JPWO2011010448A1 - 回転伝達機構、搬送装置及び駆動装置 - Google Patents

回転伝達機構、搬送装置及び駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】少ない段数で、高い減速比を得ることができる回転伝達機構、この回転伝達機構が用いられた搬送装置、駆動装置を提供すること。【解決手段】回転伝達機構１０は、内側回転体１と、内側回転体１と同軸で配置された外側回転体２とを有する。また、回転伝達機構１０は、入力側（下段）１０Ａに配置された駆動回転体５及び回転体６と、出力側（上段）１０Ｂに配置された２つの遊星回転体３、４とを有する。回転伝達機構１０の中央には、中空部９が形成される。入力側１０Ａで、駆動回転体５がモータ１６により回転されると、出力側１０Ｂで２つの遊星回転体３、４が内側回転体１の周囲を自転しながら公転する。このとき、遊星回転体３、４は、非常にゆっくりと内側回転体１の周囲を公転する。これにより、少ない段数で高い減速比を得ることができる。中空部９は、例えばケーブルを通す穴として利用される。【選択図】図１

Description

本発明は、回転伝達機構、この回転伝達機構を用いた搬送装置及び駆動装置に関する。
従来から、様々な技術分野で、遊星歯車を用いた減速機構が広く用いられている。
例えば、下記特許文献１には、回転可能な太陽歯車と、太陽歯車の周囲を自転しながら公転する遊星歯車と、遊星歯車による公転を次の段の太陽歯車の回転に変える遊星キャリアとを備えた減速機構が記載されている。この減速機構は、太陽歯車（入力軸を含む）、遊星歯車及び遊星キャリア（出力軸を含む）が軸方向に３段階に重ね合わされて形成され、モータの回転軸（入力軸）の回転を段階的に減速させ、出力軸から取り出している。
特開２００２−３４９６４３号公報（段落［００２６］［００２７］図１）
ところで、高精度の制御が要求される精密機器などに用いられる減速機構は、高い減速比が要求される場合が多い。しかしながら、特許文献１の減速機構の構成により、高い減速比を得ようとすると、遊星歯車などを軸方向に何段階にも重ね合わせて形成しなければならない。また、減速段数を増やさずに高い減速比を得ようとすると、径方向の幅が大きくなってしまうため、小型化が難しいという問題がある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、少ない減速段数で高い減速比を得ることができる小型が容易な回転伝達機構、この回転伝達機構を用いた搬送装置、駆動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体とを具備する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
本発明では、駆動回転体が駆動源により回転されると、第１の内周部で駆動回転体に当接する第２の回転体が一の回転方向に回転される（例えば、これを正回転とする。）。また、第１の外周面で駆動回転体に当接する第１の回転体が一の回転方向とは逆の回転方向に回転される（例えばこれを逆回転とする。）。
この場合、複数の遊星回転体は、第２の段で第１の回転体の第２の外周部及び第２の回転体の第２の内周部に当接しているため、複数の遊星回転体は、自転しながら第１の回転体の周囲を公転する（例えばこれを正公転とする。）。このとき、第２の内周部及び第２の外周部のそれぞれの絶対値的な回転速度にわずかな差が発生するため、遊星回転体を第１の回転体の周囲で非常にゆっくりと公転させることができる。
これにより、本発明の一形態に係る回転伝達機構は、高い減速比を得ることができる。また、本発明では、２段で高い減速比を得ることが可能であるため、回転伝達機構の小型化も容易である。
本発明の一形態に係る搬送装置は、アーム機構と、第１の回転伝達体とを具備する。
前記アーム機構は、搬送対象物を載置する載置部を有し、伸縮可能である。
前記第１の回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する第１の回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、出力部とを有する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
前記出力部は、前記アーム機構を伸縮させるために、前記複数の遊星回転体の公転運動を前記アーム機構に出力する。
本発明では、高い減速比を有する第１の回転伝達機構によりアーム機構を伸縮させることができるため、高精度でアーム機構の伸縮動作を制御することができる。
本発明の一形態に係る駆動装置は、回転伝達機構と、被駆動部とを具備する。
前記回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体とを有する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
前記被駆動部は、前記各遊星回転体の公転による、前記回転伝達機構の出力により駆動される。
以上のように、本発明によれば、少ない減速段数で高い減速比を得ることができる小型が容易な回転伝達機構、この回転伝達機構を用いた搬送装置、駆動装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る回転伝達機構を示す図である。 本発明の一実施形態に係る回転伝達機構の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る回転伝達機構が有する各回転体の半径（内径、または外径）の一例を示す図である。 他の実施形態に係る回転伝達機構を示す図である。 他の実施形態に係る回転伝達機構が有する各ギアのピッチ円半径及び歯数の組み合わせの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る搬送装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る搬送装置の断面図であり、搬送装置を側方から見た図である。 上部駆動機構の断面図であり、上部駆動機構を側方から見た図である。 比較例に係る搬送装置を示す斜視図である。 他の実施の形態に係る搬送装置を示す断面図であり、搬送装置を側方から見た図である。 本発明の一形態に係る駆動装置の構造を示す、機能的なブロック図である。
本発明の一形態に係る回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体とを具備する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
本発明では、駆動回転体が駆動源により回転されると、第１の内周部で駆動回転体に当接する第２の回転体が一の回転方向に回転される。また、第１の外周面で駆動回転体に当接する第１の回転体が一の回転方向とは逆の回転方向に回転駆動される。
この場合、複数の遊星回転体は、第２の段で第１の回転体の第２の外周部及び第２の回転体の第２の内周部に当接しているため、複数の遊星回転体は、自転しながら第１の回転体の周囲を公転する。このとき、第２の内周部及び第２の外周部のそれぞれの絶対値的な回転速度にわずかな差が発生するため、遊星回転体を第１の回転体の周囲で非常にゆっくりと公転させることができる。
これにより、本発明の一形態に係る回転伝達機構は、高い減速比を得ることができる。また、本発明では、２段で高い減速比を得ることが可能であるため、回転伝達機構の小型化も容易である。
上記回転伝達機構において、前記第１の回転体は、上面と、底面と、前記上面及び前記底面を貫通する貫通口とをさらに有していてもよい。
本発明では、第２の回転体に貫通口を設けることで、例えば、ケーブルなどの配線や、冷水パイプなどを通す穴として、様々な用途に用いることができる。
上記回転伝達機構において、前記第１の回転体、前記第２の回転体、前記駆動回転体、及び前記各遊星回転体は、歯車により形成されてもよい。
本発明の一形態に係る搬送装置は、アーム機構と、第１の回転伝達体とを具備する。
前記アーム機構は、搬送対象物を載置する載置部を有し、伸縮可能である。
前記第１の回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する第１の回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、出力部とを有する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
前記出力部は、前記アーム機構を伸縮させるために、前記複数の遊星回転体の公転運動を前記アーム機構に出力する。
本発明では、高い減速比を有する第１の回転伝達機構によりアーム機構を伸縮させることができるため、高精度でアーム機構の伸縮動作を制御することができる。
上記搬送装置は、第２の回転伝達機構をさらに具備していてもよい。
前記第２の回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する第２の回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体と、出力部とを有する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
前記出力部は、前記アーム機構を旋回させるために、前記複数の遊星回転体の公転運動を前記アーム機構に出力する。
本発明では、高い減速比を有する第２の回転伝達機構によりアーム機構を旋回させることができるため、高精度でアーム機構の旋回動作を制御することができる。
上記搬送装置は、内軸と、外軸とをさらに具備していてもよい。
前記内軸は、回転可能であり、前記第１の回転伝達機構の前記出力部の回転運動を前記アーム機構に伝達する。
前記外軸は、回転可能であり、前記内軸の外側に前記内軸と同軸で配置され、前記第２の回転伝達機構の前記出力部の回転運動を前記アーム機構に伝達する。
上記搬送装置において、前記第２の回転伝達機構は、前記第１の回転伝達機構の同心軸上で、前記第１の回転伝達機構の上方に配置されてもよい。
この場合、前記第２の回転伝達機構の前記第２の回転体は、上面と、底面と、前記上面及び底面を貫通する貫通口とをさらに有していてもよい。
また、この場合、前記内軸は、前記第２の回転伝達機構の前記貫通口を介して、前記アーム機構及び前記第１の回転伝達機構の出力部に連結されてもよい。
本発明では、アーム機構が旋回される場合、第１の回転伝達機構及び第２の回転伝達機構が、それぞれの回転伝達機構に設けられた駆動源により同方向に同速度で回転されることになる。本発明では、内軸が第２の回転伝達機構の貫通口を貫通された構成とされているので、アーム機構が旋回されたときでも第１の回転伝達機構及び第２の回転伝達機構の、それぞれの駆動源の空間的な位置は変わらない。よって、アーム機構が旋回されたときに、駆動源に接続されるケーブルが搬送装置の周囲に巻きついてしまうことを防止することができる。その結果、アーム機構を３６０度無制限に旋回させることができる。
上記搬送装置において、前記第２の回転伝達機構は、前記第１の回転伝達機構の同心軸上で、前記第１の回転伝達機構の下方に配置されてもよい。
この場合、前記第２の回転伝達機構の前記第２の回転体は、上面と、底面と、前記上面及び底面を貫通する貫通口とをさらに有していてもよい。
第２の回転伝達機構の貫通口は、例えば、第１の回転伝達機構の駆動源に接続されるケーブルを通す穴として利用される。本発明では、アーム機構が旋回される場合、第２の回転伝達機構の回転により、アーム機構と一緒に第１の回転伝達機構も回転することになる。この場合、第１の回転機構の駆動源も回転する。しかしながら、本発明では、貫通口が第１の回転伝達機構の駆動源に接続されたケーブルを通す穴として利用されているので、ケーブルをあらかじめとぐろ状に巻いておく必要もなく、ケーブルの繰り返しの曲げ変位も発生しない。また、ケーブルが搬送装置の周囲に巻きついてしまうことも防止することができる。
本発明の一形態に係る駆動装置は、回転伝達機構と、被駆動部とを具備する。
前記回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体とを有する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
前記被駆動部は、前記各遊星回転体の公転による、前記回転伝達機構の出力により駆動される。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転伝達機構を示す図である。図１（Ａ）は、一部が破断された回転伝達機構の上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すＦ−Ｆ’線の断面図であり、回転伝達機構を側方から見た図である。図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示すＧ−Ｇ’線の断面図であり、回転伝達機構を上方から見た図である。図１（Ａ）では、図１（Ａ）に示すＥ−Ｅ’から左は、出力板を省略して図示している。
これらの図に示すように、回転伝達機構１０は、２段型の回転伝達機構であり、入力側（下段）１０Ａ（図１（Ｃ）参照）と、出力側（上段）１０Ｂ（図１（Ａ）参照）とにより形成される。回転伝達機構１０は、回転伝達機構１０の中心部において、軸Ｏ−Ｏ’に沿って中空部９が形成される。
回転伝達機構１０は、回転伝達機構１０の内側を形成する内側回転体（第１の回転体）１と、回転伝達機構１０の外側を形成する外側回転体（第２の回転体）２とを有する。回転伝達機構１０は、内側回転体１と外側回転体２との間に配置され、これらの回転体に当接する、第１の遊星回転体３、第２の遊星回転体４、駆動回転体５及び回転体６を有する。回転伝達機構１０は、遊星回転体３、４の公転を出力する出力板１１を有する。
内側回転体１は、軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として回転可能とされている。内側回転体１は、入力側１０Ａの直径と、出力側１０Ｂの直径とが異なるように形成されている。内側回転体１には、上面及び底面の中央を貫通するように貫通口８が形成される。内側回転体１は、入力側１０Ａ（下段）に第１の外周面１ａを有しており、出力側１０Ｂ（上段）に第２の外周面１ｂを有している。以降の説明では、入力側における、内側回転体１の外半径をＲ１１とし、出力側１０Ｂにおける、内側回転体１の外半径をＲ１２として説明する。
外側回転体２は、内側回転体１と同軸で配置され、内側回転体１と同様に、軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として回転可能とされている。外側回転体２も内側回転体１と同様に、入力側１０Ａの直径と、出力側１０Ｂの直径とが異なるように形成されている。外側回転体２は、入力側１０Ａ（下段）で、内側回転体１の第１の外周面１ａに対向する第１の内周面２ａと、出力側１０Ｂ（上段）で、内側回転体１の第２の外周面１ｂに対向する第２の内周面２ｂとを有する。以降の説明では、入力側１０Ａにおける、外側回転体２の内半径をＲ２１とし、出力側１０Ｂにおける、外側回転体２の内半径をＲ２２として説明する。
駆動回転体５は、円柱形状であり、入力側１０Ａに配置され、内側回転体１の外周面１ａ及び外側回転体２の内周面２ａに当接する。駆動回転体５は、モータの出力軸１５を介してモータ１６と接続されている。以降では、駆動回転体５の半径をＲｉｎとして説明する。
回転伝達機構１０の入力側１０Ａにおいて、内側回転体１を挟んで駆動回転体５と対向する位置に回転体６が配置される。回転体６は、円柱形状であり、駆動回転体の半径Ｒｉｎと実質的に同じ半径を有している。この回転体６は、駆動回転体５と異なり、典型的には、モータには、接続されない。しかし、これに限られず、回転体６は、モータと接続されてもよい。この場合、回転体６は、モータにより駆動回転体５の回転と同調するように回転される。
第１の遊星回転体３及び第２の遊星回転体４は、円柱形状であり、出力側１０Ｂに配置され、それぞれ、内側回転体１の第２の外周面１ｂ及び外側回転体２の第２の内周面２ｂに当接する。第１の遊星回転体３と、第２の遊星回転体４とは、内側回転体１を挟み込んで対向する位置に配置される。第１の遊星回転体３及び第２の遊星回転体４には、それぞれ支軸１２及び支軸１３が設けられている。以降の説明では、第１の遊星回転体３及び第２の遊星回転体４の半径をＲ３として説明する。
出力板１１は、支軸１２及び支軸１３により支持されており、軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として回転可能とされている。出力板１１には、中央に開口１４が設けられている。この開口１４と、上述の貫通口８により、回転伝達機構の中空部９が形成される。
なお、回転伝達機構１０の中央に設けられた中空部９は、多種多様の用途に用いることができるが、例えば、ケーブルなどの配線や、冷水パイプなどを通す穴として利用される。
［動作説明］
次に、回転伝達機構１０の動作について説明する。
図２は、回転伝達機構１０の動作を説明するための図である。図２（Ａ）は、入力側１０Ａ（下段）の動作を説明するため図であり、図２（Ｂ）は、出力側（上段）の動作を説明するための図である。
まず、図２（Ａ）を参照して、入力側の動作について説明する。
図２（Ａ）に示すように、モータ１６により駆動回転体５が反時計回りに回転されると、第１の外周面１ａで駆動回転体５に当接する内側回転体１が、軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として、時計回りに回転される（逆回転）。一方、第１の内周面２ａで駆動回転体５に当接する外側回転体２は、軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として、反時計回りに回転される（正回転）。このとき、駆動回転体５に対向する位置に配置された回転体６は、外側回転体２及び内側回転体１の回転により、定位置で反時計回りに回転される。
ここで、駆動回転体５が反時計回りに一回転された場合について考える。
駆動回転体５が反時計回りに一回転されると、駆動回転体５と、内側回転体１の外周面１ａとの接点Ｃが、第１の外周面１ａに沿って２πＲｉｎ移動する。入力側１０Ａにおける、内側回転体１の外半径は、Ｒ１１であるため、内側回転体１は、時計回りに以下の式（１）に示す角度θ１回転される。
θ１＝２πＲｉｎ／Ｒ１１・・・（１）。
同様に、駆動回転体５が反時計回りに一回転されると、駆動回転体５と、外側回転体２の外周面１ａとの接点Ｄが、第１の内周面２ａに沿って２πＲｉｎ移動する。入力側１０Ａにおける、外側回転体２の外半径は、Ｒ２１であるため、外側回転体２は、反時計回りに以下の式（２）に示す角度θ２回転される。
θ２＝２πＲｉｎ／Ｒ２１・・・（２）。
次に、図２（Ｂ）を参照して、出力側１０Ｂの動作について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、入力側１０Ａで、内側回転体１が時計回りに回転されると、出力側１０Ｂでも内側回転体１は、時計回りに回転される（逆回転）。同様に、入力側１０Ａで、外側回転体２が反時計回りに回転されると、出力側１０Ｂでも外側回転体２は、反時計回りに回転される（正回転）。
内側回転体１の時計回りの回転（逆回転）、及び外側回転体２の反時計回りの回転（正回転）により、第２の外周面１ｂ及び第２の内周面２ｂの間に配置された遊星回転体３、４の自転及び公転が開始される。この場合、第２の内周面２ｂ及び第２の外周面１ｂのそれぞれの絶対値的な回転速度にわずかな差が発生するため、遊星回転体３，４を内側回転体１の周囲で非常にゆっくりと公転させることができる。
ここで、駆動回転体５が反時計回りに一回転された場合を考える。
駆動回転体５が反時計回りに一回転されると、入力側１０Ａで、内側回転体１が時計回りに角度θ１回転されるため、出力側１０Ｂでも内側回転体１が時計回りに角度θ１回転される。同様に、駆動回転体５が反時計回りに一回転されると、入力側１０Ａで、外側回転体２が反時計回りに角度θ２回転されるため、出力側１０Ｂでも外側回転体２が反時計回りに角度θ２回転される。
内側回転体１が時計回りにθ１回転されると、内側回転体１の第２の外周面１ｂと、第１の遊星回転体３との接点Ａは、図２（Ｂ）に示すＡ１の位置まで移動される。出力側１０Ｂにおける、内側回転体１の外半径は、Ｒ１２であるので、円弧ＡＡ１は、以下の式（３）で表される。
ＡＡ１＝Ｒ１２・θ１・・・（３）。
同様に、外側回転体２が反時計回りにθ２回転されると、外側回転体２の第２の内周面２ｂと、第１の遊星回転体３との接点Ｂは、Ｂ２の位置まで移動される。出力側１０Ｂにおける、外側回転体の内半径は、Ｒ２２であるので、円弧ＢＢ２は、以下の式（４）で表される。
ＢＢ２＝Ｒ２２・θ２・・・（４）。
このとき、第１の遊星回転体３の中心Ｏ３が点Ｏの周りを、反時計回りに角度θ回転し、中心O３がO３’まで移動したとする。また、このときの第１の遊星回転体３と、内側回転体１の第２の外周面１ｂとの接点をＡ’とし、第１の遊星回転体３と、外側回転体２の第２の内周面２ｂとの接点をＢ’とする。
この場合、円弧Ａ’Ａ１（第１の遊星回転体３と、内側回転体１の接点の相対的な移動距離）は、以下の式（５）で表され、円弧Ｂ’Ｂ２（第１の遊星回転体３と、外側回転体２の接点の相対的な移動距離）は、以下の式（６）で表される。
Ａ’Ａ１＝Ｒ１２・θ１＋Ｒ１２・θ・・・（５）
Ｂ’Ｂ２＝Ｒ２２・θ２−Ｒ２２・θ・・・（６）。
ここで、第１の遊星回転体３が、内側回転体１と、外側回転体２との間を滑らずに回転するためには、円弧Ａ’Ａ１＝円弧Ｂ’Ｂ２の条件が必要であるため、以下の式（７）が成立する。
Ｒ１２・θ１＋Ｒ１２・θ＝Ｒ２２・θ２−Ｒ２２・θ・・・（７）。
上記式（７）をθについて整理すると、以下の式（８）で表される。
θ＝（Ｒ２２・θ２−Ｒ１２・θ１）／（Ｒ２２＋Ｒ１２）・・・（８）。
この式（８）に、上記式（１）及び式（２）を代入すると、角度θは、以下の式（９）により表される。
θ＝２πＲｉｎ（Ｒ２２／Ｒ２１−Ｒ１２／Ｒ１１）／（Ｒ２２＋Ｒ１２）・・・（９）。
すなわち、駆動回転体５が反時計回りに一回転されると、第１の遊星回転体の中心Ｏ３が点Ｏの周りを反時計回りに上記式（９）に示す角度θ回転される。この場合、第１の遊星回転体３は、内側回転体１の第２の外周面１ｂに沿って、内側回転体１の周囲を角度θ公転する。なお、第１の遊星回転体と対向する位置に配置された第２の遊星回転体４も、第１の遊星回転体と同様に、内側回転体１の第２の外周面１ｂに沿って、内側回転体１の周囲を角度θ公転する。
上述のように、第１の遊星回転体３及び第２の遊星回転体４には、それぞれ支軸１２、１３が設けられ、この支軸１２、１３により、出力板１１が回転可能に支持されている。従って、出力板１１は、駆動回転体５が反時計回りに一回転されると、軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として、反時計回りに角度θ回転される。
以上より、本実施形態に係る回転伝達機構１０の減速比は、以下の式（１０）により表される。
（減速比）＝θ／２π＝Ｒｉｎ（Ｒ２２／Ｒ２１−Ｒ１２／Ｒ１１）／（Ｒ２２＋Ｒ１２）・・・（１０）。
図３は、上記各回転体１〜５の半径（内径、または外径）の一例を示す表である。
図３に示す例では、駆動回転体５の半径がＲｉｎが５ｍｍ（Ｒｉｎ＝５ｍｍ）、入力側１０Ａにおける、内側回転体１の外半径Ｒ１１が５０ｍｍ（Ｒ１１＝５０ｍｍ）、出力側１０Ｂにおける、内側回転体１の外半径Ｒ１２が４０ｍｍ（Ｒ１２＝４０ｍｍ）とされた。また、入力側１０Ａにおける、外側回転体２の内半径Ｒ２１が６０ｍｍ（Ｒ２１＝６０ｍｍ）、出力側１０Ｂにおける、外側回転体２の内径Ｒ２２が５０ｍｍ（Ｒ２２＝５０ｍｍ）第１の遊星回転体３及び第２の遊星回転体４の半径Ｒ３が５ｍｍ（Ｒ３＝５ｍｍ）とされた。
この場合、回転伝達機構１０の減速比は、１／５４０となる。なお、内側回転体１の外半径や、外側回転体の内半径などの値については、もちろん他の値も取り得る。
上記説明したように、本実施形態に係る回転伝達機構１０は、１／１００以上の高い減速比を容易に実現することができる。また、回転伝達機構１０は、２段で高い減速比を得ることが可能であるため、回転伝達機構１０の小型化、薄型化も容易に実現することができる。
さらに、駆動回転体５の回転軸、つまり、入力軸が回転伝達機構１０の中心軸（軸Ｏ−Ｏ’）からオフセットされているため、回転伝達機構１０の中央に中空部９を形成し、中空部９を様々な用途に用いることができる。中空部９は、上述したように、例えば、ケーブルなどの配線や、冷水パイプなどを通す穴として利用される。
（第２実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る回転伝達機構について説明する。なお、第２実施形態の説明では、上述の第１実施形態と同一の構成、機能を有する部材については、同一符号を付し説明を省略、または簡略化する。
図４は、第２実施形態に係る回転伝達機構を示す図である。図４（Ａ）は、一部が破断された回転伝達機構の上面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すＦ−Ｆ’線の断面図であり、回転伝達機構を側方から見た図である。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）に示すＧ−Ｇ’線の断面図であり、回転伝達機構を上方から見た図である。図４（Ａ）では、図４（Ａ）に示すＥ−Ｅ’から左は、出力板を省略して図示している。
第２実施形態では、上述の第１実施形態で説明した各回転体１〜６が、ギア（歯車）により形成されている点で第１実施形態と異なっていため、その点を中心に説明する。
図４に示すように、回転伝達機構２０は、回転伝達機構２０の内側に配置され、軸Ｏ−Ｏ’を中心に回転可能な太陽ギア２１と、太陽ギア２１と同軸で配置され、太陽ギア２１の外側で回転可能なリングギア２２とを有する。回転伝達機構２０の入力側２０Ａ（下段）には、モータに接続された駆動ギア２５と、駆動ギア２５に対向する位置に設けられるギア２６とが配置される。また、回転伝達機構２０の出力側２０Ｂ（上段）には、太陽ギア２１の周囲を自転しながら公転する第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４とが配置される。
太陽ギア２１は、第１実施形態で説明した内側回転体１に、リングギア２２は、外側回転体２に、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４は、第１の遊星回転体３及び第２の遊星回転体４にそれぞれ対応している。また、駆動ギア２５は、駆動回転体５に、ギア２６は、回転体６にそれぞれ対応している。
第２実施形態の説明では、入力側２０Ａにおける、太陽ギア２１のピッチ円半径（外径）をＲ１１とし、出力側２０Ｂにおける、太陽ギア２１のピッチ円半径（外径）をＲ１２として説明する。同様に、入力側２０Ａにおける、リングギア２２のピッチ円半径（内径）をＲ２１とし、出力側２０Ｂにおける、リングギア２２のピッチ円半径（内径）をＲ２２として説明する。また、駆動ギア２５のピッチ円半径をＲｉｎとし、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４のピッチ円半径をＲ３とする。
図５は、上記各ギア２１〜２６のピッチ円半径及び歯数の組み合わせの一例を示す表である。なお、図５に示す例では、モジュールｍ（ｍ＝ピッチ円直径／歯数Ｎ）は、０．５とした。
ここで、モジュールｍが０．５の場合、上記各ギア２１〜２６のピッチ円半径Ｒ（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒｉｎ、Ｒ３）と、各ギア２１〜２６の歯数Ｎ（Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２、Ｎｉｎ、Ｎ３）の関係は、以下の式（１１）で表される。
Ｒ＝１／４Ｎ（Ｒ１１＝１／４Ｎ１１、Ｒ１２＝１／４Ｎ１２、Ｒ２１＝１／４Ｎ２１、Ｒ２２＝１／４Ｎ２２、Ｒｉｎ＝１／４Ｎｉｎ、Ｒ３＝１／４Ｎ３）・・・（１１）。
式（１１）を上記式（１０）に代入すると、減速比は、以下の式（１２）で表される。
（減速比）＝Ｎｉｎ（Ｎ２２／Ｎ２１−Ｎ１２／Ｎ１１）／（Ｎ２２＋Ｎ１２）・・・（１２）。
この式（１２）に図４に示す各ギア２１〜２６の歯数Ｎを代入すると、減速比を求めることができ、図５に示す例では、減速比は、１／５４０となることが分かる。
以上、第２実施形態は、簡単に説明したが、基本的な動作や、奏する効果については、上述の第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
（搬送装置の第１実施形態）
次に、回転伝達機構の利用形態の一例として、回転伝達機構を搭載した搬送装置について説明する。
図６は、本実施形態に係る搬送装置の上面図であり、図７は、搬送装置の断面図であり、搬送装置を側方から見た図である。なお、図７では、アーム機構の図示を省略している。
これらの図に示すように、本実施形態に係る搬送装置１００は、アーム機構３０と、アーム機構３０を駆動するためのベース部１２０とを備える。
ベース部１２０は、アーム機構３０を伸縮及び旋回させるための上部駆動機構４０と、下部駆動機構５０とを備えている。上部駆動機構４０は、上部回転伝達機構４１と、これを駆動する上部モータ４２とを有する。下部駆動機構５０は、下部回転伝達機構５１と、これを駆動する下部モータ５２とを有する。
また、ベース部１２０は、下部回転伝達機構５１の回転をアーム機構３０に伝達する回転可能な内軸６１と、上部回転伝達機構４１の回転をアーム機構３０に伝達する、内軸６１の外側で回転可能な外軸６２とを備えている。
さらに、ベース部１２０は、外軸６２に連結された、アーム機構３０を旋回可能に支持する旋回台６３と、ボールベアリング８１を介して外軸６２を支持するフランジ部７１と、フランジ部７１、上部駆動機構４０、及び下部駆動機構５０を支持する支柱７２とを備えている。
アーム機構３０は、平行リンク機構３６と、平行リンク機構３６の先端側に設けられた載置台取り付け基部３８と、載置台取り付け基部３８に取り付けられた載置台３７とを含む。平行リンク機構３６は、第１のリンクバー３１〜第４のリンクバー３４と、これらのリンクバーよりも短い第５のリンクバー３５とにより構成される。
第１のリンクバー３１の一端部は、旋回台６３の中央から突出する内軸６１と連結され、第１のリンクバー３１の他端部は、第５のリンクバー３５を介して、第４のリンクバー３４の一端部と連結されている。第２のリンクバー３２の一端部は、ボールベアリング８２を介して旋回台６３に回転可能に取り付けられた従動軸６４に連結されている。第２のリンクバー３２の他端部は、第５のリンクバー３５を介して第３のリンクバー３３に連結されている。
第３のリンクバー３３及び第４のリンクバー３４の先端側には、載置台取り付け基部３８が設けられる。載置台取り付け基部３８には、搬送対象物（図示せず）を載置する載置台３７が取り付けられる。本実施形態では、搬送対象物は、典型的には、半導体ウェハ基板、例えばディスプレイに用いられるガラス基板等である。
外軸６２と旋回台６３とは固定されており、アーム機構３０は、外軸６２の回転により、旋回台６３とともに旋回可能とされている。また、アーム機構３０は、内軸６１の回転により伸縮（屈曲）可能とされている。載置台３７は、平行リンク機構３６の伸縮（屈曲）により、旋回台６３の遠心方向に、直線的に移動可能とされている。
上部回転伝達機構４１及び下部回転伝達機構５１は、同軸で配置され、上部回転伝達機構４１は、下部回転伝達機構５１の上方に（下部回転伝達機構５１は、上部回転伝達機構４１の下方に）配置される。上部モータ４２及び下部モータ５２には、それぞれ、電力供給等に用いられるケーブル４３、５３が設けられる。
上部駆動機構４０及び下部駆動機構５０は、支柱７２に固定されており、これにより、上部駆動機構４０及び下部駆動機構５０は、ベース部１２０の内部において、所定の位置に固定される。
内軸６１は、ボールベアリング８３を介して外軸６２に回転可能に支持されている。内軸６１の上端部は、旋回台６３から突出し、アーム機構３０の第１のリンクバー３１に連結されている。内軸６１の下端部は、カップリング６５を介して下部回転伝達機構５１の出力板６９に連結される。内軸６１は、上部回転伝達機構４１に設けられた中空部６０（図８参照）を介して、アーム機構３０と、下部回転伝達機構５１とを連結している。つまり、上部回転伝達機構４１の中空部６０は、内軸６１を通す穴として利用される。
外軸６２の上部は、上述のように旋回台６３に固定されており、外軸６２の下部は、旋回板６６に連結されている。旋回板６６は、中央に開口を有する円板状の部材であり支柱６７を介して上部回転伝達機構４１の出力板６８に連結されている。
図８は、上部駆動機構４０の断面図であり、上部駆動機構４０を側方から見た図である。なお、図８の説明では、上述の第２実施形態に係る回転伝達機構２０（ギアにより形成された回転伝達機構）と同様の機能及び構成を有する部材については同一符号を付し、異なる点を中心に説明する。
上部回転伝達機構４１は、太陽ギア２１、リングギア２２、第１の遊星ギア２３、第２の遊星ギア２４、駆動ギア２５、ギア２６及び出力板６８を有する。上部回転伝達機構４１は、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４と、出力板６８との間に介在された回転可能な出力軸４４をさらに有している。
また、上部回転伝達機構４１は、上部回転伝達機構４１のベースとなるベース部材４５と、ベース部材４５に固定され、上部回転伝達機構４１の側周部を形成する側壁部材４６と、側壁部材４６に固定され、出力軸４４を上方から押さえる押さえ板４７とを有している。
太陽ギア２１は、軸Ｏ−Ｏ’を中心に回転可能であり、太陽ギア２１の中央は、中空とされている。太陽ギア２１は、外周部において、入力側２０Ａ（下段）で駆動ギア２５及びギア２６に噛み合わされ、出力側２０Ｂ（上段）で第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４と噛み合わされている。
リングギア２２は、太陽ギア２１と同軸で配置されており、内周部において、入力側２０Ａで駆動ギア２５及びギア２６と噛み合わされ、出力側２０Ｂで第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４と噛み合わされている。
入力側２０Ａに配置される駆動ギア２５は、連結部４８を介して、上部モータ４２の出力軸１５に固定され、上部モータ４２の回転運動を上部回転伝達機構４１に入力する。上部モータ４２は、上部回転伝達機構４１のベース部材４５に固定される。上部回転伝達機構４１の入力側２０Ａにおいて、太陽ギア２１を挟み込んで駆動ギア２５と対向する位置に配置されるギア２６は、ニードルベアリング８５を介して、ベース部材４５に固定された軸７５に回転可能に支持されている。
上部回転伝達機構４１の出力側２０Ｂに配置され、太陽ギア２１の周囲を公転する、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４は、それぞれニードルベアリング８６、８７を介して軸７６、７７に回転可能に支持されている。
第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４を回転可能に支持する軸７６、７７は、出力軸４４に固定されている。これにより、出力軸４４は、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４が太陽ギア２１の周囲を公転した際に、軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として回転可能とされている。
出力軸４４には、中央に軸Ｏ−Ｏ’に沿って上面及び底面を貫通するように貫通口４９が形成されている。出力軸４４は、出力軸４４の上部４４ａの外径が出力軸の下部４４ｂの外径よりも大きく形成されている。
出力軸の下部４４ｂの外周面と、ベース部材４５との間には、第１のＯリング８８が設けられ、出力軸の上部４４ａの外周面と、押さえ板４７との間には、第２のＯリング８９が設けられる。この２つのＯリング８８、８９により、出力軸４４、ベース部材４５、側壁部材４６及び押さえ板４７に囲まれた空間が封止される。この封止された空間には、グリース、油などの潤滑剤が注入される。
これにより、上記各ギア２１〜２６の回転運動を滑らかにすることができ、また、ベース部材４５や押さえ板４７に対する出力軸４４の回転運動を滑らかにすることができる。なお、搬送装置１００が真空中で使用される場合には、潤滑剤として、真空用グリース（例えば、ソルベイソレキシス社製ＹＶＡＣ１）が用いられればよい。
出力板６８は、出力軸４４の上方で出力軸４４に固定され、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４の公転により、出力軸４４とともに軸Ｏ−Ｏ’を中心軸として回転可能とされている。出力板６８には、中央に開口１４が形成され、この開口１４と、出力軸４４の貫通口４９により上部回転伝達機構の中空部６０が形成される。
なお、下部回転伝達機構５１の構成については、上部回転伝達機構４１の構成と同様であるため、詳細については説明を省略する。下部回転伝達機構５１については、上部回転伝達機構４１と同様の機能、構成を有する部材は、同一符号を付して説明する。
［動作説明］
次に搬送装置１００の動作について説明する。
まず、下部駆動機構５０の駆動により、アーム機構３０が伸縮（屈曲）される場合の動作について説明する。
下部モータ５２が駆動されると、モータの出力軸１５に固定された駆動ギア２５が、例えば、上部から見て反時計回りに回転される。駆動ギア２５が反時計回りに回転されると、駆動ギア２５と噛み合う太陽ギア２１が時計回りに回転され、リングギア２２が反時計回りに回転される。太陽ギア２１及びリングギア２２が回転されると、入力側２０Ａでは、太陽ギア２１及びリングギア２２に噛み合うギア２６が定位置で反時計回りに回転される。
一方、出力側２０Ｂでは、太陽ギア２１及びリングギア２２が回転されると、これらのギア２１、２２に噛み合う第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４が、自転しながら、太陽ギア２１の周囲を反時計回りに公転する。第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４が太陽ギア２１の周囲を反時計回りに公転すると、ニードルベアリング８６、８７及び軸７６、７７を介して、２つの遊星回転体２３、２４に連結された出力軸４４が反時計回りに回転される。出力軸４４の反時計回りの回転により、出力板６９及び内軸６１が反時計回りに回転され、アーム機構３０が伸縮される。この場合、アーム機構３０の載置台３７は、平行リンク機構３６の伸縮により、旋回台６３の遠心方向に直線的に移動される。
次に、上部駆動機構４０の駆動により、アーム機構３０が旋回される場合の動作について説明する。
上部モータ４２が駆動されると、駆動ギア２５、太陽ギア２１、リングギア２２、ギア２６、第１の遊星ギア２３、第２の遊星ギア２４及び出力軸４４が回転される。出力軸４４が回転されると、出力板６８、支柱６７、旋回板６６、外軸６２、及び旋回台６３が回転され、アーム機構３０が旋回される。なお、内軸６１が固定された状態で外軸６２だけが回転されると、アーム機構３０が旋回しながら伸縮してしまう。そこで、アーム機構３０が伸縮しないように、下部駆動機構５０により内軸６１も外軸６２と同じ方向に同じ速度で回転させる。
次に、比較例に係る搬送装置３００を例に挙げて、モータに接続されるケーブルの巻きつきなどの問題点について説明する。
図９は、比較例に係る搬送装置３００を示す斜視図である。
図９に示すように搬送装置３００は、複数のリンクバー９１〜９５及び基板保持部９６を有するアーム機構９０と、アーム機構９０を伸縮させる第１のモータ１０１と、第１のモータ１０１に接続された第１のケーブル１０２と、第１のリンクバー９１の基端部及び第１のモータ１０１を連結する軸１０３とを有している。
また、搬送装置３００は、旋回台１１１を有し、内部に第１のモータを搭載する搬送装置本体１１０と、搬送装置本体１１０に設けられた第１のギア１１２とを有している。搬送装置３００は、搬送装置本体１１０及びアーム機構９０を旋回させる第２のモータ１０４と、第２のモータに接続された第２のケーブル１０５と、第１のギア１１２に噛み合わされ、第２のモータ１０４の出力軸１０６に設けられた第２のギア１０７とを有している。
この搬送装置３００では、第１のモータ１０１が駆動されると、軸１０３が回転され、アーム機構９０が伸縮さされる。また、第２のモータ１０４が駆動されると、第２のギア１０７及び第１のギア１１２が回転され、搬送装置本体１１０及びアーム機構９０が旋回される。
第２のモータ１０４が駆動され、アーム機構９０が旋回される場合、アーム機構９０とともに、搬送装置本体１１０が回転されるため、搬送装置本体１１０内に搭載された第１のモータ１０１も同時に回転してしまう。このとき、第１のモータ１０１に接続された第１のケーブル１０２が搬送装置３００の周囲に巻きついてしまう。その結果、ケーブルに負担がかかってしまい、ケーブルが断線してしまう恐れがある。また、ケーブルが搬送装置に巻きついてしまうため、アーム機構９０を一方向に３６０°以上旋回できないといった問題もある。
ここで、ケーブルの巻きつきの問題を回避するために、第１のケーブル１０２をそのまま下に垂らす方法も考えられる。しかしながら、この場合、アーム機構９０の旋回時に、第１のケーブル１０２にねじれによる負担がかかり、第１のケーブル１０２が断線してしまう恐れがある。第１のケーブル１０２に加わる、ねじれによる負荷を低減するためには、第１のケーブル１０２を長く下まで垂らす必要がある。この場合、搬送装置３００全体の高さが大きくなるという問題が生じる。
また、ケーブルの巻きつきの問題を回避するために、ベルト及びプーリを用いてアーム機構を旋回させるといった方法も考えられる。しかしながら、ベルト及びプーリを用いてアーム機構の旋回動作を制御する場合、プーリの正逆回転の際に、ベルトのテンションが変わってしまい、旋回動作の精密な制御ができないといった問題が生じる。
ここで、搬送装置３００の位置精度向上、部品点数削減、省スペース化のために、第２のモータ１０４を第１のモータ１０１の直下に配置し、第２のモータ１０４で直接、搬送装置本体１１０を回転させる方法が考えられる。しかしながら、この場合、第１のケーブル１０２が第２のモータ１０４に巻きついてしまうという問題が生じる。
本実施形態に係る搬送装置１００では、上部駆動機構４０及び下部駆動機構５０は、それぞれ支柱７２に固定されているため、上部駆動機構４０自体、及び下部駆動機構５０自体が回転することはない。したがって、上部モータ４２及び下部モータ５２に接続されたケーブル４３、５３が、搬送装置１００に巻きついてしまうことはなく、ケーブル４３、５３が破断されてしまうなどといった問題は発生しない。
このように、本実施形態に係る搬送装置１００は、ケーブルの巻きつきの問題を解消することができる。これは、上部回転伝達機構４１の中空部６０が内軸６１を通す穴として利用されるため、アーム機構３０を旋回させたときでも、上部駆動機構４０の上部モータ４２と下部駆動機構５０の下部モータ５２との空間的な位置が変わらないためであり、上部駆動機構４０と下部駆動機構５０とが互いに干渉することがないためである。
さらに、本実施形態に係る搬送装置１００に搭載された、上部回転伝達機構４１及び下部回転伝達機構５１は、上述のように、高い減速比（例えば、１／５００程度）を有している。したがって、本実施形態では、アーム機構３０の旋回動作及び伸縮動作を高精度で制御することができる。
（搬送装置の第２実施形態）
次に、搬送装置の第２実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る搬送装置を示す断面図であり、搬送装置を側方から見た図である。第２実施形態に係る搬送装置の上面図については、上述の図６と同様であり、上部駆動機構、または下部駆動機構の側方断面図については、上述の図８と同様である。なお、第２実施形態に係る搬送装置２００の説明では、上述の第１実施形態に係る搬送装置１００と同様の機能及び構成を有する部材については、同一符号を付し、説明を省略、または簡略化する。
第２実施形態に係る搬送装置２００においては、上部駆動機構４０が内軸６１を回転させ、下部駆動機構５０が外軸を回転させる点、及び下部回転伝達機構５１の中空部６０がケーブル４３を通す穴として利用されている点が上述の第１実施形態の搬送装置１００と異なっている。従って、その点を中心に説明する。
図１０に示すように、搬送装置２００は、上部回転伝達機構４１及び上部モータ４２を有する上部駆動機構４０と、下部回転伝達機構５１及び下部モータ５２を有し、上部駆動機構４０の下方に配置された下部駆動機構５０とを備えている。
上部駆動機構４０の出力板６８は、カップリング６５を介して内軸６１の下端部と連結されている。下部駆動機構５０の出力板６９は、支柱７４、支柱７３及び旋回板６６を介して外軸６２の下部に連結されている。
上部駆動機構４０は、支柱７３及び支柱７４に固定され、下部駆動機構５０は、支柱７２に固定される。
上部モータ４２に接続されるケーブル４３は、下部回転伝達機構５１の中空部６０を介して搬送装置２００の外部に引き出される。つまり、下部回転伝達機構５１の中空部６０は、上部モータ４２のケーブル４３を通す穴として利用される。
次に、搬送装置２００の動作について説明する。
上部駆動機構４０の上部モータ４２が駆動されると、駆動ギア２５、太陽ギア２１、リングギア２２、ギア２６、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４が回転し、出力軸４４及び出力板６８が所定の減速比（例えば、１／５００程度）で回転する。出力板６８が回転されると、出力板６８にカップリング６５を介して連結された内軸６１が回転され、アーム機構３０が伸縮される。
一方、下部駆動機構５０の下部モータ５２が駆動されると、下部回転伝達機構５１の出力板６９、支柱７４、支柱７３、上部駆動機構４０、旋回板６６、外軸６２、旋回台６３が回転され、アーム機構３０が旋回される。
下部モータ５２が駆動され、アーム機構３０が旋回されるとき、上部駆動機構４０自体が回転されるので上部モータ４２及び上部モータ４２に接続されたケーブル４３も同時に回転してしまう。
しかしながら、搬送装置２００では、下部回転伝達機構５１の中空部６０がケーブル４３を通す穴として利用されているため、ケーブル４３が搬送装置２００の周囲に巻きついてしまうことを防止することができる。これにより、ケーブル４３が破断してしまうことを防止することができる。さらに、搬送装置２００においても、第１実施形態に係る搬送装置１００と同様に、高い減速比を有する回転伝達機構４１、５１が用いられているため、アーム機構３０の旋回動作及び伸縮動作を高精度で制御することができる。
（駆動装置に係る実施の形態）
次に、回転伝達機構を搭載した駆動装置について説明する。
上記したように、回転伝達機構１０（または、回転伝達機構２０、４１、５１以下同様）は、単純な構造により高減速比が実現されており、小型化、薄型化も容易である。この回転伝達機構１０は、上記した搬送装置１００、２００以外にも、さまざまな種類の駆動装置に用いることができる。
本実施形態では、種々の駆動装置を例に挙げ、回転伝達機構１０の利用形態について説明する。
図１１は、駆動装置の構造を示す、機能的なブロック図である。
図１１に示すように、駆動装置１５０は、モータ等により構成された駆動源１５１と、回転伝達機構１０と、回転伝達機構１０を介して駆動源１５１により駆動される被駆動部１５２とを有する。
駆動装置１５０としては、上記搬送装置１００、２００の他、例えば、一軸方向に移動可能なＸ軸テーブル装置、面内２軸方向に移動可能なＸＹ軸テーブル装置、直交する３軸方向に移動可能なＸＹＺ軸テーブル装置、回転テーブル装置、巻き上げ式の昇降装置、人型ロボット、動物型ロボット、レスキューロボット、工作装置、電動シリンダ、電動ジャッキ、コンベア、クレーン、フォークリフトなどが挙げられる。また、駆動装置１５０としては、ラジコン装置、自動ドア、自動ポンプ、送風装置、印刷装置、自動販売機、自動改札機、エレベータ、エスカレータ、つり用自動リールなどが挙げられる。
なお、駆動装置１５０は、これらに限定されない。回転伝達機構１０の利用形態として挙げられる駆動装置１５０は、典型的には、駆動源１５１に駆動される装置であれば、何であっても構わない。
回転伝達機構１０は、駆動源１５１からの入力を高減速比で、被駆動部１５２へ出力する。
被駆動部１５２は、回転伝達機構１０の出力により駆動される部材である。被駆動部１５２は、駆動装置１５０の種類によって異なる。
例えば、駆動装置１５０が回転テーブル装置の場合、被駆動部１５２は回転テーブルであり、駆動装置１５０が巻き上げ式の昇降装置の場合、被駆動部１５２は、回転によりロープを巻き上げるドラムである。駆動装置１５０が人型ロボットや動物型ロボットの場合、被駆動部１５２は例えば、関節部である。また、駆動装置１５０がＸ軸テーブル装置の場合、被駆動部１５２は、Ｘ軸テーブルであり、駆動装置１５０が電動シリンダ、電動ジャッキの場合、被駆動部１５２は、ロッドである。
被駆動部１５２は、回転伝達機構１０の出力により回転運動される場合と、回転伝達機構１０の出力により直線運動される場合とが挙げられる。
被駆動部１５２が回転運動される場合、回転伝達機構１０の高減速比により、被駆動部１５２を高精度に回転制御（位置制御）することができる。例えば、回転テーブルを高精度に回転制御したり、人型ロボットの関節部を高精度に回転制御したりすることができる。また、回転伝達機構１０の高減速比により、被駆動部１５２を強い力（トルク）で回転させることができる。例えば、巻き上げ式の昇降装置のドラムを強い力で回転させることができる。この場合、駆動源１５１としてパワーの小さなモータが用いられても、大きなパワーの昇降装置を得ることができる。
被駆動部１５２が直線運動される場合、例えば、ボールネジなどにより、回転伝達機構１０の回転運動が直線運動に変換される。この場合、回転伝達機構の高減速比により、被駆動部１５２を高精度に直線制御（位置制御）することができる。例えば、Ｘ軸テーブル装置のＸ軸テーブルを高精度に直線制御（位置制御）することができる。
また、回転伝達機構の高減速比により、被駆動部１５２を高推進力で直線駆動させることができる。例えば、電動シリンダ、電動ジャッキのロッドを高推進力で直線駆動させることができる。この場合、駆動源としてパワーの小さなモータが用いられても、大きなパワーの電動シリンダや、電動ジャッキなどを得ることができる。
なお、回転伝達機構１０（または、回転伝達機構２０、４１、５１）の中空部９（または、中空部６０）は、ケーブルや冷水パイプを通す穴としてさまざまな用途に用いられる。しかしながら、中空部９は、必ずしも回転伝達機構１０に設けられていなくてよい。回転伝達機構１０に中空部９が設けられていなくとも、被駆動部１４２を高精度に位置制御したり、高推進力で駆動させたりすることは可能である。
（各種変形例）
本発明に係る実施の形態は、以上説明した実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
上記各実施形態では、搬送装置１００（または、搬送装置２００、以下同様）に用いられる上部回転伝達機構４１及び下部回転伝達機構５１は、ギアにより形成されるとして説明した。しかし、これに限られず、搬送装置１００に用いられる回転伝達機構４１、５１は、回転体により形成されてももちろん構わない。
上記各実施形態では、駆動回転体５（または、駆動ギア２５、以下同様）と、回転体６（または、ギア２６、以下同様）との相対位置が、軸Ｏ−Ｏ’の周囲で１８０°離れた位置であるとして説明した。しかし、上記相対位置は、必ずしも軸Ｏ−Ｏ’の周囲で１８０°離れた位置でなくてもよい。第１の遊星回転体と、第２の遊星回転体の相対位置についても同様である。
上記各実施形態では、遊星回転体３、４の個数は、２つであるとして説明した。しかし、これに限られず、遊星回転体の個数は、２つ以上であってもよい。同様に、駆動回転体５及び回転体６の個数も２つ以上で合っても構わない。
１…内側回転体
２…外側回転体
３…第１の遊星回転体
４…第２の遊星回転体
５…駆動回転体
６…回転体
８、４９…貫通口
９、６０…中空部
１０、２０…回転伝達機構
１１、６８、６９…出力板
１６…モータ
２１…太陽ギア
２２…リングギア
２３…第１の遊星ギア
２４…第２の遊星ギア
２５…駆動ギア
２６…ギア
３０…アーム機構
３７…載置台
４０…上部駆動機構
４１…上部回転伝達機構
４２…上部モータ
４３、５３…ケーブル
４４…出力軸
５０…下部駆動機構
５１…下部回転伝達機構
５２…下部モータ
６１…内軸
６２…外軸
１００、２００…搬送装置
１５０…駆動装置
１５１…駆動源
１５２…被駆動部
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体とを具備する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
本発明では、駆動回転体が駆動源により回転されると、第１の内周部で駆動回転体に当接する第２の回転体が一の回転方向に回転される（例えば、これを正回転とする。）。また、第１の外周部で駆動回転体に当接する第１の回転体が一の回転方向とは逆の回転方向に回転される（例えばこれを逆回転とする。）。
この場合、複数の遊星回転体は、第２の段で第１の回転体の第２の外周部及び第２の回転体の第２の内周部に当接しているため、複数の遊星回転体は、自転しながら第１の回転体の周囲を公転する（例えばこれを正公転とする。）。このとき、第２の内周部及び第２の外周部のそれぞれの絶対値的な回転速度にわずかな差が発生するため、遊星回転体を第１の回転体の周囲で非常にゆっくりと公転させることができる。
これにより、本発明の一形態に係る回転伝達機構は、高い減速比を得ることができる。また、本発明では、２段で高い減速比を得ることが可能であるため、回転伝達機構の小型化も容易である。
本発明の一形態に係る搬送装置は、アーム機構と、第１の回転伝達体とを具備する。
前記アーム機構は、搬送対象物を載置する載置部を有し、伸縮可能である。
前記第１の回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する第１の回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体と、出力部とを有する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
前記出力部は、前記アーム機構を伸縮させるために、前記複数の遊星回転体の公転運動を前記アーム機構に出力する。
本発明では、高い減速比を有する第１の回転伝達機構によりアーム機構を伸縮させることができるため、高精度でアーム機構の伸縮動作を制御することができる。
本発明の一実施形態に係る回転伝達機構を示す図である。 本発明の一実施形態に係る回転伝達機構の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る回転伝達機構が有する各回転体の半径（内半径、または外半径）の一例を示す図である。 他の実施形態に係る回転伝達機構を示す図である。 他の実施形態に係る回転伝達機構が有する各ギアのピッチ円半径及び歯数の組み合わせの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る搬送装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る搬送装置の断面図であり、搬送装置を側方から見た図である。 上部駆動機構の断面図であり、上部駆動機構を側方から見た図である。 比較例に係る搬送装置を示す斜視図である。 他の実施の形態に係る搬送装置を示す断面図であり、搬送装置を側方から見た図である。 本発明の一形態に係る駆動装置の構造を示す、機能的なブロック図である。
本発明の一形態に係る回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体とを具備する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
本発明では、駆動回転体が駆動源により回転されると、第１の内周部で駆動回転体に当接する第２の回転体が一の回転方向に回転される。また、第１の外周部で駆動回転体に当接する第１の回転体が一の回転方向とは逆の回転方向に回転駆動される。
この場合、複数の遊星回転体は、第２の段で第１の回転体の第２の外周部及び第２の回転体の第２の内周部に当接しているため、複数の遊星回転体は、自転しながら第１の回転体の周囲を公転する。このとき、第２の内周部及び第２の外周部のそれぞれの絶対値的な回転速度にわずかな差が発生するため、遊星回転体を第１の回転体の周囲で非常にゆっくりと公転させることができる。
これにより、本発明の一形態に係る回転伝達機構は、高い減速比を得ることができる。また、本発明では、２段で高い減速比を得ることが可能であるため、回転伝達機構の小型化も容易である。
本発明の一形態に係る搬送装置は、アーム機構と、第１の回転伝達体とを具備する。
前記アーム機構は、搬送対象物を載置する載置部を有し、伸縮可能である。
前記第１の回転伝達機構は、第１の段と、第２の段とを有する第１の回転伝達機構であって、第１の回転体と、第２の回転体と、駆動回転体と、複数の遊星回転体と、出力部とを有する。
前記第１の回転体は、第１の外周部と、第２の外周部とを有する。
前記第１の外周部は、前記第１の段に設けられる。
前記第２の外周部は、前記第２の段に設けられる。
前記第２の回転体は、第１の内周部と、第２の内周部とを有する。
前記第１の内周部は、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する。
前記第２の内周部は、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する。
前記駆動回転体は、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される。
前記各遊星回転体は、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する。
前記出力部は、前記アーム機構を伸縮させるために、前記複数の遊星回転体の公転運動を前記アーム機構に出力する。
本発明では、高い減速比を有する第１の回転伝達機構によりアーム機構を伸縮させることができるため、高精度でアーム機構の伸縮動作を制御することができる。
上記搬送装置において、前記第２の回転伝達機構は、前記第１の回転伝達機構の同心軸上で、前記第１の回転伝達機構の下方に配置されてもよい。
この場合、前記第２の回転伝達機構の前記第２の回転体は、上面と、底面と、前記上面及び底面を貫通する貫通口とをさらに有していてもよい。
第２の回転伝達機構の貫通口は、例えば、第１の回転伝達機構の駆動源に接続されるケーブルを通す穴として利用される。本発明では、アーム機構が旋回される場合、第２の回転伝達機構の回転により、アーム機構と一緒に第１の回転伝達機構も回転することになる。この場合、第１の回転伝達機構の駆動源も回転する。しかしながら、本発明では、貫通口が第１の回転伝達機構の駆動源に接続されたケーブルを通す穴として利用されているので、ケーブルをあらかじめとぐろ状に巻いておく必要もなく、ケーブルの繰り返しの曲げ変位も発生しない。また、ケーブルが搬送装置の周囲に巻きついてしまうことも防止することができる。
同様に、駆動回転体５が反時計回りに一回転されると、駆動回転体５と、外側回転体２の内周面２ａとの接点Ｄが、第１の内周面２ａに沿って２πＲｉｎ移動する。入力側１０Ａにおける、外側回転体２の内半径は、Ｒ２１であるため、外側回転体２は、反時計回りに以下の式（２）に示す角度θ２回転される。
θ２＝２πＲｉｎ／Ｒ２１・・・（２）。
図３は、上記各回転体１〜５の半径（内半径、または外半径）の一例を示す表である。
第２実施形態の説明では、入力側２０Ａにおける、太陽ギア２１のピッチ円半径（外半径）をＲ１１とし、出力側２０Ｂにおける、太陽ギア２１のピッチ円半径（外半径）をＲ１２として説明する。同様に、入力側２０Ａにおける、リングギア２２のピッチ円半径（内半径）をＲ２１とし、出力側２０Ｂにおける、リングギア２２のピッチ円半径（内半径）をＲ２２として説明する。また、駆動ギア２５のピッチ円半径をＲｉｎとし、第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４のピッチ円半径をＲ３とする。
一方、出力側２０Ｂでは、太陽ギア２１及びリングギア２２が回転されると、これらのギア２１、２２に噛み合う第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４が、自転しながら、太陽ギア２１の周囲を反時計回りに公転する。第１の遊星ギア２３及び第２の遊星ギア２４が太陽ギア２１の周囲を反時計回りに公転すると、ニードルベアリング８６、８７及び軸７６、７７を介して、２つの遊星ギア２３、２４に連結された出力軸４４が反時計回りに回転される。出力軸４４の反時計回りの回転により、出力板６９及び内軸６１が反時計回りに回転され、アーム機構３０が伸縮される。この場合、アーム機構３０の載置台３７は、平行リンク機構３６の伸縮により、旋回台６３の遠心方向に直線的に移動される。
なお、回転伝達機構１０（または、回転伝達機構２０、４１、５１）の中空部９（または、中空部６０）は、ケーブルや冷水パイプを通す穴としてさまざまな用途に用いられる。しかしながら、中空部９は、必ずしも回転伝達機構１０に設けられていなくてよい。回転伝達機構１０に中空部９が設けられていなくとも、被駆動部１５２を高精度に位置制御したり、高推進力で駆動させたりすることは可能である。

Claims (9)

  1. 第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、
    前記第１の段に設けられた第１の外周部と、前記第２の段に設けられた第２の外周部とを有する第１の回転体と、
    前記第１の段で前記第１の外周部に対向する第１の内周部と、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する第２の内周部とを有する第２の回転体と、
    前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される駆動回転体と、
    前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する複数の遊星回転体と
    を具備する回転伝達機構。
  2. 請求項１に記載の回転伝達機構であって、
    前記第１の回転体は、上面と、底面と、前記上面及び前記底面を貫通する貫通口とをさらに有する回転伝達機構。
  3. 請求項１に記載の回転伝達機構であって、
    前記第１の回転体、前記第２の回転体、前記駆動回転体、及び前記各遊星回転体は、歯車により形成される回転伝達機構。
  4. 搬送対象物を載置する載置部を有し、伸縮可能なアーム機構と、
    第１の段と、第２の段とを有する第１の回転伝達機構であって、前記第１の段に設けられた第１の外周部と、前記第２の段に設けられた第２の外周部とを有する第１の回転体と、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する第１の内周部と、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する第２の内周部とを有する第２の回転体と、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される駆動回転体と、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する複数の遊星回転体と、前記アーム機構を伸縮させるために前記複数の遊星回転体の公転運動を前記アーム機構に出力する出力部とを有する第１の回転伝達機構と
    を具備する搬送装置。
  5. 請求項４に記載の搬送装置であって、
    第１の段と、第２の段とを有する第２の回転伝達機構であって、前記第１の段に設けられた第１の外周部と、前記第２の段に設けられた第２の外周部とを有する第１の回転体と、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する第１の内周部と、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する第２の内周部とを有する第２の回転体と、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される駆動回転体と、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する複数の遊星回転体と、前記アーム機構を旋回させるために、前記複数の遊星回転体の公転運動を前記アーム機構に出力する出力部とを有する第２の回転伝達機構
    をさらに具備する搬送装置。
  6. 請求項５に記載の搬送装置であって、
    回転可能であり、前記第１の回転伝達機構の前記出力部の回転運動を前記アーム機構に伝達する内軸と、
    回転可能であり、前記内軸の外側に前記内軸と同軸で配置され、前記第２の回転伝達機構の前記出力部の回転運動を前記アーム機構に伝達する外軸と
    をさらに具備する搬送装置。
  7. 請求項６に記載の搬送装置であって、
    前記第２の回転伝達機構は、前記第１の回転伝達機構の同心軸上で、前記第１の回転伝達機構の上方に配置され、
    前記第２の回転伝達機構の前記第２の回転体は、上面と、底面と、前記上面及び底面を貫通する貫通口とをさらに有し、
    前記内軸は、前記第２の回転伝達機構の前記貫通口を介して、前記アーム機構及び前記第１の回転伝達機構の出力部に連結される
    搬送装置。
  8. 請求項６に記載の搬送装置であって、
    前記第２の回転伝達機構は、前記第１の回転伝達機構の同心軸上で、前記第１の回転伝達機構の下方に配置され、
    前記第２の回転伝達機構の前記第２の回転体は、上面と、底面と、前記上面及び底面を貫通する貫通口とをさらに有する
    搬送装置。
  9. 第１の段と、第２の段とを有する回転伝達機構であって、前記第１の段に設けられた第１の外周部と、前記第２の段に設けられた第２の外周部とを有する第１の回転体と、前記第１の段で前記第１の外周部に対向する第１の内周部と、前記第２の段で前記第２の外周部に対向する第２の内周部とを有する第２の回転体と、前記第１の段で前記第１の外周部及び前記第１の内周部に当接し、駆動源により回転される駆動回転体と、前記第２の段で前記第２の外周部及び前記第２の内周部に当接し、前記第１の回転体の周囲を公転する複数の遊星回転体とを有する回転伝達機構と、
    前記複数の遊星回転体の公転による、前記回転伝達機構の出力により駆動される被駆動部と
    を具備する駆動装置。
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