回転駆動装置、ロボットの関節構造及びロボットアーム

【課題】新しい駆動方式により高い生産性で装置の組み立てを行うことができ、かつバックラッシュのない回転駆動装置を提供する。
【解決手段】回転駆動装置１００は、駆動モータ２よって回転駆動される初段歯車４と、主面が偏平な円形に形成されて初段歯車４とともに回転する回転部材８と、回転部材８の外周面に配置されて回転部材８の外周面の周方向に沿い間隔をおいて配列されるローラ１２を多数有するローラ環状体１０と、回転部材８の長径箇所に位置するローラ環状体１０のローラ１２の下側部位１２ａに噛み合う固定内歯歯車１３と、固定内歯歯車１３と異なる歯数とされて回転部材８の長径箇所に位置するローラ環状体１０のローラ８の上側部位１２ｂに噛み合う可動内歯歯車と、可動内歯歯車に固定された出力部材７と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアーム等に適用されて、駆動モータとこの駆動モータの回転を減速させる減速機とを備えた回転駆動装置、ロボットの関節構造及びロボットアームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回転駆動装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、所謂不思議遊星歯車機構を利用した減速機と太陽歯車を回転駆動させる駆動モータとを備えて構成されたものが提案されている。不思議遊星歯車機構は、太陽歯車と、この太陽歯車と噛み合うとともにこの太陽歯車の中心軸を中心として公転する遊星歯車と、この遊星歯車の外方に噛み合うとともに太陽歯車と同軸上に固定配置された固定内歯歯車と、この固定内歯歯車と歯数が異なり、遊星歯車に噛み合うとともに太陽歯車と同軸上に回転可能に配置された可動内歯歯車とを有しており、この可動内歯歯車には、中心軸の同軸上に回転駆動される出力軸が設けられている。
【０００３】
太陽歯車が回転すると、遊星歯車は自転しつつこの太陽歯車の中心軸周りに公転する。ここで、遊星歯車と夫々噛み合う固定内歯歯車と可動内歯歯車とは歯数が異なるように構成されているので、遊星歯車の自転及び公転によって固定内歯歯車と可動内歯歯車との回転方向の相対位置がずらされていき、可動内歯歯車が中心軸周りに回転するようになっている。そして、このように構成される不思議遊星歯車機構を用いた減速機を駆動モータで駆動させ、可動内歯歯車の出力軸若しくは出力軸に連結される部材を回転駆動させる。
【０００４】
このような不思議遊星歯車機構を用いた回転駆動装置では、遊星歯車と可動内歯歯車及び固定内歯歯車との間には予めバックラッシュが設定されており、このバックラッシュにより各歯車同士が円滑に駆動するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２７４４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、遊星歯車と可動内歯歯車及び固定内歯歯車とを互いに精度よく位置決めすることは難しく、歯車の噛み合い不良による装置の停止，破損を防止するため、前述のバックラッシュは予め若干大きめに設定されるようになっている。
また、この回転駆動装置をロボットアームの関節構造に用いた場合には、減速機には駆動モータからの駆動力が常時伝達されているわけではない。すなわち、作業に合わせ駆動モータが停止されることがあるが、このように駆動モータからの駆動力が付与されていない状態では、各歯車間に大きめに設定されるバックラッシュに起因して出力軸若しくは出力軸側に連結される部材の先端部分が中心軸の回転方向にふら付いて、作業精度を低下させる虞があった。
【０００６】
このような出力軸の回転方向のふら付きを防止するために、遊星歯車、可動内歯歯車、固定内歯歯車の各歯車の噛み合い部分の歯形の加工精度を向上し、バックラッシュを低減する方法が考えられるが、そのための精密加工に要する費用は非常に高価となり、また加工に時間がかかる。よって生産性が悪く、大幅なコストアップとなる。
【０００７】
本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたもので、遊星歯車を使用しない新しい駆動方式により高い生産性で装置の組み立てを行うことができ、かつバックラッシュのない回転駆動装置、ロボットの関節構造及びロボットアーム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】
【０００８】
本発明に係る回転駆動装置、ロボットの関節構造及びロボットアームでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明に係る回転駆動装置は、駆動モータによって回転駆動される初段歯車と、主面が偏平な円形に形成され、前記初段歯車と同軸上に配置されて前記初段歯車とともに回転する回転部材と、前記回転部材の外周面に配置され、前記初段歯車と平行な軸線を中心としてそれぞれが回転自在とされかつ前記回転部材の外周面の周方向に沿い間隔をおいて配列されるローラを多数有し、前記ローラが前記外周面に沿って転動することによって前記回転部材の周方向に相対回転自在とされるローラ環状体と、前記初段歯車と同軸上に固定配置されるとともに前記回転部材の長径箇所に位置するローラ環状体のローラの一端側に噛み合う固定内歯歯車と、前記固定内歯歯車と異なる歯数とされ、前記初段歯車と同軸上に回転可能に配置されるとともに前記回転部材の長径箇所に位置するローラ環状体のローラの他端側に噛み合う可動内歯歯車と、前記可動内歯歯車に固定された出力部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記のように構成された回転駆動装置では、駆動モータによって初段歯車が回転駆動されると、初段歯車とともに主面が偏平な円形に形成された回転部材も回転する。さらに、回転部材が回転すると、回転部材の外周面に配置されているローラ環状体の多数のローラが、回転部材の外周面に沿って転動し、これによって、回転部材がローラ環状体に対して相対回転する。
一方、回転部材の長径箇所に位置するローラ環状体の多数のローラの一端側は固定内歯歯車に、他端側は可動内歯歯車の内歯とそれぞれ噛み合っており、このとき、固定内歯歯車と可動内歯歯車と噛み合うローラ環状体のローラの噛み合い箇所は、回転部材の長径部分の回転に伴い、周方向に順次移動する。そして、このとき、ローラの一端側に噛み合う固定内歯歯車の歯数と、ローラの他端側に噛み合う可動内歯歯車の歯数には差があることから、その差分だけ、固定内歯歯車に対して可動内歯歯車が回転し、その回転駆動力が可動内歯歯車に固定される出力部材から取り出されることになる。
すなわち、上記回転駆動装置では、駆動モータのピニオンと初段歯車との減速比、及び固定内歯歯車と可動内歯歯車の歯数の差分に基づく減速比に応じて、駆動モータの回転が減速された後、その回転駆動力が出力部材に伝達されることになる。
また、上記のように構成された回転駆動装置では、従来のような遊星歯車を使用しない減速が可能となるので、遊星歯車、可動内歯歯車、固定内歯歯車の各歯車の噛み合い部分の歯形の加工精度を向上させるなどの作業が簡素化され、高い生産性で装置の組み立てを行うことができる。
また、従来のような歯車によらず、回転部材に多数配置されたローラを、可動内歯歯車及び固定内歯歯車の各歯車に噛み合せることで、回転部材の回転を可動内歯歯車及び固定内歯歯車に伝達するようにしたのでバックラッシュがなく、したがって、高い作業精度を必要とするバックラッシュの加工も不要となり、この点においても加工時及び組み立て時の作業性向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の回転駆動装置では、前記回転部材のローラに噛合される前記固定内歯歯車及び可動内歯歯車の各内歯間を、前記ローラの円柱形状に応じて円曲面に形成することを特徴とする。
【００１１】
上記のように構成された回転駆動装置では、回転部材のローラに噛合される固定内歯歯車及び可動内歯歯車の各内歯間を、ローラの円柱形状に応じて円曲面に形成したので、ローラと固定内歯歯車及び可動内歯歯車との噛合を円滑に行うことができる。
【００１２】
本発明の回転駆動装置では、前記ローラ環状体は、前記多数のローラと弾性材により環状に形成されたリテーナとから構成され、前記リテーナは、前記ローラの中央部分を回転自在かつ前記回転部材の外周面の周方向に沿い間隔をおいて保持し、前記ローラは、前記リテーナを挟んで、一端が前記固定内歯歯車の内歯に噛み合うと共に他端が前記可動内歯歯車の内歯に噛み合うことを特徴とする。
【００１３】
上記のように構成された回転駆動装置では、ローラをリテーナに回転自在に多数保持するローラ環状体を、回転部材の外周面に取り付けるだけで、従来の遊星歯車機構に代わる構成が実現できる。すなわち、非常に簡易な組み立てにより回転駆動装置を構成することができ、この点においても、加工時及び組み立て時の作業性向上を図ることができる。また、リテーナは弾性材により構成されているので、その内部で回転部材が回転駆動されて変形が生じたとしても、これを吸収してその形状を維持することができる。
【００１４】
第２の発明に係るロボットの関節構造では、上述した回転駆動装置を２つ備え、これら２つの回転駆動装置を、一の回転駆動装置の前記駆動モータと他の回転駆動装置の前記駆動モータとを互いに交差するように、かつ、一の回転駆動装置の前記中心軸と他の回転駆動装置の前記中心軸とを互いに交差するように組み付け、２軸方向に回転可能に構成することを特徴とする。
【００１５】
本発明のロボットの関節構造によれば、２つの回転駆動装置によって２軸の関節構造が構成されているので、複雑な動作を行うことができるとともに、この関節構造の先端に取り付けられる例えば把持機構からなる作業部等の精度が向上する。また、２つの回転駆動装置の駆動モータを互いに交差するように近接して配置することができ、従って両回転駆動装置を近接して構成できるので、関節構造の小型化を図ることができる。
【００１６】
第３の発明は、本発明のロボットのアームでは、第２の発明に係るロボットの関節構造を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明のロボットアームは、前述のロボットの関節構造を備えることを特徴としている。この場合、回転駆動装置が減速比の大きな減速機を備えているので、小型の駆動モータであっても比較的大きなトルクを出力することができ、小型、かつ高出力のロボットアームを構成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
回転駆動装置では、従来のような歯車によらず、主面が偏平な円形に形成された回転部材に多数配置されたローラを、可動内歯歯車及び固定内歯歯車の各歯車の噛み合せることで、回転部材の回転を可動内歯歯車及び固定内歯歯車に伝達するようにしたので、バックラッシュが発生することがない。また、高い減速比を得ることができる。更に、ローラ環状体のうち弾性材により環状に形成されたリテーナのみが弾性変形するので、金属疲労による破断等の不具合発生の虞がなく、耐久性に優れる。
また、従来のような遊星歯車機構を使用しない減速が可能となるので、遊星歯車機構、可動内歯歯車、固定内歯歯車の各歯車の噛み合い部分の歯形の加工精度を向上させるなどの作業が簡素化され、高い生産性で装置の組み立てを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る回転駆動装置、ロボットの関節構造及びロボットアームの実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る回転駆動装置の全体斜視図、図２は回転駆動装置の平面図、図３は図２のIII−III線に沿う正断面図である。
【００２０】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る回転駆動装置１００は、取付プレート１と、駆動モータ２と、減速機３と、を備えている。
取付プレート１は略矩形平板状をなしており、図２に示すように３つのコーナ部に取付用のボルト孔１ａが穿設されるとともに、その中央部に、駆動モータ２の駆動軸２ａと平行となる位置関係に比較的大径の筒状部材１ｂ、残りのコーナ部に駆動モータ２の駆動軸２ａを貫通させるための貫通孔１ｃが設けられている。
また、この取付プレート１の一方側（図１〜図３において上側）には減速機３が配置され、他方側（図１〜図３において下側）には駆動モータ２が配置されている。
【００２１】
また、図３に示すように、駆動モータ２は、その駆動軸２ａの回転中心が後述する初段歯車４の中心軸Ｏに対して平行な位置関係となるように配置されている。また駆動軸２ａの先端には、初段歯車４に噛み合うピニオン２ｂが設けられている。
【００２２】
また、減速機３は、中心軸Ｏを中心として回転可能に配置された初段歯車４を備えている。この初段歯車４は、図３の断面図、図４〜図６の分解斜視図に示されるように、環状をなしておりその外周面に歯形が形成されている。また初段歯車４は、後述する回転部材８とともにその内周側に配設された環状のボールベアリング５により支持されている。
このボールベアリング５は、取付プレート１の筒状部材１ｂの外周面に取り付けられており、さらに、この筒状部材１ｂの内周面には、ボールベアリング６を介して出力部材７が回転自在に設けられている。
この出力部材７は、ボールベアリング６内に回転自在に支持される筒状の出力軸７ａと、この出力軸７ａの一端部に設けられた出力プレート７ｂとを有するものであって、出力軸７ａの内周面は中心軸Ｏ方向に貫通する貫通孔７ｃとされている。
【００２３】
駆動モータ２のピニオン２ｂによって回転駆動される初段歯車４には、同軸上に回転部材８が固定されている。
この回転部材８は、上面（主面）側から見ると、楕円に形成されている。また、回転部材８は、図６に示されるように、上下に分割可能でその外周面８ａ，８ｂが楕円状に形成された一対の環状体８Ａ，８Ｂによって構成されるものであって、この環状体８Ａ，８Ｂが一体化された場合には、環状体８Ａ，８Ｂの外周面８ａ，８ｂには溝部が形成され、この溝部内にローラ環状体１０（後述）が配置される。
そして、このような回転部材８は、この溝部内にローラ環状体１０を保持した状態で、取付ボルト８ｃを、環状体８Ａ，８Ｂの取付孔８ｄに貫通させた後、初段歯車４のボルト孔４ａに螺合させることによって、初段歯車４上に固定されるようになっている。
【００２４】
この回転部材８の外周面８ａ，８ｂに配置されるローラ環状体１０は、回転部材８の外周面８ａ，８ｂに沿うように配置されかつ樹脂により環状（リング状）に形成されたリテーナ１１と、このリテーナ１１によってその中央部分が回転自在に保持される多数のローラ１２とから構成される。
各ローラ１２は、初段歯車４と平行な軸線を中心としてそれぞれが回転自在に保持され、かつ、回転部材８の外周面８ａ，８ｂの周方向に沿い間隔をおいて多数配列されるものであって、リテーナ１１の下側（一端側）に位置する下側部位１２ａが、固定内歯歯車１３の内歯に噛み合うとともに、リテーナ１１の上側（他端側）に位置する上側部位１２ｂが、可動内歯歯車１４の内歯に噛み合う。
【００２５】
そして、このような構成により、初段歯車４の回転駆動に伴って回転部材８が回転すると、回転部材８の外周面８ａ，８ｂに配置されているローラ環状体１０のローラ１２が、回転部材８の外周面８ａ，８ｂに沿って転動し、これによって、回転部材８が、ローラ環状体１０に対して相対回転する。
【００２６】
図９に固定内歯歯車１３の内歯の円曲面１３ａを示す。なお、可動内歯歯車１４も同様の円曲面を形成する。
一方、回転部材８の長径箇所に位置するローラ環状体１０の下側部位１２ａは可動内歯歯車１４に、上側部位１２ｂは可動内歯歯車１４の内歯にそれぞれ噛み合っており、これら内歯歯車１３，１４と噛み合うローラ環状体１０のローラ１２の噛み合い箇所（図８、図９に符号Ｍで示す）は、上述した回転部材８の長径部分の回転に伴い、周方向に順次移動する。
なお、上記ローラ環状体１０において、リテーナ１１に保持されるローラ１２の本数は、例えば７４本である。
また、上記ローラ環状体１０では、図９に示すように、ローラ１２の円筒面よりも環状のリテーナ１１が外周側及び内周側に突出するように形成されている。回転部材８の外周面８ａ，８ｂの接合部分には、リテーナ１１の突出部分よりも深い溝が形成されており、また、内歯歯車１３，１４との間にもリテーナ１１の突出部分よりも深い隙間が形成されることから、リテーナ１１は、回転部材８、固定内歯歯車１３、可動内歯歯車１４に対して衝突、摺動することがない。
【００２７】
固定内歯歯車１３及び可動内歯歯車１４は、中心軸Ｏ方向に重なるようにして配置されるものであって、固定内歯歯車１３が取付プレート１に設けられたフランジ部１ｄ内に固定され、可動内歯歯車１４が、出力部材７の出力プレート７ｂに設けられたフランジ部７ｄ内に固定されている。
これら固定内歯歯車１３及び可動内歯歯車１４は歯数が異なるように設けられるものであり（例えば、固定内歯歯車１３の歯数が８０、可動内歯歯車１４の歯数が８２）、それぞれの内歯間の形状は、噛合されるローラ１２の円柱形状に合致するように円曲面に形成されている。
【００２８】
また、これら内歯歯車１３，１４は、固定内歯歯車１３がローラ１２の下端側１２ａ（一端側）に螺合され、可動内歯歯車１４がローラ１２の上端側１２ｂ（他端側）に螺合されている。
そして、このような構成により、内歯歯車１３，１４と噛み合うローラ環状体１０のローラ１２の噛み合い箇所Ｍが、回転部材８の長径部分の回転に伴い、周方向に順次移動した場合に、ローラ１２の一端側に噛み合う可動内歯歯車１４の歯数と、ローラ１２の他端側に噛み合う可動内歯歯車１４の歯数とに差があることから、その差分だけ、固定内歯歯車１３に対して可動内歯歯車１４が回転し、その回転駆動力が可動内歯歯車１４に固定される出力部材７から取り出されることになる。
【００２９】
なお、上述した構成では、回転部材８及びこの回転部材８の外周面８ａ，８ｂに配置されるローラ環状体１０を楕円としているが、これ以外の歯車（ピニオン２ｂ、初段歯車４、内歯歯車１３，１４）は真円である。
また、回転部材８は、主面の形状が楕円の場合の他、例えば長円形であってもよい。つまり、偏平な円形に形成されていればよい。
【００３０】
上述した減速機３の減速比は、例えば次のように計算される。
駆動モータ２のピニオン２ｄの歯数を１０、初段歯車４の歯数を７０とすれば、ここで生じる減速比は７（＝７０／１０）であり、また、固定内歯歯車１３の歯数を８０、可動内歯歯車１４の歯数を８２とすれば、ここで生じる減速比は４０（＝８０／２）となる。
したがって、全体の減速比は、これらを掛け合わせて２８０となる。
なお、このような歯数は一例であって、適宜設定可能である。
【００３１】
次に、この回転駆動装置１００の動作について説明する。
まず、駆動モータ２の駆動軸２ａの回転に伴って、この駆動軸２ａに固定されるピニオン２ｂを介して、初段歯車４が中心軸Ｏ周りに回転する。
そして、中心軸Ｏを中心として、初段歯車４の回転とともにこの初段歯車４と一体に固定される回転部材８が回転すると、この回転部材８の外周面８ａ，８ｂに配置されているローラ環状体１０のローラ１２が、回転部材８の外周面８ａ，８ｂに沿って転動し、これによって回転部材８が、ローラ環状体１０に対して相対回転する。
一方、回転部材８の長径箇所に位置するローラ環状体１０のローラ１２の一端側は可動内歯歯車１４に、他端側は可動内歯歯車１４の内歯とそれぞれ噛み合っているので、これら内歯歯車１３，１４と噛み合うローラ環状体１０のローラ１２の噛み合い箇所Ｍは、回転部材８の長径部分の回転に伴い、周方向に順次移動する。
【００３２】
このとき、下側の下側部位１２ａに噛み合う可動内歯歯車１４の歯数と、上側の上側部位１２ｂに噛み合う可動内歯歯車１４の歯数とに差があることから、その差分だけ、固定内歯歯車１３に対して可動内歯歯車１４が回転し、その回転駆動力がこの可動内歯歯車１４に固定される出力部材７から取り出されることになる。
すなわち、上記回転駆動装置１００では、駆動モータ２のピニオン２ｂと初段歯車４との減速比、及び可動内歯歯車１４と可動内歯歯車１４の歯数の差分に基づく減速比に応じて、駆動モータ２の回転が減速された後、その回転駆動力が出力部材７に伝達されることになる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る回転駆動装置１００では、駆動モータ２のピニオン２ｂと初段歯車４との減速比、及び固定内歯歯車１３と可動内歯歯車１４の歯数の差分に基づく減速比に応じて、駆動モータ２の回転が減速された後、駆動モータ２の回転駆動力が出力部材７に伝達されることになる。
したがって、上記の回転駆動装置１００では、従来のような遊星歯車を使用しない減速が可能となるので、遊星歯車、可動内歯歯車、固定内歯歯車の各歯車の噛み合い部分の歯形の加工精度を向上させるなどの作業が簡素化され、高い生産性で装置の組み立てを行うことができる。
また、従来のような歯車によらず、回転部材８に多数配置された円柱状でかつ回転自在なローラ１２を、可動内歯歯車１４及び固定内歯歯車１３の各歯車の噛み合せることで、回転部材８の回転を、可動内歯歯車１４及び固定内歯歯車１３に伝達するようにしたので、バックラッシュが発生することがない。したがって、高い作業精度を必要とするバックラッシュの加工が不要となり、この点においても、加工時及び組み立て時の作業性向上を図ることができる。
【００３４】
また、上記のように構成された回転駆動装置１００では、回転部材８のローラ１２に噛合される固定内歯歯車１３及び可動内歯歯車１４の各内歯間を、ローラ１２の円柱形状に応じて円曲面（図９参照）に形成したので、ローラ１２と固定内歯歯車１３及び可動内歯歯車１４との噛合を円滑に行うことができる。
【００３５】
また、上記のように構成された回転駆動装置１００では、ローラ１２を多数有するローラ環状体１０を、回転部材８の外周面に取り付けるだけで、従来の遊星歯車に代わる構成が実現できる。すなわち、非常に簡易な組み立てにより回転部材８を形成することができ、この点においても、加工時及び組み立て時の作業性向上を図ることができる。
また、リテーナ１１は弾性材により構成されているので、その内部で回転部材８が回転駆動されて変形が生じたとしても、これを吸収してその形状を維持することができる。また、リテーナ１１の弾性材として樹脂を使用することにより、金属を使用した場合の金属疲労も生じず、その耐久性を向上させることも可能となる。
【００３６】
次に、本発明の実施形態に係るロボットの関節構造２０と、これを備えたロボットアーム３０とについて説明する。
図１０は本発明の実施形態に係るロボットの関節構造を示す斜視図、図１１は本発明の実施形態に係るロボットアームを示す説明図である。
【００３７】
図１０に示すように、このロボットの関節構造２０は、前述の実施形態に係る回転駆動装置１００を２つ組み合わせることで構成されている。このロボットの関節構造２０は、一の回転駆動装置１００Ａ（図１０において右側）に備える駆動モータ２と他の回転駆動装置１００Ｂ（図１０において左側）に備える駆動モータ２とが夫々の中心軸Ｏａ、Ｏｂに対して直交するように配置されており、互いの駆動モータ２同士が交差するようにして近接して配置されている。
そして、一の回転駆動装置１００Ａの中心軸Ｏａは、他の回転駆動装置の１００Ｂの中心軸Ｏｂに対し直交するように配置され、直交２軸方向に夫々の出力軸７ａを回転可能な関節構造とされている。
【００３８】
また、図１１に示すように、ロボットアーム３０は、第１構成部材３１と第２構成部材３２とを接続する第１関節部２１と、第２構成部材３２と第３構成部材３３とを接続する第２関節部２２と、第３構成部材３３の先端に配設された第３関節部２３と、を有している。
また、このロボットアーム３０は、第１関節部２１が肩関節、第２関節部２２が肘関節、第３関節部２３が手首関節に相当するものとされており、これら各関節部が前述のロボットの関節構造２０によって構成されている。
【００３９】
第１関節部２１においては、第１構成部材３１の端部から上方に向け突出された取付軸３４が一の回転駆動装置１００Ａの略円筒状をなす出力軸７ａに接続され、第２構成部材３２の基端側から突出された取付軸３５が他の回転駆動装置１００Ｂの略円筒状をなす出力軸７ａに接続されている。
【００４０】
第２関節部２２においては、一の回転駆動装置１００Ａの出力軸７ａの内周側にヒンジ軸３６が挿通されて接続されている。また第２構成部材３２の先端にはコの字状をなす接続部材３７が設けられており、この接続部材３７によってヒンジ軸３６の両端が軸支されている。また、他の回転駆動装置１００Ｂの出力軸７ａには、第３構成部材３３の基端部が接続されている。
【００４１】
第３関節部２３においては、一の回転駆動装置１００Ａの出力軸７ａの内周側にヒンジ軸３８が挿通されて接続されている。また第３構成部材３３の先端にはコの字状をなす接続部材３９が設けられており、この接続部材３９によってヒンジ軸３８の両端が軸支されている。
【００４２】
このような構成とされたロボットアーム３０においては、２つの回転駆動装置１００Ａ、１００Ｂが、それぞれの中心軸Ｏａ，Ｏｂが互いに直交するようにして配置されているので、直交２軸の関節構造が構成され、複雑な動作を行うことができる。
また、これらの回転駆動装置１００Ａ、１００Ｂが減速比の大きな減速機３を備えて構成されているので、小型の駆動モータ２であっても比較的大きなトルクを出力することができ、従って、小型かつ高出力のロボットアーム３０を構成することができる。
【００４３】
さらに、２つの回転駆動装置１００Ａ、１００Ｂの駆動モータ２が互いに交差するように近接して配置されているので、この関節構造のさらなる小型化を図ることができる。また、回転駆動装置１００Ａ、１００Ｂの出力軸７ａの貫通孔を通じて電源ケーブルや信号ケーブルを配線することにより、複雑な動作をした場合でもこれらケーブル等が大きく移動せず、断線等のトラブルを防止できる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態である回転駆動装置、この回転駆動装置によって構成されるロボットの関節構造及びロボットアームについて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４５】
例えば、上述した実施形態においては、駆動モータ２の駆動軸２ａにピニオン２ｂが設けられ、このピニオン２ｂが初段歯車４に噛合っているが、これに限らない。ピニオン２ｂを設けずに、駆動モータ２により初段歯車４を直接回転駆動する場合であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る回転駆動装置の全体斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う正断面図である。
【図４】回転駆動装置を上方から見た場合の分解斜視図である。
【図５】回転駆動装置を下方から見た場合の分解斜視図である。
【図６】回転部材の分解斜視図である。
【図７】出力部材を外した回転駆動装置の全体斜視図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】図８のIV部の拡大平面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るロボットの関節構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るロボットアームを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
２…駆動モータ、２ｂ…ピニオン、３…減速機、４…初段歯車、７…出力部材、８…回転部材、８ａ，８ｂ…回転部材の外周面、１０…ローラ環状体、１１…リテーナ、１２…ローラ、１２ａ…下側部位（一端側）、１２ｂ…上側部位（他端部）、１３…固定内歯歯車、１４…可動内歯歯車、２０…ロボットの関節構造、３０…ロボットアーム、１００…回転駆動装置、１００Ａ…回転駆動装置、１００Ｂ…回転駆動装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータによって回転駆動される初段歯車と、
主面が偏平な円形に形成され、前記初段歯車と同軸上に配置されて前記初段歯車とともに回転する回転部材と、
前記回転部材の外周面に配置され、前記初段歯車と平行な軸線を中心としてそれぞれが回転自在とされかつ前記回転部材の外周面の周方向に沿い間隔をおいて配列されるローラを多数有し、前記ローラが前記外周面に沿って転動することによって前記回転部材の周方向に相対回転自在とされるローラ環状体と、
前記初段歯車と同軸上に固定配置されるとともに前記回転部材の長径箇所に位置するローラ環状体のローラの一端側に噛み合う固定内歯歯車と、
前記固定内歯歯車と異なる歯数とされ、前記初段歯車と同軸上に回転可能に配置されるとともに前記回転部材の長径箇所に位置するローラ環状体のローラの他端側に噛み合う可動内歯歯車と、
前記可動内歯歯車に固定された出力部材と、
を備えることを特徴とする回転駆動装置。
【請求項２】
前記固定内歯歯車及び前記可動内歯歯車の各内歯間は、前記ローラの円柱形状に応じて円曲面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転駆動装置。
【請求項３】
前記ローラ環状体は、前記多数のローラと弾性材により環状に形成されたリテーナとから構成され、
前記リテーナは、前記ローラの中央部分を回転自在かつ前記回転部材の外周面の周方向に沿い間隔をおいて保持し、
前記ローラは、前記リテーナを挟んで、一端が前記固定内歯歯車の内歯に噛み合うと共に他端が前記可動内歯歯車の内歯に噛み合うことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転駆動装置を２つ備え、
これら２つの回転駆動装置が、一の回転駆動装置の前記駆動モータと他の回転駆動装置の前記駆動モータとを互いに交差するように、かつ、一の回転駆動装置の前記中心軸と他の回転駆動装置の前記中心軸とを互いに交差するように組み付けられ、
２軸方向に回転可能に構成されることを特徴とするロボットの関節構造。
【請求項５】
請求項４に記載のロボットの関節構造を備えることを特徴とするロボットアーム。

【図１】