JP6711066B2 - ロボット、歯車装置および可撓性歯車の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット、可撓性歯車、歯車装置および可撓性歯車の製造方法に関するものである。

少なくとも１つのアームを含んで構成された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が、一般に、そのモーターからの駆動力を減速機により減速することが行われている。このような減速機として、可撓性歯車および剛性歯車が互いに噛み合っている波動歯車装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２４６５７９号公報

従来の波動歯車装置は、可撓性歯車の周方向での強度バラツキが大きく、可撓性歯車が破損するおそれがある。

本発明の目的は、可撓性歯車の損傷を低減することができるロボット、可撓性歯車、歯車装置および可撓性歯車の製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットは、第１部材と、
アームを含んで構成され、前記第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置と、を備え、
前記歯車装置は、可撓性歯車を有し、
前記可撓性歯車は、筒状の胴部と、前記胴部の一端部に接続されている底部と、を有し、
前記底部は、前記底部の中心側から外周側に向けて延びているメタルフローを有することを特徴とする。

このようなロボットによれば、可撓性歯車の底部がその中心側から外周側に向けて延びているメタルフローを有するため、胴部の底部側から開口部側（底部とは反対側）に向けて延びるメタルフローを胴部の周方向全域にわたって形成することができる。そのため、可撓性歯車の胴部の周方向での強度バラツキを低減し、その結果、可撓性歯車の損傷を低減することができる。

本発明のロボットでは、前記メタルフローは底部の中心側から外周側に向けて放射状に延びていることが好ましい。

これにより、胴部の底部側から開口部側（底部とは反対側）に向けて延びるメタルフローを胴部の周方向全域にわたって形成することができる。

本発明のロボットでは、前記胴部は、前記胴部の一端部側から他端部側に向けて延びているメタルフローを有することが好ましい。

これにより、可撓性歯車の幅方向（径方向）での靱性を優れたものとすることができる。また、可撓性歯車の軸方向での引張強度も優れたものとすることができる。

本発明のロボットでは、前記胴部が有するメタルフローは、前記可撓性歯車の歯スジと交差する方向に延びていることが好ましい。
これにより、可撓性歯車の歯の強度を優れたものとすることができる。

本発明のロボットでは、前記胴部が有するメタルフローは、前記胴部の軸線に沿った断面で見たとき、折り返し部を有することが好ましい。

これにより、胴部におけるメタルフローの密度を高めることができる。その結果、胴部の靱性を向上させることができる。

本発明のロボットでは、前記胴部が有するメタルフローは、前記胴部の周方向に沿った方向成分を有して前記胴部の一端部側から他端部側に向けて延びていることが好ましい。

これにより、胴部が有するメタルフローを可撓性歯車の歯スジと交差する方向に延ばすことができる。

本発明のロボットでは、前記胴部が有するメタルフローは、前記胴部の軸線に交差する断面で見たとき、前記可撓性歯車の歯面の形状に沿って曲がっている部分を有することが好ましい。
これにより、可撓性歯車の歯の強度を優れたものとすることができる。

本発明のロボットでは、前記胴部が有するメタルフローは、前記底部が有するメタルフローに繋がっていることが好ましい。

これにより、可撓性歯車の底部と胴部との間の部分（境界部）の強度を優れたものとすることができる。

本発明のロボットでは、前記底部が有するメタルフローは、前記底部の中心側から外周側に向けて湾曲して延びていることが好ましい。

これにより、胴部が有するメタルフローを、底部が有するメタルフローと連続的に繋がった状態で、胴部の周方向に沿った方向成分を有して胴部の一端部側から他端部側に向けて延ばすことができる。

本発明のロボットは、第１部材と、
アームを含んで構成され、前記第１部材に対して回動可能に設けられた第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達する歯車装置と、を備え、
前記歯車装置は、可撓性歯車を有し、
前記可撓性歯車は、筒状の胴部と、前記胴部の一端部に接続されているフランジ部と、を有し、
前記フランジ部は、前記フランジ部の内周側から外周側に向けて延びているメタルフローを有することを特徴とする。

このようなロボットによれば、可撓性歯車のフランジ部がその内周側から外周側に向けて放射状に延びているメタルフローを有するため、胴部のフランジ部側から開口部側（フランジ部とは反対側）に向けて延びるメタルフローを胴部の周方向全域にわたって形成することができる。そのため、可撓性歯車の胴部の周方向での強度バラツキを低減し、その結果、可撓性歯車の損傷を低減することができる。

本発明の可撓性歯車は、筒状の胴部と、前記胴部の一端部に接続されている底部と、を有し、
前記底部は、前記底部の中心側から外周側に向けて放射状に延びているメタルフローを有することを特徴とする。

このような可撓性歯車によれば、可撓性歯車の底部がその中心側から外周側に向けて放射状に延びているメタルフローを有するため、胴部の底部側から開口部側（底部とは反対側）に向けて延びるメタルフローを胴部の周方向全域にわたって形成することができる。そのため、可撓性歯車の胴部の周方向での強度バラツキを低減し、その結果、可撓性歯車の損傷を低減することができる。

本発明の歯車装置は、本発明の可撓性歯車を備えることを特徴とする。
このような歯車装置によれば、可撓性歯車の損傷を低減することができる。

本発明の可撓性歯車の製造方法は、金属で構成されている素材を準備する工程と、
前記素材を据え込鍛造して板体を形成する工程と、
前記板体を絞り加工して筒部を有する構造体を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

このような可撓性歯車の製造方法によれば、損傷を低減することができる可撓性歯車を製造することができる。

本発明のロボットの実施形態の概略構成を示す図である。 本発明の第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に示す歯車装置の縦断面図である。 図２に示す歯車装置の正面図である。 図２に示す歯車装置が備える可撓性歯車のメタルフロー（鍛流線）を説明する斜視図である。 図５に示す可撓性歯車の製造方法を説明するフローチャートである。 図６に示す金属素材準備工程に用いる金属素材（ブロック体）を示す斜視図である。 図６に示す据え込鍛造工程で得られる板体を示す斜視図である。 図８に示す板体のメタルフローを説明する断面図である。 図６に示す絞り加工工程で得られる筒体を示す斜視図である。 図１０に示す筒体のメタルフローを説明する部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係る歯車装置が備える可撓性歯車のメタルフロー（鍛流線）を説明する斜視図である。 図１２に示す可撓性歯車の製造方法を説明するフローチャートである。 図１３に示すねじり加工工程を説明する斜視図である。 図１３に示す据え込鍛造工程で得られる板体を示す斜視図である。 図１３に示す絞り加工工程で得られる筒体を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。 図１７に示す歯車装置が備える可撓性歯車のメタルフロー（鍛流線）を説明する斜視図である。

以下、本発明のロボット、可撓性歯車、歯車装置および可撓性歯車の製造方法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、本発明のロボットの実施形態について説明する。

図１は、本発明のロボットの実施形態の概略構成を示す図である。
図１に示すロボット１００は、精密機器やこれを構成する部品（対象物）の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。

ロボット１００は、６軸の垂直多関節ロボットであり、基台１１１と、基台１１１に接続されたロボットアーム１２０と、ロボットアーム１２０の先端部に設けられた力検出器１４０およびハンド１３０と、を有する。また、ロボット１００は、ロボットアーム１２０を駆動させる動力を発生させる複数の駆動源（モーター１５０および歯車装置１を含む）を制御する制御装置１１０と、を有している。

基台１１１は、ロボット１００を任意の設置箇所に取り付ける部分である。なお、基台１１１の設置箇所は、特に限定されず、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などが挙げられる。

ロボットアーム１２０は、第１アーム１２１（アーム）と、第２アーム１２２（アーム）と、第３アーム１２３（アーム）と、第４アーム１２４（アーム）と、第５アーム１２５（アーム）と、第６アーム１２６（アーム）とを有し、これらが基端側から先端側に向ってこの順に連結されている。第１アーム１２１は、基台１１１に接続されている。第６アーム１２６の先端には、例えば、各種部品等を把持するハンド１３０（エンドエフェクター）が着脱可能に取り付けられている。このハンド１３０は、２本の指１３１、１３２を有しており、指１３１、１３２で例えば各種部品等を把持することができる。

基台１１１には、第１アーム１２１を駆動するサーボモーター等のモーター１５０および歯車装置１（減速機）を有する駆動源が設けられている。また、図示しないが、各アーム１２１〜１２６にも、それぞれ、モーターおよび減速機を有する複数の駆動源が設けられている。そして、各駆動源は、制御装置１１０により制御される。

このようなロボット１００では、歯車装置１が、基台１１１（第１部材）および第１アーム１２１（第２部材）の一方から他方へ駆動力を伝達する。より具体的には、歯車装置１が、第１アーム１２１を基台１１１に対して回動させる駆動力を基台１１１側から第１アーム１２１側へ伝達する。ここで、歯車装置１が減速機として機能することにより、駆動力を減速して第１アーム１２１を基台１１１に対して回動させることができる。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。

本実施形態では、基台１１１が「第１部材」、第１アーム１２１が「第２部材」である。なお、「第２部材」は、第２〜第６アーム１２２〜１２６のうち第１アーム１２１側から順次任意の数選択したアームを含んでいてもよい。すなわち、第１アーム１２１、および、第２〜第６アーム１２２〜１２６のうち第１アーム１２１側から順次任意の数選択したアームからなる構造体が「第２部材」であるとも言える。例えば、第１、第２アーム１２１、１２２からなる構造体が「第２部材」であるとも言えるし、ロボットアーム１２０全体が「第２部材」であるとも言える。また、「第２部材」がハンド１３０を含んでいてもよい。すなわち、ロボットアーム１２０およびハンド１３０からなる構造体が「第２部材」であるとも言える。

以上説明したようなロボット１００は、以下に説明するような歯車装置１を備えることにより、歯車装置１が備える可撓性歯車の損傷を低減することができる。

２．歯車装置
以下、本発明の歯車装置の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第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に示す歯車装置の縦断面図である。図４は、図２に示す歯車装置の正面図である。図５は、図２に示す歯車装置が備える可撓性歯車のメタルフロー（鍛流線）を説明する斜視図である。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、図５では、説明の便宜上、歯の図示を簡略化している。

図２ないし図４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、内歯車である剛性歯車２と、剛性歯車２の内側に配置されているカップ型の外歯車である可撓性歯車３と、可撓性歯車３の内側に配置されている波動発生器４と、を有している。

この歯車装置１では、可撓性歯車３の横断面が波動発生器４により楕円形または長円形に変形した部分を有し、当該部分の長軸側の両端部において可撓性歯車３が剛性歯車２と噛み合っている。そして、剛性歯車２および可撓性歯車３の歯数が互いに異なっている。

このような歯車装置１において、例えば、波動発生器４に駆動力（例えば、前述したモーター１５０からの駆動力）が入力されると、剛性歯車２および可撓性歯車３は、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、歯数差に起因して軸線ａまわりに相対的に回転する。これにより、駆動源から波動発生器４に入力された駆動力を減速して可撓性歯車３から出力することができる。すなわち、波動発生器４を入力軸側、可撓性歯車３を出力軸側とする減速機を実現することができる。

以下、歯車装置１の各部を順次説明する。
図２ないし図４に示すように、剛性歯車２は、径方向に実質的に撓まない剛体で構成された歯車であって、内歯２３を有するリング状の内歯車である。本実施形態では、剛性歯車２が、平歯車である。すなわち、内歯２３は、軸線ａに対して平行な歯スジを有する。なお、内歯２３の歯スジは、軸線ａに対して傾斜していてもよい。すなわち、剛性歯車２は、ハスバ歯車またはヤマバ歯車であってもよい。

可撓性歯車３は、剛性歯車２の内側に挿通されている。この可撓性歯車３は、径方向に撓み変形可能な可撓性を有する歯車であって、剛性歯車２の内歯２３に噛み合う外歯３３（歯）を有する外歯車である。また、可撓性歯車３の歯数は、剛性歯車２の歯数よりも少ない。このように可撓性歯車３および剛性歯車２の歯数が互いに異なることにより、減速機を実現することができる。

本実施形態では、可撓性歯車３は、一端が開口したカップ状をなし、その開口側の端部に外歯３３が形成されている。ここで、可撓性歯車３は、軸線ａまわりの筒状（より具体的には円筒状）の胴部３１（筒部）と、胴部３１の軸線ａ方向での一端部側に接続されている底部３２と、を有する。これにより、胴部３１の底部３２とは反対側の端部を径方向に撓み易くすることができる。そのため、剛性歯車２に対する可撓性歯車３の良好な撓み噛み合いを実現することができる。また、胴部３１の底部３２側の端部の剛性を高めることができる。そのため、底部３２に入力軸または出力軸を安定的に接続することができる。

また、図３に示すように、底部３２には、軸線ａに沿って貫通した孔３２１と、孔３２１の周囲において貫通した複数の孔３２２と、が形成されている。孔３２１には、出力側の軸体を挿通することができる。また、孔３２２には、出力側の軸体を底部３２に固定するためのネジを挿通するネジ孔として用いることができる。なお、これらの孔は、適宜設ければよく、省略することもできる。

このような可撓性歯車３は、金属で構成されている。そして、可撓性歯車３は、図５中破線で示すような方向のメタルフローｆｆを有する。このメタルフローｆｆは、底部３２にて底部３２の中心側から外周側に向けて放射状に延びているメタルフローｆｆｂと、胴部３１にて胴部３１の一端部側から他端部側に向けて延びているメタルフローｆｆａと、を有する。なお、本明細書において、「メタルフロー」とは、金属粒子または金属組織の流れを言い、その形成方法は、鍛造に限定されない。特に、鍛造により形成されるメタルフローを「鍛流線」と言う。

本実施形態では、メタルフローｆｆが可撓性歯車３の底部３２側から胴部３１側へカップ形状に沿った形状をなしている。したがって、胴部３１が有するメタルフローｆｆａは、底部３２が有するメタルフローｆｆｂに繋がっている。すなわち、メタルフローｆｆは、胴部３１と底部３２とに跨って連続的に延びている。なお、メタルフローｆｆａは、メタルフローｆｆｂと不連続であってもよい。

また、本実施形態では、底部３２が有するメタルフローｆｆｂは、底部３２の中心側から外周側に直線的に延びている。また、胴部３１が有するメタルフローｆｆａは、軸線ａに平行な方向に直線的に延びている。また、図５では図示しないが、胴部３１が有するメタルフローｆｆａは、胴部３１の軸線ａに沿った断面で見たとき、折り返し部を有する（後述する図１１に示す折り返し部Ｒ参照）。

図３に示すように、波動発生器４は、可撓性歯車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、図４に示すように、波動発生器４は、可撓性歯車３の底部３２とは反対側の部分の横断面を長軸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を剛性歯車２の内歯２３に噛み合わせる。ここで、可撓性歯車３および剛性歯車２は、同一の軸線ａまわりに回転可能に互いに内外で噛み合わされることとなる。

本実施形態では、波動発生器４は、本体部４１と、本体部４１から軸線ａに沿って突出した軸部４２と、本体部４１に対して軸線ａに平行な軸線ａ１まわりに回転可能に設けられた１対のローラー４３と、を有する。このような波動発生器４は、１対のローラー４３が可撓性歯車３の内周面上を転動しながら可撓性歯車３を内側から押し広げて、本体部４１、軸部４２および１対のローラー４３が軸線ａまわりに回転可能である。したがって、例えば、駆動源から波動発生器４に駆動力が入力されると、剛性歯車２および可撓性歯車３の互いの噛み合い位置が周方向に移動する。

以上説明したような歯車装置１によれば、可撓性歯車３の底部３２が底部３２の中心側から外周側に向けて放射状に延びているメタルフローｆｆｂを有するため、胴部３１の底部３２側から開口部側（底部３２とは反対側）に向けて延びるメタルフローｆｆａを胴部３１の周方向全域にわたって形成することができる。そのため、可撓性歯車３の胴部３１の周方向での強度バラツキを低減し、その結果、可撓性歯車３の損傷を低減することができる。

本実施形態では、胴部３１が胴部３１の一端部側から他端部側に向けて延びているメタルフローｆｆａを有するため、可撓性歯車３の幅方向（径方向）での靱性を優れたものとすることができる。また、可撓性歯車３の軸方向（軸線ａに平行な方向）での引張強度も優れたものとすることができる。ここで、可撓性歯車３の胴部３１の周方向での強度バラツキを効果的に低減する観点から、メタルフローｆｆａの密度は、胴部３１の周方向全域にわたって、できるだけ均一であることが好ましい。

また、胴部３１が有するメタルフローｆｆａが、底部３２が有するメタルフローｆｆｂに繋がっているため、可撓性歯車３の底部３２と胴部３１との間の部分（境界部）の強度を優れたものとすることができる。そのため、カップ状の可撓性歯車３の底部３２の外周部分（コーナー部）のクラック防止、曲げ剛性向上、疲労強度向上等を図ることができる。

以上説明したようなメタルフローｆｆを有する可撓性歯車３は、以下のようにして製造することができる。

（可撓性歯車の製造方法）
以下、本発明の可撓性歯車の製造方法について、前述した可撓性歯車３を製造する場合を例に説明する。

図６は、図５に示す可撓性歯車の製造方法を説明するフローチャートである。図７は、図６に示す金属素材準備工程に用いる金属素材（ブロック体）を示す斜視図である。図８は、図６に示す据え込鍛造工程で得られる板体を示す斜視図である。図９は、図８に示す板体のメタルフローを説明する断面図である。図１０は、図６に示す絞り加工工程で得られる筒体を示す斜視図である。図１１は、図１０に示す筒体のメタルフローを説明する部分断面図である。

図６に示すように、可撓性歯車３の製造方法は、［１］金属素材準備工程（ステップＳ１）と、［２］据え込鍛造工程（ステップＳ２）と、［３］絞り加工工程（ステップＳ３）と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

［１］金属素材準備工程（ステップＳ１）
まず、図７に示すように、素材１０を準備する。この素材１０は、金属で構成されている。本実施形態では、素材１０は、円柱状をなしている。これにより、後述する［２］据え込鍛造工程で得られる板体（板材）を円板形状とすることができ、［３］絞り加工工程で得られる構造体の不要部分を少なくすることができる。なお、素材１０の形状は、円柱状に限定されず、例えば、多角柱状、立方体状、ブロック状等であってもよい。

また、素材１０の構成材料としては、特に限定されず、各種金属を用いることができる。また、素材１０は、メタルフローを有していても有していなくてもよいが、引き抜き加工により形成されたものであって、後述する［２］据え込鍛造工程での加圧方向（図７に示す方向α）に沿った方向にメタルフローを有することが好ましい。これにより、［２］据え込鍛造工程で得られる板体に形成されるメタルフロー（鍛流線）を板体の中心側から外周側に向けて放射状に拡がりやすくすることができる。また、後述するような折り返し部Ｒを形成して高密度なメタルフローを形成することができる。

［２］据え込鍛造工程（ステップＳ２）
次に、素材１０を据え込鍛造する。このとき、円柱状の素材１０の軸線方向（図７に示す方向α）に加圧を行う。これにより、図８に示すように、円板状の板体１１を形成する。

板体１１には、図８に示すように、円板状の板体１１の中心側から外周側に向けて放射状に拡がるメタルフローｆｆ１（鍛流線）が形成される。また、図９に示すように、板体１１を軸線ａ（中心軸）に沿った断面で見たとき、メタルフローｆｆ１は、板体１１の外周側を凸とするように折り返した折り返し部Ｒを有する。

本工程での据え込鍛造は、冷間または熱間のいずれで行ってもよいが、加工性の観点から熱間で行うことが好ましい。

［３］絞り加工工程（ステップＳ３）
次に、板体１１を絞り加工して、図１０に示すように、胴部３１（筒部）および底部３２を有する筒体１２（構造体）を形成する。このとき、筒体１２の形成に伴って、前述した板体１１のメタルフローｆｆ１が変形してメタルフローｆｆとなる。これにより、筒体１２は、メタルフローｆｆを有する。

筒体１２のメタルフローｆｆが板体１１のメタルフローｆｆ１によるものであることから、図１１に示すように、筒体１２の胴部３１が有するメタルフローｆｆａは、胴部３１の軸線ａに沿った断面で見たとき、折り返し部Ｒを有する。これにより、胴部３１におけるメタルフローｆｆの密度を高めることができる。その結果、胴部３１の靱性を向上させることができる。

本工程での絞り加工は、冷間または熱間のいずれで行ってもよいが、加工性の観点から熱間で行うことが好ましい。

このように形成された筒体１２を適宜加工して可撓性歯車３を形成する。例えば、筒体１２の形成後、不要部分を切削等により除去する工程や、外歯３３を形成する工程等を行う。これにより、優れた寸法精度を有する可撓性歯車３を得ることができる。なお、筒体１２が可撓性歯車３であってもよい。この場合、筒体１２形成後の加工を行わなくてもよい。

また、筒体１２の形成後に外歯３３を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、切削、転造等が挙げられるが、転造を用いることが好ましい。これにより、メタルフローｆｆを外歯３３の形状に沿って変形した形状とし、メタルフローｆｆが外歯３３において途切れることを低減することができる。その結果、外歯３３の機械的強度を高めることができる。

以上説明したようにして可撓性歯車３を形成することができる。このような可撓性歯車３の製造方法によれば、［１］金属で構成されている素材１０を準備する工程と、［２］素材１０を据え込鍛造して板体１１を形成する工程と、［３］板体１１を絞り加工して筒体１２を形成する工程と、を有することで、損傷を低減することができる可撓性歯車３を製造することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図１２は、本発明の第２実施形態に係る歯車装置が備える可撓性歯車のメタルフロー（鍛流線）を説明する斜視図である。なお、図１２では、説明の便宜上、歯の図示を簡略化している。

本実施形態は、可撓性歯車が有するメタルフローの形状が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態の可撓性歯車３Ａは、筒状の胴部３１Ａと、胴部３１Ａの一端部側に接続されている底部３２Ａと、を有する。そして、可撓性歯車３Ａは、図１２中破線で示すような方向のメタルフローｆｆＡを有する。このメタルフローｆｆＡは、底部３２Ａにて底部３２Ａの中心側から外周側に向けて放射状に延びているメタルフローｆｆｄと、胴部３１Ａにて胴部３１Ａの一端部側から他端部側に向けて延びているメタルフローｆｆｃと、を有する。

本実施形態では、底部３２Ａが有するメタルフローｆｆｄは、底部３２Ａの中心側から外周側に湾曲して延びている。したがって、底部３２Ａが有するメタルフローｆｆｄは、底部３２Ａの周方向に沿った方向成分を有して底部３２Ａの中心側から外周側に向けて延びている。また、胴部３１Ａが有するメタルフローｆｆｃは、底部３２Ａ側からと外歯３３側へ向けて胴部３１Ａの周方向に沿って湾曲して延びている。したがって、胴部３１Ａが有するメタルフローｆｆｃは、胴部３１Ａの周方向に沿った方向成分を有して胴部３１Ａの一端部側から他端部側に向けて延びている。

ここで、底部３２Ａが有するメタルフローｆｆｄが、底部３２Ａの中心側から外周側に向けて湾曲して延びていることにより、胴部３１Ａが有するメタルフローｆｆｃを、底部３２Ａが有するメタルフローｆｆｄと連続的に繋がった状態で、胴部３１Ａの周方向に沿った方向成分を有して胴部３１Ａの一端部側から他端部側に向けて延ばすことができる。

これに対し、外歯３３は、前述したように、軸線ａに対して平行な歯スジを有する。そのため、胴部３１Ａが有するメタルフローｆｆｃは、可撓性歯車３Ａの歯スジと交差する方向に延びていることとなる。これにより、可撓性歯車３の外歯３３の強度を優れたものとすることができる。

このように、胴部３１Ａが有するメタルフローｆｆｃが胴部３１Ａの周方向に沿った方向成分を有して胴部３１Ａの一端部側から他端部側に向けて延びていることにより、胴部３１Ａが有するメタルフローｆｆｃを可撓性歯車３Ａの歯スジと交差する方向に延ばすことができる。なお、このような観点から、可撓性歯車３Ａの歯スジが軸線ａに対して傾斜している場合、その歯スジとメタルフローｆｆｃとのなす角度が大きくなる側に、メタルフローｆｆｃが湾曲または傾斜していることが好ましい。

また、胴部３１Ａが有するメタルフローｆｆｃは、可撓性歯車３Ａの歯面の形状に沿ってうねるように変形していること、すなわち、可撓性歯車３Ａの歯面の形状に沿って曲がっている部分を有することが好ましい。これにより、可撓性歯車３Ａの外歯３３の強度を優れたものとすることができる。

以上説明したような可撓性歯車３Ａは、以下のようにして製造することができる。
図１３は、図１２に示す可撓性歯車の製造方法を説明するフローチャートである。図１４は、図１３に示すねじり加工工程を説明する斜視図である。図１５は、図１３に示す据え込鍛造工程で得られる板体を示す斜視図である。図１６は、図１３に示す絞り加工工程で得られる筒体を示す斜視図である。

可撓性歯車３Ａの製造方法は、図１３に示すように、［１］金属素材準備工程（ステップＳ１）と、［１Ａ］ねじり加工工程（ステップＳ４）と、［２］据え込鍛造工程（ステップＳ２）と、［３］絞り加工工程（ステップＳ３）と、を有する。すなわち、可撓性歯車３Ａの製造方法は、前述した第１実施形態の可撓性歯車３の製造方法において、［１］金属素材準備工程と［２］据え込鍛造工程との間に、［１Ａ］ねじり加工工程を有する。

［１Ａ］ねじり加工工程では、素材１０をねじり加工する。このとき、円柱状の素材１０の両端部に軸線まわりに互いに反対方向（図１４に示す方向β）の回転力を加える。このねじり加工は、冷間または熱間のいずれで行ってもよい。また、長尺の棒材にねじり加工を行った後に、その棒材を必要な長さに切断して、ねじり加工後の素材１０を得てもよい。この場合、ねじり加工後の素材１０を効率的に多数生産することができる。

その後、［２］据え込鍛造工程を行って、板体１１Ａを形成する。この板体１１Ａには、図１５に示すように、円板状の板体１１Ａの中心側から外周側に向けて湾曲して放射状に拡がるメタルフローｆｆ２（鍛流線）が形成される。なお、この［２］据え込鍛造工程は、前述した［１Ａ］ねじり加工工程と同時または重複して行ってもよい。

次いで、［３］絞り加工工程を行って、胴部３１Ａ（筒部）および底部３２Ａを有する筒体１２Ａ（構造体）を形成する。このとき、筒体１２Ａの形成に伴って、前述した板体１１Ａのメタルフローｆｆ２が変形してメタルフローｆｆＡとなる。これにより、筒体１２Ａは、メタルフローｆｆＡを有する。

また、筒体１２Ａの形成後に外歯３３を形成する方法としては、転造を用いると、メタルフローｆｆＡを外歯３３の形状（歯面の形状）に沿って変形した形状とし、外歯３３の機械的強度を特に優れたものとすることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図１７は、本発明の第３実施形態に係る歯車装置を示す縦断面図である。図１８は、図１７に示す歯車装置が備える可撓性歯車のメタルフロー（鍛流線）を説明する斜視図である。なお、図１８では、説明の便宜上、歯の図示を省略している。

なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

図１７に示す歯車装置１Ｂは、剛性歯車２の内側に配置されているハット型の外歯車である可撓性歯車３Ｂを有している。

この可撓性歯車３Ｂは、筒状の胴部３１の一端部に接続され軸線ａとは反対側に突出しているフランジ部３２Ｂを有する。フランジ部３２Ｂには、軸線ａに沿って貫通した複数の孔３２２Ｂが形成されている。この孔３２２Ｂには、出力側の軸体をフランジ部３２Ｂに固定するためのネジを挿通するネジ孔として用いることができる。また、フランジ部３２Ｂの内周部３２１Ｂには、出力側の軸体を挿通することができる。

このような可撓性歯車３Ｂは、図１８中破線で示すような方向のメタルフローｆｆＢを有する。このメタルフローｆｆＢは、フランジ部３２Ｂにてフランジ部３２Ｂの内周側から外周側に向けて放射状に延びているメタルフローｆｆｅと、胴部３１にて胴部３１の一端部側から他端部側に向けて延びているメタルフローｆｆａと、を有する。このようなメタルフローｆｆｅを有することにより、胴部３１のフランジ部３２Ｂ側から開口部側（フランジ部３２Ｂとは反対側）に向けて延びるメタルフローｆｆａを胴部３１の周方向全域にわたって形成することができる。そのため、可撓性歯車３Ｂの胴部３１の周方向での強度バラツキを低減し、その結果、可撓性歯車３Ｂの損傷を低減することができる。

以上説明したような構成の可撓性歯車３Ｂも、前述した第１実施形態の可撓性歯車３と同様、金属素材を、据え込鍛造した後に絞り加工して筒体を形成し、必要に応じて加工することで製造することができる。その際、例えば、据え込鍛造で得られた板体の外周部がフランジ部３２Ｂとなるように、絞り加工を行えばよい。この場合、例えば、板体の中央部を絞り加工の前に除去しておくことが好ましい。

以上、本発明のロボット、可撓性歯車、歯車装置および可撓性歯車の製造方法を、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、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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、本発明の可撓性歯車の製造方法は、任意の工程を追加してもよい。

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（ｎは１以上の整数）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。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、６軸の垂直多関節ロボットについて説明したが、本発明は、可撓性歯車を有する歯車装置を用いるものであれば、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、水平多関節ロボットにも適用可能である。

１…歯車装置、１Ｂ…歯車装置、２…剛性歯車、３…可撓性歯車、３Ａ…可撓性歯車、３Ｂ…可撓性歯車、４…波動発生器、１０…素材、１１…板体、１１Ａ…板体、１２…筒体（構造体）、１２Ａ…筒体（構造体）、２３…内歯、３１…胴部（筒部）、３１Ａ…胴部（筒部）、３２…底部、３２Ａ…底部、３２Ｂ…フランジ部、３３…外歯（歯）、４１…本体部、４２…軸部、４３…ローラー、１００…ロボット、１１０…制御装置、１１１…基台（第１部材）、１２０…ロボットアーム、１２１…第１アーム（第２部材）、１２２…第２アーム、１２３…第３アーム、１２４…第４アーム、１２５…第５アーム、１２６…第６アーム、１３０…ハンド、１３１…指、１３２…指、１４０…力検出器、１５０…モーター、３２１…孔、３２１Ｂ…内周部、３２２…孔、３２２Ｂ…孔、Ｌａ…長軸、Ｌｂ…短軸、Ｒ…折り返し部、Ｓ１…ステップ、Ｓ２…ステップ、Ｓ３…ステップ、Ｓ４…ステップ、ａ…軸線、ａ１…軸線、ｆｆ…メタルフロー、ｆｆ１…メタルフロー、ｆｆ２…メタルフロー、ｆｆＡ…メタルフロー、ｆｆＢ…メタルフロー、ｆｆａ…メタルフロー、ｆｆｂ…メタルフロー、ｆｆｃ…メタルフロー、ｆｆｄ…メタルフロー、ｆｆｅ…メタルフロー、α…方向、β…方向

Claims (12)

1. 筒状の胴部と、前記胴部の一端部に設けられている底部と、を有する可撓性歯車を備え、
   前記底部は、前記底部の中心部から外周に向けて延びているメタルフローを有し、
   前記底部が有するメタルフローは、前記底部の中心部から外周の間で曲がっていることを特徴とする歯車装置。
2. 筒状の胴部と、前記胴部の一端部に設けられている底部と、を有する可撓性歯車を備え、
   前記底部は、前記底部の中心部から外周に向けて延びているメタルフローを有し、
   前記胴部は、前記胴部の一端部から他端部側に向けて延び、かつ、前記可撓性歯車の歯スジと交差する方向に延びているメタルフローを有することを特徴とする歯車装置。
3. 筒状の胴部と、前記胴部の一端部に設けられている底部と、を有する可撓性歯車を備え、
   前記底部は、前記底部の中心部から外周に向けて延びているメタルフローを有し、
   前記胴部は、前記胴部の周方向に沿った方向成分を有して前記胴部の一端部から他端部側に向けて延びているメタルフローを有することを特徴とする歯車装置。
4. 筒状の胴部と、前記胴部の一端部に設けられている底部と、を有する可撓性歯車を備え、
   前記底部は、前記底部の中心部から外周に向けて延びているメタルフローを有し、
   前記胴部は、前記胴部の一端部から他端部側に向けて延びているメタルフローを有し、
   前記胴部が有するメタルフローは、前記胴部の軸線に交差する断面で見たとき、前記可撓性歯車の歯面の形状に沿って曲がっている部分を有することを特徴とする歯車装置。
5. 筒状の胴部と、前記胴部の一端部に設けられているフランジ部と、を有する可撓性歯車を備え、
   前記フランジ部は、前記フランジ部の内周から外周に向けて延びているメタルフローを有し、
   前記胴部は、前記胴部の一端部から他端部側に向けて延び、かつ、前記可撓性歯車の歯スジと交差する方向に延びているメタルフローを有することを特徴とする歯車装置。
6. 筒状の胴部と、前記胴部の一端部に設けられているフランジ部と、を有する可撓性歯車を備え、
   前記フランジ部は、前記フランジ部の内周から外周に向けて延びているメタルフローを有し、
   前記胴部は、前記胴部の周方向に沿った方向成分を有して前記胴部の一端部から他端部側に向けて延びているメタルフローを有することを特徴とする歯車装置。
7. 筒状の胴部と、前記胴部の一端部に設けられている底部と、を有する可撓性歯車を備え、
   前記底部は、前記底部の中心部から外周に向けて延びている鍛流線を有することを特徴とする歯車装置。
8. 前記底部が有する鍛流線は前記底部の中心部から外周に向けて放射状に延びている請求項７に記載の歯車装置。
9. 前記胴部は、前記胴部の一端部から他端部側に向けて延びている鍛流線を有する請求項７または８に記載の歯車装置。
10. 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１部材および前記第２部材の一方から他方へ駆動力を伝達する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の歯車装置と、を備えることを特徴とするロボット。
11. 金属で構成されていてメタルフローを有する素材を据え込鍛造して板体を形成する工程と、
    前記板体を絞り加工して筒部を有する構造体を形成する工程と、
    を含み、
    前記板体を形成する工程における据え込鍛造は、前記素材を前記メタルフローに沿う方向に加圧することを特徴とする可撓性歯車の製造方法。
12. 前記板体を形成する工程よりも前に、前記素材を前記メタルフローに沿う軸線まわりにねじる、ねじり加工工程を含む、請求項１１に記載の可撓性歯車の製造方法。

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