特許 7170455 締結構造および産業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-04

(45)【発行日】2022-11-14

(54)【発明の名称】締結構造および産業機械

(51)【国際特許分類】

   F16B 5/02 20060101AFI20221107BHJP

   F16H 1/32 20060101ALI20221107BHJP

【ＦＩ】

F16B5/02 E

F16H1/32 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018149781

(22)【出願日】2018-08-08

(65)【公開番号】P2020024026

(43)【公開日】2020-02-13

【審査請求日】2021-07-12

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(72)【発明者】

【氏名】王 宏猷

(72)【発明者】

【氏名】中村 江児

(72)【発明者】

【氏名】増田 智彦

(72)【発明者】

【氏名】赤尾 正貴

【審査官】児玉 由紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１０５７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２０４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８５４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２２９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４３５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－９８８４５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ ５／００－ ５／１２

２３／００－４３／０２

Ｆ１６Ｈ １／２８－ １／４８

４８／００－４８／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボルトと、
前記ボルトに貫通された貫通孔と、
ビッカース硬度が３００Ｈｖ以上であり前記ボルトを受ける座面部と、
前記貫通孔を貫通した前記ボルトが固定される支持部と、を備える締結構造であって、
前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である、締結構造。

【請求項2】

前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの前記緩み開始角度は、０．０６×Ｌ／ｄ^４〔°〕以下である、請求項１に記載の締結構造。

【請求項3】

前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの前記緩み開始角度は、０．０３×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である、請求項１又は２に記載の締結構造。

【請求項4】

前記座面部及び前記支持部の一方が、減速機である、請求項１～３のいずれか一項に記載の締結構造。

【請求項5】

前記座面部及び前記支持部の一方が、減速機のキャリアの第１部分であって、
前記座面部及び前記支持部の他方が、減速機のキャリアの第２部分である、請求項１～３のいずれか一項に記載の締結構造。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の締結構造を備える、産業機械。

【請求項7】

ボルトと、
３００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有し前記ボルトの頭部を受ける座面部と、
前記ボルトに貫通された貫通孔と、
前記貫通孔を貫通した前記ボルトが固定される支持部と、を備える締結構造であって、
前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である、締結構造。

【請求項8】

ボルトと、
３００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有し前記ボルトの頭部を受ける座面部と、
前記ボルトが固定される支持部と、を備える締結構造であって、
前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記座面部と前記支持部との間に位置する貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である、締結構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボルトを用いた締結構造、及び、この締結構造を含む産業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

ボルトを用いた締結が、広く種々の分野で実施されている。一例として、偏心揺動型等の減速機（特許文献１）は、当該減速機から回転を出力される部材と、ボルトを用いて締結される。減速機の出力は、高速駆動の要求から増大を続け、これにともなって、締結に用いられるボルトの数量も増加してきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－６５３０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、減速機には小型化の要望もあり、設置可能なボルト数量には限界がある。その一方で、各ボルトの締め付け力を増大させると、減速機が変形する。このような変形は、締結構造自体に緩みや遊びを生じ、最終的に締結構造の破損に至ることもある。

【0005】

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、締結状態を安定して維持することができる締結構造及びこの締結構造を含む産業機械の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による第１の締結構造は、
ボルトと、
前記ボルトに貫通された貫通孔と、
ビッカース硬度が３００Ｈｖ以上であり前記ボルトの頭部を受ける座面部と、
前記貫通孔を貫通した前記ボルトが固定される支持部と、を備え、
前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である。

【0007】

本発明による第２の締結構造は、
ボルトと、
３００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有し前記ボルトの頭部を受ける座面部と、
前記ボルトに貫通された貫通孔と、
前記貫通孔を貫通した前記ボルトが固定される支持部と、を備える締結構造であって、
前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である。

【0008】

本発明による第３の締結構造は、
ボルトと、
３００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有し前記ボルトの頭部を受ける座面部と、
前記ボルトが固定される支持部と、を備える締結構造であって、
前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記座面部と前記支持部との間に位置する貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である。

【0009】

本発明による第４の締結構造は、
ボルトと、
前記ボルトに貫通された貫通孔と、３００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有し前記ボルトの頭部を受ける座面部と、を有する第１部材と、
前記貫通孔を貫通した前記ボルトが固定される第２部材と、を備え、
前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上である。

【0010】

本発明による第１～第４の締結構造において、前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの前記緩み開始角度は、０．０６×Ｌ／ｄ^４〔°〕以下としてもよい。

【0011】

本発明による第１～第４の締結構造において、前記ボルトの呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし前記貫通孔の深さをＬ〔ｍｍ〕として、前記ボルトの前記緩み開始角度は、０．０３×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上としてもよい。

【0012】

本発明による第１～第３の締結構造において、前記座面部及び前記支持部の一方が、減速機であってもよい。本発明による第４の締結構造において、前記第１部材及び前記第２部材の一方が、減速機であってもよい。

【0013】

本発明による第１～第３の締結構造において、
前記座面部及び前記支持部の一方が、減速機のキャリアの第１部分であって、
前記座面部及び前記支持部の他方が、減速機のキャリアの第２部分であってもよい。
本発明による第４の締結構造において、
前記第１部材及び前記第２部材の一方が、減速機のキャリアの第１部分であって、
前記第１部材及び前記第２部材の他方が、減速機のキャリアの第２部分であってもよい。

【0014】

本発明による産業機械は、上述した本発明による締結構造のいずれかを備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、締結状態を安定して維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実施の形態を説明するための図であって、締結構造の適用対象例としての減速機を示す縦断面図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】図３は、締結構造を含む産業機械を示す斜視図である。

【図4】図４は、締結構造を示す断面図である。

【図5】図５は、図４の締結構造に含まれる減速機を示す平面図である。

【図6】図６は、緩み開始角度を説明するための図であって、ボルトを緩める際におけるトルクとボルトの回転角度との関係を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態について説明する。図１～図６は、締結構造の一実施の形態を説明するための図である。以下においては、本実施の形態に係る締結構造を、一例として、減速機、とりわけ偏心揺動型の減速機に適用した例について説明する。ただし、以下に説明する例に限られず、本実施の形態に係る締結構造を、ボルトを用いて締結された種々の締結製品に適用することが可能である。

【0018】

まず、図１及び図２を参照して、偏心揺動型減速機１０の全体的な構成について説明する。減速機１０は、ケース２０とキャリア３０とクランクシャフト４０と二個の外歯歯車５０ａ，５０ｂとを有している。ケース２０は、内歯２５を有している。クランクシャフト４０は、キャリア３０に支持されて、二個の外歯歯車５０ａ，５０ｂを駆動する。この減速機１０では、外歯歯車５０ａ，５０ｂの外歯５５が内歯２５と噛み合うことにより、キャリア３０は、回転軸線ＲＡを中心としてケース２０に対して相対回転する。以下において、回転軸線ＲＡと平行な方向を軸方向ＤＡとし、回転軸線ＲＡと直交する方向を径方向ＤＲとする。軸方向ＤＡ及び径方向ＤＲは、回転軸線ＲＡを中心とする円周方向ＤＣと直交している。

【0019】

ケース２０は、略円筒状のケース本体２１と、ケース本体２１の内面に保持された内歯ピン２４と、を有している。ケース本体２１には、円周方向ＤＣに沿って配列されたピン溝が形成されている、ピン溝は、軸方向ＤＡに延び、円柱状の内歯ピン２４を収容保持している。内歯ピン２４は、軸方向ＤＡに延び、内歯２５を形成している。

【0020】

キャリア３０は、一対の軸受１２を介して回転軸線ＲＡを中心として回転可能となるようケース２０によって保持されている。キャリア３０は、ボルト（第２ボルト）Ｂ２によって互いに固定されたキャリアベース部（「第１部分」とも呼ぶ）３１及びプレート部（「第２部分」とも呼ぶ）３２を有している。ボルトＢ２の中心軸線は、軸方向ＤＡと平行となっている。キャリアベース部３１は、円板上のベースプレート部３１ａと、ベースプレート部３１ａから突出した複数の柱部３１ｂと、を有している。図示された例において、ベースプレート部３１ａ及び複数の柱部３１ｂは、一体的に形成されている。図２に示すように、複数の柱部３１ｂは、回転軸線ＲＡを中心とした円周方向ＤＣに等間隔を開けて設けられている。図示された例において、三つの柱部３１ｂが設けられている。柱部３１ｂの先端面には、ボルトＢ２と噛み合う螺子穴（第２螺子穴）ＳＨ２が形成されている。また、プレート部３２には、ボルトＢ２が噛み合うことなく貫通した貫通孔（第２貫通孔）ＴＨ２が形成されている。ボルトＢ２と貫通孔ＴＨ２との間には隙間があいている。

【0021】

キャリア３０のキャリアベース部３１及びプレート部３２には、それぞれ、回転軸線ＲＡ上に位置する中央孔３４が形成されている。また、キャリア３０には、キャリアベース部３１及びプレート部３２を貫通する貫通孔３５が形成されている。複数の貫通孔３５が、回転軸線ＲＡを中心とした円周方向ＤＣに等間隔をあけて、キャリアベース部３１及びプレート部３２にそれぞれ設けられている。図示された例において、キャリアベース部３１及びプレート部３２に三つの貫通孔３５が設けられている。

【0022】

キャリアベース部３１及びプレート部３２に形成された貫通孔３５内に、軸受１３ａ，１３ｂが設けられている。軸方向に設けられた一対の軸受１３ａ，１３ｂによって、クランクシャフト４０がキャリア３０に対して回転可能に保持されている。なお、クランクシャフト４０の回転軸線ＲＡＣは、軸方向ＤＡと平行になっている。クランクシャフト４０は、軸方向ＤＡに配列された二個の偏心体４１ａ，４１ｂと、入力歯車４２と、を有している。各偏心体４１ａ，４１ｂは、円板状または円柱状の外形状を有している。二個の偏心体４１ａ，４１ｂの中心軸線ＣＡａ，ＣＡｂは、クランクシャフト４０の回転軸線ＲＡＣを中心として対称的に偏心されている。

【0023】

二個の外歯歯車５０ａ，５０ｂは、キャリア３０のキャリアベース部３１のベースプレート部３１ａとプレート部３２との間に形成されたスペース内に配置されている。二個の外歯歯車５０ａ，５０ｂは、軸方向ＤＡに配列されている。図２に示すように、各外歯歯車５０ａ，５０ｂには、中央に位置する中央孔５１が形成されている。外歯歯車５０ａ，５０ｂは、中央孔５１を中心とした外周縁に沿って配列された外歯５５を有している。外歯５５の歯数は、ケース２０の内歯２５の歯数よりも少ない（一例として、一つだけ少ない）。また、外歯歯車５０ａ，５０ｂの外径は、ケース２０の内径よりも若干小さくなっている。

【0024】

また、各外歯歯車５０ａ，５０ｂには、中央孔５１を中心とした円周方向にそって等間隔あけて設けられた偏心体挿通孔５２ａ，５２ｂが形成されている。偏心体挿通孔５２ａ，５２ｂには、軸受１３ｃ，１３ｄがそれぞれ配置されている。この軸受１３ｃ，１３ｄによって、クランクシャフト４０の偏心体４１ａ，４１ｂが保持されている。

【0025】

さらに、各外歯歯車５０ａ，５０ｂには、中央孔５１を中心とした円周方向ＤＣに沿って等間隔あけて設けられた柱部挿通孔５３ａ，５３ｂが形成されている。各外歯歯車５０ａ，５０ｂにおいて、柱部挿通孔５３ａ，５３ｂ及び偏心体挿通孔５２ａ，５２ｂは、中央孔５１を中心とした円周方向に沿って交互に配置されている。キャリアベース部３１の各柱部３１ｂが、外歯歯車５０ａ，５０ｂの対応する柱部挿通孔５３ａ，５３ｂを貫通している。

【0026】

以上の構成を有した減速機１０では、モータ等の駆動装置６０からのトルクが入力歯車４２に伝達される。図示された例において、駆動装置６０の入力軸６１がキャリア３０の中央孔３４及び外歯歯車５０ａ，５０ｂの中央孔５１に挿入され、入力歯車４２に噛み合っている。入力軸６１は、回転軸線ＲＡを中心として回転する。駆動装置６０から入力歯車４２に回転が伝達されると、クランクシャフト４０が、回転軸線ＲＡＣを中心として回転する。このとき第１及び第２偏心体４１ａ，４１ｂは、偏心回転する。また、各外歯歯車５０ａ，５０ｂは、第１及び第２偏心体４１ａ，４１ｂの偏心回転にともなって揺動する。より厳密には、各外歯歯車５０ａ，５０ｂは、キャリア３０に対して、回転軸線ＲＡを中心とした円周経路を並進動作する。さらに、外歯歯車５０ａ，５０ｂの揺動時、外歯歯車５０ａ，５０ｂの外歯５５がケース２０の内歯２５と噛み合う。そして、外歯５５の歯数が内歯２５の歯数よりも少ないので、外歯歯車５０ａ，５０ｂは、ケース２０に対して揺動回転する。つまり、外歯歯車５０ａ，５０ｂは、回転軸線ＲＡを中心として公転しながら、さらに自身の中心軸線を中心として自転する。この結果、クランクシャフト４０を介して外歯歯車５０ａ，５０ｂを支持するキャリア３０も、その中心軸線を回転軸線ＲＡとして、ケース２０に対して回転する。このようにして、駆動装置６０の入力軸６１から入力された回転が、減速されて、２０とキャリア３０との相対回転として出力される。

【0027】

以上に説明した減速機１０は、例えば産業機械ＩＭに組み込まれて使用される。より具体的には、ロボットの旋回胴や腕関節等の旋回部、各種工作機械の旋回部等に、駆動装置とともに減速機１０が使用され得る。図３に示された具体例として、ロボット６のベース６Ｘにケース２０を固定し、ロボット６の旋回胴６Ｙにキャリア３０を接続することにより、ベース６Ｘに対して旋回胴６Ｙを高トルクで回転させ且つ当該旋回胴６Ｙの回転を高精度に制御することができる。

【0028】

ここで、図４は、図３に示された産業機械ＩＭにおける減速機１０のベース６Ｘ及び旋回胴６Ｙへの接続部を示している。なお、図４は、減速機１０のベース６Ｘ及び旋回胴６Ｙへの接続部を構成する部分のみを示しており、例えば外歯歯車５０ａ，５０ｂやクランクシャフト４０等の図示を省略している。図５は、回転軸線ＲＡに沿った方向から図４の減速機１０を示す平面図である。図５に示す例では、キャリア３０のキャリアベース部３１の側から減速機１０を示している。なお、図示や理解等の便宜から、図４及び図５に示された減速機１０のケース２０及びキャリア３０は、減速機１０の全体構成および動作を説明することを目的として参照した図１及び図２に示された例と、部分的に異なる形状及び寸法を有しているが、同様の動作および機能を有している。

【0029】

まず、減速機１０とベース６Ｘとの接続部について説明する。図４に示すように、ケース２０のケース本体２１は、径方向ＤＲにおいて回転軸線ＲＡから離間する側となる外側に突出したフランジ部２２を有している。図５に示すように、フランジ部２２は、環状に形成されている。フランジ部２２には、複数の貫通孔（第１貫通孔）ＴＨ１が形成されている。複数の貫通孔ＴＨ１は、周方向ＤＣに沿って等間隔に配置されている。一方、ロボット６のベース６Ｘには、図４に示すように、各貫通孔ＴＨ１に対面する位置に、螺子穴（第１螺子穴）ＳＨ１が形成されている。そして、ボルト（第１ボルト）Ｂ１が、減速機１０の対応する貫通孔ＴＨ１を噛み合うことなく通過して、ベース６Ｘの対応する螺子穴ＳＨ１に噛み合っている。このように、複数のボルトＢ１を用いて、減速機１０とベース６Ｘが結合されている。ボルトＢ１の中心軸線は、軸方向ＤＡと平行になっている。また、ボルトＢ１と貫通孔ＴＨ１との間には隙間があいている。

【0030】

次に、キャリア３０と旋回胴６Ｙとの接続部について説明する。図５に示すように、キャリア３０の旋回胴６Ｙを向く面には、複数の螺子穴（第３螺子穴）ＳＨ３が形成されている。図５に示された例において、周方向ＤＣに隣り合う二つのクランクシャフト４０用の貫通孔３５の間となる三つの領域のそれぞれに、六つの螺子穴ＳＨ３が形成されている。一方、ロボット６の旋回胴６Ｙには、図４に示すように、各螺子穴ＳＨ１に対面する位置に、貫通孔（第３貫通孔）ＴＨ３が形成されている。そして、ボルト（第３ボルト）Ｂ３が、旋回胴６Ｙの対応する貫通孔ＴＨ３を通過して、減速機１０の対応する螺子穴ＳＨ３に噛み合っている。このように、複数のボルトＢ３を用いて、減速機１０と旋回胴６Ｙが結合されている。ボルトＢ３の中心軸線は、軸方向ＤＡと平行になっている。また、ボルトＢ３と貫通孔ＴＨ３との間には隙間があいている。

【0031】

ところで、従来技術の欄でも言及したように、例えば高速駆動の要求から、減速機１０の高出力化が進んでいる。減速機１０からの出力が大きい場合、減速機１０と旋回胴６Ｙとの結合および減速機１０と旋回胴６Ｙとの結合をより堅固とする必要がある。その一方で、減速機１０には小型化の要望もあり、図４や図５に示すように、配置スペースの観点からボルト数量を増加させることが難しいこともある。また、各ボルトによる締め付け力を増した場合には、ボルトの座面を形成する座面部が陥没等の変形を来してしまう。陥没等の変形が生じると、ボルトの締め付け力は簡単に緩んでしまう。

【0032】

一方、本実施の形態では、ボルトを用いた締結構造ＦＳの締結状態を安定して維持するための工夫がなされている。具体的な構成として、ボルトと、ボルトに貫通された貫通孔を有した第１部材Ｍ１と、貫通孔を貫通したボルトが噛み合う螺子穴を有した第２部材Ｍ２と、を有した締結構造ＦＳにおいて、まず、第１部材Ｍ１のボルトの頭部ＨＰを受ける座面部でのビッカース硬度が３００Ｈｖ以上となっている。加えて、ボルトの緩み開始角度を、「０．０２×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以上としている。ここで、緩み開始角度を特定するために用いられる「Ｌ」は、貫通孔の深さ〔ｍｍ〕のことであり、「ｄ」はボルトの呼び径〔ｍｍ〕のことである。また、第２部材Ｍ２は、ボルトが固定されるようになる支持部を構成する。

【0033】

図４及び図５に示された例において、第１の締結構造ＦＳが、減速機１０、とりわけケース２０のフランジ部２２を第１部材Ｍ１として、ロボット６のベース６Ｘを第２部材Ｍ２として、構成されている。この第１の締結構造ＦＳにおいて、ケース本体２１のフランジ部２２の表面のうちの、各貫通孔ＴＨ１の周囲となる領域が、ボルトＢ１の頭部ＨＰによって加圧される座面部ＳＳ１を形成している。そして、座面部ＳＳ１でのビッカース硬度が３００Ｈｖ以上となっている。さらに、このボルトＢ１の緩み開始角度が「０．０２×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以上となっている。また、第１の締結構造ＦＳにおいて、ベース６Ｘが支持部ＳＰ１を構成している。

【0034】

また、図４及び図５に示された例において、第２の締結構造ＦＳが、キャリア３０のプレート部（第２部分）３２を第１部材Ｍ１として、キャリア３０のキャリアベース部（第１部分）３１、とりわけキャリアベース部３１の柱部３１ｂを第２部材Ｍ２として、構成されている。この第２の締結構造ＦＳにおいて、プレート部３２の表面のうちの、各貫通孔ＴＨ２に対面して形成された凹部ＲＰの底面が、ボルトＢ２の頭部によって加圧される座面部ＳＳ２を形成している。この凹部ＲＰは、ボルトＢ２の頭部を収容する収容部を形成している。そして、座面部ＳＳ２でのビッカース硬度が３００Ｈｖ以上となっている。さらに、ボルトＢ２の緩み開始角度が「０．０２×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以上となっている。また、第２の締結構造ＦＳにおいて、キャリアベース部３１が支持部ＳＰ２を構成している。

【0035】

さらに、図４及び図５に示された例において、第３の締結構造ＦＳが、ロボット６の旋回胴６Ｙを第１部材Ｍ１として、減速機１０、とりわけ減速機１０のキャリア３０（より詳しくは、キャリアベース部３１のベースプレート部３１ａ）を第２部材Ｍ２として、構成されている。この第３の締結構造ＦＳにおいて、旋回胴６Ｙの表面（内面）のうちの、各貫通孔ＴＨ３の周囲となる領域が、ボルトＢ２の頭部によって加圧される座面部ＳＳ３を形成している。そして、座面部ＳＳ３でのビッカース硬度が３００Ｈｖ以上となっている。さらに、ボルトＢ３の緩み開始角度が「０．０２×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以上となっている。また、第２の締結構造ＦＳにおいて、キャリアベース部３１が支持部ＳＰ３を構成している。

【0036】

ここで、ビッカース硬度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠して測定される値であり、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ製の硬度試験機８１０－３５２を用いて測定される。

【0037】

一方、緩み開始角度とは、ボルトＢ１～Ｂ３を緩めるためのトルクが急激に低下するまでにボルトＢ１～Ｂ３を回転させる角度〔°〕のことを意味している。ボルトを緩める際、一般的に、ボルトに加えるトルクとボルトの回転角度との関係は図６に示すようになる。すなわち、ボルトを一定の回転角度だけ回転させて当該ボルト緩める間、トルクは僅かであるが少しずつ低下する。このときの低下は、概ね連続的となっている。その一方で、ボルトを一定の回転角度だけ回転させると、急激に締め付け力が低下し、ボルトを回転させるためのトルクが急激に低下する。このようにトルクが急激に変化する直前までにボルトを回転させた角度〔°〕を、緩み開始角度と呼ぶ。ボルトの緩み開始角度〔°〕は、ボルトを緩めるために加えたトルクとボルトの回転角度との関係を調べてグラフ化することにより、すなわち図６のグラフを作成することで、特定することができる。

【0038】

なお、本実施の形態において、緩み開始角度〔°〕の最小値は、貫通孔の深さＬ〔ｍｍ〕及びボルトの呼び径ｄ〔ｍｍ〕、さらに、ボルトと座面の摩擦係数〔μｗ〕とボルトの螺子部と支持部の摩擦係数〔μｓ〕を考慮して決定される。ボルトＢ１～Ｂ３の螺子穴ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３内に位置する部分は、当該部分の全長に亘って螺子穴ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３と噛み合うことができる。その一方で、ボルトＢ１～Ｂ３の貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３内に位置する部分は、当該ボルトＢ１～Ｂ３を緩めるためのトルクによって、貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３に拘束されることなくねじれを生じさせる。そこで、ボルトのうちの貫通孔内に位置する部分でのねじれ角度の影響を省くため、緩み開始角度の最小値を貫通孔の深さＬ〔ｍｍ〕及びボルトの呼び径ｄ〔ｍｍ〕を考慮して決定している。

【0039】

座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３でのビッカース硬度を３００Ｈｖ以上とすることにより、より好ましくは４００Ｈｖ以上とすることにより、さらに好ましくは４５０Ｈｖ以上とすることにより、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３における陥没等の変形を効果的に抑制しながら、高い締め付け力でボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３を螺子穴ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３に締め付けることが可能となる。なお、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３でのビッカース硬度は、焼き入れの有無や焼き入れ条件の変更によって、調整することができる。

【0040】

なお、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３を有する部品（部材）については、当該部品の全体ではなく、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３を含む部分表面にのみビッカース硬度を３００Ｈｖ以上とする硬化処理を行うことが好ましい。すなわち、部品の加工性と加工精度を重視して、全面硬化せず、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３のみ硬化を実施することが好ましい。具体的には、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３にレーザ焼入れを実施することにより、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３の硬度を上昇させることができる。部品全体焼入れよりも変形が少なく、部品形状の高精度を維持することができる。部分硬化処理は、レーザ焼入れに限られず、高周波焼入れや、表面に高面圧を加える処理を使用することもできる。

【0041】

また、ボルトの緩み開始角度を「０．０２×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以上とすることで、より好ましくは「０．０３×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以上とすることで、さらに好ましくは「０．０４×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以上とすることで、必要以上にボルトの締め付け力を大きくすることなく、ボルトを用いた第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２の締結状態を安定して維持し得ることが確認された。なお、ボルトの緩み開始角度は、ボルトの締め付け力だけでなく、第１部材Ｍ１の表面硬度、ボルトと螺子穴の噛み合い長さ、ボルトと第１部材Ｍ１との摩擦力、第１部材Ｍ１と第２部材Ｍ２との摩擦力等を調整することによっても、調整することができる。

【0042】

なお、締結構造ＦＳを減速機１０に適用する場合、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３でのビッカース硬度を５００Ｈｖ以下とすることができる。減速機１０の使用、とりわけ産業機械ＩＭ用の減速機１０の使用においては、５００Ｈｖを超えるビッカース硬度が必要とされることは稀である。また、締結構造ＦＳの減速機１０への適用においては、メンテナンス時等における取り扱いが困難とならないよう、ボルトの緩み開始角度は「０．０６×Ｌ／ｄ^４」〔°〕以下となっていることが好ましい。

【0043】

以上に説明してきたように、本実施の形態において、締結構造ＦＳは、ボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３と、ボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３に貫通された貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３と、ビッカース硬度が３００Ｈｖ以上でありボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３を受ける座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３と、貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３を貫通したボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３が固定される支持部ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３と、を有している。より具体的には、締結構造ＦＳは、ボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３と、ボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３に貫通された貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３を有しボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３を受ける座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３でのビッカース硬度が３００Ｈｖ以上である第１部材Ｍ１，１０，２０，３２，６Ｙと、貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３を貫通したボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３が噛み合う螺子穴ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３を有した第２部材Ｍ２，６Ｘ，３１ａ，１０，３０と、を有している。ボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３の呼び径をｄ〔ｍｍ〕とし貫通孔ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３の深さをＬ〔ｍｍ〕として、ボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３の緩み開始角度は、０．０２×Ｌ／ｄ^４〔°〕以上となっている。このような締結構造ＦＳによれば、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３の硬度を十分に高い値として、座面部ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３の変形（例えば陥没）を効果的に回避しながら、十分に大きな緩み開始角度を確保することができる。そして、この緩み開始角度を大きくすることによって、ボルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３が第２部材Ｍ２，６Ｘ，３１ａ，１０，３０の螺子穴ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３に噛み合った状態を安定して維持することを可能にできる。

【0044】

上述した一実施の形態の具体例において、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２の一方を、減速機１０、とりわけ減速機１０のケース２０又はキャリア３０としている。したがって、ボルトを用いて減速機１０と第１部材Ｍ１又は第２部材Ｍ２とを安定して締結した状態に維持することができる。これにより、減速機１０の出力を上昇させて、高トルクを第１部材Ｍ１又は第２部材Ｍ２に出力することが可能となる。

【0045】

上述した一実施の形態の具体例において、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２の一方を減速機１０のキャリア３０の第１部分（キャリアベース部）３１とし、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２の他方を減速機１０のキャリア３０の第２部分（プレート部）３２としている。ボルトを用いてキャリア３０の第１部分３１と第２部分３２とを安定して締結した状態に維持することができる。したがって、小型の減速機１０の出力を上昇させて、高トルクを出力することが可能となる。

【0046】

具体例を参酌して一実施の形態を説明してきたが、具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加を行うことができる。

【0047】

例えば上述した具体例において、螺子穴を有した第２部材Ｍ２が、減速機１０またはロボット６の構成要素である例を示したが、この例に限られず、第２部材Ｍ２をナットとしてもよい。また、ボルトが噛み合う螺子穴は、図示された例のように有底穴であってもよいし、貫通孔であってもよい。

【0048】

また、締結構造ＦＳの適用対象が偏心揺動型の減速機である例を示したが、これに限られない。締結構造ＦＳの適用対象が、サイクロン型減速機であってもよいし、遊星歯車型減速機であってもよい。さらに、締結構造ＦＳの適用対象は、減速機に限られず、種々の歯車伝動装置等にも適用することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０ 減速機
２０ ケース
３０ キャリア
４０ クランクシャフト
５０ａ，５０ｂ 外歯歯車
ＩＭ 産業機械
ＦＳ 締結構造
Ｍ１ 第１部材
Ｍ２ 第２部材
ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３ 貫通孔
ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３ 螺子穴
ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３ 座面部
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３ 支持部
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ ボルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】