JP6305076B2 - 歯車機構、変速機及び多関節ロボットアーム - Google Patents

Description

本発明は、揺動歯車機構を用いた歯車機構、該歯車機構を用いた変速機、該変速機を用いたアクチュエータ、該アクチュエータを関節に用いた多関節ロボットアームに関する。

一般に、産業用ロボットでは、高速低トルクの駆動モータの出力が、減速機によって低速高トルクに変換されて関節駆動に使用されている。産業用ロボットに用いられる減速機としては、楕円形歯車と真円形歯車との差動を利用した波動歯車機構が知られている。波動歯車機構は、同時に噛み合う噛み合い歯数が多く、高いトルク容量を得ることができるため、多くの産業用ロボットに使用されている。しかし、波動歯車機構は、コストが高いと共に、変形を利用することから耐久性が低くなるという問題があった。

一方、減速機としては、揺動ギヤの揺動運動により大きな減速比が得られる揺動歯車機構が知られている（特許文献１参照）。この揺動歯車機構は、回転自在な入力軸と、該入力軸に一体化した傾斜軸と、入力軸と同軸に設けた固定ギヤと、傾斜軸に回転自在に設けられ、固定ギヤと異なる歯数を有して斜めに噛合する揺動ギヤとを備える。揺動ギヤは、入力軸及び傾斜軸の回転によって、傾斜しながら回転される。これにより、入力軸の１回転につき歯数差分だけ揺動ギヤが固定ギヤに対して回転（公転）するため、この公転成分のみを出力軸に取り出すことで、入力軸の回転を減速して出力軸から出力するようになっている。尚、固定ギヤ及び揺動ギヤの歯としては、面歯車が採用されている。

特開２０１１−１６３５０３号公報

しかしながら、上述した揺動歯車機構では、面歯車が採用されているので、揺動ギヤと固定ギヤとの噛み合い歯数を多くすることが困難である。このため、例えば、産業用ロボットの関節アクチュエータに用いられる高剛性及び高トルク容量を必要とする減速機には適さないという問題があった。また、上述した揺動歯車機構では、入力軸と傾斜軸とが一体化されているので、これら入力軸及び傾斜軸には高い加工精度が要求され、多くの工数を要し、コストが高くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、加工組立が容易でコストダウンでき、かつ高剛性及び高トルク容量を実現可能な歯車機構、減速機及び多関節ロボットアームを提供することを目的とする。

本発明の歯車機構は、軸方向の一方側を指向する歯を有すると共に、ケーシングに固定された第１のギヤと、前記第１のギヤに対向する歯を有すると共に、前記第１のギヤと同軸に設けられた第２のギヤと、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤと同軸に設けられた回転自在な第１の軸と、前記第１の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの間に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第１のギヤの歯数と１つ異なる歯数であって、前記第１のギヤに噛合する第１の歯と、前記第２のギヤの歯数と１つ異なる歯数であって、前記第１の歯の前記第１のギヤとの噛合部位の径方向及び軸方向の反対側で、前記第２のギヤに噛合する第２の歯と、を有し、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する第１の揺動ギヤと、前記第１の軸と同軸に設けられると共に、前記第２のギヤ又は前記第１の揺動ギヤのいずれか一方と一体回転する第２の軸と、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの間の中心部で、前記第１の軸の中心軸を含む一平面内で揺動自在に連結すると共に、前記第１の軸と前記傾斜軸とを相対回転不能に連結する連結手段と、前記第１の揺動ギヤを、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの少なくとも一方に対して径方向に支持する支持手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１のギヤ及び第２のギヤの２つのギヤで揺動ギヤの傾斜角度と軸方向位置を拘束し、傾斜軸で傾斜方向を拘束するようにしたので、第１の軸と傾斜軸とを一体化させる必要が無く、部品加工を容易にすることができる。しかも、多数の歯で負荷トルクを分担することができるので、大型化することなく、組立性が良くしかも高剛性かつ高トルク容量を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る減速機の概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は各ギヤの側面図、（ｃ）は各ギヤの分解斜視図、（ｄ）は入力軸及び傾斜軸の分解斜視図、（ｅ）は入力軸及び傾斜軸の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る歯車機構の凸歯型曲線を求めるための説明図である。 第１のギヤと揺動ギヤとの噛み合い状態を示す図であり、（ａ）は歯先先端部同士が接触、（ｂ）は少し前進した噛合、（ｃ）は半分程度の噛合、（ｄ）は更に前進した噛合、（ｅ）は歯先部と凹状部とが噛合した状態である。 本発明の第２実施形態に係る減速機の概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は入力軸及び傾斜軸の分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る減速機の概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は入力軸及び傾斜軸の分解斜視図、（ｃ）は他の入力軸及び傾斜軸の分解斜視図、（ｄ）は更に他の入力軸及び傾斜軸の斜視図、（ｅ）は（ｄ）の縦断面図。 本発明の第４実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は外径側の各ギヤの側面図、（ｃ）は内径側の各ギヤの側面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係るロボット装置５５０について、図１から図４を参照しながら説明する。まず、第１実施形態に係るロボット装置５５０の概略構成について、図１を参照しながら説明する。

ロボット装置５５０は、産業用ロボットであり、ワークＷの組み立て等の作業を行う多関節ロボット５００と、多関節ロボット５００を制御する制御装置５３０と、制御装置５３０に接続可能なティーチングペンダント５４０と、を備えている。

多関節ロボット５００は、６軸の多関節ロボットアーム（以下、単にロボットアームと呼ぶ）５０１と、ロボットアーム５０１の先端に接続されたエンドエフェクタ５０２と、を備えている。

ロボットアーム５０１は、作業台に固定されるベース部５０３と、変位や力を伝達する複数のリンク５２１〜５２６と、複数のリンク５２１〜５２６の各々を旋回又は回転可能に連結する複数の関節５１１〜５１６と、を備えている。複数の関節５１１〜５１６は、不図示の駆動モータと、駆動モータの回転軸の回転角度を検出する不図示のエンコーダと、駆動モータのトルクを増大させるために駆動モータの出力を減速する減速機（変速機）１０と、をそれぞれ備えている。尚、駆動モータと減速機１０とは、アクチュエータを構成しており、減速機１０については、後に詳しく説明する。

エンドエフェクタ５０２はロボットハンドであり、ワークＷを把持する把持爪５０４と、把持爪５０４を駆動する不図示の駆動モータと、駆動モータの回転角度を検出する不図示のエンコーダと、駆動モータの出力を減速する不図示の減速機と、を備えている。また、エンドエフェクタ５０２は、把持爪５０４等に作用する応力（反力）を検出可能な不図示の力覚センサを備えている。

制御装置５３０は、コンピュータにより構成され、多関節ロボット５００を制御するようになっている。制御装置５３０を構成するコンピュータは、例えばＣＰＵと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、各部を制御するためのプログラムを記憶するＲＯＭと、入出力インタフェース回路とを備えている。制御装置５３０は、駆動モータの動作に要求される要求電力を、不図示の電源本体から駆動モータに供給させて、ロボットアーム５０１やエンドエフェクタ５０２の位置姿勢を移動させるようになっている。ティーチングペンダント５４０は、制御装置５３０に接続可能になっており、ロボットアーム５０１やエンドエフェクタ５０２を駆動制御する際の指示を入力可能になっている。

上述のように構成されたロボット装置５５０では、入力された設定等に従って、制御装置５３０がロボットアーム５０１の複数の関節５１１〜５１６の駆動モータを駆動することでエンドエフェクタ５０２を任意の位置姿勢に移動あるいは停止させる。そして、任意の位置姿勢で、把持爪５０４に作用する応力を力覚センサで検出しながらエンドエフェクタ５０２にワークＷや部品等を把持させて、ワークＷの組み立て等の作業を行うようになっている。

次に、第１実施形態に係る減速機１０について、図２から図４を参照しながら説明する。まず、減速機１０の概略構成について、図２を参照しながら説明する。尚、本実施形態では、本発明の変速機を減速機１０に適用している場合について説明しているが、これには限定されず、変速機を増速機に適用するようにしてもよい。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、減速機１０は、１組の歯車機構１１を備えており、歯車機構１１は、第１のギヤ３と、第２のギヤ５と、入力軸２と、傾斜軸６０と、揺動ギヤ（第１の揺動ギヤ）４と、出力軸５０と、連結手段６と、を備えている。入力軸（第１の軸、一方の軸）２は、駆動モータに接続されており、例えば転がり軸受から成る軸受２１，２２を介して第１のギヤ３及び第２のギヤ５と同軸に回転自在に設けられている。出力軸（第２の軸、他方の軸）５０は、複数のリンク５２１〜５２６に接続されており、入力軸２と同軸になるように、例えば転がり軸受から成る軸受５１を介してケーシング３０に軸支されている。また、出力軸５０は、第２のギヤ５又は揺動ギヤ４のいずれか一方と一体回転するようになっており、本実施形態では第２のギヤ５と一体回転するようになっている。各減速機１０は、駆動モータから入力される回転を減速して、複数のリンク５２１〜５２６に各々伝達するようになっている。即ち、減速機１０は、歯車機構１１を１組以上備え、入力軸２に入力された回転を減速し、出力軸５０から出力するようになっている。

第１のギヤ３は、軸方向の一方側を指向する歯３６を有すると共に、ケーシング３０に固定されている。歯３６は、歯数がＺ１で、所定高さよりも先端側に形成される歯先部と、所定高さよりも歯元側で歯先部同士の間に形成される凹状部と、を複数有して円環状に形成されている。第２のギヤ５は、第１のギヤ３に対向する歯５７を有すると共に、第１のギヤ３と同軸に設けられ、出力軸５０に固定されている。歯５７は、歯数がＺ２で、所定高さよりも先端側に形成される歯先部と、所定高さよりも歯元側で歯先部同士の間に形成される凹状部と、を複数有して円環状に形成されている。

揺動ギヤ４は、第１のギヤ３及び第２のギヤ５の間に配置され、傾斜軸６０に対して回転自在に設けられている。この揺動ギヤ４は、第１のギヤ３の歯３６に噛合する第１の歯４６と、第２のギヤ５の歯５７に噛合する第２の歯４７とを備え、両面に歯面が円環状に形成されている。第１の歯４６は、歯数がＺ１＋１（第１のギヤ３との歯数差が１）となっている。第２の歯４７は、歯数がＺ２＋１（第２のギヤ５との歯数差が１）となっており、第１の歯４６の第１のギヤ３の歯３６との噛合部位の径方向及び軸方向の反対側で、第２のギヤ５に噛合するようになっている。これにより、揺動ギヤ４は、第１のギヤ３及び第２のギヤ５に対して一定の傾斜角で噛合するようになっている。

揺動ギヤ４は、所定高さよりも先端側に形成される歯先部と、所定高さよりも歯元側で歯先部同士の間に形成される凹状部と、を第１のギヤ３及び第２のギヤ５よりも多い数有し、円環状に形成された歯面を備えている。揺動ギヤ４は、第１のギヤ３及び第２のギヤ５に対して所定角度傾斜して噛み合わされた状態で、入力軸２に傾斜方向を拘束された傾斜軸６０に、軸受６１，６２を介して回転自在に軸支されている。各軸受６１，６２は、例えば転がり軸受から成り、円環状のストッパ６３によって傾斜軸６０に取り付けられている。尚、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、傾斜軸６０には軸方向に穿孔された角穴６４が形成され、入力軸２は角穴６４により直動軸受２５を介して軸支されている。

図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１のギヤ３の歯３６と揺動ギヤ４の第１の歯４６とは、所定角度傾斜した状態で配置されている。これにより、歯３６及び第１の歯４６は、歯先部と凹状部とが最も深く噛み合う最噛合位置と、最噛合位置の反対側で歯先部同士がすれ違うすれ違い位置、を形成し得るようになっている。更に、これら歯３６及び第１の歯４６は、すれ違い位置の両側で歯先部同士が接触する第１噛合領域、第１噛合領域よりも最噛合位置側で互いの歯先部と凹状部とが接触する第２噛合領域、を形成し得るように、所定角度傾斜して配置されている。

同様に、第２のギヤ５の歯５７と揺動ギヤ４の第２の歯４７とは、歯先部と凹状部とが最も深く噛み合う最噛合位置、最噛合位置の反対側で歯先部同士がすれ違うすれ違い位置、を形成し得るように、所定角度傾斜した状態で配置されている。更に、これら歯５７及び第２の歯４７が、すれ違い位置の両側で歯先部同士が接触する第１噛合領域、第１噛合領域よりも最噛合位置側で互いの歯先部と凹状部とが接触する第２噛合領域、を形成し得るように、所定角度傾斜して配置されている。

具体的には、第１のギヤ３の歯３６と揺動ギヤ４の第１の歯４６とは、半ピッチ位相がずれて配置されており、図２（ｂ）の紙面下方の基準位相（最噛合位置）では、半ピッチ位相がずれて深く噛み合っている。また、図２（ｂ）で正面となる基準位相に対して±９０度（第１噛合領域と第２噛合領域との境界位置）の近傍では、歯３６及び第１の歯４６は、１／４ピッチ位相がずれて浅く噛み合っている（例えば、歯先部同士が１点で接触する）。

更に、図２（ｂ）の紙面上方である基準位相に対して±１８０度（すれ違い位置）では、第１のギヤ３の歯３６と揺動ギヤ４の第１の歯４６とは、同位相となって歯先部の先端同士が接触している。そして、これらの間の位相においては、徐々に歯３６と第１の歯４６とが位相を変化させて噛み合い深さを変化させることで、第１のギヤ３の歯３６と揺動ギヤ４の第１の歯４６とは、ほぼ全周において接触するようになっている。同様に、第２のギヤ５の歯５７と揺動ギヤ４の第２の歯４７も、徐々に歯５７と第２の歯４７とが位相を変化させて噛み合い深さを変化させることで、歯５７及び第２の歯４７が、ほぼ全周において接触するようになっている。尚、第２のギヤ５の歯５７と第１のギヤ３の歯３６との数は異なっていてもよい。

ここで、第１のギヤ３の歯３６と揺動ギヤ４の第１の歯４６、第２のギヤ５の歯５７と揺動ギヤ４の第２の歯４７とが、各ギヤのほぼ全周において接触する原理について、図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、第１のギヤ３の入力回転軸（中心軸）７０をＺｐ軸、揺動ギヤ４の傾斜回転軸７１をＺｑ軸とし、Ｚｑ軸のＺｐ軸に対する傾斜角度をη、傾斜回転軸７１と入力回転軸７０の交点である基準点７２を原点Ｏとする。更に、Ｚｐ軸，Ｚｑ軸を含む面と直交する方向に、共通のＸ軸をとる。そして、ＸＹｐＺｐ座標系と、ＸＹｑＺｑ座標系と、を設定する。ここで、原点Ｏを中心とする半径Ｒの球面を考える。

次に、各座標系の赤道面であるＸＹｐ面，ＸＹｑ面に対して緯度オフセットｋｐ，ｋｑにある小円（基準ピッチ円と呼ぶ）上をＹｐ軸，Ｙｑ軸方向から時計回りに等速運動する点Ｐ，Ｑ（歯の基準点と呼ぶ）を考える。第１のギヤ３の歯３６の歯数をＺ１とし、揺動ギヤ４の第１の歯４６の歯数をＺ１＋１とすると、点Ｐ，Ｑの経度はφｐ＝２πｔ／Ｚ１,φｑ＝２πｔ／（Ｚ１＋１）（ｔ：媒介変数）と表すことができる。

ここで、点Ｐ，Ｑを結ぶ大円の円弧Ｌ上の点Ｃを噛合点として、点Ｐ，Ｑを原点とする球面上の移動座標系ｘｐｙｐ，ｘｑｙｑ上で点Ｃの描く軌跡を求める。これを歯先部の凸形状とすることで、歯先同士をすれ違い位相から約±９０°の範囲で連続して接触させることができる。この軌跡はＣＯＳ関数に近い曲線であるが、単純な式で表すことはできず、点Ｃの座標を求めて点Ｐ，Ｑの座標との差を求めるようにする。

次に、第１のギヤ３の歯３６の歯先部と揺動ギヤ４の第１の歯４６の凹状部、第１のギヤ３の歯３６の凹状部と揺動ギヤ４の第１の歯４６の歯先部と、を接触させる原理について、図４を参照しながら説明する。

上記に従って、第１のギヤ３の歯３６と揺動ギヤ４の第１の歯４６の各歯先部の歯型を形成する。これにより、図４（ａ）に示すように、Ｙｐ，Ｙｑ方向の位相（すれ違い位置）では、基準点（所定高さ）３８，４８から一定の高さにある歯先先端部同士が噛合点８１で接するようになる。そして、すれ違い位置の両側からＸ軸方向に回るにつれて、図４（ｂ）及び図４（ｃ）のように第１噛合領域を推移する（歯先部同士が１点接触）。しかし、Ｘ軸方向での境界位置の近傍までの歯先部は凸形状であるが、これより歯元側の凹状部は上述の点Ｃの軌跡の歯型では干渉が起きる。そこで、本実施形態では、境界位置の近傍での噛合点８１を噛合基準点（基準位置）とする。そして、これより歯元側の凹状部の歯型曲線は、噛合基準点より先端側の歯先部が互いの相手の歯の歯元部を動く軌跡の外接線（通過領域に倣わせた凹形状）として求めた曲線としている。

そのため、図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すように、第２噛合領域での噛合点は互いの歯先部と凹状部とが噛み合うので、接触点８３，８４で示す２点が同時に噛み合うようになる。

このように、本実施形態に係る歯車機構の第１のギヤ３と揺動ギヤ４とをほぼ全周にわたって接触させることで、伝達トルクが分担され、非常に大きな負荷容量を小型軽量の歯車機構で得ることができる。また、圧力角は、歯数Ｚを大きくするほど、傾斜角ηを大きくするほど小さくなるので、適切な圧力角を設定することが可能になる。更に、図４に示すように、歯型は噛合基準点前後の曲線がほぼ直線に近い。特に噛合基準点より深く噛み合う位相では、歯先部と凹状部同士が２点でしかも凸面と凹面で噛み合うため、接触面圧が低くなる。従って、歯面応力が小さく摩耗が少ない歯型にすることができる。

尚、第２のギヤ５の歯５７と揺動ギヤ４の第２の歯４７についても、歯数が異なるだけで、同様の作用及び効果を得ることができるので、詳細な説明は省略する。

このように、第１のギヤ３の歯３６と揺動ギヤ４の第１の歯４６、第２のギヤ５の歯５７と揺動ギヤ４の第２の歯４７を、ほぼ全周に亘って接触する歯型とすることで、揺動ギヤ４の姿勢自由度のうち、傾斜方向以外は歯同士の噛合によって拘束される。即ち、共有する基準点７２に位置を拘束され、傾斜回転軸７１の傾斜角度とその軸周りの回転位相も歯の噛合で拘束されることになる。

更に、本実施形態においては、第１のギヤ３と揺動ギヤ４、第２のギヤ５と揺動ギヤ４とのバックラッシュを最小にするために予圧を加えている。このため、図２（ａ）に示すように、第１のギヤ３に板ばね（支持手段）３４を設けると共に、第２のギヤ５に板ばね（支持手段）５４を設けている。そして、第１のギヤ３に固定された板ばね３４の内側円錐面と、揺動ギヤ４に設けられた円環面（接触面）４３とを接触させて、予圧を加えるようにしている。また、第２のギヤ５に固定された板ばね５４の内側円錐面と、揺動ギヤ４に設けられた円環面（接触面）４５とを接触させて、予圧を加えるようにしている。

この板ばね３４と円環面４３、板ばね５４と円環面４５は、それぞれ図２（ａ）で上方及び下方の位相のみで接触するように形状を定めており、その接触部の入力回転軸７０及び傾斜回転軸７１に対する半径の比が歯数の逆数比とされている。具体的には、板ばね３４と円環面４３との接触面、及び板ばね５４と円環面４５との接触面は、いずれも相対速度が無い部分で接触する形状になるようにしている。即ち、板ばね３４の内側円錐面とその中心軸である入力回転軸７０との距離（半径）と、第１のギヤ３の回転速度とを積算することで、板ばね３４の内側円錐面の速度を求めることができる。また、揺動ギヤ４の円環面４３とその中心軸である傾斜回転軸７１との距離（半径）と、揺動ギヤ４の回転速度とを積算することで、揺動ギヤ４の円環面４３の速度を求めることができる。これら板ばね３４の内側円錐面の速度と揺動ギヤ４の円環面４３の速度とを一致させるように、各半径を設定することにより、相対速度が無い部分で接触可能な形状にすることができる。尚、板ばね５４と円環面４５とについても同様である。

板ばね３４と円環面４３に作用する力と第１のギヤ３と揺動ギヤ４の歯面に作用する力の合力は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上下方向は逆方向で相殺し、揺動ギヤ４を左方向に押す力になる。また、板ばね５４と円環面４５に作用する力と第１のギヤ３と揺動ギヤ４の歯面に作用する力の合力は、同様に揺動ギヤ４を右方向に押す力になる。従って、軸受５１に軸方向の予圧力による負荷が生じるが、モーメント力による負荷は小さく抑えることができ、負荷トルクや振動が大きくなることがない。また、前述のように接触部の入力回転軸７０及び傾斜回転軸７１に対する半径の比を歯数の逆数比としているので、接触部の瞬間接線速度が等しく、転がり接触状態になっている。このため、予圧力による負荷トルクの増大や摩耗を最小限に抑えることができる構成となっている。

一方、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、傾斜軸６０は、入力軸２に対して傾斜して設けられている。これら傾斜軸６０と入力軸２との間には、第１のギヤ３及び第２のギヤ５の間の中心部（基準点７２）で、入力軸２の入力回転軸７０を含む一平面内で揺動自在に連結すると共に、入力軸２と傾斜軸６０とを相対回転不能に連結する連結手段６が設けられている。傾斜軸６０の傾斜方向は、歯の噛み合いには拘束されず、入力軸２によって拘束されている。

本実施形態では、連結手段６は、入力軸２に設けられた大径部（回転規制部）２４と、傾斜軸６０を軸方向に貫通して設けられた角穴（支持孔）６４とを備えている。入力軸２は、軸受２１，２２が嵌合する小径部の中間に大径部２４が設けられ、ここに４本の直線状のレース面が設けられており、このレース面に複数の鋼球とリテーナからなる直動軸受２５が２個取り付けられている。大径部２４が傾斜軸６０に設けられた角穴６４に嵌合することで、傾斜軸６０の姿勢のうち、図２（ｅ）の紙面垂直方向の位置と面外への傾斜を拘束し、紙面内の位置と傾斜（図中、矢印で示す）は拘束しないようになっている。ここでの紙面とは軸７０，７１を含む面であり、以後、傾斜方向面（中心軸を含む一平面）と呼ぶ。即ち、図２（ｅ）のように傾斜軸６０を所定角度傾斜させて入力軸２と嵌合させることで、傾斜軸６０の傾斜方向面を入力軸２によって拘束している。よって、直動軸受２５は、角穴６４を貫通する入力軸２と傾斜軸６０との軸方向に直交する方向を中心とする揺動を許容しながら、軸方向を中心とする回転を規制するようになっている。

ここで、図２（ａ）に示すように、揺動ギヤ４は軸受６１，６２を介して傾斜軸６０に軸支されているので、入力軸２を回転して傾斜軸６０の傾斜方向面を回転すると、揺動ギヤ４もその傾斜方向を入力回転軸７０の軸周りに回転させられる。このように、揺動ギヤ４は入力軸２によって軸７０，７１方向の位置と傾斜角、傾斜回転軸７１の軸周りの回転を拘束されず、傾斜方向のみを拘束されている。即ち、直動軸受２５と傾斜軸６０の角穴６４の間が動くことで、高精度の加工や、傾斜角と傾斜基準点の軸方向位置の相互差による不要な力を避けることができる。よって、傾斜軸６０の傾斜面の加工が不要となり、同軸度や平行度、嵌合寸法等において、高精度の加工、測定が容易となる。

また、入力軸２の軸方向位置は軸受２１，２２によってのみ拘束され、揺動ギヤ４からの力を受けないため、組立が容易なだけでなく、損失トルクの小さい小径のものを使用でき、効率を改善できる。尚、直動軸受２５と傾斜軸６０の角穴６４とが揺動するのは、主として最初の組立時のみであり、歯面の誤差や外力による各部の変形等の影響で揺動ギヤ４の傾斜角が変化した際に僅かに揺動する程度である。また、入力軸２は、減速機１０においては高速軸側に配置され大きな外力を受けることがないので、軸受２０，２１としては比較的低剛性で足り、大型化を抑制することができる。尚、ここではレース面として円筒溝の例を示したが、傾斜角が変化した際に滑りを生じるので、ボール接触部に平面部を設ければ傾斜角の変化に対しても転がり接触としてもよいことは勿論である。

次に、上述した歯車機構１１を有する減速機１０による減速動作について、図２（ａ）を用いて説明する。

入力軸２が１回転すると、傾斜軸６０が入力回転軸７０を中心に回転し、傾斜回転軸７１と入力回転軸７０の交点である基準点７２の周りを揺動ギヤ４が１回揺動運動する。この時、第１のギヤ３と揺動ギヤ４との歯数差の角度だけ揺動ギヤ４が公転する。即ち、入力軸２がＺ１＋１回転すると、揺動ギヤ４が１回転公転する。一方、第２のギヤ５と揺動ギヤ４との間にも、揺動による公転が生じる。これにより、入力軸２から入力された回転力は、揺動ギヤ４によって減速され、出力軸５０から出力される。

本実施形態では、揺動ギヤ４の第１の歯４６は第１のギヤ３の歯３６より１枚多く、かつ揺動ギヤ４の第２の歯４７は第２のギヤ５の歯５７より１枚多くなるように設定している。このため、この減速機１０では、揺動ギヤ４を中心にして、第１のギヤ３と第２のギヤ５とが逆方向に回転するようになる。この減速機１０の減速比は、１−（Ｚ１（Ｚ２＋１））／（（Ｚ１＋１）Ｚ２）で計算できることが知られている。例えば、Ｚ１＝２４、Ｚ２＝４８の時、１／５０の減速比が得られる。また、例えば、Ｚ１＝４８、Ｚ２＝４９とすれば、１／２４０１という大減速比も可能である。この減速機１０は、１／２０程度の低減速比から数千分の１という大減速比まで、歯数の設定によって広い範囲の減速比を簡易な歯車機構１１で実現することが可能である。また、この減速機１０は、１段の差動減速機として扱うことが可能になる。

上述したように、本実施形態の減速機１０によれば、第１のギヤ３及び第２のギヤ５の２つのギヤで揺動ギヤ４の傾斜角度と軸方向位置を拘束し、傾斜軸６０で傾斜方向を拘束するようにしている。このため、入力軸２と傾斜軸６０とを一体化させる必要が無く、一体化させる場合に比べて部品加工を容易にすることができる。しかも、多数の歯で負荷トルクを分担することができるので、大型化することなく、組立性が良く、高負荷容量化、高剛性化、低損失化を図ることができる。

また、本実施形態の減速機１０によれば、揺動ギヤ４が第１のギヤ３及び第２のギヤ４に対して板ばね３４，５４によって径方向に支持されている。このため、特に大負荷トルク時の軸受負荷が軽減されるので、更なる高負荷容量化及び高剛性化を図ることができる。

また、本実施形態の減速機１０によれば、揺動ギヤ４と板ばね３４，５４との接触面は、相対速度が無い部位で接触する形状であるので、接触面での接触を転がり接触にすることができる。このため、滑り接触する場合に比べて、更なる高負荷容量化及び高剛性化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るロボット装置５５０について、図１を援用すると共に、図５を参照しながら説明する。第２実施形態に係るロボット装置５５０は、減速機１０の構成が第１実施形態と相違する。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態と相違する減速機１０を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態に係る減速機１０について、図５を参照しながら説明する。図５（ａ）に示すように、本実施形態の減速機１０は、第１実施形態に対して、転がり軸受が滑り軸受になっている点と、差動減速機が２段減速機になっている点で、異なっている。

軸受に関しては、入力軸２の軸受２１，２２，２８、傾斜軸６０の軸受６５、出力軸５０の軸受５１，５２が、いずれも転がり軸受ではなく、ラジアルあるいはスラストの滑り軸受により構成されている。これにより、損失トルクを低減できると共に、部品点数を削減して、小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、揺動ギヤ４の第１の歯４６及び第２の歯４７の歯数は共にＺ１とされ、第１のギヤ３の歯数はＺ１−１、第２のギヤ５の歯数はＺ１＋１とされており、基準点７２を中心として所定角度傾斜して噛み合わされている。第１実施形態と同様に、揺動ギヤ４の第１の歯４６及び第２の歯４７は、各々第１のギヤ３の歯３６、第２のギヤ５の歯５７とほぼ全周で接触する歯型とされている。このため、揺動ギヤ４の傾斜角度と軸方向位置は、第１のギヤ３及び第２のギヤ４に挟み込まれた状態で拘束されている。

傾斜軸６０と入力軸２との間には、第１のギヤ３及び第２のギヤ５の間の中心部で、入力軸２の入力回転軸７０を含む一平面内で揺動自在に連結すると共に、入力軸２と傾斜軸６０とを相対回転不能に連結する連結手段６が設けられている。傾斜軸６０の傾斜方向は、歯の噛み合いには拘束されず、入力軸２によって拘束されている。

本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、連結手段６は、入力軸２に設けられた角柱形の大径部（回転規制部）２４と、傾斜軸６０を軸方向に貫通して設けられた角穴（支持孔）６４とを備えている。大径部２４が角穴６４に嵌合されることで、傾斜角及び軸方向位置は滑ることで拘束せず、傾斜角度のみを拘束している。このように、本実施形態では、連結手段６も滑り対偶となっている。従って、歯型の誤差や各部の変形等による傾斜角度や軸方向の位置の小さな変化は吸収されて、入力軸２には影響しないようになっている。

次に、上述した歯車機構１１を有する減速機１０による減速動作について、図５（ａ）を用いて説明する。

入力軸２が１回転すると、傾斜軸６０が入力回転軸７０を中心に回転し、傾斜回転軸７１と入力回転軸７０の交点である基準点７２の周りを揺動ギヤ４が１回揺動運動する。この時、第１のギヤ３と揺動ギヤ４との歯数差の角度だけ揺動ギヤ４が公転する。一方、第２のギヤ５と揺動ギヤ４との間にも揺動による公転が生じ、その角度は第２のギヤ５と揺動ギヤ４との歯数差の角度である。この減速機１０では、揺動ギヤ４を中心にして、第１のギヤ３と第２のギヤ５とは、第１実施形態とは異なり同方向に回転するようになる。即ち、この減速機１０の構成は、差動歯車機構を２段直列に接続した構成となる。この減速機１０の減速比は、２／（Ｚ１＋１）で計算できることが知られている。例えば、Ｚ１＝４９の時、１／２５の減速比が得られる。従って、この減速機１０は、比較的低減速比での使用に好適である。

ここで、図５（ａ）に示すように、紙面左から見て時計回りの負荷トルクが第２のギヤ５に作用すると、紙面手前側の歯５７が揺動ギヤ４の第２の歯４７を下方向に押す力が作用する。同時に、揺動ギヤ４の紙面奥側の第１の歯４６が、第１のギヤ３の歯３６を上方向に押すことになる。従って、揺動ギヤ４は第１のギヤ３及び第２のギヤ５によって、共に下方向への力を受ける。

そこで、本実施形態では、第１のギヤ３には円筒形状の受け部（支持手段）３５を、第２のギヤ５には円筒形状の受け部（支持手段）５５を設けている。そして、これら受け部３５，５５の内周面に揺動ギヤ４の円環面４３，４５が当接することによって、下方向への力を支持させ、第１のギヤ３及び第２のギヤ５からの軸方向への押圧力のみが作用するようにしている。このため、入力軸２には下方向への力は作用せず、第１のギヤ３及び第２のギヤ５を押す力は出力軸５０側の軸受５１，５２で受けることができる。

また、受け部３５と円環面４３、受け部５５と円環面４５は、第１実施形態と同様に、押し付けられる位相（紙面下方向）での半径比を歯数比の逆数比としており、瞬間接線速度が等しくほぼ転がり接触としている。尚、この半径比は小型化や軽量化のために歯数の逆数比と多少異なっていても、相対的な滑り速度は小さいので、実用は可能である。

上述したように、本実施形態の減速機１０によれば、第１実施形態の効果に加え、軸受として転がり軸受ではなく滑り軸受を適用しているので、損失トルクを低減できると共に、部品点数を削減して、小型化及び低コスト化を図ることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るロボット装置５５０について、図１を援用すると共に、図６を参照しながら説明する。第３実施形態に係るロボット装置５５０は、減速機１０の構成が第１実施形態と相違する。そのため、第３実施形態においては、第１実施形態と相違する減速機１０を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

第３実施形態に係る減速機１０について、図６を参照しながら説明する。図６（ａ）に示すように、本実施形態の減速機１０は、第１実施形態に対して、出力軸５０が揺動ギヤ４に連結されている点と、第２のギヤ５がケーシング３０に固定されている点と、第１のギヤ３及び第２のギヤ５の歯数が同じである点とで異なっている。

本実施形態では、第１のギヤ３及び第２のギヤ５の歯数がＺ１であり、揺動ギヤ４の第１の歯４６及び第２の歯４７の歯数がＺ１＋１であるようにしている。各歯の形状は第１実施形態と同様であり、揺動ギヤ４の傾斜角と軸方向の位置は、第１のギヤ３及び第２のギヤ４に噛合することで拘束されている。本実施形態では、第１のギヤ３及び第２のギヤ５がいずれもケーシング３０に固定されている。揺動ギヤ４の傾斜方向は、入力軸２によって回転するようになっている。入力軸２及び傾斜軸６０の形状は、第２実施形態と同様である（図６（ｂ）参照）。

また、本実施形態では、揺動ギヤ４と出力軸５０との間に、等速ジョイント（継手機構）９及び出力カップ５６が介在されており、揺動ギヤ４の公転が出力軸５０の回転になる。出力軸５０は出力カップ５６に連結され、出力カップ５６は等速ジョイント９の一方側に連結されている。出力カップ５６は、ケーシング３０に対して軸受５１により回転可能に支持されている。等速ジョイント９の他方側は、揺動ギヤ４に連結されている。

ここでの等速ジョイント９としては、内輪に球面で支持されたリテーナとボールを用い、内外輪に直線状のレース面を設けたものを適用している。この等速ジョイント９は、外輪に対する軸方向位置が可変であるので、組立時に揺動ギヤ４と出力カップ５６の軸方向位置の調整が不要になるので、特に本発明には好適である。ここでは等速ジョイント９として軸方向位置が可変であるものを適用しているが、これには限られず、軸方向位置が可変でない形式のものでも組立時に調整を行うことで使用可能である。

次に、上述した歯車機構１１を有する減速機１０による減速動作について、図６（ａ）を用いて説明する。

入力軸２が１回転すると、傾斜軸６０が入力回転軸７０を中心に回転し、基準点７２の周りを揺動ギヤ４が１回揺動運動する。この時、第１のギヤ３及び第２のギヤ５と揺動ギヤ４との歯数差の角度だけ揺動ギヤ４が公転する。この公転成分が、等速ジョイント９を介して出力カップ５６を回転させる。即ち、この減速機１０の構成は１段の差動歯車の構成となる。この減速機１０の減速比は、１／（Ｚ１＋１）で計算できることが知られている。例えば、Ｚ１＝４９の時、１／５０の減速比が得られる。従って、この減速機１０は、中程度の減速比での使用に好適である。

ここで、図６（ａ）において紙面左方向から見て時計回りの負荷トルクが出力カップ５６に作用すると、等速ジョイント９を介して揺動ギヤ４が時計回りに回転しようとする。このため、揺動ギヤ４の第１の歯４６は紙面手前側の位相で第１のギヤ３を下方向に押し、第２の歯４７は紙面奥側の位相で第２のギヤ５を上方向に押すことになる。従って、揺動ギヤ４に作用する反力は傾斜方向を回転させる成分以外は相殺されることになり、入力軸２にはトルクのみが作用して軸方向や偏心方向の力は作用しない。このため、高い効率の動力伝達と、低振動及び低騒音を実現可能である。

尚、本実施形態では、揺動ギヤ４の公転成分を出力させる継手機構としてボールを利用する等速ジョイント９を適用したが、これには限られず、所謂ジンバル機構やばね継ぎ手等の他方式の継手を適用してもよい。

また、上述した第１〜第３実施形態において入力軸２及び傾斜軸６０の連結手段６の各種の例を示したが、これらの例には限られない。例えば、図６（ｃ）に示すように、入力軸２の大径部２４に複数の鋼球８０を設け、傾斜軸６０の角穴６４の内側面に対して転がり接触するようにしてもよい。また、図６（ｄ）及び（ｅ）に示すように、連結手段６は、傾斜軸６０を軸方向に貫通する支持孔６７と、支持孔６７を貫通する入力軸２を軸方向に直交する方向を中心にして揺動自在に支持する支持軸２７と、を備えるようにしてもよい。この場合も、支持軸２７は支持孔６７を貫通する入力軸２と傾斜軸６０との軸方向に直交する方向を中心とする揺動を許容しながら、軸方向を中心とする回転を規制するようになっている。但し、入力軸２と傾斜軸６０との軸方向の相対位置は拘束されるので、入力軸２の軸方向の組立時に調整するか、あるいは予め余裕を設けることが好ましい。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るロボット装置５５０について、図１を援用すると共に、図７を参照しながら説明する。第４実施形態に係るロボット装置５５０は、減速機１０を備えるアクチュエータ１３の構成が第１実施形態と相違する。そのため、第４実施形態においては、第３実施形態と相違するアクチュエータ１３を中心に説明し、第３実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

第４実施形態に係るアクチュエータ１３の構成について、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）に示すように、本実施形態のアクチュエータ１３は、減速機１０及び駆動モータ１２を備えている。このうち、減速機１０は、第３実施形態に対して、出力軸５０と揺動ギヤ４との間に継手機構ではなく揺動歯車機構１１１が介在されている点で異なっている。

本実施形態でも、第３実施形態と同様に、第１のギヤ３及び第２のギヤ５の歯数がＺ１であり、揺動ギヤ４の第１の歯４６及び第２の歯４７の歯数がＺ１＋１であるようにしている（図７（ｂ）参照）。本実施形態では、揺動ギヤ４は、各軸受６１，６２に対して略円筒形状の揺動ドラム４９を介して連結されている。即ち、揺動ドラム４９の内周面は各軸受６１，６２の外周面に固定されると共に、揺動ドラム４９の外周面は揺動ギヤ４の内周面に固定されている。

また、本実施形態では、揺動ギヤ４と出力軸５０との間に、揺動ドラム４９と、揺動歯車機構１１１と、出力カップ５６とが介在されており、揺動ギヤ４の公転が揺動歯車機構１１１で変速されて出力軸５０の回転になる。揺動ギヤ４は揺動ドラム４９に連結され、揺動ドラム４９は揺動歯車機構１１１に連結され、揺動歯車機構１１１は出力カップ５６に連結され、出力カップ５６は出力軸に連結されている。

揺動歯車機構１１１は、図７（ｃ）に示すように、第３のギヤ１０３と、第４のギヤ１０５と、小径揺動ギヤ（第２の揺動ギヤ）１０４とを備えている。第３のギヤ１０３は、入力回転軸７０と同軸になるよう出力カップ５６に固定され、軸方向の一方側を指向する歯１３６を有する。第４のギヤ１０５は、入力回転軸７０と同軸になるよう出力カップ５６に固定され、第３のギヤ１０３側を指向する歯１５７を有する。小径揺動ギヤ１０４は、傾斜回転軸７１と同軸で、揺動ドラム４９の揺動ギヤ４の内周側に固定され一体回転し、第３のギヤ１０３に斜めに噛合する第３の歯１４６と、第４のギヤ１０５に斜めに噛合する第４の歯１４７と、を有する。

本実施形態では、第３のギヤ１０３及び第４のギヤ１０５の歯数がＺ２であり、小径揺動ギヤ１０４の第３の歯１４６及び第４の歯１４７の歯数がＺ２＋１であるようにしている。これらの歯型は、上述した所定角度と同一の傾斜角度で多数の歯が同時に接触する歯型としている。従って、第１のギヤ３、第２のギヤ５、第３のギヤ１０３、第４のギヤ１０５の４個の歯車は、全て入力軸２と同軸の状態で滑らかに噛み合うことになる。尚、第１のギヤ３及び第２のギヤ５により揺動ギヤ４及び小径揺動ギヤ１０４の傾斜角度は決まるので、第４のギヤ１０５は無くても動作可能である。

一方、入力軸２には、駆動モータ１２が直結されている。駆動モータ１２は、モータケース９０と、モータケース９０に固定されたステータヨーク９１と、ステータヨークに設けられたコイル９２と、入力軸２及び環座２６に設けられたロータヨーク９３と、磁石９４とを備えている。この駆動モータ１２は、インナーロータ型のブラシレスモータを構成している。

次に、上述したアクチュエータ１３による動作について、図７（ａ）を用いて説明する。尚、減速機１０の減速動作については、第１実施形態での減速動作と同様であるので、詳細な説明を省略する。

負荷トルクが出力軸５０に作用した時の各部の負荷状態は、第１実施形態の場合と異なる。図７（ａ）において紙面左から見て時計回りの負荷トルクが第３のギヤ１０３及び第４のギヤ１０５に作用すると、紙面手前側の位相で第３のギヤ１０３の歯１３６が小径揺動ギヤ１０４の第３の歯１４６を下方向に押す力が作用する。これと同時に、紙面奥側の位相で、第４のギヤ１０５の歯１５７が小径揺動ギヤ１０４の第４の歯１４７を上方向に押す力が作用する。更に、揺動ギヤ４の第１の歯４６は紙面手前側の位相で第１のギヤ３を下方向に押し、第２の歯４７は紙面奥側の位相で第２のギヤ５を上方向に押すことになる。

従って、第３実施形態と同様に、揺動ギヤ４及び小径揺動ギヤ１０４に作用する反力は傾斜方向を回転させる成分以外は相殺されることになり、入力軸２にはトルクのみが作用して軸方向や偏心方向の力は作用しない。これに加えて本実施形態の場合、出力軸５０及び出力カップ５６の軸受５１に加わる力も相殺されて非常に小さくなる。このため、高い効率の動力伝達と、低振動及び低騒音を実現可能である。このように、本実施形態では多数の歯車を使用しながらも全ての歯車が多くの歯でバランスよく負荷を分担しあうので、小型で高負荷容量、高剛性、高効率な減速機１０を実現することができる。

上述したように、本実施形態のアクチュエータ１３によれば、小型で高負荷容量、高剛性、高効率な減速機１０と駆動モータ１２とを一体化しているので、小型で高性能なアクチュエータ１３を得ることができる。また、ロボットアーム５０１として垂直多関節型の６軸多関節ロボットアームを適用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、５軸や７軸、あるいは水平多関節ロボット、直交ロボット、多関節ロボット以外のロボットにおいても、適用することができる。更に、このアクチュエータ１３をロボットアーム５０１の関節５１１〜５１６に用いることで、ロボットアーム５０１を高性能化することが可能になる。また、本発明はロボットアーム５０１にかぎらず、他の用途、例えば電動車両の駆動やベルトコンベヤ等、小型大トルクが必要なものに好適である。

また、上述した第１〜第４実施形態の減速機１０によれば、多数の歯でトルクを分担できるので、例えば、歯車材として高性能鋼を使用して非常に高性能な減速機１０を実現することができる。尚、歯車材としては、低コストの一般鋼でもよく、非鉄金属や焼結材、樹脂等も適用可能である。

尚、本実施形態では、駆動モータ１２としてインナーロータ型のブラシレスモータを適用したが、これには限られず、駆動モータ１２としてはアウターロータ型やコアレスモータ等、他の方式のものを適用してもよい。

また、本実施形態のように減速機１０と駆動モータ１２とを一体化したアクチュエータ１３は、前述した他の実施形態にも同様に適用可能であり、本発明を適用することで小型で大トルクの高性能なアクチュエータを実現することができる。更に、減速機１０の入力軸２にベルトとプーリ等の伝達部材を用いて、別体のモータで駆動するようにして、アクチュエータを構成してもよい。この場合、一体化する場合よりも多種類のモータと組み合わせることが容易になる。

また、上述した第１〜第４実施形態では、減速機１０は１組の歯車機構１１を備えているが、これには限られず複数の歯車機構１１を備えるようにしてもよい。

また、上述した第１〜第４実施形態で示したほぼ全周に亘って接触する歯型は、一例であって、これに限られるものではない。例えば圧力角が大きくトルク伝達に寄与しないすれ違い位置付近と最噛合位置付近を離間させるために、歯先の先端部と歯元の最凹部を削り取ってもよい。あるいは、一方の歯の先端部を半径一定の円弧状とし、これが相手の歯の周りを動く軌跡の外接線（通過領域に倣わせた形状）として求めた曲線を相手の歯の形状とする。そして、求められた相手の歯が先端部が円弧状の歯の周りを動く軌跡の外接線として求めた曲線を、先端部が円弧状の歯の形状としてもよい。

２…入力軸（第１の軸、一方の軸）、３…第１のギヤ、４…揺動ギヤ（第１の揺動ギヤ）、５…第２のギヤ、６…連結手段、９…等速ジョイント（継手機構）、１０…減速機（変速機）、１１…歯車機構、１２…駆動モータ、１３…アクチュエータ、２４…大径部（回転規制部）、２７…支持軸、３０…ケーシング、３４…板ばね（支持手段）、３５…受け部（支持手段）、３６…第１のギヤの歯、４３…円環面（接触面）、４５…円環面（接触面）、４６…第１の歯、４７…第２の歯、５０…出力軸（第２の軸、他方の軸）、５４…板ばね（支持手段）、５５…受け部（支持手段）、５７…第２のギヤの歯、６０…傾斜軸、６４…角穴（支持孔）、６７…支持孔、７０…入力回転軸（中心軸）、１０３…第３のギヤ、１０４…小径揺動ギヤ（第２の揺動ギヤ）、１１１…揺動歯車機構、１３６…第３のギヤの歯、１４６…第３の歯、５０１…多関節ロボットアーム、５１１〜５１６…関節、５２１〜５２６…リンク

Claims (12)

1. 軸方向の一方側を指向する歯を有すると共に、ケーシングに固定された第１のギヤと、
   前記第１のギヤに対向する歯を有すると共に、前記第１のギヤと同軸に設けられた第２のギヤと、
   前記第１のギヤ及び前記第２のギヤと同軸に設けられた回転自在な第１の軸と、
   前記第１の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
   前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの間に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第１のギヤの歯数と１つ異なる歯数であって、前記第１のギヤに噛合する第１の歯と、前記第２のギヤの歯数と１つ異なる歯数であって、前記第１の歯の前記第１のギヤとの噛合部位の径方向及び軸方向の反対側で、前記第２のギヤに噛合する第２の歯と、を有し、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する第１の揺動ギヤと、
   前記第１の軸と同軸に設けられると共に、前記第２のギヤ又は前記第１の揺動ギヤのいずれか一方と一体回転する第２の軸と、
   前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの間の中心部で、前記第１の軸の中心軸を含む一平面内で揺動自在に連結すると共に、前記第１の軸と前記傾斜軸とを相対回転不能に連結する連結手段と、
   前記第１の揺動ギヤを、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの少なくとも一方に対して径方向に支持する支持手段と、を備える、
   ことを特徴とする歯車機構。
2. 軸方向の一方側を指向する歯を有すると共に、ケーシングに固定された第１のギヤと、
   前記第１のギヤに対向する歯を有すると共に、前記第１のギヤと同軸に設けられた第２のギヤと、
   前記第１のギヤ及び前記第２のギヤと同軸に設けられた回転自在な第１の軸と、
   前記第１の軸に対して傾斜して設けられた傾斜軸と、
   前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの間に配置され、前記傾斜軸に対して回転自在に設けられると共に、前記第１のギヤの歯数と１つ異なる歯数であって、前記第１のギヤに噛合する第１の歯と、前記第２のギヤの歯数と１つ異なる歯数であって、前記第１の歯の前記第１のギヤとの噛合部位の径方向及び軸方向の反対側で、前記第２のギヤに噛合する第２の歯と、を有し、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤに対して一定の傾斜角で噛合する第１の揺動ギヤと、
   前記第１の軸と同軸に設けられると共に、前記第２のギヤ又は前記第１の揺動ギヤのいずれか一方と一体回転する第２の軸と、
   前記第１の揺動ギヤを、前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの少なくとも一方に対して径方向に支持する支持手段と、を備え、
   前記第１のギヤの歯と前記第１の揺動ギヤの前記第１の歯とは、実質的に全周に亘って接触しており、
   前記第２のギヤの歯と前記第１の揺動ギヤの前記第２の歯とは、実質的に全周に亘って接触している、
   ことを特徴とする歯車機構。
3. 前記第１の揺動ギヤと前記支持手段との接触面は、相対速度が無い部位で接触する形状である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車機構。
4. 前記第２の軸は、前記第２のギヤと一体回転する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯車機構。
5. 前記第２の軸は、前記第１の揺動ギヤと一体回転し、前記第２のギヤは、前記ケーシングに固定されると共に、前記第１のギヤと同じ歯数である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯車機構。
6. 前記第２の軸と前記第１の揺動ギヤとは、継手機構により連結される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の歯車機構。
7. 前記第２の軸と前記第１の揺動ギヤとは、前記第２の軸に同軸で連結されると共に、軸方向の一方側を指向する歯を有する第３のギヤと、前記第３のギヤの歯数と１つ異なる歯数であって、前記第３のギヤに斜めに噛合する第３の歯を有すると共に、前記第１の揺動ギヤと同軸で一体回転する第２の揺動ギヤと、を備える揺動歯車機構により連結される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の歯車機構。
8. 前記連結手段は、
   前記傾斜軸を軸方向に貫通する支持孔と、
   前記支持孔を貫通する前記第１の軸を、前記軸方向に直交する方向を中心にして揺動自在に支持する支持軸と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
9. 前記連結手段は、
   前記傾斜軸を軸方向に貫通する支持孔と、
   前記支持孔を貫通する前記第１の軸と前記傾斜軸との前記軸方向に直交する方向を中心とする揺動を許容しながら、前記軸方向を中心とする回転を規制する回転規制部と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の歯車機構を１組以上備え、前記第１の軸及び前記第２の軸のうち一方の軸に入力された回転を変速し、他方の軸から出力する、
    ことを特徴とする変速機。
11. 駆動モータと、前記駆動モータの出力軸に前記一方の軸が連結された請求項１０に記載の変速機と、を備える、
    ことを特徴とするアクチュエータ。
12. 複数のリンクを互いに連結する複数の関節を備えると共に、前記複数の関節のうちの少なくとも１つの関節に請求項１１に記載のアクチュエータを備える、
    ことを特徴とする多関節ロボットアーム。

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