JP6911621B2 - 減速機及びアクチュエータ - Google Patents

Description

本開示は、減速機及びアクチュエータに関する。

特許文献１には、かさ歯車装置が開示されている。このかさ歯車装置は、ｘ方向及びｙ方向に沿って配置され軸芯がｚ方向に沿うリングギヤと、軸芯がｘ方向に沿うピニオンギヤと、リングギヤ及びピニオンギヤを回転可能に組付けた歯車箱とで構成されている。

特開平１０−３８０３６号公報

本開示は、剛性の向上に有効な減速機及びアクチュエータを提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る減速機は、第一ギヤと、第二ギヤと、第一軸線まわりに回転可能となるように第一ギヤを保持する第一可動部と、第一軸線に交差する第二軸線まわりに回転可能となるように第二ギヤを保持する第二可動部と、を備え、第一ギヤは、第一軸線を囲む環状の第一動力伝達部を第一軸線に沿う方向の一方側に有し、第二ギヤは、第一動力伝達部に面して動力を伝達する第二動力伝達部を外周に有し、第二可動部は、第一動力伝達部より内側において第二ギヤを保持する第一軸受部と、第一動力伝達部より外側において第二ギヤを保持する第二軸受部とを有する。

本開示の他の側面に係るアクチュエータは、モータと、減速機と、を備え、減速機は、第一ギヤと、モータに接続された第二ギヤと、第一軸線まわりに回転可能となるように第一ギヤを保持する第一可動部と、第一軸線に交差する第二軸線まわりに回転可能となるように第二ギヤを保持する第二可動部と、を有し、第一ギヤは、第一軸線を囲む環状の第一動力伝達部を第一軸線に沿う方向の一方側に含み、第二ギヤは、第一動力伝達部に面して動力を伝達する第二動力伝達部を外周に含み、第二可動部は、第一動力伝達部より内側において第二ギヤを保持する第一軸受部と、第一動力伝達部より外側において第二ギヤを保持する第二軸受とを含む。

本開示によれば、剛性の向上に有効な減速機及びアクチュエータを提供することができる。

図１は、本実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す模式図である。 図２は、図１に示されるギヤとピニオンギヤとの配置関係を示す斜視図である。 図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、図１のIV-IV線に沿った断面図である。 図５は、図１のV-V線に沿った断面図である。 図６は、アクチュエータの変形例を示す模式図である。

以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面の説明においては、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

〔アクチュエータ〕
図１及び図２を参照し、アクチュエータの一例について説明する。本実施形態に係るアクチュエータ１は、例えば、多関節ロボット又は人体補助用途の装着型ロボット等に用いられ、アーム等の駆動対象を駆動する。アクチュエータ１は、例えば、ツインモータ式である。図１及び図２に示されるように、アクチュエータ１は、２つのモータ２と、減速機３と、エンコーダ４（センサ）とを備えている。

〔モータ〕
モータ２は、例えば、回転型の電動モータであり、アクチュエータの動力源として機能する。モータ２は、シャフト２２（図３参照）と、シャフト２２を回転させるステータ及びロータ（不図示）を有している。なお、モータ２は、動力源として機能し得る限りどのようなモータであってもよい。例えば、モータ２は油圧式のモータであってもよい。以下では、２つのモータ２をモータ２Ａ，２Ｂとして区別する。

〔減速機〕
減速機３は、モータ２の回転トルク（動力）を、モータ２の回転速度よりも低い回転速度にて上記駆動対象に伝達する。減速機３は、入出力軸が互いに交差（例えば、直交）する位置に配置された歯車対であり、例えば、ダブルピニオン式のハイポイドギヤである。なお、入出力軸が互いに交差するとは、入出力軸が同一平面上で互いに交差する場合に限定されず、入出力軸が異なる平面上で互いに立体交差する場合（すなわち、入出力軸が互いにねじれの位置関係にある場合）も含む。

減速機３は、ギヤ３１（第一ギヤ）と、ピニオンギヤ３２，３３（第二ギヤ）と、可動部３４，３５，３６とを備えている。ギヤ３１は、駆動対象への接続用の出力軸として機能する。ピニオンギヤ３２，３３は、モータ２Ａ，２Ｂのそれぞれに接続され、モータ２Ａ，２Ｂからギヤ３１にそれぞれ回転トルクを伝達する入力軸として機能する。可動部３４（第一可動部）は、軸線Ａｘ１（第一軸線）まわりに回転可能となるようにギヤ３１を保持する。可動部３５（第二可動部）は、軸線Ａｘ１に交差（例えば直交）する軸線Ａｘ２（第二軸線）まわりに回転可能となるようにピニオンギヤ３２を保持する。可動部３６は、軸線Ａｘ１に交差する軸線Ａｘ３（第二軸線）まわりに回転可能となるようにピニオンギヤ３３を保持する。軸線Ａｘ２，Ａｘ３は、互いに平行である。

以下、説明の便宜上、Ｚ軸が軸線Ａｘ１に沿い、Ｙ軸が軸線Ａｘ２，Ａｘ３に沿い、Ｘ軸が軸線Ａｘ１及び軸線Ａｘ２，Ａｘ３に直行する直交座標系Ｓを定め、当該直交座標系Ｓを用いて各要素の配置を説明する。

ギヤ３１は、軸線Ａｘ１を囲む環状の動力伝達部３１ａ（第一動力伝達部）を軸線Ａｘ１に沿った方向の一方側（Ｚ軸正側）に有している。例えば、ギヤ３１は、動力伝達部３１ａと、本体部３１ｂと、嵌合部３１ｃとを有している。

本体部３１ｂは、軸線Ａｘ１を中心とする円形の外周面３１ｄと、軸線Ａｘ１の一方側（Ｚ軸正側）に面する第一面３１ｅと、第一面３１ｅの逆側（Ｚ軸負側）に面する第二面３１ｆとを含む。第一面３１ｅの外周部分は、例えば、傘状に形成されている。具体的には、第一面３１ｅの外周部分は、軸線Ａｘ１から遠ざかるに従って、第二面３１ｆ側（Ｚ軸負側）に向かうように傾斜している。動力伝達部３１ａは、傘状になった第一面３１ｅの外周部分に形成されている。動力伝達部３１ａは、例えば、軸線Ａｘ１を中心とするハイポイド型の歯状部である。嵌合部３１ｃは、外周面３１ｄの第二面３１ｆ側に全周に亘って形成された凹状部分であり、可動部３４により保持される。

ギヤ３１において動力伝達部３１ａより内側（動力伝達部３１ａの内周縁に対して軸線Ａｘ１に近い位置）の部分には、例えば、中空部Ｈが形成されている。中空部Ｈは、本体部３１ｂのうち動力伝達部３１ａより内側の部分に形成され、少なくとも第一面３１ｅに開口している。中空部Ｈは、軸線Ａｘ１に沿ってギヤ３１を貫通していてもよい。例えば、中空部Ｈは、本体部３１ｂを貫通し、第一面３１ｅ及び第二面３１ｆの両方に開口している。これにより、ギヤ３１は、軸線Ａｘ１を中心とするリング形状を呈している。

なお、中空部Ｈがギヤ３１を貫通しているとは、ギヤ３１を単独で見た場合に中空部Ｈがギヤ３１を貫通していることを意味しており、ギヤ３１以外の部材が中空部Ｈに配置されていることにより、中空部Ｈの一部又は全部が塞がれていてもよい（例えば、後述するように、中空部Ｈはエンコーダ保持部４１により覆われている。）。

ピニオンギヤ３２，３３は、それぞれ、動力伝達部３１ａに面して回転トルクを伝達する動力伝達部３２ａ，３３ａ（第二動力伝達部）を外周に有している。

ピニオンギヤ３２は、ギヤ本体３２ｂと、動力伝達部３２ａと、第一シャフト３２ｃと、第二シャフト３２ｄと、を有している。ピニオンギヤ３２は、例えば、モータ２Ａに接続されている。ギヤ本体３２ｂは、軸線Ａｘ２を囲む外周面３２ｅを含み、外周面３２ｅがギヤ３１の動力伝達部３１ａに対向するように配置されている。ギヤ３１の第一面３１ｅの外周部分が傘状であるのに合わせて、ピニオンギヤ３２の外周面３２ｅは、動力伝達部３１ａの内周側に近付くに従って縮径している。

動力伝達部３２ａは、外周面３２ｅに形成されている。動力伝達部３２ａは、例えば、軸線Ａｘ２を中心とするハイポイド型の歯状部であり、動力伝達部３１ａと噛み合っている。これにより、軸線Ａｘ２まわりの回転トルクを軸線Ａｘ１まわりの回転トルクに変換しながら、ピニオンギヤ３２からギヤ３１に回転トルクを伝達することが可能となっている。

第一シャフト３２ｃは、軸線Ａｘ２に沿って、ギヤ本体３２ｂから一方側（Ｙ軸負側）に突出し、動力伝達部３１ａの内側に位置している（動力伝達部３１ａの内周縁より軸線Ａｘ１に近い位置にある）。第二シャフト３２ｄは、軸線Ａｘ２に沿って、ギヤ本体３２ｂから他方側（Ｙ軸正側）に突出し、動力伝達部３１ａの外側に位置している（動力伝達部３１ａの外周縁より軸線Ａｘ１から遠い位置にある）。

ピニオンギヤ３３は、ピニオンギヤ３２と同様に、ギヤ本体３３ｂと、動力伝達部３３ａと、第一シャフト３３ｃと、第二シャフト３３ｄと、を有しており、軸線Ａｘ１を基準としてピニオンギヤ３２と点対称となる位置に配置されている。ピニオンギヤ３３は、例えば、モータ２Ｂに接続されている。

ギヤ本体３３ｂは、軸線Ａｘ３を囲む外周面３３ｅを含み、外周面３３ｅがギヤ３１の動力伝達部３１ａに対向するように配置されている。ギヤ３１の第一面３１ｅの外周部分が傘状であるのに合わせて、ピニオンギヤ３３の外周面３３ｅは、動力伝達部３１ａの内周側に近付くに従って縮径している。

動力伝達部３３ａは、外周面３３ｅに形成されている。動力伝達部３３ａは、例えば、軸線Ａｘ３を中心とするハイポイド型の歯状部であり、動力伝達部３１ａと噛み合っている。これにより、軸線Ａｘ３まわりの回転トルクを軸線Ａｘ１まわりの回転トルクに変換しながら、ピニオンギヤ３３からギヤ３１に回転トルクを伝達することが可能となっている。

第一シャフト３３ｃは、軸線Ａｘ３に沿って、ギヤ本体３３ｂから一方側（Ｙ軸正側）に突出している。すなわち第一シャフト３３ｃは、ピニオンギヤ３２の第二シャフト３２ｄと同じ方向に突出している。第一シャフト３３ｃは、動力伝達部３１ａの内側を横切り、動力伝達部３１ａの外側に突出している。第二シャフト３３ｄは、軸線Ａｘ３に沿って、ギヤ本体３３ｂから他方側（Ｙ軸負側）に突出し、動力伝達部３１ａの外側に位置している。

続けて、図３及び図４を併せて参照し、可動部３４、可動部３５、及び可動部３６について説明する。

上述したように、可動部３４は、軸線Ａｘ１まわりに回転可能となるようにギヤ３１を保持している。可動部３４は、例えば、動力伝達部３１ａの内周より外側（動力伝達部３１ａの内周縁に対して軸線Ａｘ１から遠い位置）からギヤ３１を囲むように保持する軸受部３４ａ（第三軸受部）を有している。軸受部３４ａは、軸線Ａｘ１に沿った方向からもギヤ３１を保持している。軸受部３４ａは、例えば環状のベアリング（例えば、クロスローラベアリング）である。軸受部３４ａはすべり軸受けであってもよい。

例えば軸受部３４ａは、軸線Ａｘ１に沿った方向の他方側（Ｚ軸負側）から嵌合部３１ｃに装着されており、動力伝達部３１ａの逆側の裏面３１ｇに接している。軸受部３４ａは、ギヤ３１とピニオンギヤ３２との噛み合いピッチ円Ｃより外側に位置している（軸線Ａｘ１から遠い位置にある）。具体的には、裏面３１ｇから軸受部３４ａに作用する力Ｆ１（軸受部３４ａから裏面３１ｇに作用する力）の有効作用点が、動力伝達部３１ａから動力伝達部３２ａに作用する力Ｆ２（動力伝達部３２ａから動力伝達部３１ａに作用する力）の有効作用点よりも外側に位置している。

また、軸受部３４ａは、ギヤ３１とピニオンギヤ３３との噛み合いピッチ円（ギヤ３１とピニオンギヤ３２との噛み合いピッチ円Ｃと同様）より外側に位置している。具体的には、裏面３１ｇから軸受部３４ａに作用する力Ｆ１の有効作用点が、動力伝達部３１ａから動力伝達部３３ａに作用する力Ｆ３（動力伝達部３３ａから動力伝達部３１ａに作用する力）の有効作用点よりも外側に位置している。なお、有効作用点とは、合力が作用する点を意味している。

可動部３５は、上述したように、軸線Ａｘ２まわりに回転可能となるようにピニオンギヤ３２を保持している。可動部３５は、動力伝達部３１ａより内側においてピニオンギヤ３２を保持する軸受部３５ａ（第一軸受部）と、動力伝達部３１ａより外側においてピニオンギヤ３２を保持する軸受部３５ｂ（第二軸受部）とを有している。軸受部３５ａは、動力伝達部３１ａの内側において、第一シャフト３２ｃに嵌合している。軸受部３５ｂは、動力伝達部３１ａの外側において、第二シャフト３２ｄに嵌合している。軸受部３５ａ,３５ｂは、例えば、環状のベアリング（例えば、ニードルベアリング）である。軸受部３５ａ,３５ｂはすべり軸受けであってもよい。

同様に、可動部３６は、軸線Ａｘ３まわりに回転可能となるようにピニオンギヤ３３を保持している。可動部３６は、動力伝達部３１ａより内側においてピニオンギヤ３３を保持する軸受部３６ａ（第一軸受部）と、動力伝達部３１ａより外側においてピニオンギヤ３３を保持する軸受部３６ｂ（第二軸受部）とを有している。軸受部３６ａは、動力伝達部３１ａの内側において、第一シャフト３３ｃに嵌合している。軸受部３６ｂは、動力伝達部３１ａの外側において、第二シャフト３３ｄに嵌合している。軸受部３６ａ,３６ｂは、例えば、環状のベアリング（例えば、ニードルベアリング）である。軸受部３６ａ,３６ｂはすべり軸受けであってもよい。

軸受部３５ａ，３６ａは、軸線Ａｘ１に沿った方向（Ｚ軸正方向）からみて、中空部Ｈと重複する位置に配置されている。すなわち、中空部Ｈは、軸受部３５ａ，３６ａと重なる範囲で軸受部３５ａ，３６ａ側に開口している。なお、軸受部３５ａ，３６ａの少なくとも一部が、中空部Ｈに入り込んでいてもよい。

また、減速機３は、例えば、図１に示されるように、ギヤ３１、ピニオンギヤ３２，３３を収容するケース５０を備えている。例えば、ケース５０は、本体部５１と、蓋部５２、蓋部５３とを有している。

本体部５１は、単一部品であり、ベース部６１と、膨出部６２，６３と、取付部６４，６５とを含む。なお、単一部品であるとは、当該単一部品が一体的に成形されている場合に限定されず、複数部品を分離不能に一体化して製造されている場合を含む。分離不能に一体化することの具体例としては、例えば溶接等が挙げられる。

ベース部６１は、図３〜図６に示されるように、ギヤ３１を収容し、軸受部３４ａを保持する保持部６１ａ（第三保持部）を内側（内面側）に構成している。ベース部６１は、本体部３１ｂの外周面３１ｄを囲む環状の第一壁部６１ｂと、本体部の第一面３１ｅ側を覆う第二壁部６１ｃとを有している。第二壁部６１ｃの中央には、軸線Ａｘ１を中心とする円形の開口部６１ｄが形成されている。保持部６１ａは、第一壁部６１ｂの内周面に全周に亘って形成されている。保持部６１ａは、第二壁部６１ｃの逆側から軸受部３４ａを受け入れ、軸受部３４ａの外周に嵌合している。

膨出部６２は、軸線Ａｘ２に交差する方向に膨出してピニオンギヤ３２を収容し、軸受部３５ａ，３５ｂを保持する保持部６２ａ，６２ｂを内側（内面側）に構成している。例えば膨出部６２は、ベース部６１の第二壁部６１ｃからギヤ３１の逆側に膨出している。

膨出部６２の内側は、ピニオンギヤ３２のギヤ本体３２ｂを収容する収容部６２ｃと、軸受部３５ａを保持する保持部６２ａ（第一保持部）と、軸受部３５ｂを保持する保持部６２ｂ（第二保持部）と、を含む。保持部６２ａは、収容部６２ｃに対して、軸線Ａｘ２に沿った方向の一方側（Ｙ軸負側）に連なっており、ギヤ３１の動力伝達部３１ａの内側に位置している。保持部６２ａは、軸受部３５ａの外周に嵌合している。保持部６２ｂは、収容部６２ｃに対して、軸線Ａｘ２に沿った方向の一方側（Ｙ軸負側）に連なっており、ギヤ３１の動力伝達部３１ａの外側に位置している。保持部６２ｂは、軸受部３５ｂの外周に嵌合している。

膨出部６２の保持部６２ｂ側の端部には、軸線Ａｘ２に沿って外側に開いた開口部６２ｄが形成されている。軸受部３５ａ，３５ｂ及びピニオンギヤ３２は、それぞれ、開口部６２ｄを通して保持部６２ａ，６２ｂ内、及び収容部６２ｃ内に配置される。

膨出部６３は、軸線Ａｘ３に交差する方向に膨出してピニオンギヤ３３を収容し、軸受部３６ａ，３６ｂを保持する保持部６３ａ，６３ｂを内側（内面側）に構成している。例えば膨出部６３は、膨出部６２と同様に、ベース部６１の第二壁部６１ｃからギヤ３１の逆側に膨出している。

膨出部６３の内側は、ピニオンギヤ３３のギヤ本体３３ｂを収容する収容部６３ｃと、軸受部３６ａを保持する保持部６３ａ（第一保持部）と、軸受部３６ｂを保持する保持部６３ｂ（第二保持部）と、軸受部３６ａを貫通して延びる第一シャフト３３ｃを収容する収容部６３ｆとを含む。保持部６３ａは、収容部６３ｃに対して、軸線Ａｘ３に沿った方向の一方側（Ｙ軸正側）に連なり、ギヤ３１の動力伝達部３１ａの内側に位置している。保持部６３ａは、軸受部３６ａの外周に嵌合している。保持部６３ｂは、収容部６３ｃに対して、軸線Ａｘ３に沿った方向の他方側（Ｙ軸負側）に連なり、ギヤ３１の動力伝達部３１ａの外側に位置している。保持部６３ｂは、軸受部３６ｂの外周に嵌合している。収容部６３ｆは、保持部６３ａに対して、軸線Ａｘ３に沿った方向の一方側（Ｙ軸正側）に連なり、軸線Ａｘ３に沿って延びて第一シャフト３３ｃを収容している。

膨出部６３の保持部６３ｂ側の端部には、軸線Ａｘ３に沿って外側に開いた開口部６３ｄが形成されている。軸受部３６ａ，３６ｂ及びピニオンギヤ３３は、それぞれ、開口部６３ｄを通して保持部６３ａ，６３ｂ内、及び収容部６３ｃ内に配置される。また、膨出部６３の収容部６３ｆ側の端部には、軸線Ａｘ３に沿って外側に開いた開口部６３ｅが形成されている。

取付部６４は、膨出部６２の開口部６２ｄに連なっている。取付部６４には、モータ２Ａが取り付けられている。モータ２Ａは、シャフト２２が軸線Ａｘ２に沿って膨出部６２内に入るように配置され、取付部６４に取り付けられている。モータ２Ａのシャフト２２は、ピニオンギヤ３２の第二シャフト３２ｄに接続されている。

取付部６５は、膨出部６３の開口部６３ｅに連なっている。すなわち、取付部６５は、軸線Ａｘ２，Ａｘ３に沿った方向において、取付部６４と同じ側（Ｙ軸正側）に設けられている。取付部６５には、モータ２Ｂが取り付けられている。モータ２Ｂは、シャフト２２が軸線Ａｘ３に沿って膨出部６３内に入るように配置され、取付部６５に取り付けられている。モータ２Ｂのシャフト２２は、ピニオンギヤ３３の第一シャフト３３ｃに接続されている。

また、本体部５１は、軸線Ａｘ２に沿って膨出部６２から保持部６２ｂの逆に延びたリブ６０を更に有していてもよい。リブ６０は、膨出部６２及びベース部６１の第二壁部６１ｃにつながっている。

蓋部５２は、軸線Ａｘ１に沿った方向の他方側（Ｚ軸負側）から第一壁部６１ｂに取り付けられ、軸受部３４ａを保持部６１ａ内に保持している。蓋部５２は、軸線Ａｘ１を中心とする円環状の板状部材であり、その外周部分がボルト等により第一壁部６１ｂに固定されている。

蓋部５３は、本体部５１におけるベース部６１の第一壁部６１ｂの外周側から膨出部６３に取り付けられ、軸受部３６ｂを保持部６３ｂ内に保持する。蓋部５３は、例えば開口部６３ｄ内にねじ込み固定されている。

〔エンコーダ〕
エンコーダ４は、ギヤ３１の回転角に関する情報を検出する。エンコーダ４の少なくとも一部は、中空部Ｈに配置されている。エンコーダ４は、図１及び図５に示されるように、エンコーダ保持部４１と、受光素子部４２と、コードホイール部４３と、台座部４４とを有している。例えば、エンコーダ４の台座部４４が中空部Ｈに配置されている。

エンコーダ保持部４１は、第二壁部６１ｃの開口部６１ｄに設けられている。エンコーダ保持部４１の内面（本体部５１内に向かう面）には、受光素子部４２が設置されている。また、エンコーダ保持部４１には、例えば、コネクタ４５が設置されている。

台座部４４は、中空部Ｈに配置され、ギヤ３１に固定されている。このため、台座部４４はギヤ３１と共に軸線Ａｘ１まわりに回転する。台座部４４の中央部４４ａは、第二壁部６１ｃ側に突出して開口部６１ｄ内に入り、エンコーダ保持部４１と隙間をもって対向している。中央部４４ａの外周面と開口部６１ｄの内周面との間は、例えばＯリング等のリング状のオイルシール部４４ｂによってシールされている。

コードホイール部４３は、中央部４４ａのエンコーダ保持部４１側の面に設けられており、ギヤ３１と共に軸線Ａｘ１まわりに回転する。この動きを受光素子部４２により読み取ることによって、ギヤ３１の回転角に関する情報を検出することが可能となっている。

〔本実施形態の効果〕
以上、説明したように、本実施形態に係る減速機３は、ギヤ３１と、ピニオンギヤ３２と、軸線Ａｘ１まわりに回転可能となるようにギヤ３１を保持する可動部３４と、軸線Ａｘ１に交差する軸線Ａｘ２まわりに回転可能となるようにピニオンギヤ３２を保持する可動部３５と、を備え、ギヤ３１は、軸線Ａｘ１を囲む環状の動力伝達部３１ａを軸線Ａｘ１に沿う方向の一方側に有し、ピニオンギヤ３２は、動力伝達部３１ａに面して回転トルクを伝達する動力伝達部３２ａを外周に有し、可動部３５は、動力伝達部３１ａより内側においてピニオンギヤ３２を保持する軸受部３５ａと、動力伝達部３１ａより外側においてピニオンギヤ３２を保持する軸受部３５ｂとを有する。

本実施形態に係る減速機３によれば、軸受部３５ａ及び軸受部３５ｂによってピニオンギヤ３２が両持ちで保持されることにより、動力伝達部３１ａへの回転トルクの伝達に伴って生じる反力を軸受部３５ａ及び軸受部３５ｂのそれぞれによって分担できる。従って、反力の集中に起因する変形を抑制し、剛性を向上させることができる。

減速機３は、ピニオンギヤ３３と、軸線Ａｘ１に交差する軸線Ａｘ３まわりに回転可能となるようにピニオンギヤ３３を保持する可動部３６と、を更に備えていてもよい。また、ピニオンギヤ３３は、動力伝達部３１ａに面して回転トルクを伝達する動力伝達部３３ａを外周に有し、可動部３６は、動力伝達部３１ａより内側においてピニオンギヤ３３を保持する軸受部３６ａと、動力伝達部３１ａより外側においてピニオンギヤ３３を保持する軸受部３６ｂとを有していてもよい。この場合、軸受部３６ａ及び軸受部３６ｂによってピニオンギヤ３３も両持ちで保持される。このように、ピニオンギヤ３２，３３の両方で両持ち構造とすることができ、複数のギヤを協調させて高トルク化を図りつつ、剛性の高さ維持することができる。

ギヤ３１において動力伝達部３１ａより内側の部分には、軸受部３５ａ，３６ａと重なる範囲で軸受部３５ａ側（軸受部３６ａ側）に開口した中空部Ｈが形成されていてもよい。中空部Ｈにより、減速機３全体の軽量化を図ることができる。また、軸受部３５ａ，３６ａと重なる範囲で軸受部３５ａ側に開口した中空部Ｈが形成されているので、軸受部３５ａ，３６ａを配置する位置の自由度を高めることができ、減速機３の外形を扁平に形成し得る。従って、コンパクト化を図ることができる。

中空部Ｈは、軸線Ａｘ１に沿う方向にギヤ３１を貫通していてもよい。軸線Ａｘ１に沿う方向に貫通するように中空部Ｈを形成することにより、更に軽量化を図ることができる。また、中空部Ｈが貫通しているので、中空部Ｈを配線等にも利用することができ、よりコンパクト化を図ることができる。

可動部３４は、動力伝達部３１ａの内周より外側からギヤ３１を囲むように保持する軸受部３４ａを有していてもよい。軸受部３４ａを外側に配置することにより、内側に中空部Ｈの配置スペースを確保し易くなる。また、ギヤ３１へのあおりの力に対する可動部３４の剛性が高くなる。従って、コンパクト化及び剛性向上の両立をより確実に図ることができる。

軸受部３４ａは、ギヤ３１におけるピニオンギヤ３２との噛み合いピッチ円より外側に位置していてもよい。この場合、剛性をより確実に高めることができる。

ギヤ３１及びピニオンギヤ３２を収容するケース５０を更に備え、ケース５０は、軸受部３４ａを保持する保持部６１ａと、軸受部３５ａ，３６ａを保持する保持部６２ａ，６３ａと、軸受部３５ｂ，３６ｂを保持する保持部６２ｂ，６３ｂと、を含む単一部品を有していてもよい。ギヤ３１を保持する軸受部３４ａ、ピニオンギヤ３２を保持する軸受部３５ａ，３５ｂ、及びピニオンギヤ３３を保持する軸受部３６ａ，３６ｂを、単一部品によって保持する構成とすることで、ギヤ３１及びピニオンギヤ３２,３３の相対的な位置精度を向上させることができる。

ケース５０は、軸線Ａｘ２に交差する方向に膨出して、内側に保持部６２ａを構成する膨出部６２と、軸線Ａｘ２に沿って膨出部６２から保持部６２ｂの逆に延びたリブ６０と、を有していてもよい。リブ６０によって保持部６２ａが補強され、更に剛性を高めることができる。

また、本実施形態に係るアクチュエータ１は、ギヤ３１の回転角に関する情報を検出するエンコーダ４を更に備え、エンコーダ４の少なくとも一部は中空部Ｈ内に配置されていてもよい。中空部Ｈにエンコーダ４の少なくとも一部を配置することにより、コンパクト化を図ることができる。

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、アクチュエータは、多関節ロボット又は人体補助用途の装着型ロボットの他、駆動を必要とするあらゆる用途に適用可能である。また、アクチュエータは、ツインモータ式でなくてもよく、１つのモータを備えていてもよく、３つ以上のモータを備えていてもよい。すなわち、減速機はダブルピニオン式でなくてもよく、一つのピニオンからギヤ３１に動力を伝達するものであってもよいし、三つ以上のピニオンから、ギヤ３１に動力を伝達するものであってもよい。

また、上記実施形態においては、ハイポイドギヤである減速機３を例示したが、減速機は、ハイポイドギヤに限定されない。減速機は、例えば、ベベルギヤ又はクラウンギヤ等のかさ歯車であってもよく、入出力軸が互いに交差する位置に配置されていれば、各種の歯車対を組み合わせたものであってもよい。

図６は、アクチュエータの変形例を示す模式図である。図６に示されるアクチュエータ１０１は、２つのモータ１０２Ａ，１０２Ｂと、減速機１０３と、エンコーダ１０４とを備える。減速機１０３は、リング状のベベルギヤであるギヤ１３１（第一ギヤ）と、これに対応するピニオンギヤ１３２，１３３（第二ギヤ）と、ピニオンギヤ１３２，１３３のそれぞれを軸線Ａｘ１０２まわりに回転可能に保持する可動部１３５，１３６（第二可動部）とを有している。

ギヤ１３１は、軸線Ａｘ１０２に交差（例えば、直交）する軸線Ａｘ１０１（第一軸線）を囲む環状の動力伝達部１３１ａ（第一動力伝達部）を軸線Ａｘ１０１に沿った方向の一方側に有している。ピニオンギヤ１３２，１３３は、それぞれ、動力伝達部１３１ａに面して回転トルクを伝達する動力伝達部１３２ａ，１３３ａ（第二動力伝達部）を外周に有している。可動部１３５は、動力伝達部１３１ａより内側においてピニオンギヤ１３２を保持する軸受部１３５ａ（第一軸受部）と、動力伝達部１３１ａより外側においてピニオンギヤ１３２を保持する軸受部１３５ｂ（第二軸受部）とを有している。可動部１３６は、動力伝達部１３１ａより内側においてピニオンギヤ１３３を保持する軸受部１３６ａ（第一軸受部）と、動力伝達部１３１ａより外側においてピニオンギヤ１３３を保持する軸受部１３６ｂ（第二軸受部）とを有している。

また、ピニオンギヤ１３２は、動力伝達部１３２ａが形成されたギヤ本体１３２ｂと、軸線Ａｘ１０２（第二軸線）に沿って、ギヤ本体１３２ｂから一方側（Ｙ軸負側）に突出する第一シャフト１３２ｃと、軸線Ａｘ１０２に沿って、ギヤ本体１３２ｂから他方側（Ｙ軸正側）に突出する第二シャフト１３２ｄとを有している。ピニオンギヤ１３３は、動力伝達部１３３ａが形成されたギヤ本体１３３ｂと、軸線Ａｘ１０２に沿って、ギヤ本体１３３ｂから一方側（Ｙ軸正側）に突出する第一シャフト１３３ｃと、軸線Ａｘ１０２に沿って、ギヤ本体１３３ｂから他方側（Ｙ軸正側）に突出する第二シャフト１３３ｄとを有している。

図６に示されるように、べベルギヤを用いたアクチュエータにおいては、ピニオンギヤ１３２，１３３同士が同軸上に並んでいる。このため、減速機３と同様に、ピニオンギヤ１３２，１３３をそれぞれモータ１０２Ａ，１０２Ｂと直接接続しようとすると、第二シャフト１３２ｄに接続されるモータ１０２Ａと、第一シャフト１３３ｃに接続されるモータ１０２Ｂとが互いに干渉してしまう。そこで、モータ１０２Ａ，１０２Ｂは、それぞれのシャフト１２２が軸線Ａｘ１０２からずれた位置を通るように配置されている。

また、モータ１０２Ａ，１０２Ｂとピニオンギヤ１３２，１３３とをそれぞれ接続するために、減速機１０３は、平歯車であるギヤ１６２，１６３，１７２，１７３と、可動部１６５，１６６とを更に有している。ギヤ１６２，１６３は、モータ１０２Ａ，１０２Ｂにそれぞれ接続されている。ギヤ１７２は、ピニオンギヤ１３２の第二シャフト１３２ｄに設けられており、ギヤ１６２と噛み合っている。これにより、モータ１０２Ａのシャフト１２２の回転トルクは、ギヤ１６２，１７２を介してピニオンギヤ１３２に伝達される。ギヤ１７３は、ピニオンギヤ１３３の第一シャフト１３３ｃに設けられており、ギヤ１６３と噛み合っている。これにより、モータ１０２Ｂのシャフト１２２の回転トルクは、ギヤ１６３，１７３を介してピニオンギヤ１３３に伝達される。

このように、モータのシャフトは、必ずしもピニオンギヤに直結されていなくてよく、ギヤ等の伝達機構を介してピニオンに接続されていてもよい。

また、上記実施形態及び変形例においては、エンコーダを備えたアクチュエータを例示したが、アクチュエータは、エンコーダに代えて、エンコーダ以外のセンサであって第一ギヤの回転角に関する情報を検出するセンサを備えていてもよい。また、アクチュエータは、センサを備えていなくてもよい。開口部６１ｄにセンサが配置されない場合、開口部６１ｄ及び中空部Ｈの連通路を配線経路として利用することも可能である。

また、上記実施形態及び変形例においては、第一ギヤを貫通する中空部を例示したが、中空部は、貫通していなくてもよく、例えば、凹形状であってもよい。中空部は、第一ギヤが第一軸線まわりに回転し、第二ギヤが第二軸線まわりに回転したときに、第一ギヤが少なくとも第一軸受部と干渉しない形状であればよい。また、中空部が形成されていなくてもよく、第一軸線に沿った方向の全ての位置において第一ギヤが中実であってもよい。

１…アクチュエータ、２，２Ａ，２Ｂ…モータ、３…減速機、４…エンコーダ（センサ）、３１…ギヤ（第一ギヤ）、３１ａ…動力伝達部（第一動力伝達部）、３２，３３…ピニオンギヤ（第二ギヤ）、３２ａ，３３ａ…動力伝達部（第二動力伝達部）、３４…可動部（第一可動部）、３４ａ…軸受部（第三軸受部）、３５，３６…可動部（第二可動部）、３５ａ，３６ａ…軸受部（第一軸受部）、３５ｂ，３６ｂ…軸受部（第二軸受部）、５０…ケース、６０…リブ、６１ａ…保持部（第三保持部）、６２ａ，６３ａ…保持部（第一保持部）、６２ｂ，６３ｂ…保持部（第二保持部）、６２…膨出部、１０１…アクチュエータ、１０２Ａ，１０２Ｂ…モータ、１０３…減速機、１０４…エンコーダ（センサ）、１３１…ギヤ（第一ギヤ）、１３１ａ…動力伝達部（第一動力伝達部）、１３２，１３３…ピニオンギヤ（第二ギヤ）、１３５，１３６…可動部（第二可動部）、１３５ａ，１３６ａ…軸受部（第一軸受部）、１３５ｂ，１３６ｂ…軸受部（第二軸受部）、Ａｘ１，Ａｘ１０１…軸線（第一軸線）、Ａｘ２，Ａｘ３，Ａｘ１０２…軸線（第二軸線）、Ｈ…中空部。

Claims (9)

1. モータによる駆動対象に接続される第一ギヤと、
   前記モータのシャフトに接続される第二ギヤと、
   第一軸線まわりに回転可能となるように前記第一ギヤを保持する第一可動部と、
   前記第一軸線に交差する第二軸線まわりに回転可能となるように前記第二ギヤを保持する第二可動部と、を備え、
   前記第一ギヤは、前記第一軸線を囲む環状の第一動力伝達部を前記第一軸線に沿う方向の一方側に有し、
   前記第二ギヤは、前記第一動力伝達部に面して動力を伝達する第二動力伝達部を外周に有し、
   前記第二可動部は、前記第一動力伝達部より内側において前記第二ギヤを保持する第一軸受部と、前記第一動力伝達部より外側において前記第二ギヤを保持する第二軸受部とを有し、
   前記第一可動部は、前記第一動力伝達部の内周より外側から前記第一ギヤを囲むように保持する第三軸受部を有する、減速機。
2. 前記第一ギヤにおいて前記第一動力伝達部より内側の部分には、前記第一軸受部と重なる範囲で前記第一軸受部側に開口した中空部が形成されている、請求項１に記載の減速機。
3. 前記中空部は、前記第一軸線に沿う方向に前記第一ギヤを貫通している、請求項２に記載の減速機。
4. 前記第三軸受部は、前記第一ギヤにおける前記第二ギヤとの噛み合いピッチ円より外側に位置している、請求項２又は３に記載の減速機。
5. 前記第一ギヤ及び前記第二ギヤを収容するケースを更に備え、
   前記ケースは、前記第一軸受部を保持する第一保持部と、前記第二軸受部を保持する第二保持部と、前記第三軸受部を保持する第三保持部と、を含む単一部品を有する、請求項４に記載の減速機。
6. 前記ケースは、
   前記第二軸線に交差する方向に膨出して、内側に前記第一保持部を構成する膨出部と、
   前記第二軸線に沿って前記膨出部から前記第二保持部の逆に延びたリブと、を有する、請求項５に記載の減速機。
7. モータと、
   減速機と、を備え、
   前記減速機は、前記モータによる駆動対象に接続される第一ギヤと、前記モータのシャフトに接続された第二ギヤと、第一軸線まわりに回転可能となるように前記第一ギヤを保持する第一可動部と、前記第一軸線に交差する第二軸線まわりに回転可能となるように前記第二ギヤを保持する第二可動部と、を有し、
   前記第一ギヤは、前記第一軸線を囲む環状の第一動力伝達部を前記第一軸線に沿う方向の一方側に含み、
   前記第二ギヤは、前記第一動力伝達部に面して動力を伝達する第二動力伝達部を外周に含み、
   前記第二可動部は、前記第一動力伝達部より内側において前記第二ギヤを保持する第一軸受部と、前記第一動力伝達部より外側において前記第二ギヤを保持する第二軸受部とを含み、
   前記第一可動部は、前記第一動力伝達部の内周より外側から前記第一ギヤを囲むように保持する第三軸受部を含む、アクチュエータ。
8. 前記第一ギヤにおいて前記第一動力伝達部より内側の部分には、前記第一軸受部の少なくとも一部を受け入れる中空部が形成されている、請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記第一ギヤの回転角に関する情報を検出するセンサを更に備え、
   前記センサの少なくとも一部は前記中空部内に配置されている、請求項８に記載のアクチュエータ。

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