WO2021182414A1 - アクチュエータの製造方法及びアクチュエータ - Google Patents

アクチュエータの製造方法及びアクチュエータ Download PDF

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WO2021182414A1
WO2021182414A1 PCT/JP2021/009058 JP2021009058W WO2021182414A1 WO 2021182414 A1 WO2021182414 A1 WO 2021182414A1 JP 2021009058 W JP2021009058 W JP 2021009058W WO 2021182414 A1 WO2021182414 A1 WO 2021182414A1
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WO
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gear
scissors
teeth
actuator
case
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PCT/JP2021/009058
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐太 香田
圭司 外川
洋 大澤
Original Assignee
株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/06—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels
    • F16H55/18—Special devices for taking up backlash
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/023—Mounting or installation of gears or shafts in the gearboxes, e.g. methods or means for assembly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H2057/0056—Mounting parts arranged in special position or by special sequence, e.g. for keeping particular parts in his position during assembly

Definitions

  • This disclosure relates to actuators and their manufacturing methods.
  • Robots capable of bipedal walking and robots capable of quadrupedal walking have been developed (for example, Patent Document 1).
  • the robot has a plurality of actuators for moving each part of the body.
  • Some actuators include an electric motor and a reduction mechanism that is composed of a plurality of gears and decelerates the rotation received from the electric motor.
  • the gap between the gear teeth of the two gears ie, backlash
  • causes noise and vibration. Therefore, a scissors gear for eliminating backlash may be attached to one gear (referred to as the first gear).
  • the first gear and the scissors gear are combined in the axial direction, and the scissors gear is urged in the rotational direction by a spring with respect to the first gear.
  • the gear tooth of the other gear (referred to as the second gear) is sandwiched between the gear tooth of the first gear and the gear tooth of the scissors gear. According to this structure, there is no gap between the gear teeth of the first gear and the gear teeth of the second gear, and noise and vibration are suppressed.
  • the manufacturing method proposed in the present disclosure has a reduction mechanism having a first gear, a scissors gear, and a second gear, and the gear teeth of the first gear and the gear teeth of the scissors gear are of the second gear. It is a method of manufacturing an actuator that is engaged with a gear tooth.
  • the manufacturing method includes a step of combining the scissors gear and the first gear in the axial direction and attaching an elastic member for urging the scissors gear in the rotational direction to the scissors gear and the first gear, and a force of the elastic member.
  • the angle position of the first gear and the angle position of the scissors gear are fixed to each other in a state where the angle position of the gear tooth of the first gear and the angle position of the gear tooth of the scissors gear are matched with each other.
  • the first gear and the scissors gear whose angular positions are fixed by the fixing member, and the second gear are housed in a gear case, and the gear teeth of the first gear and the scissors gear are accommodated in the gear case.
  • the gear case is formed with a gear accommodating step of engaging the gear teeth of the second gear with the gear teeth of the first gear and fixing of the angular position of the first gear and the angular position of the scissors gear by the fixing member. It includes a fixing release step of releasing using the opened opening. According to this method, it is possible to facilitate the work of accommodating a plurality of gears constituting the reduction mechanism in the gear case.
  • the actuator proposed in the present disclosure includes a deceleration mechanism and a gear case accommodating the deceleration mechanism.
  • the reduction mechanism includes a first gear having gear teeth, a scissors gear that is axially combined with the first gear and has gear teeth, and the gear teeth of the first gear and the scissors gear. It has a second gear having gear teeth that mesh with the gear teeth, and an elastic member that is attached to the first gear and the scissors gear and urges the scissors gear in the rotational direction.
  • the first gear has a fitting portion
  • the scissors gear has a fitting portion.
  • the actuator 1 shown in FIG. 1 and the like and the manufacturing method thereof will be described.
  • the direction along the rotation axis of the electric motor 2 which is the power source of the actuator 1 is referred to as an axial direction (the direction indicated by the arrow Z in FIG. 1 and the like).
  • the actuator 1 includes an electric motor 2, a reduction mechanism 10, and a gear case 20.
  • the electric motor 2 is, for example, a DC motor or a stepping motor, but may be another type of motor.
  • the gear case 20 houses the reduction mechanism 10 (see FIG. 2).
  • the gear case 20 has, for example, a first case member 21A and a second case member 21B that are combined with each other in the axial direction.
  • the speed reduction mechanism 10 has a plurality of gears and an output unit 18, and decelerates the rotation received from the electric motor 2 and transmits the rotation to the output unit 18.
  • the gear case 20 has an opening 21a that exposes the output unit 18 in the axial direction.
  • the output unit 18 is connected to a component included in a device (for example, a robot) on which the actuator 1 is mounted.
  • the reduction gear 10 includes, for example, a first gear 11, a scissors gear 12, a second gear 13, and a third gear 14.
  • Each gear 11, 12, and 13 has a plurality of gear teeth that are aligned in the direction of their rotation.
  • these gears 11/12/13 are external tooth gears, and gear teeth are formed on the outer peripheral surfaces of the gears 11/12/13.
  • These gears 11, 12, and 13 are arranged in the order of the third gear 14, the second gear 13, and the first gear 11 from the electric motor 2 toward the output unit 18.
  • the third gear 14 has a large-diameter gear portion 14a and a small-diameter gear portion 14b, and these two gear portions 14a and 14b can rotate integrally about the support shaft 15.
  • the second gear 13 has a large-diameter gear portion 13a and a small-diameter gear portion 13b, and these can rotate integrally about the support shaft 16.
  • the large-diameter gear portion 14a of the third gear 14 is engaged with the gear 2a fixed to the output shaft of the electric motor 2.
  • the small-diameter gear portion 14b of the third gear 14 is engaged with the large-diameter gear portion 13a of the second gear 13.
  • the small-diameter gear portion 13b of the second gear 13 is engaged with the first gear 11.
  • the first gear 11 and the output unit 18 are arranged on the same rotation center line Ax2 (see FIG. 4) and are fixed to each other.
  • the first gear 11 and the output unit 18 are fixed to each other because they are integrally formed, but they may be fixed to each other by screws or bolts.
  • the number of gears and the arrangement of gears are not limited to the example of actuator 1.
  • the actuator 1 does not have to have one of the second gear 13 and the third gear 14.
  • the first gear 11 may engage directly with the third gear 14.
  • the second gear 13 may directly engage the gear 2a of the electric motor 2.
  • the actuator 1 may not have both the second gear 13 and the third gear 14. In this case, the first gear 11 may be directly engaged with the gear 2a of the electric motor 2.
  • the reduction mechanism 10 is composed of only external tooth gears in the example of the actuator 1.
  • the reduction mechanism 10 may include an internal tooth gear, unlike the example of the actuator 1.
  • the reduction mechanism 10 may include a bevel gear and a worm gear.
  • the scissors gear 12 is combined with the first gear 11 in the axial direction.
  • the scissors gear 12 is a gear having the same diameter as the first gear 11.
  • the angular position of the scissors gear 12 (position in the rotational direction) and the angular position of the first gear 11 (position in the rotational direction) can be relatively changed.
  • the actuator 1 has an elastic member that urges the scissors gear 12 in the rotational direction relative to the first gear 11.
  • a torsion spring 19 is used as an example of an elastic member.
  • the gear teeth of the second gear 13 are engaged with both the gear teeth of the first gear 11 and the gear teeth of the scissors gear 12. Since the scissors gear 12 is urged in the rotational direction, the gear teeth of the second gear 13 that mesh with the gear teeth of the first gear 11 are sandwiched between the gear teeth of the first gear 11 and the gear teeth of the scissors gear 12. ing. As a result, it is suppressed that a gap is generated between the gear teeth of the second gear 13 and the gear teeth of the first gear 11 that are in mesh with each other (prevention of backlash).
  • the torsion spring 19 is arranged between the first gear 11 and the scissors gear 12.
  • the first gear 11 and the scissors gear 12 have recesses 11c and 12c (see FIG. 8B) for accommodating the torsion spring 19.
  • the scissors gear 12 is attached to the first gear 11 located at the most downstream in the rotation transmission path from the electric motor 2 to the output unit 18. As described above, by providing the scissors gear 12 in the most downstream first gear 11 having a large transmitted torque, backlash can be effectively reduced.
  • the gear provided with the scissors gear 12 is not limited to the first gear 11 located on the most downstream side.
  • the scissors gear 12 may be provided in a gear upstream of the first gear 11, for example, due to the influence of the positional relationship with other parts.
  • the first gear 11 and the scissors gear 12 are provided with a structure for temporarily fixing their relative angular positions in the manufacturing process of the actuator 1. Specifically, as shown in FIG. 4, a fitting hole 11e is formed in the first gear 11, and a fitting hole 12e is formed in the scissors gear 12. Further, the gear case 20 (more specifically, the first case member 21A) is formed with an opening 21e (see FIG. 10). In the manufacturing process of the actuator 1, the angular position of the first gear 11 and the angular position of the scissors gear 12 are fixed, and then the angular position of the first gear 11 and the angular position of the scissors gear 12 are fixed by using this opening 21e. unlock. The manufacturing method using the fitting holes 11e and 12e and the opening 21e will be described in detail later.
  • the actuator 1 has bearings 41 and 42 that support the first gear 11 and the output unit 18.
  • the bearing 41 is fitted on the outside of the output unit 18 and is held inside the gear case 20 (more specifically, the second case member 21B).
  • the shaft portion 11a of the first gear 11 projects to the outside of the gear case 20 (see FIG. 10).
  • the bearing 42 is held on the outside of the gear case 20 (first case member 21A) and is fitted on the outside of the portion of the shaft portion 11a protruding from the gear case 20 to support the shaft portion 11a.
  • the actuator 1 has a sensor assembly 30 for detecting the operation of the actuator 1.
  • the sensor assembly 30 includes, for example, a magnetic rotation sensor.
  • the sensor assembly 30 includes a magnet 31 and a sensor substrate 32 that outputs a signal according to a change in the angular position of the magnet 31.
  • the sensor assembly 30 has a magnet holder 33 that holds the magnet 31 and rotates integrally with the shaft portion 11a of the first gear 11, and a sensor holder 34 to which the sensor substrate 32 is attached.
  • the magnet holder 33 is connected to the shaft portion 11a of the first gear 11 and rotates integrally with the shaft portion 11a of the first gear 11.
  • the shaft portion 11a of the first gear 11 fits in half of the bearing 42, and the magnet holder 33 fits in the other half of the bearing 42. That is, the magnet holder 33 and the shaft portion 11a of the first gear 11 are connected via the bearing 42.
  • the sensor holder 34 is attached to the gear case 20 (more specifically, the first case member 21A), and supports the sensor substrate 32 so that the magnet 31 and the sensor substrate 32 face each other in the axial direction.
  • the rotation sensor composed of the magnet 31 and the sensor substrate 32 is provided in the second gear 13, the third gear 14, or the gear 2a of the electric motor 2 arranged upstream from the first gear 11. May be good. Further, the type of rotation sensor possessed by the actuator 1 is not limited to the magnetic type.
  • the first gear 11 is attached to the first jig 81.
  • the first gear 11 and the output unit 18 are integrally molded. Holes 18a and 18b (see FIG. 3B) are formed on the end surface of the output unit 18.
  • a plurality of protrusions 81a / 81b formed on the first jig 81 are fitted into the holes 18a / 18b of the output unit 18.
  • the torsion spring 19 is attached to the first gear 11 and the scissors gear 12.
  • the first gear 11 has a shaft portion 11a
  • a torsion spring 19 is fitted to the shaft portion 11a
  • the first gear 11 and the scissors gear 12 are combined in the axial direction.
  • the shaft portion 11a is fitted into the hole 12b formed in the scissors gear 12.
  • the first gear 11 and the second gear 12 have recesses 11c and 12c (see FIG. 8B) surrounding the shaft portion 11a on their facing surfaces, respectively.
  • the torsion spring 19 fits in the recesses 11c and 12c.
  • a receiving portion 11d see FIG.
  • the torsion spring 19 when the torsion spring 19 is in the initial state (the position of the gears 11 and 12 is not fixed by the fixing member 82 described later, for example, the torsion spring 19 is not loaded).
  • the angular position of the gear tooth of the first gear 11 (phase of the gear tooth) and the angular position of the gear tooth of the scissors gear 12 (phase of the gear tooth) do not match.
  • the gear tooth T2 of the scissors gear 12 is located between two adjacent gear teeth T1 of the first gear 11.
  • a fitting hole 11e (see FIG. 4) is formed in the first gear 11, and a fitting hole 12e (see FIG. 4) is also formed in the scissors gear 12.
  • the distance from the rotation center line Ax2 to the fitting hole 12e is the same.
  • the angle positions of the gear teeth are the same.
  • the angle positions of the gear teeth are one so that the gear teeth of the second gear 13 can be meshed with the gear teeth of the two gears 11 and 12. It means that you are doing it.
  • the gear teeth of the second gear 13 can be meshed with the gear teeth of the two gears 11 and 12, the angular positions of the gear teeth of the gears 11 and 12 may be slightly deviated.
  • the fixing member 82 and the scissors gear 12 are rotated relative to the first gear 11 using the second jig 83 to match the angular position of the fitting hole 12e with the angular position of the fitting hole 11e. ..
  • the fixing member 82 is further pushed in as shown in FIG. 8B, and the fixing member 82 is inserted into the fitting hole 11e of the first gear 11.
  • the angular positions of the gears 11 and 12 are fixed in a state where the angular positions of the gear teeth of the first gear 11 and the angular positions of the gear teeth of the scissors gear 12 match.
  • the fitting holes 11e and 12e are formed on the outer side of the torsion spring 19 in the radial direction. At least one of the fitting holes 11e and 12e is a hole that penetrates the gears 11 and 12 in the axial direction.
  • the other fitting hole is a hole that penetrates the gears 11 and 12 in the axial direction, or a hole that is recessed in the axial direction but does not penetrate.
  • the fitting hole 12e is a hole that penetrates the scissors gear 12 in the axial direction.
  • the fitting hole 11e is a hole that does not penetrate the first gear 11.
  • the fitting hole close to the opening 21e (see FIG. 10) formed in the gear case 20 is a through hole, and the other fitting hole does not have to penetrate.
  • the first jig 81 and the second jig 83 are rod-shaped extending in the radial direction from, for example, the rotation center line Ax2.
  • the second jig 83 is formed with a hole 83a into which the shaft portion 11a of the first gear 11 is fitted and supports the shaft portion 11a, and a hole 83e into which the fixing member 82 is inserted. ..
  • the scissors gear 12 is formed with a fitting hole 12f (see FIG. 4).
  • the protrusion formed on the second jig 83 may be fitted in the fitting hole 12f. According to this, the scissors gear 12 and the fixing member 82 can be smoothly rotated by using the second jig 83.
  • the method of moving the first gear 11 and the scissors gear 12 in the relative rotational direction is not limited to the example described here.
  • the jigs 81 and 83 do not necessarily have to be used when rotating the gears 11 and 12.
  • the first case member 21A is formed with an opening 21e that penetrates the first case member 21A in the axial direction.
  • the opening 21e is formed at a position where the fitting hole 11e of the first gear 11 and the fitting hole 12e of the scissors gear 12 can be exposed.
  • the distance between the rotation center line Ax2 and the opening 21e is the same as the distance between the fitting holes 11e and 12e formed in the gears 11 and 12 and the rotation center line Ax2. Therefore, the fitting hole 11e of the first gear 11, the fitting hole 12e of the scissors gear 12, and the opening 21e of the gear case 20 can be aligned in the axial direction.
  • the rod-shaped fixing member 82 projects to the outside of the first case member 21A through the opening 21e.
  • the shaft portion 11a of the first gear 11 protrudes from the opening 21b formed in the first case member 21A.
  • the second gear 13 is supported by a support shaft 16 (see FIG. 9A) attached to the first case member 21A.
  • the third gear 14 is further housed in the first case member 21A.
  • the third gear 14 is supported by a support shaft 15 attached to the first case member 21A. Further, after fitting the bearing 41 on the outside of the output unit 18, the second case member 21B and the first case member 21A are combined in the axial direction.
  • the size of the fitting holes 11e and 12e and the size of the opening 21e may be substantially the same.
  • the distance between the rotation center line Ax2 and the opening 21e is the same as the distance between the fitting holes 11e and 12e formed in the gears 11 and 12 and the rotation center line Ax2.
  • the distance from the rotation center line Ax2 to the opening 21e is the same as the distance between the fitting holes 11e and 12e and the rotation center line Ax2.”
  • Means that the fixing member 82 is inserted into the fitting holes 11e and 12e and the opening 21e when the angular position of the opening 21e and the angular position of the fitting holes 11e and 12e are matched.
  • the fixing member 82 can be inserted into these holes 11e and 12e and the opening 21e, the distance from the rotation center line Ax2 to the center of the opening 21e and the distance between the center of the fitting holes 11e and 12e and the rotation center line Ax2 will be. It may be slightly off. Similarly, if the fixing member 82 can be inserted into these holes 11e and 12e and the openings 21e, the sizes of the fitting holes 11e and 12e and the sizes of the openings 21e may be slightly different from each other.
  • the bearing 42 is attached to the first case member 21A.
  • the shaft portion 11a of the first gear 11 projects axially from the opening 21b of the first case member 21A, and the bearing 42 is fitted in the protruding portion.
  • the sensor assembly 30 (see FIG. 2) is attached to the first case member 21A.
  • the opening 21e of the first case member 21A through which the fixing member 82 passes may be formed at a position overlapping the bearing 42 when viewed in the axial direction.
  • the opening 21e may be formed in the bottom surface 21g of the recess that holds the bearing 42.
  • the bearing 42 is attached to the first case member 21A, the opening 21e is covered by the bearing 42.
  • the sensor assembly 30 is also attached to the first case member 21A. The recess and the opening 21e holding the bearing 42 may be sealed by the sensor holder 34 of the sensor assembly 30.
  • the opening 21e is covered by using the bearing 42 and the sensor holder 34 in this way, an increase in the number of parts can be suppressed.
  • the member covering the opening 21e does not have to be the bearing 42 or the sensor holder 34.
  • the actuator 1 may have a dedicated member that covers the opening 21e.
  • a motor holding portion 21h is formed in the first case member 21A, and the electric motor 2 is attached to the motor holding portion 21h. At this time, the gear 2a of the electric motor 2 is fitted into the opening 21i formed in the first case member 21A. As a result, the actuator 1 is completed.
  • the scissors gear 12 and the first gear 11 are combined in the axial direction, and the torsion spring 19 for urging the scissors gear 12 in the rotational direction is referred to as the scissors gear 12.
  • the angular position of the first gear 11 and the scissors gear 12 are in a state where the angular position of the gear tooth of the first gear 11 and the angular position of the gear tooth of the scissors gear 12 are matched against the elastic force of the torsion spring 19.
  • the angular position of the above is fixed by the fixing member 82 (position fixing step).
  • the first gear 11 and the scissors gear 12, whose angular positions are fixed by the fixing member 82, and the second gear 13 are housed in the gear case 20, and the gear teeth of the first gear 11 and the gear teeth of the scissors gear 12 are formed.
  • the gear teeth of the second gear 13 are engaged (gear accommodating step).
  • the fixing of the angular position of the first gear 11 and the angular position of the scissors gear 12 by the fixing member 82 is released by using the opening 21e formed in the gear case 20.
  • the fixing member 82 is pulled out from the fitting holes 11e and 12e of the first gear 11 and the scissors gear 12 through the opening 21e of the gear case 20. According to this method, it is possible to facilitate the work of accommodating a plurality of gears 11, 12, 13, and 14 constituting the reduction mechanism in the gear case 20.
  • the first gear 11 has a fitting hole 11e
  • the scissors gear 12 has a fitting hole 12e.
  • the angular position of the fitting hole 11e of the first gear 11 and the angular position of the fitting hole 12e of the scissors gear 12 match, the angular position of the gear tooth of the first gear 11 and the angular position of the gear tooth of the scissors gear 12 are the same.
  • the gear case 20 is formed with an opening 21e capable of exposing the fitting hole 11e of the first gear 11 and the fitting hole 12e of the scissors gear 12.
  • the fixing member for fixing the gear tooth of the first gear 11 and the angular position and the angular position of the gear tooth of the scissors gear 12 does not have to be rod-shaped.
  • the fixing member may be attached to the first gear 11 and the scissors gear 12 in the radial direction.
  • an opening located in the radial direction with respect to the first gear 11 and the scissors gear 12 may be formed in the gear case 20. Then, the fixing member may be removed by using this opening.
  • the fixing member 82 does not necessarily have to protrude from the gear case 20.
  • the fixing member 82 may be fitted in the gear case 20.
  • the fixing member 82 may be taken out of the gear case 20 through the opening formed in the gear case 20 in the fixing release step.
  • FIG. 11 is a schematic view showing an example of a robot to which the actuator 1 can be applied.
  • the robot 100 is a robot capable of bipedal walking, and has a right leg portion 120R and a left leg portion 120L.
  • Each leg 120R / 120L is provided with a plurality of actuators for moving the leg 120R / 120L.
  • Each leg 120R / 120L has, for example, actuators 126/127 at the ankle joint, actuator 125 at the knee joint, and actuators 122/123/124 at the hip joint.
  • the robot 100 has a right arm portion 130R and a left arm portion 130L.
  • Each arm 130R / 130L is provided with a plurality of actuators for moving the leg 130R / 130L.
  • Each arm 130R / 130L has, for example, an actuator 135 at the elbow joint, an actuator 134 at the upper arm, and an actuator 132/133 at the shoulder joint.
  • the robot 100 has a plurality of actuators 142, 143, and 144 for moving the head 140.
  • the robot 100 has a plurality of actuators 111, 112, 113 for moving the body 110.
  • the structure of the actuator 1 described with reference to FIG. 1 and the like may be applied to a part or all of the plurality of actuators included in the robot 100.

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Abstract

シザーズギアを含む減速機構をギアケースに収容する作業を容易化する。ねじりばね（１９）の弾性力に抗して第１ギア（１１）のギア歯の角度位置とシザーズギア（１２）のギア歯の角度位置とを一致させている状態で、それらの角度位置を固定部材（８２）で固定する（位置固定工程）。第１ギア（１１）、シザーズギア（１２）、及び第２ギア（１３）をギアケース（２０）に収容し、第１ギア（１１）のギア歯とシザーズギア（１２）のギア歯とに第２ギア（１３）のギア歯を係合せる（ギア収容工程）。第１ギア（１１）の角度位置とシザーズギア（１２）の角度位置の固定部材（８２）による固定を、ギアケース（２０）に形成された開口（２１ｅ）を通して解除する。

Description

アクチュエータの製造方法及びアクチュエータ
　本開示はアクチュエータとその製造方法に関する。
　二足歩行が可能なロボットや四足歩行が可能なロボットが開発されている（例えば、特許文献１）。ロボットは、体の各部を動かすための複数のアクチュエータを有している。アクチュエータとしては、電動モータと、複数のギアによって構成され、電動モータから受けた回転を減速する減速機構とを有しているものがある。２つのギアのギア歯の隙間（すなわち、バックラッシュ）は、騒音や、振動の原因になる。そこで、バックラッシュを無くすためのシザーズギアが一方のギア（第１ギアと称する）に取り付けられることがある。第１ギアとシザーズギアは軸方向で組み合わされ、第１ギアに対してシザーズギアがばねによって回転方向に付勢される。他方のギア（第２ギアと称する）のギア歯は、第１ギアのギア歯とシザーズギアのギア歯とに挟まれる。この構造によると、第１ギアのギア歯と第２ギアのギア歯との間の隙間が無くなり、騒音や振動が抑えられる。
特開２００３－１１７８５８号公報
　ばねがシザーズギアを付勢しているので、第１ギアのギア歯の角度位置とシザーズギアのギア歯の角度位置は一致していない。そのため、アクチュエータの製造過程において、第２ギアのギア歯を第１ギアのギア歯とシザーズギアのギア歯とに係合させて、それらをギアケースに収容する作業が繁雑となる。
　本開示で提案する製造方法は、第１ギアとシザーズギアと第２ギアとを有している減速機構を有し、前記第１ギアのギア歯と前記シザーズギアのギア歯とが前記第２ギアのギア歯に係合しているアクチュエータの製造方法である。前記製造方法は、前記シザーズギアと前記第１ギアとを軸方向で組み合わせ、且つ前記シザーズギアを回転方向に付勢する弾性部材を前記シザーズギアと前記第１ギアとに取り付ける工程と、前記弾性部材の力に抗して前記第１ギアの前記ギア歯の角度位置と前記シザーズギアの前記ギア歯の角度位置とを一致させている状態で前記第１ギアの角度位置と前記シザーズギアの角度位置とを固定部材で固定する位置固定工程と、前記固定部材によって角度位置が固定されている前記第１ギア及び前記シザーズギア、並びに前記第２ギアをギアケースに収容し、前記第１ギアの前記ギア歯と前記シザーズギアの前記ギア歯とに前記第２ギアのギア歯を係合せるギア収容工程と、前記第１ギアの前記角度位置と前記シザーズギアの前記角度位置との前記固定部材による固定を、前記ギアケースに形成された開口を利用して解除する固定解除工程とを含む。この方法によると、減速機構を構成する複数のギアをギアケースに収容する作業を容易化できる。
　本開示で提案するアクチュエータは、減速機構と、前記減速機構を収容しているギアケースとを含む。前記減速機構は、ギア歯を有している第１ギアと、前記第１ギアと軸方向で組み合わされ、ギア歯を有しているシザーズギアと、前記第１ギアの前記ギア歯と前記シザーズギアの前記ギア歯とに噛み合うギア歯を有している第２ギアと、前記第１ギアと前記シザーズギアとに取り付けられ、前記シザーズギアを回転方向に付勢している弾性部材とを有している。前記第１ギアは嵌合部を有し、前記シザーズギアは嵌合部を有している。前記第１ギアの前記嵌合部の角度位置と前記シザーズギアの前記嵌合部の角度位置が一致しているとき、前記第１ギアの前記ギア歯の角度位置と前記シザーズギアの前記ギア歯の角度位置は一致している。前記第１ギアの前記嵌合部と前記シザーズギアの前記嵌合部とを露出させる開口が前記ギアケースに形成されている。この構造によると、上述した製造方法が可能となるので、減速機構を構成する複数のギアをギアケースに収容する作業を容易化できる。
本開示で提案するアクチュエータの斜視図である。 アクチュエータの分解斜視図である。 アクチュエータを構成している電動モータ及び減速機構の平面図である。 アクチュエータを構成している電動モータ及び減速機構を軸方向に臨む図である。 第１ギアとシザーズとねじりばねの分解斜視図である。 製造方法を説明するための図であり、第１ギアを第１ジグに取り付ける様子を示している。 製造方法を説明するための図であり、第１ギアにシザーズギアを合体させる様子を示している。 ねじりばねが初期状態にあるときに第１ギアとシザーズギアとを軸方向に臨む図であり、第１ギアの角度位置とシザーズギアの角度位置とがずれている様子を示している。 製造方法（位置固定工程）を説明するための図であり、第２ジグを使用してシザーズギアを回転させる様子を示している。 製造方法（位置固定工程）を説明するための図であり、第２ジグを使用してシザーズギアを回転させる様子を示している。 製造方法（位置固定工程）を説明するための図であり、第１ギアの角度位置とシザーズの角度位置とが一致している状態で、それらを軸方向に臨む図である。 図８ＡのＶＩＩＩｂ－ＶＩＩＩｂ線で示す切断面で得られる断面図である。 製造方法（ギア収容工程）を説明するための図であり、第１ケース部材に第１ギアとシザーズギアと第２ギアとを収容する様子を示している。 製造方法（ギア収容工程）を説明するための図であり、固定ピンが第１ケース部材から突出している様子を示している。 製造方法（ギア収容工程）を説明するための図であり、第１ケース部材と第２ケース部材とを合体させる様子を示している。 製造方法を説明するための図であり、固定ピンを取り外し、ベアリングを装着する様子を示している。 本開示で提案するアクチュエータが適用可能なロボットの例を示す概略図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書では、実施形態の一例として、図１等で示すアクチュエータ１とその製造方法について説明する。以下では、アクチュエータ１の動力源である電動モータ２の回転軸に沿った方向を軸方向（図１等において矢印Ｚが示す方向）と称する。
［全体］
　図１で示すように、アクチュエータ１は、電動モータ２と、減速機構１０と、ギアケース２０とを有している。電動モータ２は、例えばＤＣモータやステッピングモータであるが、他の種類のモータであってもよい。ギアケース２０は減速機構１０（図２参照）を収容している。ギアケース２０は、例えば軸方向において互いに組み合わされる第１ケース部材２１Ａと第２ケース部材２１Ｂとを有している。減速機構１０は複数のギアと出力部１８とを有し、電動モータ２から受けた回転を減速して出力部１８に伝える。ギアケース２０は出力部１８を軸方向に露出させる開口２１ａを有している。出力部１８には、アクチュエータ１が搭載される装置（例えば、ロボット）が有している部品に連結される。
［減速機構］
　図３Ａ及び図３Ｂで示すように、減速機構１０は、例えば、第１ギア１１と、シザーズギア１２と、第２ギア１３と、第３ギア１４とを有している。各ギア１１・１２・１３は、それらの回転方向で並んでいる複数のギア歯を有している。アクチュエータ１の例では、これらのギア１１・１２・１３は外歯ギアであり、各ギア１１・１２・１３の外周面にギア歯が形成されている。これらのギア１１・１２・１３は、電動モータ２から出力部１８に向けて第３ギア１４、第２ギア１３、第１ギア１１の順で並んでいる。
　第３ギア１４は大径ギア部１４ａと小径ギア部１４ｂとを有し、これら２つのギア部１４ａ・１４ｂは支持軸１５を中心として一体的に回転可能である。第２ギア１３は大径ギア部１３ａと小径ギア部１３ｂとを有し、これらは支持軸１６を中心として一体的に回転可能である。第３ギア１４の大径ギア部１４ａは電動モータ２の出力軸に固定されているギア２ａに係合している。第３ギア１４の小径ギア部１４ｂは第２ギア１３の大径ギア部１３ａに係合している。第２ギア１３の小径ギア部１３ｂは第１ギア１１に係合している。第１ギア１１と出力部１８は同じ回転中心線Ａｘ２（図４参照）上に配置され、互いに固定されている。第１ギア１１と出力部１８は、アクチュエータ１の例では一体的に成形されているために互いに固定されているが、螺子やボルトによって互いに固定されていてもよい。
　ギアの数やギアの配置は、アクチュエータ１の例に限られない。例えば、アクチュエータ１は第２ギア１３と第３ギア１４のうちの一方を有していなくてもよい。第２ギア１３が無い場合、第１ギア１１は第３ギア１４に直接的に係合してよい。第３ギア１４が無い場合、第２ギア１３が電動モータ２のギア２ａに直接的に係合してよい。さらに他の例では、アクチュエータ１は第２ギア１３と第３ギア１４の双方を有していなくてもよい。この場合、第１ギア１１は電動モータ２のギア２ａに直接的に係合していてよい。
　また、減速機構１０は、アクチュエータ１の例では外歯ギアだけで構成されている。減速機構１０は、アクチュエータ１の例とは異なり、内歯ギアを含んでもよい。また、減速機構１０は、かさ歯ギアやウォームギアを含んでもよい。
　図４で示すように、シザーズギア１２は第１ギア１１と軸方向で組み合わされている。シザーズギア１２は第１ギア１１と同径を有するギアである。シザーズギア１２の角度位置（回転方向での位置）と第１ギア１１の角度位置（回転方向での位置）は相対的に変化できる。アクチュエータ１は、シザーズギア１２を第１ギア１１に対して相対的に回転方向に付勢している弾性部材を有している。アクチュエータ１においては、弾性部材の一例としてねじりばね１９が利用されている。
　図３Ａで示すように、第２ギア１３（より具体的には、小径ギア部１３ｂ）のギア歯は、第１ギア１１のギア歯とシザーズギア１２のギア歯の双方に係合している。シザーズギア１２は回転方向に付勢されているので、第１ギア１１のギア歯と噛み合っている第２ギア１３のギア歯は、第１ギア１１のギア歯とシザーズギア１２のギア歯とに挟まれている。これによって、互いに噛み合っている第２ギア１３のギア歯と第１ギア１１のギア歯との間に隙間が生じることが、抑えられている（バックラッシュの防止）。
　アクチュエータ１の例では、図４で示されるように、ねじりばね１９が第１ギア１１とシザーズギア１２との間に配置されている。第１ギア１１とシザーズギア１２は、ねじりばね１９を収容する凹部１１ｃ・１２ｃ（図８Ｂ参照）を有している。アクチュエータ１の例では、電動モータ２から出力部１８に至る回転伝達経路において最下流に位置している第１ギア１１にシザーズギア１２が取り付けられている。このように、伝達するトルクが大きい最下流の第１ギア１１にシザーズギア１２を設けることによって、バックラッシュを効果的に低減できる。なお、シザーズギア１２を設けるギアは最下流にある第１ギア１１に限定されない。シザーズギア１２は、例えば他の部品との位置関係の影響で、第１ギア１１よりも上流のギアに設けられてもよい。
　第１ギア１１とシザーズギア１２とには、これらの相対的な角度位置を、アクチュエータ１の製造過程において一時的に固定するための構造が設けられている。具体的には、図４で示すように、第１ギア１１に嵌合穴１１ｅが形成され、シザーズギア１２に嵌合穴１２ｅが形成されている。また、ギアケース２０（より具体的には、第１ケース部材２１Ａ）には、開口２１ｅ（図１０参照）が形成されている。アクチュエータ１の製造過程において、第１ギア１１の角度位置とシザーズギア１２の角度位置を固定し、その後、第１ギア１１の角度位置とシザーズギア１２の角度位置の固定を、この開口２１ｅを利用して解除する。嵌合穴１１ｅ・１２ｅ及び開口２１ｅを利用した製造方法については後において詳説する。
［ベアリング］
　アクチュエータ１は、図２で示すように、第１ギア１１と出力部１８とを支持しているベアリング４１・４２を有している。ベアリング４１は出力部１８の外側に嵌められ、ギアケース２０（より具体的には、第２ケース部材２１Ｂ）の内部で保持されている。第１ギア１１の軸部１１ａはギアケース２０の外側に突出している（図１０参照）。ベアリング４２は、ギアケース２０（第１ケース部材２１Ａ）の外側で保持され、軸部１１ａのギアケース２０から突出している部分の外側に嵌められ、軸部１１ａを支持している。
［センサアッセンブリ］
　アクチュエータ１は、図２で示すように、アクチュエータ１の動作を検知するためのセンサアッセンブリ３０を有している。センサアッセンブリ３０は、例えば磁気式の回転センサを含む。具体的には、センサアッセンブリ３０は、磁石３１と、磁石３１の角度位置の変化に応じた信号を出力するセンサ基板３２とを有する。また、センサアッセンブリ３０は、磁石３１を保持し且つ第１ギア１１の軸部１１ａと一体的に回転する磁石ホルダ３３と、センサ基板３２が取り付けられるセンサホルダ３４とを有している。磁石ホルダ３３は第１ギア１１の軸部１１ａに連結されており、第１ギア１１の軸部１１ａと一体的に回転する。アクチュエータ１の例では、第１ギア１１の軸部１１ａはベアリング４２の半分に嵌まり、磁石ホルダ３３はベアリング４２の残りの半分に嵌まる。つまり、磁石ホルダ３３と第１ギア１１の軸部１１ａはベアリング４２を介して連結されている。センサホルダ３４はギアケース２０（より具体的には、第１ケース部材２１Ａ）に取り付けられ、磁石３１とセンサ基板３２とが軸方向で向き合うように、センサ基板３２を支持する。なお、磁石３１とセンサ基板３２とで構成される回転センサは、第１ギア１１より上流に配置されている、第２ギア１３、第３ギア１４、又は電動モータ２のギア２ａに設けられてもよい。また、アクチュエータ1が有している回転センサの種類は磁気式に限られない。
［製造方法］
　シザーズギア１２は回転方向に付勢されているので、シザーズギア１２のギア歯の角度位置（ギア歯の位相）と第１ギア１１のギア歯の角度位置（ギア歯の位相）は一致していない。このため、アクチュエータ１の製造過程においてギア１１・１２・１３をギアケース２０に収めるとき、第２ギア１３のギア歯が、第１ギア１１のギア歯とシザーズギア１２のギア歯のうちの一方に干渉することがあり、ギア１１・１２をギアケース２０に収める作業が繁雑となる。そこで、アクチュエータ１は、以下に説明する方法で製造される。
　図５で示すように、第１ジグ８１に第１ギア１１を取り付ける。上述したように、第１ギア１１と出力部１８は一体的に成形されている。出力部１８の端面には穴１８ａ・１８ｂ（図３Ｂ参照）が形成されている。第１ジグ８１に形成された複数の突起８１ａ・８１ｂを出力部１８の穴１８ａ・１８ｂに嵌め入れる。
　次に、図６Ａで示すように、第１ギア１１とシザーズギア１２とにねじりばね１９を取り付ける。アクチュエータ１の例では、第１ギア１１は軸部１１ａを有しており、軸部１１ａにねじりばね１９を嵌め、その後に、第１ギア１１とシザーズギア１２とを軸方向で組み合わせる。そして、シザーズギア１２に形成された穴１２ｂに軸部１１ａを嵌める。第１ギア１１と第２ギア１２は、それらの対向面に、軸部１１ａを取り囲む凹部１１ｃ・１２ｃ（図８Ｂ参照）をそれぞれ有している。ねじりばね１９はこの凹部１１ｃ・１２ｃに収まる。第１ギア１１の凹部１１ｃの内面には、ねじりばね１９から回転方向の力を受ける受け部１１ｄ（図４参照）が形成されている。同様に、シザーズギア１２の凹部１２ｃの内面にも、ねじりばね１９から回転方向の力を受ける受け部が形成されている。
　図６Ｂで示すように、ねじりばね１９が初期状態（後述する固定部材８２でギア１１・１２の位置が固定されていない状態、例えばねじりばね１９に負荷が作用していない状態）にあるとき、第１ギア１１のギア歯の角度位置（ギア歯の位相）と、シザーズギア１２のギア歯の角度位置（ギア歯の位相）は一致していない。（図６Ｂにおいては、第１ギア１１の隣り合う２つのギア歯Ｔ１の間にシザーズギア１２のギア歯Ｔ２が位置している。）
［位置固定工程］
　次に、ねじりばね１９の弾性力に抗して、第１ギア１１とシザーズギア１２とを相対的に回転方向に動かし、２つのギア１１・１２のギア歯の角度位置を一致させる。２つのギア１１・１２のギア歯の角度位置が一致している状態で、ギア１１・１２の角度位置を固定部材８２（図７Ａ参照）で固定する。この工程は、例えば以下のように行うことができる。
　第１ギア１１には嵌合穴１１ｅ（図４参照）が形成され、シザーズギア１２にも嵌合穴１２ｅ（図４参照）が形成されている、回転中心線Ａｘ２から嵌合穴１１ｅまでの距離と、回転中心線Ａｘ２から嵌合穴１２ｅまでの距離は同じである。嵌合穴１１ｅの角度位置と嵌合穴１２ｅの角度位置とが合っているとき、第１ギア１１のギア歯の角度位置（位相）とシザーズギア１２のギア歯の角度位置（位相）は一致している。ここで、「ギア歯の角度位置が一致している」とは、２つのギア１１・１２のギア歯に第２ギア１３のギア歯を噛み合わせることができる程度にギア歯の角度位置が一致していることを意味する。言い換えれば、２つのギア１１・１２のギア歯に第２ギア１３のギア歯を噛み合わせることができれば、ギア１１・１２のギア歯の角度位置は僅かにずれていてもよい。
　図６Ｂで示すように、ねじりばね１９が初期状態にあるとき、嵌合穴１１ｅの角度位置と嵌合穴１２ｅの角度位置はずれている。ねじりばね１９の弾性力に抗して、第１ギア１１とシザーズギア１２とを相対的に回転方向に動かし、嵌合穴１１ｅの角度位置と嵌合穴１２ｅの角度位置とを一致させる。例えば、図７Ａで示すように、シザーズギア１２の嵌合穴１２ｅ（図６Ａ参照）に棒状の固定部材８２を軸方向で差し込む。この状態では、第１ギア１１の嵌合穴１１ｅとシザーズギア１２の嵌合穴１２ｅは一致していないので、固定部材８２は第１ギア１１の嵌合穴１１ｅ（図６Ａ参照）に嵌まっていない。次に、固定部材８２とシザーズギア１２とを第２ジグ８３を使って第１ギア１１に対して相対的に回転させ、嵌合穴１２ｅの角度位置と嵌合穴１１ｅの角度位置とを一致させる。図８Ａで示すように嵌合穴１２ｅ・１１ｅの角度位置を一致させた後に、図８Ｂで示すように固定部材８２をさらに押し込み、第１ギア１１の嵌合穴１１ｅに固定部材８２を差し込む。これにより、第１ギア１１のギア歯の角度位置と、シザーズギア１２のギア歯の角度位置とが一致している状態で、ギア１１・１２の角度位置が固定される。
　図８Ｂで示すように、嵌合穴１１ｅ・１２ｅは、半径方向において、ねじりばね１９の外側に形成されている。嵌合穴１１ｅ・１２ｅのうち少なくとも一方は軸方向においてギア１１・１２を貫通している穴である。また、他方の嵌合穴は、軸方向においてギア１１・１２を貫通している穴、或いは、軸方向で凹んでいるものの貫通していない穴である。アクチュエータ１の例では、嵌合穴１２ｅはシザーズギア１２を軸方向に貫通する穴である。嵌合穴１１ｅは第１ギア１１を貫通していない穴である。２つの嵌合穴１１ｅ・１２ｅのうち、ギアケース２０に形成されている開口２１ｅ（図１０参照）に近い嵌合穴は貫通穴であり、他方の嵌合穴は貫通していなくてよい。
　なお、第１ジグ８１と第２ジグ８３は、例えば回転中心線Ａｘ２から半径方向に伸びている棒状である。このようなジグ８１・８３を利用することによって、シザーズギア１２と第１ギア１１とが小さい場合でも、組み立て作業者は比較的容易にそれらを相対的に回転させることができる。
　図７Ａで示すように、第２ジグ８３には、第１ギア１１の軸部１１ａが嵌まり軸部１１ａを支持する穴８３ａと、固定部材８２が挿入される穴８３ｅとが形成されている。シザーズギア１２には嵌合穴１２ｅに加えて、嵌合穴１２ｆ（図４参照）が形成されている。嵌合穴１２ｆに、第２ジグ８３に形成されている突起が嵌まってもよい。これによれば、シザーズギア１２と固定部材８２とを、第２ジグ８３を利用してスムーズに回転させることができる。
　図７Ｂで示すように、２本のジグ８１・８３が平行に配置されているときに、第１ギア１１の嵌合穴１１ｅの角度位置とシザーズギア１２の嵌合穴１２ｅの角度位置とが一致している。これによって、嵌合穴１１ｅ・１２ｅの位置を一致させる作業を容易化できる。ジグ８１・８３には、マーク８１ｃ・８３ｃが形成されてもよい。マーク８１ｃ・８３の角度位置が一致しているときに、嵌合穴１１ｅ・１２ｅの角度位置が一致するようにマーク８１ｃ・８３ｃが形成されてよい。
　なお、第１ギア１１とシザーズギア１２とを相対的に回転方向に動かす方法は、ここで説明する例に限られない。例えば、ギア１１・１２を回転させるときに、ジグ８１・８３は必ずしも利用されなくてもよい。
［ギア収容工程］
　固定部材８２によって第１ギア１１及びシザーズギア１２の位置を固定した後、図９Ａで示すように、位置が固定されている第１ギア１１及びシザーズギア１２、並びに第２ギア１３をギアケース２０に収容する。具体的には、まず一方のケース部材（アクチュエータ１の例では、第１ケース部材２１Ａ）にギア１１～１３を収容する。このとき、第１ギア１１のギア歯とシザーズギア１２のギア歯とに、第２ギア１３（より具体的には小径ギア部１３ｂ）のギア歯を噛み合わせる。
　図９Ｂで示すように、第１ケース部材２１Ａに、第１ケース部材２１Ａを軸方向で貫通している開口２１ｅが形成されている。開口２１ｅは、第１ギア１１の嵌合穴１１ｅとシザーズギア１２の嵌合穴１２ｅとを露出させることのできる位置に形成されている。具体的には、回転中心線Ａｘ２と開口２１ｅとの距離が、ギア１１・１２に形成されている嵌合穴１１ｅ・１２ｅと回転中心線Ａｘ２との距離と同じである。したがって、第１ギア１１の嵌合穴１１ｅと、シザーズギア１２の嵌合穴１２ｅと、ギアケース２０の開口２１ｅは軸方向で並ぶことができる。ギア１１～１３を第１ケース部材２１Ａに入れると、棒状の固定部材８２はこの開口２１ｅを通って第１ケース部材２１Ａの外側に突出する。
　また、ギア１１～１３を第１ケース部材２１Ａに入れると、第１ギア１１の軸部１１ａは第１ケース部材２１Ａに形成された開口２１ｂから突出する。第２ギア１３は、第１ケース部材２１Ａに取り付けられている支持軸１６（図９Ａ参照）によって支持される。次に、図９Ｃで示すように、さらに第３ギア１４を第１ケース部材２１Ａに収容する。第３ギア１４は、第１ケース部材２１Ａに取り付けられている支持軸１５によって支持される。また、出力部１８の外側にベアリング４１を嵌めた後に、第２ケース部材２１Ｂと第１ケース部材２１Ａとを軸方向において合体させる。
　なお、アクチュエータ１を軸方向で見たときに、嵌合穴１１ｅ・１２ｅのサイズと開口２１ｅのサイズは実質的に同じであってよい。また、上述したように、回転中心線Ａｘ２と開口２１ｅとの距離は、ギア１１・１２に形成されている嵌合穴１１ｅ・１２ｅと回転中心線Ａｘ２との距離と同じである。「回転中心線Ａｘ２から開口２１ｅまでの距離が、嵌合穴１１ｅ・１２ｅと回転中心線Ａｘ２との距離と同じである。」及び「嵌合穴１１ｅ・１２ｅのサイズと開口２１ｅのサイズが実質的に同じである。」とは、開口２１ｅの角度位置と、嵌合穴１１ｅ・１２ｅの角度位置とを一致させたときに、固定部材８２を嵌合穴１１ｅ・１２ｅ及び開口２１ｅに差し込むことができることを意味している。固定部材８２をこれらの穴１１ｅ・１２ｅ及び開口２１ｅに差し込むことができれば、回転中心線Ａｘ２から開口２１ｅの中心までの距離と、嵌合穴１１ｅ・１２ｅの中心と回転中心線Ａｘ２との距離は僅かにずれていてもよい。同様に、固定部材８２をこれらの穴１１ｅ・１２ｅ及び開口２１ｅに差し込むことができれば、嵌合穴１１ｅ・１２ｅのサイズと開口２１ｅのサイズは僅かにずれていてもよい。
［固定解除工程］
　第１ケース部材２１Ａと第２ケース部材２１Ｂとを合体させた後、第１ギア１１の角度位置とシザーズギア１２の角度位置の固定部材８２による固定を、ギアケース２０に形成された開口２１ｅを利用して解除する。具体的には、図１０で示すように、第１ケース部材２１Ａに形成された開口２１ｅを通して、ギア１１・１２の嵌合穴１１ｅ・１２ｅから固定部材８２を軸方向に抜く。固定部材８２が抜かれると、シザーズギア１２と第１ギア１１はねじりばね１９の弾性力を受けて回転方向において相対的に動く。そして、シザーズギア１２のギア歯と第１ギア１１のギア歯は、それらの間に配置されている第２ギア１３のギア歯を挟む。
　図１０で示すように、固定部材８２をギア１１・１２の嵌合穴１１ｅ・１２ｅから取り外した後、ベアリング４２を第１ケース部材２１Ａに装着する。第１ギア１１の軸部１１ａは第１ケース部材２１Ａの開口２１ｂから軸方向に突出しており、この突出している部分にベアリング４２が嵌められる。その後、第１ケース部材２１Ａにセンサアッセンブリ３０（図２参照）が取り付けられる。
　図１０で示すように、固定部材８２が通過する第１ケース部材２１Ａの開口２１ｅは、軸方向で見たときに、ベアリング４２と重なる位置に形成されてよい。アクチュエータ１の例では、ベアリング４２を保持する凹部の底面２１ｇに開口２１ｅは形成されてよい。ベアリング４２を第１ケース部材２１Ａに取り付けると、開口２１ｅはベアリング４２によって覆われる。これによって、開口２１ｅを通して塵などがギアケース２０内に入ることを防止できる。ベアリング４２を第１ケース部材２１Ａに取り付けた後、センサアッセンブリ３０も第１ケース部材２１Ａに取り付けられる。ベアリング４２を保持する凹部と開口２１ｅは、センサアッセンブリ３０のセンサホルダ３４によって密閉されてよい。このようにベアリング４２やセンサホルダ３４を利用して開口２１ｅを覆うので、部品数の増加を抑えることができる。なお、開口２１ｅを覆う部材は、ベアリング４２や、センサホルダ３４でなくてもよい。アクチュエータ１は、開口２１ｅを覆う専用の部材を有してもよい。
　図１０で示すように、第１ケース部材２１Ａにはモータ保持部２１ｈが形成されており、このモータ保持部２１ｈに電動モータ２を取り付ける。このとき、第１ケース部材２１Ａに形成された開口２１ｉに電動モータ２のギア２ａが嵌まる。これにより、アクチュエータ１が完成する。
［まとめ］
　以上説明したように、本開示で提案するアクチュエータ１の製造方法においては、シザーズギア１２と第１ギア１１とを軸方向で組み合わせ、且つシザーズギア１２を回転方向に付勢するねじりばね１９をシザーズギア１２と第１ギア１１とに取り付ける。次に、ねじりばね１９の弾性力に抗して第１ギア１１のギア歯の角度位置とシザーズギア１２のギア歯の角度位置とを一致させている状態で第１ギア１１の角度位置とシザーズギア１２の角度位置とを固定部材８２で固定する（位置固定工程）。次に、固定部材８２によって角度位置が固定されている第１ギア１１及びシザーズギア１２、並びに第２ギア１３をギアケース２０に収容し、第１ギア１１のギア歯とシザーズギア１２のギア歯とに第２ギア１３のギア歯を係合せる（ギア収容工程）。そして、第１ギア１１の角度位置とシザーズギア１２の角度位置との固定部材８２による固定を、ギアケース２０に形成された開口２１ｅを利用して解除する。具体的には、ギアケース２０の開口２１ｅを通して、第１ギア１１及びシザーズギア１２の嵌合穴１１ｅ・１２ｅから固定部材８２を抜く。この方法によると、減速機構を構成する複数のギア１１・１２・１３・１４をギアケース２０に収容する作業を容易化できる。
　以上説明したように、アクチュエータ１において、第１ギア１１は嵌合穴１１ｅを有し、シザーズギア１２は嵌合穴１２ｅを有している。第１ギア１１の嵌合穴１１ｅの角度位置とシザーズギア１２の嵌合穴１２ｅの角度位置が一致しているとき、第１ギア１１のギア歯の角度位置とシザーズギア１２のギア歯の角度位置は一致している。ギアケース２０には、第１ギア１１の嵌合穴１１ｅとシザーズギア１２の嵌合穴１２ｅとを露出させることのできる開口２１ｅが形成されている。この構造によると、上述した製造方法が可能となるので、減速機構を構成する複数のギアをギアケースに収容する作業を容易化できる。
［変形例］
　なお、本開示で提案する製造方法とアクチュエータは、アクチュエータ１の例に限られない。
　例えば、第１ギア１１のギア歯と角度位置とシザーズギア１２のギア歯の角度位置とを固定するための固定部材は、棒状でなくてもよい。例えば、固定部材は、第１ギア１１とシザーズギア１２とに半径方向において取り付け可能であってもよい。この場合、第１ギア１１とシザーズギア１２に対して半径方向に位置する開口がギアケース２０に形成されてよい。そして、この開口を利用して固定部材を取り外してもよい。
　また、固定部材８２は、必ずしもギアケース２０から突出するものでなくてもよい。例えば、固定部材８２はギアケース２０内に収まるものであってもよい。この場合、固定部材８２は、固定解除工程において、ギアケース２０に形成された開口を通してギアケース２０の外部に取り出されてもよい。
［ロボット］
　図１１は、アクチュエータ１が適用可能なロボットの例を示す概略図である。ロボット１００は二足歩行が可能なロボットであり、右脚部１２０Ｒと左脚部１２０Ｌとを有している。各脚部１２０Ｒ・１２０Ｌには、脚部１２０Ｒ・１２０Ｌを動かすための複数のアクチュエータが設けられている。各脚部１２０Ｒ・１２０Ｌは、例えば、足首の関節にアクチュエータ１２６・１２７を有し、膝の関節にアクチュエータ１２５を有し、股の関節にアクチュエータ１２２・１２３・１２４を有している。また、ロボット１００は、右腕部１３０Ｒと左腕部１３０Ｌとを有している。各腕部１３０Ｒ・１３０Ｌには、脚部１３０Ｒ・１３０Ｌを動かすための複数のアクチュエータが設けられている。各腕部１３０Ｒ・１３０Ｌは、例えば、肘の関節にアクチュエータ１３５を有し、上腕にアクチュエータ１３４を有し、肩関節にアクチュエータ１３２・１３３を有している。ロボット１００は、頭部１４０を動かすための複数のアクチュエータ１４２・１４３・１４４を有している。ロボット１００は、胴体１１０を動かすための複数のアクチュエータ１１１・１１２・１１３を有している。ロボット１００が有している複数のアクチュエータの一部又は全部に図１等を参照して説明したアクチュエータ１の構造が適用されてよい。
 

 

Claims (9)

  1. 　第１ギアとシザーズギアと第２ギアとを有している減速機構を有し、第１ギアのギア歯とシザーズギアのギア歯とが第２ギアのギア歯に係合しているアクチュエータの製造方法であって、
    　前記シザーズギアと前記第１ギアとを軸方向で組み合わせ、且つ前記シザーズギアを回転方向に付勢する弾性部材を前記シザーズギアと前記第１ギアとに取り付ける工程と、
    　前記弾性部材の力に抗して前記第１ギアの前記ギア歯の角度位置と前記シザーズギアの前記ギア歯の角度位置とを一致させている状態で前記第１ギアの角度位置と前記シザーズギアの角度位置とを固定部材で固定する位置固定工程と、
    　前記固定部材によって角度位置が固定されている前記第１ギア及び前記シザーズギア、並びに前記第２ギアをギアケースに収容し、前記第１ギアの前記ギア歯と前記シザーズギアの前記ギア歯とに前記第２ギアの前記ギア歯を係合せるギア収容工程と、
    　前記第１ギアの前記角度位置と前記シザーズギアの前記角度位置との前記固定部材による固定を、前記ギアケースに形成された開口を利用して解除する固定解除工程と
    　を含むアクチュエータの製造方法。
  2. 　前記位置固定工程において、前記第１ギアと前記シザーズギアとに前記固定部材を軸方向で差し込み、これらの前記角度位置を固定する
    　請求項１に記載されるアクチュエータの製造方法。
  3. 　前記位置固定工程において、前記第１ギアに形成された嵌合穴の角度位置と前記シザーズギアに形成された嵌合穴の角度位置とを一致させ、前記第１ギアに形成された嵌合穴と前記シザーズギアに形成された嵌合穴とに前記固定部材を差し込み、前記第１ギアの角度位置と前記シザーズギアの角度位置とを固定し、
    　前記固定解除工程において、前記第１ギアに形成された嵌合穴と前記シザーズギアに形成された嵌合穴とから前記固定部材を抜く
    　請求項１に記載されるアクチュエータの製造方法。
  4. 　前記固定部材を外した後に、前記ギアケースの前記開口を覆う部材を前記ギアケースに取り付ける
    　請求項１に記載されるアクチュエータの製造方法。
  5. 　減速機構と、
    　前記減速機構を収容しているギアケースと、を含み、
    　前記減速機構は、
    　ギア歯を有している第１ギアと、
    　前記第１ギアと軸方向で組み合わされ、ギア歯を有しているシザーズギアと、
    　前記第１ギアの前記ギア歯と前記シザーズギアの前記ギア歯とに噛み合うギア歯を有している第２ギアと、
    　前記第１ギアと前記シザーズギアとに取り付けられ、前記シザーズギアを回転方向に付勢している弾性部材と
    　を有し、
    　前記第１ギアは嵌合部を有し、
    　前記シザーズギアは嵌合部を有し、
    　前記第１ギアの前記嵌合部の角度位置と前記シザーズギアの前記嵌合部の角度位置が一致しているとき、前記第１ギアの前記ギア歯の角度位置と前記シザーズギアの前記ギア歯の角度位置は一致しており、
    　前記第１ギアの前記嵌合部と前記シザーズギアの前記嵌合部とを露出させることができる開口が前記ギアケースに形成されている
    　アクチュエータ。
  6. 　前記第１ギアの前記嵌合部と前記シザーズギアの前記嵌合部のうち少なくとも一方は、前記少なくとも一方の前記嵌合部が形成されているギアを軸方向に貫通する穴である
    　請求項５に記載されるアクチュエータ。
  7. 　前記第１ギアの前記嵌合部と前記シザーズギアの前記嵌合部と前記ギアケースの前記開口は軸方向で並ぶことができる
    　請求項５に記載されるアクチュエータ。
  8. 　回転中心線から前記第１ギアの前記嵌合部までの距離と、前記回転中心線から前記シザーズギアの前記嵌合部までの距離と、前記回転中心線から前記ギアケースの前記開口までの距離は同じである
    　請求項７に記載されるアクチュエータ。
  9. 　前記ギアケースの前記開口を覆う部材をさらに有している
    　請求項５に記載されるアクチュエータ。

     
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