JP2012197916A - 減速機、ロボットハンド、およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】リングギア、公転ギア、貫通ピンとの間のバックラッシュの発生を抑制もしくは回避可能な減速機を提供する。
【解決手段】リングギアに噛合しながら公転する公転ギアに貫通孔を設けておき、貫通孔には公転ギアの自転を取り出すための貫通ピンを挿入する。リングギア、公転ギアは厚さ方向に半分に分割し、二枚のリングギアは、互いに逆方向に回転するように付勢しておく。こうすれば、それぞれのリングギアに噛合する二枚の公転ギアも逆方向に付勢されて、それぞれ逆方向から貫通ピンに押しつけられる。その結果、リングギアと公転ギアとの間のバックラッシュ、および公転ギアと貫通ピンとの間のバックラッシュの発生を抑制もしくは回避することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力された回転速度を減じて出力する減速機に関する。

モーターなどの動力源から得られる動力は、そのまま使用するには回転速度が高すぎた
りトルクが不足したりすることが多い。そこで、減速機を用いて適した回転速度まで減速
させることにより、必要な回転数および必要なトルクを得ることが一般的である。

大きな減速比が得られる減速機として、次のようなものが提案されている。先ず、リン
グギアの内側に、リングギアよりも少し小さく且つリングギアよりも歯数が少ない（例え
ば歯数が１つ少ない）公転ギアを設けておく。公転ギアの中心位置には、公転ギアに対し
て回転可能な状態で円形カムを設ける。円形カムからは、リングギアの中心軸上の位置に
第１回転軸を立設する。このような構成を有する減速機では、第１回転軸によってリング
ギアの中心軸周りに円形カムを回転させると、公転ギアはリングギアに噛合しながらリン
グギアの中心軸周りに公転する。そして、公転ギアがリングギアの中心軸周りを一回公転
する間に、公転の方向とは逆方向にリングギアとの歯数差分だけ自転する。従って、公転
ギアの自転の動きを取り出すことで、入力の回転（第１回転軸の回転）を大きく減速させ
ることができる。

また、公転ギアの自転の動きは、公転ギアに設けられた貫通孔と、貫通孔に挿入された
貫通ピンとによって取り出される。貫通孔と貫通ピンとの間にはクリアランスが設けられ
ており、このクリアランスによって公転ギアの公転の動きを吸収しつつ、公転ギアが自転
する動きを貫通ピンで取り出すことができる。こうして貫通ピンで取り出した公転ギアの
自転の動きは、貫通ピンが連結された第２回転軸から外部に出力される（特許文献１）。

特開２００８−２４０８５２号公報

しかし、上述した特許文献１に記載の減速機には、バックラッシュが発生し易いという
問題があった。すなわち、第１回転軸の入力が第２回転軸から出力されるまでの間には、
リングギアと公転ギアとが噛み合う部分で生じる通常のバックラッシュに加えて、公転ギ
アの貫通孔と貫通ピンとが当接する部分で生じるバックラッシュも存在する。後者のバッ
クラッシュは、特許文献１の動作原理の減速機において、製造誤差に起因して生じるバッ
クラッシュである。そして、これら二種類のバックラッシュが存在するため、全体として
大きなバックラッシュが発生し易くなる。その結果、第１回転軸の入力に対して出力トル
クが得られない期間が発生したり、あるいは、第２回転軸に回転方向の大きながたつきが
発生したりするといった問題が生じていた。そのため、組み立て後にバックラッシュの大
きさを検査し、問題があれば分解して寸法がわずかに違う部品に変更し、再度組み立てな
おしてバックラッシュを検査する。この作業を繰り返して、所定の大きさ以下のバックラ
ッシュの減速機を得る。もしくは、全ての部品の寸法をあらかじめ測定して選別し、組み
立てた時にバックラッシュの大きさが許容範囲に収まるように組み合わせた部品で組み立
てが行われており、組み立て作業に非常に時間がかかっていた。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題の少なくとも一部を解決するためになさ
れたものであり、製造誤差を含んだ部品を用いても、部品寸法選別や組み立て検査を行う
ことなく、バックラッシュが発生することを抑制もしくは回避可能な減速機を提供するこ
とを目的とする。

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の減速機は次の構成を採用し
た。すなわち、
内周に複数のギア歯が形成されたリングギアと、
前記リングギアに対して偏心して設けられ、外周に複数のギア歯が形成されて該リング
ギアと噛合する公転ギアと、
前記公転ギアの中心位置に、該公転ギアに対して回転可能に設けられた円形カムと、
前記円形カムに設けられ、前記リングギアの中心軸上に位置し、該中心軸周りに該円形
カムを回転させて、該公転ギアを該中心軸周りに公転させる第１回転軸と、
前記公転ギアに形成された貫通孔に挿入される貫通ピンと、
前記リングギアの中心軸上に設けられて前記貫通ピンと連結され、前記公転ギアの自転
による回転を出力する第２回転軸と
を備え、
前記リングギアは、前記ギア歯の厚さ方向に重ねられて、前記中心軸を中心として互い
に反対方向に回転可能な第１リングギアと第２リングギアとを有し、
前記公転ギアは、前記第１リングギアと噛合する第１公転ギアと、前記第２リングギア
と噛合する第２公転ギアとを有し、
前記円形カムは、前記第１公転ギアに対して回転可能に設けられた第１円形カムと、前
記第２公転ギアに対して回転可能に設けられた第２円形カムとを有し、
前記第１リングギアと前記第２リングギアとの間には、該第１リングギアと該第２リン
グギアとを、前記中心軸回りに互いに逆方向に付勢する付勢部材が設けられている
ことを特徴とする。

このような構成を有する本発明の減速機においては、第１回転軸によって円形カム（第
１円形カムおよび第２円形カム）をリングギアの中心軸周りに回転させると、公転ギア（
第１公転ギアおよび第２公転ギア）が、リングギア（第１リングギアおよび第２リングギ
ア）に噛合しながら中心軸周りを公転する。また、詳細には後述するが、公転ギア（第１
公転ギアおよび第２公転ギア）は公転しながら公転の方向とは逆方向に少しずつ（リング
ギアと公転ギアとの歯数差に相当する角度だけ）自転する。そして、公転ギアが自転する
動きは、公転ギアの貫通孔に挿入された貫通ピンに伝達される。こうして貫通ピンに伝達
された公転ギアの自転は、入力の回転に対して減速されており、減速された回転が貫通ピ
ンと連結する第２回転軸から出力される。ここで、本発明の減速機では、第１リングギア
と第２リングギアとが、付勢部材によって逆方向に付勢されている。

こうすれば、第１リングギアのギア歯が第１公転ギアのギア歯に押しつけられて、第１
公転ギアが回転し、第１公転ギアの貫通孔が貫通ピンに押しつけられた状態となる。また
、第２リングギアについては、第１リングギアとは逆方向に付勢される結果、第２リング
ギアのギア歯が第２公転ギアのギア歯に押しつけられ、第２公転ギアが第１公転ギアとは
逆方向に回転して、第２公転ギアの貫通孔が貫通ピンに押しつけられた状態となる。この
ような状態では、第１回転軸を回転させて第１公転ギアおよび第２公転ギアを公転させる
と、第１回転軸を何れの向きに回転させた場合でも、第１公転ギアあるいは第２公転ギア
の何れか一方は、第１リングギアおよび貫通ピン、あるいは第２リングギアおよび貫通ピ
ンに押しつけられた状態となっている。その結果、第１回転軸の回転を直ちに第２回転軸
に伝えることが可能となり、バックラッシュの発生を抑制もしくは回避することが可能と
なる。

また、上述した本発明の減速機においては、弦巻バネの一端を第１リングギアに取り付
け、弦巻バネの他端を第２リングギアに取り付けて、弦巻バネを用いて、第１リングギア
および第２リングギアを付勢するようにしても良い。

こうすれば、第１リングギアと第２リングギアとを、簡単に逆方向に付勢することが可
能となる。また、第１リングギアと第２リングギアとが弦巻バネの力で引き合うようにな
る。このため、第１リングギアと第２リングギアとが離れてしまうことを、抑制もしくは
回避することができる。その結果、減速機の構造を簡単にすることができる。

また、上述した本発明の減速機においては、第１公転ギアと第２公転ギアとを、中心軸
に対して互いに逆方向に等距離偏心させて設けるようにしてもよい。

こうすれば、第１公転ギアと第２公転ギアの二つのギアの重心が、中心軸上に来るよう
にすることができる。その結果、たとえ第１回転軸を速い速度で回転させた場合でも、重
心が振れ回って振動が発生することを回避することが可能となる。

また、上述した本発明の減速機は、大きな減速比を実現することができ、更に、リング
ギアと公転ギアとの間のバックラッシュと、公転ギアの貫通孔と貫通ピンとの間のバック
ラッシュとを抑制もしくは回避することができる。そのため、ロボットハンドやロボット
に組み込んで使用する減速機として特に優れている。

本実施例の減速機の外観図である。 本実施例の減速機の内部構造を示す分解斜視図である。 本実施例の減速機の動作原理を示した説明図である。 貫通ピンによって公転ギアの自転を取り出すことが可能な理由を示した説明図である。 本実施例の減速機がバックラッシュの発生を抑制もしくは回避するメカニズムを示した説明図である。 本実施例の減速機がバックラッシュの発生を抑制もしくは回避するメカニズムを示した説明図である。 第１公転ギアと第２公転ギアとが逆位相となるように設けられた変形例の減速機の要部を示す説明図である。 本実施例の減速機をロボットハンドの関節部分などに組み込んだ様子を示した説明図である。

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
Ａ．本実施例の減速機の構成：
Ｂ．減速機の動作原理：
Ｃ．バックラッシュを抑制もしくは回避するメカニズム：
Ｄ．変形例：
Ｅ．適用例：

Ａ．本実施例の減速機の構成 ：
図１は、本実施例の減速機１０の外観図である。図示されるように、本実施例の減速機
１０には、円柱形の本体部４０の底面側に入力軸２０（第１回転軸）が設けられており、
本体部４０の上面側に出力軸３０（第２回転軸）が設けられている。後述するように本体
部４０は上下二つ（入力軸２０側と出力軸３０側の二つ）の部分に分かれている。何れか
の本体部４０を固定した状態で入力軸２０を回転させると、その回転が本体部４０内の機
構によって減速されて、上蓋板１０４の中心に固定された出力軸３０から出力される。

図２は、本実施例の減速機１０の内部構造を示した分解斜視図である。図示されている
ように、本実施例の減速機１０では、本体部４０の外周を構成する円筒形の部材の内周側
に複数のギア歯が形成されて、リングギア１００を構成している。また、本体部４０が上
下二つに分かれていることに対応して、リングギア１００も、入力軸２０（第１回転軸）
側の第１リングギア１００ａと、出力軸３０（第２回転軸）側の第２リングギア１００ｂ
とによって構成されている。換言すれば、本実施例の減速機１０では、一枚のリングギア
１００が約半分の厚さの二枚のリングギア（第１リングギア１００ａおよび第２リングギ
ア１００ｂ）に分割されている。尚、以下では、単にリングギア１００と表記した場合は
、第１リングギア１００ａおよび第２リングギア１００ｂを指すものとする。また、第１
リングギア１００ａと第２リングギア１００ｂとの合わせ面は、一方（たとえば第１リン
グギア１００ａ）が他方（たとえば第２リングギア１００ｂ）に対してインローに形成さ
れている。そして、図２に示したように第１リングギア１００ａと第２リングギア１００
ｂとを重ねると、第１リングギア１００ａと第２リングギア１００ｂとが互いに摺動して
回転可能な構造となっている。尚、「インロー」とは、互いに当接される一組の合わせ面
のうち、一方の合わせ面が凸形状に形成され、他方の合わせ面が凹形状に形成されており
、それら二つの合わせ面を互いに組み合わせたときに、凸形状の部分と凹形状の部分とが
きれいに（ほとんど隙間無く）嵌り合う状態をいう。

リングギア１００の内側には、リングギア１００よりも少し小さく、外周側に複数のギ
ア歯が形成された公転ギア１１０が設けられている。この公転ギア１１０も、約半分の厚
さを有する二枚のギアに分割されており、入力軸２０（第１回転軸）側の第１公転ギア１
１０ａが第１リングギア１００ａと噛み合い、出力軸３０（第２回転軸）側の第２公転ギ
ア１１０ｂが第２リングギア１００ｂと噛み合っている。尚、以下では、単に公転ギア１
１０と表記した場合は、第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂを指すものと
する。また、「公転」とは、ある点の周りを物体が周回する動きのことである。また公転
ギアとは、ある点の回りを公転するギアのことである。本実施例の場合では、リングギア
１００の中心軸の周りを、公転ギア１１０が周回する。

公転ギア１１０（第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂ）の中心位置には
、軸孔１１２（第１公転ギア１１０ａの軸孔１１２ａ、および第２公転ギア１１０ｂの軸
孔１１２ｂ）が設けられている。そして、第１公転ギア１１０ａの軸孔１１２ａには、入
力軸２０に設けられた円形の第１偏心カム１３０ａがベアリング１１６を介して回転自在
に嵌め込まれる。同様に、第２公転ギア１１０ｂの軸孔１１２ｂにも、入力軸２０に設け
られた円形の第２偏心カム１３０ｂがベアリング１１６を介して嵌め込まれる。尚、図２
では、第１公転ギア１１０ａの軸孔１１２ａは第２公転ギア１１０ｂに隠れているため、
第２公転ギア１１０ｂの軸孔１１２ｂのみが表示されている。以下では、単に偏心カム１
３０と表記した場合は、第１偏心カム１３０ａおよび第２偏心カム１３０ｂを指すものと
する。また、本実施例では、説明の都合上、第１偏心カム１３０ａおよび第２偏心カム１
３０ｂは同じ方向に偏心しているものとする。

また、公転ギア１１０（第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂ）には、公
転ギア１１０の中心位置に対して同心円上の四カ所に貫通孔１１４（第１公転ギア１１０
ａの貫通孔１１４ａ、および第２公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂ）が設けられている
。尚、図２では、第１公転ギア１１０ａの貫通孔１１４ａは第２公転ギア１１０ｂに隠れ
ているため、第２公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂのみが表示されている。そして、そ
れぞれの貫通孔１１４ａ，ｂには、公転ギア１１０の自転の動きを取り出すための貫通ピ
ン１２０が挿入されている。貫通ピン１２０によって公転ギア１１０の自転の動きを取り
出す方法については後述する。これら貫通ピン１２０は、下端部が本体部４０の底面を構
成する下蓋板１０２に取り付けられるとともに、上端部がナット１０６によって本体部４
０の上面を構成する上蓋板１０４に固定される。

また、第１リングギア１００ａの外周と、第２リングギア１００ｂの外周との間には、
弦巻バネ１４０が斜めに張設されている。このため、第１リングギア１００ａと第２リン
グギア１００ｂとの間には、互いの合わせ面が離れないように引き合うと共に、互いに逆
方向に回転させようとする力が作用する。尚、図２では、弦巻バネ１４０が手前側の一カ
所にしか表示されていないが、反対の位置（リングギア１００の中心軸に対して回転対称
の位置）にも弦巻バネ１４０が設けられている。

Ｂ．減速機の動作原理 ：
図３は、本実施例の減速機１０の動作原理を示した説明図である。尚、図２を用いて前
述したように、本実施例の減速機１０では、リングギア１００が第１リングギア１００ａ
および第２リングギア１００ｂによって構成されているが、これらは同様に動作する。そ
こで理解の便宜から、図３では、第１リングギア１００ａおよび第２リングギア１００ｂ
が一体のリングギア１００であるものとして説明する。また、公転ギア１１０についても
同様に、公転ギア１１０は第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂによって構
成されているが、これらは同様に動作する。そこで理解の便宜から、図３では、第１公転
ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂが一体の公転ギア１１０であるものとして説明
する。

前述したように、リングギア１００の内側には、リングギア１００よりも小さな公転ギ
ア１１０が設けられており、リングギア１００と公転ギア１１０とは一箇所で噛合してい
る。従って、公転ギア１１０は、リングギア１００の中心位置に対して偏心した状態とな
っている。また、公転ギア１１０の中心位置には軸孔１１２が設けられており、この軸孔
１１２にはベアリング１１６（図２を参照）を介して偏心カム１３０が嵌め込まれている
。このため、入力軸２０を回転させると偏心カム１３０が回転して、公転ギア１１０は入
力軸２０（およびリングギア１００の中心軸）を中心とする公転運動を行う。また、公転
ギア１１０と偏心カム１３０との間はベアリング１１６によって回転自在となっているが
、公転ギア１１０とリングギア１００とはギア歯によって噛合している。このため公転ギ
ア１１０は、リングギア１００のギア歯との噛合によって自転しながら、入力軸２０（お
よびリングギア１００の中心軸）を中心として公転することとなる。尚、「自転」とは、
ある物体の内部の点（例えば中心や重心）を通る軸を中心軸として回転する動きのことで
ある。本実施例の場合、公転ギア１１０が自転するとは、公転ギア１１０の中心（図示せ
ず）を通る軸を中心軸として回転することを意味している。

図３（ａ）には、偏心カム１３０が図面上で上側に偏心しており、従って、公転ギア１
１０が図面上の上側でリングギア１００と噛み合っている状態が示されている。尚、図３
では、公転ギア１１０が回転する様子が把握できるように、公転ギア１１０の側面に矢印
が表示されている。この矢印は、図３（ａ）の状態では図面上で真上を指している。

図３（ａ）に示した状態から入力軸２０を時計回り方向に４５度だけ回転させると、偏
心カム１３０の働きによって、公転ギア１１０も時計回り方向に４５度だけ公転する。ま
た、公転ギア１１０はリングギア１００に噛合しているから、ギア歯の数に相当する角度
だけ反時計回り方向に自転する。その結果、公転ギア１１０は、図３（ｂ）に示すような
状態となる。図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すれば明らかなように、偏心カム１３０が
時計回り方向に４５度回転したことに伴って、公転ギア１１０も時計回り方向に４５度だ
け公転し、図面上では右上側に偏心した位置に移動している。また、公転ギア１１０に描
かれた矢印の向きは、図３（ａ）と同様にほぼ図面上の真上を指している。これは、公転
ギア１１０を時計回り方向に公転させたときに、リングギア１００との噛合によって公転
ギア１１０に生じた反時計回り方向の自転が、時計回り方向の公転をほぼ打ち消したため
と考えることができる。

図３（ｂ）に示した状態から、入力軸２０を時計回り方向に更に４５度だけ回転させる
と、公転ギア１１０は図３（ｃ）に示した位置まで移動する。この状態は、図３（ａ）に
示した状態に対して、公転ギア１１０が時計回り方向に９０度だけ公転した状態である。
また、公転ギア１１０が、リングギア１００と噛み合いながらこの位置まで公転すること
に伴って、公転ギア１１０はギア歯の数に相当する角度だけ、反時計回り方向に自転して
いる。また、公転ギア１１０に設けられた矢印の向きは、図３（ｂ）と同様に、依然とし
てほぼ図面上の真上を指した状態となっている。

図３（ｃ）に示した状態から、入力軸２０を更に時計回り方向に回転させていくと、公
転ギア１１０は、図３（ｄ）に示した状態、図３（ｅ）に示した状態、図３（ｆ）に示し
た状態、図３（ｈ）に示した状態へと移動していき、入力軸２０をちょうど一回転させる
と、図３（ｉ）に示した状態となる。また、公転ギア１１０に表示された矢印の向きは、
図３（ａ）と比較すると、ちょうどギア歯の一歯分だけ反時計回り方向に回転している。
すなわち、公転ギア１１０に生じる時計回り方向の公転と反時計回り方向の自転とは、ほ
ぼ打ち消し合う大きさになっているものの、厳密には、一回分の公転につき、ギア歯一枚
分だけ自転の角度の方が大きくなる。これは、公転ギア１１０のギア歯の数が、リングギ
ア１００のギア歯の数よりも一歯だけ少なく形成されている結果、公転ギア１１０がリン
グギア１００と噛み合いながら時計回り方向に一回公転するためには、公転ギア１１０は
反時計回り方向に一回と、更に一歯分だけ余分に自転しなければならないためである。

このように、本実施例の減速機１０では、入力軸２０を一回転させると、公転ギア１１
０が、リングギア１００とのギア歯の数の差に相当する歯数分だけ、逆方向に自転するこ
ととなる。例えば、リングギア１００の歯数を５０枚、公転ギア１１０の歯数を４９枚と
すると、入力軸２０を一回転させる毎に、公転ギア１１０が５０分の１回転（従って３６
０度／５０＝７．２度）だけ逆方向に自転する。

また、入力軸２０を回転させたときの公転ギア１１０の動きは次のように考えることも
できる。先ず、入力軸２０を回転させると、偏心カム１３０によって公転ギア１１０は、
入力軸２０（およびリングギア１００の中心軸）を中心とする公転を行う。一方で、公転
ギア１１０はリングギア１００と噛み合っているので、公転ギア１１０はリングギア１０
０の上を転がりながら自転することとなる。

ここで、公転ギア１１０はリングギア１００よりも少しだけ小さく形成されている。従
って、公転ギア１１０は、実際にはほとんど回転（正確には自転）しなくても、少しだけ
平行移動するだけでリングギア１００の上を転がることができる。たとえば、図３（ａ）
に示す状態と、図３（ｂ）に示す状態とでは、公転ギア１１０がほとんど回転することな
く、少しだけ右下方向に移動しているに過ぎない。それにも拘わらず、リングギア１００
に対して公転ギア１１０が噛み合う位置は、リングギア１００の中心位置から４５度だけ
移動している。すなわち、リングギア１００の上を公転ギア１１０が転がっている。また
、図３（ｂ）に示す状態と図３（ｃ）に示す状態とについても同様に、公転ギア１１０は
ほとんど回転することなく、ほぼ下方向の少しだけ右寄りに移動しているに過ぎない。そ
れにも拘わらず、リングギア１００に対して公転ギア１１０が噛み合う位置は、更に４５
度だけ移動している。すなわち、リングギア１００の上を公転ギア１１０が転がっている
。

このように、公転ギア１１０をリングギア１００に対して少しだけ小さく形成しておけ
ば、公転ギア１１０を振れ回るように移動（揺動）させるだけで、ほとんど自転させるこ
となく、リングギア１００の上で公転ギア１１０を転がすことができる。そして、公転ギ
ア１１０が元の位置まで（たとえば図３（ａ）または図３（ｉ）に示す位置まで）戻って
くるまでの間には、リングギア１００と公転ギア１１０との歯数の差に相当する角度の自
転しか生じない。

上述したように、本実施例の公転ギア１１０を公転させても、実際には公転ギア１１０
は少しずつ自転しながらリングギア１００の内側を僅かに揺動しているに過ぎない。この
ように考えれば、公転ギア１１０の自転を貫通ピン１２０によって取り出せることも了解
できる。すなわち、図２に示したように、本実施例の公転ギア１１０には４つの貫通孔１
１４が設けられており、これら貫通孔１１４にはそれぞれ貫通ピン１２０が挿入されてい
る。ここで、貫通孔１１４の大きさを貫通ピン１２０の直径に対してある程度大きめに設
定しておけば、公転ギア１１０がリングギア１００内を揺動する動きを、貫通孔１１４と
貫通ピン１２０との間の隙間（クリアランス）によって吸収して、公転ギア１１０の自転
のみを取り出すことができる。以下、この点について説明する。

図４は、公転ギア１１０の自転を貫通ピン１２０によって取り出す様子を示した説明図
である。尚、理解の便宜から、図４においても、第１リングギア１００ａおよび第２リン
グギア１００ｂが一体のリングギア１００であり、第１公転ギア１１０ａおよび第２公転
ギア１１０ｂが一体の公転ギア１１０であるものとして説明する。

先ず、公転ギア１１０に設けられた貫通孔１１４の大きさについて説明する。貫通孔１
１４は、図４（ａ）に示すように、公転ギア１１０の中心位置とリングギア１００の中心
位置とを一致させたときに、貫通ピン１２０の位置に重ねて、貫通ピン１２０よりも半径
ａだけ大きな孔に形成されている。ここで「ａ」とは、リングギア１００の中心位置に対
する公転ギア１１０の偏心量である。

このように貫通孔１１４を形成した公転ギア１１０を、偏心カム１３０によって図面上
で上側に偏心させる。すると、公転ギア１１０は長さａだけ上方向に偏心するので、図４
（ｂ）に示したように、貫通孔１１４の下側が貫通ピン１２０の外周面とが当接した状態
となる。また、偏心カム１３０によって公転ギア１１０が図面上で右側に偏心すると、図
４（ｃ）に示した様に、貫通孔１１４の左側が貫通ピン１２０と当接する。同様に、公転
ギア１１０が図面上で下側に偏心すると、図４（ｄ）に示す様に貫通孔１１４の上側が貫
通ピン１２０と当接し、図面上で左側に偏心すると、図４（ｅ）に示すように貫通孔１１
４の右側で、貫通孔１１４と貫通ピン１２０とが当接する。

このように、本実施例の減速機１０では、貫通孔１１４の大きさを貫通ピン１２０に対
して偏心量ａに相当する分だけ大きくしておくことで、公転ギア１１０がリングギア１０
０内で揺動する動きを吸収することができる。ここで、「貫通孔１１４の大きさを貫通ピ
ン１２０に対して偏心量ａに相当する分だけ大きくする」とは、貫通孔１１４の半径を貫
通ピン１２０の半径よりも偏心量ａの分だけ大きくする、もしくは貫通孔１１４の直径を
貫通ピン１２０の直径よりも偏心量ａの２倍（２ａ）の分だけ大きくすることを意味して
いる。その一方で、公転ギア１１０が自転すると、貫通孔１１４の位置が移動するから、
この動きは貫通ピン１２０に伝達される。このため、公転ギア１１０の自転の動きだけを
取り出すことが可能となる。こうして取り出された公転ギア１１０の自転は、貫通ピン１
２０が取り付けられた本体部４０の上蓋板１０４および下蓋板１０２（図２を参照）に伝
達される。その結果、公転ギア１１０の自転が、上蓋板１０４に固定された出力軸３０か
ら減速機１０の外部に出力される。

以上のような原理で動作する本実施例の減速機１０は、入力軸２０を回転させると、公
転ギア１１０とリングギア１００との噛み合いによって公転ギア１１０が公転し、その時
の公転ギア１１０の自転が、公転ギア１１０の貫通孔１１４を貫通する貫通ピン１２０に
よって取り出されて、出力軸３０に出力される。従って、入力軸２０の回転が出力軸３０
から出力されるまでの間には、公転ギア１１０とリングギア１００との間のバックラッシ
ュだけでなく、貫通孔１１４と貫通ピン１２０との間でもバックラッシュが発生する。こ
のため、減速機１０全体として大きなバックラッシュが発生し易く、その結果、入力軸２
０を回転させても出力軸３０の出力トルクが得られない期間が生じたり、あるいは入力軸
２０が止まっているのに出力軸３０がガタついたりする不都合が生じ易い。しかし本実施
例の減速機１０では、図２を用いて前述したように、リングギア１００を第１リングギア
１００ａおよび第２リングギア１００ｂの二枚のギアで構成し、公転ギア１１０を第１公
転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂの二枚のギアで構成して、第１リングギア１
００ａと第２リングギア１００ｂとが逆方向に回転するように弦巻バネ１４０で付勢して
いるため、バックラッシュの発生を抑制もしくは回避することができる。以下、本実施例
の減速機１０がバックラッシュの発生を抑制もしくは回避するメカニズムについて説明す
る。

Ｃ．バックラッシュを抑制もしくは回避するメカニズム ：
図５および図６は、本実施例の減速機１０がバックラッシュの発生を抑制もしくは回避
するメカニズムを示した説明図である。尚、本実施例の減速機１０では、バックラッシュ
の発生を抑制もしくは回避するために、弦巻バネ１４０が第１リングギア１００ａおよび
第２リングギア１００ｂを逆方向に付勢している。そこで、図５には、弦巻バネ１４０に
よって付勢された第２リングギア１００ｂの動きが示されており、図６には、第１リング
ギア１００ａの動きが示されている。尚、図２に示した例では、上側の第２リングギア１
００ｂは時計回りに付勢され、下側の第１リングギア１００ａは反時計回りに付勢されて
いるので、図５および図６においても、第２リングギア１００ｂおよび第１リングギア１
００ａがこの方向に付勢されているものとして説明する。

仮に、第２リングギア１００ｂと第２公転ギア１１０ｂとの間にバックラッシュが存在
していると、第２リングギア１００ｂは弦巻バネ１４０によって時計回りに付勢されて、
第２リングギア１００ｂのギア歯が第２公転ギア１１０ｂのギア歯に当接する。図５（ａ
）には、第２リングギア１００ｂが時計回りに付勢されたことにより、第２リングギア１
００ｂのギア歯が第２公転ギア１１０ｂのギア歯に当接した状態が示されている。

また仮に、第２公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂと、貫通ピン１２０との間にバック
ラッシュが存在していると、第２リングギア１００ｂに押されて第２公転ギア１１０ｂが
時計方向に回転し、第２公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂが貫通ピン１２０に当接する
。図５（ｂ）には、第２公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂが貫通ピン１２０に当接した
状態が示されている。この時の第２リングギア１００ｂの回転角度θｂは、第２リングギ
ア１００ｂと第２公転ギア１１０ｂとの間のバックラッシュに対応する回転角度と、第２
公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂと貫通ピン１２０との間のバックラッシュに対応する
回転角度とを加えた回転角度となる。尚、図５では、第２リングギア１００ｂおよび第２
公転ギア１１０ｂの回転角度θｂは、実際よりも大きく表示されている。

第２リングギア１００ｂの下側に設けられた第１リングギア１００ａについても、同様
なことが成立する。すなわち、第１リングギア１００ａは、弦巻バネ１４０によって反時
計回りに付勢されて、図６（ａ）に示すように、第１リングギア１００ａのギア歯が第１
公転ギア１１０ａのギア歯に当接する。そして、第１リングギア１００ａに押されるよう
にして第１公転ギア１１０ａが反時計回りに回転し、図６（ｂ）に示すように、第１公転
ギア１１０ａの貫通孔１１４ａが貫通ピン１２０に当接する。この時の第１リングギア１
００ａの回転角度θａは、第１リングギア１００ａと第１公転ギア１１０ａとの間のバッ
クラッシュに対応する回転角度と、第１公転ギア１１０ａの貫通孔１１４ａと貫通ピン１
２０との間のバックラッシュに対応する回転角度とを加えた回転角度となる。尚、図６に
おいても、第１リングギア１００ａおよび第１公転ギア１１０ａの回転角度θａは、実際
よりも大きく表示されている。

以上では、第２リングギア１００ｂが時計回りに回転することによる第２公転ギア１１
０ｂの動き（図５参照）と、第１リングギア１００ａが反時計回りに回転することによる
第１公転ギア１１０ａの動き（図６参照）とを別々に説明した。しかし実際には、第２リ
ングギア１００ｂと第１リングギア１００ａとは互いに引き合う方向に付勢されているの
で、これらの動きは同時に発生する。その結果、貫通ピン１２０は、第２公転ギア１１０
ｂの貫通孔１１４ｂと、第１公転ギア１１０ａの貫通孔１１４ａとによって、あたかも両
側から挟み込まれたような状態となる。そしてこの状態では、以下に説明するように、リ
ングギア１００と公転ギア１１０との間のバックラッシュも、公転ギア１１０と貫通ピン
１２０とのバックラッシュも解消された状態となっている。

たとえば、入力軸２０が回転して公転ギア１１０（第１公転ギア１１０ａおよび第２公
転ギア１１０ｂ）を時計回りに回転させようとしたとする。この場合、図６に示したよう
に第１リングギア１００ａと第１公転ギア１１０ａとが当接しているので、このギアの噛
み合いによって、第１公転ギア１１０ａの時計回りの公転は、第１公転ギア１１０ａの反
時計回りの自転に直ちに変換される。そして第１公転ギア１１０ａの貫通孔１１４ａと貫
通ピン１２０とも当接しているので、第１公転ギア１１０ａの反時計回りの自転は直ちに
貫通ピン１２０に伝達される。

また、公転ギア１１０（第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂ）が時計回
りに回転している時に、急に回転方向が反転したものとする。公転ギア１１０が時計回り
に回転している間も、図５に示したように、第２公転ギア１１０ｂは第２リングギア１０
０ｂと当接している。従って、公転ギア１１０の回転方向が反転して反時計回りに回転す
ると、第２公転ギア１１０ｂと第２リングギア１００ｂとの噛み合いによって、第２公転
ギア１１０ｂの反時計回りの公転は、第２公転ギア１１０ｂの時計回りの自転に直ちに変
換される。そして第２公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂと貫通ピン１２０とも当接して
いるので、第２公転ギア１１０ｂの時計回りの自転は直ちに貫通ピン１２０に伝達される
。

このように、入力軸２０を何れの方向に回転させた場合でも、第１リングギア１００ａ
と第１公転ギア１１０ａとの噛み合い、あるいは第２リングギア１００ｂと第２公転ギア
１１０ｂとの噛み合いの何れかによって、直ちに第１公転ギア１１０ａあるいは第２公転
ギア１１０ｂが自転する動きに変換される。そして、第１公転ギア１１０ａあるいは第２
公転ギア１１０ｂが自転する動きは、第１公転ギア１１０ａの貫通孔１１４ａあるいは第
２公転ギア１１０ｂの貫通孔１１４ｂによって、直ちに貫通ピン１２０に伝達される。こ
のため、本実施例の減速機１０では、全くバックラッシュが生じない。

また、本実施例の減速機１０によれば、リングギア１００（第１リングギア１００ａや
第２リングギア１００ｂ）、公転ギア１１０（第１公転ギア１１０ａや第２公転ギア１１
０ｂ）、あるいは貫通ピン１２０の寸法精度が悪い場合でも、第１リングギア１００ａお
よび第２リングギア１００ｂの合計回転角度（＝θａ＋θｂ）が大きくなるだけであり、
減速機１０にバックラッシュが生じることはない。

更に、図４を用いて前述したように、貫通孔１１４に対して貫通ピン１２０が当接する
位置は、公転ギア１１０の公転と共に移動する。従って、貫通孔１１４（あるいは貫通ピ
ン１２０）が完全な円形に形成されていなかった場合には、公転中の公転ギア１１０の位
置によってバックラッシュ量が変化する。しかしこのような場合でも、本実施例の減速機
１０では、公転ギア１１０の公転に伴って、第１リングギア１００ａおよび第２リングギ
ア１００ｂの合計回転角度（＝θａ＋θｂ）が変動するだけであり、バックラッシュが生
じることはない。

Ｄ．変形例 ：
上述した実施例では、入力軸２０に設けられた第１偏心カム１３０ａおよび第２偏心カ
ム１３０ｂが同じ方向に偏心しており、従って、第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギ
ア１１０ｂも、第１リングギア１００ａおよび第２リングギア１００ｂに対して同じ方向
に偏心しているものとして説明した。しかし、第１偏心カム１３０ａおよび第２偏心カム
１３０ｂ（従って、第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂ）は、互いに逆方
向に偏心していてもよい。

図７は、第１偏心カム１３０ａと第２偏心カム１３０ｂとが逆方向に偏心して組み付け
られる変形例の減速機１０の要部を示す説明図である。図７（ａ）には、第１リングギア
１００ａおよび第２リングギア１００ｂに対して、第１公転ギア１１０ａおよび第２公転
ギア１１０ｂ、入力軸２０が組み立てられる様子を示す分解斜視図が示されている。尚、
図７（ａ）では、貫通ピン１２０や、下蓋板１０２、上蓋板１０４などは図示が省略され
ている。図７（ａ）では、図面上で上側に設けられた第２公転ギア１１０ｂは右側に偏心
し、従って、第２公転ギア１１０ｂの右側で第２リングギア１００ｂに噛合し、また、図
面上で下側に設けられた第１公転ギア１１０ａは左側に偏心して、第１公転ギア１１０ａ
の左側で第１リングギア１００ａに噛合するように組み付けられる。

また、第１リングギア１００ａおよび第２リングギア１００ｂに対して、第１公転ギア
１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂを組み付けた状態で、上方（第２公転ギア１１０ｂ
の側）から見た様子が、図７（ｂ）に示されている。尚、図７（ｂ）では、入力軸２０の
図示は省略され、代わりに貫通ピン１２０が図示されている。図示されているように、手
前側に表示された第２公転ギア１１０ｂは右側に偏心して、右側で第２リングギア１００
ｂに噛合し、図面上で奥側に表示された第１公転ギア１１０ａは左側に偏心して、左側で
第１リングギア１００ａに噛合している。

このように、第１公転ギア１１０ａと第２公転ギア１１０ｂとを逆方向に偏心して組み
付けると、次のような利点を得ることができる。すなわち、図４を用いて前述したように
、入力軸２０を一回回転させると、公転ギア１１０（第１公転ギア１１０ａおよび第２公
転ギア１１０ｂ）が入力軸２０の回りを一回公転する。従って、入力軸２０を速い速度で
回転させると、公転ギア１１０（第１公転ギア１１０ａおよび第２公転ギア１１０ｂ）が
入力軸２０の回りを速い速度で公転することになって、減速機１０には、重心が触れ回る
ような動きが生じる。これに対して、図７に示した変形例のように、第１公転ギア１１０
ａと第２公転ギア１１０ｂとを逆方向に偏心させると、第１公転ギア１１０ａと第２公転
ギア１１０ｂとを合わせた重心は、入力軸２０の中心軸上に来る。このため、入力軸２０
が速い速度で回転して、第１公転ギア１１０ａと第２公転ギア１１０ｂとが速い速度で公
転しても、重心が触れ回るような動きが生じることがない。その結果、入力軸２０を速い
速度で回転させても、振動の少ない減速機１０を提供することが可能となる。

Ｅ．適用例 ：
上述したように、本実施例の減速機１０は、大きな減速比を実現することが可能であり
、しかもバックラッシュも生じない。このため、本実施例の減速機１０は、ロボットの関
節や、ロボットハンドの関節などに適用される減速機として特に適している。

図８は、本実施例の減速機１０をロボットハンドの関節部分などに組み込んだ様子を示
した説明図である。図８（ａ）に示したロボットハンド２００には、２本の向かい合う指
２０２の３カ所に関節が設けられており、この関節部分に減速機１０が組み込まれている
。また、図８（ｂ）に示したロボット５００には、ロボットのアーム部分とロボットハン
ド２００との接続部やアーム部分の肘の部分、あるいはアーム部分の付け根の部分などに
、減速機１０が組み込まれている。このため、減速機１０が組み込まれた関節部分の出力
の遅れや出力軸３０のガタつきが防止されて、関節の動きを滑らかにすることが可能であ
る。

以上、本実施例の減速機について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

たとえば、上述した実施例あるいは変形例では、第１リングギア１００ａと第２リング
ギア１００ｂとは、弦巻バネ１４０が張設されることによって、互いに引き合うような状
態で、それぞれ逆方向に付勢されているものとして説明した。しかし、第１リングギア１
００ａと第２リングギア１００ｂとは、互いに逆方向に付勢されていれば足り、互いに引
き合うような状態で付勢されている必要はない。たとえば、弦巻バネ１４０を圧縮した状
態で組み込むことにより、第１リングギア１００ａと第２リングギア１００ｂとが互いに
遠ざかるようにしても構わない。

１０…減速機、 ２０…入力軸、 ３０…出力軸、
４０…本体部、 １００ａ…第１リングギア、 １００ｂ…第２リングギア、
１０２…下蓋板、 １０４…上蓋板、 １０６…ナット、
１１０ａ…第１公転ギア、 １１０ｂ…第２公転ギア、 １１２ａ，ｂ…軸孔、
１１４ａ，ｂ…貫通孔、 １１６…ベアリング、 １２０…貫通ピン、
１３０ａ…第１偏心カム、 １３０ｂ…第２偏心カム、 １４０…弦巻バネ、
２００…ロボットハンド、 ２０２…指、 ５００…ロボット

Claims (5)

1. 内周に複数のギア歯が形成されたリングギアと、
   前記リングギアに対して偏心して設けられ、外周に複数のギア歯が形成されて該リング
   ギアと噛合する公転ギアと、
   前記公転ギアの中心位置に、該公転ギアに対して回転可能に設けられた円形カムと、
   前記円形カムに設けられ、前記リングギアの中心軸上に位置し、該中心軸周りに該円形
   カムを回転させて、該公転ギアを該中心軸周りに公転させる第１回転軸と、
   前記公転ギアに形成された貫通孔に挿入される貫通ピンと、
   前記リングギアの中心軸上に設けられて前記貫通ピンと連結され、前記公転ギアの自転
   による回転を出力する第２回転軸と
   を備え、
   前記リングギアは、前記ギア歯の厚さ方向に重ねられて、前記中心軸を中心として互い
   に反対方向に回転可能な第１リングギアと第２リングギアとを有し、
   前記公転ギアは、前記第１リングギアと噛合する第１公転ギアと、前記第２リングギア
   と噛合する第２公転ギアとを有し、
   前記円形カムは、前記第１公転ギアに対して回転可能に設けられた第１円形カムと、前
   記第２公転ギアに対して回転可能に設けられた第２円形カムとを有し、
   前記第１リングギアと前記第２リングギアとの間には、該第１リングギアと該第２リン
   グギアとを、前記中心軸回りに互いに逆方向に付勢する付勢部材が設けられている
   ことを特徴とする減速機。
2. 前記付勢部材は、該付勢部材の一端が前記第１リングギアに取り付けられ、該付勢部材
   の他端が前記第２リングギアに取り付けられた弦巻バネである請求項１に記載の減速機。
3. 前記第１公転ギアと前記第２公転ギアとが、前記中心軸に対して互いに逆方向に等距離
   偏心して設けられている請求項１または請求項２に記載の減速機。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の減速機を有するロボットハンド。
5. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の減速機を有するロボット。

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