JP5466741B2 - 減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボットや工作機械等で使用される減速装置に関する。特に、減速装置の回転軸線方向の長さを短くする技術に関する。

内歯歯車と歯数の異なる外歯歯車を用意し、外歯歯車が内歯歯車に噛みあう位置関係で外歯歯車を内歯歯車の内側に配置し、両者が噛みあった状態を維持しながら外歯歯車を内歯歯車の軸線の周りに公転させると、外歯歯車が内歯歯車に対して自転する。この現象を利用する内接式遊星ギア式減速装置が開発されており、たとえば特開２０００−１５４８４９号公報に開示されている。その減速装置は、内歯歯車と外歯歯車とキャリアとクランク軸と軸受を有している。
外歯歯車は、内歯歯車と異なる歯数を有しており、内歯歯車に囲まれている。外歯歯車は、内歯歯車と噛みあった状態を維持して、内歯歯車の軸線の周りに公転しながら自転する。外歯歯車には、中心からオフセットされた位置に複数個の貫通孔が形成されている。
キャリアは、内歯歯車の軸線の周りに自転可能に支持されている。また、キャリアの一部は、外歯歯車に形成されている一部の貫通孔を通過している。貫通孔とキャリアの間には隙間が確保されている。そのため、キャリアは、外歯歯車がキャリアの軸線の周りに公転することを許容しつつ、外歯歯車の自転に追従して自転する。
クランク軸は、キャリアに対して自転可能な軸部と、軸部に固定されているとともに軸部を自転させる入力歯車部と、軸部に固定されているとともに軸部の軸線からオフセットされた位置に中心を有する偏心円板部を備えている。クランク軸の偏心円板部は、外歯歯車の一部の貫通孔（キャリアが挿入されていない貫通孔）に嵌りこんでいる。
軸受は、クランク軸の軸部とキャリアの間に配置されている。また、軸受は、クランク軸の軸部をキャリアに対して自転可能に支持している。
クランク軸の入力歯車部が自転すると、クランク軸の偏心円板部が偏心回転する。クランク軸の偏心円板部が偏心回転すると、外歯歯車が内歯歯車に対して公転しながら自転する。外歯歯車が自転すると、キャリアが内歯歯車に対して自転する。

内接式遊星ギア式減速装置では、クランク軸がキャリアに対して自転可能であることが必要とされる。上記した従来の減速装置では、クランク軸の偏心円板部から軸線方向の両側に向けて伸びる軸部が設けられている。その軸部を円すいころ軸受によってキャリアに対して支持している。すなわち、従来の減速装置では、偏心円板部から軸線方向の両側に向けて伸びる軸部を設け、その軸部を軸受で支持する必要がある。そのため、クランク軸の軸線方向の長さが長くなってしまう。その結果、減速装置の回転軸線方向の長さも長くなってしまう。

特開２０００−１５４８４９号公報

例えば、減速装置を産業用ロボットの関節部分に組み込むことがある。減速装置の回転軸線方向の長さが長いと、産業用ロボットの関節部分をコンパクト化することができない。減速装置を産業用ロボットや工作機械に組み込むために、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることが切望されている。本発明では、減速装置の回転軸線方向の長さを短くする技術を実現する。

本発明の減速装置は、少なくとも、内歯歯車と外歯歯車とキャリアとクランク部材と軸受を備えている。外歯歯車は、内歯歯車と異なる歯数を有しており、内歯歯車に囲まれている。外歯歯車は、内歯歯車と噛みあった状態を維持して内歯歯車の軸線の周りに公転しながら自転することが可能である。また、外歯歯車には、中心からオフセットされた位置に貫通孔が形成されている。キャリアは、内歯歯車の軸線の周りに自転可能に支持されている。また、キャリアは、外歯歯車に形成されている貫通孔を通過している支持軸を備えている。本発明の減速装置では、従来使用されていたようなクランク軸に代えてクランク部材を使用する。クランク部材は、外歯歯車に形成されている貫通孔とキャリアに形成されている支持軸の間に介在している。クランク部材は、支持軸の周りに自転する入力歯車部と、支持軸の軸線からオフセットされた位置に中心を有する偏心円板部を備えている。クランク部材の偏心円板部は、外歯歯車に形成されている貫通孔に嵌りこんでいる。軸受は、キャリアの支持軸とクランク部材の間に配置されている。その軸受によって、クランク部材が支持軸の周りに自転可能に支持されている。
本発明の減速装置では、クランク部材の入力歯車部が自転すると、クランク部材に形成されている偏心円板部が偏心回転する。偏心円板部が偏心回転すると、外歯歯車が内歯歯車の軸線の周りを公転する。また、外歯歯車は、内歯歯車の軸線の周りを公転しながら内歯歯車に対して自転する。外歯歯車が内歯歯車に対して自転すると、キャリアが内歯歯車に対して自転する。

上記の減速装置では、キャリアの支持軸とクランク部材の間に軸受を配置し、クランク部材を支持軸の周りに自転可能に支持する。軸受によって、クランク部材がキャリアに対して自転可能に支持されている。上記の減速装置によると、クランク部材の軸線方向の長さを短縮することができる。すなわち、クランク部材をキャリアに対して自転可能に支持するために、偏心円板部の軸線方向の両端に軸受を配置する必要がなくなる。クランク部材に、専ら軸受を配置するためだけの長さを確保する必要がなくなる。上記の減速装置によると、クランク部材の軸線方向の長さを短くすることができる。その結果、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることができる。

本発明の減速装置では、軸受の少なくとも一部が、偏心円板部が形成されている軸線方向の範囲に位置していることが好ましい。
上記の減速装置によると、偏心円板部が嵌りこんでいる外歯歯車の貫通孔の内側に軸受を配置することができるために、偏心円板部以外のクランク部材の軸線方向の長さを短縮することができる。より好ましくは、軸受は、クランク部材の軸線に沿って偏心円板部が形成されている範囲内にのみ、あるいは、偏心円板部と入力歯車部が形成されている範囲内にのみ位置している。すなわち、クランク部材を、偏心円板部と入力歯車部だけで形成することができる。クランク部材の軸線方向の長さを最短にすることによって、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることができる。

本発明の減速装置の一態様では、キャリアに形成されている支持軸とクランク部材の間に円筒ころ軸受タイプの軸受が配置されている。さらに、クランク部材の軸線方向の両端に、クランク部材が支持軸に対して軸線方向へ移動することを拘束する部材が配置されている。
上記の減速装置によると、クランク部材は、支持軸の周りに自転可能に支持されるのみならず、軸線方向に移動することも拘束される。減速装置の作動中にクランク部材が軸線方向にがたつくことを抑制できる。また、クランク部材を支持軸の周りに自転可能に支持するために、安価な円筒ころ軸受タイプの軸受を使用することができる。減速装置の部品コストを低くすることができる。

本発明の減速装置の他の一態様では、クランク部材と支持軸の間に、両者が相対的に自転可能であるとともに両者の軸線方向への相対的変位を拘束する軸受が配置されている。
上記の減速装置によると、１種類の軸受を配置するだけで、クランク部材が支持軸の周りに自転可能に支持されるのみならず、軸線方向に移動することも拘束される。使用する部品の数を増やすことなく、減速装置の作動中にクランク部材が軸線方向にがたつくことを抑制できる。

本発明の減速装置では、減速装置の回転軸線方向の長さを短くするために、さらに別の技術と組み合わせて用いることもできる。すなわち、上記した本発明のいずれかの減速装置において、キャリアを内歯歯車の外側にまで伸ばす。内歯歯車の外側にまで伸びている部分のキャリアと内歯歯車の間に、両者が相対的に自転可能であるとともに両者の軸線方向への相対的変位を拘束する軸受を配置する。

上記の減速装置によると、内歯歯車の軸線方向の長さを短くすることができる。すなわち、内歯歯車に、キャリアと内歯歯車の間に軸受を配置するためだけの長さを確保する必要がなくなる。軸線に沿って内歯歯車と外歯歯車が噛みあう範囲内に、軸受を配置することができる。その軸受によって、キャリアを内歯歯車に対して自転可能に支持するとともにキャリアの軸線方向への相対的変位を拘束する。内歯歯車の軸線方向の長さを短くすることによって、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることができる。
キャリアが内歯歯車の外側にまで伸びており、内歯歯車の外側にまで伸びている部分のキャリアと内歯歯車の間に軸受が配置されている減速装置はこれまでも知られていた。しかしながら、従来の技術では、内歯歯車の外側にまで伸びている部分のキャリアと内歯歯車の間に軸受を配置することが、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることに寄与していなかった。上記したように、従来の減速装置では、クランク軸の偏心円板部の両側に軸部を形成する。その軸部とキャリアの間に、クランク軸をキャリアに対して自転可能に支持するための軸受を配置する。従来の減速装置では、上記の方法を採用しても、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることはできない。クランク軸の軸線方向の長さが変化しないからである。従来の減速装置では、減速装置の回転軸線方向の長さを短くするという目的のためには、内歯歯車の外側にまで伸びているキャリアと内歯歯車の間に軸受を配置することが無意味である。キャリアを内歯歯車の外側にまで伸ばすことは、減速装置の半径を大きくするだけであった。クランク軸（本発明のクランク部材に相当する）の軸線方向の長さを短くすることによって初めて、内歯歯車の外側にまで伸びている部分のキャリアと内歯歯車の間に軸受を配置することが、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることに寄与する。

本発明の減速装置では、内歯歯車の軸線の周りに自転するとともに入力歯車部に噛みあう平歯車を有していることが好ましい。その平歯車が自転すると、入力歯車部が自転しながら内歯歯車の軸線の周りに公転する。入力歯車部が内歯歯車の軸線の周りに公転すると、入力歯車部に挿入されている支持軸が内歯歯車の軸線の周りに公転し、支持軸に追従してキャリアが内歯歯車の軸線の周りを自転する。
上記の減速装置によると、内歯歯車の軸線とモータ等の軸線を同軸に配置することができる。減速装置とモータ等のレイアウトをコンパクトにすることができる。さらに、複数のクランク部材を使用する場合に、モータ等のトルクを各々のクランク部材に均等に伝達することができる。すなわち、モータ等のトルクが１つのクランク部材にだけ加えられることを防止できる。クランク部材に加えられる負荷が分散されるため、クランク部材の耐久性が高く（寿命が長く）なる。

本発明の減速装置によると、クランク部材の軸線方向の長さを短くすることによって、減速装置の回転軸線方向の長さを短くすることができる。
請求項２の減速装置によると、軸受を、クランク部材の軸線に沿って偏心円板部と外歯歯車が係合する範囲内配置できる。その軸受によって、クランク部材を支持軸の周りに回転可能に支持することができる。その結果、クランク部材の軸線方向の長さをさらに短くできる。
請求項３，４の減速装置によると、クランク部材を支持軸に対して自転可能に支持するとともにクランク部材が軸線方向へ移動することを拘束できる。

実施例１の減速装置の要部断面図を示す。 実施例１の減速装置の平面図を示す。 図２の点線領域Ｂの拡大図を示す。 実施例２の減速装置の要部断面図を示す。 実施例１の減速装置を利用した産業用ロボットの関節部の要部断面図を示す。

実施例の主要な特徴を以下に記す。
（第１特徴） 支持軸２４とクランク部材２２の間に、針状ころ軸受２６が配置されている。針状ころ軸受２６によって、クランク部材２２は、支持軸２４に対して自転可能に支持されている。クランク部材２２の軸線方向の両端に、一対のスラストワッシャー２３ａ、２３ｂが配置されている。クランク部材２２は、スラストワッシャー２３ａ、２３ｂによって、支持軸２４に対して軸線方向へ移動することが拘束されている。
（第２特徴） キャリア３８ｂが内歯歯車５６の外側にまで伸びており、支持部５０の第１支持部４８を形成している。支持部５０と内歯歯車５６の間に、一対のアンギュラ玉軸受１２ａ、１２ｂが配置されている。内歯歯車５６は、一対のアンギュラ玉軸受１２ａ、１２ｂによって、支持部５０に対して自転可能であるとともに軸線方向への移動が拘束されている。
（第３特徴） 減速装置１０の中心部分に、クランク部材２２の歯車３０（入力歯車部）に噛みあう平歯車３２が配置されている。
（第４特徴） 外歯歯車２０ａ、２０ｂとキャリア３８ａ、３８ｂと平歯車３２の中央部分に、貫通孔が形成されている。
（第５特徴） 支持軸１２４とクランク部材２２の間に、一対の円すいころ軸受１２６ａ、１２６ｂが配置されている。クランク部材２２は、一対の円すいころ軸受１２６ａ、１２ｂによって、支持軸１２４に対して自転可能であるとともに軸線方向への移動が拘束されている。
（第６特徴） ロボットアーム２００の前段アーム８２に減速装置１０の支持部５０が接続され、後段アーム７８に減速装置１０の内歯歯車５６が接続されている。後段アーム７８は、前段アーム８２に対して、軸線ＣＬの周りに自転可能である。

図面を参照して本発明の実施例を説明する。
（第１実施例）
図１は、本実施例の減速装置１０の要部断面図を示している。図２は、図１の減速装置１０から、後述するキャリア３８ａとオイルシール３４ａとオイルシール１８と歯車部３２ａを取り除き、図中の矢印Ａから観察した平面図を示している。図３は、図２の破線で囲った領域Ｂの拡大図を示している。
減速装置１０は、内歯歯車５６と、一対の外歯歯車２０ａ，２０ｂと、キャリア３８ａ，３８ｂと、３本のクランク部材２２ａ，２２ｃ，２２ｅと、３個の円筒ころ軸受（ここでは、針状ころ軸受）２６ａ，２６ｃ，２６ｅを備えている。以下では、複数個が存在する同一種類の部品に共通な事象を説明する場合には、アルファベットの添え字を省略することがある。

図２に示すように、外歯歯車２０ａは、内歯歯車５６と異なる歯数を有しており、内歯歯車５６に囲まれている。外歯歯車２０ａは、内歯歯車５６と噛みあった状態を維持して内歯歯車５６の軸線６０の周りに公転しながら自転することができる。外歯歯車２０ａは、内歯ピン１６を介して内歯歯車５６と噛みあっている。内歯ピン１６は円柱状である。外歯歯車２０ａには、外歯歯車２０ａの中心からオフセットされた位置に６個の貫通孔５８ａ〜５８ｆ（図２を参照）が形成されている。また、外歯歯車２０ａの中央部分には、貫通孔６４（図２を参照）が形成されている。
上記の外歯歯車２０ａの説明は、そのまま外歯歯車２０ｂにも適用される。外歯歯車２０ｂの６個の貫通孔は、５９ａ〜５９ｆで示される。外歯歯車２０ａと外歯歯車２０ｂは、内歯歯車５６の軸線６０（図１も参照）に対して対称方向に偏心している。
図１に示すように、外歯歯車２０ａ，２０ｂは、共通の内歯ピン１６を介して内歯歯車５６と噛みあっている。

図１に示すように、キャリア３８ａ，３８ｂは、一対のアンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂによって、内歯歯車５６の軸線６０（図２を参照）の周りに自転可能に支持されている。図１と図２に示すように、キャリア３８ｂには、３本の柱状部５２ｂ、５２ｄ、５２ｆが形成されている。柱状部５２ｂは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｂと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｂを通過している。柱状部５２ｂと貫通孔５８ｂの間には、外歯歯車２０ａが内歯歯車５６の軸線６０の周りに公転することを許容する隙間が確保されている。柱状部５２ｂと貫通孔５９ｂの間には、外歯歯車２０ｂが内歯歯車５６の軸線６０の周りに公転することを許容する隙間が確保されている。柱状部５２ｄは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｄと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｄを通過している。柱状部５２ｄと貫通孔５８ｄの間には、外歯歯車２０ａが内歯歯車５６の軸線６０の周りに公転することを許容する隙間が確保されている。柱状部５２ｄと貫通孔５９ｄの間には、外歯歯車２０ｂが内歯歯車５６の軸線６０の周りに公転することを許容する隙間が確保されている。柱状部５２ｆは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｆと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｆを通過している。柱状部５２ｆと貫通孔５８ｆの間には、外歯歯車２０ａが内歯歯車５６の軸線６０の周りに公転することを許容する隙間が確保されている。柱状部５２ｆと貫通孔５９ｆの間には、外歯歯車２０ｂが内歯歯車５６の軸線６０の周りに公転することを許容する隙間が確保されている。
後記するように、キャリア３８ｂが内歯歯車５６の軸線６０の周りに自転するので、外歯歯車２０ａ、２０ｂは、内歯歯車５６の軸線６０の周りに自転する。

ボルト４０によって、キャリア３８ａがキャリア３８ｂに固定されている。キャリア３８ａは、位置決めピン４２によって、キャリア３８ｂに対して所定の位置に位置決めされた後に、ボルト４０で固定される。キャリア３８ａ，３８ｂは、外歯歯車２０ａ，２０ｂをその軸線方向の上下から挟む位置に形成されている。キャリア３８ａ，３８ｂによって、外歯歯車２０ａ，２０ｂが、軸線方向（スラスト方向）に変位することを拘束できる。また、キャリア３８ａ，３８ｂによって、減速装置１０の作動中に、減速装置１０がその回転軸線と直交する方向にひずむことを防止できる。すなわち、キャリア３８ａ，３８ｂによって、減速装置１０のねじれ剛性を高くすることができる。柱状部５２が外歯歯車２０ａ，２０ｂに形成されている貫通孔５８，５９を通過している。

また、キャリア３８ａ，３８ｂには、３本の支持軸２４ａ、２４ｃ、２４ｅが固定されている。支持軸２４ａは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ａと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ａを通過している。支持軸２４ｃは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｃと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｃを通過している。支持軸２４ｅは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｅと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｅを通過している。

キャリア３８ｂが内歯歯車５６の外側にまで伸びて、第１支持部４８を形成している。ボルト４４によって、第２支持部４６が第１支持部４８に固定されている。第１支持部４８と第２支持部４６により、支持部５０が形成されている。支持部５０と内歯歯車５６の間に、一対のアンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂが正面組合わせに配置されている。ここでいう「正面組合わせ」とは、アンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂの「外輪」が、「玉」に対して、内歯歯車５６の軸線６０方向の外側から圧力をかけている状態のことをいう。一対のアンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂによって、支持部５０と内歯歯車５６は、相対的に自転可能であるとともに、両者が軸線方向へ相対的に変位することが拘束される。
一対のアンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂは、内歯歯車５６の軸線方向のほぼ全長にわたって配置されている。すなわち、内歯歯車５６と外歯歯車２０ａ，２０ｂが噛みあっている軸線方向の長さの範囲内に、一対のアンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂが配置されている。内歯歯車５６と外歯歯車２０ａ，２０ｂが噛みあっている軸線方向の長さの範囲内に一対のアンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂが配置されることによって、外歯歯車２０ａ，２０ｂと噛みあう部分以外の内歯歯車５６の軸線方向の長さを短縮している。すなわち、内歯歯車５６とキャリア３８ａ、３８ｂの間に軸受を配置するために、内歯歯車５６の軸線６０方向の長さを長くする必要がない。また、アンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂが正面組合わせに配置されているため、アンギュラ玉軸受が背面組合わせに配置されている場合よりも、内歯歯車５６の軸線方向の長さが短縮されている。なお、「背面組合わせ」とは、アンギュラ玉軸受１２ａ，１２ｂの「内輪」が、「玉」に対して、内歯歯車５６の軸線６０方向の外側から圧力をかけている状態のことをいう。

図１に示すように、各々のクランク部材２２には、歯車（入力歯車部）３０と、偏心円板部２５と、偏心円板部２７が形成されている。クランク部材２２ａは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ａと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｂと、支持軸２４ａの間に介在している。クランク部材２２ｃは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｃと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｃと、支持軸２４ｃの間に介在している。クランク部材２２ｅは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｅと外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｅと、支持軸２４ｅの間に介在している。

支持軸２４ａとクランク部材２２ａの間に針状ころ軸受２６ａが配置されている。針状ころ軸受け２６ａによって、クランク部材２２ａが支持軸２４ａの周りに自転可能に支持されている。支持軸２４ｃとクランク部材２２ｃの間に針状ころ軸受２６ｃが配置されている。針状ころ軸受２６ｃによって、クランク部材２２ｃが支持軸２４ｃの周りに自転可能に支持されている。支持軸２４ｅとクランク部材２２ｅの間に針状ころ軸受２６ｅが配置されている。針状ころ軸受２６ｅによって、クランク部材２２ｅが支持軸２４ｅの周りに自転可能に支持されている。
各々のクランク部材２２の軸線方向の両端に、一対のスラストワッシャー２３ａ，２３ｂが配置されており、減速装置１０の作動中に、クランク部材２２が軸線方向にがたつくことを抑制している。
針状ころ軸受２６は、クランク部材２２の軸線方向の長さのほぼ全長にわたって配置されている。偏心円板部２５，２７が形成されている軸線方向の長さの範囲内に針状ころ軸受２６が配置されることによって、クランク部材２２の偏心円板部２５，２７以外の長さを短縮している。すなわち、クランク部材２２とキャリア３８ａ、３８ｂの間に軸受を配置するために、クランク部材２２の軸線方向の長さを長くする必要がない。

各々のクランク部材２２の歯車３０は、支持軸２４の軸線６６（図３を参照）と一致する軸線を備えており、軸線６６の周りに自転する。歯車３０が自転すると、クランク部材２２は軸線６６の周りに自転する。
偏心円板部２５，２７は、支持軸２４の軸線６６（図３を参照）からオフセットされた位置に中心６５（図３を参照）を有している。偏心円板部２５と２７では、オフセット方向が逆向きである。すなわち、偏心円板部２５の中心６５と、偏心円板部２７の中心は、支持軸２４の軸線６６（図３を参照）をはさんだ反対側にある。
偏心円板部２５ａは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ａに嵌りこんでおり、偏心円板部２７ａは、外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ａに嵌りこんでいる。偏心円板部２５ｃは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｃに嵌りこんでおり、偏心円板部２７ｃは、外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｃに嵌りこんでいる。偏心円板部２５ｅは、外歯歯車２０ａの貫通孔５８ｅに嵌りこんでおり、偏心円板部２７ｅは、外歯歯車２０ｂの貫通孔５９ｅに嵌りこんでいる。

偏心円板部２５ａと外歯歯車２０ａの貫通穴５８ａの間には、針状ころ軸受２８ａが配置されている。偏心円板部２５ａは、針状ころ軸受２８ａによって、外歯歯車２０ａの貫通穴５８ａの内側で自転することができる。偏心円板部２７ａと外歯歯車２０ｂの貫通穴５９ａの間には、針状ころ軸受２９ａが配置されている。偏心円板部２７ａは、針状ころ軸受２９ａによって、外歯歯車２０ｂの貫通穴５９ａの内側で自転することができる。
偏心円板部２５ｃと外歯歯車２０ａの貫通穴５８ｃの間には、針状ころ軸受２８ｃが配置されている。偏心円板部２５ｃは、針状ころ軸受２８ｃによって、外歯歯車２０ａの貫通穴５８ｃの内側で自転することができる。偏心円板部２７ｃと外歯歯車２０ｂの貫通穴５９ｃの間には、針状ころ軸受２９ｃが配置されている。偏心円板部２７ｃは、針状ころ軸受２９ｃによって、外歯歯車２０ｂの貫通穴５９ｃの内側で自転することができる。
偏心円板部２５ｅと外歯歯車２０ａの貫通穴５８ｅの間には、針状ころ軸受２８ｅが配置されている。偏心円板部２５ｅは、針状ころ軸受２８ｅによって、外歯歯車２０ａの貫通穴５８ｅの内側で自転することができる。偏心円板部２７ｅと外歯歯車２０ｂの貫通穴５９ｅの間には、針状ころ軸受２９ｅが配置されている。偏心円板部２７ｅは、針状ころ軸受２９ｅによって、外歯歯車２０ｂの貫通穴５９ｅの内側で自転することができる。

各々のクランク部材２２の歯車３０が自転すると、各々の偏心円板部２５、２７が偏心回転する。すなわち、図３に示すように、偏心円板部２５ａ、２５ｃ、２５ｅの中心６５が、支持軸２４ａ、２４ｃ、２４ｅの軸線６６の周りを、矢印７０に示すように公転する。なお矢印７０は公転の方向を示しているだけであり、公転半径を正確に示すものでない。実際の公転半径は、中心６５と軸線６６の距離（オフセット距離）に等しい。偏心円板部２５ａ、２５ｃ、２５ｅが軸線６６の周りに公転すると、外歯歯車２０ａが、内歯歯車５６に対して内歯歯車５６の軸線６０の周りを矢印６２（図２を参照）に示すように公転する。なお矢印６２は公転の方向を示しているだけであり、公転半径を正確に示すものでない。実際の公転半径は、中心６５と軸線６６のオフセット距離に等しい。
外歯歯車２０ａが軸線６０の周りを公転すると、内歯歯車５６に噛み合っているために、外歯歯車２０ａは内歯歯車５６に対して自転する。外歯歯車２０ａが自転すると、キャリア３８ａ，３８ｂが内歯歯車５６に対して自転する。
同様に、各々のクランク部材２２の歯車３０が自転すると、偏心円板部２７ａ、２７ｃ、２７ｅの中心６５が、支持軸２４ａ、２４ｃ、２４ｅの軸線６６の周りを、矢印７０に示すように公転する。偏心円板部２７ａ、２７ｃ、２７ｅが軸線６６の周りに公転すると、外歯歯車２０ｂが、内歯歯車５６に対して内歯歯車５６の軸線６０の周りを矢印６２（図２を参照）に示すように公転する。外歯歯車２０ｂが軸線６０の周りを公転すると、外歯歯車２０ｂが内歯歯車５６に噛み合っているために、外歯歯車２０ｂは内歯歯車５６に対して自転する。外歯歯車２０ｂが自転すると、キャリア３８ａ，３８ｂが内歯歯車５６に対して自転する。

図１に示すように、減速装置１０の中央部分に平歯車３２が形成されている。平歯車３２は、軸部３２ｂと、軸部３２ｂの上部に固定されている歯車部３２ａと、軸部３２ｂの下方に形成されている突条５５を有している。図２に示すように、平歯車３２は、外歯歯車２０ａ，２０ｂの貫通孔６４を通過している。平歯車３２の歯車部３２ａは、クランク部材２２ａ、２２ｃ、２２ｅに形成されている歯車３０ａ、３０ｃ、３０ｅと噛みあっている。突条５５は、図示しないモータ等の出力軸（回転軸）に形成されているスプラインと噛みあうことができる。本実施例では、軸部３２ｂの下方に突条５５が形成されているが、突条５５に代えて平歯車等が形成されていてもよい。ここで重要なことは、図示しないモータ等のトルクを、平歯車３２に伝達する手段が形成されていることである。平歯車３２の中央部分には貫通孔５４が形成されており、貫通孔５４の内部を、配線や配管等が通過することができる。

平歯車３２の軸部３２ｂとキャリア３８ａ，３８ｂの間には、一対のオイルシール３４ａ，３４ｂが形成されている。オイルシール３４ａ，３４ｂによって、平歯車３２とクランク部材２２の間に挿入されたオイルが、減速装置１０の外部に漏れることを防止できる。キャリア３８ａと内歯歯車５６の間には、オイルシール１８が形成されている。オイルシール１８によって、外歯歯車２０ａ、２０ｂと内歯歯車５６の間に挿入されたオイルが、減速装置１０の外部に漏れることを防止できる。内歯歯車５６と支持部５０の第２支持部４６の間には、オイルシール１４が形成されている。オイルシール１４によって、内歯歯車５６と支持部５０の間に挿入されたオイルが、減速装置１０の外部に漏れることを防止できる。

図２に示すように、外歯歯車２０ａの歯数は、内歯歯車５６の歯数よりも少ない。外歯歯車２０ａの周方向の外歯が内歯歯車５６の周方向の内歯ピン１６に噛みあった状態で、外歯歯車２０ａは、矢印６２に示すように内歯歯車の軸線６０の周りに公転することができる。内歯ピン１６は内歯歯車５６に固定されていない。内歯ピン１６は、内歯歯車５６に形成された溝７４（図３を参照）内に配置されており、軸線７２（図３を参照）の周りに自転することができる。内歯ピン１６と内歯歯車５６の関係は、５２本の内歯ピン１６の全てに共通である。
内歯歯車５６の自転が拘束されると、外歯歯車２０ａは、内歯歯車５６の内部を矢印６２の方向に公転しつつ、矢印６２とは反対方向に自転する。外歯歯車２０ａが自転すると、支持軸２４ａ、２４ｃ、２４ｅと柱状部５２ｂ、５２ｄ、５２ｆが、外歯歯車２０ａの自転に追従して公転する。すなわち、キャリア３８ａ、３８ｂ（図１参照）が矢印６２とは反対方向に自転し、減速装置１０の出力部となる。一方、外歯歯車２０ａの自転が拘束されると、外歯歯車２０ａは、内歯歯車５６の内部を矢印６２の方向に公転する。外歯歯車２０ａが公転すると、内歯歯車５６は、矢印６２の方向に自転する。内歯歯車５６が減速装置１０の出力部となる。外歯歯車２０ａの自転が拘束されるときには、キャリア３８ａ，３８ｂは自転も公転もしない。
本実施例では、内歯歯車５６の歯数が５２本であり、外歯歯車２０ａの歯数が５１本である。よって、内歯歯車５６の自転が拘束されると、外歯歯車２０ａが５２回公転するたびに外歯歯車２０ａが１回自転する。一方、外歯歯車２０ａの自転が拘束されると、外歯歯車２０ａが５２回公転するたびに内歯歯車５６が１回自転する。

上記の外歯歯車２０ａの説明は、そのまま外歯歯車２０ｂにも適用される。ただし、支持軸２４ａの軸線６６に対するオフセット方向が反対である。図２および図３の状態において、偏心円板部２５ａの中心６５と、偏心円板部２７ａの中心は、支持軸２４ａの軸線６６をはさんだ反対側にある。すなわち、外歯歯車２０ａと外歯歯車２０ｂは、支持軸２４ａに対して対称の位置となっており、回転バランスが確保される関係が実現されている。なお、偏心円板部２７ｃ，２７ｅとそれぞれの支持軸２４ｃ，２４ｅの関係は、偏心円板部２７ａと支持軸２４ａの関係と同様である。

本実施例の減速装置１０では、図示しないモータ等の出力軸の自転が、平歯車３２に形成されている突条５５を介して、平歯車３２の歯車部３２ａを内歯歯車５６の軸線６０の周りに自転させる。すなわち、歯車部３２ａの自転速度は、モータ等の出力軸の自転速度に等しい。歯車部３２ａに伝達された自転は、クランク部材２２に形成されている歯車３０に伝達される。歯車部３２ａの歯数と歯車３０の歯数を調整することによって、モータ等の出力軸の自転速度を変化させることができる。すなわち、モータ等の出力軸の自転速度を減速させることもできるし、モータ等の出力軸の自転速度を増速させることもできる。歯車部３２ａの歯数と歯車３０の歯数を等しくすることによって、モータ等の出力軸の自転速度を変化させないこともできる。
クランク部材２２が自転すると、クランク部材２２の偏心円板部２５、２７は、支持軸２４の軸線６６（図３参照）の周りを公転する。偏心円板部２５、２７が公転すると、外歯歯車２０ａ、２０ｂは、内歯ピン１６を介して内歯歯車５６に噛みあった状態で矢印６２（図２参照）の方向に公転する。内歯歯車５６の自転を拘束すると、外歯歯車２０ａ、２０ｂは、内歯歯車５６に噛みあった状態で公転しながら自転する。外歯歯車２０ａ、２０ｂが自転すると、キャリア３０ａ、３０ｂが軸線６０の周りを自転する。一方、外歯歯車２０ａ，２０ｂの自転を拘束すると、外歯歯車２０ａ，２０ｂは、内歯歯車５６に噛みあった状態で矢印６２の方向に公転する。外歯歯車２０ａ，２０ｂが公転すると、内歯歯車５６が軸線６０の周りを矢印６２の方向に自転する。
内歯歯車５６と外歯歯車２０ａ，２０ｂの歯数を調整することによって、クランク部材２２の自転速度と減速装置１０の出力部の自転速度の比を変化させることができる。

（第２実施例）
図４は、本発明の他の減速装置１００の要部断面図を示している。ここでは、第１実施例と相違する部分のみ説明する。第１実施例と同様の部材については、第１実施例と同じ参照番号を付すことによって説明を省略する。
減速装置１００では、減速装置１０で使用されているスラストワッシャー２３ａ，２３ｂは使用されていない。クランク部材２２は、外歯歯車２０ａの貫通孔５８と外歯歯車２０ｂの貫通孔５９と、支持軸１２４の間に介在している。支持軸１２４とクランク部材２２の間に、一対の軸受（ここでは、円すいころ軸受）１２６ａ，１２６ｂが配置されている。一対の軸受１２６ａ，１２６ｂによって、クランク部材２２が支持軸１２４の周りに自転可能に支持されるとともに、クランク部材２２が軸線方向へ移動することを拘束している。さらに、一対の円すいころ軸受１２６ａ，１２６ｂによって、支持軸１２４とクランク部材２２の間に、軸線方向と直交する方向に予圧を加えることができる。減速装置１００の作動中にクランク部材２２が支持軸１２４の軸線に対してがたつくことを抑制できる。また、一対の円すいころ軸受１２６ａ，１２６ｂは、クランク部材２２の軸線方向の長さのほぼ全長にわたって配置されている。すなわち、偏心円板部２５，２７が形成されている軸線方向の長さの範囲内に円すいころ軸受１２６ａ，１２６ｂが配置されている。クランク部材２２の偏心円板部２５，２７以外の長さが短縮されている。

（第３実施例）
図５に、本発明の減速装置１０を使用した産業用ロボットの関節部２００の要部断面図を示している。関節部２００は、前段アーム８２と後段アーム７８と減速装置１０を有している。前段アーム８２は、ボルト８０によって、減速装置１０の支持部５０に固定されている。後段アーム７８は、ボルト７６によって、減速装置１０の内歯歯車５６に固定されている。前段アーム８２に孔８６が形成されており、後段アーム７８に孔８８が形成されている。孔８６と孔８８と平歯車３２の孔５４は連通している。孔８６、８８、５４の内部を、配線や別の減速装置に自転を伝達するための部材が通過することができる。後段アーム７８は、前段アーム８２に対して軸線ＣＬの周りに自転することができる。
空間８４には、自転を出力することが可能なモータ等が配置されている。モータ等の出力部の自転は減速装置１０の突条５５に伝達される。突条５５が自転することによって、内歯歯車５６が支持部５０に対して自転する。内歯歯車５６が自転することによって、後段アーム７８が、前段アーム８２に対して軸線ＣＬ周りに自転することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記実施例では、キャリアが、内歯歯車の外側まで伸びて支持部を形成している。内歯歯車は、支持部に対して自転可能であるとともに軸線方向への移動が拘束されている。しかしながら、必ずしもキャリアが、内歯歯車の外側まで伸びて支持部を形成する必要はない。内歯歯車が、内歯歯車の内側のキャリアに対して自転可能であるとともに、軸線方向への移動を拘束されてもよい。その場合は、内歯歯車と外歯歯車の噛みあい部分を避けて、内歯歯車とキャリアの間に軸受を配置すればよい。
上記実施例では、外歯歯車の中央とキャリアの中央と平歯車の中央に、貫通孔が形成されている。減速装置の内部に配線等を通過させない場合は、貫通孔は必ずしも必要ではない。すなわち、貫通孔は、目的と用途に合わせて形成すればよい。
実施例では、キャリアの一部が、外歯歯車に形成されている貫通孔を通過している。キャリアの一部が、外歯歯車に形成されている貫通孔を通過しなくてもよい。本発明では、キャリアに固定されている支持軸が、外歯歯車に形成されている貫通孔を通過している。すなわち、外歯歯車が自転すると、支持軸が外歯歯車に追従して自転する。その結果、外歯歯車の自転に追従してキャリアが自転する。
上記実施例では、３本のクランク部材が形成されており、平歯車を介して、モータ等のトルクが３本のクランク部材に同時に伝達される。クランク部材の数は３本に限定されるものではない。さらに、モータ等のトルクを、複数のクランク部材の内の１本のクランク部材に直接伝達することもできる。モータ等のトルクをクランク部材に伝達する方法は、使用するモータ等の種類に応じて選択すればよい。
上記実施例では、２枚の外歯歯車が使用されており、内歯歯車の軸線に対して対称に偏心している。外歯歯車の枚数は２枚に限られない。外歯歯車の枚数は１枚でもよいし、３枚以上でもよい。外歯歯車の枚数を少なくすると、減速装置の回転軸方向の長さを短くすることに寄与する。外歯歯車の枚数を多くすると、減速装置の回転バランスがより向上する。目的と用途に応じて選択することができる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (4)

1. 少なくとも、内歯歯車と、外歯歯車と、キャリアと、クランク部材と、一対の軸受を備えている減速装置であり、
   外歯歯車は、内歯歯車と異なる歯数を有しており、内歯歯車と噛みあった状態を維持して内歯歯車の軸線の周りに公転しながら自転することが可能な状態で内歯歯車に囲まれており、中心からオフセットされた位置に貫通孔が形成されており、
   キャリアは、内歯歯車の軸線の周りに自転可能に支持されているとともに、外歯歯車の貫通孔を通過しており、中間部に大径部が設けられている支持軸を備えており、
   クランク部材は、外歯歯車の貫通孔とキャリアの支持軸の間に介在しており、支持軸の周りに自転する入力歯車部と、支持軸の軸線からオフセットされた位置に中心を有するとともに外歯歯車の貫通孔に嵌りこんでいる偏心円板部を備えており、
   前記一対の軸受は、キャリアの支持軸とクランク部材の内周面との間に配置されており、クランク部材をキャリアの支持軸の周りに自転可能に支持しているとともにクランク部材がキャリアの支持軸に対してアキシャル方向及びラジアル方向に移動することを規制しており、
   前記一対の軸受の各々は、前記大径部に接する内輪と、転動体と、クランク部材の内周面に固定されているリング部材に接する外輪とを備えており、
   前記リング部材は、前記大径部が設けられている位置より軸方向外側でクランク部材に固定されており、その内径は前記支持軸の外径より大きく、
   クランク部材の入力歯車部が自転すると、偏心円板部が偏心回転し、外歯歯車が内歯歯車に対して公転しながら自転し、キャリアが内歯歯車に対して自転することを特徴とする減速装置。
2. 前記一対の軸受の少なくとも一部が、偏心円板部が形成されている軸線方向の範囲に位置していることを特徴とする請求項１の減速装置。
3. キャリアが内歯歯車の外側にまで伸びており、内歯歯車の外側にまで伸びている部分のキャリアと内歯歯車の間に、両者が相対的に自転可能であるとともに両者の軸線方向への相対的変位を拘束する軸受が配置されていることを特徴とする請求項１又は２の減速装置。
4. 内歯歯車の軸線の周りに自転するとともに入力歯車部に噛みあう平歯車を有し、
   その平歯車が自転すると、入力歯車部が自転しながら内歯歯車の軸線の周りに公転し、
   入力歯車部に挿入されている支持軸によって、入力歯車部の公転に追従してキャリアが自転することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの減速装置。

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