には、段差３３４が設けられている。さらに、第２歯部３３２の歯面（側面）は、第１歯部３３１の歯先側の歯面（側面）と連続的な面である。すなわち、第１歯部３３１と第２歯部３３２の歯底部を除いた歯面同士は、実質的に段差のない連続面を構成している。

このような可撓性歯車３によれば、第１歯部３３１に対して歯すじ方向αに並んで設けられている第２歯部３３２の歯たけＨ２が第１歯部３３１の歯たけＨ１よりも小さく、かつ、第１歯部３３１および第２歯部３３２の歯底部同士の間に段差３３４が設けられているため、可撓性歯車３の外歯３３が形成されている領域に、外歯３３が形成されていない領域よりも肉厚の部分（内周面３１１と第２歯部３３２の歯底との間の距離が胴部３１の厚さよりも大となる部分）である厚肉部３３３を形成することができる。そのため、可撓性歯車３を径方向での一方向に撓み変形させたとき、外歯３３の軸線ａに対する傾斜角度を小さくすることができ、図５に示すように、剛性歯車２との噛み合い幅を大きくすることができる。しかも、第２歯部３３２の歯面が第１歯部３３１の歯先側の歯面と連続的な面であるため、剛性歯車２との良好な噛み合いが可能となる。

ここで、第２歯部３３２の歯たけＨ２は、剛性歯車２の内歯２３の歯たけに応じて設定され、特に限定されないが、第１歯部３３１の歯たけＨ１に対して、０．５以上０．９以下であることが好ましく、０．６以上０．８以下であることがより好ましい。これにより、第２歯部３３２の歯すじ方向αでの長さが比較的短くても、前述したような外歯３３の軸線ａに対する傾斜角度を小さくする効果を顕著に生じさせることができる。

本実施形態では、第２歯部３３２は、外歯３３の歯すじ方向αでの開口部側（特に胴部３１の底部３２とは反対側の端部）に設けられている。これにより、第２歯部３３２の歯すじ方向αでの長さが比較的短くても（図示では第１歯部３３１よりも短い）、前述したような外歯３３の軸線ａに対する傾斜角度を小さくする効果を顕著に生じさせることができる。なお、第２歯部３３２の歯すじ方向αでの位置、長さ、範囲等は、図示の場合に限定されず、例えば、第２歯部３３２が外歯３３の歯すじ方向αでの中央部または他端部（底部３２側）に設けられていてもよいし、第２歯部３３２の歯すじの長さが第１歯部３３１の歯すじの長さよりも長くてもよい。

４．可撓性歯車の製造方法
次に、本発明の可撓性歯車の製造方法の一例として、前述した可撓性歯車３を製造する場合を例に説明する。

図６は、図４に示す可撓性歯車の製造方法を説明するためのフローチャートである。図７は、図６に示す準備工程で準備する筒体の縦断面図である。図８は、図６に示す第１工程を説明するための縦断面図である。図９は、図６に示す第２工程を説明するための縦断面図である。

可撓性歯車３の製造方法は、図６に示すように、準備工程Ｓ１０と、外歯３３の歯先部を成形する第１工程Ｓ２０（歯すじ形成）と、外歯３３の歯底部を加工する第２工程Ｓ３０（部分歯たけ調整）と、を含む。以下、各工程を順次説明する。

［準備工程Ｓ１０］
まず、図７に示すように、筒体３０を準備する。この筒体３０は、例えば、外歯３３が形成されていない以外は可撓性歯車３と同様に構成され、端部に開口部を備える筒状の胴部３１を有する。ここで、筒体３０は、胴部３１の開口部側の端部に外歯３３が形成されるべき部分を有し、当該部分が胴部３１の他の部分よりも厚さの厚い厚肉部３４となっている。

このような筒体３０の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、前述した可撓性歯車３の構成材料からなる素材を鍛造により略カップ状とし、必要に応じて、その略カップ状の素材の不要部分を公知の機械加工により除去したり内周面および外周面を切削等により加工したりする方法が挙げられる。

［第１工程Ｓ２０］
次に、図８に示すように、歯先部３４Ａを成形する。より具体的には、前述した筒体３０の厚肉部３４（胴部３１）の外周面に、歯すじ方向αが胴部３１の中心軸に沿うように、歯先部３４Ａを成形（形成）する。これにより、歯先部３４Ａを有する筒体３０Ａが得られる。

ここで、歯先部３４Ａの開口部３６側（図８中左側）の端部は、第２歯部３３２となる。したがって、歯先部３４Ａは、剛性歯車２の内歯２３に噛み合うことが可能な歯たけＨ２であることが好ましい。なお、別工程で公知の機械加工により当該端部の歯たけを調整してもよい。

歯先部３４Ａの形成は、例えば、ホブ盤、歯車形削盤（歯車研削盤）、ワイヤー加工機またはマシニングセンタを用いて行うことができる。中でも、歯先部３４Ａの形成、すなわち第１工程Ｓ２０は、ホブ盤を用いて行うことが好ましい。これにより、比較的簡単かつ高精度に歯先部３４Ａを成形することができる。

［第２工程Ｓ３０］
次に、図９に示すように、第１歯部３３１を形成する。より具体的には、前述した筒体３０Ａの歯先部３４Ａの歯すじ方向での一部の底部を除去加工して、当該一部の歯たけを大きくする。これにより、第１歯部３３１および第２歯部３３２を有する外歯３３が形成される。

ここで、筒体３０Ａの除去加工される部分は、外歯３３の第１歯部３３１の歯底部となる。したがって、本工程の除去加工は、当該部分の歯たけがＨ１となるように行う。なお、別工程で公知の機械加工により当該部分の歯たけを調整してもよい。

また、筒体３０Ａの除去加工されない部分は、第１歯部３３１よりも歯たけの小さい部分として外歯３３の第２歯部３３２となる。したがって、第２工程Ｓ３０では、第２歯部３３２（歯たけの小さい部分）が外歯３３の歯幅の中心よりも開口部側に位置するように、除去加工を行う。これにより、前述したように、得られる可撓性歯車３の開口部側を効果的に撓みにくくすることができる。そのため、得られる可撓性歯車３は、開口部を径方向での一方向に拡げるように撓み変形させたとき、外歯３３の軸線ａに対する傾斜角度を効果的に小さくすることができ、剛性歯車２との噛み合い幅を大きくすることができる。

本工程の除去加工は、例えば、歯車形削盤（歯車研削盤）、ワイヤー加工機またはマシニングセンタ等の加工装置を用いて行うことができる。このように、第２工程Ｓ３０は、ホブ盤以外の加工装置を用いて行うことが好ましく、より具体的には、例えば、図９に示すように、バイト５０（切削工具）を用いた切削加工により除去加工を行うことが好ましい。これにより、歯底部の一部の除去加工を簡単かつ高精度に行うことができる。なお、図９では、バイト５０を胴部３１の開口部３６とは反対側から歯すじ方向αに沿った方向βに移動させ、段差部３３４となるべき部位（第２歯部３３２の図９中右側端）で停止し、このようにして必要範囲を除去加工した後にバイト５０を胴部３１から径方向外方（図９中上方）に離間させる場合を示している。

以上説明したように、可撓性歯車３の製造方法は、端部に開口部３６を備える筒状の胴部３１を有する筒体３０を準備する準備工程Ｓ１０と、胴部３１の外周面に、歯すじ方向αが胴部３１の中心軸（軸線ａ）に沿うように、外歯３３の歯先部を成形する第１工程Ｓ２０と、第１工程Ｓ２０後に、外歯３３の歯すじ方向αでの一部の歯底部を除去加工して、当該一部の歯たけを大きくする第２工程Ｓ３０と、を含む。

このような可撓性歯車３の製造方法によれば、外歯３３の歯先部の成形の後に歯底部の加工を行うことで、歯先に段差が形成されないようにして歯たけの異なる２つの歯部（第１歯部３３１および第２歯部３３２）を歯すじ方向αに並べた外歯３３を容易に形成することができる。そのため、剛性歯車２との噛み合いが良好な可撓性歯車３を容易に製造することができる。

以上、本発明の可撓性歯車の製造方法、可撓性歯車、歯車装置およびロボットを、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、本発明の可撓性歯車の製造方法は、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、本発明の可撓性歯車および歯車装置は、ロボット以外の任意の装置（動力伝達部を有する装置）にも設置することができる。

１…歯車装置、２…剛性歯車、３…可撓性歯車、４…波動発生器、２３…内歯、３０…筒体、３０Ａ…筒体、３１…胴部、３２…底部、３３…外歯、３４…厚肉部、３６…開口部、３４Ａ…歯先部、４１…本体部、４２…ベアリング、５０…バイト、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、３１１…内周面、３２１…孔、３２２…孔、３３１…第１歯部、３３２…第２歯部、３３３…厚肉部、３３４…段差、４１１…軸部、４１２…カム部、４２１…内輪、４２２…ボール、４２３…外輪、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、Ｓ１０…準備工程、Ｓ２０…第１工程、Ｓ３０…第２工程、ａ…軸線、α…方向、β…方向

Claims (8)

1. 端部に開口部を備える筒状の胴部を有する筒体を準備する準備工程と、
   前記胴部の外周面に、歯すじ方向が前記胴部の中心軸に沿うように、外歯の歯先部を成形する第１工程と、
   前記第１工程の後に、前記外歯の前記歯すじ方向での一部の歯底部を除去加工して、前記歯すじ方向での一部の歯たけを大きくする第２工程と、を含むことを特徴とする可撓性歯車の製造方法。
2. 前記第２工程は、ホブ盤以外の加工装置を用いて行う請求項１に記載の可撓性歯車の製造方法。
3. 前記第２工程では、前記歯たけの小さい部分が前記外歯の歯幅の中心よりも前記開口部側に位置するように、前記除去加工を行う請求項１または２に記載の可撓性歯車の製造方法。
4. 前記第２工程では、バイトを用いて前記除去加工を行う請求項１ないし３のいずれか１項に記載の可撓性歯車の製造方法。
5. 前記第１工程は、ホブ盤を用いて前記外歯の歯先部を成形する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の可撓性歯車の製造方法。
6. 可撓性を有し、外周面に外歯を有する筒状の胴部を備え、
   前記外歯は、
   第１歯部と、
   前記第１歯部に対して歯すじ方向に並んで設けられ、前記第１歯部よりも歯たけの小さい第２歯部と、を有し、
   前記第１歯部および前記第２歯部の歯底部同士の間には、段差が設けられ、
   前記第２歯部の歯面は、前記第１歯部の歯面と連続的な面であることを特徴とする可撓性歯車。
7. 請求項６に記載の可撓性歯車と、
   前記可撓性歯車と噛み合う内歯歯車と、を備えることを特徴とする歯車装置。
8. 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ている第２部材と、
   請求項７に記載の歯車装置であって、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、を備えることを特徴とするロボット。

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