ギヤユニットおよびロボット
【課題】出力方向が互いに反対向きで、かつ同軸のインナー軸およびアウター軸に、それぞれ独立して動力を直接伝達可能で、しかもコンパクトなギヤユニットを提供する。
【解決手段】同心二軸の出力軸により構成され、出力方向を互いに反対向きとした同軸のインナー軸およびアウター軸と、それぞれ出力軸と直交する方向に延在し、インナー軸に連動連結する第１の入力軸およびアウター軸に連動連結する第２の入力軸とを備える。また、インナー軸の中途に取り付けられたインナーギヤと、アウター軸の基端に取り付けられたアウターギヤとを、互いに対向状態に配置する。そして、第１の入力軸と第２の入力軸とを、出力軸の軸方向に互いに所定距離だけ離隔して配置し、インナーギヤに第１の入力軸の第１入力ギヤを噛合させる一方、アウターギヤには第２の入力軸の第２入力ギヤを噛合させる。
【解決手段】同心二軸の出力軸により構成され、出力方向を互いに反対向きとした同軸のインナー軸およびアウター軸と、それぞれ出力軸と直交する方向に延在し、インナー軸に連動連結する第１の入力軸およびアウター軸に連動連結する第２の入力軸とを備える。また、インナー軸の中途に取り付けられたインナーギヤと、アウター軸の基端に取り付けられたアウターギヤとを、互いに対向状態に配置する。そして、第１の入力軸と第２の入力軸とを、出力軸の軸方向に互いに所定距離だけ離隔して配置し、インナーギヤに第１の入力軸の第１入力ギヤを噛合させる一方、アウターギヤには第２の入力軸の第２入力ギヤを噛合させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ギヤユニットおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットのアームやハンドなどの可動体を連結する関節の構成として、可動体を先端に連結した回動軸に、基端をモータなどの駆動源に連結した駆動軸を、ギヤユニットを介して直交状態に連動連結したものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されたギヤユニットは、モータの反対側をなす駆動軸の先端に固設された第１傘歯車と、可動体の反対側をなす回動軸の基端に固設され、第１傘歯車と噛合する第２傘歯車とを備えた構成となっている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたロボットは、１つの関節では１つの可動体しか駆動しないため、可動体としてのアームやハンドによる作業効率の向上は期待できなかった。
【０００５】
そこで、ロボットなどに用いられる１つの関節によって複数の可動体を駆動させることができるギヤユニットが望まれるが、かかるギヤユニットとしては、複数の同心軸からなる回動軸を個別に駆動する駆動機構が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１６５９９２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１６３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されたギヤユニットは、複数の同心軸からなる回動軸にそれぞれ設けたプーリにタイミングベルトを巻回し、タイミングベルトを介して各回動軸を駆動する構成であるため、コンパクトにユニット化することが難しい。
【０００８】
また、各回動軸に連接して旋回動作する可動体（アームやハンド）同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることも難しい。
【０００９】
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、可動体（アームやハンド）による作業効率の向上を図りながら、コンパクトにユニット化することができ、しかも、可動体同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることのできるギヤユニットおよびかかるギヤユニットを備えたロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の一態様に係るギヤユニットは、同心二軸の出力軸により構成され、出力方向を互いに反対向きとした同軸のインナー軸およびアウター軸と、それぞれ前記出力軸と直交する方向に延在し、前記インナー軸に連動連結する第１の入力軸および前記アウター軸に連動連結する第２の入力軸とを備えている。そして、前記インナー軸の中途に取り付けられたインナーギヤと、前記アウター軸の基端に取り付けられたアウターギヤとを、互いに対向状態に配置する。さらに、前記第１の入力軸と前記第２の入力軸とを、前記出力軸の軸方向に互いに所定距離だけ離隔して配置し、前記インナーギヤに前記第１の入力軸の第１入力ギヤを噛合させる一方、前記アウターギヤには前記第２の入力軸の第２入力ギヤを噛合させる。
【発明の効果】
【００１１】
実施形態の一態様によれば、可動体（アームやハンド）による作業効率の向上を図りながら、コンパクトにユニット化することができ、しかも、可動体同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることができる。したがって、例えば、ロボットの関節の駆動機構に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るギヤユニットの縦断面視による説明図である。
【図２】図２は、同ギヤユニットの平面視による説明図である。
【図３】図３は、同ギヤユニットの背面視による説明図である。
【図４】図４は、第１の変形例に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第２の実施形態に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第３の実施形態に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第４の実施形態に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態に係るロボットの一例を示す説明図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１の実施形態に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１の実施形態に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【図７】図７は、参考例に係るギヤユニットの縦断面視による説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１の実施形態に係るギヤユニットおよび参考例に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１の実施形態に係るギヤユニットおよび参考例に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するギヤユニットおよびロボットの実施形態を詳細に説明する。ただし、以下の実施形態における例示で本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るギヤユニットの縦断面視による説明図、図２は同平面視による説明図、図３は同背面視による説明図である。先ず、本実施形態に係るギヤユニット１について説明する。
【００１５】
図１〜図３に示すように、ギヤユニット１は、同心の中心軸を有するインナー軸２およびアウター軸３からなる同心二軸の出力軸と、第１の入力軸４および第２の入力軸５とからなる２つの入力軸とを備えている。なお、図１では、第２の入力軸５については図示を省略してある。
【００１６】
出力軸を構成するインナー軸２およびアウター軸３は、出力方向Ｆ１，Ｆ２が互いに反対向きであり、インナー軸２の出力方向Ｆ１が一側方向（図１において下側方向）とすれば、アウター軸３の出力方向Ｆ２は他側方向（図１において上側方向）となっている。
【００１７】
第１の入力軸４および第２の入力軸５は、それぞれ出力軸と直交する方向に延在しており、第１の入力軸４は第１モータ１１（図２）に連動連結し、第２の入力軸５は第２モータ１２（図２）に連動連結している。
【００１８】
なお、各モータ１１（１２）と各入力軸４（５）とは、それぞれ同軸方向に連結されている。
【００１９】
かかる構成により、第１モータ１１からの動力の流れｆ１は、第１の入力軸４からインナー軸２へ（図１参照）、第２モータ１２からの動力の流れｆ２は、第２の入力軸５からアウター軸３へ（図１参照）、ギヤを用いてそれぞれ直接的に伝達可能となっている。そして、第１モータ１１からの動力の流れｆ１はインナー軸２から一方の出力方向Ｆ１へ、第２モータ１２からの動力の流れｆ２は、アウター軸３から１８０度向きが異なる他方の出力方向Ｆ２へと伝達される。
【００２０】
かかる構成のギヤユニット１は、第１モータ１１および第２モータ１２とともに、後述するロボットのアームなどのような被駆動部材の駆動ユニットとして機能させることができる。
【００２１】
図１に示すように、出力軸であるインナー軸２の中途、すなわち、インナー軸２の一端近傍（図１において下端近傍）にはインナーギヤ６が設けられている。また、インナー軸２よりも短尺のアウター軸３の基端（図１において下端）にはアウターギヤ７が設けられている。他方、図２に示すように、入力軸である第１の入力軸４の先端には第１入力ギヤ８が設けられ、第２の入力軸５の先端には第２入力ギヤ９が設けられている。
【００２２】
出力軸と入力軸とは、互いに直交する方向に延在した姿勢でユニットケース１０にベアリング１５やシール材１６（図１においては省略）を介して取り付けられている。
【００２３】
すなわち、ユニットケース１０の一側面から他側面（図１における上面から下面）にかけて貫通孔を形成し、この貫通孔に出力軸（インナー軸２およびアウター軸３）を挿嵌するとともに、この貫通孔と直交する他の側面（図１における左側面）に開口を形成し、この開口に入力軸を挿通している。なお、貫通孔の一端開口部（図１における上側の開口部）からはアウター軸３の先端側を突出させ、貫通孔の他端開口部（図１における下側の開口部）からはインナー軸２の一端側を突出させている。
【００２４】
そして、図１に示すように、インナー軸２およびアウター軸３に、ハンド３３０，３４０（図６Ａ参照）を連接して、ギヤユニット１を、例えば、後述するロボットのハンドの駆動ユニットとしてアーム内に配設することができる。
【００２５】
ところで、インナーギヤ６とアウターギヤ７とは、ユニットケース１０内において、対向状態に配置されている。すなわち、相対的に長尺のインナー軸２の一端近傍に設けられたインナーギヤ６と、相対的に短尺のアウター軸３の基端に設けられたアウターギヤ７とが、歯列同士を対向させて、互いに所定間隔Ｄをあけて対向状態に配置されている。
【００２６】
この所定間隔Ｄをあけて形成された空間がギヤ噛合空間Ｑを形成しており、本実施形態では、このギヤ噛合空間Ｑを可及的に小さくすることにより、ギヤユニット１のコンパクト化を実現している。
【００２７】
すなわち、可及的に小さくしたギヤ噛合空間Ｑにおいて、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを、インナー軸２およびアウター軸３からなる出力軸の同心軸方向に互いに所定距離Ｌだけ離隔して配置している。
【００２８】
そして、入力軸を水平にした姿勢において、本実施形態におけるギヤユニット１は、図１に示すように、相対的に下側に位置する第１の入力軸４がインナー軸２に、相対的に上側に位置する第２の入力軸５がアウター軸３に連動連結するように構成している。
【００２９】
このように、対向配置されたインナーギヤ６とアウターギヤ７との間に形成されたギヤ噛合空間Ｑにおいて、第１の入力軸４の第１入力ギヤ８とインナーギヤ６とが噛合し、第２の入力軸５の第２入力ギヤ９とアウターギヤ７とが噛合するように、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを出力軸方向に互いにオフセットして配置している。
【００３０】
したがって、本実施形態に係るギヤユニット１は、コンパクトな構成でありながら、互いに独立したインナーギヤ６および第１入力ギヤ８との対からなる組と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９との対からなる組とを有することになる。
【００３１】
すなわち、インナーギヤ６および第１入力ギヤ８との対からなる組と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９との対からなる組とは、互いに干渉することがなく、それぞれ独立した動力伝達系（図１に示すｆ１→Ｆ１、ｆ２→Ｆ２を参照）を構成することができる。
【００３２】
ところで、本実施形態に係るギヤユニット１では、インナーギヤ６および第１入力ギヤ８の対と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９の対とを、それぞれハイポイドギヤで構成している。
【００３３】
そのため、第１入力ギヤ８を備える第１の入力軸４と、第１入力ギヤ８と噛合するインナーギヤ６を備えるインナー軸２の軸線同士は交わらない。また、第２入力ギヤ９を備える第２の入力軸５と、第２入力ギヤ９と噛合するアウターギヤ７を備えるアウター軸３の軸線同士も交わらない。
【００３４】
したがって、第１の入力軸４と第２の入力軸５との各軸線を、インナー軸２やアウター軸３の軸線に合わせることなく、任意に配置することができ、第１、第２モータ１１，１２を含めて駆動ユニットのレイアウトの自由度を高めることができる。
【００３５】
例えば、図２に示すように、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを互いに平行に配置することができる。
【００３６】
このように、ハイポイドギヤを用いて第１の入力軸４および第２の入力軸５を互いに平行に配置可能としたことにより、第１モータ１１および第２モータ１２についても同じ向きに並設することが可能となっている。したがって、可及的に狭くした所定間隔Ｄ（図１参照）をあけて形成されたギヤ噛合空間Ｑとあいまって、ギヤユニット１を、よりコンパクトに構成することができる。
【００３７】
以上説明してきたように、本実施形態に係るギヤユニット１は、基本構成として、同心であり、かつ出力方向を互いに反対向きとしたインナー軸２およびアウター軸３を備えている。また、インナー軸２に連動連結する第１の入力軸４およびアウター軸３に連動連結する第２の入力軸５を備えている。このように、インナー軸２およびアウター軸３とで同心二軸の出力軸を構成する一方、第１の入力軸４および第２の入力軸５が、それぞれ出力軸と直交する方向に延在している。
【００３８】
そして、インナー軸２に取り付けられたインナーギヤ６と、アウター軸３に取り付けられたアウターギヤ７とを、互いに対向状態に配置している。
【００３９】
さらに、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを、出力軸の軸方向に互いに所定距離Ｌだけ離隔して配置し、インナーギヤ６に第１の入力軸４の第１入力ギヤ８を噛合させる一方、アウターギヤ７には第２の入力軸５の第２入力ギヤ９を噛合させている。
【００４０】
かかる構成により、ギヤユニット１をコンパクト化することができるとともに、同軸の出力軸（インナー軸２およびアウター軸３）を介して２つの可動体を駆動させることができる。したがって、可動体を例えばロボットなどのハンドとすれば、ロボットによる作業効率を向上させることができる。
【００４１】
また、第１モータ１１の動力となる第１の入力軸４の回転力は第１入力ギヤ８およびインナーギヤ６を介してインナー軸２に、第２モータ１２の動力となる第２の入力軸５の回転力は第２入力ギヤ９およびアウターギヤ７を介してアウター軸３に、それぞれ独立して直接伝達される。
【００４２】
ところで、図１に示すように、インナー軸２およびアウター軸３は、いずれも中空の軸本体２１，３１を有し、インナー軸２の軸本体２１内を通して配線および／または配管可能としている。
【００４３】
したがって、例えば後述するように、ギヤユニット１をロボットに適用し、出力軸にアームやハンドなどを連結した場合、アームやハンドなどに設けられるセンサ類やアクチュエータ類などへの配線やエア配管などをインナー軸２の軸本体２１中に挿通することができる。
【００４４】
（ギヤユニット１の変形例）
次に、ギヤユニット１の変形例について、図４を参照して説明する。図４に示した変形例に係るギヤユニット１は、出力軸の回転角度が、正転および逆転方向にそれぞれ１８０度＋αで機械的に規制されるようにストッパ機構１００を備えた構成としている。
【００４５】
変形例に係るギヤユニット１が備えるストッパ機構１００は、図４に示すように、インナーギヤ６の歯列面側にストッパピン６１を突設している。一方、ユニットケース１０の内側壁には、出力軸であるインナー軸２およびアウター軸３の同心軸を通るセンターラインＣＬ上に位置するようにベルトピン６２を突設している。そして、ベルトピン６２とインナー軸２との間に、適宜の張力が維持されるようにストッパベルト６３を巻回している。なお、ストッパベルト６３は、適度な弾力を有する弾性ベルトであることが望ましい。
【００４６】
かかる構成としたことにより、第１モータ１１から回転動力が伝達された第１の入力軸４（第１入力ギヤ８）を介してインナーギヤ６が回転すると、図４の矢印ｆで示すようにストッパピン６１もインナーギヤ６の回転に伴って回転する。
【００４７】
所定の角度まで回転が進むと、ストッパピン６１は、ストッパベルト６３に当接して、図示するように、ストッパベルト６３を所定量だけ押し込みながら回転が規制される。したがって、ストッパピン６１を突設したインナーギヤ６の回転に連動するインナー軸２もこれ以上は回転しないように規制されることになる。
【００４８】
例示では、インナー軸２の回転角度を規制したものとしているが、同様な構成をアウター軸３に適用したり、あるいはインナー軸２およびアウター軸３の両者に同時に適用したりすることも可能である。
【００４９】
次に、ギヤユニットの第２〜第４の実施形態について、図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら説明する。図５Ａに示した第２の実施形態に係るギヤユニット１は、第１、第２モータ１１，１２と第１、第２入力軸４，５との間に中間ギヤ機構２００を介設したものとしている。
【００５０】
これは、第１モータ１１や第２モータ１２の配設位置が何らかの都合で限定されたり、第１モータ１１や第２モータ１２サイズが大き過ぎたりした場合に対応可能としている。すなわち、モータ軸１１０，１２０に第１、第２の入力軸４，５を直接連結すると、第１入力ギヤ８および第２入力ギヤ９がインナーギヤ６およびアウターギヤ７に噛合できない場合に対応可能としたものである。
【００５１】
図５Ａに示した例は、例えば、モータ用コネクタ２１０のレイアウトに制限があって、第１モータ１１や第２モータ１２との間に間隔を設けなければならない場合である。つまり、モータ軸１１０，１２０同士の間の距離Ｄ１が大き過ぎて、モータ軸１１０，１２０に第１の入力軸４や第２の入力軸５を連結すると、第１入力ギヤ８や第２入力ギヤ９がインナーギヤ６やアウターギヤ７と噛合することが難しい場合である。
【００５２】
そこで、図示するように、第１モータ１１のモータ軸１１０の先端に第１スパーギヤ（平歯車）２２０を、第１の入力軸４の基端に第２スパーギヤ（平歯車）２３０を取り付けて両者を噛合させている。このように、第１スパーギヤ２２０および第２スパーギヤ２３０を備えた中間ギヤ機構２００を用いれば、使用可能なモータの種類などが限定されるようなことがなくなり、ギヤユニット１としての汎用性が高まる。
【００５３】
次に、図５Ｂおよび図５Ｃを参照して、第３、第４の実施形態について説明する。第３、第４の実施形態に係るギヤユニット１は、インナーギヤ６および第１入力ギヤ８と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９とを、それぞれベベルギヤ（傘歯車）としている。
【００５４】
すなわち、ベベルギヤを用いれば、ハイポイドギヤと異なり、第１の入力軸４とインナー軸２の軸線同士、および第２の入力軸５とアウター軸３の軸線同士をそれぞれ交わらせつつ、交わる角度は自由に設定することができる。
【００５５】
つまり、互いに噛合する第１入力ギヤ８とインナーギヤ６とにおいて、第１入力ギヤ８を有する第１の入力軸４と、インナーギヤ６を有するインナー軸２の各軸線同士を、所定の角度で交わらせることができる。また、互いに噛合する第２入力ギヤ９とアウターギヤ７とにおいて、第２入力ギヤ９を有する第２の入力軸５と、アウターギヤ７を有するアウター軸３の各軸線同士を、所定の角度で交わらせることができる。
【００５６】
したがって、図５Ｂに示すように、第１の入力軸４と第２の入力軸５との角度θを適宜設定することができる。また、図５Ｃに示すように、角度θを１８０度として、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを直線上に配設し、第１入力ギヤ８と第２入力ギヤ９とを、インナーギヤ６とアウターギヤ７と同様に対向状態に配置することもできる。
【００５７】
また、ハイポイドギヤを用いたものと同様に、本変形例においてもギヤユニット１の出力軸方向の長さ（高さ）については短く（低く）できるため、ギヤユニット１のコンパクト化を図ることができる。
【００５８】
上述してきたギヤユニット１は、図６Ａ，６Ｂに示すように、アーム３１０，３２０やハンド３３０，３４０を備えたロボット３００に適用することができる。図６Ａは第１の実施形態に係るロボットの一例を示す説明図、図６Ｂは同ロボットへのギヤユニット１の適用例を示す模式的説明図である。なお、図６Ｂで示すロボット３００については、第１のアーム３１０の基端を支持する支柱３６０については図示を省略してある。
【００５９】
図示するように、ロボット３００は、水平多関節型であり、基台３５０から支柱３６０を突設するとともに、この支柱３６０の上端に第１のアーム３１０の基端を回動自在に連結している。
【００６０】
そして、第１のアーム３１０の先端に第２のアーム３２０の基端を回動自在に連結するとともに、この第２のアーム３２０の先端の下部側に第１のハンド３３０を、上部側に第２のハンド３４０を、それぞれ独立して回動可能に取り付けている。第１のハンド３３０および第２のハンド３４０は、所定のワークを載置あるいは把持可能な構成としている。
【００６１】
本実施形態では、第２のアーム３２０の先端部分に、上述してきたギヤユニット１を設け、２つのハンド３３０，３４０をそれぞれ独立して駆動させることができるようにしている。
【００６２】
すなわち、ギヤユニット１の第１の入力軸４および第２の入力軸５に、第１モータ１１および第２モータ１２を連動連結する一方、インナー軸２に第１のハンド３３０を、アウター軸３に第２のハンド３４０を連結している。
【００６３】
かかる構成により、第１モータ１１が回転すると、そのトルクは第１の入力軸４の第１入力ギヤ８およびインナーギヤ６を介してインナー軸２に伝達され、インナー軸２に連結された第１のハンド３３０が水平方向に回転駆動する。
【００６４】
同様に、第２モータ１２が回転すると、そのトルクは第２の入力軸５の第２入力ギヤ９およびアウターギヤ７を介してアウター軸３に伝達され、アウター軸３に連結された第２のハンド３４０が水平方向に回転駆動する。
【００６５】
このように、ロボット３００の第１のハンド３３０および第２のハンド３４０は、同心の回転軸を中心にして、互いに独立して動作することになる。
【００６６】
そして、上述してきたギヤユニット１を備えたロボット３００においては、第１のハンド３３０および第２のハンド３４０との間には、少なくとも第２のアーム３２０の厚み分だけの間隔が形成されている。したがって、例えば、上下に所定距離だけ離間している２種類の把持対象物を２つのハンドを用いて把持しようとした場合、第１、第２のハンド３３０，３４０を第２のアーム３２０の上方などに上下に重ねて配置した構成と比べ、高さが抑制されたコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００６７】
また、図６Ａに示すように、ロボット３００は、ＣＰＵや、ロボットの動作制御プログラムなどが格納されたメモリーなどを有するコンピュータを備えた制御部３７０と電気的に接続している。第１、第２モータ１１，１２の駆動は、作業内容に応じて、かかる制御部３７０によって制御されており、それぞれ独立して回動する第１のハンド３３０および第２のハンド３４０は、動作制御プログラムにしたがって所定の動作を行う。
【００６８】
ところで、ギヤユニット１は、ユニットケース１０の外形や大きさなどを第２のアーム３２０に対応させることで、例えば、先端部を開口させた第２のアーム３２０に外方から取付けて、第２のアーム３２０とギヤユニット１とを一体化することができる。
【００６９】
もちろん、第２のアーム３２０の先端部分の内部にギヤユニット１をユニットケース１０ごと収納した構成とすることもできる。
【００７０】
次に、ギヤユニット１のロボット３００への他の適用例について、図６Ｃを参照して説明する。
【００７１】
図６Ｃに示すロボット３００は、第１のアーム３１０の先端部分に、ギヤユニット１を設け、アウター軸３に第２のアーム３２０を連結して、第１のアーム３１０の上側から水平方向に延在させている。そして、この第２のアーム３２０の先端には第３のアーム３８０を回動軸６００を介して連結している。なお、この第３のアーム３８０に代えてハンドを連結しても構わない。
【００７２】
一方、ギヤユニット１のインナー軸２には、所定のハンド３９０を連結し、第１のアーム３１０の下側から水平方向に延在させている。すなわち、この例におけるロボット３００では、第１のアーム３１０の上下側から、一方にはアームを、他方にはハンドを延在させた構成としている。
【００７３】
ところで、上述してきた各実施形態では、インナーギヤ６およびアウターギヤ７は、略同径のものを用いたが、必ずしも同径とする必要はなく、インナーギヤ６とアウターギヤ７とでサイズなどが異なっていてもよい。つまり、これらに第１入力ギヤ８と第２入力ギヤ９とが対応して、第１モータ１１の動力がインナー軸２に、第２モータ１２の動力がアウター軸３に、それぞれ独立して直接伝達されればよい。
【００７４】
(ギヤユニットの参考例)
次に、図７を参照しながら、参考例としてのギヤユニット５００について説明する。ここでは、上述してきたギヤユニット１に対して差異のある部分を中心に説明する。そのため、以下では、ギヤユニット１と同一の部材、あるいは同様な機能を有する部材については同一の符号を付してその説明を簡略化するかもしくは省略する。
【００７５】
参考例に係るギヤユニット５００は、第１の実施形態に係るギヤユニット１が出力軸の両端側（図１において上下側）から出力の取り出しができたのに対し、参考例では、出力軸の一方側（図７において上側）からのみ出力の取り出しができるようにしている。
【００７６】
すなわち、図７に示すように、インナー軸２およびアウター軸３からの出力の取り出しは、いずれも一方側（図７における上側）からのみ行える構成としている。
【００７７】
かかる構造のギヤユニット５００を、先の実施形態に係るギヤユニット１とともに、ロボットに適用した例について、図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態に係るロボット３００と同一の部材、あるいは同様な機能を有する部材については同一の符号を付してその説明を簡略化するかもしくは省略する。
【００７８】
図８Ａに示すロボット４００は、第１のアーム３１０の先端部分にギヤユニット１を設け、アウター軸３に第２のアーム３２０を連結して第１のアーム３１０の上側から延在させている。そして、第２のアーム３２０の先端部分に、参考例に係るギヤユニット５００を設け、第１、第２のハンド３３０，３４０を連結して、第２のアーム３２０の上側から延在させている。
【００７９】
一方、ギヤユニット１のインナー軸２には所定のハンド３９０を連結し、第１のアーム３１０の下側から延在させている。
【００８０】
図８Ｂに示すロボット４００は、第１のアーム３１０の先端部分に、ギヤユニット１を設け、アウター軸３に第２のアーム３２０を連結する一方、インナー軸２に第３のアーム３２１を連結している。つまり、第１のアーム３１０の上側から第２のアーム３２０を延在させ、第１のアーム３１０の下側から第３のアーム３２１を延在させ、第１アーム３１０の上下側からアームをそれぞれ延在させた構成としている。
【００８１】
そして、第１のアーム３１０の上側から伸延している第２のアーム３２０の先端に、参考例に係るギヤユニット５００を設けて、第１、第２のハンド３３０，３４０を連結している。なお、第１のアーム３１０の下側から伸延している第３のアーム３２１の先端には回動軸６００を介して所定のハンド３９０を連結している。
【００８２】
以上、説明してきたように、ギヤユニット１は、ロボット３００，４００などのアームやハンドの関節などに好適に用いることができる。しかも、構成がコンパクトなので、アームの先端部分に内蔵することも、外付けすることも可能である。また、出力軸からの動力の取り出しは、軸の両端から取り出せるため、アームやハンドの構造がコンパクトでありながらも、例えば、第１、第２のハンド３３０，３４０同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることができる。
【００８３】
なお、上述したギヤユニット１の適用例としては、ロボットに限定されるものではないし、ロボットであっても、必ずしも上述してきたようなロボット３００，４００に限られるものでもない。
【００８４】
上述した実施形態の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。
【符号の説明】
【００８５】
１，５００ ギヤユニット
２ インナー軸
３ アウター軸
４ 第１の入力軸
５ 第２の入力軸
１１ 第１モータ
１２ 第２モータ
６ インナーギヤ
７ アウターギヤ
８ 第１入力ギヤ
９ 第２入力ギヤ
１０ ユニットケース
Ｌ 所定距離
３００，４００ ロボット
３１０ 第１のアーム
３２０ 第２のアーム
３３０ 第１のハンド
３４０ 第２のハンド
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ギヤユニットおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットのアームやハンドなどの可動体を連結する関節の構成として、可動体を先端に連結した回動軸に、基端をモータなどの駆動源に連結した駆動軸を、ギヤユニットを介して直交状態に連動連結したものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されたギヤユニットは、モータの反対側をなす駆動軸の先端に固設された第１傘歯車と、可動体の反対側をなす回動軸の基端に固設され、第１傘歯車と噛合する第２傘歯車とを備えた構成となっている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたロボットは、１つの関節では１つの可動体しか駆動しないため、可動体としてのアームやハンドによる作業効率の向上は期待できなかった。
【０００５】
そこで、ロボットなどに用いられる１つの関節によって複数の可動体を駆動させることができるギヤユニットが望まれるが、かかるギヤユニットとしては、複数の同心軸からなる回動軸を個別に駆動する駆動機構が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１６５９９２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１６３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されたギヤユニットは、複数の同心軸からなる回動軸にそれぞれ設けたプーリにタイミングベルトを巻回し、タイミングベルトを介して各回動軸を駆動する構成であるため、コンパクトにユニット化することが難しい。
【０００８】
また、各回動軸に連接して旋回動作する可動体（アームやハンド）同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることも難しい。
【０００９】
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、可動体（アームやハンド）による作業効率の向上を図りながら、コンパクトにユニット化することができ、しかも、可動体同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることのできるギヤユニットおよびかかるギヤユニットを備えたロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の一態様に係るギヤユニットは、同心二軸の出力軸により構成され、出力方向を互いに反対向きとした同軸のインナー軸およびアウター軸と、それぞれ前記出力軸と直交する方向に延在し、前記インナー軸に連動連結する第１の入力軸および前記アウター軸に連動連結する第２の入力軸とを備えている。そして、前記インナー軸の中途に取り付けられたインナーギヤと、前記アウター軸の基端に取り付けられたアウターギヤとを、互いに対向状態に配置する。さらに、前記第１の入力軸と前記第２の入力軸とを、前記出力軸の軸方向に互いに所定距離だけ離隔して配置し、前記インナーギヤに前記第１の入力軸の第１入力ギヤを噛合させる一方、前記アウターギヤには前記第２の入力軸の第２入力ギヤを噛合させる。
【発明の効果】
【００１１】
実施形態の一態様によれば、可動体（アームやハンド）による作業効率の向上を図りながら、コンパクトにユニット化することができ、しかも、可動体同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることができる。したがって、例えば、ロボットの関節の駆動機構に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るギヤユニットの縦断面視による説明図である。
【図２】図２は、同ギヤユニットの平面視による説明図である。
【図３】図３は、同ギヤユニットの背面視による説明図である。
【図４】図４は、第１の変形例に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第２の実施形態に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第３の実施形態に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第４の実施形態に係るギヤユニットの平面視による説明図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態に係るロボットの一例を示す説明図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１の実施形態に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第１の実施形態に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【図７】図７は、参考例に係るギヤユニットの縦断面視による説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１の実施形態に係るギヤユニットおよび参考例に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１の実施形態に係るギヤユニットおよび参考例に係るギヤユニットをロボットに適用した場合の一例を示す模式的説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するギヤユニットおよびロボットの実施形態を詳細に説明する。ただし、以下の実施形態における例示で本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るギヤユニットの縦断面視による説明図、図２は同平面視による説明図、図３は同背面視による説明図である。先ず、本実施形態に係るギヤユニット１について説明する。
【００１５】
図１〜図３に示すように、ギヤユニット１は、同心の中心軸を有するインナー軸２およびアウター軸３からなる同心二軸の出力軸と、第１の入力軸４および第２の入力軸５とからなる２つの入力軸とを備えている。なお、図１では、第２の入力軸５については図示を省略してある。
【００１６】
出力軸を構成するインナー軸２およびアウター軸３は、出力方向Ｆ１，Ｆ２が互いに反対向きであり、インナー軸２の出力方向Ｆ１が一側方向（図１において下側方向）とすれば、アウター軸３の出力方向Ｆ２は他側方向（図１において上側方向）となっている。
【００１７】
第１の入力軸４および第２の入力軸５は、それぞれ出力軸と直交する方向に延在しており、第１の入力軸４は第１モータ１１（図２）に連動連結し、第２の入力軸５は第２モータ１２（図２）に連動連結している。
【００１８】
なお、各モータ１１（１２）と各入力軸４（５）とは、それぞれ同軸方向に連結されている。
【００１９】
かかる構成により、第１モータ１１からの動力の流れｆ１は、第１の入力軸４からインナー軸２へ（図１参照）、第２モータ１２からの動力の流れｆ２は、第２の入力軸５からアウター軸３へ（図１参照）、ギヤを用いてそれぞれ直接的に伝達可能となっている。そして、第１モータ１１からの動力の流れｆ１はインナー軸２から一方の出力方向Ｆ１へ、第２モータ１２からの動力の流れｆ２は、アウター軸３から１８０度向きが異なる他方の出力方向Ｆ２へと伝達される。
【００２０】
かかる構成のギヤユニット１は、第１モータ１１および第２モータ１２とともに、後述するロボットのアームなどのような被駆動部材の駆動ユニットとして機能させることができる。
【００２１】
図１に示すように、出力軸であるインナー軸２の中途、すなわち、インナー軸２の一端近傍（図１において下端近傍）にはインナーギヤ６が設けられている。また、インナー軸２よりも短尺のアウター軸３の基端（図１において下端）にはアウターギヤ７が設けられている。他方、図２に示すように、入力軸である第１の入力軸４の先端には第１入力ギヤ８が設けられ、第２の入力軸５の先端には第２入力ギヤ９が設けられている。
【００２２】
出力軸と入力軸とは、互いに直交する方向に延在した姿勢でユニットケース１０にベアリング１５やシール材１６（図１においては省略）を介して取り付けられている。
【００２３】
すなわち、ユニットケース１０の一側面から他側面（図１における上面から下面）にかけて貫通孔を形成し、この貫通孔に出力軸（インナー軸２およびアウター軸３）を挿嵌するとともに、この貫通孔と直交する他の側面（図１における左側面）に開口を形成し、この開口に入力軸を挿通している。なお、貫通孔の一端開口部（図１における上側の開口部）からはアウター軸３の先端側を突出させ、貫通孔の他端開口部（図１における下側の開口部）からはインナー軸２の一端側を突出させている。
【００２４】
そして、図１に示すように、インナー軸２およびアウター軸３に、ハンド３３０，３４０（図６Ａ参照）を連接して、ギヤユニット１を、例えば、後述するロボットのハンドの駆動ユニットとしてアーム内に配設することができる。
【００２５】
ところで、インナーギヤ６とアウターギヤ７とは、ユニットケース１０内において、対向状態に配置されている。すなわち、相対的に長尺のインナー軸２の一端近傍に設けられたインナーギヤ６と、相対的に短尺のアウター軸３の基端に設けられたアウターギヤ７とが、歯列同士を対向させて、互いに所定間隔Ｄをあけて対向状態に配置されている。
【００２６】
この所定間隔Ｄをあけて形成された空間がギヤ噛合空間Ｑを形成しており、本実施形態では、このギヤ噛合空間Ｑを可及的に小さくすることにより、ギヤユニット１のコンパクト化を実現している。
【００２７】
すなわち、可及的に小さくしたギヤ噛合空間Ｑにおいて、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを、インナー軸２およびアウター軸３からなる出力軸の同心軸方向に互いに所定距離Ｌだけ離隔して配置している。
【００２８】
そして、入力軸を水平にした姿勢において、本実施形態におけるギヤユニット１は、図１に示すように、相対的に下側に位置する第１の入力軸４がインナー軸２に、相対的に上側に位置する第２の入力軸５がアウター軸３に連動連結するように構成している。
【００２９】
このように、対向配置されたインナーギヤ６とアウターギヤ７との間に形成されたギヤ噛合空間Ｑにおいて、第１の入力軸４の第１入力ギヤ８とインナーギヤ６とが噛合し、第２の入力軸５の第２入力ギヤ９とアウターギヤ７とが噛合するように、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを出力軸方向に互いにオフセットして配置している。
【００３０】
したがって、本実施形態に係るギヤユニット１は、コンパクトな構成でありながら、互いに独立したインナーギヤ６および第１入力ギヤ８との対からなる組と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９との対からなる組とを有することになる。
【００３１】
すなわち、インナーギヤ６および第１入力ギヤ８との対からなる組と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９との対からなる組とは、互いに干渉することがなく、それぞれ独立した動力伝達系（図１に示すｆ１→Ｆ１、ｆ２→Ｆ２を参照）を構成することができる。
【００３２】
ところで、本実施形態に係るギヤユニット１では、インナーギヤ６および第１入力ギヤ８の対と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９の対とを、それぞれハイポイドギヤで構成している。
【００３３】
そのため、第１入力ギヤ８を備える第１の入力軸４と、第１入力ギヤ８と噛合するインナーギヤ６を備えるインナー軸２の軸線同士は交わらない。また、第２入力ギヤ９を備える第２の入力軸５と、第２入力ギヤ９と噛合するアウターギヤ７を備えるアウター軸３の軸線同士も交わらない。
【００３４】
したがって、第１の入力軸４と第２の入力軸５との各軸線を、インナー軸２やアウター軸３の軸線に合わせることなく、任意に配置することができ、第１、第２モータ１１，１２を含めて駆動ユニットのレイアウトの自由度を高めることができる。
【００３５】
例えば、図２に示すように、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを互いに平行に配置することができる。
【００３６】
このように、ハイポイドギヤを用いて第１の入力軸４および第２の入力軸５を互いに平行に配置可能としたことにより、第１モータ１１および第２モータ１２についても同じ向きに並設することが可能となっている。したがって、可及的に狭くした所定間隔Ｄ（図１参照）をあけて形成されたギヤ噛合空間Ｑとあいまって、ギヤユニット１を、よりコンパクトに構成することができる。
【００３７】
以上説明してきたように、本実施形態に係るギヤユニット１は、基本構成として、同心であり、かつ出力方向を互いに反対向きとしたインナー軸２およびアウター軸３を備えている。また、インナー軸２に連動連結する第１の入力軸４およびアウター軸３に連動連結する第２の入力軸５を備えている。このように、インナー軸２およびアウター軸３とで同心二軸の出力軸を構成する一方、第１の入力軸４および第２の入力軸５が、それぞれ出力軸と直交する方向に延在している。
【００３８】
そして、インナー軸２に取り付けられたインナーギヤ６と、アウター軸３に取り付けられたアウターギヤ７とを、互いに対向状態に配置している。
【００３９】
さらに、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを、出力軸の軸方向に互いに所定距離Ｌだけ離隔して配置し、インナーギヤ６に第１の入力軸４の第１入力ギヤ８を噛合させる一方、アウターギヤ７には第２の入力軸５の第２入力ギヤ９を噛合させている。
【００４０】
かかる構成により、ギヤユニット１をコンパクト化することができるとともに、同軸の出力軸（インナー軸２およびアウター軸３）を介して２つの可動体を駆動させることができる。したがって、可動体を例えばロボットなどのハンドとすれば、ロボットによる作業効率を向上させることができる。
【００４１】
また、第１モータ１１の動力となる第１の入力軸４の回転力は第１入力ギヤ８およびインナーギヤ６を介してインナー軸２に、第２モータ１２の動力となる第２の入力軸５の回転力は第２入力ギヤ９およびアウターギヤ７を介してアウター軸３に、それぞれ独立して直接伝達される。
【００４２】
ところで、図１に示すように、インナー軸２およびアウター軸３は、いずれも中空の軸本体２１，３１を有し、インナー軸２の軸本体２１内を通して配線および／または配管可能としている。
【００４３】
したがって、例えば後述するように、ギヤユニット１をロボットに適用し、出力軸にアームやハンドなどを連結した場合、アームやハンドなどに設けられるセンサ類やアクチュエータ類などへの配線やエア配管などをインナー軸２の軸本体２１中に挿通することができる。
【００４４】
（ギヤユニット１の変形例）
次に、ギヤユニット１の変形例について、図４を参照して説明する。図４に示した変形例に係るギヤユニット１は、出力軸の回転角度が、正転および逆転方向にそれぞれ１８０度＋αで機械的に規制されるようにストッパ機構１００を備えた構成としている。
【００４５】
変形例に係るギヤユニット１が備えるストッパ機構１００は、図４に示すように、インナーギヤ６の歯列面側にストッパピン６１を突設している。一方、ユニットケース１０の内側壁には、出力軸であるインナー軸２およびアウター軸３の同心軸を通るセンターラインＣＬ上に位置するようにベルトピン６２を突設している。そして、ベルトピン６２とインナー軸２との間に、適宜の張力が維持されるようにストッパベルト６３を巻回している。なお、ストッパベルト６３は、適度な弾力を有する弾性ベルトであることが望ましい。
【００４６】
かかる構成としたことにより、第１モータ１１から回転動力が伝達された第１の入力軸４（第１入力ギヤ８）を介してインナーギヤ６が回転すると、図４の矢印ｆで示すようにストッパピン６１もインナーギヤ６の回転に伴って回転する。
【００４７】
所定の角度まで回転が進むと、ストッパピン６１は、ストッパベルト６３に当接して、図示するように、ストッパベルト６３を所定量だけ押し込みながら回転が規制される。したがって、ストッパピン６１を突設したインナーギヤ６の回転に連動するインナー軸２もこれ以上は回転しないように規制されることになる。
【００４８】
例示では、インナー軸２の回転角度を規制したものとしているが、同様な構成をアウター軸３に適用したり、あるいはインナー軸２およびアウター軸３の両者に同時に適用したりすることも可能である。
【００４９】
次に、ギヤユニットの第２〜第４の実施形態について、図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら説明する。図５Ａに示した第２の実施形態に係るギヤユニット１は、第１、第２モータ１１，１２と第１、第２入力軸４，５との間に中間ギヤ機構２００を介設したものとしている。
【００５０】
これは、第１モータ１１や第２モータ１２の配設位置が何らかの都合で限定されたり、第１モータ１１や第２モータ１２サイズが大き過ぎたりした場合に対応可能としている。すなわち、モータ軸１１０，１２０に第１、第２の入力軸４，５を直接連結すると、第１入力ギヤ８および第２入力ギヤ９がインナーギヤ６およびアウターギヤ７に噛合できない場合に対応可能としたものである。
【００５１】
図５Ａに示した例は、例えば、モータ用コネクタ２１０のレイアウトに制限があって、第１モータ１１や第２モータ１２との間に間隔を設けなければならない場合である。つまり、モータ軸１１０，１２０同士の間の距離Ｄ１が大き過ぎて、モータ軸１１０，１２０に第１の入力軸４や第２の入力軸５を連結すると、第１入力ギヤ８や第２入力ギヤ９がインナーギヤ６やアウターギヤ７と噛合することが難しい場合である。
【００５２】
そこで、図示するように、第１モータ１１のモータ軸１１０の先端に第１スパーギヤ（平歯車）２２０を、第１の入力軸４の基端に第２スパーギヤ（平歯車）２３０を取り付けて両者を噛合させている。このように、第１スパーギヤ２２０および第２スパーギヤ２３０を備えた中間ギヤ機構２００を用いれば、使用可能なモータの種類などが限定されるようなことがなくなり、ギヤユニット１としての汎用性が高まる。
【００５３】
次に、図５Ｂおよび図５Ｃを参照して、第３、第４の実施形態について説明する。第３、第４の実施形態に係るギヤユニット１は、インナーギヤ６および第１入力ギヤ８と、アウターギヤ７および第２入力ギヤ９とを、それぞれベベルギヤ（傘歯車）としている。
【００５４】
すなわち、ベベルギヤを用いれば、ハイポイドギヤと異なり、第１の入力軸４とインナー軸２の軸線同士、および第２の入力軸５とアウター軸３の軸線同士をそれぞれ交わらせつつ、交わる角度は自由に設定することができる。
【００５５】
つまり、互いに噛合する第１入力ギヤ８とインナーギヤ６とにおいて、第１入力ギヤ８を有する第１の入力軸４と、インナーギヤ６を有するインナー軸２の各軸線同士を、所定の角度で交わらせることができる。また、互いに噛合する第２入力ギヤ９とアウターギヤ７とにおいて、第２入力ギヤ９を有する第２の入力軸５と、アウターギヤ７を有するアウター軸３の各軸線同士を、所定の角度で交わらせることができる。
【００５６】
したがって、図５Ｂに示すように、第１の入力軸４と第２の入力軸５との角度θを適宜設定することができる。また、図５Ｃに示すように、角度θを１８０度として、第１の入力軸４と第２の入力軸５とを直線上に配設し、第１入力ギヤ８と第２入力ギヤ９とを、インナーギヤ６とアウターギヤ７と同様に対向状態に配置することもできる。
【００５７】
また、ハイポイドギヤを用いたものと同様に、本変形例においてもギヤユニット１の出力軸方向の長さ（高さ）については短く（低く）できるため、ギヤユニット１のコンパクト化を図ることができる。
【００５８】
上述してきたギヤユニット１は、図６Ａ，６Ｂに示すように、アーム３１０，３２０やハンド３３０，３４０を備えたロボット３００に適用することができる。図６Ａは第１の実施形態に係るロボットの一例を示す説明図、図６Ｂは同ロボットへのギヤユニット１の適用例を示す模式的説明図である。なお、図６Ｂで示すロボット３００については、第１のアーム３１０の基端を支持する支柱３６０については図示を省略してある。
【００５９】
図示するように、ロボット３００は、水平多関節型であり、基台３５０から支柱３６０を突設するとともに、この支柱３６０の上端に第１のアーム３１０の基端を回動自在に連結している。
【００６０】
そして、第１のアーム３１０の先端に第２のアーム３２０の基端を回動自在に連結するとともに、この第２のアーム３２０の先端の下部側に第１のハンド３３０を、上部側に第２のハンド３４０を、それぞれ独立して回動可能に取り付けている。第１のハンド３３０および第２のハンド３４０は、所定のワークを載置あるいは把持可能な構成としている。
【００６１】
本実施形態では、第２のアーム３２０の先端部分に、上述してきたギヤユニット１を設け、２つのハンド３３０，３４０をそれぞれ独立して駆動させることができるようにしている。
【００６２】
すなわち、ギヤユニット１の第１の入力軸４および第２の入力軸５に、第１モータ１１および第２モータ１２を連動連結する一方、インナー軸２に第１のハンド３３０を、アウター軸３に第２のハンド３４０を連結している。
【００６３】
かかる構成により、第１モータ１１が回転すると、そのトルクは第１の入力軸４の第１入力ギヤ８およびインナーギヤ６を介してインナー軸２に伝達され、インナー軸２に連結された第１のハンド３３０が水平方向に回転駆動する。
【００６４】
同様に、第２モータ１２が回転すると、そのトルクは第２の入力軸５の第２入力ギヤ９およびアウターギヤ７を介してアウター軸３に伝達され、アウター軸３に連結された第２のハンド３４０が水平方向に回転駆動する。
【００６５】
このように、ロボット３００の第１のハンド３３０および第２のハンド３４０は、同心の回転軸を中心にして、互いに独立して動作することになる。
【００６６】
そして、上述してきたギヤユニット１を備えたロボット３００においては、第１のハンド３３０および第２のハンド３４０との間には、少なくとも第２のアーム３２０の厚み分だけの間隔が形成されている。したがって、例えば、上下に所定距離だけ離間している２種類の把持対象物を２つのハンドを用いて把持しようとした場合、第１、第２のハンド３３０，３４０を第２のアーム３２０の上方などに上下に重ねて配置した構成と比べ、高さが抑制されたコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００６７】
また、図６Ａに示すように、ロボット３００は、ＣＰＵや、ロボットの動作制御プログラムなどが格納されたメモリーなどを有するコンピュータを備えた制御部３７０と電気的に接続している。第１、第２モータ１１，１２の駆動は、作業内容に応じて、かかる制御部３７０によって制御されており、それぞれ独立して回動する第１のハンド３３０および第２のハンド３４０は、動作制御プログラムにしたがって所定の動作を行う。
【００６８】
ところで、ギヤユニット１は、ユニットケース１０の外形や大きさなどを第２のアーム３２０に対応させることで、例えば、先端部を開口させた第２のアーム３２０に外方から取付けて、第２のアーム３２０とギヤユニット１とを一体化することができる。
【００６９】
もちろん、第２のアーム３２０の先端部分の内部にギヤユニット１をユニットケース１０ごと収納した構成とすることもできる。
【００７０】
次に、ギヤユニット１のロボット３００への他の適用例について、図６Ｃを参照して説明する。
【００７１】
図６Ｃに示すロボット３００は、第１のアーム３１０の先端部分に、ギヤユニット１を設け、アウター軸３に第２のアーム３２０を連結して、第１のアーム３１０の上側から水平方向に延在させている。そして、この第２のアーム３２０の先端には第３のアーム３８０を回動軸６００を介して連結している。なお、この第３のアーム３８０に代えてハンドを連結しても構わない。
【００７２】
一方、ギヤユニット１のインナー軸２には、所定のハンド３９０を連結し、第１のアーム３１０の下側から水平方向に延在させている。すなわち、この例におけるロボット３００では、第１のアーム３１０の上下側から、一方にはアームを、他方にはハンドを延在させた構成としている。
【００７３】
ところで、上述してきた各実施形態では、インナーギヤ６およびアウターギヤ７は、略同径のものを用いたが、必ずしも同径とする必要はなく、インナーギヤ６とアウターギヤ７とでサイズなどが異なっていてもよい。つまり、これらに第１入力ギヤ８と第２入力ギヤ９とが対応して、第１モータ１１の動力がインナー軸２に、第２モータ１２の動力がアウター軸３に、それぞれ独立して直接伝達されればよい。
【００７４】
(ギヤユニットの参考例)
次に、図７を参照しながら、参考例としてのギヤユニット５００について説明する。ここでは、上述してきたギヤユニット１に対して差異のある部分を中心に説明する。そのため、以下では、ギヤユニット１と同一の部材、あるいは同様な機能を有する部材については同一の符号を付してその説明を簡略化するかもしくは省略する。
【００７５】
参考例に係るギヤユニット５００は、第１の実施形態に係るギヤユニット１が出力軸の両端側（図１において上下側）から出力の取り出しができたのに対し、参考例では、出力軸の一方側（図７において上側）からのみ出力の取り出しができるようにしている。
【００７６】
すなわち、図７に示すように、インナー軸２およびアウター軸３からの出力の取り出しは、いずれも一方側（図７における上側）からのみ行える構成としている。
【００７７】
かかる構造のギヤユニット５００を、先の実施形態に係るギヤユニット１とともに、ロボットに適用した例について、図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態に係るロボット３００と同一の部材、あるいは同様な機能を有する部材については同一の符号を付してその説明を簡略化するかもしくは省略する。
【００７８】
図８Ａに示すロボット４００は、第１のアーム３１０の先端部分にギヤユニット１を設け、アウター軸３に第２のアーム３２０を連結して第１のアーム３１０の上側から延在させている。そして、第２のアーム３２０の先端部分に、参考例に係るギヤユニット５００を設け、第１、第２のハンド３３０，３４０を連結して、第２のアーム３２０の上側から延在させている。
【００７９】
一方、ギヤユニット１のインナー軸２には所定のハンド３９０を連結し、第１のアーム３１０の下側から延在させている。
【００８０】
図８Ｂに示すロボット４００は、第１のアーム３１０の先端部分に、ギヤユニット１を設け、アウター軸３に第２のアーム３２０を連結する一方、インナー軸２に第３のアーム３２１を連結している。つまり、第１のアーム３１０の上側から第２のアーム３２０を延在させ、第１のアーム３１０の下側から第３のアーム３２１を延在させ、第１アーム３１０の上下側からアームをそれぞれ延在させた構成としている。
【００８１】
そして、第１のアーム３１０の上側から伸延している第２のアーム３２０の先端に、参考例に係るギヤユニット５００を設けて、第１、第２のハンド３３０，３４０を連結している。なお、第１のアーム３１０の下側から伸延している第３のアーム３２１の先端には回動軸６００を介して所定のハンド３９０を連結している。
【００８２】
以上、説明してきたように、ギヤユニット１は、ロボット３００，４００などのアームやハンドの関節などに好適に用いることができる。しかも、構成がコンパクトなので、アームの先端部分に内蔵することも、外付けすることも可能である。また、出力軸からの動力の取り出しは、軸の両端から取り出せるため、アームやハンドの構造がコンパクトでありながらも、例えば、第１、第２のハンド３３０，３４０同士間に、用途に応じた十分な間隔を設けることができる。
【００８３】
なお、上述したギヤユニット１の適用例としては、ロボットに限定されるものではないし、ロボットであっても、必ずしも上述してきたようなロボット３００，４００に限られるものでもない。
【００８４】
上述した実施形態の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。
【符号の説明】
【００８５】
１，５００ ギヤユニット
２ インナー軸
３ アウター軸
４ 第１の入力軸
５ 第２の入力軸
１１ 第１モータ
１２ 第２モータ
６ インナーギヤ
７ アウターギヤ
８ 第１入力ギヤ
９ 第２入力ギヤ
１０ ユニットケース
Ｌ 所定距離
３００，４００ ロボット
３１０ 第１のアーム
３２０ 第２のアーム
３３０ 第１のハンド
３４０ 第２のハンド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心二軸の出力軸により構成され、出力方向を互いに反対向きとした同軸のインナー軸およびアウター軸と、
それぞれ前記出力軸と直交する方向に延在し、前記インナー軸に連動連結する第１の入力軸および前記アウター軸に連動連結する第２の入力軸と、
を備え、
前記インナー軸の中途に取り付けられたインナーギヤと、前記アウター軸の基端に取り付けられたアウターギヤとを、互いに対向状態に配置するとともに、前記第１の入力軸と前記第２の入力軸とを、前記出力軸の軸方向に互いに所定距離だけ離隔して配置し、前記インナーギヤに前記第１の入力軸の第１入力ギヤを噛合させる一方、前記アウターギヤには前記第２の入力軸の第２入力ギヤを噛合させたこと
を特徴とするギヤユニット。
【請求項２】
前記インナーギヤおよび前記第１入力ギヤとの対と、前記アウターギヤおよび前記第２入力ギヤの対とは、それぞれハイポイドギヤで構成されており、前記第１の入力軸と前記第２の入力軸とが平行に配置されていること
を特徴とする請求項１に記載のギヤユニット。
【請求項３】
前記インナーギヤおよび前記第１入力ギヤと、前記アウターギヤおよび前記第２入力ギヤとは、それぞれベベルギヤであること
を特徴とする請求項１に記載のギヤユニット。
【請求項４】
前記インナー軸および前記アウター軸は、いずれも中空の軸本体を有し、前記インナー軸の軸本体内を通して配線および／または配管可能としたこと
を特徴とする請求項１、２または３に記載のギヤユニット。
【請求項５】
基台と、
前記基台から延在したアームと、
前記アームの先端に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のギヤユニットと、
を備え、
前記インナー軸および前記アウター軸に、所定のアームおよび／または所定のハンドを選択的に連接した
ことを特徴とするロボット。
【請求項６】
基台と、
前記基台から延在した第１のアームと、
前記第１のアームの先端に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のギヤユニットと、
を備え、
前記ギヤユニットのインナー軸およびアウター軸に、第２のアームがそれぞれ連接されていること
を特徴とするロボット。
【請求項７】
基台と、
前記基台から延在した第１のアームと、
前記第１のアームの先端に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のギヤユニットと、
を備え、
前記ギヤユニットのインナー軸およびアウター軸のうちいずれか一方に第２のアームが連接され、いずれか他方にハンドが連接されていること
を特徴とするロボット。
【請求項１】
同心二軸の出力軸により構成され、出力方向を互いに反対向きとした同軸のインナー軸およびアウター軸と、
それぞれ前記出力軸と直交する方向に延在し、前記インナー軸に連動連結する第１の入力軸および前記アウター軸に連動連結する第２の入力軸と、
を備え、
前記インナー軸の中途に取り付けられたインナーギヤと、前記アウター軸の基端に取り付けられたアウターギヤとを、互いに対向状態に配置するとともに、前記第１の入力軸と前記第２の入力軸とを、前記出力軸の軸方向に互いに所定距離だけ離隔して配置し、前記インナーギヤに前記第１の入力軸の第１入力ギヤを噛合させる一方、前記アウターギヤには前記第２の入力軸の第２入力ギヤを噛合させたこと
を特徴とするギヤユニット。
【請求項２】
前記インナーギヤおよび前記第１入力ギヤとの対と、前記アウターギヤおよび前記第２入力ギヤの対とは、それぞれハイポイドギヤで構成されており、前記第１の入力軸と前記第２の入力軸とが平行に配置されていること
を特徴とする請求項１に記載のギヤユニット。
【請求項３】
前記インナーギヤおよび前記第１入力ギヤと、前記アウターギヤおよび前記第２入力ギヤとは、それぞれベベルギヤであること
を特徴とする請求項１に記載のギヤユニット。
【請求項４】
前記インナー軸および前記アウター軸は、いずれも中空の軸本体を有し、前記インナー軸の軸本体内を通して配線および／または配管可能としたこと
を特徴とする請求項１、２または３に記載のギヤユニット。
【請求項５】
基台と、
前記基台から延在したアームと、
前記アームの先端に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のギヤユニットと、
を備え、
前記インナー軸および前記アウター軸に、所定のアームおよび／または所定のハンドを選択的に連接した
ことを特徴とするロボット。
【請求項６】
基台と、
前記基台から延在した第１のアームと、
前記第１のアームの先端に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のギヤユニットと、
を備え、
前記ギヤユニットのインナー軸およびアウター軸に、第２のアームがそれぞれ連接されていること
を特徴とするロボット。
【請求項７】
基台と、
前記基台から延在した第１のアームと、
前記第１のアームの先端に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のギヤユニットと、
を備え、
前記ギヤユニットのインナー軸およびアウター軸のうちいずれか一方に第２のアームが連接され、いずれか他方にハンドが連接されていること
を特徴とするロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−７１２００（Ｐ２０１３−７１２００Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１２０５（Ｐ２０１１−２１１２０５）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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