JP2020173018A - 減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】設計の自由度を高めるとともに、バックラッシュを低減する。【解決手段】クランクシャフト１２と、減速機構２０と、を備える。当該クランクシャフト１２は、駆動源からの回転により駆動される歯車部１２eと、前記歯車部１２eと一体に形成されたジャーナル部１２aと、を有する。当該クランクシャフト１２は、前記ジャーナル部１２eの軸心周りで回転する。減速機構２０は、前記クランクシャフト１２の回転を減速して出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、減速機に関する。

産業用ロボット、工作機械、及びこれら以外のトルク入力により動作する様々な機械において減速機が用いられている。減速機は、電動モータ等の駆動源から入力された回転を減速して駆動対象の相手装置に出力する。減速機の一種として偏心揺動型の減速機が知られている。従来の偏心揺動型の減速機は、特開２０１６−８９９１６号公報に記載されている。

従来の偏心揺動型の減速機は、駆動源からの回転を伝達する入力ギヤと、この入力ギヤと噛み合うスパーギヤと、偏心部を有するクランクシャフトと、当該偏心部を介してクランクシャフトに取り付けられた外歯歯車と、当該外歯歯車と噛み合う内歯を有するケースと、当該ケースに対して相対回転可能に設けられたキャリアと、を有する。このキャリア及び外歯歯車は、ケースの軸心に沿って延びる中空部を有する。この中空部には駆動源及び相手装置に接続される配線が収容される。このような偏心揺動型の減速機において、駆動源からの回転は、インプットギヤからスパーギヤを介してクランクシャフトに伝達される。クランクシャフトが回転すると偏心部に押されて外歯歯車も回転する。この外歯歯車の回転により、キャリアがケースに対して相対回転する。これにより、キャリア又はケースから減速された回転が駆動対象の相手装置に対して出力される。

特開２０１６−０８９９１６号公報

従来の減速機においては、入力ギヤからの回転がスパーギヤを介してクランクシャフトに入力されている。このため、減速機の径方向の寸法がスパーギヤによって規定されてしまう。このため、減速機の各構成部材について、径方向の寸法に関する設計の自由度が低い。

従来の減速機においては、スパーギヤは、スプライン結合によりクランクシャフトに取り付けられている。このため、スパーギヤとクランクシャフトとの間でバックラッシュが発生する。

本発明の目的は、上記の従来技術の課題の少なくとも一部を解決又は緩和することである。

本発明のより具体的な目的の一つは、インプットギヤからクランクシャフトへ回転を伝達するための新規な機構を備える減速機を提供することである。

本発明のより具体的な目的の一つは、スパーギヤにより生じていた設計上の制約を解消できる減速機を提供することである。

本発明のより具体的な目的の一つは、従来の減速機においてスパーギヤとクランクシャフトとの間で生じているバックラッシュを解消することである。

本発明の上記以外の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかとなる。

本発明の一実施形態による減速機は、クランクシャフトと、減速機構と、を備える。当該クランクシャフトは、駆動源からの回転により駆動される歯車部と、前記歯車部と一体に形成されたジャーナル部と、を有する。当該クランクシャフトは、前記ジャーナル部の軸心周りで回転する。減速機構は、前記クランクシャフトの回転を減速して出力する。

本発明の一実施形態において、前記歯車部は、駆動源からの回転を伝達する入力ギヤと噛み合う。歯車部は、入力ギヤと直接噛み合ってもよい。

本発明の一実施形態において、前記歯車部は、前記入力ギヤと噛み合う外歯を有する。

本発明の一実施形態において、前記外歯の形状は、インボリュート曲線である。

本発明の一実施形態において、前記外歯は、前記クランクシャフトの外表面の一部を画定する。

本発明の一実施形態において、前記ジャーナル部は、円柱形状を有し、その直径が前記外歯の歯先円直径と等しいか又は実質的に等しく形成されている。

本発明の一実施形態による減速機は、前記入力ギヤとは異なる他の入力ギヤと、前記他の入力ギヤと噛み合う外歯を有し、前記クランクシャフトに取り付けられた外歯ギヤと、を備える。

本発明の一実施形態において、前記入力ギヤ及び前記歯車部は、前記入力ギヤの歯数と前記歯車部の歯数との比が前記他の入力ギヤの歯数と前記外歯の歯数との比と異なるように形成されている。

本発明の一実施形態による減速機は、駆動源からの回転を伝達する入力ギヤと、リングギヤと、軸心周りで回転するように設けられたクランクシャフトと、前記クランクシャフトの回転を減速して出力する減速機構と、を備える。前記リングギヤは、前記入力ギヤと噛み合う外歯と、内歯と、を有する。前記クランクシャフトは、前記内歯と噛み合う外歯を有する。

本発明の一実施形態は、ロボットに関する。当該ロボットは、上記の減速機のいずれかを備える。

本発明の一実施形態によれば、インプットギヤからクランクシャフトへ回転を伝達するための新規な機構が提供される。

本発明の一実施形態による減速機をその回転軸に沿って切断した断面を示す断面図である。 図１の減速機をその中心軸方向から視た図である。 図１の減速機に備えられるクランクシャフトを示す図である。 本発明の別の実施形態による減速機をその中心軸に沿って切断した断面を示す断面図である。 本発明の別の実施形態による減速機をその中心軸方向から視た図である。

以下、図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、各図面において共通する構成要素に対しては同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１から図３参照して、本発明の一実施形態による減速機１について説明する。図１は、減速機１の中心軸Ａ１に沿った断面を示す断面図であり、図２は、中心軸Ａ１の方向から視た減速機１を模式的に示す図であり、図３は、減速機１に備えられるクランクシャフト１２を示す図である。

これらの図には、本発明を適用可能な減速機の一種である偏心揺動型の減速機１が示されている。この減速機１は、入力ギヤ１０と、クランクシャフト１２と、減速機構２０と、を備える。

入力ギヤ１０は、不図示の駆動源から入力された回転をクランクシャフト１２に伝達する。駆動源は、例えば電動モータである。入力ギヤ１０は、歯数Ｚ１の外歯１０ａを有する。入力ギヤ１０は、軸受２１ａを介して後述するキャリア２４（具体的には、第１キャリア体２４ａ）に取り付けられている。これにより、入力ギヤ１０は、キャリア２４に対して回転可能に支持されている。

クランクシャフト１２は、軸心Ａ２に沿って延びる概ね円柱形状の部材である。クランクシャフト１２は、歯数Ｚ２の外歯１２ｆが設けられた歯車部１２ｅを有する。外歯１２ｆは、入力ギヤ１０の外歯１０ａと直接噛み合う。外歯１０ａと外歯１２ｆとが噛み合うことにより、入力ギヤ１０の回転がクランクシャフト１２に伝達される。クランクシャフト１２の詳細は後述する。

減速機構２０は、クランクシャフト１２から入力された回転を減速して駆動対象の相手装置に伝達する。減速された回転は、中心軸Ａ１周りの回転として相手装置に出力される。減速機１は、産業用ロボットに備えられてもよい。この場合、駆動対象の相手装置は、例えば産業用ロボットのアームである。減速機構２０の詳細は後述する。

次に、クランクシャフト１２についてより具体的に説明する。クランクシャフト１２は、軸心Ａ２に沿って延びる概ね円柱形状の部材であり、入力ギヤ１０から伝達された回転入力により軸心Ａ２の周りで回転（自転）する。クランクシャフト１２は、上記の歯車部１２ｅに加えて、第１ジャーナル部１２ａと、第２ジャーナル部１２ｂと、偏心部１２ｃと、偏心部１２ｄと、を有する。第１ジャーナル部１２ａ、第２ジャーナル部１２ｂ、偏心部１２ｃ、偏心部１２ｄ、及び歯車部１２ｅは、一体に形成される。言い換えると、第１ジャーナル部１２ａ、第２ジャーナル部１２ｂ、偏心部１２ｃ、偏心部１２ｄ、及び歯車部１２ｅは、軸心Ａ２周りの周方向において互いに対して相対移動しないワンピース構造を有する。

第１ジャーナル部１２ａ及び第２ジャーナル部１２ｂはそれぞれ、軸心Ａ２方向に延びる円柱形状を有している。第１ジャーナル部１２ａは、円錐ころ軸受２５ａによってキャリア２４（具体的には、第２キャリア体２４ｂ）に支持されており、第２ジャーナル部１２ｂは、円錐ころ軸受２５ｂによってキャリア２４（具体的には、第３キャリア体２４ｃ）に支持されている。

偏心部１２ｃは、軸心Ａ２方向において第１ジャーナル部１２ａよりもＸ２側に設けられている。偏心部１２ｄは、軸心Ａ２方向において偏心部１２ｃよりもＸ２側に設けられている。一実施形態において、偏心部１２ｃ及び偏心部１２ｄは、円筒形状を有する。この場合、偏心部１２ｃ及び偏心部１２ｄは、軸心Ａ２方向からの視点で、軸心Ａ２から径方向に変位した位置に中心を有する円形を呈する。つまり、偏心部１２ｃ及び偏心部１２ｄは、軸心Ａ２に対して偏心している。偏心部１２ｃと偏心部１２ｄとは互いと異なる位相を有する。例えば、偏心部１２ｃの位相と偏心部１２ｄの位相とは互いに１８０°ずれている。

歯車部１２ｅは、軸心Ａ２方向において第１ジャーナル部１２ａよりもＸ１側に設けられている。つまり、歯車部１２ｅは、第１ジャーナル部１２ａに対して偏心部１２ｃと反対側に設けられている。歯車部１２ｅは、概ね円柱形状を有する。歯車部１２ｅは、第１ジャーナル部１２ａと一体のワンピース構造を有する。歯車部１２ｅが第１ジャーナル部１２ａに対して軸心Ａ２周りで相対回転しないときに歯車部１２ｅは第１ジャーナル部１２ａと一体ということができる。２つの部材がスプライン結合する場合には、雄スプラインと雌スプラインとの間に空隙があり、当該２つの部材は、少なくともこの空隙の分だけ軸周りに回転できる。このため、本明細書においては、スプライン結合される２つの部材は「一体」ではなく、当該２つの部材が「一体のワンピース構造」を有するとは言わない。歯車部１２ｅは、第１ジャーナル部１２ａと直接に一体に設けられてもよいし、クランクシャフト１２の他の部材を介して第１ジャーナル部１２ａと一体に設けられてもよい。当該他の部材が歯車部１２ｅ及び第１ジャーナル部１２ａの両方に対して軸心Ａ２周りで相対回転しないときに、歯車部１２ｅは当該他の部材を介して第１ジャーナル部１２ａに一体に設けられているということができる。

歯車部１２ｅは、その側面に形成された外歯１２ｆを有する。歯車部１２ｅは、外歯１２ｆが入力ギヤ１０と噛み合うように構成及び配置される。外歯１２ｆは、入力ギヤ１０と直接噛み合う。言い換えると、外歯１２ｆは、スパーギヤなどの他のギヤを介することなく入力ギヤ１０と噛み合う。外歯１２ｆは、歯車部１２ｅの一部として設けられる。すなわち、外歯１２ｆは、歯車部１２ｅの一部であり、またクランクシャフト１２の一部でもある。よって、歯車部１２ｅの外歯１２ｆは、クランクシャフト１２の外表面の一部を画定する。具体的には、外歯１２ｆは、歯車部１２ｅの側面の一部又は全部を画定する。

外歯１２ｆは、例えば、円柱形状の基材の側面の一部に歯切りを行うことによって形成される。この円柱形状の基材のうち歯切りが行われた部位が外歯１２ｆとなり、歯切りが行われなかった部位がジャーナル部１２ａ及びクランクシャフト１２のそれ以外の構成要素となる。

外歯１２ｆの歯先円直径（又は、単に歯車部１２ｅの直径）は、ジャーナル部１２ａの直径と同じか又は実質的に同じであってもよい。図３に示されているように、図示の実施形態において、第１ジャーナル部１２ａの直径はＤ１であり、外歯１２ｆの歯先円直径はＤ２である。一実施形態において、Ｄ１とＤ２とは同じか又は実質的に同じである。本明細書においては、外歯１２ｆの歯先円直径Ｄ２と第１ジャーナル部１２ａの直径Ｄ１との差（Ｄ２−Ｄ１）が第１ジャーナル部１２ａの直径Ｄ１の５％以内のときに両者は実質的に同じとされる。外歯１２ｆは、インボリュート曲線の形状を有してもよい。第１ジャーナル部１２ａと第２ジャーナル部１２ｂとは同じ直径を有していてもよい。

次に、減速機構２０の詳細についてより具体的に説明する。図示の実施形態において、減速機構２０は、外歯歯車２３ａ，２３ｂと、キャリア２４と、ケース２８と、を有する。

外歯歯車２３ａ及び外歯歯車２３ｂはいずれも概ねリング状の形状を有する。外歯歯車２３ａ及び外歯歯車２３ｂの各々の中央には、中心軸Ａ１に沿って延びる貫通孔が設けられている。また、外歯歯車２３ａはクランク孔２３ａ１を有し、外歯歯車２３ｂはクランク孔２３ｂ１を有する。クランク孔２３ａ１は、中心軸Ａ１から径方向外側にシフトした位置において外歯歯車２３ａを中心軸Ａに沿う軸方向に貫く貫通孔である。クランク孔２３ｂ１は、中心軸Ａ１から径方向外側にシフトした位置において外歯歯車２３ｂを中心軸Ａに沿う軸方向に貫く貫通孔である。クランク孔２３ａ１及びクランク孔２３ｂ１には、クランクシャフト１２が挿入されている。クランク孔２３ａ１及びクランク孔２３ｂ１は、クランクシャフト１２の一部を収容している。図示の実施形態において、クランクシャフト１２は、クランク孔２３ａ１内に偏心部１２ｃが位置し、クランク孔２３ｂ１内に偏心部１２ｄが位置するように配置されている。偏心部１２ｃとクランク孔２３ａ１と間にはニードル軸受２２ａが設けられており、偏心部１２ｄとクランク孔２３ｂ１と間にはニードル軸受２２ｂが設けられている。これにより、外歯歯車２３ａはニードル軸受２２ａを介してクランクシャフト１２の偏心部１２ｃに支持され、外歯歯車２３ｂはニードル軸受２２ｂを介してクランクシャフト１２の偏心部１２ｄに支持される。

外歯歯車２３ａ，２３ｂは、後述する第２キャリア体２４ｂのボス部２４ｂ２を受け入れるための貫通孔を有する。具体的には、外歯歯車２３ａは、中心軸Ａ１の径方向外側に貫通孔２３ａ３を有し、外歯歯車２３ｂは、中心軸Ａ１の径方向外側に貫通孔２３ｂ３を有する。貫通孔２３ａ３及び貫通孔２３ｂ３は互いに対向する位置に設けられる。図１には、単一の貫通孔２３ａ３及び単一の貫通孔２３ｂ３が示されているが、外歯歯車２３ａは複数の貫通孔２３ａ３を有していてもよく、外歯歯車２３ｂは複数の貫通孔２３ｂを有していてもよい。

外歯歯車２３ａ，２３ｂはいずれも外歯歯車を有する。具体的には、外歯歯車２３ａは外歯２３ａ２を有し、外歯歯車２３ｂは外歯２３ｂ２を有している。中心軸Ａ１の方向から視た外歯歯車２３ａ及び外歯２３ｂ２の形状は、例えばペリサイクロイド曲線である。

ケース２８は、外歯歯車２３ａ及び外歯歯車２３ｂの径方向外側に設けられている。ケース２８は、中空の円筒形状を有するケース本体２８ａと、ケース本体２８ａの径方向外側に設けられたフランジ２８ｂと、を有する。フランジ２８ｂは、中心軸Ａ１と平行に延びるボルト孔を有する。フランジ２８ｂには、例えば、駆動対象の相手装置（不図示）が連結される。駆動対象の相手装置は、例えば、産業用ロボットのアームである。駆動対象の相手装置は、ボルトによりフランジ２８ｂに連結され得る。

ケース本体２８ａの内周面には中心軸Ａ１に沿って延びる溝２８ａ１が複数形成されている。言い換えると、ケース本体２８ａは、中心軸Ａ１に沿って延びる複数の溝２８ａ１を有する。複数の溝２８ａ１の各々にはピン２７が設けられる。ピン２７の数は、外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数と異なっている。図示の実施形態では、ピン２７の数は、外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数よりも１つだけ多い。外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数をそれぞれＺ３とし、ピン２７の数をＺ４とすると、Ｚ４−Ｚ３＝１が成り立つ。

ケース２８の径方向内方には、キャリア２４が設けられている。キャリア２４は、ケース２８に対して相対回転可能に設けられる。キャリア２４は、第１キャリア体２４ａと、第２キャリア体２４ｂと、第３キャリア体２４ｃと、を有する。

第１キャリア体２４ａは、その中央に中心軸Ａ１方向に延びる貫通孔を有する。この貫通孔に、入力ギヤ１０が支持されている。入力ギヤ１０は、第１キャリア体２４ａに軸受２１ａを介して回転可能に支持されている。入力ギヤ１０は、後述する第２キャリア体２４ｂに軸受２１ｂを介して回転可能に支持されている。

第２キャリア体２４ｂは、中心軸Ａ１に沿う軸方向において第１キャリア体２４ａよりもＸ２側に設けられており、第３キャリア対２４ｃは、中心軸Ａ１に沿う軸方向において第２キャリア体２４ｂよりもＸ２側に設けられている。第１キャリア体２４ａと第２キャリア体２４ｂとはボルト２６ａにより連結されており、第２キャリア体２４ｂと第３キャリア体２４ｃとはボルト２６ｂにより連結されている。

第２キャリア体２４ｂと第３キャリア体２４ｃとの間にはギャップが設けられている。この第２キャリア体２４ｂと第３キャリア体２４ｃとの間のギャップに外歯歯車２３ａ及び外歯歯車２３ｂが配置されている。

第２キャリア体２４ｂは、円盤形状を有する基部２４ｂ１と、中心軸Ａ１よりも径方向外方においてＸ２方向に突出するボス部２４ｂ２と、を有する。ボス部２４ｂ２には、ボルト２６ｂを受け入れるボルト穴が設けられている。

第２キャリア体２４ｂは、主軸受２９ａを介してケース２８に支持されている。第３キャリア体２４ｃは、主軸受２９ｂを介してケース２８に支持されている。このように、第２キャリア体２４ｂ及び第３キャリア体２４ｃは、ケース２８に対して相対回転可能に取り付けられる。第１キャリア体２４ａ、第２キャリア体２４ｂ、及び第３キャリア体２４ｃは、ボルト２６ａ及びボルト２６ｂにより連結されているので、第１キャリア体２４ａ、第２キャリア体２４ｂ、及び第３キャリア体２４ｃは一体にケース２８に対して相対回転する。

第２キャリア体２４ｂ及び第３キャリア体２４ｃの各々には、クランクシャフト１２を受け入れる貫通孔が設けられている。クランクシャフト１２は、円錐ころ軸受２５ａを介して第２キャリア体２４ｂに支持され、円錐ころ軸受２５ｂを介して第３キャリア体２４ｃに支持されている。したがって、クランクシャフト１２は、第２キャリア体２４ｂ及び第３キャリア体２４ｃに対して相対回転することができる。

キャリア２４は、その自転が規制されるように他の部材に接続される。ケース２８が産業用ロボットのアームと連結される場合には、キャリア２４は、例えば当該産業用ロボットの台座に接続されることによりその自転が規制される。産業用ロボットの台座は、当該産業用ロボットの設置場所のフロア等の固定面に当該産業用ロボットを固定する。

続いて、減速機１の動作について説明する。駆動源からの回転駆動力により入力ギヤ１０が回転すると、その回転は、入力ギヤ１０と直接噛み合っているクランクシャフト１２の歯車部１２ｅに伝達される。入力ギヤ１０の歯数をＺ１とし歯車部１２ｅの外歯１２ｆの歯数をＺ２とすると、入力ギヤ１０の回転はＺ２／Ｚ１の速比で増速又は減速されてクランクシャフト１２に伝達される。この入力ギヤ１０から入力された回転により、クランクシャフト１２の偏心部１２ｃ及び偏心部１２ｄが軸心Ａ２の周りで偏心回転する。これにより、クランクシャフト１２が軸心Ａ２の周りで自転すると、外歯歯車２３ａ，２３ｂがケース２８に対してケース２８のピン２７の数と外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数との差だけ相対回転する。図示の実施形態では、キャリア２４の自転が拘束されているため、ケース２８がピン２７の数と外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数との差である１歯分だけ回転する。このようにして、クランクシャフト１２の回転が（外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数）／（ピン２７の数−外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数）の減速比で減速されてケース２８に伝達される。外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数をそれぞれＺ３とし、ピン２７の数をＺ４とすると、減速比は、Ｚ３／（Ｚ４−Ｚ３）となる。ピン２７の数と外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数との差が１の場合には、外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数（＝Ｚ３）が減速比となる。

以上のようにして、駆動源から減速機１に入力された回転は、入力ギヤ１０とクランクシャフト１２とから成る第１減速部において、入力ギヤ１０の歯数Ｚ１及びクランクシャフト１２の歯数Ｚ２とで定められる第１減速比で減速された回転が減速機構２０に出力され、減速機構２０において第２減速比で減速されてケース２８から相手装置に出力される。したがって、減速機１は、第１減速比と第２減速比との積で表される高い減速比で駆動源からの回転を減速することができる。

次に、図４を参照して、本発明の別の実施形態による減速機１０１について説明する。本発明の別の実施形態による減速機１は、クランクシャフト１２の歯車部１２ｅと反対側の端部にスパーギヤが連結されており、このスパーギヤに入力ギヤ１０とは別の入力ギヤから回転駆動力が伝達される点で、図１に示されている減速機１と異なっている。図４に示されている減速機１０１の構成要素のうち図１に示されている減速機１の構成要素と同一又は類似のものには図１と同じ又は類似の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。

図４に示されている減速機１０１は、入力ギヤ１０に加えて入力ギヤ１１０を有する。入力ギヤ１１０には、電動モータ等の駆動源から回転駆動力が入力される。入力ギヤ１１０は、歯数Ｚ５の外歯１１０ａを有する。入力ギヤ１０は、軸受２１ｃを介して第４キャリア体２４ｄに取り付けられている。第４キャリア体２４ｄは、ボルト２６ｃにより第３キャリア体２４ｃに締結されている。

クランクシャフト１２は、軸心Ａ２方向において歯車部１２ｅと反対側に設けられた連結部１２ｇを有する。連結部１２ｇは、軸心Ａ２方向において第２ジャーナル部１２ａよりもＸ２側に設けられている。連結部１２ｇは、概ね円柱形状を有する。連結部１２ｇは、第２ジャーナル部１２ｂと一体のワンピース構造を有する。連結部１２ｇの外表面（具体的には、軸心Ａ２を囲む側面）には、外歯スプライン１２ｂ１が設けられている。

スパーギヤ１２０は、歯数Ｚ６の外歯１２０ａと、貫通孔１２０ｂと、を有する。貫通孔１２０ｂは、スパーギヤ１２０の径方向中央において、スパーギヤ１２０を軸心Ａ２に沿う方向に貫通する貫通孔である。この貫通孔１２０ｂには、内歯スプライン１２０ｃが設けられている。

スパーギヤ１２０は、その外歯１２０ａが入力ギヤ１１０の外歯１１０ａと噛み合うように配置される。これにより、入力ギヤ１１０の回転がスパーギヤ１２０に伝達される。入力ギヤ１１０の回転は、入力ギヤ１１０の外歯１１０ａの歯数及びスパーギヤ１２０の外歯１２０ａの歯数に基づいて定められる速比でスパーギヤ１２０に伝達される。入力ギヤ１１０の外歯１１０ａの歯数をＺ５としスパーギヤ１２０の外歯１２０ａの歯数をＺ６とすると、入力ギヤ１１０の回転はＺ６／Ｚ５の速比で変速されてスパーギヤ１２０に伝達される。入力ギヤ１１０とスパーギヤ１２０との間の速比（すなわち、入力ギヤ１１０とクランクシャフト１２との間の速比）が入力ギヤ１０とクランクシャフト１２との間の速比と異なるように、各外歯の歯数を設定してもよい。

スパーギヤ１２０は、クランクシャフト１２に連結される。具体的には、貫通孔１２０ｂに設けられた内歯スプライン１２０ｃと連結部１２ｇに設けられた外歯スプライン１２ｂ１とが噛み合うように貫通孔１２０ｂにクランクシャフト１２の連結部１２ｇを挿入することにより、スパーギヤ１２０がクランクシャフト１２に連結される。スパーギヤ１２０はクランクシャフトとスプライン結合されるので、スパーギヤ１２０の回転をクランクシャフト１２に伝達することができる。スパーギヤ１２０とクランクシャフト１２とはスプライン結合されているため、スパーギヤ１２０とクランクシャフト１２とは一体ではない。すなわち、スパーギヤ１２０とクランクシャフト１２とは別部材である。

続いて、減速機１０１の動作について説明する。減速機１０１においては、入力ギヤ１０又は入力ギヤ１１０のいずれか一方に駆動源からの回転駆動力が入力される。入力ギヤ１０に回転駆動力が入力される場合には、減速機１０１は、減速機１と同様に動作する。入力ギヤ１１０に駆動源から回転駆動力が入力されると、その回転は、入力ギヤ１１０の外歯１１０ａの歯数及びスパーギヤ１２０の外歯１２０ａの歯数に基づいて定められる速比で増速又は減速されてスパーギヤ１２０に伝達される。スパーギヤ１２０に伝達される。スパーギヤ１２０とクランクシャフト１２とはスプライン結合されているため、スパーギヤ１２０が回転するとクランクシャフト１２が軸心Ａ２の周りで回転する。クランクシャフト１２が軸心Ａ２の周りで自転すると、外歯歯車２３ａ，２３ｂがケース２８に対してケース２８のピン２７の数と外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数との差だけ相対回転する。このようにして、クランクシャフト１２の回転が減速されてケース２８に伝達され、この減速された回転がケース２８から相手装置に出力される。

次に、図５を参照して、本発明の別の実施形態による減速機２０１について説明する。本発明の別の実施形態による減速機２０１は、入力ギヤからクランクシャフト１２へリングギヤ２２０を介して回転が伝達される点で、回転が入力ギヤ１０からクランクシャフト１２へ直接伝達される減速機１と異なっている。減速機２０１は、減速機１の減速機構２０と同様の減速機構を備えている。減速機２０１の減速機構については説明を省略する。

減速機２０１は、入力ギヤ１０に代えて入力ギヤ２１０を備えている。この入力ギヤ２１０は、中心軸Ａ１から径方向外側にシフトした位置に配置されている。入力ギヤ２１０は、不図示の駆動源から入力された回転をリングギヤ２２０に伝達する。

リングギヤ２２０は、入力ギヤ２１０よりも径方向内側に設けられている。リングギヤ２２０は、内歯２２０ａと外歯２２０ｂとを有する。入力ギヤ２１０は、リングギヤ２２０の外歯２２０ｂと噛み合う。

リングギヤ２２０の内側には、クランクシャフト１２の歯車部１２ｅが設けられており、この歯車部１２ｅの外歯１２ｆがリングギヤ２２０の内歯２２０ｂと噛み合っている。よって、リングギヤ２２０の外歯２２０ｂの歯数を一定とする場合（すなわち、入力ギヤ２１０の位置と歯数を一定にする場合）、リングギヤ２２０の幅（径方向における寸法）に応じて、リングギヤ２２０の内歯２２０ａの歯数を変更することができる。よって、リングギヤ２２０の外歯２２０ｂの歯数を一定とする場合、リングギヤ２２０の幅（径方向における寸法）に応じて、リングギヤ２２０とクランクシャフト１２との間の速比を調整することができる。

続いて、減速機２０１の動作について説明する。入力ギヤ２１０に駆動源から回転駆動力が入力されると、その回転は、リングギヤ２２０に伝達され、次にクランクシャフト１２に伝達される。この入力ギヤ２１０からリングギヤ２２０を介して入力された回転駆動力により、クランクシャフト１２が軸心Ａ２の周りで自転する。クランクシャフト１２が自転すると、外歯歯車２３ａ，２３ｂがケース２８に対してケース２８のピン２７の数と外歯歯車２３ａ，２３ｂの歯数との差だけ相対回転する。このようにして、クランクシャフト１２の回転が減速されてケース２８に伝達され、この減速された回転がケース２８から相手装置に出力される。

続いて、上記実施形態が奏する作用効果について説明する。上記の実施形態においては、クランクシャフト１２が、入力ギヤ１０と噛み合う歯車部１２ｅと、この歯車部１２ｅと一体に設けられたジャーナル部１２ａと、を有し、当該入力ギヤ１０の回転に応じて軸心Ａ２周りで回転する。このように、入力ギヤ１０からの回転がスパーギヤを介さずにクランクシャフト１２に直接に入力されている。このため、減速機１，１０１の径方向の寸法は、スパーギヤによる制約を受けない。これにより、減速機１，１０１の設計の自由度を高くすることができる。特に、減速機１，１０１の構成部材の径方向の寸法に関する設計の自由度を高くすることができる。例えば、外歯歯車２３ａ，２３ｂ及びキャリア２４に中心軸Ａ１に沿って貫通孔が設けられる場合、この貫通孔の径方向の寸法を大きくすることができる。これにより、回転を伝達する相手装置及び駆動源に接続される配線を収容するための空間を容易に確保することができる。

上記の実施形態においては、入力ギヤ１０からの回転がスパーギヤを介さずにクランクシャフト１２に直接に入力されているので、スパーギヤが使用されている従来の減速機と比較して、入力ギヤからクランクシャフトまで回転を伝達する際のバックラッシュを抑制することができる。クランクシャフト１２の歯車部１２ｅの外歯１２ｆの歯形をインボリュート歯形とすることにより、入力ギヤ１０と歯車部１２ｅとの間のバックラッシュを抑制することができる。

上記の実施形態においては、入力ギヤ１０からの回転がスパーギヤを介さずにクランクシャフト１２に直接に入力されているので、スパーギヤが不要となり、その結果、減速機１，１０１の部品点数を削減することができる。従来の減速機においては、スパーギヤ本体だけでなく、スパーギヤのクランクシャフトからの脱落を防止する止め輪も使用されている。上記の実施形態によれば、スパーギヤ及び止め輪を省略することができる。

上記の実施形態においては、入力ギヤ１０からの回転がスパーギヤを介さずにクランクシャフト１２に直接に入力されているので、入力ギヤ１０とクランクシャフト１２との間での速比の調整が容易となる。例えば、入力ギヤの径及び歯数を大きくすることで速比を調整する場合、従来の減速機では、スパーギヤの径方向における厚さ（スパーギヤの歯底円半径と当該スパーギヤの貫通孔の半径との差で表される寸法）を薄くする必要がある。これにより、スパーギヤの強度が低くなる。スパーギヤの径方向における厚さを薄くするとともに強度も確保するためには、スパーギヤの軸方向における厚さを厚くすることが必要となるが、この方法では減速機の軸方向寸法が大きくなってしまう。上記の実施形態によれば、入力ギヤ１０の径を大きくすることで速比を調整する場合、クランクシャフト１２の歯車部１２ｅの直径を小さくすればよい。歯車部１２ｅは中実の円柱形状とすることができるので、中空のスパーギヤと比べて歯車部１２ｅの強度の維持は容易である。

上記の実施形態において、クランクシャフト１２の歯車部１２ｅの外歯１２ｆの歯先円直径Ｄ２は、第１ジャーナル部１２ａの直径Ｄ１と等しいか又は実質的に等しい。これにより、入力ギヤ１０と歯車部１２ｅとの噛み合い率を上げることができる。

上記の実施形態によれば、入力ギヤ１０とは異なる入力ギヤ１１０を有しており、この入力ギヤからの回転がスパーギヤ１２０を介してクランクシャフト１２に伝達される。よって、クランクシャフト１２に対する回転の入力系統を二重化することができる。これにより、例えば、一方の入力系統が動作不能となっても他方の入力系統を使用して減速機１０１を動作させることができる。

上記の実施形態によれば、入力ギヤ１０の歯数Ｚ１と歯車部１２ｅの外歯１２ｆの歯数Ｚ１との比が、入力ギヤ１１０の外歯１１０ａの歯数Ｚ５と前記外歯の歯数との比Ｚ６と異なっている。これにより、入力ギヤ１０からの入力系統と入力ギヤ１１０からの入力系統とで速比を変更することができる。

上記の実施形態によれば、入力ギヤ２１０と噛み合う外歯２２０ｂと、内歯２２０ａと、を有するリングギヤ２２０により入力ギヤ２１０の回転がクランクシャフト１２に伝達される。このリングギヤ２２０により、スパーギヤを用いることなく、入力ギヤ２１０の回転をクランクシャフト１２に伝達することができる。また、入力ギヤ２１０の位置と歯数を一定にする場合、リングギヤ２２０の幅（径方向における寸法）に応じて、リングギヤ２２０の内歯２２０ａの歯数を変更することができる。よって、入力ギヤ２１０の位置と歯数を一定にする場合、リングギヤ２２０の幅に応じて、リングギヤ２２０とクランクシャフト１２との間の速比を調整することができる。リングギヤ２２０の幅については設計上の制約が少ないため、上記の実施形態によれば、リングギヤ２２０により入力ギヤ２１０の回転がクランクシャフト１２に伝達することにより、柔軟に速比を設定することができる。

本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

上記の各実施形態は、適宜組み合わされてもよい。複数の実施形態を組み合わせることで実現される態様も、本発明の一実施形態となり得る。

１、１０１、２０１ 減速機
１０、１１０、２１０ 入力ギヤ
１２ クランクシャフト
１２ｅ 歯車部
１２ｆ 外歯
２０ 減速機構
２３ａ，２３ｂ 外歯歯車
２４ キャリア
２８ ケース
１２０ スパーギヤ
２２０ リングギヤ
Ａ１ 中心軸
Ａ２ 軸心

Claims (11)

1. 駆動源からの回転により駆動される歯車部と、前記歯車部と一体に形成されたジャーナル部と、を有し、前記ジャーナル部の軸心周りで回転するクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトの回転を減速して出力する減速機構と、
   を備える減速機。
2. 前記歯車部は、前記駆動源からの回転を伝達する入力ギヤと噛み合う、
   請求項１に記載の減速機。
3. 前記歯車部は、前記入力ギヤと噛み合う外歯を有する、
   請求項２に記載の減速機。
4. 前記外歯の形状は、インボリュート曲線である、
   請求項３に記載の減速機。
5. 前記外歯は、前記クランクシャフトの外表面の一部を画定する、
   請求項３又は請求項４に記載の減速機。
6. 前記ジャーナル部は、円柱形状を有し、その直径が前記外歯の歯先円直径と等しいか又は実質的に等しく形成されている、
   請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の減速機。
7. 前記入力ギヤとは異なる他の入力ギヤと、
   前記他の入力ギヤと噛み合う外歯を有し、前記クランクシャフトに取り付けられた外歯ギヤと、
   を備える請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の減速機。
8. 前記入力ギヤ及び前記歯車部は、前記入力ギヤの歯数と前記歯車部の歯数との比が前記他の入力ギヤの歯数と前記外歯ギヤの歯数との比と異なるように形成されている、
   請求項７に記載の減速機。
9. 駆動源からの回転を伝達する入力ギヤと、
   前記入力ギヤと噛み合う外歯及び内歯を有するリングギヤと、
   前記内歯と噛み合う外歯を有し、軸心周りで回転するように設けられたクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトの回転を減速して出力する減速機構と、
   を備える減速機。
10. 駆動源からの回転を伝達する入力ギヤと噛合う歯車部（１２ｅ）と、前記歯車部と一体に形成されたジャーナル部（１２ａ）と、を有し、前記ジャーナル部の軸心（Ａ２）周りで回転するクランクシャフト（１２）と、
    前記クランクシャフトの回転を減速して出力する減速機構（２０）と、
    前記入力ギヤとは異なる他の入力ギヤ（１１０）と、
    前記他の入力ギヤと噛み合う外歯（１２０ａ）を有し、前記クランクシャフトに取り付けられた外歯ギヤ（１２０）と、
    を備える請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の減速機。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の減速機を備えるロボット。