JP7022014B2 - 減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、減速装置に関する。

本出願人は、特許文献１において、偏心体の半径方向外側に設けられた外歯歯車と、この外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備えた減速機を開示した。

特開２００９－１５０５２０号公報

特許文献１に記載の減速機は、外歯歯車および内歯歯車に加えて、主要な構成要素として、第１、第２フランジや内歯歯車を覆う枠体などを備えている。従来の減速機構では、これらの主要な構成要素は鉄系材料で構成されているため、減速機構の重量が増加する傾向にある。このような減速機構に関しては、用途を拡大するために軽量化することが求められている。しかし、軽量化するために各部材を単純に樹脂化すると、当該減速機に駆動される被駆動部材から受けるモーメントを支えきれないおそれがある。

本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたもので、軽量化が可能な減速装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の減速装置は、外歯歯車と、外歯歯車と噛合う内歯歯車と、外歯歯車の自転と同期する第１部材と、内歯歯車の自転と同期する第２部材と、第１部材と第２部材との間に配置される主軸受と、を備え、第１部材および第２部材の一方が被駆動部材に連結され、他方が外部部材に固定される減速装置であって、第１部材、第２部材および主軸受は、外歯歯車および内歯歯車を構成する素材よりもヤング率が大きく、かつ比重が大きい素材により構成される。

本発明の別の態様もまた、減速装置である。この装置は、外歯歯車と、外歯歯車と噛合う第１内歯歯車および第２内歯歯車と、第１内歯歯車の自転と同期する第１部材と、第２内歯歯車の自転と同期する第２部材と、第１部材と第２部材との間に配置される主軸受と、を備え、第１部材および第２部材の一方が被駆動部材に連結され、他方が外部部材に固定される減速装置であって、第１部材、第２部材および主軸受は、第１内歯歯車および第２内歯歯車を構成する素材よりもヤング率が大きく、かつ比重が大きい素材により構成される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、軽量化が可能な減速装置を提供することができる。

第１実施形態の減速装置を示す側面断面図である。 図１の減速装置のＡ－Ａ線断面図である。 第２実施形態の減速装置を示す側面断面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態、比較例および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［第１実施形態］
以下、図１、図２を参照して、第１実施形態に係る減速装置１０の構成について説明する。図１は、第１実施形態の減速装置１０を示す側面断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った減速装置１０の断面図である。この図では、理解を容易にするため、２枚の外歯歯車１４の一方を表示し、他方は表示していない。他方の外歯歯車１４は、一方の外歯歯車１４と１８０度の位相差を有して偏心する点で相違し、その他の構成は同様である。本実施形態の減速装置１０は、内歯歯車と噛み合う外歯歯車を揺動させることで、内歯歯車および外歯歯車の一方の自転を生じさせ、その生じた運動成分を出力部材から被駆動装置に出力する偏心揺動型歯車装置である。本減速装置１０の用途は、特に限定されないが、例えば人と協働して作業を行う協働ロボットの関節部に組み込まれる。

減速装置１０は、入力軸１２と、外歯歯車１４と、内歯歯車１６と、第１部材１８と、第２部材２０と、第３部材２６と、ケーシング２２と、カバー部２３と、主軸受２４と、内ピン４０と、を主に備える。内歯歯車１６と外歯歯車１４とは、互いに噛合う。第１部材１８は、外歯歯車１４の自転と同期する。第２部材２０は、内歯歯車１６の自転と同期する。主軸受２４は、第１部材１８と第２部材２０との間に配置される。第３部材２６は、第１部材１８の内側に一体化される。第３部材２６には、入力軸１２を支持する入力軸軸受３４が配置される。各部材の素材については後述する。

以下、内歯歯車１６の中心軸線Ｌａに沿った方向を「軸方向」といい、その中心軸線Ｌａを中心とする円の円周方向、半径方向をそれぞれ「周方向」、「径方向」とする。また、以下、便宜的に、軸方向の一方側（図中右側）を入力側といい、他方側（図中左側）を反入力側という。

（入力軸）
入力軸１２は、駆動装置（不図示）から入力される回転動力によって回転中心線周りに回転させられる。本実施形態の減速装置１０は、入力軸１２の回転中心線が内歯歯車１６の中心軸線Ｌａと同軸線上に設けられるセンタークランクタイプである。駆動装置は、たとえば、モータ、ギヤモータ、エンジン等である。

本実施形態の入力軸１２は、外歯歯車１４を揺動させるための複数の偏心部１２ａを有する偏心体軸である。このような構成の入力軸１２は、クランク軸と称されることがある。偏心部１２ａの軸芯は、入力軸１２の回転中心線に対して偏心している。本実施形態では２個の偏心部１２ａが設けられ、隣り合う偏心部１２ａの偏心位相は１８０°ずれている。

ケーシング２２は、その内周部に内歯を有する中空円筒形の部材である。つまり、ケーシング２２は内歯歯車１６を構成する部材である。カバー部２３は、ケーシング２２の一端を塞ぐと共に、入力側において入力軸１２を支持する入力軸軸受３４を保持するための円板状の部材である。本実施形態のカバー部２３は、ケーシング２２と単一の素材により一体に形成されている。カバー部２３には、入力側の入力軸軸受３４の外輪を収納する凹部２３ｂが設けられる。入力軸１２は、その入力側が入力軸軸受３４を介してカバー部２３に支持され、その反入力側が入力軸軸受３４を介して第３部材２６に支持されている。つまり、入力軸１２は、第１部材１８およびカバー部２３に対して回転自在に支持されている。入力軸軸受３４は、その構成に特別の制限はないが、この例では、球状の転動体を有する玉軸受けである。入力軸軸受３４には、与圧を与えてもよいが、この例では与圧を与えていない。

（外歯歯車）
外歯歯車１４は、入力軸１２の回転に基づき揺動回転する部材である。外歯歯車１４は、複数の偏心部１２ａのそれぞれに対応して個別に設けられる。外歯歯車１４は、偏心軸受３０を介して対応する偏心部１２ａに回転自在に支持される。外歯歯車１４の外周には波形の歯が形成されており、この歯が内歯歯車１６の内歯と接触しつつ移動することで、中心軸を法線とする面内で外歯歯車１４が揺動できるようになっている。

外歯歯車１４には、その軸心からオフセットされた位置に複数の内ピン孔３８が設けられる。内ピン孔３８は、外歯歯車１４を入力側から反入力側に貫通する円形の孔である。内ピン孔３８それぞれには内ピン４０が貫通する。内ピン４０と内ピン孔３８の間には外歯歯車１４の揺動成分を吸収するための遊びとなる隙間が設けられる。内ピン４０と内ピン孔３８の内壁面とは一部で接触する。

（内歯歯車）
内歯歯車１６は、外歯歯車１４と噛み合う内歯を有し、外歯歯車１４の揺動回転に基づいて外歯歯車１４に対して相対回転する部材である。本実施形態の内歯１６ａは、ケーシング２２の内周部に一体的に形成されている。内歯歯車１６の内歯１６ａの数は、本実施形態において、外歯歯車１４の外歯数より一つ多い。なお、内歯歯車１６は、ケーシング（内歯歯車本体）２２の内周に軸方向のピン溝を周方向に複数形成し、各ピン溝に外ピンを（回転自在に）配置した構成とし、外ピンにより内歯を構成してもよい。

（第１部材）
第１部材１８は、外歯歯車１４からの動力が伝達される部材である。第１部材１８は、外歯歯車１４の軸方向で反入力側の側部に配置され、主軸受２４の径方向内側に設けられる円形（ドーナツ型）の部材である。第１部材１８は、主軸受２４を介して第２部材２０に回転自在に支持されている。本実施形態では、第１部材１８の径方向中心には、第３部材２６が嵌入される円形の開口１８ｃが設けられている。

（内ピン）
内ピン４０は、外歯歯車１４と第１部材１８との間で動力を伝達する部材である。本実施形態は、円形断面を有する棒状の内ピン４０を有している。図１の内ピン４０は、反入力側の端部が第１部材１８の孔部１８ｂに圧入されている。内ピン４０は、第１部材１８の一部として一体に形成されてもよい。内ピン４０は、外歯歯車１４の内ピン孔３８に隙間を有した状態で挿通される。内ピン４０は、外歯歯車１４に形成された内ピン孔３８の一部と当接しており、外歯歯車１４の自転を拘束しその揺動のみを許容している。このように構成されることにより、第１部材１８は、外歯歯車１４の自転と同期して運動する。

（第２部材）
第２部材２０は、内歯歯車１６からの動力が伝達される部材であり、内歯歯車１６に固定される。本実施形態の第２部材２０は、第１部材１８の径方向外側に配置される円板状（ドーナツ型）の部材で、ケーシング２２の反入力側の側部にボルト２０ｂによって固定されている。このように構成されることにより、第２部材２０は、内歯歯車１６の自転と同期して運動する。図１の例では、第１部材１８とケーシング２２の位置決めのために、第１部材１８とケーシング２２との間に平行ピン２０ｐが設けられている。なお、平行ピン２０ｐを設けることは必須ではない。

（主軸受）
主軸受２４は、第１部材１８および第２部材２０を相互に回転自在に支持する軸受機構である。主軸受２４は、内輪と、外輪と、複数の転動体２４ｈと、リテーナ（不図示）と、オイルシール２４ｃと、を備える。本実施形態の主軸受２４は、円筒形のコロを転動体２４ｈとするクロスローラベアリングであり、内輪は、第１部材１８と一体に設けられ、外輪は、第２部材２０と一体に設けられている。つまり、第１部材１８の外周面と第２部材２０の内周面には、転動体２４ｈを保持するための溝が形成されている。複数の転動体２４ｈは、周方向に間を置いて設けられる。リテーナは、複数の転動体２４ｈの相対位置を保持するとともに複数の転動体２４ｈを回転自在に支持する。オイルシール２４ｃは、主軸受２４の外輪と内輪の反入力側の隙間を覆う中空円板状の部材であり、主軸受２４のオイルシールとして機能する。

具体的には、オイルシール２４ｃは、第２部材２０に固定されるリング状の固定部２４ｄと、固定部２４ｄの内側に一体的に設けられるリング状の蓋部２４ｅと、蓋部２４ｅの軸方向主軸受側の側面に設けられるリング状の第１リップ２４ｆおよび第２リップ２４ｇと、を有する。固定部２４ｄは、ボルト２０ｂによって共締めされ、第２部材２０に固定される。蓋部２４ｅは、固定部２４ｄを第２部材２０に固定した状態で、第１部材１８および第２部材２０から軸方向に離れるように設けられる。第１リップ２４ｆは、第１部材１８の軸方向端面に当接し、第２リップ２４ｇは、第２部材２０の軸方向端面に当接する。オイルシール２４ｃをこのような構成とすることにより、通常のオイルシールに比べて軸方向の配置スペースを小さくできる。

（第３部材）
第３部材２６は、反入力側において入力軸１２を支持する入力軸軸受３４を保持するための部材である。第３部材２６の中央部には、入力軸１２を支持する入力軸軸受３４が配置される。第３部材２６は、第１部材１８と一体に形成されてもよいが、本実施形態の第３部材２６は、第１部材１８とは別に形成されて、第１部材１８の開口１８ｃに嵌合されることによって一体化された円形の部材である。本実施形態の第３部材２６は、軸受収納部２６ｂと、外周部２６ｃと、つば部２６ｄと、を有している。軸受収納部２６ｂは第３部材２６の入力側の端面から反入力側に凹んだ有底の凹部であり、反入力側の入力軸軸受３４の外輪を収納する。外周部２６ｃは、第１部材１８の開口１８ｃに嵌合される円筒状の部分であり、接着や締り嵌めなどによって開口１８ｃに固定されている。

つば部２６ｄは、外周部２６ｃの反入力側の外周面から径方向で外側に張出した部分であり、第１部材１８の反入力側の側部に接するように構成されている。つば部２６ｄは、第１部材１８に対する第３部材２６の軸方向の位置を一定に保つ機能を有している。つば部２６ｄの外周面は、被駆動部材に設けられた凹部に嵌合するインローとして用いられてもよい。このように構成された第３部材２６は、入力軸軸受３４を介して入力軸１２を回転自在に支持する。また、第３部材２６は、入力軸１２の回転により温度が上昇した入力軸１２と入力軸軸受３４の放熱を促す放熱部材としても機能する。第３部材２６は、第１部材１８に比べ被駆動部材から受ける荷重が小さい。

第１部材１８と第２部材２０の一方は、被駆動装置に回転動力を出力する出力部材として機能し、他方は減速装置１０を支持するための外部部材（例えば、協働ロボットの基端側アーム）５２に固定される被固定部材として機能する。出力部材は、被固定部材に主軸受２４を介して回転自在に支持される。本実施形態において、出力部材は第１部材１８であり、被固定部材は第２部材２０である。第１部材１８の反入力側の側部には、減速装置１０によって回転駆動される被駆動部材（例えば、協働ロボットの先端側アーム）５０が、ボルト５０ｂによって連結される。

次に、本実施形態の各構成部材を構成する材料について説明する。近年、人の近くで稼働するロボット等への減速装置の適用が拡大するにつれて、減速機の軽量化及び騒音低減が望まれている。減速装置の軽量化のためには、構成部材を低比重の素材で構成することが考えられる。このような低比重の素材としては、樹脂等が好適である。一方、本発明者らの検討によれば、関節部に用いられる減速装置の出力部に大きなモーメント荷重が作用するため、単純に構成部材を樹脂化するとモーメント剛性が不足することがわかった。したがって、減速機の軽量化のためには、出力部のモーメント剛性を確保することが課題であるといえる。このような課題は、関節部に用いられる減速装置に限らず、他の目的の減速装置についても生じうる。

これらの研究結果に基づき、本発明者らは、第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４を、外歯歯車１４および内歯歯車１６を構成する素材よりもヤング率が大きく、かつ比重が大きい素材により構成することにより、減速機の軽量化とモーメント剛性の確保の両立が可能であることを見出した。特に、軽量化とモーメント剛性とを所望のレベルで両立させるためには、第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４を構成する素材は、外歯歯車１４および内歯歯車１６を構成する素材よりもヤング率が１０倍以上で比重が３倍以上であることが好ましい。

各部材の素材は、上述の条件を満たしうるものであれば、特に限定されないが、本実施形態では、第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４は鉄系の素材で構成され、外歯歯車１４および内歯歯車１６（ケーシング２２）は樹脂により構成されている。第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４に用いる鉄系金属としては、所望の特性に応じて炭素鋼、軸受鋼、ステンレス鋼などを用いることができる。特に、本実施形態の第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４は、軸受鋼（例えばＳＵＪ２）により構成されている。

また、外歯歯車１４および内歯歯車１６に用いる樹脂としては、所望の特性に応じて種々の樹脂を用いることができる。これらを構成する樹脂は、ガラス繊維、炭素繊維などの強化用繊維を含む樹脂であってもよいし、強化用繊維を含まない樹脂であってもよいし、紙や布などの基材に樹脂を含浸して積層したものであってもよい。特に、本実施形態の内歯歯車１６は、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone：ポリエーテルケトンケトン）により構成されている。

また、内歯歯車１６の内歯を外ピンで構成する場合、ケーシング（内歯歯車本体）２２は樹脂製とするが、外ピンは樹脂で構成されてもよいし、軸受鋼等の鉄系の素材で構成されてもよい。

外歯歯車１４は、温度上昇の大きい入力軸１２の近傍に配置されているため、外歯歯車１４の耐熱温度は高いことが望ましい。この観点から、外歯歯車１４は、ケーシング２２よりも耐熱温度が高い樹脂により構成されてもよい。この例では、外歯歯車１４は、ＰＥＥＫにより構成されている。

軽量化の観点から、ケーシング２２およびカバー部２３は樹脂により構成されてもよい。これらは、同じ樹脂により構成されてもよいし、異なる樹脂により構成されてもよい。この例では、ケーシング２２およびカバー部２３はＰＥＥＫにより構成されている。ケーシング２２およびカバー部２３は、ＰＯＭ（polyacetal：ポリアセタール）など他の種類の樹脂により構成されてもよい。

入力軸１２は偏心体軸として大きなねじれ応力が加わるため、入力軸１２は第３部材２６より剛性の高い材料で構成されることが望ましく、この例の入力軸１２は、鉄系金属で構成されている。軽量化の観点から、第３部材２６は、第１部材１８より低比重の材料で構成されることが望ましい。また、放熱性の観点から、第３部材２６は、外歯歯車１４を構成する素材よりも熱伝導率が高い素材により構成されることが望ましい。これらの条件を満たすために、第３部材２６は、アルミニウム、マグネシウム、ベリリウム、チタンなどの軽金属（比重が４ないし５以下の金属）や、これらの複合材料で構成されてもよい。この例では、第３部材２６は、第１部材１８を構成する素材よりも比重が小さい素材により構成されている。具体的には、第３部材２６は、アルミニウムにより構成されている。

この場合、第３部材２６が、第１部材１８を構成する素材よりも比重が小さい素材により構成されているので、高比重素材により構成される場合と比べて、第３部材２６を軽量化することができる。また、この場合、第３部材２６は、外歯歯車１４を構成する素材よりも比重が大きく熱伝導率が高い素材により構成されているので、熱伝導率が低い素材により構成される場合と比べて、入力軸１２の許容回転数を高くすることができる。

内ピン４０には大きな応力が加わるため、内ピン４０は外歯歯車１４より剛性の高い材料で構成されることが望ましく、この例の内ピン４０は、浸炭鋼などの鉄系金属で構成されている。

以上のように構成された減速装置１０の動作を説明する。駆動装置から入力軸１２に回転動力が伝達されると、入力軸１２の偏心部１２ａが入力軸１２を通る回転中心線周りに回転し、その偏心部１２ａにより外歯歯車１４が揺動する。このとき、外歯歯車１４は、自らの軸芯が入力軸１２の回転中心線周りを回転するように揺動する。外歯歯車１４が揺動すると、外歯歯車１４と内歯歯車１６の噛合位置が順次ずれる。この結果、入力軸１２が一回転する毎に、外歯歯車１４と内歯歯車１６との歯数差に相当する分、外歯歯車１４および内歯歯車１６の一方の自転が発生する。本実施形態においては、外歯歯車１４が自転し、第１部材１８から減速回転が出力される。

上述したように、本実施形態の減速装置１０は、第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４が、外歯歯車１４および内歯歯車１６を構成する素材よりもヤング率が大きく、かつ比重が大きい素材により構成されている。この場合、各部材を単純に樹脂化した場合と比べて、被駆動部材から受けるモーメント剛性を向上することが可能になり、軽量化とモーメント剛性の確保の両立を図ることができる。また、第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４を鉄系金属で構成し、外歯歯車１４および内歯歯車１６を樹脂で構成することにより、ヤング率の比を１０倍以上で比重の比を３倍以上にすることができる。この場合、モーメント剛性を一層向上することができる。
以上が、第１実施形態の説明である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る減速装置１０の構成について説明する。第２実施形態の図面および説明では、第１実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第１実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。図３は、第２実施形態の減速装置１０を示す側面断面図であり、図１に対応する。

第１実施形態の説明では、減速装置が偏心揺動型歯車装置である例を示したが、本実施形態の減速装置は、楕円と真円の差動を利用したいわゆる波動型歯車装置（撓み噛合い式歯車装置）である。本実施形態の減速装置１０は、入力軸１２と、第１波動発生部１３ａと、第２波動発生部１３ｂと、外歯歯車１４と、第１内歯歯車１５と、第２内歯歯車１７と、第１部材１８と、第２部材２０と、主軸受２４と、ケーシング２２と、カバー部２３と、を主に備える。

第１内歯歯車１５および第２内歯歯車１７は、外歯歯車１４と噛合う。第１内歯歯車１５および第２内歯歯車１７を総称するときは内歯歯車という。第１部材１８は、第１内歯歯車１５の自転と同期する。第２部材２０は、第２内歯歯車１７の自転と同期する。主軸受２４は、第１部材１８と第２部材２０との間に配置される。第１部材１８および第２部材２０の一方が被駆動部材５０に連結され、他方が外部部材５２に固定される。図３の例では、第１部材１８が被駆動部材５０に連結され、第２部材２０が外部部材５２に固定されている。本実施形態のカバー部２３は、ケーシング２２の入力側の側部に、ボルト２３ｅによって固定されている。

本実施形態の入力軸１２は、中空の円筒状の部材であり、その入力側はカバー部２３に配置された入力軸軸受３４に支持され、その反入力側は第１部材１８に配置された入力軸軸受３４に支持される。入力側の入力軸軸受３４の外輪はカバー部２３に設けられた凹部２３ｂに収納されている。反入力側の入力軸軸受３４の外輪は第１部材１８に設けられた凹部１８ｅに収納されている。

入力軸１２の外周には、楕円形の外周面を有する第１波動発生部１３ａと、第２波動発生部１３ｂとが設けられる。第１波動発生部１３ａおよび第２波動発生部１３ｂを総称するときは波動発生部という。波動発生部は、外歯歯車１４の胴部の内側位置に嵌め込まれている。波動発生部は、外歯歯車の内側に当接して外歯歯車を半径方向に撓めて内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に、内歯歯車と外歯歯車１４の噛み合い位置を周方向に移動させる。本実施形態では、第１波動発生部１３ａは、外歯歯車１４と第１内歯歯車１５の噛み合い位置を周方向に移動させ、第２波動発生部１３ｂは、外歯歯車１４と第２内歯歯車１７の噛み合い位置を周方向に移動させる。図３の第２波動発生部１３ｂは、第１波動発生部１３ａの入力側に配置されている。第１波動発生部１３ａは、入力軸１２に設けられ外周形状が略楕円状の起振体と、起振体と外歯歯車１４の間に配置された第１起振体軸受と、を有する。第２波動発生部１３ｂは、第１波動発生部１３ａと共通の起振体と、起振体と外歯歯車１４の間に配置された第２起振体軸受と、を有する。

外歯歯車１４は、内歯歯車の内側に配置され、波動発生部が当接するとき径方向に撓む外周面に外歯を有する。第１内歯歯車１５は、外歯歯車１４の外歯のうち第１波動発生部１３ａによって撓まされた外歯と噛み合う。第２内歯歯車１７は、外歯歯車１４の外歯のうち第２波動発生部１３ｂによって撓まされた外歯と噛み合う。図３の第２内歯歯車１７は、第１内歯歯車１５の入力側に配置されている。第１内歯歯車１５は、中空円盤状の部材で、その内周面に内歯１５ａが一体的に設けられている。第２内歯歯車１７は、中空円盤状の部材で、その内周面に内歯１７ａが一体的に設けられている。本実施形態では、第１内歯歯車１５の歯数は、外歯歯車１４の歯数と同じであり、第２内歯歯車１７の歯数は、外歯歯車１４の歯数よりも２つ多い。第１内歯歯車１５および第２内歯歯車１７の歯数は、所望の特性に応じて変更されてもよい。

第１部材１８は、第１内歯歯車１５からの動力が伝達される中空円環状の部材である。本実施形態の第１部材１８の入力側の側部が、第１内歯歯車１５の反入力側の側部にボルト１５ｂによって固定されている。このように構成されることにより、第１部材１８は、第１内歯歯車１５の自転と同期して運動する。

ケーシング２２は、第２内歯歯車１７と一体に形成される中空円筒状の部材であり、第２内歯歯車１７と第２部材２０とを連結し、第２内歯歯車１７からの動力を第２部材２０に伝達する。本実施形態の第２部材２０は、第１部材１８の径方向外側に配置される中空円環状の部材で、ケーシング２２の反入力側の側部にボルト２２ｂによって固定されている。このように構成されることにより、第２部材２０は、第２内歯歯車１７の自転と同期して運動する。

図３の例では、被駆動部材５０が第１部材１８の反入力側の側部にボルト５０ｂによって固定され、外部部材５２が第２部材２０の入力側の側部にボルト２０ｅによって固定されている。

以上のように構成された第２実施形態の減速装置１０の動作を説明する。駆動装置から入力軸１２に回転動力が伝達されると、入力軸１２の外周に設けられた第１波動発生部１３ａおよび第２波動発生部１３ｂが回転する。第１波動発生部１３ａおよび第２波動発生部１３ｂが回転すると、外歯歯車１４を径方向に撓めて内歯歯車に部分的に噛み合わせると共に、内歯歯車と外歯歯車１４の噛み合い位置を周方向に移動させる。このとき、第２内歯歯車１７と外歯歯車１４とは、歯数差に相当する分だけ相対回転する。具体的には、外歯歯車１４が自転する。一方、第１内歯歯車１５は、外歯歯車１４と同じ歯数のため、相対回転は発生せず、外歯歯車１４と一体的に回転する。つまり、外歯歯車１４の自転（減速回転）が第１内歯歯車１５から出力される。その結果、第１内歯歯車１５から第１部材１８を介して被駆動部材５０に減速回転が伝達される。

本実施形態の減速装置１０では、第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４は、第１内歯歯車１５および第２内歯歯車１７を構成する素材よりもヤング率が大きく、かつ比重が大きい素材により構成されている。この例では、第１部材１８、第２部材２０、主軸受２４、入力軸１２、第１波動発生部１３ａ、第２波動発生部１３ｂおよび外歯歯車１４は、鉄系金属により構成されている。具体的には、第１部材１８、第２部材２０および主軸受２４は、軸受鋼（例えばＳＵＪ２）で形成され、入力軸１２、第１波動発生部１３ａ、第２波動発生部１３ｂおよび外歯歯車１４は、浸炭鋼で形成されている。

また、この例では、第１内歯歯車１５、第２内歯歯車１７、ケーシング２２およびカバー部２３は、ＰＥＥＫなどの樹脂により構成されている。これらの鉄系金属は、これらの樹脂よりもヤング率は１０倍以上で比重は３倍以上である。第２実施形態は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。
以上が、第２実施形態の説明である。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

以下、変形例を説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

［変形例］
第１実施形態の説明では、減速装置がいわゆるセンタークランクタイプの偏心揺動型歯車装置である例を示したが、本実施形態の減速装置はこれに限定されない。減速装置は、内歯歯車の軸心からオフセットした位置に複数のクランク軸が配置されるいわゆる振り分けタイプの偏心揺動型歯車装置であってもよい。

第１実施形態の説明では、外歯歯車１４を２枚備える例を示したが、本発明はこれに限定されない。３枚以上の外歯歯車１４を備えてもよい。例えば、入力軸には、それぞれ１２０°ずつ位相がずれた３つの偏心部１２ａを設け、この３つの偏心部１２ａに揺動される３枚の外歯歯車１４を備えてもよい。また、外歯歯車１４は１枚であってもよい。

第１実施形態の説明では、主軸受２４の内輪が第１部材１８と一体で、外輪が第２部材２０と一体である例を示したが、本発明はこれに限定されない。主軸受２４の内輪と外輪は、第１部材１８、第２部材２０とは別に形成された部材であってもよい。

第１実施形態の説明では、入力軸軸受３４が球状の転動体を備えるボールベアリングである例を示したが、本発明はこれに限定されない。この軸受の一部または全部は、円筒状の転動体を備えるころ軸受であってもよい。

第１実施形態の説明では、出力部材は第１部材１８であり、被固定部材は第２部材２０である例を示したが、本発明はこれに限定されない。被固定部材が第１部材１８であり、出力部材が第２部材２０であってもよい。

第１実施形態の説明では、内ピン４０の入力側の端部が支持されていない例を示したが、本発明はこれに限定されない。内ピン４０の入力側の端部を支持する部材が設けられてもよい。

第１実施形態の説明では、第３部材２６が金属で構成される例を示したが、本発明はこれに限定されない。第３部材２６はＰＥＥＫなどの樹脂で構成されてもよい。

第１実施形態の説明では、第３部材２６が、第１部材１８とは別に形成され、後に結合される例を示したが、本発明はこれに限定されない。第３部材２６は、第１部材１８と一体にシームレスに形成されてもよい。

第２実施形態の説明では、減速装置１０が筒型の外歯歯車を有する波動歯車装置である例を示したが、本発明はこれに限定されない。減速装置１０は、カップ型やシルクハット型の波動歯車装置であってもよい。

上述の各変形例は上述の実施形態と同様の作用・効果を奏する。

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１０・・減速装置、 １２・・入力軸、 １３ａ・・第１波動発生部、 １３ｂ・・第２波動発生部、 １４・・外歯歯車、 １５・・第１内歯歯車、 １６・・内歯歯車、 １７・・第２内歯歯車、 １８・・第１部材、 ２０・・第２部材、 ２２・・ケーシング、 ２４・・主軸受、 ２６・・第３部材、 ３０・・偏心軸受、 ３４・・入力軸軸受、 ５０・・被駆動部材、 ５２・・外部部材。

Claims (6)

1. 外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、前記外歯歯車を揺動させる偏心部を有する入力軸と、前記外歯歯車の自転と同期する第１部材と、前記内歯歯車の自転と同期する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置される主軸受と、前記入力軸よりも径方向外側にオフセットした位置で前記外歯歯車を貫通する内ピンと、を備え、前記第１部材および前記第２部材の一方が被駆動部材に連結され、他方が外部部材に固定される減速装置であって、
   前記内ピンは、前記外歯歯車に設けられた内ピン孔に隙間を有した状態で挿通されるとともに、前記内ピン孔の一部と当接し、さらに前記第１部材に連結され、
   前記第１部材、前記第２部材および前記主軸受は、前記外歯歯車および前記内歯歯車を構成する素材よりもヤング率が大きく、かつ比重が大きい素材により構成され、
   前記内ピンは、前記外歯歯車よりも剛性の高い素材により構成されることを特徴とする減速装置。
2. 前記第１部材、前記第２部材および前記主軸受を構成する素材は、前記外歯歯車および前記内歯歯車を構成する素材よりもヤング率が１０倍以上で比重が３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 前記第１部材、前記第２部材、前記主軸受および前記内ピンは、鉄系の素材で構成され、前記外歯歯車および前記内歯歯車は、樹脂により構成されることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
4. 前記第１部材の内側に一体化され入力軸を支持する第１入力軸軸受が配置される第３部材を有し、
   前記第３部材は、前記第１部材を構成する素材よりも比重が小さい素材により構成されることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
5. 前記第２部材は、前記内歯歯車の軸方向一端部に連結され、
   前記第１部材は、前記外歯歯車の軸方向一側部において、前記第２部材の径方向内側に配置され、
   前記第１部材は、径方向中心に開口を有し、
   前記第３部材は、前記第１部材の開口に嵌入されることを特徴とする請求項４に記載の減速装置。
6. 前記第３部材は、前記第１部材から軸方向に突出するつば部を有し、
   前記つば部の外周面は、前記被駆動部材がインロー嵌合されるインロー部を構成することを特徴とする請求項４または５に記載の減速装置。

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