JP2019138412A - ロボットおよび歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車装置の低コスト化を図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】内歯歯車と、前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車と、前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸まわりの周方向に移動させる波動発生器と、を有し、前記内歯歯車は、前記回転軸を含む平面で切断した断面視で、前記内歯歯車の歯すじを延長した仮想的な直線が前記回転軸に交差することを特徴とする歯車装置。【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の回転を歯車装置（減速機）により減速することが行われている。このような歯車装置として、例えば、特許文献１に開示されているような波動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、円環状の剛性内歯車と、剛性内歯車の内側に配置された可撓性外歯車と、可撓性外歯車の内側にはめ込まれた楕円状輪郭の波動発生器と、を有している。ここで、剛性内歯車と可撓性外歯車は、歯数差を有しており、可撓性外歯車は、波動発生器によって楕円状に撓められ、楕円状の長軸方向の両端部分において剛性内歯車に噛み合っている。そして、波動発生器を回転させると、剛性内歯車と可撓性外歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、剛性内歯車と可撓性外歯車がこれらの歯数差に応じて相対回転する。

特開２０１２−２５１５８８号公報

特許文献１に記載の波動歯車装置では、剛性内歯車と可撓性外歯車のそれぞれの歯すじ方向が両歯車の回転軸に対して平行であるため、両歯車および波動発生器の寸法精度のみによって両歯車の歯当たり強さ等が決まってしまう。そのため、特許文献１に記載の波動歯車装置では、両歯車および波動発生器に高い寸法精度が要求され、その結果、波動歯車装置の低コスト化を図ることが難しいという課題がある。

本発明の適用例に係るロボットは、第１部材と、
前記第１部材に対して回動する第２部材と、
前記第１部材に対して前記第２部材を回動させる駆動力を前記第１部材および前記第２部材の一方側から他方側へ伝達する歯車装置と、を有し、
前記歯車装置は、
内歯歯車と、
前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車と、
前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸まわりの周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
前記内歯歯車、前記外歯歯車および前記波動発生器のうちの一つが前記第１部材に対して接続され、他の一つが前記第２部材に対して接続され、
前記回転軸を含む平面で切断した断面視で、前記内歯歯車の歯すじを延長した仮想的な直線が前記回転軸に交差する。

本発明の実施形態に係るロボットの概略構成を示す側面図である。 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に示す歯車装置の正面図（軸線ａ方向から見た図）である。 図２に示す歯車装置を模式的に示す断面図（軸線ａを含む平面に沿って切断した図）である。 図２に示す歯車装置における波動発生器の外周面および自然状態の外歯歯車の内周面の状態を模式的に示す図である。 図２に示す歯車装置における内歯歯車の軸線ａ方向での位置の調整を説明するための拡大断面図である。 従来の歯車装置を模式的に示す断面図（軸線ａを含む平面に沿って切断した図）である。 本発明の第２実施形態に係る歯車装置を模式的に示す断面図（軸線ａを含む平面に沿って切断した図）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
図１は、本発明の実施形態に係るロボットの概略構成を示す側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図１中の基台側を「基端側」、その反対側（エンドエフェクター側）を「先端側」と言う。また、図１の上下方向を「鉛直方向」とし、左右方向を「水平方向」とする。

図１に示すロボット１００は、例えば、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に用いられるロボットである。このロボット１００は、図１に示すように、基台１１０と、第１アーム１２０と、第２アーム１３０と、作業ヘッド１４０と、エンドエフェクター１５０と、配線引き回し部１６０と、を有している。以下、ロボット１００の各部を順次簡単に説明する。

基台１１０は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台１１０の内部には、ロボット１００を統括制御する制御装置１９０が設置されている。また、基台１１０には、基台１１０に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｊ１（回動軸）まわりに回動可能に第１アーム１２０が連結している。

ここで、基台１１０内には、第１駆動部１７０が設置されている。第１駆動部１７０は、第１アーム１２０を回動させる駆動力を発生させるサーボモーター等の第１モーターであるモーター１７１と、モーター１７１の駆動力の回転を減速する第１減速機である歯車装置１と、を有する。歯車装置１の入力軸は、モーター１７１の回転軸に連結され、歯車装置１の出力軸は、第１アーム１２０に連結されている。そのため、モーター１７１が駆動し、その駆動力が歯車装置１を介して第１アーム１２０に伝達されると、第１アーム１２０が第１軸Ｊ１まわりに水平面内で回動する。

第１アーム１２０の先端部には、第１アーム１２０に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｊ２（回動軸）まわりに回動可能に第２アーム１３０が連結している。第２アーム１３０内には、図示しないが、第２駆動部が設定されている。この第２駆動部は、第２アーム１３０を回動させる駆動力を発生させる第２モーターと、第２モーターの駆動力の回転を減速する第２減速機とを有する。そして、第２モーターの駆動力が第２減速機を介して第２アーム１３０に伝達されることにより、第２アーム１３０が第１アーム１２０に対して第２軸Ｊ２まわりに水平面内で回動する。

第２アーム１３０の先端部には、作業ヘッド１４０が配置されている。作業ヘッド１４０は、第２アーム１３０の先端部に同軸的に配置されたスプラインナットおよびボールネジナット（ともに図示せず）に挿通されたスプラインシャフト１４１を有している。スプラインシャフト１４１は、第２アーム１３０に対して、その軸Ｊ３まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。

第２アーム１３０内には、図示しないが、回転モーターおよび昇降モーターが配置されている。回転モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナットに伝達され、スプラインナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が鉛直方向に沿う軸Ｊ３まわりに正逆回転する。

一方、昇降モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナットに伝達され、ボールネジナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が上下に移動する。

スプラインシャフト１４１の先端部（下端部）には、エンドエフェクター１５０が連結されている。エンドエフェクター１５０としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの等が挙げられる。

第２アーム１３０内に配置された各電子部品（例えば、第２モーター、回転モーター、昇降モーター等）に接続される複数の配線は、第２アーム１３０と基台１１０とを連結する管状の配線引き回し部１６０内を通って基台１１０内まで引き回されている。さらに、かかる複数の配線は、基台１１０内でまとめられることによって、モーター１７１および図示しないエンコーダーに接続される配線とともに、基台１１０内に設置された制御装置１９０まで引き回される。

以上のようなロボット１００は、第１部材である基台１１０と、基台１１０に対して回動する第２部材である第１アーム１２０と、基台１１０に対して第１アーム１２０を回動させる駆動力を基台１１０および第１アーム１２０の一方側から他方側へ駆動力を伝達する歯車装置１と、を有する。なお、第１アーム１２０および第２アーム１３０を含む構造体が「第２部材」であるとも言える。また、「第２部材」がエンドエフェクター１５０を含んでいてもよい。また、「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。

２．歯車装置
＜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に示す歯車装置の正面図（軸線ａ方向から見た図）である。図４は、図２に示す歯車装置を模式的に示す断面図（軸線ａを含む平面に沿って切断した図）である。図５は、図２に示す歯車装置における波動発生器の外周面および自然状態の外歯歯車の内周面の状態を模式的に示す図である。図６は、図２に示す歯車装置における内歯歯車の軸線ａ方向での位置の調整を説明するための拡大断面図である。図７は、従来の歯車装置を模式的に示す断面図（軸線ａを含む平面に沿って切断した図）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、内歯歯車２と、内歯歯車２の内側に配置されているカップ型の外歯歯車３と、外歯歯車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。また、図示しないが、歯車装置１の各部には、必要に応じて、グリース等の潤滑剤が適宜配置されている。

ここで、内歯歯車２、外歯歯車３および波動発生器４のうちの一つが前述したロボット１００の基台１１０（第１部材）に対して接続され、他の一つが前述したロボット１００の第１アーム１２０（第２部材）に対して接続される。本実施形態では、内歯歯車２が基台１１１（第１部材）に対して固定され、外歯歯車３が第１アーム１２１（第２部材）に対して接続され、波動発生器４が前述したロボット１００のモーター１７１の回転軸に接続される。本実施形態では、図４に示すように、内歯歯車２は、部材６に対してスペーサー７を介して接続されており、部材６は、基台１１０であるか、または、基台１１０に接続（固定）された部材である。

モーター１７１の回転軸が回転すると、波動発生器４はモーター１７１の回転軸と同じ回転速度で回転する。そして、内歯歯車２および外歯歯車３は、互いに歯数が異なるため、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、これらの歯数差に起因して軸線ａ（回転軸）まわりに相対的に回転する。本実施形態では、内歯歯車２の歯数の方が外歯歯車３の歯数より多いため、モーター１７１の回転軸の回転速度よりも低い回転速度で外歯歯車３を回転させることができる。すなわち、波動発生器４を入力軸側、外歯歯車３を出力軸側とする減速機を実現することができる。

なお、内歯歯車２、外歯歯車３および波動発生器４の接続形態は、前述した形態に限定されず、例えば、外歯歯車３を基台１１１に対して固定し、内歯歯車２を第１アーム１２１に対して接続しても、歯車装置１を減速機として用いることができる。また、外歯歯車３をモーター１７１の回転軸に接続しても、歯車装置１を減速機として用いることができ、この場合、波動発生器４を基台１１１に対して固定し、内歯歯車２を第１アーム１２１に対して接続すればよい。また、歯車装置１を増速機として用いる場合、すなわち、モーター１７１の回転軸の回転速度よりも高い回転速度で外歯歯車３を回転させる場合、前述した入力側（モーター１７１側）と出力側（第１アーム１２１側）との関係を反対にすればよい。

このような歯車装置１において、図４に示すように、軸線ａを含む平面で切断した断面視で、内歯歯車２の歯すじを延長（内歯２３の歯元を延長）した仮想的な直線ｂは、軸線ａに対し非平行であり、軸線ａに位置Ｐにて交差する。これにより、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を変えることで、内歯歯車２と外歯歯車３との歯当たりの強さ等を調整することができる。そのため、内歯歯車２、外歯歯車３および波動発生器４の寸法精度を過度に高めなくても、内歯歯車２と外歯歯車３との良好な噛み合いを実現することができる。以下、歯車装置１の各部について説明する。

図２ないし図４に示すように、内歯歯車２は、内歯２３を有し、径方向に実質的に撓まない剛体で構成されたリング状の剛性歯車である。

図４に示すように、内歯２３の歯すじ方向は、軸線ａに対して傾斜している。したがって、軸線ａを含む平面で切断した断面視で、内歯歯車２の歯すじを延長した仮想的な直線が軸線ａに位置Ｐにて交差する。本実施形態では、内歯歯車２の内径が図４中右側から左側に向けて小さくなるように、内歯歯車２の歯すじ方向が軸線ａに対して傾斜している。そのため、位置Ｐが内歯歯車２の歯幅の中心Ｃよりも底部３２側（他端部側）にある。なお、内歯２３は、平歯車であっても、はすば歯車であってよく、いずれの場合でも、軸線ａを含む平面で切断した断面視では、直線ｂが軸線ａに交差する。

ここで、内歯歯車２は、基台１１０（第１部材）に対して接続されており、内歯歯車２と部材６または基台１１０（第１部材）との間には、スペーサー７が配置されている。このように配置されたスペーサー７の厚さを変更することで、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を容易に変えることができる。なお、部材６の構成材料は、例えば金属材料等であり、基台１１０の構成材料と同じであってもよいし異なっていてもよい。

スペーサー７は、例えば、板状またはシート状の部材であり、内歯歯車２と部材６との間の距離をスペーサー７の厚さに応じて規制する。スペーサー７の構成材料としては、特に限定されず、樹脂材料、金属材料、セラミックス材料等が挙げられる。中でも、内歯歯車２と部材６との間の距離の変動を低減する観点から、金属材料またはセラミックス材料を用いることが好ましい。なお、スペーサー７は、単一材料で構成されていてもよいし、複合材料で構成されていてもよい。また、スペーサー７は、ギャップ材を含有した接着剤であってもよい。

厚さの異なる複数のスペーサー７を用意しておけば、内歯歯車２と部材６との間に配置するスペーサー７を厚さの異なるスペーサー７に交換することで、例えば図６中２点鎖線で示すように、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を変えることができる。また、スペーサー７は、複数枚の部材で構成されていてもよく、内歯歯車２と部材６との間に配置する当該部材の枚数を変更することで、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を変えることもできる。なお、内歯歯車２と部材６との間にスペーサー７が配置されていなくてもよく、この場合、内歯歯車２と部材６との間の距離が最も近くなる。

ここで、内歯歯車２と部材６との固定方法としては、特に限定されないが、例えば、ネジ止め等が挙げられる。内歯歯車２と部材６との固定方法がネジ止めである場合、スペーサー７を内歯歯車２および部材６に共締めすればよく、また、内歯歯車２と部材６との間に配置するスペーサー７の交換等を行う際、内歯歯車２と部材６とを固定するネジを緩め必要に応じて外せばよい。

外歯歯車３は、内歯歯車２の内側に挿通されている。この外歯歯車３は、内歯歯車２の内歯２３に噛み合う外歯３３（歯）を有し、径方向に撓み変形可能な可撓性歯車である。また、外歯歯車３の歯数は、内歯歯車２の歯数よりも少ない。このように外歯歯車３および内歯歯車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、外歯歯車３は、カップ状をなし、その外周面に外歯３３が形成されている。ここで、外歯歯車３は、一端部（図４中右側端部）が開口している筒状の胴部３１と、胴部３１の他端部（図４中左側端部）から径方向（本実施形態では径方向内側）に延びている取付部である底部３２と、を有する。胴部３１は、軸線ａを中心とし、内歯歯車２に噛み合う外歯３３を有する。底部３２には、出力側の軸体（例えばモーター１７１の回転軸）がネジ止め等により取り付けられる。

図３に示すように、波動発生器４は、外歯歯車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、外歯歯車３の胴部３１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を内歯歯車２の内歯２３に噛み合わせる。ここで、外歯歯車３および内歯歯車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、カム４１と、カム４１の外周に装着されている軸受４２と、を有している。カム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、図３中の上下方向を長軸Ｌａとする楕円形または長円形をなしている。軸受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。

図４に示すように、内輪４２１は、カム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。外輪４２３の外周面４２４は、胴部３１の内周面３１１に当接している。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、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、図示しない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、カム４１が軸線ａまわりに回転することに伴って、カム部４１２の向き（長軸Ｌａの向き）が変わり、それに伴って、外輪４２３も変形し、内歯歯車２および外歯歯車３の互いの噛み合い位置を周方向に移動させる。なお、このとき、内輪４２１は、カム部４１２の外周面に対して固定的に設置されているため、変形状態は変わらない。

このように、波動発生器４は、外歯歯車３の内周面３１１に接触する楕円形の外周面４２４を有する。ここで、図５に示すように、外周面４２４の長軸Ｌａ方向での長さをα［ｍｍ］とし、外周面４２４の短軸Ｌｂ方向での長さをβ［ｍｍ］とし、図４に示すように、軸線ａ（回転軸）を含む平面で切断した断面視で直線ｂと軸線ａ（回転軸）とのなす角度をδ［度］とし、軸線ａに沿った方向における底部３２（取付部）と内歯歯車２の歯幅の中心Ｃとの間の距離をＬ［ｍｍ］としたとき、
ａｔａｎ（（α−β）／４Ｌ）−０．６≦δ≦ａｔａｎ（（α−β）／４Ｌ）＋０．６
なる関係を満たすことが好ましい。これにより、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い長さを長くすることができる。さらに、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を変えたとき、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い長さの変化を小さくすることもできる。

なお、外歯歯車３を軸線ａおよび長軸Ｌａを含む平面で切断したときの軸線ａに対する胴部３１の傾斜角度（テーパー角度）をθとしたとき、θ＝ａｔａｎ（（α―β）／４Ｌ）の関係を満たす。また、図５では、外歯歯車３の内周面３１１の自然状態（波動発生器４が装着されておらず外力が付与されていない状態）を鎖線で示している。自然状態の内周面３１１の直径は、（α＋β）／２である。

また、軸線ａ（回転軸）を含む平面で切断した断面視で直線ｂと軸線ａ（回転軸）とのなす角度δは、０度よりも大きければよく、特に限定されないが、０．０１度以上０．６度以下の範囲内にあることが好ましく、０．０１度以上０．３度以下の範囲内にあることがより好ましく、０．１度以上０．３度以下の範囲内にあることがさらに好ましい。これにより、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を容易かつ高精度に変えることができる。例えば、内歯歯車２の歯幅が５ｍｍである場合、角度δが０．０１度以上０．６度以下の範囲内にあると、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を１ｍｍ変えることで、両歯車の噛み合い寸法を０．２μｍ〜１０μｍ程度の範囲内で調整することが可能である。したがって、この場合、スペーサー７の厚さを０．２μｍ〜１０μｍ程度の範囲内とすればよい。

これに対し、角度δが小さすぎると、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での寸法を大きくしないと、両歯車の歯当たり強さ等の必要な調整の幅を確保することが難しい。一方、角度δが大きすぎると、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い長さを長くすることが難しく、歯車装置１の耐久性が低下する傾向を示す。

以上のように、歯車装置１は、内歯歯車２と、内歯歯車２に部分的に噛み合って内歯歯車２に対して軸線ａ（回転軸）まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車３と、外歯歯車３の内周面３１１に接触し、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い位置を軸線ａまわりの周方向に移動させる波動発生器４と、を有する。

そして、軸線ａ（回転軸）を含む平面で切断した断面視で、内歯歯車２の歯すじを延長した仮想的な直線ｂが軸線ａに位置Ｐにて交差する。これにより、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を変えることで、内歯歯車２と外歯歯車３との歯当たりの強さ等を調整することができる。そのため、内歯歯車２または外歯歯車３に寸法バラつきがあっても、内歯歯車２と外歯歯車３との所望の歯当たりの強さ等を得ることができる。これにより、内歯歯車２および外歯歯車３の寸法精度を過度に高める必要がなく、その結果、歯車装置１の低コスト化を図ることができる。なお、直線ｂは、内歯２３の歯元または歯先を延長した直線である。

ここで、外歯歯車３は、一端部（図４中右側端部）が開口している筒状の胴部３１と、胴部３１の他端部（図４中左側端部）から径方向（本実施形態では径方向内側）に延びている取付部である底部３２と、を有し、胴部３１は、軸線ａを中心とし、内歯歯車２に噛み合う外歯３３を有する。そして、本実施形態では、軸線ａ（回転軸）を含む平面で切断した断面視で、直線ｂと軸線ａ（回転軸）とが交差する位置Ｐが内歯歯車２の歯幅の中心Ｃよりも底部３２側（他端部側）にある。

このように、位置Ｐが内歯歯車２の歯幅の中心Ｃよりも底部３２側にあることにより、内歯歯車２の内歯２３と外歯歯車３の外歯３３とがこれらの噛み合い部において軸線ａに対して同じ側に傾斜することとなる。そのため、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い長さを長くすることができる。また、内歯歯車２の内歯２３と外歯歯車３の外歯３３とがこれらの噛み合い部において軸線ａに対して同じ側に傾斜していると、後述する第２実施形態に示す場合に比べて、内歯歯車２と外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を変えたとき、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い長さの変化を小さくすることもできる。

一方、図７に示す従来の歯車装置１Ｘのように、内歯歯車２Ｘの内歯２３Ｘの歯すじ方向、すなわち内歯２３Ｘの歯元を延長した仮想的な直線ｂ’が軸線ａに平行である場合、内歯歯車２と外歯歯車３との歯当たりの強さ等は、内歯歯車２、外歯歯車３および波動発生器４の寸法精度によって決まってしまう。そのため、この場合、内歯歯車２と外歯歯車３との所望の歯当たり強さ等の噛み合い状態を実現するには、内歯歯車２、外歯歯車３および波動発生器４の寸法精度を極めて高くする必要があり、その結果、歯車装置１Ｘの高コスト化を招いてしまう。なお、内歯歯車２Ｘの内歯２３Ｘの歯すじ方向が軸線ａに平行であるため、内歯歯車２Ｘと外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を変えても、内歯歯車２Ｘと外歯歯車３との歯当たり強さは基本的に変わらない。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る歯車装置を模式的に示す断面図（軸線ａを含む平面に沿って切断した図）である。

本実施形態は、内歯歯車の構成および取付が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。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。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図８に示す歯車装置１Ａは、内歯歯車２Ａと、内歯歯車２Ａに部分的に噛み合って内歯歯車２Ａに対して軸線ａ（回転軸）まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車３と、外歯歯車３の内周面３１１に接触し、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い位置を軸線ａまわりの周方向に移動させる波動発生器４と、を有する。

本実施形態では、内歯歯車２Ａの内径が図８中左側から右側に向けて小さくなるように、内歯歯車２Ａの歯すじ方向が軸線ａに対して傾斜している。ここで、外歯歯車３は、一端部（図８中右側端部）が開口している筒状の胴部３１と、胴部３１の他端部（図８中左側端部）から径方向（本実施形態では径方向内側）に延びている取付部である底部３２と、を有し、胴部３１は、軸線ａを中心とし、内歯歯車２に噛み合う外歯３３を有する。そして、軸線ａ（回転軸）を含む平面で切断した断面視で、直線ｂと軸線ａとが交差する位置Ｐが内歯歯車２Ａの歯幅の中心Ｃよりも底部３２とは反対側（一端部側）にある。これにより、図８に示すように、内歯歯車２Ａを取り付ける部材６Ａを内歯歯車２Ａに対して底部３２とは反対側に配置する場合、内歯歯車２Ａと外歯歯車３との軸線ａに沿った方向での相対位置を容易に変えることができる。

なお、内歯歯車２Ａは、部材６Ａに対してスペーサー７を介して接続されており、部材６Ａは、基台１１０であるか、または、基台１１０に接続（固定）された部材である。

外歯歯車３の外歯３３は、内歯歯車２Ａの内歯２３との噛み合い部において内歯２３の歯すじ方向と同じ側に軸線ａに対して傾斜している部分を有することが好ましい。これにより、内歯歯車２Ａと外歯歯車３との噛み合い長さを長くすることができる。

以上説明したような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮させることができる。

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、前述した実施形態では、水平多関節ロボットについて説明したが、本発明のロボットは、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、垂直多関節ロボットにも適用可能である。

前述した実施形態では、歯車装置が有する外歯歯車がカップ状（有底筒状）をなす場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、外歯歯車は、ハット状（つば付き筒状）をなしていてもよい。外歯歯車がハット状をなす場合、外歯歯車は、胴部の他端部から径方向外側に延びているフランジ部を取付部として有する。

１…歯車装置、１Ａ…歯車装置、１Ｘ…歯車装置、２…内歯歯車、２Ａ…内歯歯車、２Ｘ…内歯歯車、３…外歯歯車、４…波動発生器、６…部材、６Ａ…部材、７…スペーサー、２３…内歯、２３Ｘ…内歯、３１…胴部、３２…底部、３３…外歯、４１…カム、４２…軸受、１００…ロボット、１１０…基台、１１１…基台、１２０…第１アーム、１２１…第１アーム、１３０…第２アーム、１４０…作業ヘッド、１４１…スプラインシャフト、１５０…エンドエフェクター、１６０…部、１７０…第１駆動部、１７１…モーター、１９０…制御装置、３１１…内周面、４１１…軸部、４１２…カム部、４２１…内輪、４２２…ボール、４２３…外輪、４２４…外周面、Ｃ…中心、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、Ｊ３…軸、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、ａ…軸線、ｂ…直線、ｂ’…直線、Ｐ…位置、δ…角度

Claims (7)

1. 第１部材と、
   前記第１部材に対して回動する第２部材と、
   前記第１部材に対して前記第２部材を回動させる駆動力を前記第１部材および前記第２部材の一方側から他方側へ伝達する歯車装置と、を有し、
   前記歯車装置は、
   内歯歯車と、
   前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車と、
   前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸まわりの周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
   前記内歯歯車、前記外歯歯車および前記波動発生器のうちの一つが前記第１部材に対して接続され、他の一つが前記第２部材に対して接続され、
   前記回転軸を含む平面で切断した断面視で、前記内歯歯車の歯すじを延長した仮想的な直線が前記回転軸に交差することを特徴とするロボット。
2. 前記外歯歯車は、
   前記内歯歯車に噛み合う外歯を有し、前記回転軸を中心とし、一端部が開口している筒状の胴部と、
   前記胴部の他端部から径方向に延びている取付部と、を有し、
   前記断面視で、前記直線と前記回転軸とが交差する位置が前記内歯歯車の歯幅の中心よりも前記一端部側にある請求項１に記載のロボット。
3. 前記外歯歯車は、
   前記内歯歯車に噛み合う外歯を有し、前記回転軸を中心とし、一端部が開口している筒状の胴部と、
   前記胴部の他端部から径方向に延びている取付部と、を有し、
   前記断面視で、前記直線と前記回転軸とが交差する位置が前記内歯歯車の歯幅の中心よりも前記他端部側にある請求項１に記載のロボット。
4. 前記波動発生器は、
   前記外歯歯車の内周面に接触する楕円形の外周面を有し、
   前記外周面の長軸方向での長さをα［ｍｍ］とし、前記外周面の短軸方向での長さをβ［ｍｍ］とし、前記断面視で前記直線と前記回転軸とのなす角度をδ［度］とし、前記回転軸に沿った方向における前記取付部と前記内歯歯車の歯幅の中心との間の距離をＬ［ｍｍ］としたとき、
   ａｔａｎ（（α−β）／４Ｌ）−０．６≦δ≦ａｔａｎ（（α−β）／４Ｌ）＋０．６
   なる関係を満たす請求項２または３に記載のロボット。
5. 前記内歯歯車は、前記第１部材に対して接続され、
   前記内歯歯車と前記第１部材との間にスペーサーが配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記断面視で前記直線と前記回転軸とのなす角度が０．０１度以上０．６度以下の範囲内にある請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 内歯歯車と、
   前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車と、
   前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸まわりの周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
   前記内歯歯車は、前記回転軸を含む平面で切断した断面視で、前記内歯歯車の歯すじを延長した仮想的な直線が前記回転軸に交差することを特徴とする歯車装置。

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