JP2020159480A - 歯車装置およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】外歯歯車の内周面に近い位置に効率よく潤滑剤を供給可能な歯車装置、および、かかる歯車装置を備えるロボットを提供すること。【解決手段】内歯歯車と、可撓性を有し、前記内歯歯車に一部が噛み合いながら回動軸まわりに回動する外歯歯車と、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周方向に移動させる波動発生器と、回動軸上に設けられていて、前記外歯歯車の内部に前記外歯歯車の外部から潤滑剤を供給する孔を有する潤滑剤供給部材と、を備え、前記潤滑剤供給部材は前記内周面に対向する対向面を有し、前記孔の開口部は前記対向面に設けられていることを特徴とする歯車装置。【選択図】図２

Description

本発明は、歯車装置およびロボットに関するものである。

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駆動により回動させるが、その際、そのモーターからの駆動力の回転を減速機（歯車装置）により減速してからロボットアームに伝達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に記載されている遊星減速機が知られている。遊星減速機は、遊星歯車機構を介してモーターの回転駆動力を減速させて出力軸に伝達する。そして、出力軸は、複数のボルトによりロボットのアームに連結されており、出力軸の回動にしたがってアームが揺動するように構成されている。また、複数のボルトが位置する円の中心には、減速機に潤滑油を供給する給油用のニップルが装着されている。これにより、減速機が安定的に駆動するようになっている。この給油用ニップルは、減速機とアームとを連結する際の位置決めピンに軸芯方向の貫通孔を設け、その貫通孔に挿着されている。したがって、潤滑油は、この貫通孔を介して遊星歯車機構へ供給されると考えられる。一方で近年、開発が進んでいる波動減速機の場合、外歯歯車と内歯歯車との噛み合い位置に潤滑剤が流れていくようにするには、外歯歯車の内部の内周面に潤滑剤を供給することが必要である。しかしながら、外歯歯車は例えばコップ状をなしているため、例えば回転軸に貫通孔を設け、その貫通孔を介して供給することが考えられる。

特開平３−２８１１９２号公報

波動減速機の外歯歯車の内部に潤滑剤を供給する孔が回転軸にあると、回転軸は外歯歯車の内周面が存在している位置からずれていることから、回転軸上に潤滑油を供給しても、十分な効果が得られない。このため、従来では、外歯歯車の内周面に潤滑油を効率よく供給することができないという課題があった。

本発明の適用例に係る歯車装置は、
内歯歯車と、
可撓性を有し、前記内歯歯車に一部が噛み合いながら回動軸まわりに回動する外歯歯車と、
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周方向に移動させる波動発生器と、
回動軸上に設けられていて、前記外歯歯車の内部に前記外歯歯車の外部から潤滑剤を供給する孔を有する潤滑剤供給部材と、を備え、
前記潤滑剤供給部材は前記内周面に対向する対向面を有し、前記孔の開口部は前記対向面に設けられていることを特徴とする。

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。 第１実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。 図２に示す歯車装置本体の正面図であって軸線ａ方向から見た図である。 図２に示す潤滑剤供給部材の側面図である。 図２に示す潤滑剤供給部材の下面図である。 第２実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。 第２実施形態の変形例に係る潤滑剤供給部材を示す側面図である。 第３実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。 第３実施形態の変形例に係る潤滑剤供給部材を示す側面図である。 第４実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。

以下、本発明の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、ロボットについて簡単に説明する。

図１は、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および図２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、すなわち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」とするが、これらの記載は、ロボットの載置方向を制限するものではない。

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、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、鉛直方向に延在する第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。すなわち、基台１１０に対して第１アーム１２０が相対的に回動する。

ここで、基台１１０内には、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１７０（駆動源）と、モーター１７０の駆動力の回転を減速する第１減速機である歯車装置１０と、が設置されている。歯車装置１０の入力軸は、モーター１７０の回転軸に連結され、歯車装置１０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１７０が駆動し、その駆動力が歯車装置１０を介して第１アーム１２０に伝達されると、第１アーム１２０が基台１１０に対して第１軸Ｊ１まわりに水平面内で相対的に回動する。すなわち、モーター１７０は、歯車装置１０に向けて駆動力を出力する駆動源である。

第１アーム１２０の先端部には、第１アーム１２０に対して、鉛直方向に延在する第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、が設置されている。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には、その先端部に同軸的に配置された図示しないスプラインナットおよびボールネジナットと、それらに挿通されたスプラインシャフト１４１と、が設けられている。スプラインシャフト１４１は、第２アーム１３０に対して、図１に示す第３軸Ｊ３まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動可能となっている。

また、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が鉛直方向に沿う第３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の先端部には、エンドエフェクター１５０が連結されている。図１では、一例としてハンド様のエンドエフェクター１５０を図示しているが、エンドエフェクター１５０の種類は、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であってもよい。

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１７０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。

なお、第１アーム１２０および第２アーム１３０をまとめて「第２部材」と捉えてもよい。また、「第２部材」が、第１アーム１２０および第２アーム１３０に加え、さらにエンドエフェクター１５０を含んでいてもよい。

また、本実施形態では、第１減速機が歯車装置１０で構成されているが、第２減速機が歯車装置１０で構成されていてもよく、また、第１減速機および第２減速機の双方が歯車装置１０で構成されていてもよい。第２減速機が歯車装置１０で構成されている場合、第１アーム１２０を「第１部材」と捉え、第２アーム１３０を「第２部材」と捉えればよい。

また、本実施形態では、モーター１７０および歯車装置１０は基台１１０に設けられているが、モーター１７０および歯車装置１０は第１アーム１２０に設けられていてもよい。この場合、歯車装置１０の出力軸を基台１１０に連結すればよい。

２．歯車装置
次に、歯車装置について説明する。

２．１ 第１実施形態
まず、第１実施形態に係る歯車装置について説明する。
図２は、第１実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。図３は、図２に示す歯車装置本体の正面図であって軸線ａ方向から見た図である。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、また、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に示す歯車装置１０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１０は、歯車装置本体１と、歯車装置本体１を収納しているケース５と、を有し、これらが一体化されている。以下、歯車装置１０の各部を説明する。なお、ケース５は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。

２．１．１ 歯車装置本体
歯車装置本体１は、内歯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。

本実施形態では、剛性歯車２が前述したロボット１００の基台１１０（第１部材）にケース５を介して接続され、可撓性歯車３が前述したロボット１００の第１アーム１２０（第２部材）に接続され、波動発生器４が前述したロボット１００の基台１１０に配置されているモーター１７０の回転軸に接続されている。

モーター１７０の回転軸が回転すると、波動発生器４はモーター１７０の回転軸と同じ回転速度で回転する。そして、剛性歯車２および可撓性歯車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軸線ａまわりに相対的に回転する。本実施形態では剛性歯車２の歯数の方が可撓性歯車３の歯数より多いため、モーター１７０の回転軸の回転速度よりも低い回転速度で可撓性歯車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、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。

なお、ケース５の形態によっては、可撓性歯車３を基台１１０に接続し、剛性歯車２を第１アーム１２０に接続しても、歯車装置１０を減速機として用いることができる。また、可撓性歯車３にモーター１７０の回転軸を接続しても、歯車装置１０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１１０に接続し、剛性歯車２を第１アーム１２０に接続すればよい。また、歯車装置１０を増速機として用いる場合、すなわちモーター１７０の回転軸の回転速度よりも高い回転速度で可撓性歯車３を回転させる場合、前述した入力側と出力側との関係を反対にすればよい。

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歯車である。本実施形態では、剛性歯車２は平歯車である。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、はすば歯車またはやまば歯車であってもよい。

図２および図３に示すように、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の一部に噛み合う外歯３３を有する外歯歯車である。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、すなわち図２中下側の端部が開口した開口端３６を有するカップ状をなし、その開口端３６から他端に向かって外歯３３が形成されている。ここで、可撓性歯車３は、軸線ａまわりの筒状をなす胴部３１と、胴部３１の軸線ａ方向での他端部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に比べ開口端３６が径方向に撓み易くなるので、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。さらに、出力軸となる出力軸部材６２が接続されている底部３２の剛性を高めることができる。このようなことから歯車装置１０は、バックラッシュが非常に小さく、反転を繰り返す用途に適していて、また同時噛み合い歯数の比率が大きいために１枚の歯にかかる力が小さくなり高トルク容量を得ることもできる。

図２および図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の開口端３６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ることにより、可撓性歯車３の外歯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まわりに回転可能なように、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。

軸部４１１には、入力軸６１が接続されている。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。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。ここで、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。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しつつ転動させる軌道面を有している。また、複数のボール４２２は、内輪４２１の周方向における互い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、後述するように、可撓性歯車３には、出力軸部材６２が接続されている。出力軸部材６２は、可撓性歯車３と第１アーム１２０との間に位置し、可撓性歯車３に伝達された駆動力を第１アーム１２０に伝達する。

なお、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、鉄系材料等の金属材料で構成されている。

２．１．２ ケース
図２に示すケース５は、軸受１３を介して入力軸６１を支持している略板状の蓋体１１と、軸受１４を介して出力軸部材６２を支持しているカップ状の本体１２と、を有する。ここで、蓋体１１および本体１２は、互いに連結されてそれらの内側に空間を構成しており、その空間には、前述した歯車装置本体１が収納されている。また、蓋体１１および本体１２の少なくとも一方には、前述した歯車装置本体１の剛性歯車２が、例えばネジ止め、圧入等により固定されている。

蓋体１１の内壁面１１１は、可撓性歯車３の開口端３６を覆うように軸線ａを法線とする平面に拡がる形状をなしている。また、本体１２の内壁面１２１は、可撓性歯車３の外周面に沿った形状をなしている。このようなケース５は、前述したロボット１００の基台１１０に固定されている。ここで、蓋体１１は、基台１１０と別体であって、例えばネジ止め等により基台１１０に固定されていてもよいし、基台１１０と一体であってもよい。また、蓋体１１と本体１２とを備えるケース５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、セラミックス材料等が挙げられる。

ケース５と歯車装置本体１との間には、潤滑剤Ｇが供給されている。潤滑剤Ｇは、例えばグリース、すなわち半固体状潤滑剤であり、図２に示すように、互いに接触する接触部であり、かつ、互いに摺動する摺動部である可撓性歯車３と波動発生器４との間に配置されている。また、必要に応じて、図２に示すように、噛み合い部である剛性歯車２と可撓性歯車３との間にも配置されている。以下、これら噛み合い部や接触部および摺動部のことを「潤滑対象部」という。このような潤滑対象部に潤滑剤Ｇを供給することにより、当該潤滑対象部の摩擦を低減することができる。

２．１．３ 潤滑剤供給部材
軸受１４を介してケース５で支持されている出力軸部材６２は、ケース５の外側に位置する基部６２２と、基部６２２から突出し、軸受１４の内周に挿入されている突出部６２４と、を有している。突出部６２４は、例えば円柱状をなし、その側面と軸受１４の内面とが接している。これにより、突出部６２４は、軸受１４を介してケース５によって回動可能に支持されている。また、出力軸部材６２は、軸線ａと重なる位置に設けられ、突出部６２４の図２の下面に開口する下面凹部６２６を有している。

一方、可撓性歯車３の内部には、潤滑剤供給部材７が設けられている。潤滑剤供給部材７は、円柱状をなす基部７２と、基部７２から図２の上方に突出する突出部７４と、を有している。突出部６２４は、例えば円柱状をなしている。さらに、可撓性歯車３の底部３２には、軸線ａの延在方向に貫通する貫通孔３２２が設けられている。そして、可撓性歯車３の貫通孔３２２に、潤滑剤供給部材７の突出部７４が挿入されている。また、この突出部７４は、貫通孔３２２を経て、出力軸部材６２の下面凹部６２６にも挿入されている。これにより、潤滑剤供給部材７の基部７２と出力軸部材６２の基部６２２との間に、可撓性歯車３の底部３２を挟むことができる。その結果、出力軸部材６２、可撓性歯車３および潤滑剤供給部材７を互いに固定し、可撓性歯車３の回転力を出力軸部材６２に伝達することができる。また、それとともに、潤滑剤供給部材７の突出部７４は、可撓性歯車３と出力軸部材６２とを互いに位置合わせする機能も有している。

また、出力軸部材６２は、軸線ａと重なる位置に設けられ、基部６２２の上面に開口する上面凹部６２８を有している。そして、上面凹部６２８には、グリースニップル８が挿入されている。グリースニップル８は、上面凹部６２８に螺合している図示しないネジを備える本体部８２と、本体部８２に装着されているニップル部８４と、を有している。このグリースニップル８は、可撓性歯車３の内部に潤滑剤Ｇを供給するための供給口となる。

さらに、出力軸部材６２は、軸線ａと重なる位置に設けられ、上面凹部６２８と下面凹部６２６とを貫通する貫通孔６２９を有している。この貫通孔６２９は、グリースニップル８から注入された潤滑剤Ｇを、潤滑剤供給部材７へと流動させる流路となる。

潤滑剤供給部材７は、突出部７４の上面７４２に開口し、軸線ａに沿って分岐部７７まで延在する孔である第１流路７６と、基部７２の側面７２２に開口し、軸線ａと交差する方向に沿って分岐部７７から側面７２２まで延在する孔である複数の第２流路７８と、を有している。複数の第２流路７８は、軸線ａの方向から見たとき、分岐部７７から放射状に延在している。

第１流路７６は、貫通孔６２９および上面凹部６２８と連通している。グリースニップル８、上面凹部６２８および貫通孔６２９を介して流動してきた潤滑剤Ｇは、第１流路７６に流入し、分岐部７７において複数の流れに分割される。そして、潤滑剤Ｇは、第２流路７８を経て、基部７２の側面７２２に位置する開口部７８２から可撓性歯車３の内部に供給される。

すなわち、基部７２の側面７２２は、可撓性歯車３の内周面３１２に対向する対向面である。そして、可撓性歯車３の外部から潤滑剤Ｇを供給する孔である第２流路７８は、この対向面である側面７２２に開口し、開口部７８２を形成している。

このような第２流路７８を介して潤滑剤Ｇが供給されることにより、供給された潤滑剤Ｇは、図２に示すように、可撓性歯車３の内周面３１２に沿って堆積する。これにより、図２における、前述した潤滑対象部である可撓性歯車３と波動発生器４との間の上方、すなわち、可撓性歯車３の底部３２に近い位置に、より多くの潤滑剤Ｇが堆積することになる。その結果、潤滑対象部において潤滑剤Ｇが消費されたとしても、それを補うように、堆積していた潤滑剤Ｇの移動が促される。これにより、より長期にわたって潤滑対象部に潤滑剤Ｇを行き渡らせ続けることができる。また、上述したように、側面７２２に開口する第２流路７８を介して潤滑剤Ｇを供給するようにすれば、潤滑剤Ｇが消費される潤滑対象部に移動しやすい可撓性歯車３の内周面３１２に向けて潤滑剤Ｇを効率よく供給することができる。このため、可撓性歯車３の内部のうち、潤滑に寄与しない部分に供給される潤滑剤Ｇの量を減らすことができるので、長期にわたって潤滑剤Ｇを無駄なく利用することができ、歯車装置１０の長寿命化を図ることができる。

また、第２流路７８が、可撓性歯車３の回転中心である軸線ａから放射状に延在していることから、第２流路７８に流入した潤滑剤Ｇは、可動性歯車３の回転に伴う遠心力により、第２流路７８をより円滑に流動し、可撓性歯車３の内周面３１２に向かって供給される。

なお、潤滑剤Ｇの消費とは、可撓性歯車３の内部に存在していた潤滑剤Ｇが、可撓性歯車３と波動発生器４との間を経て、可撓性歯車３の外部に移動することを指す。この移動により、可撓性歯車３の内部の潤滑剤Ｇは減少することになる。したがって、潤滑剤Ｇは、歯車装置本体１の組立時に供給されてもよく、組立後に供給されてもよく、さらには、歯車装置本体１を一定期間使用した後に供給されてもよい。すなわち、第２流路７８は、歯車装置１０の組立後および潤滑剤Ｇを補充する際に用いられる。

また、可撓性歯車３の内部のうち、潤滑に寄与しない部分としては、例えば、軸線ａと重なる部分が挙げられる。この部分に存在する潤滑剤Ｇは、潤滑対象部に移動しにくいため、潤滑に寄与しにくい。特に、図２の上方が鉛直上方であり、かつ下方が鉛直下方となるような姿勢で歯車装置１０が据えられたときには、このような問題が発生しやすいことから、上記のようにして潤滑対象部に潤滑剤Ｇを移動させやすくことの意義は大きい。

以上のように、本実施形態に係る歯車装置１０は、剛性歯車２（内歯歯車）と、可撓性を有し、剛性歯車２に一部が噛み合いながら軸線ａ（回動軸）まわりに回動する可撓性歯車３（外歯歯車）と、可撓性歯車３の内周面３１２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、軸線ａ上に設けられていて、可撓性歯車３の内部に可撓性歯車３の外部から潤滑剤Ｇを供給する孔である第１流路７６および第２流路７８を有する潤滑剤供給部材７と、を備える。そして、潤滑剤供給部材７は、内周面３１２に対向する側面７２２（対向面）を有し、第２流路７８の開口部７８２は、側面７２２に設けられている。

このような歯車装置１０によれば、可撓性歯車３の内周面３１２に近い位置に効率よく潤滑剤Ｇを供給することができる。これにより、潤滑に寄与しない部分に供給される潤滑剤Ｇの量を減らすことができるので、長期にわたって潤滑剤Ｇを無駄なく利用することができる。その結果、歯車装置１０の長寿命化を図ることができる。

また、前述したロボット１００は、第１部材である基台１１０と、基台１１０に対して回動可能に設けられている第２部材である第１アーム１２０と、第１アーム１２０を相対的に回動させる駆動力を伝達する歯車装置１０と、歯車装置１０に向けて駆動力を出力する駆動源であるモーター１７０と、を備える。

このような構成によれば、歯車装置１０の長寿命化が図られるため、メンテナンス性が良好で信頼性が高いロボット１００を実現することができる。

ここで、軸線ａ（回動軸）の延在方向における、可撓性歯車３（外歯歯車）の内部の長さをＬとし、長さＬの中間点をＭとする。潤滑剤Ｇを供給する孔である第２流路７８の開口部７８２は、軸線ａの延在方向における、可撓性歯車３の内部の中間点Ｍよりも、波動発生器４から遠い位置、すなわち出力軸部材６２側に設けられている。

第２流路７８がこのような位置に開口していることにより、第２流路７８を介して供給される潤滑剤Ｇを、可撓性歯車３の内周面３１２の近くに、より多く堆積させることができる。これにより、潤滑対象部に移動可能な位置に、より多くの潤滑剤Ｇを貯留することができるので、長期にわたってより多くの潤滑剤Ｇを利用することができる。その結果、歯車装置１０における潤滑剤Ｇの補充頻度を下げることができ、メンテナンス性が向上する。

なお、第２流路７８の開口部７８２の位置は、中間点Ｍであってもよく、後述するように中間点Ｍよりも波動発生器４側であってもよい。

また、潤滑剤供給部材７における第２流路７８の開口部７８２の数は、特に限定されず、１つであってもよいが、本実施形態のように複数であるのが好ましい。これにより、分岐部７７で複数に分割された潤滑剤Ｇを、可撓性歯車３の内周面３１２に向けてムラなく供給することができる。このため、潤滑剤Ｇの偏在が抑制され、潤滑対象部の全体において均一な潤滑状態を維持することができる。なお、開口部７８２の数は、２〜５個、または７個以上であってもよい。

図４は、図２に示す潤滑剤供給部材７の側面図である。図５は、図２に示す潤滑剤供給部材７の下面図である。

図４および図５に示す潤滑剤供給部材７では、分岐部７７において第１流路７６が６つに分岐している。そして、分岐部７７から側面７２２に向かって６本の第２流路７８が放射状に延在している。これらの第２流路７８は、それぞれ水平面内に延在している。

また、図５に示すように、潤滑剤供給部材７を軸線ａ（回動軸）の延在方向から見たとき、複数の第２流路７８（孔）の開口部７８２は、軸線ａを対称軸とする回転対称の関係を満たす位置に設けられている。すなわち、各第２流路７８の開口部７８２は、潤滑剤供給部材７の側面７２２の周方向において等間隔に並んでいる。これにより、潤滑剤供給部材７から可撓性歯車３の内周面３１２に向けて均等に潤滑剤Ｇを供給することができる。

なお、潤滑剤供給部材７は、潤滑剤Ｇを供給するという機能のみを有していてもよいが、その他の機能も有していてもよい。本実施形態に係る潤滑剤供給部材７は、可撓性歯車３（外歯歯車）とその可撓性歯車３が接続される被接続部材である出力軸部材６２とを固定する機能を有している。すなわち、可撓性歯車３は、出力軸部材６２に固定されているが、具体的には、潤滑剤供給部材７と出力軸部材６２との間に可撓性歯車３が配置され、これらを互いに固定している。つまり、潤滑剤供給部材７は、可撓性歯車３と出力軸部材６２とを固定する固定部材と兼用になっている。

このような機能を有していることにより、歯車装置１０を構成する部品の点数を減らすことができる。このため、組立容易性およびメンテナンス性が良好な歯車装置１０を実現することができる。
また、潤滑剤供給部材７は、併せて、可撓性歯車３と出力軸部材６２とを互いに位置合わせする機能も有している。

さらに、潤滑剤供給部材７は、基部７２の下面と突出部７４の上面との間を貫通する６つの貫通孔７９２を有している。各貫通孔７９２は、第２流路７８を避ける位置に設けられている。そして、各貫通孔７９２には、それぞれボルト７９４が挿通されている。また、可撓性歯車３の底部３２にもボルト７９４が挿通される図示しない貫通孔が設けられている。さらに、出力軸部材６２にも下面に開口する図示しないボルト７９３を挿入するための凹部が設けられ、その凹部の内面にはボルト７９４が螺合する雌ネジが設けられている。このような構成により、６本のボルト７９４を用いて、潤滑剤供給部材７、可撓性歯車３および出力軸部材６２を互いに固定することができる。

なお、貫通孔７９２の配置は、特に限定されないが、本実施形態では、軸線ａの延在方向から見たとき、複数の貫通孔７９２が、軸線ａを対称軸とする回転対称の関係を満たしている。これにより、潤滑剤供給部材７および可撓性歯車３を出力軸部材６２に対して均等な圧力で、傾きの発生を抑制しつつ、固定することができる。

以上、潤滑剤供給部材７について説明したが、図４および図５に示す基部７２は、その外形が円柱形をなしている。円柱形をなす基部７２では、開口部７８２同士の間隔を等間隔にしやすいことから、その点で有用である。なお、基部７２の形状は、これに限定されず、円柱形以外の形状、例えば角柱形等であってもよい。

また、突出部７４の形状も、前述した円柱形に限定されず、それ以外の形状であってもよい。

なお、潤滑剤供給部材７は、水平面内に延在する第２流路７８に加え、例えば軸線ａと平行な成分を持つ方向に延在する流路を有していてもよい。

また、基部７２および突出部７４の各構成材料は、特に限定されないが、例えば鉄系合金のような金属材料の他、セラミックス材料等が挙げられる。

２．２ 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る歯車装置について説明する。
図６は、第２実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図６において、前記実施形態と同様の構成について、同一の符号を付している。

本実施形態は、潤滑剤供給部材７の構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。
図６に示す潤滑剤供給部材７は、さらに、基部７２の下方に設けられたスペーサー７５を有している。スペーサー７５は、基部７２と同様、円柱形をなしている。

すなわち、本実施形態に係る歯車装置１０は、可撓性歯車３の内部の、軸線ａ（回動軸）と重なる位置に設けられている円柱形をなすスペーサー７５を備えている。

このようなスペーサー７５を設けることにより、軸線ａの延在方向における潤滑剤供給部材７の長さを、第１実施形態よりも長くすることができる。これにより、可撓性歯車３の内部の空間のうち、軸線ａと重なる部分の容積を第１実施形態よりも減らすことができる。

この部分は、前述したように、潤滑に寄与しない部分である。したがって、その容積を減らすことにより、潤滑に寄与しない部分に残存する潤滑剤Ｇの量を減らすことができる。すなわち、図６に示す潤滑剤供給部材７は、可撓性歯車３の内周面３１２に効率よく潤滑剤Ｇを供給するという効果と、潤滑に寄与しない部分に残存する潤滑剤Ｇの量を減らすという効果と、を両立させる。その結果、潤滑に寄与する部分、つまり、可撓性歯車３の内周面３１２に近い位置に潤滑剤Ｇが堆積しやすくなる。これにより、長期にわたって潤滑剤Ｇを無駄なく利用することができ、歯車装置１０の長寿命化を図ることができる。

なお、スペーサー７５の形状は、特に限定されず、円柱形以外の形状、例えば角柱形であってもよい。

また、本実施形態では、スペーサー７５にも図示しない貫通孔が形成されている。そして、その貫通孔にボルト７９４が挿通されることにより、スペーサー７５も、基部７２や突出部７４とともに、可撓性歯車３および出力軸部材６２に対して固定されている。

なお、スペーサー７５の固定方法は、これに限定されず、その他の固定方法で固定されていてもよい。

また、スペーサー７５の構成材料も、特に限定されず、基部７２とは異なる材料、例えば金属材料の他、セラミックス材料や樹脂材料等であってもよい。金属材料よりも比重の小さい材料を用いることにより、歯車装置１０の軽量化を図ることもできる。

ここで、図７は、第２実施形態の変形例に係る潤滑剤供給部材を示す側面図である。
図７に示す潤滑剤供給部材７は、軸線ａの延在方向における基部７２の長さが長くなっていること以外、図４に示す潤滑剤供給部材７と同様である。このようにして基部７２の長さを長くすることにより、基部７２がスペーサー７５と同様の機能を有している。すなわち、図７に示す潤滑剤供給部材７は、可撓性歯車３の内周面３１２に効率よく潤滑剤Ｇを供給するという効果と、潤滑に寄与しない部分に残存する潤滑剤Ｇの量を減らすという効果と、を両立させる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

２．３ 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る歯車装置について説明する。
図８は、第３実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図８において、前記実施形態と同様の構成について、同一の符号を付している。
本実施形態は、潤滑剤供給部材７の構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。

図８では、潤滑剤Ｇを供給する孔である第２流路７８の開口部７８２は、軸線ａの延在方向における、可撓性歯車３の内部の中間点Ｍよりも、波動発生器４から近い位置、すなわち波動発生器４側に設けられている。

第２流路７８がこのような位置に開口していることにより、第２流路７８を介して供給される潤滑剤Ｇを、可撓性歯車３の内周面３１２のうち、潤滑対象部の近くに対して直接的に供給することができる。潤滑対象部とは、前述したように、可撓性歯車３と波動発生器４との間であるが、その近くに潤滑剤Ｇを供給することにより、潤滑剤Ｇをいち早く機能させることができる。これにより、潤滑剤Ｇを補充後、潤滑剤Ｇが潤滑対象部まで移動するまでの時間を短縮することができ、メンテナンス性を高めることができる。

また、第２流路７８の位置が上記のようになっていることで、軸線ａの延在方向における潤滑剤供給部材７の長さが長くなるため、潤滑に寄与しない部分に残存する潤滑剤Ｇの量を減らすという効果も得られる。

ここで、図９は、第３実施形態の変形例に係る潤滑剤供給部材を示す側面図である。
図９に示す潤滑剤供給部材７は、第２流路７８が水平面内に延在するのではなく、鉛直方向の成分も持つ方向に延在している点で、第３実施形態と相違している。

図９に示す第２流路７８は、分岐部７７から遠く、側面７２２に近いほど、その位置が徐々に鉛直下方に変位している。これにより、第１流路７６から潤滑剤Ｇが供給されるとき、供給圧力や遠心力に加え、潤滑剤Ｇの自重でも第２流路７８を流動させることができる。その結果、より効率よく潤滑剤Ｇを供給することができる。また、開口部７８２から潤滑剤Ｇが飛び出す際の速度を高めやすいため、潤滑剤Ｇを可撓性歯車３の内周面３１２に対してさらに効率よく供給することができる。

第２流路７８の軸と水平面とのなす角度は、特に限定されないが、６０°以下であるのが好ましく、４５°以下であるのがより好ましい。このような角度であれば、第２流路７８の開口部７８２から供給された潤滑剤Ｇを、可撓性歯車３の内周面３１２に近い位置まで、より確実に供給することが可能である。すなわち、この角度が前記上限値を上回ると、潤滑剤Ｇが可撓性歯車３の内周面３１２に近い位置まで届かせることができず、潤滑剤供給部材７の直下に位置する、潤滑に寄与しない部分に潤滑剤Ｇが供給されてしまうおそれがある。
以上のような第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。

２．４ 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る歯車装置について説明する。
図１０は、第４実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。

以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

本実施形態は、可撓性歯車３Ｂ（外歯歯車）の構成およびそれに伴うケース５の構成が異なる以外は、前述した第２実施形態と同様である。
図１０に示す歯車装置１０は、歯車装置本体１Ｂと、歯車装置本体１Ｂを収納しているケース５と、を有する。なお、ケース５は、省略してもよい。

歯車装置１０は、剛性歯車２の内側に配置されているハット型、すなわち縁つき帽子型の外歯歯車である可撓性歯車３Ｂを有している。この可撓性歯車３Ｂは、筒状の胴部３１の一端部に接続され、軸線ａから離れる方向に向かって突出しているフランジ部３２Ｂを有する。

また、出力軸部材６２Ｂは、軸線ａに垂直な方向に拡がる円板状をなす基部６２２Ｂと、基部６２２Ｂの縁部から下方に向かって突出する突出部６２４Ｂと、を有している。出力軸部材６２Ｂは、前述した出力軸部材６２と同様、可撓性歯車３と第１アーム１２０との間に位置している。また、基部６２２Ｂは、フランジ部３２Ｂの上面と重なっており、例えばネジ止め等によりフランジ部３２Ｂと接続されている。

ケース５は、軸受１３を介して、例えば入力軸となる入力軸６１を支持している略板状の蓋体１１Ｂと、前述した可撓性歯車３Ｂのフランジ部３２Ｂに取り付けられているクロスローラーベアリング１８と、を有する。蓋体１１Ｂは、剛性歯車２の一方、すなわち図１０中の下面に対して例えばネジ止め等により固定されている。また、クロスローラーベアリング１８は、内輪１５と、外輪１６と、これらの間に配置されている複数のコロ１７と、を有する。そして、内輪１５は、可撓性歯車３Ｂの胴部３１の外周に沿って設けられ、剛性歯車２の他方、すなわち図１０中の上面に対して例えばネジ止め等により固定されている。一方、外輪１６は、前述した可撓性歯車３Ｂのフランジ部３２Ｂの胴部３１側の面に例えばネジ止め等により固定されている。また、外輪１６は、出力軸部材６２の突出部６２４Ｂにも例えばネジ止め等により固定されている。

また、蓋体１１Ｂの内壁面１１１Ｂは、可撓性歯車３Ｂの開口端３６を覆うように軸線ａに垂直な方向に拡がる形状をなしている。さらに、クロスローラーベアリング１８の内輪１５の内壁面１５１は、可撓性歯車３Ｂの胴部３１の外周面に沿った形状をなしている。

潤滑剤供給部材７Ｂは、出力軸部材６２Ｂの基部６２２Ｂの下面に接続されている。潤滑剤供給部材７Ｂは、円柱状をなす基部７２で構成されている。そして、基部７２の上面７２４に開口し、軸線ａに沿って分岐部７７まで延在する孔である第１流路７６と、基部７２の側面７２２に開口し、軸線ａと交差する方向に沿って分岐部７７から側面７２２まで延在する孔である複数の第２流路７８と、を有している。

このような本実施形態でも、第２流路７８の開口部７８２が、可撓性歯車３の内周面３１２に対向する側面７２２に開口しているため、第２流路７８を介して潤滑剤Ｇを供給することにより、可撓性歯車３の内周面３１２に近い位置に効率よく潤滑剤Ｇを供給することができる。
以上のような第４実施形態においても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

以上、本発明の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、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。なお、ｎは１以上の整数である。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、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。

さらに、前述した実施形態では、歯車装置をロボットに組み込む場合を例に説明したが、本発明の歯車装置は、互いに回動する第１部材および第２部材の一方側から他方側へ駆動力を伝達する構成を有する各種機器に組み込んで用いることもできる。

１…歯車装置本体、１Ｂ…歯車装置本体、２…剛性歯車、３…可撓性歯車、３Ｂ…可撓性歯車、４…波動発生器、５…ケース、７…潤滑剤供給部材、７Ｂ…潤滑剤供給部材、８…グリースニップル、１０…歯車装置、１１…蓋体、１１Ｂ…蓋体、１２…本体、１３…軸受、１４…軸受、１５…内輪、１６…外輪、１７…コロ、１８…クロスローラーベアリング、２３…内歯、３１…胴部、３２…底部、３２Ｂ…フランジ部、３３…外歯、３６…開口端、４１…カム、４２…軸受、６１…入力軸、６２…出力軸部材、６２Ｂ…出力軸部材、７２…基部、７４…突出部、７５…スペーサー、７６…第１流路、７７…分岐部、７８…第２流路、８２…本体部、８４…ニップル部、１００…ロボット、１１０…基台、１１１…内壁面、１１１Ｂ…内壁面、１２０…第１アーム、１２１…内壁面、１３０…第２アーム、１４１…スプラインシャフト、１５０…エンドエフェクター、１５１…内壁面、１６０…配線引き回し部、１７０…モーター、１９０…制御装置、３１２…内周面、３２２…貫通孔、４１１…軸部、４１２…カム部、４２１…内輪、４２２…ボール、４２３…外輪、６２２…基部、６２２Ｂ…基部、６２４…突出部、６２４Ｂ…突出部、６２６…下面凹部、６２８…上面凹部、６２９…貫通孔、７２２…側面、７２４…上面、７４２…上面、７８２…開口部、７９２…貫通孔、７９４…ボルト、Ｇ…潤滑剤、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、Ｊ３…第３軸、Ｌ…長さ、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、Ｍ…中間点、ａ…軸線

Claims (8)

1. 内歯歯車と、
   可撓性を有し、前記内歯歯車に一部が噛み合いながら回動軸まわりに回動する外歯歯車と、
   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周方向に移動させる波動発生器と、
   回動軸上に設けられていて、前記外歯歯車の内部に前記外歯歯車の外部から潤滑剤を供給する孔を有する潤滑剤供給部材と、を備え、
   前記潤滑剤供給部材は前記内周面に対向する対向面を有し、前記孔の開口部は前記対向面に設けられていることを特徴とする歯車装置。
2. 前記孔の開口部は、前記回動軸の延在方向における、前記外歯歯車の内部の中間点よりも、前記波動発生器から遠い位置に設けられている請求項１に記載の歯車装置。
3. 前記孔の開口部は、前記回動軸の延在方向における、前記外歯歯車の内部の中間点よりも、前記波動発生器に近い位置に設けられている請求項１に記載の歯車装置。
4. 前記潤滑剤供給部材は、前記孔の開口部を複数有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯車装置。
5. 前記回動軸の延在方向から見たとき、複数の前記孔の開口部は、前記回動軸を対称軸とする回転対称の関係を満たす位置に設けられている請求項４に記載の歯車装置。
6. 前記外歯歯車の内部の、前記回動軸と重なる位置に設けられているスペーサーを備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の歯車装置。
7. 前記外歯歯車は、出力軸部材に固定されており、
   前記出力軸部材と前記潤滑剤供給部材との間に前記外歯歯車が配置されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の歯車装置。
8. 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２部材を相対的に回動させる駆動力を伝達する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の歯車装置と、
   前記歯車装置に向けて前記駆動力を出力する駆動源と、
   を備えることを特徴とするロボット。

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