减速机以及机器人的制作方法

本发明涉及减速机以及机器人。

背景技术：

作为行星齿轮式减速装置，公知有一种行星齿轮式减速装置，其具备与摆线减速机相同的减速机构，并且使用渐开线齿形的固定太阳内齿轮(外齿轮)与行星齿轮(内齿轮)。该形式的减速装置通过在固定太阳内齿轮内以旋转自如的方式配置齿数比固定太阳内齿轮少一个的行星齿轮，并利用高速输入旋转使该行星齿轮偏心旋转，从而得到从与在松动嵌合的状态下贯通行星齿轮并延伸的多个销(内销)一体旋转的输出部件一侧大幅度地被减速的旋转。

这样的减速装置能够通过单级实现大减速比，因此被用于工业机器人等的驱动系统中的高速精密控制用的减速机构。

但是，由于减速装置的组装误差、或者制造误差等，在固定太阳内齿轮与行星齿轮之间等会存在不能允许的程度的齿隙的情况。若产生这样的齿隙，则减速装置的响应性、控制性降低，因此不优选。

另外，公开有一种利用空心销将齿轮支承轴以防脱的方式保留在支承部的构造(例如，参照专利文献1)。还公开有：固定太阳内齿轮成为使第一太阳内齿轮片以及第二太阳内齿轮片在轴线方向上相互紧固的一分为二的构造，通过将这些第一以及第二太阳内齿轮片相对地朝向圆周方向相对地扭转，进行固定太阳内齿轮与行星齿轮之间、以及销孔与销之间的齿隙的调整(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2014-77247号公报

专利文献2：日本特开平5-296301号公报

然而，在专利文献1所记载的减速装置中，虽然公开有使用空心销 的防脱构造，但弹性模量以及基于弹性模量的齿隙无法减少。另外，在专利文献2所记载的减速装置中，为了消除齿隙，需要进行使内销-齿轮孔间的间隙成为零那样的调整。另外，因部件的加工误差，存在根据场所过度地使内销与齿轮孔过于接近而使起动扭矩变大的担忧。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述课题的至少一部分完成的，能够作为以下的方式或者应用例来实现。

【应用例1】本应用例的减速机的特征在于，是具备被设置于齿轮的多个内销的减速机，上述内销包括芯部以及被插装于上述芯部的外管部，上述外管部的弹性模量比上述芯部的弹性模量小。

根据本应用例，设置外管部，并在外管部内设置外径比外管部的内径小的芯部，外管部的弹性模量比芯部的弹性模量小，因此若通过在外管部的定位，齿轮承受载荷，则首先外管部沿旋转方向弯曲。若为某种程度以上的载荷，则变形了的外管部与外管部内部的芯部接触。换句话说，通过利用外管部的变形吸收位置误差，由此能够吸收加工公差并降低齿隙。因此，能够提供能够兼顾高刚性与高扭矩的减速机。

另外，由于不减少内销的配置数量而解决相关问题，所以能够维持刚性偏差、寿命等特性。

【应用例2】在上述应用例所记载的减速机中，优选在上述芯部的外周安装有多个上述外管部。

根据本应用例，通过使各外管部的弹性模量不同，使加工公差的吸收变得容易。

【应用例3】在上述应用例所记载的减速机中，优选上述内销的数量为六组以下。

根据本应用例，由于在低负荷时接触的内销的数量减少，所以能够降低起动扭矩。并且，由于为了定位而接触的内销的数量较少，所以高精度部件件数减少而能够降低成本。

【应用例4】在上述应用例所记载的减速机中，优选上述内销的数量为四组以下。

根据本应用例，由于在低负荷时接触的内销的数量减少，所以能够进一步降低起动扭矩。并且，由于为了定位而接触的内销的数量较少，所以高精度部件件数减少而能够进一步降低成本。

【应用例5】在上述应用例所记载的减速机中，优选上述芯部与上述外管部之间成为空气层。

根据本应用例，外管部的变形变得容易。

【应用例6】本应用例的机器人的特征在于，具备上述任一项所述的减速机。

根据本应用例，能够提供可靠性高的机器人。

附图说明

图1是本实施方式的减速机的外观图。

图2是表示本实施方式的减速机的内部构造的分解立体图。

图3是表示本实施方式的减速机的动作理由的说明图。

图4是表示本实施方式的利用内销导出公转齿轮的自转的情形的说明图。

图5是表示本实施方式的公转齿轮与内销的剖视图，图5的(A)是表示公转齿轮与内销的配置的图，图5的(B)是表示外管部承受负荷前后的概要的图。

图6是表示本实施方式的减速机的特性的图，图6的(A)是表示减速机的相对于内销的数量的刚性偏差以及负荷的图，图6的(B)是表示相对于基于内销的数量的输入轴方向的减速机的刚性的图，图6的(C)是表示相对于基于内销的数量/外管部的有无的输入轴方向的减速机的起动扭矩的图。

图7是表示将本实施方式的减速机组装于机器人手的关节部分等的情形的说明图，图7的(A)是表示机器人手的图，图7的(B)是表示机器人的图。

具体实施方式

以下，根据附图对将本发明具体化了的实施方式进行说明。此外，将使用的附图适当地放大或者缩小进行显示，以便说明的部分成为能够识别的状态。

减速机

图1是本实施方式的减速机2的外观图。如图所示，在本实施方式的减速机2，且在圆柱形的主体部10的下面侧设置有输入轴12，在主体部10的上面侧设置有输出轴14。

图2是表示本实施方式的减速机2的内部构造的分解立体图。如图所示，在本实施方式的减速机2中，在构成主体部10的外周的圆筒形的部件的内周(以下，也称为内周侧)形成有多个齿轮齿从而构成齿圈18。

另外，在齿圈18的内侧设置有公转齿轮(齿轮)20，其比齿圈18略小，且在外周(以下，也称为外周侧)形成有多个齿轮齿。在公转齿轮20的中央设置有轴孔22，被设置于输入轴12的圆形凸轮24以经由轴承26能够旋转的方式被嵌入该轴孔22。若在固定有主体部10的状态下使输入轴12旋转，则该旋转被主体部10内的机构减速，并从上盖板16或者被固定于上盖板16的中心的输出轴14输出。此外，在图示的本实施方式的减速机2中，在齿圈18的内侧设置有两个公转齿轮20，后面叙述该理由。

另外，在公转齿轮20，从公转齿轮20的中央观察在同心圆上的四个地方设置有贯通孔28，在各个贯通孔28插入有用于将公转齿轮20的自转的动作导出的内销30。后面叙述利用内销30将公转齿轮20的自转的动作导出的方法。这些内销30的上端部被安装于构成主体部10的上表面的上盖板16，并且下端部被安装于构成主体部10的下表面的下盖板32。而且，通过在从上盖板16以及下盖板32突出的内销30的端 部安装螺母34，将内销30固定于上盖板16以及下盖板32。

内销30具备芯部50以及插入芯部50的外管部48(参照图5)。芯部50以及外管部48被插入形成于公转齿轮20的贯通孔28。外管部48位于贯通孔28与芯部50之间且具有弹性。上盖板16以及下盖板32具有供芯部50以及外管部48插入并连结的连结孔，输出公转齿轮20的基于自转的旋转，并且支承芯部50以及外管部48。

图3是表示本实施方式的减速机2的动作理由的说明图。使用图2如上述所述，在齿圈18的内侧设置有比齿圈18小的公转齿轮20，齿圈18与公转齿轮20啮合。因此，公转齿轮20成为相对于齿圈18的中心位置偏心的状态。另外，在公转齿轮20的中心设置有轴孔22(参照图2)，经由轴承26在该轴孔22嵌入有圆形凸轮24。因此，若使输入轴12旋转，则圆形凸轮24旋转，从而使公转齿轮20产生以输入轴12(以及齿圈18的中心轴)为中心的公转运动。此外，在本实施方式中，“公转”表示物体绕某个点的周围旋转的动作。

另外，虽然公转齿轮20与圆形凸轮24之间通过轴承26能够旋转，但公转齿轮20与齿圈18通过齿轮齿啮合。因此，公转齿轮20一边利用与齿圈18的齿轮齿的啮合进行自转，一边进行以输入轴12(以及齿圈18的中心轴)为中心的公转。此外，在本实施方式中，“自转”表示以通过某个物体的内部的点(例如中心、重心)的轴为中心轴旋转的动作。例如，在本实施方式的情况下，表示以通过公转齿轮20的中心(未图示)的轴为中心轴旋转的动作。

在图3的(A)中，圆形凸轮24在附图上向上侧偏心，因此示出公转齿轮20在附图上的上侧与齿圈18啮合的状态。此外，在图3中，在公转齿轮20的侧面显示有箭头，以便能够把握公转齿轮20旋转的情形。该箭头在图3的(A)的状态下在附图上在正上方示出。

若从图3的(A)示出的状态使输入轴12沿顺时针方向旋转45度，则根据圆形凸轮24的动作，公转齿轮20也沿顺时针方向公转45度。另外，由于公转齿轮20与齿圈18啮合，所以公转齿轮20沿逆时针方向自转与齿轮齿的数量相当的角度。其结果是，公转齿轮20成为图3的(B)所示的那种状态。比较图3的(A)与图3的(B)可知：随着 圆形凸轮24沿顺时针方向旋转45度，公转齿轮20也沿顺时针方向公转45度，从而在附图上移动至向右上侧偏心的位置。另外，描绘于公转齿轮20的箭头的方向与图3的(A)相同大致指向附图上的正上方。这能够被认为是因为在使公转齿轮20沿顺时针方向公转时，由于与齿圈18的啮合在公转齿轮20产生的逆时针方向的自转大致抵消顺时针方向的公转。

若从图3的(B)示出的状态使输入轴12进一步沿顺时针方向旋转45度，则公转齿轮20移动至图3的(C)示出的位置。该状态相对于图3的(A)示出的状态处于公转齿轮20向顺时针方向公转了90度的状态。另外，随着公转齿轮20一边与齿圈18啮合一边公转至该位置，公转齿轮20向逆时针方向自转与齿轮齿的数量相当的角度。另外，被设置于公转齿轮20的箭头的方向与图3的(B)相同依然成为大致指向附图上的正上方的状态。

若从图3的(C)示出的状态使输入轴12进一步沿顺时针方向旋转，使公转齿轮20向图3的(D)示出的状态、图3的(E)示出的状态、图3的(F)示出的状态、图3的(G)示出的状态以及图3的(H)示出的状态移动，则正好使输入轴12旋转一圈，成为图3的(I)示出的状态。另外，若与图3的(A)进行比较，则显示于公转齿轮20的箭头的方向沿逆时针的方向旋转公转齿轮20与齿圈18的齿数之差的量。例如，在公转齿轮20的齿数比齿圈18的齿数少一个的情况下，公转齿轮20所产生的顺时针方向的公转与逆时针方向的自转成为大致相互抵消的大小，但严格来说，每公转一圈，自转的角度增大一个齿轮齿程度的量。这是因为公转齿轮20的齿轮齿的数量形成为比齿圈18的齿轮齿的数量少一个齿，其结果是，为了使公转齿轮20一边与齿圈18啮合一边沿顺时针方向公转一圈，公转齿轮20必须沿逆时针方向自转一圈，并且多自转一个齿的量。

这样，在本实施方式的减速机2中，若使输入轴12旋转一圈，则公转齿轮20向相反方向自转相当于与齿圈18的齿轮齿的数量之差的齿数量。例如，若将齿圈18的齿数设为50个，将公转齿轮20的齿数设为49个，则每使输入轴12旋转一圈，公转齿轮20向相反方向自转五十分之一圈(因此，360度/50＝7.2度)。

另外，也可以以下述方式考虑使输入轴12旋转时的公转齿轮20的动作。首先，若使输入轴12旋转，则公转齿轮20通过圆形凸轮24进行以输入轴12(以及齿圈18的中心轴)为中心的公转。另一方面，由于公转齿轮20与齿圈18啮合，所以公转齿轮20一边在齿圈18上滚动一边进行自转。

这里，公转齿轮20被形成为比齿圈18略小。因此，公转齿轮20即使实际上几乎不旋转(正确而言，是自转)，只要略微平行移动也能够在齿圈18之上滚动。例如，在图3的(A)所示的状态与图3的(B)所示的状态下，公转齿轮20几乎没有旋转，只不过略微向右下方向移动。尽管如此，公转齿轮20相对于齿圈18啮合的位置从齿圈18的中心位置移动45度。即，公转齿轮20在齿圈18上滚动。另外，针对图3的(B)所示的状态与图3的(C)所示的状态也相同，公转齿轮20几乎没有旋转，只不过向大致下方的略微靠右移动。尽管如此，公转齿轮20相对于齿圈18啮合的位置进一步移动45度。即，公转齿轮20在齿圈18上滚动。

这样，若将公转齿轮20形成为相对于齿圈18略小，则仅通过以振摆回转的方式使公转齿轮20移动(摆动)，就能够使公转齿轮20几乎不自转地在齿圈18上滚动。而且，在公转齿轮20返回到原来的位置为止(例如，到图3的(A)或者图3的(I)所示的位置为止)的期间，只产生与齿圈18和公转齿轮20的齿数之差相当的角度的自转。

此外，若如上述那样使输入轴12旋转一圈，则公转齿轮20摆动一圈。这表示若使输入轴12以高速旋转，则公转齿轮20猛烈地摆动，从而担心产生伴随于此的振动。但是，如上所述，在本实施方式的减速机2中设置有两个公转齿轮20(参照图2)，这些公转齿轮20以相互各错开半个周期的方式进行公转。因此，由一方的公转齿轮20的摆动产生的振动被由另一方的公转齿轮20的摆动产生的振动抵消，使得减速机2整体能够避免振动的产生。

如上所述，即使使本实施方式的公转齿轮20公转，实际上公转齿轮20也只不过一边稍作自转一边在齿圈18的内侧稍稍摆动。若这样考虑，也能够理解利用内销30导出公转齿轮20的自转。即，如图2所示，作为一个例子，在本实施方式的公转齿轮20设置有四个贯通孔28，在 这些贯通孔28中分别插入有内销30。

这里，若将贯通孔28的大小设定为相对于内销30的直径在某种程度上大一些，则利用贯通孔28与内销30之间的间隙吸收公转齿轮20在齿圈18内摆动的动作，从而能够仅导出公转齿轮20的自转。以下，对这一点进行说明。

图4是表示本实施方式的利用内销30导出公转齿轮20的自转的情形的说明图。首先，对贯通孔28的大小进行说明。如图4的(A)所示，在使公转齿轮20的中心位置与齿圈18的中心位置一致时，贯通孔28与内销30的位置重叠，并形成为半径比内销30的半径大c的孔。这里，“c”是公转齿轮20相对于齿圈18的中心位置的偏心量。

通过圆形凸轮24使这样形成有贯通孔28的公转齿轮20在附图上向上侧偏心。于是，公转齿轮20向上方偏心长度c，由此，如图4的(B)所示，成为贯通孔28的下侧与内销30的外周抵接的状态。

另外，若通过圆形凸轮24使公转齿轮20在附图上向右侧偏心，则如图4的(C)所示，贯通孔28的左侧与内销30抵接。同样地，若使公转齿轮20在附图上向下侧偏心，则如图4的(D)所示，贯通孔28的上侧与内销30抵接，若在附图上向左侧偏心，则如图4的(E)所示，在贯通孔28的右侧，贯通孔28与内销30抵接。

这样，在本实施方式的减速机2中，将贯通孔28的大小设为相对于内销30大相当于偏心量c的量，由此，能够吸收公转齿轮20在齿圈18内摆动的动作。此外，“将贯通孔28的大小设为相对于内销30大相当于偏心量c的量”也能够说成将贯通孔28的半径设为比内销30的半径大偏心量c的量，还能够说成将贯通孔28的直径设为比内销30的直径大偏心量c的两倍(2c)的量。另一方面，若公转齿轮20自转，则贯通孔28的位置移动，由此该动作被传递至内销30。因此，能够仅导出公转齿轮20的自转的动作。

这样导出的公转齿轮20的自转被传递至安装有内销30的上盖板16以及下盖板32(参照图2)。其结果是，公转齿轮20的自转从被固定于上盖板16的输出轴14输出至减速机2的外部。

这里，参照图4的(B)～图4的(E)可知，在公转齿轮20在齿圈18的内侧摆动的期间，贯通孔28与内销30始终在一处抵接，而且抵接位置始终移动。因此，若在哪一处存在贯通孔28与内销30的间隙过小的地方，则在该处，贯通孔28与内销30干扰使减速机2成为锁定状态。由于无法避免贯通孔28、内销30在制造时多少产生制造误差的情况，所以为了避免这样的情况，需要将贯通孔28与内销30之间的间隙具有富余地形成为较大。

因此，在本实施方式这种动作原理的减速机2中，在贯通孔28与内销30之间产生缝隙，使得贯通孔28与内销30之间的扭矩传递延迟该缝隙的量而产生无法得到输出扭矩的期间、或者产生输入轴12停止而输出轴14却发生晃动这种不妥的情况。因此，在本实施方式的减速机2中，通过采用在贯通孔28与芯部50之间夹装外管部48的构造，抑制或者避免这种不妥的情况。

图5是表示本实施方式的公转齿轮20与内销30的剖视图。图5的(A)是表示公转齿轮20与内销30的配置的图，图5的(B)是表示外管部48承受负荷前后的概要的图。此外，图5的(A)所示的内销30的数量为八组。

如图5的(A)所示，本实施方式的内销30在贯通孔28内配置外管部48，并在外管部48的内部配置芯部50。内销30设置外管部48，并在外管部48内设置外径比外管部48的内径小的芯部50。外管部48的弹性模量比芯部50的弹性模量小。对于芯部50的刚性而言，只要是能够耐减速机2的最大负荷的销即可。外管部48为空心销。芯部50可以是实心销，也可以是空心销。

若在该状态下承受载荷，则如图5的(B)所示，外管部48变形并与芯部50接触。在该状态下进一步从公转齿轮20承受负荷的情况下，支承负荷的部件成为芯部50。因此，在承受高负荷的情况下具有与以往相同的刚性。另外，作为减速机2的决定定位精度的只是外管部48，因此能够减少高精度的部件件数。并且，以在低负荷时与以往相比较芯部50与公转齿轮20的接触数量变少的方式进行设计，因此能够降低起动扭矩。另外，在公转齿轮20中没有追加机构，无需新设用于配置其他机构的区域，因此能够不减少内销30的配置数量地进行安装。

外管部48的材质为钢材、氟树脂、橡胶以及PEEK(聚醚醚酮)等。芯部50的材质需要耐高负荷。例如，芯部50的材质为钢材。

此外，将此时的外管部48与芯部50的间隙的关系设为吸收加工公差并且外管部48在变形时不破损。

优选在芯部50的外周设置有多个外管部48。据此，通过使各外管部48的弹性模量不同而使加工公差的吸收变得容易。

优选芯部50的数量为六组以下。据此，低负荷时的芯部50接触的数量减少，因此能够降低起动扭矩。并且，由于用于定位的芯部50接触的数量较少，所以高精度部件件数减少而能够降低成本。

优选芯部50的数量为四组以下。据此，低负荷时的芯部50接触的数量减少，因此能够进一步降低起动扭矩。并且，由于用于定位的芯部50接触的数量较少，所以高精度部件件数减少而能够进一步降低成本。

优选芯部50与外管部48之间成为空间(空气层)。据此，外管部48的变形变得容易。

接下来，针对配置有内销30的数量与特性，在图6的(A)～的(C)中示出。

图6是表示本实施方式的减速机2的特性的图。图6的(A)是表示减速机2的相对于内销30的数量的刚性偏差以及负荷的图，图6的(B)是表示相对于基于内销30的数量的输入轴方向的减速机2的刚性的图，图6的(C)是表示相对于基于内销30的数量/外管部48的有无的输入轴方向的减速机2的起动扭矩的图。

如图6的(A)所示，对于减速机2的刚性偏差而言，越增加内销30的数量，则该刚性偏差越小。另外，对于减速机2的负荷而言，越增加内销30的数量，则该负荷由于负荷的分散而越小。

如图6的(B)所示，对于减速机2的相对于输入轴方向的刚性的偏差而言，内销30的数量越多，则该刚性的偏差越小。

如图6的(C)所示，对于减速机2的起动扭矩的偏差而言，与以 往的没有外管部的减速机的起动扭矩的偏差相比变小。另外，起动扭矩的偏差由于内销30的数量增加而变小。

根据本实施方式，设置外管部48，并在外管部48内设置外径比外管部48的内径小的芯部50，外管部48的弹性模量比芯部50的弹性模量小，因此若通过在外管部48的定位，公转齿轮20承受载荷，则首先外管部48沿旋转方向弯曲。若为某种程度以上的载荷，则变形的外管部48与外管部48内部的芯部50接触。换句话说，利用外管部48的变形吸收位置误差，由此能够吸收加工公差并降低齿隙。因此，能够提供能够兼顾高刚性与高扭矩的减速机2。

另外，由于不减少配置有芯部50的数量而解决相关问题，所以能够维持刚性偏差、寿命等特性。

通过在外管部48的定位，能够利用外管部48的变形吸收位置误差，因此能够吸收加工公差降低齿隙。

由于用于定位的内销30接触的数量较少，所以高精度部件件数减少能够降低成本。

由于低负荷时的芯部50接触的数量减少，所以能够降低起动扭矩。

由于不减少配置有内销30的数量而解决相关问题，所以能够维持刚性偏差、寿命等特性。

此外，多个外管部48的弹性模量也可以为恒定。另外，多个芯部50的弹性模量也可以为恒定。

另外，在本构造中，通过使内销30的直径具有多个来吸收加工公差，从而不需要调整，另外，也能够实现驱动扭矩的降低。

并且，也可以在外管部48内部配置外管部48并且在其内部配置芯部50。此时，外管部48的层数也可以是几个。

机器人

如上所述，本实施方式的减速机2能够实现较大的减速比，并且能够防止输出的延迟、输出轴14的晃动。因此，本实施方式的减速机2 作为被安装于如机器人手的关节等那样要求精密的动作的部分的减速机特别适合。

图7是表示将本实施方式的减速机2组装于机器人手的关节部分等的情形的说明图。在图7的(A)示出的机器人手100中，在两根相对的手指102的三处设置有关节，在该关节部分组装有减速机2。另外，在图7的(B)示出的机器人200中，在机器人的臂部分与机器人手100的连接部、臂部分的肘的部分、或者臂部分的根部的部分等组装有减速机2。因此，能够防止组装有减速机2的关节部分的输出延迟、输出轴14的晃动，从而能够顺利地进行关节的动作。

以上，对本实施方式的减速机以及机器人进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，能够在不脱离其主旨的范围内实施各种实施方式。

附图标记说明：

2...减速机；10...主体部；12...输入轴；14...输出轴；16...上盖板；18...齿圈；20...公转齿轮(齿轮)；22...轴孔；24...圆形凸轮；26...轴承；28...贯通孔；30...内销；32...下盖板；34...螺母；48...外管部；50...芯部；100...机器人手；102...指；200...机器人。