JP2021134882A - ベアリング、歯車装置およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】転動体の周囲のより広い範囲において良好な潤滑性を有するベアリング、かかるベアリングを備え、寿命が長い歯車装置、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】外輪と、前記外輪の径方向における内側に設けられている内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられている転動体と、前記外輪および前記内輪の中心軸まわりに環状をなす基部、ならびに、前記基部から突出して設けられている第１壁部および第２壁部、を有し、前記転動体を保持する保持器と、を備え、前記第１壁部は、前記基部の周方向に設けられた第１流路を有し、前記第２壁部は、前記基部の周方向に設けられた第２流路を有し、前記第１壁部における前記第１流路の位置と、前記第２壁部における前記第２流路の位置と、が異なっていることを特徴とするベアリング。【選択図】図７

Description

本発明は、ベアリング、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により駆動する。モーターの回転は、一般に、歯車装置を介して減速され、アームに伝達される。

歯車装置には、駆動力を入力する入力軸と、減速後の駆動力を出力する出力軸と、が接続されている。各軸は、例えば、軸受（ベアリング）を介して支持部等に支持されている。

特許文献１には、内周面に軌道面を有する外輪と、外周面に軌道面を有する内輪と、外輪と内輪との間に配置された複数の円筒ころと、円筒ころを保持する保持器と、を備える円筒ころ軸受が開示されている。このうち、保持器は、円筒ころを周方向に所定間隔をおいて転動可能に保持する。

図１５は、従来例に係る保持器を示す斜視図である。
図１５に示す保持器９は、軸方向に対向させた一対の環状体９１と、環状体９１同士を連結する複数の柱体９２と、円筒ころを周方向に並べて収容可能な複数のポケット９３と、柱体９２から径方向内側に突出する爪９４と、図示しない円筒ころと、を備えている。このうち、柱体９２には、周方向の両端面間を貫通し、互いに隣り合うポケット９３同士を連通する貫通孔９６が形成されている。このような貫通孔９６を設けたことにより、貫通孔９６を介して潤滑油を送り込むことができる。その結果、軸受の回転方向によらず、ポケット９３同士で潤滑状態の違いを低減することができ、全体として潤滑性を向上させることができる。

特開２０１３−１４５０２４号公報

特許文献１に記載の保持器９では、貫通孔９６の軸方向における位置が、柱体９２同士で同じ位置になっている。具体的には、各柱体９２には、４つずつの貫通孔９６が形成されているが、軸方向における形成位置は、図１５に示すように、柱体９２同士で同じである。このため、例えば、４つの貫通孔９６のうち、一部の貫通孔９６のみを流れるように潤滑油が偏在していた場合、いずれの柱体９２においても、一部の貫通孔９６のみを潤滑油が流れるという現象が起こり得る。そうすると、円筒ころの表面のうち、一部分のみしか潤滑性を向上させることができないという課題がある。

本発明の適用例に係るベアリングは、
外輪と、
前記外輪の径方向における内側に設けられている内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に設けられている転動体と、
前記外輪および前記内輪の中心軸まわりに環状をなす基部、ならびに、前記基部から突出して設けられている第１壁部および第２壁部、を有し、前記転動体を保持する保持器と、
を備え、
前記第１壁部は、前記基部の周方向に設けられた第１流路を有し、
前記第２壁部は、前記基部の周方向に設けられた第２流路を有し、
前記第１壁部における前記第１流路の位置と、前記第２壁部における前記第２流路の位置と、が異なっていることを特徴とする。

本発明の適用例に係る歯車装置は、
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し、可撓性を有する外歯歯車と、
前記外歯歯車の内側に設けられ、前記適用例に係るベアリングを備え、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、
を有することを特徴とする。

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２部材を前記第１部材に対して相対的に回動させる駆動力を伝達する前記適用例に係る歯車装置と、
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。

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分解斜視図である。 図２に示す歯車装置の正面図である。 図３の歯車装置のうち、ベアリングのみを示す図である。 図４に示すベアリングのうち、保持器および転動体のみを示す斜視図である。 図５に示す保持器の平面図である。 図５に示す保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。 図６および図７に示す第１流路が凹部である変形例を示す横断面図である。 図６および図７に示す第２流路が凹部である変形例を示す横断面図である。 第２実施形態に係るベアリングの保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。 第３実施形態に係るベアリングの保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。 第４実施形態に係るベアリングの保持器を示す斜視図である。 第５実施形態に係るベアリングのうち、保持器および転動体のみを示す斜視図である。 図１３に示す保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。 従来例に係る保持器を示す斜視図である。

以下、本発明のベアリング、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。なお、本明細書における「方向」は、軸に沿う一方側の方向とその反対方向の双方を含む。

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、作業ヘッド１４０と、エンドエフェクター１５０と、配管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。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。

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が相対的に回動している。

基台１１０内には、第１駆動部１７０が設置されている。この第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（駆動源）と、モーター１７１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に対して第２軸Ｊ２まわりに回動可能な第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モーターの回転を減速する第２減速機と、を有する第２駆動部が設置されている。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図示しないスプラインナットおよびボールネジナット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、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。

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。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とを連結する配管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。

以上のように、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、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、歯車装置１に向けて駆動力を出力する駆動源であるモーター１７１と、を備える。

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、作業ヘッド１４０および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１で構成されているが、第２減速機が歯車装置１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１で構成されていてもよい。第２減速機が歯車装置１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１７１および歯車装置１は基台１１０に設けられているが、モーター１７１および歯車装置１を第１アーム１２０に設けるようにしてもよい。この場合、歯車装置１の出力軸を基台１１０に連結すればよい。

２．歯車装置
２．１．第１実施形態
次に、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分解斜視図である。図３は、図２に示す歯車装置の正面図である。図４は、図３の歯車装置のうち、ベアリングのみを示す図である。図５は、図４に示すベアリングのうち、保持器および転動体のみを示す斜視図である。図６は、図５に示す保持器の平面図である。図７は、図５に示す保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。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。また、以下の説明では、軸線ａと平行な方向を「軸方向Ａ」とし、軸線ａを中心とする円の周方向を「周方向Ｃ」とし、軸線ａから円に向かう方向を「径方向Ｒ」とする。

図２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の内側に設けられている外歯歯車３と、外歯歯車３の内側に設けられ、ベアリング６を備える波動発生器４と、を有している。また、歯車装置１の各部、具体的には、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い部、外歯歯車３と波動発生器４との嵌め合い部等には、グリース等の潤滑剤Ｇ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に対して接続される。本実施形態では、内歯歯車２が基台１１０に対して固定され、外歯歯車３が第１アーム１２０に対して接続され、波動発生器４がモーター１７１の回転軸に接続される。

そのため、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回転軸である軸線ａ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１１０に対して固定し、内歯歯車２を第１アーム１２０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１１０に対して固定し、内歯歯車２を第１アーム１２０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、前述した入力側と出力側との関係を反対にすればよい。

図２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。なお、内歯歯車２と基台１１０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。

外歯歯車３は、内歯歯車２の内側に挿通されている。外歯歯車３は、内歯歯車２の内歯２３に噛み合う外歯３３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、前述したように、歯車装置１によって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、一端部に開口３１１を有する有底円筒状の胴部３１と、胴部３１の他端部から突出している底部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、例えば第１アーム１２０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、図３に示すように、自然状態では円形である外歯歯車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の一部、具体的には長軸Ｌａの両側を内歯歯車２の内歯２３に部分的に噛み合わせる。

図３に示すように、波動発生器４は、カム５と、カム５の外周に装着され、カム５と外歯歯車３との間に挟まれているベアリング６と、を有している。カム５は、軸線ａまわりに回転する軸部５１と、軸部５１の一端部から外側に突出しているカム部５２と、を有している。また、カム部５２は、軸線ａに沿った方向から見たときに長手形状、特に本実施形態では図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。ただし、カム部５２の形状は、長手形状であれば、特に限定されない。

図３に示すように、ベアリング６は、ボールベアリングであり、可撓性の内輪６１および外輪６３と、これらの間に配置されている複数のボール６２（転動体）と、周方向Ｃでの間隔を一定に保つように複数のボール６２を保持している保持器６４と、を有している。ベアリング６は、自然状態において、軸線ａに沿った方向から見たときに円形をなしており、内側にカム部５２が嵌め込まれることにより、カム部５２の外周面に沿って楕円形または長円形に変形している。

内輪６１は、カム５のカム部５２の外周面に嵌め込まれ、カム部５２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６３も楕円形または長円形に弾性変形している。また、内輪６１の外周面および外輪６３の内周面は、それぞれ、複数のボール６２を周方向に沿って案内させつつ転動させる軌道面６１１、６３１となっている。

なお、図３は、ベアリング６の全体構成を簡単に説明するための図であるため、説明の便宜上、ベアリング６の構成、特に保持器６４の構成について簡略化して図示している。保持器６４の詳細については、図４ないし図７を参照しつつ後述する。

このような波動発生器４は、カム５が軸線ａまわりに回転することに伴って、カム部５２の向きが変わり、それに伴って、外輪６３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、内輪６１は、カム部５２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。内歯歯車２および外歯歯車３の互いの噛み合い位置が周方向に移動することにより、内歯歯車２および外歯歯車３の歯数差に起因して、これらが軸線ａまわりに相対的に回転する。つまり、内歯歯車２が固定されている基台１１０に対して、外歯歯車３が固定されている第１アーム１２０が軸線ａまわりに回動する。

複数のボール６２は、内輪６１と外輪６３との間に配置されている。また、複数のボール６２は、保持器６４によって、ベアリング６の周方向にほぼ等間隔に並ぶように保持されている。これにより、隣り合う一対のボール６２の間隔のばらつきが抑えられ、ベアリング６の特性低下を抑制することができる。また、ボール６２の数は、奇数であっても、偶数であってもよいが、長軸Ｌａの両側にボール６２が位置するタイミングが生じないという観点から、奇数であることが好ましい。これにより、長軸Ｌａの両側にボール６２が位置するときに生じる回転特性の悪化が抑制され、スムーズな回転が可能になる。なお、ボール６２に代えて、ボール以外の転動体、例えばコロを用いるようにしてもよい。

保持器６４は、図４および図５に示すように、軸線ａ（中心軸）まわりの環状をなす基部６５と、基部６５から突出し、図３に示す内輪６１と外輪６３との間に配置される複数の壁部６６と、を有している。基部６５の外形形状は、自然状態にあるとき円形である。また、基部６５は、ベアリング６がカム５に嵌め込まれても、実質的にカム５からの力をほとんど受けないので、ほぼ円形を維持する。

複数の壁部６６は、基部６５の周方向に沿って等間隔に配置されている。また、複数の壁部６６は、隣り合う一対の壁部６６の間に１つのボール６２が位置するように配置されている。つまり、ベアリング６では、周方向Ｃに沿って、ボール６２と壁部６６とが交互に並んで配置されている。このように、一対の壁部６６の間に１つのボール６２を配置することにより、複数のボール６２を等間隔に配置することができる。なお、内輪６１および外輪６３が楕円形または長円形に変形する前の自然状態においては、ボール６２は、その周方向Ｃの両側に位置する一対の壁部６６の間において、緩く保持され、ボール６２の若干の移動が許容されている。これにより、ボール６２を保持しつつ、ボール６２に加わる摩擦力を低減することができる。その結果、ボール６２を空転させ易くすることができる。

壁部６６は、軸線ａに沿う位置から見たとき、図６に示すように、ボール６２の外表面に対向する凹曲面をなす２つの側面を含んでいる。このような側面をボール６２に対向させることにより、ボール６２の回転を阻害することなく、ボール６２を適切な位置に保持することができる。なお、壁部６６の形状は、これに限定されない。

ここで、図６および図７では、複数の壁部６６のうち、互いに隣り合う２つの壁部６６を、特に第１壁部６６１および第２壁部６６２とする。以下、第１壁部６６１および第２壁部６６２に着目しつつ壁部６６を説明する。

第１壁部６６１は、図７に示すように、周方向Ｃに沿って貫通する第１流路６７１を有している。この第１流路６７１は、第１壁部６６１を貫通しているため、第１壁部６６１によって隔てられた２つのボール６２の収容空間の間で、第１流路６７１を介した潤滑剤Ｇの移動を可能にする。

また、第１流路６７１は、ボール６２の中心同士を結ぶ中心円６２０よりも基部６５側に設けられている。なお、第１流路６７１は、基部６５の周方向、すなわち周方向Ｃの成分を有する方向に延在していればよく、例えば周方向Ｃに対して傾いた方向に延在していてもよい。

第２壁部６６２は、図７に示すように、周方向Ｃに沿って貫通する第２流路６７２を有している。この第２流路６７２は、第２壁部６６２を貫通しているため、第２壁部６６２によって隔てられた２つのボール６２の収容空間の間で、第２流路６７２を介した潤滑剤Ｇの移動を可能にする。

また、第２流路６７２は、中心円６２０よりも基部６５とは反対側に設けられている。なお、第２流路６７２は、基部６５の周方向、すなわち周方向Ｃの成分を有する方向に延在していればよく、例えば周方向Ｃに対して傾いた方向に延在していてもよい。

以上のように、ベアリング６は、外輪６３と、外輪６３の径方向における内側に設けられている内輪６１と、外輪６３と内輪６１との間に設けられているボール６２（転動体）と、基部６５ならびに第１壁部６６１および第２壁部６６２を有し、ボール６２を保持する保持器６４と、を備えている。基部６５は、外輪６３および内輪６１の中心軸まわりに環状をなしている。また、第１壁部６６１および第２壁部６６２は、それぞれ基部６５から突出して設けられている。そして、第１壁部６６１は、基部６５の周方向に設けられた第１流路６７１を有し、第２壁部６６２は、基部６５の周方向に設けられた第２流路６７２を有する。また、図７に示す保持器６４では、第１壁部６６１における第１流路６７１の位置と、第２壁部６６２における第２流路６７２の位置と、が異なっている。

このような構成によれば、ボール６２を収容する収容空間において、偏在を抑えつつ、潤滑剤Ｇの良好な流れを形成することができる。つまり、この収容空間に開口する第１流路６７１と第２流路６７２とで、それらの位置が異なっているため、潤滑剤Ｇの流れが偏ってしまうのを抑制することができる。これにより、潤滑剤Ｇを、ボール６２と内輪６１との間、および、ボール６２と外輪６３との間に対して、より広範囲に供給することができる。その結果、ボール６２のより広い範囲において潤滑性を高めることができ、ベアリング６の長寿命化を図ることができる。

特に、本実施形態では、第１流路６７１および第２流路６７２が、１つの収容空間にそれぞれ開口し、かつ、その開口部は、中心円６２０を挟んで両側に位置している。つまり、第１流路６７１の位置および第２流路６７２の位置は、基部６５の軸方向、すなわち軸方向Ａにおいて互いに異なっている。このため、径方向Ｒから見たときの、潤滑剤Ｇの典型的な流れは、図７に示すように、ボール６２の中心付近を通過する確率が高くなる。これにより、軸方向Ａに沿って繰り返し変位するように、潤滑剤Ｇの流れを蛇行させることができる。その結果、ボール６２の潤滑性を特に高めることができる。

なお、第１流路６７１の位置および第２流路６７２の位置は、上記の位置に限定されず、双方が、中心円６２０よりも基部６５側またはその反対側にあってもよい。

また、図７では、第１流路６７１を有する第１壁部６６１、および、第２流路６７２を有する第２壁部６６２が、基部６５の周方向、すなわち周方向Ｃにおいて互いに隣り合っている。これにより、第１壁部６６１および第２壁部６６２が互いに隣り合っていない場合に比べて、１つのボール６２の周囲における潤滑剤Ｇの流れを、より広範囲に広げることができる。このため、潤滑剤Ｇの偏在化をより確実に抑制することができる。

なお、第１壁部６６１および第２壁部６６２は、互いに隣り合うものでなくてもよい。つまり、互いに隣り合う壁部６６同士では、流路の位置が異なっていないが、より離れた壁部６６同士で、例えば周方向Ｃにおいて数個分離れた壁部６６同士で流路の位置が異なっているという場合でも、上記効果の一部は得られる。

また、図６および図７に示すように、ボール６２（転動体）は、第１流路６７１である孔または後述する凹部、および、第２流路６７２である孔または後述する凹部と接触していない。具体的には、第１壁部６６１および第２壁部６６２のうち、中心円６２０と交差する部分は、ボール６２と接触しやすいが、例えば第１流路６７１の孔の開口および第２流路６７２の孔の開口は、いずれも中心円６２０からずれている。このため、ボール６２はこれらの開口と接触しない確率が高い。これにより、ボール６２は、第１流路６７１や第２流路６７２を塞ぐ確率が低くなり、第１流路６７１や第２流路６７２における潤滑剤Ｇの流れを阻害しにくくなる。その結果、潤滑剤Ｇをより広範囲に供給しやすくなり、ボール６２の潤滑性をより高めることができる。

また、図６および図７に示す第１流路６７１は、第１壁部６６１に設けられた孔である。同様に、図６および図７に示す第２流路６７２は、第２壁部６６２に設けられた孔である。これらの孔は、両端が開口している一方、側面は開口せず、閉じられている。このため、第１流路６７１を設けたことによる第１壁部６６１の機械的強度の低下を最小限に留めることができる。同様に、第２流路６７２を設けたことによる第２壁部６６２の機械的強度の低下を最小限に留めることができる。その結果、第１流路６７１および第２流路６７２が設けられていても破損しにくい保持器６４が得られる。

なお、第１流路６７１および第２流路６７２は、それぞれ孔ではなく、凹部であってもよい。

図８は、図６および図７に示す第１流路６７１が凹部である変形例を示す横断面図である。図８に示す第１流路６７１は、両端が開口し、側面の一部も径方向Ｒに開口している。このような第１流路６７１は、機械加工等によって容易に形成可能であるという利点を有する。

図９は、図６および図７に示す第２流路６７２が凹部である変形例を示す横断面図である。図９に示す第２流路６７２は、両端が開口し、側面の一部も径方向Ｒに開口している。このような第２流路６７２は、機械加工等によって容易に形成可能であるという利点を有する。

また、図８および図９では、第１流路６７１の位置および第２流路６７２の位置が、基部６５の軸方向、すなわち軸方向Ａにおいて互いに異なっているだけでなく、基部６５の径方向、すなわち径方向Ｒにおいて互いに異なっている。

このような構成によれば、軸方向Ａにおいて広い範囲に広がる潤滑剤Ｇの流れを形成するとともに、径方向Ｒにおいても、広い範囲に広がる潤滑剤Ｇの流れを形成することができる。

なお、図８および図９では、第１流路６７１の位置および第２流路６７２の位置が、軸方向Ａと径方向Ｒの双方において互いに異なっているが、軸方向Ａにおいては互いに同じで、径方向Ｒにおいてのみ、互いに異なっていてもよい。

保持器６４の構成材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、金属材料等が挙げられる。このうち、樹脂材料としては、例えば、ポリアセタール、ポリアミド、フッ素樹脂等が挙げられる。

また、本実施形態に係る歯車装置１は、内歯歯車２と、外歯歯車３と、ベアリング６を備える波動発生器４と、を有する。外歯歯車３は、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し、可撓性を有する歯車である。波動発生器４は、外歯歯車３の内側に設けられ、内歯歯車２と外歯歯車３との噛み合い位置を回転軸まわりの周方向に移動させる。

このような歯車装置１によれば、ベアリング６において良好な潤滑性が得られるため、長寿命化が図られる。

本実施形態に係るロボット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伝達する歯車装置１と、歯車装置１に向けて駆動力を出力する駆動源であるモーター１７１と、を有している。

このような構成によれば、歯車装置１において長寿命化が図られるため、メンテナンスの手間がかからず、取り扱い性が良好なロボット１００を実現することができる。

２．２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るベアリングについて説明する。

図１０は、第２実施形態に係るベアリングの保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１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、第１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。

図１０に示す保持器６４は、第２流路６７２の構成が異なる以外、図７に示す保持器６４と同様である。

図１０に示す第２流路６７２は、前述した孔や凹部ではなく、第２壁部６６２の基部６５とは反対側の端面に臨む空間である。このような図１０に示す保持器６４においても、第１壁部６６１における第１流路６７１の位置と、第２壁部６６２における第２流路６７２の位置と、が異なっている。

このような構成でも、潤滑剤Ｇの流れが偏ってしまうのを抑制することができる。これにより、ボール６２の潤滑性を高めることができ、ベアリング６の長寿命化を図ることができる。

また、図１０に示すように、ボール６２（転動体）は、第１流路６７１である孔と接触している。なお、図示しないが、第１流路６７１が凹部である場合には、ボール６２は凹部と接触することになる。具体的には、第１壁部６６１のうち、中心円６２０と交差する部分は、ボール６２と接触する確率が高いため、第１流路６７１である孔の開口も、ボール６２と接触する確率が高い。この場合、ボール６２の転動に伴って、開口近傍の気圧が変化し、それに伴って潤滑剤Ｇがより流れやすくなる。その結果、ボール６２の潤滑性をより高めることができ、ベアリング６のさらなる長寿命化を図ることができる。
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実施形態に係るベアリングについて説明する。

図１１は、第３実施形態に係るベアリングの保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第２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１１において、第２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。

図１１に示す保持器６４は、第１流路６７１の構成が異なる以外、図１０に示す保持器６４と同様である。

図１１に示す第１流路６７１は、前述した孔や凹部ではなく、第１壁部６６１の基部６５とは反対側の空間を含んでいる。また、図１１に示す第２流路６７２は、図１０と同様、第２壁部６６２の基部６５とは反対側の空間を含んでいる。その上で、第１壁部６６１の基部６５からの突出長さＬ１と、第２壁部６６２の基部６５からの突出長さＬ２と、が異なっている。

このような図１１に示す保持器６４においても、第１壁部６６１における第１流路６７１の位置と、第２壁部６６２における第２流路６７２の位置と、が異なっている。これにより、潤滑剤Ｇの流れが偏ってしまうのを抑制することができる。これにより、ボール６２の潤滑性を高めることができ、ベアリング６の長寿命化を図ることができる。
以上のような第３実施形態においても、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実施形態に係るベアリングについて説明する。
図１２は、第４実施形態に係るベアリングの保持器を示す斜視図である。

以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、第１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１２において、第１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。

図１２に示す保持器６４は、一対の基部６５、６８と、基部６５と基部６８とを接続する複数の壁部６６と、を有する。基部６８は、基部６５と同様、軸線ａまわりの環状をなしている。そして、複数の壁部６６は、互いに平行に配置されており、かつ、基部６５と基部６８との間の周方向に等間隔で配置されている。また、隣り合う壁部６６同士の間には、図示しないが、１つのボール６２が位置する。

このような図１２に示す保持器６４においても、第１壁部６６１における第１流路６７１の位置と、第２壁部６６２における第２流路６７２の位置と、が異なっている。このような本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。

また、図１２に示す保持器６４では、各壁部６６を、その長手方向の両端で、基部６５、６８によって支持することができる。これにより、保持器６４の機械的強度を高めることができ、保持器６４がより損傷しにくくなる。その結果、ベアリング６の長寿命化を図ることができる。

２．５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係るベアリングについて説明する。

図１３は、第５実施形態に係るベアリングのうち、保持器および転動体のみを示す斜視図である。図１４は、図１３に示す保持器および転動体を外輪側から見たときの図である。

以下、第５実施形態について説明するが、以下の説明では、第１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１３および図１４において、第１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。

図１３に示す保持器６４は、第１部品６４１と第２部品６４２の２つの部材で構成されている。第１部品６４１は、軸線ａまわりの環状をなす基部６５１と、基部６５１から突出する複数の第１壁部６６１と、を有している。第２部品６４２は、軸線ａまわりの環状をなす基部６５２と、基部６５２から突出する複数の第２壁部６６２と、を有している。基部６５１、６５２は、それぞれ前述した基部６５と同様の構成を有する。また、複数の第１壁部６６１は、基部６５１の周方向に沿って所定の間隔で配置され、複数の第２壁部６６２は、基部６５２の周方向に沿って所定の間隔で配置されている。

そして、図１３に示す保持器６４では、第１壁部６６１と第２壁部６６２との間に１つのボール６２が保持されるように、第１部品６４１と第２部品６４２とが組み立てられている。なお、ボール６２の数によっては、第１壁部６６１同士の間、または、第２壁部６６２同士の間に、ボール６２が保持されるようになっていてもよい。

また、組み立てられたとき、第１部品６４１の第１壁部６６１と第２部品６４２の基部６５２との間には、隙間ができるようになっている。この隙間が第１流路６７１となる。同様に、第２部品６４２の第２壁部６６２と第１部品６４１の基部６５１との間にも、隙間ができるようになっている。この隙間が第２流路６７２となる。

そして、図１３および図１４では、保持器６４の少なくとも一部において、好ましくは全体において、第１壁部６６１および第２壁部６６２が周方向Ｃに沿って交互に配置されている。これにより、第１流路６７１および第２流路６７２は、１つの収容空間にそれぞれ開口し、かつ、その位置は、軸方向Ａにおいて互いに異なっている。

すなわち、図１３および図１４に示す保持器６４は、互いに独立している第１部品６４１および第２部品６４２を有している。そして、保持器６４は、第１部品６４１と第２部品６４２との間にボール６２（転動体）を保持する。具体的には、保持器６４の少なくとも一部では、第１壁部６６１と第２壁部６６２との間にボール６２を保持する。

このような構成によれば、ボール６２を収容する収容空間において、偏在を抑えつつ、潤滑剤Ｇの良好な流れを形成することができる。また、第１流路６７１の位置および第２流路６７２の位置を軸方向Ａにおいて互いに異ならせるという複雑な構造を有するにもかかわらず、それぞれ簡単な構造の第１部品６４１および第２部品６４２を用いることによって、その複雑な構造を実現している。このため、例えば、成形型を用いた成形法等により、比較的簡単に第１部品６４１および第２部品６４２を製造することができ、その結果、保持器６４の製造コストを削減することができる。具体的には、第１部品６４１および第２部品６４２は、それぞれ型抜きしやすい形状であるため、後加工を必要とせず、製造コストの削減を図りやすい。

また、歯車装置１が作動しているときには、第１部品６４１、第２部品６４２およびボール６２が、互いに独立して動くことができる。このため、これらの隙間に配置された潤滑剤Ｇは、各部の動きに応じて、より円滑に流動する。その結果、潤滑剤Ｇを、ボール６２と内輪６１との間、および、ボール６２と外輪６３との間に対して、より十分に供給することができる。その結果、ボール６２の潤滑性を特に高めることができ、ベアリング６のさらなる長寿命化を図ることができる。
以上のような第５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。

以上、本発明のベアリング、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、前記実施形態の各部の構成は、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、前記実施形態に、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。

また、前述した実施形態では、ベアリングを歯車装置に組み込む場合を例に説明したが、本発明のベアリングは、回転する軸とその軸を支持する支持部との間に設けられる軸受けとして、各種機器に組み込んで用いられる。

１…歯車装置、２…内歯歯車、３…外歯歯車、４…波動発生器、５…カム、６…ベアリング、９…保持器、２３…内歯、３１…胴部、３２…底部、３３…外歯、５１…軸部、５２…カム部、６１…内輪、６２…ボール、６３…外輪、６４…保持器、６５…基部、６６…壁部、６８…基部、９１…環状体、９２…柱体、９３…ポケット、９４…爪、９６…貫通孔、１００…ロボット、１１０…基台、１２０…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…配管、１７０…第１駆動部、１７１…モーター、１９０…制御装置、３１１…開口、６１１…軌道面、６２０…中心円、６３１…軌道面、６４１…第１部品、６４２…第２部品、６５１…基部、６５２…基部、６６１…第１壁部、６６２…第２壁部、６７１…第１流路、６７２…第２流路、Ａ…軸方向、Ｃ…周方向、Ｇ…潤滑剤、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、Ｊ３…第３軸、Ｌ１…突出長さ、Ｌ２…突出長さ、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、Ｒ…径方向、ａ…軸線

Claims (11)

1. 外輪と、
   前記外輪の径方向における内側に設けられている内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に設けられている転動体と、
   前記外輪および前記内輪の中心軸まわりに環状をなす基部、ならびに、前記基部から突出して設けられている第１壁部および第２壁部、を有し、前記転動体を保持する保持器と、
   を備え、
   前記第１壁部は、前記基部の周方向に設けられた第１流路を有し、
   前記第２壁部は、前記基部の周方向に設けられた第２流路を有し、
   前記第１壁部における前記第１流路の位置と、前記第２壁部における前記第２流路の位置と、が異なっていることを特徴とするベアリング。
2. 前記第１流路の位置および前記第２流路の位置は、前記基部の軸方向において互いに異なっている請求項１に記載のベアリング。
3. 前記第１流路の位置および前記第２流路の位置は、前記基部の径方向において互いに異なっている請求項１に記載のベアリング。
4. 前記第１壁部および前記第２壁部は、前記基部の周方向において互いに隣り合っている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のベアリング。
5. 前記第１流路および前記第２流路は、孔または凹部である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のベアリング。
6. 前記第１壁部の前記基部からの突出長さと、前記第２壁部の前記基部からの突出長さと、が異なっており、
   前記第１流路は、前記第１壁部の前記基部とは反対側の空間を含み、
   前記第２流路は、前記第２壁部の前記基部とは反対側の空間を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載のベアリング。
7. 前記転動体は、前記第１流路の前記孔または前記凹部と接触する請求項５に記載のベアリング。
8. 前記転動体は、前記第１流路の前記孔または前記凹部と、および、前記第２流路の前記孔または前記凹部と接触しない請求項５に記載のベアリング。
9. 前記保持器は、互いに独立している第１部品および第２部品を有し、
   前記転動体は、前記第１部品と前記第２部品との間に保持されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載のベアリング。
10. 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し、可撓性を有する外歯歯車と、
    前記外歯歯車の内側に設けられ、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のベアリングを備え、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、
    を有することを特徴とする歯車装置。
11. 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部材を前記第１部材に対して相対的に回動させる駆動力を伝達する請求項９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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