JP2023109509A - 減速機およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】より大きな減速比を得ることができる技術を提供する。【解決手段】この減速機は、遊星歯車機構と波動歯車機構とを備える。遊星歯車機構は、遊星入力軸と、太陽歯車と、複数の遊星歯車と、キャリアと、遊星側内歯歯車と、遊星出力軸とを有する。遊星出力軸は、キャリアまたは遊星側内歯歯車に接続され、第１回転軸を中心として第１中間回転速度で回転可能である。波動歯車機構は、波動入力軸と、カムと、可撓性外歯歯車と、剛性内歯歯車と、波動出力軸とを有する。波動入力軸は、中空筒状に延び、遊星出力軸の回転に伴い、第２回転軸を中心として第２中間回転速度で回転可能である。波動出力軸は、可撓性外歯歯車または剛性内歯歯車に接続され、出力回転速度で回転可能である。可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車は、互いに噛み合い、歯数の違いによって相対回転可能である。遊星出力軸の一部と、波動入力軸の一部とは、第２径方向に重なる。【選択図】図２

Description

本発明は、減速機およびロボットに関する。

従来、減速機を用いたロボットが知られている。この種の減速機は、モータの回転運動を減速させて、ロボットのアームへ伝達する。アームは、減速機により減速された回転数で旋回する（特許文献１）。
特開２００７－０８５５３０号公報

上記公報の中空減速機（１０）は、クランク軸（１１）と、クランク軸（１１）のクランク部（１１ａ）に嵌合して偏心運動するピニオン（１２）と、ピニオン（１２）の外歯に噛合う内歯が内周面に形成されたケース（１３）からなる遊星歯車装置である。中空減速機（１０）の内部には、中空円管（１８）により中空孔が形成されている。また、中空円管（１８）の外周には、センター歯車（２０）が遊嵌され、軸受（１９）によってセンター歯車（２０）が回転可能に支承されている。また、中空減速機（１０）の外周部において、８つのモータ（２１）がセンター歯車（２０）の回転軸心の回りに等配的に設けられている。

また、各モータ（２１）の回転は、小歯車（２２）からセンター歯車（２０）に伝えられ、センター歯車（２０）の回転によりクランク軸（１１）が回転されてクランク運動を生じ、クランク軸（１１）に嵌合されたピニオン（１２）の遊星運動を介してケース（１３）は減速回転される。これにより中空減速機（１０）のケース（１３）に止着されたロボットの出力部材（３２）が減速される。しかしながら、より大きな減速比を得るため、センター歯車（２０）と各部との位置関係を改善する余地がある。

本発明の目的は、減速機における各部の位置関係を工夫することによって、より大きな減速比を得ることができる技術を提供することである。

本発明は、遊星歯車機構と波動歯車機構とを備え、前記遊星歯車機構の入力部である遊星入力軸の回転を減速して、前記波動歯車機構の出力部である波動出力軸を回転可能な、減速機であって、前記遊星歯車機構は、第１回転軸を中心として入力回転速度で回転可能な前記遊星入力軸と、前記遊星入力軸に固定され、外側面に形成された外歯を有し、前記第１回転軸を中心として前記入力回転速度で回転可能な太陽歯車と、前記太陽歯車の周囲に配置され、前記太陽歯車の外歯に前記第１回転軸を中心とする第１径方向外側から噛み合う外歯を有し、前記太陽歯車の回転に伴い自転可能な複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車をそれぞれ自転可能に支持する複数の遊星シャフトが固定されたキャリアと、前記第１回転軸を中心とする環状であり、前記複数の遊星歯車の外歯に第１径方向外側から噛み合う内歯を内側面に有する遊星側内歯歯車と、前記第１回転軸に沿って配置され、前記キャリアおよび前記遊星側内歯歯車のいずれか一方に接続され、前記第１回転軸を中心として第１中間回転速度で回転可能な遊星出力軸と、を有し、前記波動歯車機構は、第２回転軸に沿って中空筒状に延び、前記遊星出力軸の回転に伴い、前記第２回転軸を中心として第２中間回転速度で回転可能な波動入力軸と、前記波動入力軸とともに回転可能なカムと、前記カムの回転に応じて変形可能な可撓性外歯歯車と、前記第２回転軸を中心とする環状の剛性内歯歯車と、前記第２回転軸に沿って配置され、前記可撓性外歯歯車および前記剛性内歯歯車のいずれか一方に接続され、前記第２回転軸を中心として出力回転速度で回転可能な前記波動出力軸と、を有し、前記可撓性外歯歯車と前記剛性内歯歯車とが、互いに噛み合い、前記可撓性外歯歯車と前記剛性内歯歯車とが、歯数の違いによって相対回転可能であり、前記遊星出力軸の一部と、前記波動入力軸の一部とが、前記第２回転軸を中心とする第２径方向に重なる。

本発明によれば、減速機において、前段に遊星歯車機構を配置し、後段に波動歯車機構を配置することによって、減速比を大きくすることができる。

図１は、ロボットの概要図である。 図２は、減速機の縦断面図である。 図３は、減速機の部分縦断面図である。 図４は、太陽歯車、複数の遊星歯車、複数の遊星シャフト、および遊星側内歯歯車の横断面図である。 図５は、遊星側伝達ギアおよび波動側伝達ギアの横断面図である。 図６は、減速機の部分縦断面図である。 図７は、波動発生器、可撓性外歯歯車、および剛性内歯歯車を概略的に示した横断面図である。 図８は、第２実施形態に係るモータおよび減速機の縦断面図である。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．ロボットについて＞
図１は、一実施形態に係る減速機１を搭載したロボット１００の概要図である。ロボット１００は、例えば、工業製品の製造ラインにおいて、部品の搬送、加工、組立等の作業を行う、いわゆる産業用ロボットである。図１に示すように、ロボット１００は、減速機１を有する。本実施形態においては、ロボット１００は、ベースフレーム１０１、アーム１０２、モータ１０３、および減速機１を有する。

アーム１０２は、ベースフレーム１０１に対して、回動可能に支持されている。モータ１０３および減速機１は、ベースフレーム１０１とアーム１０２との間の関節部に、組み込まれている。モータ１０３に駆動電流が供給されると、モータ１０３から回転運動が出力される。また、モータ１０３から出力される回転運動は、減速機１により減速されて、アーム１０２へ伝達される。これにより、ベースフレーム１０１に対してアーム１０２が、減速後の速さで回動する。ロボット１００が減速機１を有することによって、減速機１において前段に遊星歯車機構３を配置し、後段に波動歯車機構４を配置することによって、減速比を大きくすることができる。また、波動歯車機構４の入力部を中空シャフト構造にすることによって、内部空間を有効活用することができる。また、遊星歯車機構３の一部と波動歯車機構４の一部とを径方向に重なるように配置することによって、これらを含む減速機１の軸方向の長さを低減することができる。

＜１－２．減速機の構成＞
続いて、減速機１の全体の構造について、説明する。

なお、以下では、後述するモータおよび遊星歯車機構の中心軸である第１回転軸と平行な方向を「第１軸方向」、第１回転軸に直交する方向を「第１径方向」、第１回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「第１周方向」、とそれぞれ称する。また、後述する波動歯車機構の中心軸である第２回転軸と平行な方向を「第２軸方向」、第２回転軸に直交する方向を「第２径方向」、第２回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「第２周方向」、とそれぞれ称する。

また、以下では、後述する図２，図３，図６，および図８において、モータ、遊星歯車機構、および波動歯車機構の中心軸の方向を左右方向とし、左側を「軸方向一方側」、右側を「軸方向他方側」として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この左右方向の定義により、本発明に係る減速機およびロボットの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。また、本願において「平行な方向」とは、幾何学的に厳密に平行な場合に限定されない。発明の効果を奏する程度に平行であればよい。また、本願において「直交する方向」とは、幾何学的に厳密に直交する場合に限定されない。発明の効果を奏する程度に直交であればよい。

図２は、減速機１の縦断面図である。モータ１０３は、水平方向（図２における左右方向）に延びる中心軸に沿って配置される。モータ１０３の中心軸と、減速機１の中心軸である第１回転軸９１とは、互いに一致するものとする。モータ１０３は、ステータを含む静止部と、ロータを含む回転部とを有する。ステータに駆動電流が供給されると、ロータを含む回転部は、第１回転軸９１を中心として、減速前の回転数である入力回転速度Ｎ１で回転する。

減速機１は、モータ１０３から得られる回転運動を減速させて、アーム１０２へ伝達する。減速機１は、遊星歯車機構３と波動歯車機構４とを備える。減速機１は、遊星歯車機構３の入力部である後述する遊星入力軸３１の回転を減速して、波動歯車機構４の出力部である後述する波動出力軸４５を回転可能である。後述のとおり、遊星入力軸３１は、モータ１０３の回転部に接続される。また、波動出力軸４５は、アーム１０２に接続される。

まず、遊星歯車機構３の構成について、説明する。図３は、減速機１のうち、遊星歯車機構３付近の部分縦断面図である。図２および図３に示すように、遊星歯車機構３は、遊星入力軸３１と、太陽歯車３２と、複数の遊星歯車３３と、キャリア３５と、遊星側内歯歯車３６と、遊星出力軸３７とを有する。また、遊星歯車機構３は、遊星側ケーシング７をさらに有する。本実施形態では、遊星歯車機構３は、遊星入力軸３１と、太陽歯車３２と、複数（本実施形態では、３つ）の遊星歯車３３と、複数（本実施形態では、３つ）の遊星シャフト３４と、キャリア３５と、遊星側内歯歯車３６と、遊星出力軸３７と、遊星側伝達ギア３８と、支持軸受３９６と、遊星側ケーシング７とを有する。

遊星側ケーシング７は、遊星入力軸３１、太陽歯車３２、複数の遊星歯車３３、複数の遊星シャフト３４、キャリア３５、遊星側内歯歯車３６、遊星出力軸３７、遊星側伝達ギア３８、および支持軸受３９６を収容する部材である。ただし、遊星側ケーシング７は、複数の遊星歯車３３の少なくとも一部を収容するものであればよい。遊星側ケーシング７は、ロボット１００のベースフレーム１０１に対して移動不能および回転不能に固定される。遊星側ケーシング７は、遊星第１ケーシング筒部７１、遊星第２ケーシング筒部７２、および遊星ケーシング天面部７３を有する。すなわち、遊星側ケーシング７は、遊星ケーシング天面部７３を有する。

遊星第１ケーシング筒部７１および遊星第２ケーシング筒部７２はそれぞれ、第１回転軸９１と略同軸に配置された円筒状の部材である。遊星第１ケーシング筒部７１の第１径方向内側には、モータ１０３の回転部と遊星入力軸３１を接続するためのカップリングが収容される。遊星第１ケーシング筒部７１は、遊星第２ケーシング筒部７２および遊星ケーシング天面部７３よりも軸方向他方側に位置する。また、遊星第１ケーシング筒部７１の軸方向一方側の端部付近には、第１径方向外側へ拡がる遊星ケーシングフランジ部７１１が形成されている。

遊星第２ケーシング筒部７２は、遊星第１ケーシング筒部７１の軸方向一方側に隣接する。遊星第２ケーシング筒部７２の第１径方向内側には、遊星入力軸３１、太陽歯車３２、複数の遊星歯車３３、複数の遊星シャフト３４、キャリア３５、および遊星側内歯歯車３６が収容される。遊星第２ケーシング筒部７２は、遊星ケーシングフランジ部７１１の第１径方向外側の端部に固定される。

遊星ケーシング天面部７３は、遊星第２ケーシング筒部７２の軸方向一方側に隣接する。遊星ケーシング天面部７３は、遊星第３ケーシング筒部７３１と端面部７３２とを有する。遊星第３ケーシング筒部７３１は、第１回転軸９１に沿って拡がる部位である。遊星第３ケーシング筒部７３１の第１径方向内側には、遊星出力軸３７および遊星側伝達ギア３８が収容される。遊星第３ケーシング筒部７３１は、遊星側ケーシング７のうち、第１径方向の最も外側において、第１回転軸９１に沿って拡がる。すなわち、遊星第３ケーシング筒部７３１は、遊星側ケーシング７の第１径方向における外端に位置する。遊星第３ケーシング筒部７３１は、遊星第２ケーシング筒部７２の軸方向一方側の端部に、第１連結部材７２３を介して固定される。端面部７３２は、第１径方向に板状に拡がる。端面部７３２は、遊星出力軸３７および遊星側伝達ギア３８を軸方向一方側から囲む。すなわち、遊星ケーシング天面部７３は、遊星出力軸３７を軸方向一方側から囲む。

遊星入力軸３１は、第１回転軸９１を中心として第１軸方向に延びる部材である。遊星入力軸３１は、モータ１０３の回転部に対して、相対回転不能に固定される。また、遊星入力軸３１と遊星第１ケーシング筒部７１との第１径方向の間には、軸受３９１が設けられる。本実施形態の軸受３９１には、ボールベアリングが用いられる。軸受３９１の内輪は、遊星入力軸３１の外側面に固定される。軸受３９１の外輪は、遊星第１ケーシング筒部７１の内側面に固定される。これにより、遊星入力軸３１は、モータ１０３の回転部とともに、遊星第１ケーシング筒部７１を含む遊星側ケーシング７に対して、軸受３９１を介して回転可能に支持される。遊星入力軸３１は、第１回転軸９１を中心として入力回転速度Ｎ１で回転可能である。

太陽歯車３２は、第１回転軸９１と略同軸に配置されたギアである。太陽歯車３２は、遊星入力軸３１の周囲に、相対回転不能に固定される。すなわち、太陽歯車３２は、遊星入力軸３１に固定される。これにより、モータ１０３を駆動させると、遊星入力軸３１および太陽歯車３２は、第１回転軸９１を中心として入力回転速度Ｎ１で回転する。すなわち、太陽歯車３２は、第１回転軸９１を中心として入力回転速度Ｎ１で回転可能である。ただし、太陽歯車３２と遊星入力軸３１とは、単一部材であってもよい。

図４は、図２のＡ－Ａ位置から見た太陽歯車３２、複数の遊星歯車３３、複数の遊星シャフト３４、および遊星側内歯歯車３６の横断面図である。図の煩雑化を避けるため、図４においては、断面を示すハッチングが省略されている。図４に示すように、太陽歯車３２の外側面には、複数の外歯３２１が形成されている。すなわち、太陽歯車３２は、外側面に形成された外歯３２１を有する。複数の外歯３２１はそれぞれ、第１径方向外側へ向かって突出する。複数の外歯３２１は、第１周方向に沿って、一定のピッチで配列される。

遊星歯車３３は、太陽歯車３２の周囲に配置される。また、図４に示すように、本実施形態では、太陽歯車３２の周囲に、３個の遊星歯車３３が等間隔に配置されている。ただし、減速機１が有する遊星歯車３３の数は、２個であってもよく、４個以上であってもよい。また、遊星歯車３３は、自転軸９３に沿って配置される。自転軸９３は、第１回転軸９１と略平行である。また、遊星歯車３３の径は、自転軸９３に沿って略一定である。各遊星歯車３３は、外側面に複数の外歯３３１を有する。すなわち、複数の遊星歯車３３はそれぞれ、外歯３３１を有する。また、複数の外歯３３１はそれぞれ、外側へ向かって突出する。

本実施形態では、各遊星歯車３３の径は、太陽歯車３２の径よりもやや大きい。また、１つの遊星歯車３３が有する外歯３３１の数は、太陽歯車３２が有する外歯３２１の数よりも多い。そして、外歯３３１は、太陽歯車３２の外歯３２１に、第１回転軸９１を中心とする第１径方向外側から噛み合う。これにより、太陽歯車３２が第１回転軸９１を中心として回転すると、各遊星歯車３３は、太陽歯車３２からの動力を受け、自転軸９３を中心として太陽歯車３２の回転方向とは逆方向に自転する。すなわち、複数の遊星歯車３３はそれぞれ、太陽歯車３２の回転に伴い自転可能である。さらに、３つの遊星歯車３３はそれぞれ、貫通孔３３０を有する。各貫通孔３３０は、自転軸９３に沿って遊星歯車３３を貫通する。

遊星シャフト３４は、自転軸９３に沿って延びる柱状の部材である。本実施形態では、３つの遊星シャフト３４が設けられる。そして、各遊星シャフト３４は、遊星歯車３３を自転可能に支持する。すなわち、複数の遊星シャフト３４は、複数の遊星歯車３３をそれぞれ自転可能に支持する。遊星シャフト３４は、遊星歯車３３の貫通孔３３０に、自転軸９３の方向に挿入される。また、遊星シャフト３４と遊星歯車３３との間には、軸受３９２が挿入される。軸受３９２には、例えば、ニードルベアリングが用いられる。これにより、遊星歯車３３は、遊星シャフト３４に対して、自転軸９３を中心として自転可能に支持される。

キャリア３５は、第１キャリア部３５１と、第２キャリア部３５２と、第３キャリア部３５３とを有する。第１キャリア部３５１は、キャリア３５のうち軸方向一方側において、第１回転軸９１に沿って柱状に延びる。第２キャリア部３５２は、第１キャリア部３５１の軸方向他方側の端部から第１径方向外側へ拡がる。第３キャリア部３５３は、第２キャリア部３５２の軸方向他方側の端面における第１周方向の３箇所から、さらに軸方向他方側に延びる。第３キャリア部３５３は、３つの遊星歯車３３および３つの遊星シャフト３４と、第１周方向に重ならない位置において、第１軸方向に延びる。第１キャリア部３５１と、第２キャリア部３５２と、第３キャリア部３５３とは、単一部材である。また、キャリア３５と、遊星出力軸３７とは、単一部材である。これにより、キャリア３５と、遊星出力軸３７とは、互いに相対回転不能に連結される。ただし、キャリア３５と、遊星出力軸３７とは、相対回転不能に連結されていれば、互いに別部材であってもよい。

また、第１キャリア部３５１と遊星第２ケーシング筒部７２との第１径方向の間には、軸受３９３が挿入される。軸受３９３には、ボールベアリングが用いられる。軸受３９３の内輪は、第１キャリア部３５１の外側面に固定される。軸受３９３の外輪は、遊星第２ケーシング筒部７２の内側面に固定される。また、第３キャリア部３５３と遊星第２ケーシング筒部７２との第１径方向の間には、軸受３９４が挿入される。軸受３９４には、ボールベアリングが用いられる。軸受３９４の内輪は、第３キャリア部３５３の外側面に固定される。軸受３９４の外輪は、遊星第２ケーシング筒部７２の内側面に固定される。これにより、キャリア３５および遊星出力軸３７は、遊星第２ケーシング筒部７２を含む遊星側ケーシング７に対して、軸受３９３および軸受３９４を介して、第１回転軸９１を中心として回転可能に支持される。

また、キャリア３５は、複数の貫通孔３５０を有する。本実施形態では、３つの貫通孔３５０が、第１回転軸９１を中心として互いに周方向に略１２０度の間隔を空けて設けられている。各貫通孔３５０は、第２キャリア部３５２における第１径方向外側の部位を第１回転軸９１に沿って貫通する。そして、３つの遊星シャフト３４はそれぞれ、１つの貫通孔３５０に挿入される。また、本実施形態では、各遊星シャフト３４は、貫通孔３５０において接着または圧入等によりキャリア３５に固定される。すなわち、キャリア３５には、３つの遊星シャフト３４がそれぞれ固定される。各遊星シャフト３４は、キャリア３５と互いに相対回転不能に固定され、支持される。この結果、キャリア３５に固定された３つの遊星シャフト３４と、各遊星シャフト３４に支持された遊星歯車３３とが、第１回転軸９１を中心として第１周方向に公転すると、キャリア３５および遊星出力軸３７が第１回転軸９１を中心として回転する。

遊星側内歯歯車３６は、第１回転軸９１と略同軸に配置される。遊星側内歯歯車３６は、第１回転軸９１を中心とする環状である。遊星側内歯歯車３６は、遊星第２ケーシング筒部７２の径方向内側において、第１回転軸９１を中心として円環状に拡がる。遊星側内歯歯車３６は、遊星第２ケーシング筒部７２の内側面に固定される。すなわち、遊星側内歯歯車３６は、遊星側ケーシング７の内側面に固定される。このように、本実施形態では、遊星側内歯歯車３６と、遊星側ケーシング７とは、互いに別の部材である。しかしながら、遊星側内歯歯車３６と遊星側ケーシング７とは、単一部材であってもよい。これにより、減速機１における部品点数を削減することができ、量産性を向上できる。

また、遊星側内歯歯車３６の内側面には、複数の内歯３６１が形成されている。すなわち、遊星側内歯歯車３６は、内歯３６１を内側面に有する。複数の内歯３６１はそれぞれ、第１径方向内側へ向かって突出する。複数の内歯３６１は、第１周方向に沿って、一定のピッチで配列される。また、複数の内歯３６１はそれぞれ、３つの遊星歯車３３のそれぞれの外歯３３１に対して第１径方向外側から噛み合っている。すなわち、内歯３６１は、複数の遊星歯車３３の外歯３３１に第１径方向外側から噛み合う。

遊星出力軸３７は、第１回転軸９１に沿って配置される。遊星出力軸３７は、第１回転軸９１に沿って円柱状に延びる。上記のとおり、遊星出力軸３７と、キャリア３５とは、単一部材である。すなわち、遊星出力軸３７は、キャリア３５に接続される。本実施形態の遊星歯車機構３は、所謂「プラネタリー型」の減速機構である。これにより、減速機１における部品点数を削減することができ、量産性を向上できる。

モータ１０３を駆動させると、遊星入力軸３１および太陽歯車３２は、モータ１０３の回転部とともに、第１回転軸９１を中心として入力回転速度Ｎ１で回転する。また、太陽歯車３２と遊星側内歯歯車３６との双方に噛み合う３つの遊星歯車３３は、それぞれ自転軸９３を中心として自転する。また、３つの遊星歯車３３はそれぞれ、自転軸９３を中心として自転しながら、遊星側内歯歯車３６との噛み合いにより、遊星シャフト３４とともに、第１回転軸９１を中心として第１中間回転速度Ｎ２で公転する。これにより、３つの遊星シャフト３４が固定されたキャリア３５は、遊星出力軸３７とともに、第１回転軸９１を中心として減速後の第１中間回転速度Ｎ２で回転する。すなわち、遊星出力軸３７は、第１回転軸９１を中心として第１中間回転速度Ｎ２で回転可能である。

上記のとおり、減速機１は、遊星側伝達ギア３８をさらに有する。遊星側伝達ギア３８は、第１回転軸９１と略同軸に配置された円筒状のギアである。遊星側伝達ギア３８は、遊星出力軸３７の外側面に、相対回転不能に固定される。すなわち、遊星側伝達ギア３８は、遊星出力軸３７に固定される。これにより、遊星側伝達ギア３８は、遊星出力軸３７とともに、第１回転軸９１を中心として第１中間回転速度Ｎ２で回転する。すなわち、遊星側伝達ギア３８は、第１回転軸９１を中心として第１中間回転速度Ｎ２で回転可能である。ただし、遊星側伝達ギア３８と遊星出力軸３７とは、単一部材であってもよい。

図５は、図２のＢ－Ｂ位置から見た遊星側伝達ギア３８および後述する波動側伝達ギア４６の横断面図である。図の煩雑化を避けるため、図５においては、断面を示すハッチングが省略されている。図２および図５に示すように、遊星側伝達ギア３８の外側面には、複数の外歯３８１が形成されている。すなわち、遊星側伝達ギア３８は、外側面に形成された外歯３８１を有する。複数の外歯３８１はそれぞれ、第１径方向外側へ向かって突出する。複数の外歯３８１は、第１周方向に沿って、一定のピッチで配列される。

次に、波動歯車機構４の構成について、説明する。図６は、減速機１のうち、波動歯車機構４付近の部分縦断面図である。図２および図６に示すように、波動歯車機構４の中心軸である第２回転軸９２は、第１回転軸９１と離間しつつ、第１回転軸９１と略平行である。ただし、第１回転軸９１と第２回転軸９２とは、ねじれの関係にあってもよい。波動歯車機構４は、波動入力軸４１と、カム４２１と、可撓性外歯歯車４３と、剛性内歯歯車４４と、波動出力軸４５とを有する。また、波動歯車機構４は、波動側ケーシング８を有する。本実施形態では、波動歯車機構４は、波動入力軸４１と、波動発生器４２と、可撓性外歯歯車４３と、剛性内歯歯車４４と、波動出力軸４５と、内輪１５１と、外輪１５２と、波動側伝達ギア４６と、波動側ケーシング８とを有する。

上記のとおり、減速機１は、波動側伝達ギア４６をさらに有する。波動側伝達ギア４６は、第２回転軸９２と略同軸に配置された円筒状のギアである。本実施形態では、波動側伝達ギア４６と、波動入力軸４１とは、単一部材である。具体的には、波動入力軸４１の第２軸方向における一部が第２径方向外側へ突出することによって、波動側伝達ギア４６が形成されている。また、波動側伝達ギア４６は、波動入力軸４１の第２軸方向における一部から、第２周方向の全周に亘って第２径方向外側へ突出する。これにより、減速機１における部品点数を削減できる。ただし、波動側伝達ギア４６と、波動入力軸４１とは、相対回転不能に連結されていれば、互いに別部材であってもよい。すなわち、波動側伝達ギア４６は、波動入力軸４１に固定され、または、波動入力軸４１と単一部材であればよい。

また、波動側伝達ギア４６は、波動入力軸４１から第２径方向外側へ突出していなくてもよい。すなわち、波動側伝達ギア４６の外径は、波動入力軸４１の外径と、略同一であってもよい。これにより、波動側伝達ギア４６および波動入力軸４１を容易に製造することができる。

図５および図６に示すように、波動側伝達ギア４６の外側面には、複数の外歯４６１が形成されている。すなわち、波動側伝達ギア４６は、外側面に形成された外歯４６１を有する。複数の外歯４６１はそれぞれ、第２径方向外側へ向かって突出する。複数の外歯４６１は、第２周方向に沿って、一定のピッチで配列される。

波動側伝達ギア４６は、遊星側伝達ギア３８と第２径方向に隣接する。そして、波動側伝達ギア４６の外歯４６１と遊星側伝達ギア３８の外歯３８１とが噛み合うことによって、動力を受ける。これにより、遊星側伝達ギア３８が第１回転軸９１を中心として第１中間回転速度Ｎ２で回転すると、波動側伝達ギア４６は、第２回転軸９２を中心として回転する。

ここで、図５に示すように、本実施形態では、波動側伝達ギア４６の径は、遊星側伝達ギア３８の径よりも、十分に大きい。より具体的には、図２および図６に示すように、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１は、遊星側ケーシング７のうちの遊星第３ケーシング筒部７３１の外側面よりも、第１回転軸９１に近い。すなわち、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１は、遊星側ケーシング７の第１径方向における外端よりも、第１回転軸９１に近い。また、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１は、後述するカム４２１の第２径方向における外端よりも、第２回転軸９２から遠い。また、波動側伝達ギア４６の外歯４６１の歯数は、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１の歯数よりも大きい。このように、本実施形態では、遊星側伝達ギア３８の外径に対する、波動側伝達ギア４６の外径を十分に大きく形成し、波動側伝達ギア４６の外歯４６１の歯数を、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１の歯数よりも大きくすることによって、遊星側伝達ギア３８の第１回転軸９１を中心とした第１中間回転速度Ｎ２を、十分に減速することができる。すなわち、遊星側伝達ギア３８の外径に対する、波動側伝達ギア４６の外径を大きくすることによって、より高い減速比を得ることができる。この結果、遊星側伝達ギア３８が第１中間回転速度Ｎ２で回転すると、波動側伝達ギア４６は、第１中間回転速度Ｎ２よりも十分に減速された第２中間回転速度Ｎ３で回転する。すなわち、波動側伝達ギア４６は、波動入力軸４１とともに、第２回転軸９２を中心として第２中間回転速度Ｎ３で回転可能である。

なお、波動側伝達ギア４６と、遊星側伝達ギア３８とが、さらに別のギア等の動力伝達部材を介して噛み合っていてもよい。そして、遊星側伝達ギア３８から波動側伝達ギア４６へ、当該別のギア等の動力伝達部材を介して動力が伝達されればよい。すなわち、波動側伝達ギア４６の外歯４６１が遊星側伝達ギア３８の外歯３８１に接続されていればよい。これにより、遊星歯車機構３と波動歯車機構４とを組み合わせて高い減速比を実現できる。

波動入力軸４１は、第２回転軸９２に沿って中空筒状に延びる。上記のとおり、波動入力軸４１と波動側伝達ギア４６とは相対回転不能となっている。このため、遊星出力軸３７および遊星側伝達ギア３８が、第１回転軸９１を中心として第１中間回転速度Ｎ２で回転すると、波動入力軸４１は、波動側伝達ギア４６とともに、第２回転軸９２を中心として第２中間回転速度Ｎ３で回転する。すなわち、波動入力軸４１は、遊星出力軸３７の回転に伴い、第２回転軸９２を中心として第２中間回転速度Ｎ３で回転可能である。また、上記のとおり、波動入力軸４１は、中空筒状に延びる。これにより、波動入力軸４１の第２径方向内側に配線等を設置することができる。すなわち、波動歯車機構４において、波動入力軸４１（中空シャフト）の内部空間を有効活用することができる。

波動発生器４２は、可撓性外歯歯車４３を撓み変形させるための機構である。波動発生器４２は、カム４２１と可撓性軸受４２２とを有する。カム４２１と可撓性軸受４２２は、それぞれ、第２回転軸９２を中心として環状に拡がる。図７は、図２のＣ－Ｃ位置から見た波動発生器４２、可撓性外歯歯車４３、および剛性内歯歯車４４を概略的に示した横断面図である。図の煩雑化を避けるため、図４においては、断面を示すハッチングが省略されている。

本実施形態において、カム４２１と、波動入力軸４１とは、単一部材である。具体的には、波動入力軸４１の第２軸方向における一部が、波動側伝達ギア４６よりも軸方向一方側において、第２径方向外側へ突出することによって、カム４２１が形成されている。また、カム４２１は、波動入力軸４１の第２軸方向における一部から、第２周方向の全周に亘って第２径方向外側へ突出する。これにより、カム４２１と波動入力軸４１とは互いに相対回転不能となっている。この結果、波動入力軸４１が第２回転軸９２を中心として第２中間回転速度Ｎ３で回転すると、カム４２１も、第２回転軸９２を中心として第２中間回転速度Ｎ３で回転する。すなわち、カム４２１は、波動入力軸４１とともに回転可能である。ただし、カム４２１と、波動入力軸４１とは、相対回転不能に連結されていれば、互いに別部材であってもよい。

図７に示すように、カム４２１は、楕円形のカムプロフィールを有する。すなわち、カム４２１の外側面は、第２軸方向に視たときに楕円形であり、第２周方向の位置によって異なる外径を有する。可撓性軸受４２２は、撓み変形可能な軸受である。可撓性軸受４２２は、カム４２１の外側面と、可撓性外歯歯車４３の後述する筒部４３１の内側面との間に配置される。カム４２１と筒部４３１とは、互いに異なる回転速度で回転可能である。

図６に示すように、可撓性軸受４２２は、内輪９６と、複数のボール９７と、弾性変形可能な外輪９８とを有する。内輪９６は、カム４２１の外側面に接触する。複数のボール９７は、内輪９６と外輪９８との間に介在し、周方向に沿って配列される。外輪９８は、回転するカム４２１のカムプロフィールに沿って、内輪９６およびボール９７を介して弾性変形（撓み変形）する。このように、本実施形態の可撓性軸受４２２には、ボールベアリングが用いられる。ただし、ボールベアリングに代えて、ローラベアリング等の他方式の軸受が用いられてもよい。

可撓性外歯歯車４３は、撓み変形可能な環状の歯車である。後述のとおり、可撓性外歯歯車４３は、波動出力軸４５および外輪１５２を介して、ロボット１００のアーム１０２に固定される。可撓性外歯歯車４３は、第２回転軸９２に沿って設けられる。可撓性外歯歯車４３は、筒部４３１と、フランジ部４３２とを有する。

筒部４３１は、第２回転軸９２に沿って中空筒状に延びる。また、筒部４３１は、可撓性を有し、第２径方向に撓み可能な円筒状の部位である。筒部４３１の軸方向他方側の端部付近の外側面には、複数の外歯４３３が形成されている。複数の外歯４３３はそれぞれ、第２径方向外側へ突出する。また、複数の外歯４３３は、第２周方向に沿って、一定のピッチで配列される。また、筒部４３１の内側面には、可撓性軸受４２２の外輪９８が接触する。これにより、可撓性外歯歯車４３は、カム４２１の回転に応じて変形可能となっている。

フランジ部４３２は、筒部４３１の軸方向一方側の端部から、第２径方向外側に向かって拡がる。フランジ部４３２は、第２回転軸９２を中心として円環状に拡がる。このように、フランジ部４３２が筒部４３１から第２径方向外側に拡がることによって、可撓性外歯歯車４３が波動入力軸４１に干渉することを防止できる。また、このように、波動入力軸４１よりも第２径方向外側のスペースにフランジ部４３２を配置することによって、当該スペースを効率良く活用することができる。

また、フランジ部４３２は、筒部４３１よりも撓み難い平板状の部位である。また、図６に示すように、フランジ部４３２における第２径方向外側の位置に、ボス部４３４が形成されている。ボス部４３４は、第２軸方向に肉厚の部位である。ボス部４３４には、複数の貫通孔４３０が形成されている。複数の貫通孔４３０はそれぞれ、ボス部４３４を第２軸方向に貫通する。

剛性内歯歯車４４は、第２回転軸９２を中心とする環状である。本実施形態では、剛性内歯歯車４４は、第２回転軸９２を中心として円環状に拡がる。剛性内歯歯車４４の第２径方向内側には、筒部４３１の軸方向他方側の端部が配置される。剛性内歯歯車４４の剛性は、筒部４３１の剛性よりも、はるかに高い。したがって、剛性内歯歯車４４は、実質的に剛体とみなすことができる。図６および図７に示すように、剛性内歯歯車４４の内側面には、複数の内歯４４１が形成されている。複数の内歯４４１は、第２周方向に沿って、一定のピッチで配列される。剛性内歯歯車４４が有する内歯４４１の歯数と、可撓性外歯歯車４３が有する外歯４３３の歯数とは、僅かに相違する。

また、剛性内歯歯車４４には、複数の貫通孔４４０が、設けられている。複数の貫通孔４４０は、第２回転軸９２を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。また、各貫通孔４４０は、剛性内歯歯車４４を第２軸方向に貫通する。また、剛性内歯歯車４４は、遊星側ケーシング７の端面部７３２に固定される。ここで、上記のとおり、遊星側ケーシング７は、減速機１が配置されるロボット１００のベースフレーム１０１に対して移動不能および回転不能に固定されている。これにより、剛性内歯歯車４４は、第２周方向、第２径方向、および第２軸方向の動きが制限される。

図２に示すように、本実施形態では、上記の端面部７３２を含む遊星ケーシング天面部７３と、剛性内歯歯車４４との固定位置Ｐ２は、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも、第２回転軸９２から遠い。また、端面部７３２を含む遊星ケーシング天面部７３と、剛性内歯歯車４４との固定位置Ｐ２は、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも、軸方向一方側に位置する。すなわち、本実施形態では、遊星ケーシング天面部７３と剛性内歯歯車４４とが、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも第２回転軸９２から遠く、かつ、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも軸方向一方側において、固定される。

上記のとおり、可撓性軸受４２２の外輪９８は、可撓性外歯歯車４３の筒部４３１の内側面に接触する。このため、筒部４３１は、カム４２１の外側面に沿った楕円形状に変形する。その結果、当該楕円の長軸の両端に相当する２箇所において、可撓性外歯歯車４３の外歯４３３と、剛性内歯歯車４４の内歯４４１とが噛み合う。すなわち、可撓性外歯歯車４３と、剛性内歯歯車４４とが、互いに噛み合う。しかしながら、周方向の他の位置においては、可撓性外歯歯車４３の外歯４３３と剛性内歯歯車４４の内歯４４１とが噛み合わない。

波動入力軸４１が、カム４２１とともに第２回転軸９２を中心として第２中間回転速度Ｎ３で回転すると、可撓性外歯歯車４３の上記の楕円の長軸も、第２中間回転速度Ｎ３で回転する。そうすると、外歯４３３と内歯４４１との噛み合い位置も、第２周方向に第２中間回転速度Ｎ３で変化する。また、上記の通り、可撓性外歯歯車４３の外歯４３３の歯数と、剛性内歯歯車４４の内歯４４１の歯数とは、僅かに相違する。この歯数の差によって、カム４２１の１回転ごとに、外歯４３３と内歯４４１とが噛み合う組合せが、第２周方向に僅かに変化する。ここで、剛性内歯歯車４４は、ロボット１００のベースフレーム１０１に固定されており、回転しない。この結果、剛性内歯歯車４４およびベースフレーム１０１に対して、可撓性外歯歯車４３が、第２回転軸９２を中心として、第２中間回転速度Ｎ３よりも減速された出力回転速度Ｎ４で回転する。すなわち、可撓性外歯歯車４３と剛性内歯歯車４４とが、歯数の違いによって相対回転可能となっている。

なお、本実施形態では、可撓性外歯歯車４３と剛性内歯歯車４４との噛み合い位置Ｐ３は、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも、第２回転軸９２から遠い。このように、可撓性外歯歯車４３の外径および剛性内歯歯車４４の内径を大きくすることによって、可撓性外歯歯車４３と剛性内歯歯車４４との間の相対回転を安定させることができる。

内輪１５１は、第２回転軸９２を中心として円環状に拡がる部材である。内輪１５１および外輪１５２は、ともに高い剛性を有する。また、内輪１５１には、複数のねじ孔１５３が設けられている。複数のねじ孔１５３は、それぞれ、内輪１５１の軸方向他方側の端面から、軸方向一方側へ向かって形成されている。内輪１５１は、剛性内歯歯車４４の複数の貫通孔４４０のそれぞれを貫通する複数のねじ１５４を、複数のねじ孔１５３に締結することにより、剛性内歯歯車４４に固定される。これにより、内輪１５１は、剛性内歯歯車４４とともに、ロボット１００のベースフレーム１０１に固定される。

内輪１５１の第２径方向外側には、外輪１５２が配置されている。外輪１５２は、第２回転軸９２を中心として円環状に拡がる部材である。また、外輪１５２は、波動側ケーシング８の一部でもある。外輪１５２は、内輪１５１の外径よりも僅かに大きな内径を有する。また、図２に示すように、外輪１５２には、複数のねじ孔１５５が設けられている。複数のねじ孔１５５は、それぞれ、外輪１５２の軸方向一方側の端面から、軸方向他方側へ向かって形成されている。

外輪１５２は、内輪１５１に対して、軸受１６によって回転可能に接続される。本実施形態の軸受１６には、クロスローラベアリングが用いられる。軸受１６は、内輪１５１の外側面と、外輪１５２の内側面との間に、複数の円筒ころ１６１を有する。複数の円筒ころ１６１は、内輪１５１の外側面に設けられた環状のＶ溝と、外輪１５２の内側面に設けられた環状のＶ溝との間に、向きを交互に変えながら配置される。これにより、内輪１５１に対する外輪１５２の回転を許容しながら、内輪１５１と外輪１５２とが高剛性に接続される。このようなクロスローラベアリングは、ボールベアリングのように一対で用いずとも、第２軸方向および第２径方向に、十分な剛性を得ることができる。すなわち、クロスローラベアリングを用いることで、減速機１に設けられるベアリング（軸受）の数を減らすことができる。これにより、軸受１６の重量を低減できるとともに、軸受１６の軸方向の寸法を抑えることができる。

波動出力軸４５は、減速機１における減速後の動力を取り出すための部材である。波動出力軸４５は、第２回転軸９２に沿って配置される。本実施形態では、波動出力軸４５は、第２回転軸９２を中心として略円環状である。波動出力軸４５は、内側延伸部４５１、径方向延伸部４５２、および外側延伸部４５３を有する。

内側延伸部４５１および外側延伸部４５３はそれぞれ、第２回転軸９２と略同軸に配置された円筒状の部位である。内側延伸部４５１は、径方向延伸部４５２および外側延伸部４５３よりも軸方向一方側に位置する。内側延伸部４５１と波動入力軸４１との第２径方向の間には、軸受３９５が設けられる。本実施形態の軸受３９５には、ボールベアリングが用いられる。軸受３９５の内輪は、波動入力軸４１の外側面に固定される。軸受３９５の外輪は、内側延伸部４５１の内側面に固定される。これにより、内側延伸部４５１を含む波動出力軸４５は、波動入力軸４１に対して、第２回転軸９２を中心として、軸受３９５を介して相対回転可能に支持される。

径方向延伸部４５２は、内側延伸部４５１の軸方向他方側の端部から、第２径方向外側へ拡がる。径方向延伸部４５２には、複数の貫通孔４５０が、設けられている。各貫通孔４５０は、径方向延伸部４５２を第２軸方向に貫通する。また、径方向延伸部４５２は、複数の貫通孔４５０のそれぞれと、可撓性外歯歯車４３の複数の貫通孔４３０のそれぞれとを貫通する複数のねじ１５６を、外輪１５２の複数のねじ孔１５５に締結することにより、可撓性外歯歯車４３および外輪１５２に固定される。これにより、可撓性外歯歯車４３のフランジ部４３２は、波動出力軸４５に固定される。この結果、波動出力軸４５、可撓性外歯歯車４３、および外輪１５２が、波動入力軸４１に対して、第２回転軸９２を中心として、軸受３９５を介して相対回転可能に支持される。

外側延伸部４５３は、径方向延伸部４５２の第２径方向外側の端部から軸方向他方側へ拡がる。外側延伸部４５３は、波動側ケーシング８の一部でもある。

波動側ケーシング８は、波動入力軸４１、波動発生器４２、可撓性外歯歯車４３、剛性内歯歯車４４、波動出力軸４５の一部、内輪１５１、および外輪１５２を収容する部材である。ただし、波動側ケーシング８は、可撓性外歯歯車４３の少なくとも一部を収容するものであればよい。波動側ケーシング８は、上記の外輪１５２、上記の外側延伸部４５３、波動ケーシング筒部８１、第１波動ケーシング固定部８２、および第２波動ケーシング固定部８３を有する。

外側延伸部４５３は、波動側ケーシング８のうち、第２径方向の最も外側において、第２回転軸９２に沿って拡がる。すなわち、外側延伸部４５３は、波動側ケーシング８の第２径方向における外端に位置する。そして、第２回転軸９２から見たときに、外側延伸部４５３の外側面は、第１回転軸９１よりも、第２回転軸９２から遠い。すなわち、波動側ケーシング８の第２径方向の外端は、第１回転軸９１よりも、第２回転軸９２から遠い。本実施形態では、このように遊星歯車機構３と波動歯車機構４とを近接して配置することによって、減速機１全体の省スペース化を図ることができる。

波動ケーシング筒部８１は、第２回転軸９２に沿って延びる。波動ケーシング筒部８１は、第１波動ケーシング固定部８２と第２波動ケーシング固定部８３との第２軸方向の間に位置する。第１波動ケーシング固定部８２は、波動ケーシング筒部８１の軸方向一方側の端部から、第２径方向の外側へ拡がる。第１波動ケーシング固定部８２には、１または複数の貫通孔８２０が、設けられている。各貫通孔８２０は、第１波動ケーシング固定部８２を第２軸方向に貫通する。第１波動ケーシング固定部８２を含む波動側ケーシング８は、貫通孔８２０と、剛性内歯歯車４４の貫通孔４４０とを貫通するねじ８４を、内輪１５１のねじ孔１５３に締結することにより、剛性内歯歯車４４および内輪１５１に固定される。

これにより、波動側ケーシング８は、剛性内歯歯車４４および内輪１５１とともに、ロボット１００のベースフレーム１０１に固定される。ただし、剛性内歯歯車４４と波動側ケーシング８とは単一部材であってもよい。これにより、減速機１における部品点数を削減することができ、量産性を向上できる。

第２波動ケーシング固定部８３は、波動ケーシング筒部８１の軸方向他方側の端部から、第２径方向内側へ拡がる。第２波動ケーシング固定部８３と波動入力軸４１との第２径方向の間には、支持軸受３９６が設けられる。上記のとおり、支持軸受３９６は、遊星歯車機構３の構成要素でもある。本実施形態の支持軸受３９６には、ボールベアリングが用いられる。支持軸受３９６の内輪は、波動入力軸４１の外側面に固定される。支持軸受３９６の外輪は、第２周方向の一部において、第２波動ケーシング固定部８３の内側面に固定される。これにより、波動入力軸４１は、第２波動ケーシング固定部８３を含む波動側ケーシング８、剛性内歯歯車４４、および内輪１５１に対して、第２回転軸９２を中心として、支持軸受３９６を介して相対回転可能に支持される。なお、支持軸受３９６の外輪は、第２周方向の他の一部において、遊星第２ケーシング筒部７２に、第２連結部材７２４を介して固定される。すなわち、支持軸受３９６の外輪は、遊星側ケーシング７に固定される。

上記のとおり、波動出力軸４５は、可撓性外歯歯車４３および外輪１５２とともに、波動入力軸４１に対して、第２回転軸９２を中心として、軸受３９５を介して相対回転可能に支持される。また、可撓性外歯歯車４３は、ロボット１００のアーム１０２に固定される。これにより、波動出力軸４５、可撓性外歯歯車４３、および外輪１５２と、ロボット１００のアーム１０２とが、剛性内歯歯車４４が固定されるベースフレーム１０１に対して、第２回転軸９２を中心として回転可能となる。この結果、波動入力軸４１が、カム４２１とともに第２回転軸９２を中心として第２中間回転速度Ｎ３で回転すると、波動出力軸４５、可撓性外歯歯車４３、および外輪１５２と、ロボット１００のアーム１０２とが、出力回転速度Ｎ４で、第２回転軸９２を中心として回転する。

図２に示すように、本実施形態では、波動入力軸４１と支持軸受３９６の内輪との固定位置Ｐ４は、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも、第２回転軸９２に近い。また、波動入力軸４１と支持軸受３９６の内輪との固定位置Ｐ４は、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも、軸方向他方側に位置する。すなわち、本実施形態では、波動入力軸４１は、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも第２回転軸９２に近く、かつ、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも軸方向他方側において、支持軸受３９６の内輪に固定される。

すなわち、本実施形態では、遊星歯車機構３と波動歯車機構４とを、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも軸方向一方側の上記の固定位置Ｐ２と、軸方向他方側の上記の固定位置Ｐ４とにおいて、それぞれ固定する。このように、遊星歯車機構３と波動歯車機構４とを、遊星側伝達ギア３８の外歯３８１と波動側伝達ギア４６の外歯４６１との噛み合い位置Ｐ１よりも軸方向一方側および他方側で固定することによって、より強固に固定することができる。

また、本実施形態では、減速機１において、遊星歯車機構３の遊星出力軸３７の第１軸方向における一部と、波動歯車機構４の波動入力軸４１の第２軸方向における一部とが、第１径方向および第２径方向に重なるように、遊星歯車機構３と波動歯車機構４とを近接して配置している。すなわち、本実施形態では、遊星出力軸３７の一部と、波動入力軸４１の一部とが、第２回転軸９２を中心とする第２径方向に重なる。このように、遊星歯車機構３の一部と波動歯車機構４の一部とを径方向に重なるように配置することによって、これらを含む減速機１の軸方向の長さを低減することができる。

また、本実施形態では、減速機１において、モータ１０３の回転部による入力回転速度Ｎ１の回転を、前段の遊星歯車機構３において減速した後、さらに後段の波動歯車機構４において減速する。このように、本実施形態では、後段に波動歯車機構４を配置することによって、減速比を大きくすることができる。

＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態に係るロボットに搭載される減速機１Ｂの構成について説明する。なお、以下では、第１実施形態の減速機１との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同等の部分については、重複説明を一部省略する。図８は、第２実施形態に係る減速機１Ｂの縦断面図である。

減速機１Ｂは、遊星歯車機構３Ｂと波動歯車機構４Ｂとを備える。本実施形態の波動歯車機構４Ｂは、第１実施形態の波動歯車機構４と同等の構成を有する。

図８に示すように、遊星歯車機構３Ｂは、遊星入力軸３１Ｂと、太陽歯車３２Ｂと、複数の遊星歯車３３Ｂと、複数の遊星シャフト３４Ｂと、キャリア３５Ｂと、遊星側内歯歯車３６Ｂと、遊星出力軸３７Ｂと、遊星側伝達ギア３８Ｂと、支持軸受３９６Ｂと、遊星側ケーシング７Ｂとを有する。本実施形態の遊星入力軸３１Ｂ、太陽歯車３２Ｂ、複数の遊星歯車３３Ｂ、複数の遊星シャフト３４Ｂ、遊星側伝達ギア３８Ｂ、および支持軸受３９６Ｂについては、第１実施形態の遊星入力軸３１、太陽歯車３２、複数の遊星歯車３３、複数の遊星シャフト３４、遊星側伝達ギア３８、および支持軸受３９６と同等の構成を有するため、重複説明を省略する。

本実施形態の遊星側ケーシング７Ｂは、第１実施形態の遊星側ケーシング７と異なり、遊星第２ケーシング筒部７２に相当する部位を有していない。本実施形態の複数の遊星歯車３３Ｂは、遊星ケーシング天面部７３Ｂの第１径方向内側に配置される。また、本実施形態のキャリア３５Ｂは、遊星ケーシング天面部７３Ｂにねじ止めにより固定される。すなわち、キャリア３５Ｂは、遊星側ケーシング７Ｂに固定される。

遊星側内歯歯車３６Ｂは、第１回転軸９１Ｂと略同軸に配置される。遊星側内歯歯車３６Ｂの内歯は、複数の遊星歯車３３Ｂの外歯に第１径方向外側から噛み合う。遊星出力軸３７Ｂは、第１回転軸９１Ｂに沿って円筒状に延びる部材である。本実施形態では、遊星出力軸３７Ｂと、遊星側内歯歯車３６Ｂとは、単一部材である。すなわち、遊星出力軸３７Ｂは、遊星側内歯歯車３６Ｂに接続される。本実施形態の遊星歯車機構３Ｂは、所謂「スター型」である。このような構造とすることにより、遊星歯車機構３Ｂの軸方向の長さを抑制できる。すなわち、本発明において、遊星出力軸３７Ｂは、キャリア３５Ｂおよび遊星側内歯歯車３６Ｂのいずれか一方に接続されていればよい。

キャリア３５Ｂと遊星出力軸３７Ｂとの第１径方向の間には、２つの軸受３９７Ｂが挿入される。２つの軸受３９７Ｂは、互いに第１軸方向に隣接して配置される。本実施形態の軸受３９７Ｂには、ボールベアリングが用いられる。軸受３９７Ｂの内輪は、キャリア３５Ｂの外側面に固定される。軸受３９７Ｂの外輪は、遊星出力軸３７Ｂの内側面に固定される。これにより、遊星出力軸３７Ｂおよび遊星側内歯歯車３６Ｂは、キャリア３５Ｂおよび遊星側ケーシング７Ｂに対して、軸受３９７Ｂを介して、第１回転軸９１Ｂを中心として回転可能に支持される。

モータ１０３を駆動させると、遊星入力軸３１Ｂおよび太陽歯車３２Ｂは、第１回転軸９１Ｂを中心として入力回転速度Ｎ１で回転する。また、太陽歯車３２Ｂと遊星側内歯歯車３６Ｂとの双方に噛み合う複数の遊星歯車３３Ｂは、それぞれ自転する。しかしながら、複数の遊星歯車３３Ｂは、遊星シャフト３４Ｂを介してキャリア３５Ｂに固定されているが、上記のとおり、キャリア３５Ｂは、遊星側ケーシング７Ｂに固定されているため、回転しない。このため、遊星側内歯歯車３６Ｂは、複数の遊星歯車３３Ｂとの噛み合いにより、遊星出力軸３７Ｂとともに、第１回転軸９１Ｂを中心として減速後の第１中間回転速度Ｎ２で回転する。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の波動歯車機構４においては、可撓性外歯歯車４３を、波動出力軸４５およびロボット１００のアーム１０２に対して固定し、剛性内歯歯車４４を、ロボット１００のベースフレーム１０１に対して移動不能および回転不能に固定していた。しかしながら、可撓性外歯歯車４３を、ロボット１００のベースフレーム１０１に対して移動不能および回転不能に固定し、剛性内歯歯車４４を、波動出力軸４５およびロボット１００のアーム１０２に対して固定してもよい。そして、可撓性外歯歯車４３の外歯４３３と、剛性内歯歯車４４の内歯４４１との噛み合いにより、剛性内歯歯車４４を可撓性外歯歯車４３に対して回転させてもよい。すなわち、波動出力軸４５は、可撓性外歯歯車４３および剛性内歯歯車４４のいずれか一方に接続され、第２回転軸９２を中心として出力回転速度Ｎ４で回転可能であればよい。

また、減速機に用いられる遊星歯車機構は、多段型であってもよい。この場合、例えば、遊星歯車機構は、前段に配置される前段遊星歯車装置と、前段遊星歯車装置よりも後段に配置される後段遊星歯車装置とを有していればよい。また、前段遊星歯車装置は、上記の実施形態の遊星入力軸である前段遊星入力軸と、上記の実施形態の太陽歯車である前段太陽歯車と、上記の実施形態の複数の遊星歯車である複数の前段遊星歯車と、上記の実施形態のキャリアである前段キャリアと、上記の実施形態の遊星側内歯歯車である前段遊星側内歯歯車と、前段遊星出力軸とを有していればよい。また、前段遊星出力軸は、第１回転軸に沿って配置され、前段キャリアに接続され、第１回転軸を中心として回転可能な出力軸であればよい。

また、後段遊星歯車装置は、後段遊星入力軸と、後段太陽歯車と、複数の後段遊星歯車と、後段キャリアと、後段遊星側内歯歯車と、後段遊星出力軸とを有していればよい。また、後段遊星入力軸は、前段遊星出力軸に固定され、第１回転軸を中心として回転可能であればよい。また、後段太陽歯車は、後段遊星入力軸に固定され、外側面に形成された外歯を有し、第１回転軸を中心として回転可能であればよい。また、複数の後段遊星歯車は、後段太陽歯車の周囲に配置され、後段太陽歯車の外歯に第１径方向外側から噛み合う外歯を有し、後段太陽歯車の回転に伴い自転すればよい。また、後段キャリアには、複数の後段遊星歯車をそれぞれ自転可能に支持する複数の後段遊星シャフトが固定されていればよい。また、後段遊星側内歯歯車は、第１回転軸を中心とする環状であり、複数の後段遊星歯車の外歯に第１径方向外側から噛み合う内歯を内側面に有していればよい。また、後段遊星出力軸は、第１回転軸に沿って配置され、後段キャリアに接続され、第１回転軸を中心として第１中間回転速度Ｎ２で回転可能な上記の実施形態の遊星出力軸に接続されていればよい。このように、多段型の遊星歯車機構を用いることによって、より高い減速比を得ることができる。

また、多段型の遊星歯車機構において、上記の実施形態の遊星出力軸と後段遊星出力軸とは単一部材であってもよい。遊星出力軸と後段遊星出力軸とを単一部材にすることによって、部品点数を削減することができ、量産性を向上できる。

また、減速機およびロボットの細部の形状については、上記の実施形態の各図に示された形状と相違していてもよい。

本願は、減速機およびロボットに利用できる。

１，１Ｂ 減速機
３，３Ｂ 遊星歯車機構
４，４Ｂ 波動歯車機構
７，７Ｂ 遊星側ケーシング
８ 波動側ケーシング
３１，３１Ｂ 遊星入力軸
３２，３２Ｂ 太陽歯車
３３，３３Ｂ 遊星歯車
３４，３４Ｂ 遊星シャフト
３５，３５Ｂ キャリア
３６，３６Ｂ 遊星側内歯歯車
３７，３７Ｂ 遊星出力軸
３８，３８Ｂ 遊星側伝達ギア
４１ 波動入力軸
４２ 波動発生器
４３ 可撓性外歯歯車
４４ 剛性内歯歯車
４５ 波動出力軸
４６ 波動側伝達ギア
７３，７３Ｂ 遊星ケーシング天面部
９１，９１Ｂ 第１回転軸
９２ 第２回転軸
９３ 自転軸
１００ ロボット
１０３ モータ
３２１ （太陽歯車の）外歯
３３１ （遊星歯車の）外歯
３６１ （遊星側内歯歯車の）内歯
３８１ （遊星側伝達ギアの）外歯
３９６，３９６Ｂ 支持軸受
４２１ カム
４３１ （可撓性外歯歯車の）筒部
４３２ （可撓性外歯歯車の）フランジ部
４３３ （可撓性外歯歯車の）外歯
４４１ （剛性内歯歯車の）内歯
４６１ （波動側伝達ギアの）外歯
Ｐ１ （遊星側伝達ギアの外歯と波動側伝達ギアの外歯との）噛み合い位置
Ｐ２ （遊星ケーシング天面部と剛性内歯歯車との）固定位置
Ｐ３ （可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車との）噛み合い位置
Ｐ４ （波動入力軸と支持軸受の内輪との）固定位置

Claims (18)

1. 遊星歯車機構と波動歯車機構とを備え、前記遊星歯車機構の入力部である遊星入力軸の回転を減速して、前記波動歯車機構の出力部である波動出力軸を回転可能な、減速機であって、
   前記遊星歯車機構は、
   第１回転軸を中心として入力回転速度で回転可能な前記遊星入力軸と、
   前記遊星入力軸に固定され、外側面に形成された外歯を有し、前記第１回転軸を中心として前記入力回転速度で回転可能な太陽歯車と、
   前記太陽歯車の周囲に配置され、前記太陽歯車の外歯に前記第１回転軸を中心とする第１径方向外側から噛み合う外歯を有し、前記太陽歯車の回転に伴い自転可能な複数の遊星歯車と、
   前記複数の遊星歯車をそれぞれ自転可能に支持する複数の遊星シャフトが固定されたキャリアと、
   前記第１回転軸を中心とする環状であり、前記複数の遊星歯車の外歯に第１径方向外側から噛み合う内歯を内側面に有する遊星側内歯歯車と、
   前記第１回転軸に沿って配置され、前記キャリアおよび前記遊星側内歯歯車のいずれか一方に接続され、前記第１回転軸を中心として第１中間回転速度で回転可能な遊星出力軸と、
   を有し、
   前記波動歯車機構は、
   第２回転軸に沿って中空筒状に延び、前記遊星出力軸の回転に伴い、前記第２回転軸を中心として第２中間回転速度で回転可能な波動入力軸と、
   前記波動入力軸とともに回転可能なカムと、
   前記カムの回転に応じて変形可能な可撓性外歯歯車と、
   前記第２回転軸を中心とする環状の剛性内歯歯車と、
   前記第２回転軸に沿って配置され、前記可撓性外歯歯車および前記剛性内歯歯車のいずれか一方に接続され、前記第２回転軸を中心として出力回転速度で回転可能な前記波動出力軸と、
   を有し、
   前記可撓性外歯歯車と前記剛性内歯歯車とが、互いに噛み合い、前記可撓性外歯歯車と前記剛性内歯歯車とが、歯数の違いによって相対回転可能であり、
   前記遊星出力軸の一部と、前記波動入力軸の一部とが、前記第２回転軸を中心とする第２径方向に重なる、減速機。
2. 請求項１に記載の減速機であって、
   前記遊星出力軸に固定され、または、前記遊星出力軸と単一部材であり、外側面に形成された外歯を有し、前記第１回転軸を中心として前記第１中間回転速度で回転可能な遊星側伝達ギアと、
   前記波動入力軸に固定され、または、前記波動入力軸と単一部材であり、外側面に形成された外歯を有し、前記第２回転軸を中心として前記第２中間回転速度で回転可能な波動側伝達ギアと、
   をさらに有し、
   前記波動側伝達ギアの外歯が前記遊星側伝達ギアの外歯に接続され、前記波動側伝達ギアは、前記波動入力軸とともに、前記第２回転軸を中心として前記第２中間回転速度で回転可能な、減速機。
3. 請求項２に記載の減速機であって、
   前記遊星歯車機構は、
   前記複数の遊星歯車の少なくとも一部を収容する遊星側ケーシング
   をさらに有し、
   前記波動側伝達ギアの外歯の歯数は、前記遊星側伝達ギアの外歯の歯数よりも大きく、
   前記遊星側伝達ギアの外歯と前記波動側伝達ギアの外歯との噛み合い位置は、前記遊星側ケーシングの第１径方向における外端よりも、前記第１回転軸に近い、減速機。
4. 請求項３に記載の減速機であって、
   前記遊星側内歯歯車と前記遊星側ケーシングとは単一部材である、減速機。
5. 請求項１または請求項２に記載の減速機であって、
   前記遊星歯車機構は、
   前記複数の遊星歯車の少なくとも一部を収容する遊星側ケーシング
   をさらに有し、
   前記遊星側内歯歯車は、前記遊星側ケーシングの内側面に固定され、
   前記遊星出力軸は、前記キャリアに接続される、減速機。
6. 請求項１または請求項２に記載の減速機であって、
   前記遊星歯車機構は、
   前記複数の遊星歯車の少なくとも一部を収容する遊星側ケーシング
   をさらに有し、
   前記キャリアは、前記遊星側ケーシングに固定され、
   前記遊星出力軸は、前記遊星側内歯歯車に接続される、減速機。
7. 請求項１または請求項２に記載の減速機であって、
   前記遊星歯車機構は、前段に配置される前段遊星歯車装置と、前記前段遊星歯車装置よりも後段に配置される後段遊星歯車装置と、を有し、
   前記前段遊星歯車装置は、
   前記遊星入力軸である前段遊星入力軸と、
   前記太陽歯車である前段太陽歯車と、
   前記複数の遊星歯車である複数の前段遊星歯車と、
   前記キャリアである前段キャリアと、
   前記遊星側内歯歯車である前段遊星側内歯歯車と、
   前記第１回転軸に沿って配置され、前記前段キャリアに接続され、前記第１回転軸を中心として回転可能な出力軸である前段遊星出力軸と、
   を有し、
   前記後段遊星歯車装置は、
   前記前段遊星出力軸に固定され、前記第１回転軸を中心として回転可能な後段遊星入力軸と、
   前記後段遊星入力軸に固定され、外側面に形成された外歯を有し、前記第１回転軸を中心として回転可能な後段太陽歯車と、
   前記後段太陽歯車の周囲に配置され、前記後段太陽歯車の外歯に第１径方向外側から噛み合う外歯を有し、前記後段太陽歯車の回転に伴い自転する複数の後段遊星歯車と、
   前記複数の後段遊星歯車をそれぞれ自転可能に支持する複数の後段遊星シャフトが固定された後段キャリアと、
   前記第１回転軸を中心とする環状であり、前記複数の後段遊星歯車の外歯に第１径方向外側から噛み合う内歯を内側面に有する後段遊星側内歯歯車と、
   前記第１回転軸に沿って配置され、前記後段キャリアに接続され、前記第１回転軸を中心として前記第１中間回転速度で回転可能な前記遊星出力軸に接続される、後段遊星出力軸と、
   を有する、減速機。
8. 請求項７に記載の減速機であって、
   前記遊星出力軸と前記後段遊星出力軸とは単一部材である、減速機。
9. 請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の減速機であって、
   前記波動側伝達ギアの外歯の歯数は、前記遊星側伝達ギアの外歯の歯数よりも大きく、
   前記遊星側伝達ギアの外歯と前記波動側伝達ギアの外歯との噛み合い位置は、前記カムの第２径方向における外端よりも、前記第２回転軸から遠い、減速機。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の減速機であって、
    前記波動歯車機構は、
    前記可撓性外歯歯車の少なくとも一部を収容する波動側ケーシング
    をさらに有し、
    前記波動側ケーシングの第２径方向の外端は、前記第１回転軸よりも、前記第２回転軸から遠い、減速機。
11. 請求項１０に記載の減速機であって、
    前記剛性内歯歯車と前記波動側ケーシングとは単一部材である、減速機。
12. 請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の減速機であって、
    前記可撓性外歯歯車と前記剛性内歯歯車との噛み合い位置は、前記遊星側伝達ギアの外歯と前記波動側伝達ギアの外歯との噛み合い位置よりも、前記第２回転軸から遠い、減速機。
13. 請求項２に記載の減速機であって、
    前記遊星歯車機構は、
    前記複数の遊星歯車の少なくとも一部を収容する遊星側ケーシング
    をさらに有し、
    前記遊星側ケーシングは、
    前記遊星出力軸を軸方向一方側から囲む遊星ケーシング天面部
    を有し、
    前記遊星ケーシング天面部と前記剛性内歯歯車とが、前記遊星側伝達ギアの外歯と前記波動側伝達ギアの外歯との噛み合い位置よりも前記第２回転軸から遠く、かつ、前記遊星側伝達ギアの外歯と前記波動側伝達ギアの外歯との噛み合い位置よりも軸方向一方側において、固定される、減速機。
14. 請求項１３に記載の減速機であって、
    前記遊星歯車機構は、
    外輪が前記遊星側ケーシングに固定された支持軸受
    をさらに有し、
    前記波動入力軸は、前記遊星側伝達ギアの外歯と前記波動側伝達ギアの外歯との噛み合い位置よりも前記第２回転軸に近く、かつ、前記遊星側伝達ギアの外歯と前記波動側伝達ギアの外歯との噛み合い位置よりも軸方向他方側において、前記支持軸受の内輪に固定される、減速機。
15. 請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の減速機であって、
    前記波動側伝達ギアと前記波動入力軸とは単一部材である、減速機。
16. 請求項２から請求項４、および請求項１５のいずれか１項に記載の減速機であって、
    前記波動側伝達ギアの外径は、前記波動入力軸の外径と、略同一である、減速機。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の減速機であって、
    前記可撓性外歯歯車は、
    前記第２回転軸に沿って中空筒状に延びる筒部と、
    前記筒部の軸方向一方側の端部から、第２径方向外側に向かって拡がるフランジ部と、
    を有し、
    前記フランジ部は、前記波動出力軸に固定される、減速機。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の減速機を有する、ロボット。

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