JP7862452B2 - 関節ユニット - Google Patents

Description

本発明は関節ユニットに関する。

下記特許文献１には、ロボット等のアームを動かすことができる関節ユニットが開示されている。関節ユニットは、各々が互いに向き合っている２つの傘歯ギアである対向ギアと、２つの対向ギアの間に配置される傘歯ギアである中間ギアとを有している。中間ギアの歯は、２つの対向ギアの歯と噛み合っている。２つの対向ギアは互いに異なるモータの動力を受け、互いに独立して回転可能である。２つの対向ギアが互いに異なる方向に回転する場合（例えば、一方が時計回りに回転し、他方が反時計回りに回転する場合）、中間ギアは、中間ギアの軸線を中心に回転する。また、２つの対向ギアが同じ方向に回転する場合（例えば、２つのギアの双方が時計回りに回転する場合、又は２つのギアの双方が反時計回りに回転する場合）、中間ギアは、対向ギアの軸線を中心に回転移動する。この２種類の中間ギアの動きにより、中間ギアに接続されるアームなどの部材を２方向（例えば、前後方向及び左右方向）に動かすことが可能である。

特開２０２２－１５３０４５号公報

対向ギアと中間ギアとで歯と歯の間の隙間（バックラッシ）が大きい場合、対向ギアが回転を開始した際に、対向ギアの歯と中間ギアとの歯との衝突が生じる。このことが、騒音や振動が発生する原因になる。この点、上記特許文献１の構成では、対向ギアの内周部分を構成する部材が、対向ギアの外周部分を構成する部材に対して分離することができる。そして、これらの部材の間に弾性部材を配置し、対向ギアの内周部分を構成する部材を弾性部材で付勢することにより、対向ギアと中間ギアとのバックラッシが大きくなることを抑制している。しかしながら、対向ギアを２つの部材で構成しており、対向ギアの構造が複雑である。

本開示の目的は、シンプルな構造のギアでバックラッシが大きくなることを抑制することである。

関節ユニットは、対向する２つの傘歯ギアである２つの対向ギアと、前記２つの対向ギアの双方に噛み合う傘歯ギアである中間ギアと、前記２つの対向ギアと前記中間ギアとのうちのいずれかのギアである第１ギアを回転可能に支持している第１軸と、前記第１ギアと前記第１軸との間に配置されている軸受けと、弾性部材と、を有してよい。前記第１ギアは、前記第１軸に規定されている第１軸線に沿った方向において前記軸受けと対向している対向面を有してよい。前記弾性部材は、前記軸受けを介して前記対向面を前記第１軸線に沿った方向に付勢してよい。これによれば、シンプルな構造のギアでバックラッシが大きくなることを抑制できる。

本開示で提案する第１の実施形態に係る関節ユニットを示す斜視図である。 第１の実施形態に係る関節ユニットを示す正面図である。 図２の部分拡大図である。 図２のＩＶ‐ＩＶ線における断面を示す断面図である。 図４の部分拡大図である。 本開示で提案する第２の実施形態に係る関節ユニットを示す斜視図である。 第２実施形態に係る関節ユニットの断面を示す断面図である。 図７の部分拡大図である。 図７の部分拡大図である。 変形例に係る関節ユニットの一部分の断面を示す断面図である。

［１．第１の実施形態］
はじめに、本開示で提案する第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係る関節ユニット１Ａを示す斜視図である。図２は、関節ユニット１Ａの正面図である。図３は図２の部分拡大図であり、関節ユニット１Ａに設けられる２つの対向ギア２（２Ａ，２Ｂ）と、中間ギア３を示している。以下の説明では、各図に示すＸ１及びＸ２をそれぞれ左方及び右方と称し、Ｙ１及びＹ２をそれぞれ前方及び後方と称し、Ｚ１及びＺ２をそれぞれ上方及び下方と称する。

［１－１．関節ユニットの概要］
関節ユニット１Ａは、ロボットのアームを動かすためにロボットに取り付けられてよい。関節ユニット１Ａは、例えば、人又は動物を模したロボットに取り付けられ、ロボットの腕、足、首、腰などを動かす関節として機能する。

図１及び図２に示すように、関節ユニット１Ａは、互いに対向する２つの傘歯ギアである２つの対向ギア２（２Ａ及び２Ｂ）と、これら２つの対向ギア２の双方に噛み合う傘歯ギアである中間ギア３とを有してよい。図１及び図２に示した例では、左右方向において２つの対向ギア２が対向している。そして、中間ギア３は、左右方向において２つの対向ギア２の間に配置されている。対向ギア２Ａは、中間ギア３の左方に位置している。対向ギア２Ｂは、中間ギア３の右方に位置している。これに限らず、２つの対向ギア２は、中間ギア３を挟んで上下方向において対向してもよいし、左右且つ上下の斜め方向において対向してもよい。

図３に示すように、２つの対向ギア２の各々は、その端部に、各対向ギア２の回転方向に沿って並ぶ複数の歯２１ａが設けられている傘歯部２１を有してよい。中間ギア３も、その端部に、中間ギア３の回転方向に沿って並ぶ複数の歯３１ａが設けられている傘歯部３１を有してよい。各対向ギア２の傘歯部２１に設けられる複数の歯２１ａの幅は、傘歯部２１の外周に向かうにつれて徐々に大きくなってよい。中間ギア３の傘歯部３１に設けられる複数の歯３１ａの幅も、傘歯部３１の外周に向かうにつれて徐々に大きくなってよい。

中間ギア３は、図１に示す第１軸線Ａｘ１を中心に回転できてよい。また、２つの対向ギア２は、図１に示す第２軸線Ａｘ２を中心に回転できてよい。図１に示す例では、第１軸線Ａｘ１は前後方向に延びており、第２軸線Ａｘ２は左右方向に延びている。図１に示す例では、第１軸線Ａｘ１と第２軸線Ａｘ２は垂直に交差している。これに限らず、第１軸線Ａｘ１と第２軸線Ａｘ２は、ねじれの位置にあってもよい。また、第１軸線Ａｘ１と第２軸線Ａｘ２とのなす角度は、必ずしも９０度でなくてもよい。

図１に示すように、関節ユニット１Ａは、２つのモータ４（４Ａ及び４Ｂ）を有してよい。図１に示す例では、モータ４Ａは対向ギア２Ａを駆動させ、モータ４Ｂは対向ギア２Ｂを駆動させている。関節ユニット１Ａは、２つの対向ギア２にそれぞれ固定される駆動ギア２２を有し、各駆動ギア２２にモータ４が接続している。これにより、２つの対向ギア２は、異なるモータ４の動力を受けて、第２軸線Ａｘ２を中心に互いに独立して回転できる。

２つの対向ギア２は、いずれも同じ方向に回転できてよいし、互いに反対の方向に回転できてよい。また、２つの対向ギア２は、同じ方向に回転しながら回転の速度が互いに異なるように回転できてもよい。また、２つの対向ギア２のうち一方は停止している状態で、他方だけが回転できてもよい。ここで、「２つの対向ギア２が同じ方向に回転する」とは、２つの対向ギア２の双方が、図３のＲ１で示した方向に回転するか、図３のＲ２で示した方向に回転することである。また、「２つの対向ギア２が互いに反対の方向に回転する」とは、２つの対向ギア２のうち一方のギアが図３のＲ１で示した方向に回転し、他方のギアが図３のＲ２で示した方向に回転することである。

２つの対向ギア２が互いに反対の方向に回転する場合、中間ギア３は、第１軸線Ａｘ１を中心に回転する。また、２つの対向ギア２が同じ方向に回転する場合、中間ギア３は、第２軸線Ａｘ２を中心に移動（回転）する。図１に示すように、中間ギア３は、螺子などの固定具によって、接続部材７１に固定されてよい。中間ギア３は、一方の端部に傘歯部３１を有し、他方の端部に基部３２を有してよい。接続部材７１は、中間ギア３の基部３２に固定されてよい。

中間ギア３が固定されている接続部材７１は、中間ギア３とともに回転又は移動してよい。中間ギア３が設けられている関節ユニット１Ａは、接続部材７１に対して相対的に回転又は移動してよい。関節ユニット１Ａは、２つの対向ギア２が互いに反対の方向に回転することによって、接続部材７１に固定される部材に対し、第１軸線Ａｘ１を中心として相対的に動くことができる。このような関節ユニット１Ａの動きを、ロール動作と称する。また、関節ユニット１Ａは、２つの対向ギア２が同じ方向に回転することによって、接続部材７１に固定される部材に対し、第２軸線Ａｘ２を中心として相対的に動くことができる。このような関節ユニット１Ａの動きを、ピッチ動作と称する。関節ユニット１Ａは、ロール動作と、ピッチ動作と、ロール動作及びピッチ動作を複合した動作を行うことができる。

接続部材７１には、例えば、図示しないロボットの部材（例えば、アームや胴体）（以下では、第１部材と称する）が固定されてよい。接続部材７１が第１軸線Ａｘ１を中心として回転したり、接続部材７１が中間ギア３とともに第２軸線Ａｘ２を中心として移動したりすることによって、接続部材７１に固定されている第１部材は、第１軸線Ａｘ１及び第２軸線Ａｘ２を中心に動くことができる。また、第１部材の端部に、関節ユニット１Ａが設けられてもよい。この場合、接続部材７１は、第１部材とは異なるロボットの部材である第２部材に固定されてよい。この第２部材に対して接続部材７１が移動又は回転することによっても、第１部材は第１軸線Ａｘ１及び第２軸線Ａｘ２を中心に動くことができる。

［１－２．内部構造］
図４は、図２のＩＶ‐ＩＶ線（第２軸線Ａｘ２と重なっている線）における断面を示す断面図である。図４に示すように、関節ユニット１Ａは、２つの対向ギア２と中間ギア３とを回転可能に支持している軸５（第１軸の一例）を有してよい。軸５は、Ｔ字の形状を有してよく、第１軸線Ａｘ１に沿って延びている第１軸部５１と、第２軸線Ａｘ２に沿って延びている第２軸部５２とを有してよい。第１軸線Ａｘ１は、第２軸線Ａｘ２に対して交差してよい。第１軸線Ａｘ１は、第２軸線Ａｘ２に対して垂直に交差してよい。第１軸部５１は、第２軸部５２の第２軸線Ａｘ２に沿った方向における中央位置から第１軸線Ａｘ１に沿って延びてよい。

また、図４に示すように、関節ユニット１Ａは、中間ギア３と軸５（より具体的には、第１軸部５１）との間に配置されている軸受け６１と、各対向ギア２と軸５（より具体的には、第２軸部５２）との間に配置されている軸受け６２とを有してよい。軸受け６１，６２は、軸５に対する２つの対向ギア２と中間ギア３との相対的な回転を許容するものである。軸受け６１，６２は、ラジアルベアリングであってよい。図４に示す例では、関節ユニット１Ａは、第１軸線Ａｘ１に沿って並び、且つこの方向で互いに接触している２つの軸受け６１と、第２軸線Ａｘ２に沿って並び、且つこの方向で互いに接触している２つの軸受け６２とを有している。軸受け６１，６２の数は、２つに限らず、１つであってもよいし、３以上の複数であってもよい。

図４に示すように、各対向ギア２は、第２軸線Ａｘ２に沿って延びている筒部２３を有してよい。この筒部２３の内側に、軸受け６２が収納されてよい。各対向ギア２の筒部２３の一方の端部には傘歯部２１（図３を参照）が形成されてよく、他方の端部にはモータ４と接続する駆動ギア２２が形成されてよい。各対向ギア２において、傘歯部２１、駆動ギア２２、及び筒部２３は一体的に形成されてよい。

また、図４に示すように、中間ギア３は、第１軸線Ａｘ１に沿って延びている筒部３３を有してよく、この筒部３３の内側に、軸受け６１が収納されてよい。筒部３３の一方の端部には傘歯部３１が形成されてよく、他方の端部には基部３２が形成されてよい。基部３２は、第１軸線Ａｘ１の周方向で筒部３３よりも大きい直径を有してよい。中間ギア３において、傘歯部３１、基部３２、及び筒部３３は一体的に形成されてよい。

図５は、図４の部分拡大図である。図５に示すように、中間ギア３は、軸５（より具体的には、第１軸部５１）に規定されている第１軸線Ａｘ１に沿った方向において、軸受け６１と対向している対向面３３ａを有してよい。対向面３３ａは、軸受け６１と接触してよい。対向面３３ａは、筒部３３の内側に形成されてよい。

また、図５に示すように、関節ユニット１Ａは、弾性部材８０を有してよい。弾性部材８０は、軸受け６１を、第１軸線Ａｘ１に沿った方向に付勢してよい。弾性部材８０は、軸受け６１を、２つの対向ギア２の傘歯部２１が配置されている方向（第１軸線Ａｘ１に沿っており、且つ第１軸線Ａｘ１と第２軸線Ａｘ２との交点に向く方向。この方向を、以下では、単に対向ギア２の方向とも称する）に付勢してよい。これにより、弾性部材８０は、軸受け６１を介して、対向面３３ａを、第１軸線Ａｘ１に沿った方向（より具体的には、対向ギア２の方向）に付勢できる。すなわち、弾性部材８０は、対向面３３ａが形成されている中間ギア３を、第１軸線Ａｘ１に沿った方向（より具体的には、対向ギア２の方向）に付勢できる。

このように、中間ギア３を対向ギア２の方向に付勢することで、図３に示した各対向ギア２の傘歯部２１において隣り合う２つの歯２１ａの間の隙間を埋めるように、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａを押し込むことができる。これにより、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを低減でき、バックラッシに起因する騒音や振動の発生を抑制できる。

図４及び図５に示す例では、弾性部材８０は、軸５のうちの第１軸部５１に配置され、第１軸部５１の外周を囲んでいるコイルバネである。これに限らず、弾性部材８０は、軸受け６１（図４を参照）を第１軸線Ａｘ１に沿った方向に付勢するものであればよく、コイルバネとは異なる種類のバネであってもよい。また、弾性部材８０は、軸５とは異なる部材に取り付けられてもよい。

図５に示すように、軸受け６１は、軸５（より具体的には、第１軸部５１）に接触している内周部６１ａと、中間ギア３に接触している外周部６１ｂと、を有してよい。内周部６１ａと外周部６１ｂとの間には、球状のボールや円筒形状のローラが配置されてよい。これにより、内周部６１ａ及び外周部６１ｂは、第１軸線Ａｘ１を中心として互いに独立して回転できる。また、内周部６１ａ及び外周部６１ｂは、第１軸線Ａｘ１に沿った方向において一体的に動くことができてよい。

図５に示すように、弾性部材８０は、軸受け６１の内周部６１ａを付勢してよい。そして、軸受け６１は、外周部６１ｂにおいて対向面３３ａと対向してよく、外周部６１ｂで対向面３３ａを付勢してよい。このようにすることで、軸受け６１の外周部６１ｂは、弾性部材８０により付勢されている内周部６１ａに対し、第１軸線Ａｘ１を中心として相対的に回転できる。弾性部材８０は、第１軸線Ａｘ１を中心として回転することなく、第１軸線Ａｘ１を中心として回転している中間ギア３の対向面３３ａを付勢することができる。これにより、弾性部材８０と他の部材（例えば、後述する固定部材５３）との間に摩擦が生じることを抑制しながら、弾性部材８０によって中間ギア３を対向ギア２の方向に付勢できる。

図５に示すように、関節ユニット１Ａは、軸５（より具体的には、第１軸部５１）に取り付けられて、軸５に固定されている固定部材５３（第１固定部材の一例）を有してよい。固定部材５３は、螺子などの固定具５４によって、第１軸部５１の端部に固定されてよい。固定具５４は、第１軸線Ａｘ１に沿って固定部材５３及び軸５に差し込まれてよい。

また、図５に示すように、弾性部材８０は、第１軸線Ａｘ１に沿った方向において、固定部材５３と軸受け６１との間に配置されてよい。固定部材５３は、内側にスペースＳ１を含む筒状に形成されてよい。そして、固定部材５３の内側のスペースＳ１に、弾性部材８０が収納されてよい。スペースＳ１において、弾性部材８０の端部は、固定部材５３と接触してよい。弾性部材８０は、固定部材５３から離れる方向に、軸受け６１を付勢してよい。

図４に示すように、接続部材７１は、その一端で中間ギア３の基部３２に固定されてよく、接続部材７１の他端には、蓋部材７２が取り付けられてよい。また、接続部材７１は、内側にスペースＳ２を含む筒状に形成されてよい。そして、接続部材７１の内側のスペースＳ２に、固定部材５３及び後述するセンサ固定部１１１が収納されてよい。

中間ギア３及び軸受け６１は、弾性部材８０の変形量（例えば、弾性部材８０に負荷が生じていない状態の弾性部材８０の長さと、弾性部材８０が最も圧縮されている時の弾性部材８０の長さとの差）よりも短い距離でのみ、第１軸線に沿った方向での動きが許容されてよい。このようにすることで、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にすることができる。

図５に示すように、固定部材５３は、軸５の端部に固定されている被固定部５３ａと、この被固定部５３ａから軸受け６１に向けて延びている延伸部５３ｂとを有してよい。ここで、中間ギア３及び軸受け６１が第１軸線Ａｘ１に沿った方向で移動できる距離（例えば、対向ギア２の方向とは逆の方向に移動できる距離）は、延伸部５３ｂの端面５３ｃによって制限されてよい。このようにすることで、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にすることができる。

図５に示すように、関節ユニット１Ａは、固定部材５３（より具体的には、延伸部５３ｂの端面５３ｃ）と軸受け６１との間に配置されている可動部材９０を有してよい。可動部材９０は、軸５の第１軸部５１に取り付けられ、第１軸部５１の外周を囲むワッシャーであってよい。また、可動部材９０は、第１軸線Ａｘ１に沿った方向に動くことができてよい。可動部材９０は、弾性部材８０によって押されることで、対向ギア２の方向に動くことができてよい。また、可動部材９０は、中間ギア３及び軸受け６１に押されることで、固定部材５３が配置されている方向に動くことができてよい。

図５に示すように、可動部材９０の第１軸線Ａｘ１の周方向における直径Ｗ１は、固定部材５３に形成されているスペースＳ２の同方向における直径Ｗ２よりも大きくてよい。これにより、可動部材９０の端面９０ａは、第１軸線Ａｘ１に沿った方向で、固定部材５３の端面５３ｃと対向してよい。また、可動部材９０の端面と固定部材５３の端面５３ｃとの間には、隙間Ｄ１が設けられてよい。そして、中間ギア３及び軸受け６１が第１軸線Ａｘ１に沿った方向で移動できる距離（例えば、対向ギア２の方向とは逆の方向に移動できる距離）は、固定部材５３の端面５３ｃと、可動部材９０との間の隙間Ｄ１の範囲内に制限されてよい。このようにすることで、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にできる。

また、図５に示すように、第１軸部５１には、第１軸線Ａｘ１に沿った方向で、軸受け６１の内周部６１ａと対向している対向面５１ａが形成されてよい。ここで、第１軸線Ａｘ１に沿った方向における内周部６１ａと対向面５１ａとの間には、隙間Ｄ２が設けられてよい。中間ギア３及び軸受け６１が第１軸線Ａｘ１に沿った方向で移動できる距離（例えば、対向ギア２の方向へ移動できる距離）は、この隙間Ｄ２の範囲内に制限されてよい。このようにすることでも、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にできる。

図５に示すように、関節ユニット１Ａは、第１軸線Ａｘ１の周方向における軸５（より具体的には、第１軸部５１）に対する中間ギア３の相対的な回転角度を検出する第１回転センサ１１０を有してよい。第１回転センサ１１０は、第１軸部５１の端部に固定されているセンサ固定部１１１と、第１軸線Ａｘ１に沿った方向でセンサ固定部１１１と対向し、且つ第１軸線Ａｘ１の周方向に中間ギア３とともに回転するセンサ回転部１１２とを有してよい。先述したように、第１軸部５１の端部には固定部材５３が固定されてよい。この固定部材５３に、センサ固定部１１１が固定されてよい。すなわち、固定部材５３は、センサ固定部１１１を支持してよい。また、センサ回転部１１２は、接続部材７１を覆っている蓋部材７２に固定されてよい。

第１回転センサ１１０は、磁束の変化を利用して回転を検知する磁気角度センサであってよい。センサ固定部１１１は磁石であってよい。センサ回転部１１２は、センサ固定部１１１の回転に起因する磁束変化に応じた信号を出力する、ホールＩＣが実装されたセンサ基板であってよい。これに限らず、センサ固定部１１１がセンサ基板であり、センサ回転部１１２が磁石であってもよい。

図４に示すように、関節ユニット１Ａは、第２軸線Ａｘ２の周方向における軸５（より具体的には、第２軸部５２）に対する対向ギア２の相対的な回転角度を検出する第２回転センサ１２０を有してよい。第２回転センサ１２０は、第１回転センサ１１０と同様に、第２軸部５２の端部に固定されているセンサ固定部１２１と、第２軸線Ａｘ２に沿った方向でセンサ固定部１２１と対向しているセンサ回転部１２２とを有してよい。センサ固定部１２１は、磁石であってよい。センサ回転部１２２は、センサ固定部１２１の回転に応じた信号を出力するセンサ基板であってよい。これに限らず、センサ固定部１２１がセンサ基板であり、センサ回転部１２２が磁石であってもよい。

以上のように、関節ユニット１Ａにおいて、弾性部材８０は、軸受け６１を介して、中間ギア３の対向面３３ａを第１軸線Ａｘ１に沿った方向（より具体的には、対向ギア２の方向）に付勢してよい。これにより、対向面３３ａが形成されている中間ギア３を、第１軸線Ａｘ１に沿った方向（より具体的には、対向ギア２の方向）の方向に付勢できる。このようにすることで、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを低減でき、バックラッシに起因する騒音や振動の発生を抑制できる。

また、関節ユニット１Ａにおいて、軸５の端部に固定されている固定部材５３は、軸受け６１に向けて第１軸線Ａｘ１に沿って延びている延伸部５３ｂを有してよい。この延伸部５３ｂの端面５３ｃによって、中間ギア３及び軸受け６１が第１軸線Ａｘ１に沿った方向で移動できる距離が制限されてよい。このようにすることで、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にすることができる。

［２．第２の実施形態］
次いで、本開示で提案する第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態に係る関節ユニット１Ｂを示す斜視図である。図６に示すように、関節ユニット１Ｂも、第１の実施形態で説明した関節ユニット１Ａと同様に、第２軸線Ａｘ２を中心として回転する２つの対向ギア２と、第１軸線Ａｘ１を中心として回転する中間ギア３を有してよい。

図６に示すように、関節ユニット１Ｂにおいて、中間ギア３には接続部材２７１が固定されてよい。これにより、関節ユニット１Ｂも、接続部材２７１に対して相対的に回転又は移動できる。例えば、２つの対向ギア２が同じ方向に回転することによって、関節ユニット１Ｂは、接続部材２７１に固定されるアームなどの部材に対し、第２軸線Ａｘ２を中心として相対的に動くことができる。また、２つの対向ギア２が互いに反対の方向に回転することによって、関節ユニット１Ｂは、接続部材２７１に固定されるアームなどの部材に対し、第１軸線Ａｘ１を中心として相対的に動くことができる。

図７は、関節ユニット１Ｂの第１軸線Ａｘ１及び第２軸線Ａｘ２における断面を示す断面図である。図７示す断面の切断位置は、図４に示した断面の切断位置と対応している。図７に示すように、関節ユニット１Ｂは、中間ギア３を回転可能に支持している第１軸２１０と、２つの対向ギア２を回転可能に支持している第２軸２２０を有してよい。第１軸２１０は、第１軸線Ａｘ１に沿って延びてよい。第２軸２２０は、第２軸線Ａｘ２に沿って延びてよい。関節ユニット１Ｂにおいて、第１軸線Ａｘ１は、第２軸線Ａｘ２に対して交差してよい。第１軸線Ａｘ１は、第２軸線Ａｘ２に対して垂直に交差してよい。

図８及び図９は、図７の部分拡大図である。図８は、第１軸２１０の一方の端部を示し、図９は、第１軸２１０の他方の端部を示している。図９に示すように、第２軸２２０には、第１軸線Ａｘ１に沿って形成される孔又は切り欠きであり、第１軸２１０の一部分を収納している収納部２２１を有してよい。第１軸２１０は、収納部２２１において第２軸２２０を貫通してよい。これにより、第１軸２１０は、第２軸２２０に対して第１軸線Ａｘ１に沿った方向に動くことができてよい。

図７及び図８に示すように、第１軸２１０の端部には、第１固定部材２３０が固定されてよい。図８に示すように、第１固定部材２３０には、第１軸線Ａｘ１に垂直に交差する方向に取付穴２３１が形成されてよい。そして、第１固定部材２３０の取付穴２３１には、螺子などの固定具２４０が差し込まれてよい。これにより、第１固定部材２３０は、第１軸２１０の端部に締結されてよく、第１軸２１０とともに第２軸２２０に対して第１軸線Ａｘ１に沿った方向に動くことができてよい。

図８に示すように、第１固定部材２３０は、第１軸線Ａｘ１に沿った方向で軸受け６１を挟んで、中間ギア３に形成されている対向面３３ａの反対側に位置してよい。第１固定部材２３０は、第１軸線Ａｘ１に沿った方向で軸受け６１と対向している対向面２３２を有してよい。対向面２３２は、第１軸線Ａｘ１に沿った方向で軸受け６１と接触してよい。

図７及び図９に示すように、関節ユニット１Ｂは、弾性部材２５０を有してよい。弾性部材２５０は、第１軸２１０に配置され、第１軸２１０の外周を囲んでいるコイルバネであってよい。弾性部材２５０は、第１軸２１０の端部に配置されてよい。弾性部材２５０は、第１固定部材２３０が固定されている端部とは反対側の端部に配置されてよい。

第２軸２２０に形成されている孔又は切り欠きである収納部２２１の端部には、スペースＳ３が形成されてよい。このスペースＳ３に、弾性部材２５０が収納されてよい。第１軸線Ａｘ１の周方向におけるスペースＳ３の直径Ｗ３は、同方向における収納部２２１の直径Ｗ４よりも大きくてよい。

ここで、弾性部材２５０は、第１軸２１０を付勢してよい。先述したように、第１軸２１０には、第１固定部材２３０が固定されてよい。弾性部材２５０が第１軸２１０を付勢することにより、第１軸２１０に固定さている第１固定部材２３０を付勢できる。さらに、第１固定部材２３０は、軸受け６１を挟んで中間ギア３の対向面３３ａの反対側に位置し、第１軸線Ａｘ１に沿った方向で軸受け６１と並んでよい。これにより、第１固定部材２３０を第１軸線Ａｘ１に沿った方向（より具体的には、対向ギア２の方向）に付勢することで、軸受け６１及び対向面３３ａを同方向に付勢できる。その結果、対向面３３ａが形成されている中間ギア３を対向ギア２の方向に付勢できる。このように、弾性部材２５０は、第１軸２１０、第１固定部材２３０、及び軸受け６１を介して、中間ギア３の対向面３３ａを付勢してよい。

このようにすることでも、弾性部材２５０によって、対向面３３ａが形成されている中間ギア３を、対向ギア２の方向に付勢できる。これにより、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを低減でき、バックラッシに起因する騒音や振動の発生を抑制できる。

図７及び図９に示すように、関節ユニット１Ｂは、第１軸２１０に固定される第２固定部材２６０を有してよい。第２固定部材２６０は、螺子などの固定具２７０（図６及び図９を参照）によって、第１軸２１０の端部に固定されてよい。図７に示すように、第２固定部材２６０は、第１軸２１０の第１固定部材２３０が取り付けられている端部とは反対側の端部に固定されてよい。図９に示すように、第２固定部材２６０は、ワッシャーであってよい。この場合、第２固定部材２６０は、第１軸２１０の直径よりも小さな直径の孔又は切り欠きを有してよい。また、固定具２７０は、第１軸線Ａｘ１に沿って、第２固定部材２６０の孔又は切り欠きと、第１軸２１０において同方向に沿って形成されている取付穴に差し込まれてよい。

図７に示すように、第２固定部材２６０は、第１軸線Ａｘ１に沿った方向で、軸受け６１を挟んで第１固定部材２３０の反対側に配置されてよい。そして、弾性部材２５０は、軸受け６１から離れる方向に、第２固定部材２６０を付勢してよい。このようにすることで、第１軸２１０及び第１固定部材２３０を、対向ギア２の方向に付勢できる。これにより、軸受け６１及び中間ギア３の対向面３３ａを、対向ギア２の方向に付勢できる。

図９に示すように、第１軸線Ａｘ１に沿った方向において、第１軸２１０に固定されている第２固定部材２６０の端面は、第２軸２２０に形成されている収納部２２１において弾性部材２５０が収納されているスペースＳ３の縁２２２と対向してよい。また、第１軸線Ａｘ１の周方向における第２固定部材２６０の直径Ｗ５は、スペースＳ３の直径Ｗ３よりも大きくてよい。ここで、第２軸２２０に形成される収納部２２１の縁２２２（より具体的には、スペースＳ３の縁２２２）と、第２固定部材２６０との間には、隙間Ｄ３が設けられてよい。中間ギア３及び軸受け６１が第１軸線Ａｘ１に沿った方向で移動できる距離（例えば、対向ギア２の方向とは逆方向へ移動できる距離）は、この隙間Ｄ３の範囲内に制限されてよい。このようにすることで、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にできる。

また、図８に示すように、第１軸２１０には、第１軸線Ａｘ１の周方向に突出する凸部２１１が形成されてよい。第１軸２１０に形成されている凸部２１１は、第１軸線Ａｘ１に沿った方向において、第２軸２２０に形成される収納部２２１の縁２２３（図９に示した縁２２２とは反対側の縁）と対向してよい。ここで、第１軸線Ａｘ１に沿った方向における凸部２１１と縁２２３との間には、隙間Ｄ４が設けられてよい。中間ギア３及び軸受け６１が第１軸線Ａｘ１に沿った方向で移動できる距離（例えば、対向ギア２の方向へ移動できる距離）は、この隙間Ｄ４の範囲内に制限されてよい。このようにすることでも、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にできる。

図７に示すように、中間ギア３の基部３２には、接続部材２７１が、螺子などの固定具によって固定されてよい。この接続部材２７１に、ロボットのアームや、ロボットのアームとは異なる部材に固定されてよい。また、接続部材２７１は筒状に形成されてよく、その端部に蓋部材２７２が取り付けられてよい。筒状に形成されている接続部材２７１の内側には、第１固定部材２３０を収納するためのスペースＳ４が設けられてよい。

本実施形態では、第１軸２１０の端部に、図５に示した固定部材５３の代わりに、図８に示した第１固定部材２３０が取り付けられている。ここで、中間ギア３を付勢するための弾性部材２５０は、第２軸２２０に形成されているスペースＳ３の内側に配置されている。このため、第１固定部材２３０には、弾性部材２５０を収納するためのスペースを設けなくてもよい。これにより、第１固定部材２３０を、図５に示した弾性部材８０を収納するためのスペースＳ２が形成されている固定部材５３よりも小型にできる。これに伴い、第１固定部材２３０を収納している接続部材２７１も、固定部材５３を収納している接続部材７１よりも小型にできる。

また、図７に示すように、関節ユニット１Ｂも、関節ユニット１Ａと同様に、第１軸線Ａｘ１の周方向における第１軸２１０に対する中間ギア３の相対的な回転角度を検出する第１回転センサ１１０を有してよい。第１回転センサ１１０は、第１軸２１０の端部に固定されているセンサ固定部１１１と、第１軸線Ａｘ１に沿った方向でセンサ固定部１１１と対向し、且つ第１軸線Ａｘ１の周方向に中間ギア３とともに回転するセンサ回転部１１２とを有してよい。センサ固定部１１１は、第１固定部材２３０に固定されてよい。第１固定部材２３０は、センサ固定部１１１を支持してよい。センサ回転部１１２は、図５に示した例と同様に、蓋部材２７２に取り付けられてよい。

以上説明したように、本実施形態に係る関節ユニット１Ｂでは、弾性部材２５０によって第１軸２１０（より具体的には、第１軸２１０に固定されている第２固定部材２６０）を第１軸線Ａｘ１に沿った方向に付勢することで、第１軸２１０に固定されている第１固定部材２３０を介して、軸受け６１を対向ギア２の方向に付勢してよい。このようにすることでも、弾性部材２５０及び軸受け６１によって、対向面３３ａが形成されている中間ギア３を、対向ギア２の方向に付勢できる。これにより、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを低減でき、バックラッシに起因する騒音や振動の発生を抑制できる。

また、関節ユニット１Ｂにおいて、中間ギア３及び軸受け６１が第１軸線Ａｘ１に沿った方向で移動できる距離は、第２軸２２０に形成される収納部２２１の縁２２２（より具体的には、スペースＳ３の縁２２２）と、第２固定部材２６０との間の隙間Ｄ３の範囲内に制限されてよい。このようにすることで、対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａとの隙間であるバックラッシを適正にすることができる。

［３．変形例］
本発明は、以上説明した関節ユニット１Ａ，１Ｂに限られず、種々の変更がなされてよい。例えば、第１及び第２の実施形態では、中間ギア３を、弾性部材で第１軸線Ａｘ１に沿った方向に付勢することによって、中間ギア３と２つの対向ギア２とのバックラッシを低減する例を説明した。これに限らず、２つの対向ギア２を、弾性部材で第２軸線Ａｘ２に沿った方向（より具体的には、中間ギア３の傘歯部３１が配置されている方向）に付勢することによって、２つの対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａの隙間であるバックラッシを低減してもよい。

図１０は、変形例に係る関節ユニットの一部分の断面を示す断面図である。図１０に示すように、２つの対向ギア２の各々は、第２軸線Ａｘ２に沿った方向において、軸受け６２と対向している対向面２３ａを有してよい。対向面２３ａは、第２軸線Ａｘ２に沿った方向において、軸受け６２と接触してよい。軸受け６２は、軸受け６１と同様に内周部６２ａと外周部６２ｂを有してよい。対向面２３ａは、軸受け６２の内周部６２ａと外周部６２ｂとのうちの外周部６２ｂのみと対向してよく、外周部６２ｂのみに接触してよい。また、各対向ギア２は、第２軸線Ａｘ２に沿って延びている筒部２３を有してよく、この筒部２３の内側に、対向面２３ａが形成されてよい。

ここで、弾性部材（不図示）が、軸受け６２を介して対向面２３ａを第２軸線Ａｘ２に沿った方向（より具体的には、中間ギア３の傘歯部３１が配置されている方向）に付勢してよい。これにより、対向面２３ａが形成されている対向ギア２を、中間ギア３の傘歯部３１が配置されている方向に付勢出来る。弾性部材は、例えば、軸受け６２を挟んで対向面２３ａの反対側に配置されてよい。このようにすることでも、２つの対向ギア２の傘歯部２１の歯２１ａと、中間ギア３の傘歯部３１の歯３１ａの隙間であるバックラッシを低減できる。

また、弾性部材は、軸受け６２の内周部６２ａと外周部６２ｂとのうち、内周部６２ａのみを押してよい。このようにすることで、弾性部材は、第２軸線Ａｘ２を中心として回転することなく、第２軸線Ａｘ２を中心として回転している対向ギア２の対向面２３ａを付勢することができる。これにより、弾性部材と他の部材との間に摩擦が生じることを抑制しながら、弾性部材によって対向ギア２を中間ギア３の傘歯部３１が配置されている方向に付勢できる。

［４．まとめ］
（１）
以上のように、本開示で説明した関節ユニットは、対向する２つの傘歯ギアである２つの対向ギアと、前記２つの対向ギアの双方に噛み合う傘歯ギアである中間ギアと、前記２つの対向ギアと前記中間ギアとのうちのいずれかのギアである第１ギアを回転可能に支持している第１軸と、前記第１ギアと前記第１軸との間に配置されている軸受けと、弾性部材と、を有してよい。前記第１ギアは、前記第１軸に規定されている第１軸線に沿った方向において前記軸受けと対向している対向面を有してよい。前記弾性部材は、前記軸受けを介して前記対向面を前記第１軸線に沿った方向に付勢してよい。これによれば、シンプルな構造のギアでバックラッシが大きくなることを抑制できる。

（２）
上記（１）の関節ユニットにおいて、前記軸受けは、前記第１軸に接している内周部と、前記第１ギアに接している外周部とを有してよい。前記弾性部材は、前記軸受けの前記内周部を付勢してよい。前記軸受けの前記外周部は、前記対向面を付勢してよい。

（３）
上記（１）又は（２）の関節ユニットは、前記第１軸に固定されている第１固定部材を更に有してよい。前記弾性部材は、前記第１固定部材と前記軸受けとの間に配置されてよい。

（４）
上記（１）乃至（３）のうちのいずれかの関節ユニットは、前記２つの対向ギアと前記中間ギアとのうちの前記第１ギアとは異なるギアである第２ギアを回転可能に支持している第２軸と、前記第１軸に固定されている第１固定部材とを更に有してもよい。前記第１軸線は、前記第２軸に規定されている第２軸線に対して交差してよい。前記第１固定部材は、前記第１軸線に沿った方向で前記軸受けを挟んで前記対向面の反対側に位置してよい。前記第１軸及び前記第１固定部材は、前記第２軸に対し、前記第１軸線に沿った方向に動くことができてよい。前記弾性部材は、前記第１軸を付勢してよい。

（５）
上記（４）の関節ユニットは、前記第１軸に固定されている第２固定部材を更に有してよい。前記第２固定部材は、前記第１軸線に沿った方向で前記軸受けを挟んで前記第１固定部材の反対側に配置されてよい。前記弾性部材は、前記軸受けと前記第２固定部材との間に配置されてよい。前記弾性部材は、前記軸受けから離れる方向に前記第２固定部材を付勢してよい。

（６）
上記（１）乃至（５）のうちのいずれかの関節ユニットにおいて、前記第１ギア及び前記軸受けは、弾性部材の変形量よりも短い距離でのみ、前記第１軸線に沿った方向での動きが許容されてよい。このようにすることで、対向ギアと中間ギアとの間のバックラッシを適正にできる。

（７）
上記（３）の関節ユニットにおいて、前記第１固定部材は、前記第１軸の端部に固定されている被固定部と、前記被固定部から前記軸受けに向けて延びている延伸部とを有してよい。前記第１ギア及び前記軸受けが前記第１軸線に沿った方向で移動できる距離は、前記延伸部の端面によって制限されてよい。

（８）
上記（７）の関節ユニットにおいて、前記端面と前記軸受けとの間に配置され、且つ前記端面と前記軸受けとの間で前記第１軸線に沿って動くことができる可動部材を更に有してよい。前記第１ギア及び前記軸受けが前記第１軸線に沿った方向で移動できる距離は、前記端面と前記可動部材との間の隙間の範囲内に制限されてよい。

（９）
上記（７）又は（８）の関節ユニットは、前記第１軸に対する前記第１ギアの相対的な回転角度を検出する回転センサを更に有してよい。前記回転センサは、前記第１軸の端部に固定されているセンサ固定部と、前記第１軸線に沿った方向でセンサ固定部と対向し、且つ前記第１ギアとともに回転するセンサ回転部とを有してよい。前記第１固定部材は、前記センサ固定部を支持してよい。

（１０）
上記（７）乃至（９）のうちのいずれかの関節ユニットにおいて、前記第１固定部材は、前記軸受けが配置さている方向に開口している凹部を有してよい。前記弾性部材は、前記凹部に収納されてよい。

（１１）
上記（５）の関節ユニットにおいて、前記第２軸は、前記第１軸の一部分を収納している孔部を有してよい。前記第１ギア及び前記軸受けが前記第１軸線に沿った方向で移動できる距離は、前記孔部の縁と前記第２固定部材との間の隙間の範囲内に制限されてよい。

（１２）
上記（１）乃至（１１）のうちのいずれかの関節ユニットにおいて、前記第１ギアは前記中間ギアであってよい。前記弾性部材は、前記中間ギアを前記２つの対向ギアへ付勢してよい。

１Ａ，１Ｂ 関節ユニット、２，２Ａ，２Ｂ 対向ギア、３ 中間ギア、４，４Ａ，４Ｂ モータ、２１，３１ 傘歯部、２１ａ，３１ａ 歯、２２ 駆動ギア、３２ 基部、２３，３３ 筒部、２３ａ，３３ａ，５１ａ，２３２ 対向面、５ 軸、５１ 第１軸部、５２ 第２軸部、５３ 固定部材、５３ａ 被固定部、５３ｂ 延伸部、５３ｃ，９０ａ 端面、５４，２４０，２７０ 固定具、６１，６２ 軸受け、６１ａ，６２ａ 内周部、６１ｂ，６２ｂ 外周部、７１，２７１ 接続部材、７２，２７２ 蓋部材、８０，２５０ 弾性部材、９０ 可動部材、１１０ 第１回転センサ、１２０ 第２回転センサ、１１１，１２１ センサ固定部、１１２，１２２ センサ回転部、２１０ 第１軸、２１１ 凸部、２２０ 第２軸、２２１ 収納部、２２２，２２３ 縁、２３０ 第１固定部材、２３１ 取付穴、２６０ 第２固定部材、Ａｘ１ 第１軸線、Ａｘ２ 第２軸線、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 隙間、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ スペース、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５ 直径。

Claims (11)

1. 対向する２つの傘歯ギアである２つの対向ギアと、
   前記２つの対向ギアの双方に噛み合う傘歯ギアである中間ギアと、
   前記２つの対向ギアと前記中間ギアとのうちのいずれかのギアである第１ギアを回転可能に支持している第１軸と、
   前記第１ギアと前記第１軸との間に配置されている軸受けと、
   弾性部材と、
   前記２つの対向ギアと前記中間ギアとのうちの前記第１ギアとは異なるギアである第２ギアを回転可能に支持している第２軸と、
   前記第１軸に固定されている第１固定部材と、を有し、
   前記第１ギアは、前記第１軸に規定されている第１軸線に沿った方向において前記軸受けと対向している対向面を有し、
   前記弾性部材は、前記軸受けを介して前記対向面を前記第１軸線に沿った方向に付勢し、
   前記第１軸線は、前記第２軸に規定されている第２軸線に対して交差し、
   前記第１固定部材は、前記第１軸線に沿った方向で前記軸受けを挟んで前記対向面の反対側に位置し、
   前記第１軸及び前記第１固定部材は、前記第２軸に対し、前記第１軸線に沿った方向に動くことができ、
   前記弾性部材は、前記第１軸を付勢する
   関節ユニット。
2. 対向する２つの傘歯ギアである２つの対向ギアと、
   前記２つの対向ギアの双方に噛み合う傘歯ギアである中間ギアと、
   前記２つの対向ギアと前記中間ギアとのうちのいずれかのギアである第１ギアを回転可能に支持している第１軸と、
   前記第１ギアと前記第１軸との間に配置されている軸受けと、
   弾性部材と、
   前記第１軸に固定されている第１固定部材と、を有し、
   前記第１ギアは、前記第１軸に規定されている第１軸線に沿った方向において前記軸受けと対向している対向面を有し、
   前記弾性部材は、前記第１固定部材と前記軸受けとの間に配置され、且つ前記軸受けを介して前記対向面を前記第１軸線に沿った方向に付勢し、
   前記第１固定部材は、前記第１軸の端部に固定されている被固定部と、前記被固定部から前記軸受けに向けて延びている延伸部とを有し、
   前記第１ギア及び前記軸受けが前記第１軸線に沿った方向で移動できる距離は、前記延伸部の端面によって制限されている
   関節ユニット。
3. 前記軸受けは、前記第１軸に接している内周部と、前記第１ギアに接している外周部と、を有し、
   前記弾性部材は、前記軸受けの前記内周部を付勢し、
   前記軸受けの前記外周部は、前記対向面を付勢する
   請求項１又は２に記載される関節ユニット。
4. 前記第１軸に固定されている第２固定部材を更に有し、
   前記第２固定部材は、前記第１軸線に沿った方向で前記軸受けを挟んで前記第１固定部材の反対側に配置されており、
   前記弾性部材は、前記軸受けと前記第２固定部材との間に配置されており、
   前記弾性部材は、前記軸受けから離れる方向に前記第２固定部材を付勢する
   請求項１に記載される関節ユニット。
5. 前記第１ギア及び前記軸受けは、弾性部材の変形量よりも短い距離でのみ、前記第１軸線に沿った方向での動きが許容されている
   請求項１又は２に記載される関節ユニット。
6. 前記端面と前記軸受けとの間に配置され、且つ前記端面と前記軸受けとの間で前記第１軸線に沿って動くことができる可動部材を更に有し、
   前記第１ギア及び前記軸受けが前記第１軸線に沿った方向で移動できる距離は、前記端面と前記可動部材との間の隙間の範囲内に制限されている
   請求項２に記載される関節ユニット。
7. 前記第１軸に対する前記第１ギアの相対的な回転角度を検出する回転センサを更に有し、
   前記回転センサは、前記第１軸の端部に固定されているセンサ固定部と、前記第１軸線に沿った方向でセンサ固定部と対向し、且つ前記第１ギアとともに回転するセンサ回転部とを有し、
   前記第１固定部材は、前記センサ固定部を支持している
   請求項２に記載される関節ユニット。
8. 前記第１固定部材は、前記軸受けが配置さている方向に開口している凹部を有しており、
   前記弾性部材は、前記凹部に収納されている
   請求項２に記載される関節ユニット。
9. 前記第２軸は、前記第１軸の一部分を収納している孔部を有し、
   前記第１ギア及び前記軸受けが前記第１軸線に沿った方向で移動できる距離は、前記孔部の縁と前記第２固定部材との間の隙間の範囲内に制限されている
   請求項４に記載される関節ユニット。
10. 前記第１ギアは前記中間ギアであり、
    前記弾性部材は、前記中間ギアを前記２つの対向ギアへ付勢する
    請求項１又は２に記載される関節ユニット。
11. 前記弾性部材はコイルバネである
    請求項１又は２に記載される関節ユニット。