WO2014207873A1

WO2014207873A1 - シザーズギヤ、動力伝達機構、ロボットおよびシザーズギヤの製造方法

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Publication number: WO2014207873A1
Application number: PCT/JP2013/067715
Authority: WO
Inventors: 田中　謙太郎; 敦一番ケ瀬; 正則西
Original assignee: Yaskawa Electric Corp; Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2015-12-27

Abstract

　実施形態に係るシザーズギヤ（４０）にあっては、メインギヤ（５０）と、メインギヤに重合されるサブギヤ（６０）と、メインギヤ穴部（５５）と、サブギヤ穴部（６５）と、挟持部材（７０）とを備える。メインギヤ穴部はメインギヤの重合面（５４）に、サブギヤ穴部はサブギヤの重合面（６４）に穿設される。挟持部材は、メインギヤ穴部およびサブギヤ穴部に部分的に当接しつつ挟持される。また、挟持部材は、メインギヤおよびサブギヤが互いに異なる回転方向にずれることで変形させられた状態で挟持され、変形させられた状態で、メインギヤ穴部およびサブギヤ穴部との当接部分に反発力を生じさせる反発性を有する。

Description

シザーズギヤ、動力伝達機構、ロボットおよびシザーズギヤの製造方法

　開示の実施形態は、シザーズギヤ、動力伝達機構、ロボットおよびシザーズギヤの製造方法に関する。

　従来、例えばロボットにおいて、アクチュエータの駆動力をアームなどの所定の部材へ伝達する動力伝達機構の一部としてシザーズギヤを用い、バックラッシの低減を図るようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

　上記したシザーズギヤは、メインギヤと、サブギヤと、バネとを備えるように構成される。具体的には、メインギヤとサブギヤとが重合する重合面にそれぞれバネの収容溝を設け、収容溝にバネを保持する保持部を取り付ける。そして、保持部が取り付けられた収容溝にバネを設置し、メインギヤとサブギヤとを重合させて接続するようにしている。これにより、シザーズギヤにおいては、バネがメインギヤおよびサブギヤに対して互いに異なる回転方向に付勢力を付与するため、相手側ギヤをメインギヤとサブギヤとで挟み込むこととなってバックラッシを低減するようにしている。

特許第４５２９４５６号公報

　しかしながら、特許文献１記載のシザーズギヤのようにバネを用いると、収容溝に上記したバネの保持部や保持部を取り付ける取付穴などが必要になるため、シザーズギヤの構成が複雑になるおそれがあった。また、シザーズギヤの組立て性の点でも改善の余地があった。

　実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、構成を簡素化しつつ、組立て性を向上させることのできるシザーズギヤ、動力伝達機構、ロボットおよびシザーズギヤの製造方法を提供することを目的とする。

　実施形態の一態様に係るシザーズギヤは、メインギヤと、サブギヤと、メインギヤ穴部と、サブギヤ穴部と、挟持部材とを備える。サブギヤは、前記メインギヤに重合される。メインギヤ穴部は、前記メインギヤの前記サブギヤと重合する重合面に穿設される。サブギヤ穴部は、前記サブギヤの前記メインギヤと重合する重合面であって、前記メインギヤ穴部と対応する位置に穿設される。挟持部材は、前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部に部分的に当接しつつ、前記メインギヤ穴部と前記サブギヤ穴部との間で挟持される。また、前記挟持部材は、前記メインギヤおよび前記サブギヤが互いに異なる回転方向にずれることで変形させられた状態で挟持されるとともに、変形させられた状態で、前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部との当接部分に反発力を生じさせる反発性を有する。

　実施形態の一態様によれば、シザーズギヤの構成を簡素化しつつ、組立て性を向上させることができる。

図１は、第１の実施形態に係るシザーズギヤを備えたロボットを示す側面図である。図２は、図１に示す上部アーム、第１～第３の手首部付近のみを示す部分断面上面図である。図３は、図２に示す上部アーム付近を拡大して示す拡大部分断面上面図である。図４は、図３に示すシザーズギヤを取り出して示す拡大断面図である。図５は、図４に示すシザーズギヤの平面図である。図６は、図５のVI－VI線断面図である。図７は、メインギヤとサブギヤとを、メインギヤ穴部とサブギヤ穴部とを対向させつつ重ね合わせた状態を示す、VI－VI線断面図である。図８は、シザーズギヤの組み立て手順を示すフローチャートである。図９は、第１の実施形態に係るシザーズギヤの変形例を示す拡大断面図である。図１０Ａは、第２の実施形態に係るシザーズギヤのメインギヤ穴部およびサブギヤ穴部付近を拡大して示す拡大断面図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示すシザーズギヤのメインギヤ穴部およびサブギヤ穴部付近の断面を示す、VI－VI線断面図である。図１１Ａは、第２の実施形態に係るシザーズギヤの変形例を示す、メインギヤ穴部およびサブギヤ穴部付近の拡大断面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示すシザーズギヤのメインギヤ穴部およびサブギヤ穴部付近の断面を示す、VI－VI線断面図である。図１２Ａは、第２の実施形態に係るシザーズギヤの変形例を示す、メインギヤ穴部およびサブギヤ穴部付近の拡大断面図である。図１２Ｂは、図１２Ａに示すシザーズギヤのメインギヤ穴部およびサブギヤ穴部付近の断面を示す、VI－VI線断面図である。

　以下、添付図面を参照して、本願の開示するシザーズギヤ、動力伝達機構、ロボットおよびシザーズギヤの製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係るシザーズギヤを備えたロボットを示す側面図である。なお、説明を分かり易くするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸、紙面における左右方向をＹ軸、紙面奥から手前方向をＸ軸とした３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。

　また、以下においては、ロボットの構成について「Ｘ軸方向」「Ｙ軸方向」「Ｚ軸方向」などと表現して説明するが、これらはロボットが図示された姿勢にあるときのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向を意味するものであって、表現した方向に限定されるものではない。

　ロボット１は、図１に示すように、複数のリンクと、各リンクを連結する複数の回転軸（関節軸）Ｊａ～Ｊｆとを有する多関節型ロボットである。かかるロボット１は、リンクとして、ベース１０と、旋回部１１と、下部アーム１２と、上部アーム（第１のリンク）１３と、第１の手首部（第２のリンク。所定の部材）１４と、第２の手首部１５と、第３の手首部１６とを備え、これらは互いに回転可能に連結される。

　具体的には、旋回部１１は、ベース１０に対して回転軸Ｊａ回りに回転可能に連結され、下部アーム１２は、旋回部１１に対し、回転軸Ｊａと垂直な回転軸Ｊｂ回りに回転可能に連結される。また、上部アーム１３は、下部アーム１２に対して回転軸Ｊｂと平行な回転軸Ｊｃ回りに回転可能に連結され、第１の手首部１４は、上部アーム１３に対し、回転軸Ｊｃと垂直な回転軸Ｊｄ回りに回転可能に連結される。

　第２の手首部１５は、第１の手首部１４に対し、回転軸Ｊｄと垂直な回転軸Ｊｅ回りに回転可能に連結され、第３の手首部１６は、第２の手首部１５に対し、回転軸Ｊｅと垂直な回転軸Ｊｆ回りに回転可能に連結される。

　なお、上記した「垂直」「平行」などの語句は、必ずしも数学的に厳密な精度を必要とするものではなく実質的な公差や誤差などについては許容されるものである。また、この明細書において「垂直」なる語句は、２つの直線（例えば回転軸）が同一平面上で直角に交わることのみを意味するものではなく、２つの直線の関係がねじれの位置である場合も含めるものとする。

　ロボット１はさらに、上記した旋回部１１、下部アーム１２、上部アーム１３、第１～第３の手首部１４，１５，１６を回転駆動するアクチュエータＭａ～Ｍｆ（図においては、アクチュエータＭｄのみ図示）を備える。各アクチュエータＭａ～Ｍｆは、具体的には例えばサーボモータである。

　なお、上記のアクチュエータＭａ～Ｍｆをサーボモータとしたが、それに限られるものではなく、例えば油圧モータなど他の種類のモータであってもよい。また、以下においては、アクチュエータを「モータ」と表現する。

　各モータＭａ～Ｍｆについて説明すると、モータＭａは、旋回部１１に接続されて旋回部１１を回転駆動する。モータＭｂは、下部アーム１２に接続されて下部アーム１２を回転駆動し、またモータＭｃは、上部アーム１３に接続されて上部アーム１３を回転駆動する。

　モータＭｄは、上部アーム１３に取り付けられるとともに、出力軸（図１で見えず）が動力伝達機構２０を介して第１の手首部１４に接続される。したがって、モータＭｄは、駆動力が動力伝達機構２０を介して第１の手首部１４へ伝達されて、第１の手首部１４を回転駆動する。

　なお、本実施形態に係る動力伝達機構２０においては、モータＭｄの駆動力を第１の手首部１４へ伝達するギヤを有し、ギヤとして例えばシザーズギヤなどが用いられる。このシザーズギヤを含む動力伝達機構２０の構成については、後に詳しく説明する。

　モータＭｅは、第２の手首部１５に接続され、第２の手首部１５を回転駆動する。同様に、モータＭｆは、第３の手首部１６に接続され、第３の手首部１６を回転駆動する。

　モータＭａ～Ｍｆには、図示しない制御装置から動作指令を示す信号が入力され、その信号に基づいて動作が制御される。また、第３の手首部１６には、図示しないエンドエフェクタ（例えばハンド）が取り付けられる。

　したがって、ロボット１は、モータＭａ～Ｍｆなどの動作が制御装置によって制御されることで、例えばエンドエフェクタの位置や角度などを適宜に変更しつつ、所定の作業、例えばワークの搬送作業や組み立て作業などを実行する。

　なお、上記では、エンドエフェクタとしてハンドを備えるようにしたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、エンドエフェクタとして例えばワークを吸着して保持する吸着部などを備えるように構成してもよい。また、ロボット１が行う所定の作業の例としてワークの搬送作業などを挙げたが、これに限定されるものではない。すなわち、ロボット１が、例えば溶接用トーチやスポット溶接用ガンをエンドエフェクタとして備え、ワークに対して溶接作業を行うなど他の作業を行うようにしてもよい。

　ところで、上記したモータＭａ～Ｍｆの駆動力はそれぞれ、動力伝達機構を介して旋回部１１、下部アーム１２、上部アーム１３、第１～第３の手首部１４，１５，１６へ伝達される。動力伝達機構はギヤなどから構成され、そのギヤとして例えばバックラッシを低減可能なシザーズギヤが用いられることがある。

　シザーズギヤは、メインギヤと、メインギヤに重合されるサブギヤとを備え、メインギヤおよびサブギヤに対して互いに異なる回転方向に付勢力を付与することで、相手側のギヤをメインギヤとサブギヤとで挟み込むように構成される。しかし、例えば仮に、上記した付勢力をバネを用いて付与するようにした場合、シザーズギヤの構成が複雑になるおそれがあった。

　すなわち、バネを用いる場合、例えばメインギヤとサブギヤとが重合する重合面にそれぞれバネ用の収容溝を設け、収容溝に取付穴を穿設し、取付穴にバネを保持する保持部を取り付ける。そして、保持部が取り付けられた収容溝にバネを設置し、メインギヤとサブギヤとを重合させて接続することとなるが、保持部や取付穴などを要する分、シザーズギヤの構成が複雑になるおそれがあった。また、保持部などを要することで、シザーズギヤの組立て性が低下するおそれもあった。

　そこで、本実施形態に係るシザーズギヤにおいては、構成を簡素化しつつ、組み立て性を向上させるようにした。以下、そのシザーズギヤを備えた動力伝達機構２０の構成について詳しく説明する。

　図２は、図１に示す上部アーム１３、第１～第３の手首部１４，１５，１６付近のみを示す部分断面上面図であり、図３は、図２に示す上部アーム１３付近を拡大して示す拡大部分断面上面図である。なお、図２，３にあっては、図示の簡略化のため、旋回部１１や下部アーム１２などの図示を省略した。

　図２，３に示すように、ロボット１において、動力伝達機構２０は、モータＭｄと第１の手首部１４との間に介挿される。動力伝達機構２０は、波動歯車装置３０と、シザーズギヤ４０とを備える。

　図３によく示すように、波動歯車装置３０は、フレクスプライン３１と、ウェーブジェネレータ３２と、サーキュラスプライン３３とを備え、減速機構として機能する。具体的にフレクスプライン３１は、可撓性を有し、外周面に歯が形成される。また、フレクスプライン３１は、端部においてシザーズギヤ４０に接続される。

　ウェーブジェネレータ３２は、モータＭｄの出力軸２１に接続されるとともに、Ｙ軸方向視において楕円形状に形成される。また、ウェーブジェネレータ３２は、フレクスプライン３１の内側にベアリング３４を介して嵌合される。

　サーキュラスプライン３３は、内周面に歯が形成され、フレクスプライン３１の外側に配置される。なお、サーキュラスプライン３３の歯数は、フレクスプライン３１の歯数と異なるように設定され、例えばフレクスプライン３１の歯数よりも多くなるように設定される。そして、フレクスプライン３１は、ウェーブジェネレータ３２の形状、すなわち楕円形状に変形させられた状態で、外周面の歯がサーキュラスプライン３３の歯と部分的に噛合される。

　これにより、波動歯車装置３０においては、ウェーブジェネレータ３２がモータＭｄによって回転させられると、それに伴ってフレクスプライン３１もサーキュラスプライン３３との噛合部位を円周方向に移動させつつ減速して回転させられる。そして、フレクスプライン３１の回転がシザーズギヤ４０へ出力されることとなる。

　図４は、図３に示すシザーズギヤ４０を取り出して示す拡大断面図であり、図５は、図４に示すシザーズギヤ４０の平面図である。

　図４および図５に示すように、シザーズギヤ４０は、メインギヤ５０と、サブギヤ６０と、挟持部材７０（図５において一点鎖線で示す）とを備える。シザーズギヤ４０は、メインギヤ５０とサブギヤ６０とが重合され、挟持部材７０からメインギヤ５０およびサブギヤ６０に対して互いに異なる回転方向に付勢力が付与されることで、相手側のギヤ（後述する従動ギヤ１４ｂ。図３参照）を挟み込むように構成される。

　以下詳しく説明すると、メインギヤ５０は、図４によく示すように、シャフト５１と、メインギヤ本体部５２と、歯部５３とを備える。シャフト５１は、内部が中実に形成されるとともに、上記した波動歯車装置３０の出力側たるフレクスプライン３１がボルト孔５１ａに接続される。また、シャフト５１は、ベアリング４１によって回転可能に支持される（図３参照）。

　メインギヤ本体部５２は、シャフト５１の中央付近から連続して形成され、シャフト５１の径方向において外方へ突出するような円盤状に形成される。歯部５３は、メインギヤ本体部５２の外周面に形成される。

　サブギヤ６０は、中空部６１を有するサブギヤ本体部６２と、歯部６３とを備える。サブギヤ本体部６２は、メインギヤ５０（正確には、メインギヤ本体部５２）と略同一の直径を有する円盤状に形成される。

　また、図示の如く、サブギヤ本体部６２の中空部６１に、メインギヤ５０のシャフト５１と、メインギヤ本体部５２の一部とを挿通させることで、メインギヤ５０とサブギヤ６０とが重合される。なお、図４などでは、メインギヤ５０においてサブギヤ６０と重合する重合面を符号５４で示し、サブギヤ６０においてメインギヤ５０と重合する重合面を符号６４で示した。

　歯部６３は、サブギヤ本体部６２の外周面に形成される。なお、メインギヤ５０の歯部５３およびサブギヤ６０の歯部６３はともに、例えば平歯車とされるが、これに限られるものではなく、例えばはすば歯車など他の種類の歯車であってもよい。また、歯部５３と歯部６３とは、歯数や円ピッチなどの値が略同一とされる。

　メインギヤ５０の重合面５４には、メインギヤ穴部５５が穿設される一方、サブギヤ６０の重合面６４には、サブギヤ穴部６５が穿設される。なお、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５は、メインギヤ５０とサブギヤ６０とが重合されると、外観上は見えないため、図５では破線で示した。

　図６は、図５のVI－VI線断面図であり、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５付近の断面を示す。なお、図６を含む各図面においては、理解の便宜のため、挟持部材７０などの各部材を誇張して示すとともに、模式的に示している。

　図４～６に示すように、メインギヤ穴部５５は、円錐面５５ａを有する形状、具体的に例えば円錐体状に形成される。また、メインギヤ穴部５５は、円錐面５５ａと重合面５４とのなす角度α（図６参照）が所定角度α１となるように形成される。なお、所定角度α１は、例えば０度＜α１＜９０度とされ、具体的に例えば４５度とされる。

　上記のように形成されたメインギヤ穴部５５は、図５に示す如く、メインギヤ５０の重合面５４に複数個（例えば３個）設けられる。具体的に複数個のメインギヤ穴部５５は、シザーズギヤ４０の回転軸４０ａを中心として相互に所定角度（例えば１２０度）の間隔をおいて設けられる。

　一方、サブギヤ穴部６５は、メインギヤ穴部５５と同様、円錐面６５ａを有する形状、具体的に例えば円錐体状に形成される。サブギヤ穴部６５は、円錐面６５ａと重合面６４とのなす角度β（図６参照）が所定角度β１となるように形成される。所定角度β１は、例えば０度＜β１＜９０度とされ、具体的に例えばメインギヤ穴部５５と同じ４５度とされる。なお、上記では、所定角度α１，β１について具体的な数値を挙げて説明したが、これは例示であって限定されるものではない。

　サブギヤ穴部６５は、サブギヤ６０の重合面６４に複数個（例えば３個）設けられる。具体的に複数個のサブギヤ穴部６５は、シザーズギヤ４０の回転軸４０ａを中心として相互に所定角度（例えば１２０度）の間隔をおいて設けられる。すなわち、サブギヤ穴部６５は、メインギヤ穴部５５と対応する位置に穿設されている。

　また、サブギヤ穴部６５の開口面積（円錐体の底面積に相当）は、メインギヤ穴部５５の開口面積と略同一とされる。このように、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５とは、略同一形状とされる。

　なお、上記では、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５とを略同一形状となるように構成したが、これに限定されるものではなく、形状を相違させるように構成してもよい。また、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５の数を例えば３個としたが、それぞれ１個または２個、あるいは４個以上であってもよい。

　本実施形態に係るシザーズギヤ４０は、メインギヤ５０とサブギヤ６０とを重ね合わせて組み立てる際、後述するように、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５とを対向させるようにする。

　図７は、そのシザーズギヤ４０を組み立てる際に、メインギヤ５０とサブギヤ６０とを、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５とを対向させつつ重ね合わせた状態を示す、図６と同様なVI－VI線断面図である。

　図７に示すように、メインギヤ５０とサブギヤ６０とを重ね合わせると、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５とによって双円錐状の空間Ｓが形成される。この空間Ｓに挟持部材７０が配置される。

　挟持部材７０は、例えば弾性変形可能な材料（例えばゴム。具体的に例えばウレタンゴムやシリコンゴム、天然ゴムなど）によって製作される。挟持部材７０は、内部が中実とされるが、中空に構成されるようにしてもよい。さらには、挟持部材７０を多層構造とし、表面側の層を上記した弾性変形可能な材料で製作するようにしてもよい。

　挟持部材７０は、シザーズギヤ４０の組み立ての際に変形させられるが（後述）、変形させられる前の状態、すなわち図７に示す状態では、例えば球状に形成される。このように、挟持部材７０を球状とすることで、挟持部材７０を容易に製作することができる。

　なお、上記では、挟持部材７０を球状としたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、挟持部材７０は、例えば円柱状や角柱状、またはラグビーボール状などの回転楕円体など、その他の形状であってもよい。

　挟持部材７０の直径は、例えば、対向するメインギヤ穴部５５の円錐面５５ａとサブギヤ穴部６５の円錐面６５ａとの離間距離Ｌ１よりも大きい値に設定される。これにより、挟持部材７０は、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５の間に配置された状態において、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５に当接しつつ挟持されることとなる。

　また、上記したように挟持部材７０を球状とし、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５とがともに、円錐面５５ａ，６５ａを有する形状としたことから、挟持部材７０は、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５に部分的に当接しつつ挟持されることとなる。

　なお、図７などでは、メインギヤ穴部５５において挟持部材７０と当接する部分を符号５５ａ１で示し、サブギヤ穴部６５において挟持部材７０と当接する部分を符号６５ａ１で示した。

　図７に示すように、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５において、挟持部材７０と当接する部分５５ａ１，６５ａ１は、メインギヤ５０およびサブギヤ６０の重合面５４，６４から所定距離Ｌ５０，Ｌ６０離間した位置となる。すなわち、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５は、挟持部材７０が、メインギヤ５０およびサブギヤ６０の重合面５４，６４には当接しないように構成される。

　そして、シザーズギヤ４０は、後述するように、メインギヤ５０とサブギヤ６０とを互いに異なる回転方向にずらす、具体的に例えばメインギヤ５０を図５において反時計回りに、サブギヤ６０を時計回りにずらすようにして組み立てる。

　すなわち、メインギヤ５０とサブギヤ６０とは、挟持部材７０を図７に示す状態で挟持し、その後互いに異なる回転方向にずらすようにする。これにより、挟持部材７０は、図６に示す如く、変形させられた状態でメインギヤ５０およびサブギヤ６０に挟持されることとなる。

　挟持部材７０は、上記したように弾性変形する材料で製作されることから、変形させられた状態では、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５との当接部分５５ａ１，６５ａ１に対して反発力Ｆを生じる。このように、挟持部材７０は、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５との当接部分５５ａ１，６５ａ１に反発力Ｆを生じさせる反発性を有する。

　ここで、メインギヤ５０の歯部５３と、サブギヤ６０の歯部６３との関係について説明する。図６に示すように、メインギヤ５０とサブギヤ６０とをずらして、挟持部材７０が変形させられた状態では、歯部５３および歯部６３は歯すじが揃った状態、換言すれば、位相が同じ状態とされる。

　したがって、図７に示すように、挟持部材７０がメインギヤ５０およびサブギヤ６０によって変形させられていない状態では、歯部５３および歯部６３は歯すじがずれた状態、換言すれば、位相がずれた状態とされる。

　メインギヤ５０とサブギヤ６０とは、歯部５３および歯部６３の位相が同じ状態、すなわち図６に示す状態で相手側のギヤに噛合される。そのため、上記した挟持部材７０から当接部分５５ａ１，６５ａ１に対して反発力Ｆが生じると、歯部５３および歯部６３が僅かにずれ、よって相手側のギヤをメインギヤ５０とサブギヤ６０とで挟むこととなり、バックラッシを低減させることができる。

　このように、本実施形態に係るシザーズギヤ４０にあっては、メインギヤ５０およびサブギヤ６０に対して互いに異なる回転方向に付与される付勢力を、挟持部材７０の反発力Ｆによって生じさせるようにした。

　これにより、例えば付勢力をバネを用いて付与するようにした構成のシザーズギヤに比して、バネの保持部等を不要にできることから、シザーズギヤ４０の構成を簡素化することができる。

　変形させられた状態の挟持部材７０についてさらに説明する。上記したように挟持部材７０を球状とし、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５とがともに、円錐面５５ａ，６５ａを有する形状としたことから、反発力Ｆの方向は、図６に示すようにメインギヤ５０およびサブギヤ６０の重合面５４，６４に対して平行とならない。

　これにより、挟持部材７０がメインギヤ５０あるいはサブギヤ６０から受けるせん断応力（具体的には重合面５４，６４と平行な方向に作用する応力）を、反発力Ｆの方向が重合面５４，６４に対して平行である場合に比して、減少させることができる。この挟持部材７０に作用するせん断応力の減少により、例えば挟持部材７０の製品寿命を向上させることができる。

　また、挟持部材７０は、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５との当接部分５５ａ１，６５ａ１が重合面５４，６４から所定距離Ｌ５０，Ｌ６０離間した位置となる、すなわち、重合面５４，６４には当接しないようにした。これにより、挟持部材７０において、せん断応力が重合面５４，６４から直接作用することはなく、よってせん断応力が重合面５４，６４近傍の部位などに局部的に集中するのを防止することができる。

　シザーズギヤ４０の説明を続けると、図４に示す如く、メインギヤ５０とサブギヤ６０とは、相対回転可能な状態を維持しつつ、ボルト４２で係合され、よって重合したメインギヤ５０とサブギヤ６０とが外れるのを防止するようにしている。

　詳しくは、メインギヤ５０には、ボルト４２に対応する雌ねじが形成されたボルト孔５６と、ボルト孔５６より大径であってボルト孔５６に連通しつつ重合面５４側に開口する凹部５７とが形成される。

　また、サブギヤ６０には、凹部５７より大径であって凹部５７に対向する位置で重合面６４側に貫通する遊挿孔６６と、遊挿孔６６から連続するとともに、サブギヤ６０の外側に開口する凹部６７とが形成される。

　凹部５７、遊挿孔６６および凹部６７には摺動子４３が配置される。摺動子４３は、遊挿孔６６に遊挿しつつ凹部５７に嵌合する嵌合部４３ａと、凹部６７の内部に遊挿しつつ位置されるフランジ部４３ｂとを備える。また、摺動子４３は、その中央にボルト４２が挿通する挿通孔４３ｃが穿設される。

　したがって、摺動子４３は、嵌合部４３ａを凹部５７に嵌合することでメインギヤ５０に嵌合される。また、摺動子４３は、嵌合部４３ａを遊挿孔６６に遊挿し、フランジ部４３ｂを凹部６７に遊挿しつつ位置させることで、サブギヤ６０の回転方向への移動を許容する。そして、ボルト４２を摺動子４３の挿通孔４３ｃに挿通しつつボルト孔５６に螺合させることで、メインギヤ５０とサブギヤ６０とが係合される。

　このとき、摺動子４３と、サブギヤ６０の遊挿孔６６および凹部６７との間には、隙間が形成される。これにより、ボルト４２でメインギヤ５０とサブギヤ６０とが係合された状態であっても、サブギヤ６０はメインギヤ５０に対して相対的に回転することができる。また、メインギヤ５０とサブギヤ６０とは、ボルト４２によって係合されることから、重合したメインギヤ５０とサブギヤ６０とが外れることもない。

　なお、上記したメインギヤ５０とサブギヤ６０とを係合するボルト４２などの構成は、図５に示すように、シザーズギヤ４０において複数箇所（例えば３箇所）に設けられる。具体的にボルト４２などの構成は、メインギヤ穴部５５やサブギヤ穴部６５が形成される部位の間に設けられ、シザーズギヤ４０の回転軸４０ａを中心として相互に所定角度（例えば１２０度）の間隔をおいて設けられる。

　このように、メインギヤ５０とサブギヤ６０とを、ボルト４２などを用いて複数箇所で係合するようにしたことから、重合したメインギヤ５０とサブギヤ６０とが外れるのを確実に防止することができる。

　上記のように構成されたシザーズギヤ４０は、第１の手首部１４に接続される。詳しくは、図３に示すように、第１の手首部１４は、円筒状のシャフト１４ａを備え、シャフト１４ａの端部に従動ギヤ１４ｂが形成される。

　そして、シザーズギヤ４０は、相手側ギヤたる従動ギヤ１４ｂと噛合される。これにより、シザーズギヤ４０は、モータＭｄから出力された駆動力を第１の手首部１４へ伝達して、第１の手首部１４を回転駆動させる。

　次いで、上記したシザーズギヤ４０の組み立て（製造）について、図８を参照して説明する。図８は、シザーズギヤ４０の組み立て手順を示すフローチャートである。

　先ず、メインギヤ５０の重合面５４にメインギヤ穴部５５を穿設し、サブギヤ６０の重合面６４にサブギヤ穴部６５を穿設する（ステップＳ１）。このとき、サブギヤ穴部６５は、サブギヤ６０の重合面６４においてメインギヤ穴部５５と対応する位置に穿設されるようにする。

　次いで、穿設されたメインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５の一方に挟持部材７０を載置する、ここでは具体的に例えばメインギヤ穴部５５に挟持部材７０を載置する（ステップＳ２）。なお、上記では、挟持部材７０をメインギヤ穴部５５に載置したが、サブギヤ穴部６５に載置してもよい。

　つづいて、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５の他方（具体的にサブギヤ穴部６５）を一方（具体的にメインギヤ穴部５５）に対向させつつ、メインギヤ５０とサブギヤ６０とを重合する。これにより、載置された挟持部材７０を、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５に部分的に当接させつつ、メインギヤ穴部５５とサブギヤ穴部６５との間で挟持させる（ステップＳ３）。

　その後、重合されたメインギヤ５０およびサブギヤ６０を互いに異なる回転方向にずらし、ボルト４２などを用いて接続する。これにより、挟持部材７０を変形させた状態で挟持し（ステップＳ４）、よって変形した状態の挟持部材７０において、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５との当接部分５５ａ１，６５ａ１に反発力Ｆを生じさせるようにする。

　なお、図８において図示は省略したが、上記の如く構成されたシザーズギヤ４０を第１の手首部１４の従動ギヤ１４ｂに噛合させることで、シザーズギヤ４０は動力伝達機構２０、ひいてはロボット１に組み込まれる。

　このように、シザーズギヤ４０は上記した工程で完成することから、例えばバネや保持部などを用いた構成のシザーズギヤに比して、バネなどの組み付けを不要にでき、よってシザーズギヤ４０の組み立て性を向上させることができる。

　上述してきたように、第１の実施形態では、シザーズギヤ４０は、メインギヤ５０と、サブギヤ６０と、メインギヤ穴部５５と、サブギヤ穴部６５と、挟持部材７０とを備える。

　メインギヤ穴部５５は、メインギヤ５０の重合面５４に穿設される。サブギヤ穴部６５は、サブギヤ６０の重合面６４であって、メインギヤ穴部５５と対応する位置に穿設される。挟持部材７０は、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５に部分的に当接しつつ、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５との間で挟持される。また、挟持部材７０は、メインギヤ５０およびサブギヤ６０が互いに異なる回転方向にずれることで変形させられた状態で挟持されるとともに、変形させられた状態で、メインギヤ穴部５５およびサブギヤ穴部６５との当接部分５５ａ１，６５ａ１に反発力Ｆを生じさせる反発性を有する。

　したがって、本実施形態に係るシザーズギヤ４０によれば、構成を簡素化しつつ、組立て性を向上させることができる。

　なお、第１の実施形態に係るシザーズギヤ４０では、メインギヤ５０のシャフト５１が中実であるようにしたが、例えば図９に示すように、シャフト５１が中空部５１ｂを備えるように構成してもよい。

　図９は、第１の実施形態に係るシザーズギヤ４０の変形例を示す拡大断面図である。図９のように構成することで、シャフト５１の中空部５１ｂに例えばケーブルなどを挿通させることも可能となり、よってシザーズギヤ４０付近の構成をコンパクト化することができる。

（第２の実施形態）
　図１０Ａは、第２の実施形態に係るシザーズギヤ４０のメインギヤ穴部１５５およびサブギヤ穴部１６５付近を拡大して示す拡大断面図である。また、図１０Ｂは、図１０Ａに示すシザーズギヤ４０のメインギヤ穴部１５５およびサブギヤ穴部１６５付近の断面を示す、図６と同様なVI－VI線断面図である。なお、以下においては、第１の実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　第１の実施形態との相違点に焦点をおいて説明すると、第２の実施形態に係るシザーズギヤ４０においては、メインギヤ穴部１５５およびサブギヤ穴部１６５の形状を、第１の実施形態のそれと異なるようにした。

　図１０Ａ，１０Ｂに示すように、メインギヤ穴部１５５は、円錐面１５５ａを有する形状に形成され、略円錐体状とされるが、円錐体の頂点部分が挟持部材７０の外形に即した形状、具体的には半球状となるように構成される。

　一方、サブギヤ穴部１６５もメインギヤ穴部１５５と略同一形状とされる。すなわち、サブギヤ穴部１６５は、円錐面１６５ａを有する形状に形成され、略円錐体状とされるが、円錐体の頂点部分が挟持部材７０の外形に即した形状（具体的には半球状）となるように構成される。

　第２の実施形態では、上記のように構成することで、メインギヤ穴部１５５およびサブギヤ穴部１６５において、挟持部材７０と当接する部分１５５ａ１，１６５ａ１の面積を、第１の実施形態に比して拡大することができる。

　これにより、挟持部材７０がメインギヤ５０あるいはサブギヤ６０から受けるせん断応力を分散させることができる、換言すれば、せん断応力が局部的に集中するのを効果的に防止することができる。なお、残余の構成および効果は、第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

　上記した第２の実施形態では、メインギヤ穴部およびサブギヤ穴部の形状を第１の実施形態に対して変形させたが、挟持部材についても同様に変形させるようにしてもよい。

　図１１Ａは、第２の実施形態に係るシザーズギヤ４０の変形例を示す、図１０Ａと同様なメインギヤ穴部２５５およびサブギヤ穴部２６５付近の拡大断面図である。また、図１１Ｂは、図１１Ａに示すシザーズギヤ４０のメインギヤ穴部２５５およびサブギヤ穴部２６５付近の断面を示す、図６と同様なVI－VI線断面図である。

　図１１Ａ，１１Ｂに示す例では、挟持部材２７０は、例えば円柱状に形成される。また、メインギヤ穴部２５５およびサブギヤ穴部２６５は、第２の実施形態において半球状に形成された部分が、挟持部材２７０の外形に即した形状、すなわち、円柱状に形成される。

　上記のように構成することで、メインギヤ穴部２５５およびサブギヤ穴部２６５において、挟持部材２７０と当接する部分２５５ａ１，２６５ａ１の面積を、第１の実施形態に比して拡大することができる。これにより、挟持部材２７０がメインギヤ５０あるいはサブギヤ６０から受けるせん断応力を分散させることができる、換言すれば、せん断応力が局部的に集中するのを効果的に防止することができる。

　また、メインギヤ穴部２５５およびサブギヤ穴部２６５はともに、円錐面２５５ａ，２６５ａを有する形状とされる。したがって、メインギヤ穴部２５５およびサブギヤ穴部２６５は、挟持部材２７０が、メインギヤ５０およびサブギヤ６０の重合面５４，６４には当接しないように構成される。これにより、挟持部材２７０において、せん断応力が重合面５４，６４から直接作用することはなく、せん断応力が重合面５４，６４近傍の部位などに局部的に集中するのを確実に防止することができる。

　さらに、メインギヤ穴部、サブギヤ穴部および挟持部材を、図１２Ａ，１２Ｂに示すような形状に変形させてもよい。

　図１２Ａは、第２の実施形態に係るシザーズギヤ４０の変形例を示す、図１０Ａと同様なメインギヤ穴部３５５およびサブギヤ穴部３６５付近の拡大断面図である。また、図１２Ｂは、図１２Ａに示すシザーズギヤ４０のメインギヤ穴部３５５およびサブギヤ穴部３６５付近の断面を示す、図６と同様なVI－VI線断面図である。

　図１２Ａ，１２Ｂに示す例では、挟持部材３７０は、例えば略円柱状に形成されるとともに、くびれ部３７０ａを備えるように構成される。くびれ部３７０ａは、挟持部材３７０の中央部分、詳しくは挟持部材３７０においてメインギヤ５０およびサブギヤ６０の重合面５４，６４近傍に位置する部位に形成される。

　また、メインギヤ穴部３５５およびサブギヤ穴部３６５はともに、円柱状に形成される。したがって、挟持部材３７０は、くびれ部３７０ａを備えることで、メインギヤ５０およびサブギヤ６０の重合面５４，６４には当接しないように構成される。これにより、挟持部材３７０において、せん断応力が重合面５４，６４から直接作用することはなく、せん断応力が重合面５４，６４近傍の部位などに局部的に集中するのを確実に防止することができる。

　また、上記のように構成することで、メインギヤ穴部３５５およびサブギヤ穴部３６５において、挟持部材３７０と当接する部分３５５ａ１，３６５ａ１の面積を、第１の実施形態に比して拡大することができる。これにより、挟持部材３７０がメインギヤ５０あるいはサブギヤ６０から受けるせん断応力を分散させることができる、換言すれば、せん断応力が局部的に集中するのを効果的に防止することができる。なお、図１１Ａ～１２Ｂに示すシザーズギヤ４０において、残余の構成および効果は、第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

　なお、上述した実施形態では、モータＭｄと第１の手首部１４とを接続する動力伝達機構２０が、シザーズギヤ４０を備えるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えばモータＭａと旋回部１１、モータＭｂと下部アーム１２、モータＭｃと上部アーム１３、モータＭｅと第２の手首部１５、モータＭｆと第３の手首部１６とを接続する動力伝達機構に、上記したようなシザーズギヤ４０を用いるようにしてもよい。

　また、ロボット１を６軸構成のロボットで説明したが、かかる構成に限定されるものではなく、６軸構成以外のロボット、例えば７軸や８軸構成のロボットを用いることも可能である。

　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１　ロボット
１０　ベース
１１　旋回部
１２　下部アーム
１３　上部アーム（第１のリンク）
１４　第１の手首部（第２のリンク。所定の部材）
１５　第２の手首部
１６　第３の手首部
２０　動力伝達機構
３０　波動歯車装置
４０　シザーズギヤ
５０　メインギヤ
５４　（メインギヤの）重合面
５５，１５５，２５５，３５５　メインギヤ穴部
６０　サブギヤ
６４　（サブギヤの）重合面
６５，１６５，２６５，３６５　サブギヤ穴部
７０，２７０，３７０　挟持部材
Ｊａ～Ｊｆ　回転軸（関節軸）
Ｍａ～Ｍｆ　モータ（アクチュエータ）

Claims

　メインギヤと、
　前記メインギヤに重合されるサブギヤと、
　前記メインギヤの前記サブギヤと重合する重合面に穿設されるメインギヤ穴部と、
　前記サブギヤの前記メインギヤと重合する重合面であって、前記メインギヤ穴部と対応する位置に穿設されるサブギヤ穴部と、
　前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部に部分的に当接しつつ、前記メインギヤ穴部と前記サブギヤ穴部との間で挟持される挟持部材と
　を備え、
　前記挟持部材は、
　前記メインギヤおよび前記サブギヤが互いに異なる回転方向にずれることで変形させられた状態で挟持されるとともに、変形させられた状態で、前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部との当接部分に反発力を生じさせる反発性を有すること
　を特徴とするシザーズギヤ。
　前記反発力の方向は、
　前記メインギヤおよび前記サブギヤの重合面に対して平行ではないこと
　を特徴とする請求項１に記載のシザーズギヤ。
　前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部は、
　前記挟持部材と当接する部分が、前記メインギヤおよび前記サブギヤの重合面から所定距離離間した位置となるような形状に形成されること
　を特徴とする請求項１に記載のシザーズギヤ。
　前記挟持部材は、
　球状に形成されること
　を特徴とする請求項１に記載のシザーズギヤ。
　前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部のうちの少なくともいずれかは、
　円錐面を有する形状に形成され、
　前記挟持部材は、
　前記円錐面に当接すること
　を特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のシザーズギヤ。
　請求項１に記載のシザーズギヤ
　を備え、
　前記シザーズギヤは、
　アクチュエータから出力された駆動力を所定の部材へ伝達すること
　を特徴とする動力伝達機構。
　請求項１に記載のシザーズギヤと、
　互いに回転可能に接続される第１のリンクおよび第２のリンクと、
　前記第２のリンクを回転駆動するアクチュエータと
　を備え、
　前記シザーズギヤは、
　前記アクチュエータから出力された駆動力を前記第２のリンクへ伝達して、前記第２のリンクを回転駆動させること
　を特徴とするロボット。
　メインギヤのサブギヤと重合する重合面にメインギヤ穴部を穿設するとともに、前記サブギヤの前記メインギヤと重合する重合面であって、前記メインギヤ穴部と対応する位置にサブギヤ穴部を穿設する穿設工程と、
　前記穿設工程で穿設された前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部の一方に挟持部材を載置する載置工程と、
　前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部の他方を一方に対向させつつ、前記メインギヤと前記サブギヤとを重合することで、前記載置工程で載置された前記挟持部材を、前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部に部分的に当接させつつ、前記メインギヤ穴部と前記サブギヤ穴部との間で挟持させるようにする重合工程と、
　前記重合工程で重合された前記メインギヤおよび前記サブギヤを互いに異なる回転方向にずらして接続することで、前記挟持部材を変形させた状態で挟持し、よって変形した状態の前記挟持部材において、前記メインギヤ穴部および前記サブギヤ穴部との当接部分に反発力を生じさせるようにする接続工程と
　を含むことを特徴とするシザーズギヤの製造方法。