多田隈理一郎教授が研究に取り組む「球状歯車」は、独自の構造でX、Y、Zの３方向に無制限に回転できる。後編では、これまでの研究の経緯や今後の展望に迫る。球状歯車の製造は３Dプリンターを使った付加製造（AM）から始まり、工作機械の５軸マシニングセンタ（MC）の切削加工を経て、次はプレス加工で量産を狙う。

　球状歯車は小型で全方向に駆動するため、ロボットアームの関節部分に採用すると、より自由な動きを実現できる。この独自の構造は、当時山形大学の工学部４年生だった阿部一樹・東北大学特任助教の提案した機構が基となっている。

　ボールのような形状が特徴的な球状歯車だが、初めから球状だったわけではない。多田隈教授が研究を始めた時は、まず平面の歯車で全方向への駆動を実現した。上向きの歯がある板状の歯車で、XとYの２方向に動く平歯車とかみ合うことで自由に駆動する。平面の次は、曲面で２方向の歯車とかみ合う円筒形状の歯車も開発した。

　平面や円筒形状の歯車からさらに研究を重ね、４年前に球状歯車を完成させた。当初は３Dプリンターで樹脂を積層造形して作った。産業用に球状歯車の活用シーンを広げるには耐久性の向上が必要で、５軸MCを使いアルミ合金の切削加工を始めた。

　それまでと異なる素材や加工方法にしたことで、新たな課題が出てきた。多田隈教授は「金属製にすると、樹脂製より大きな反力がかかる。摩擦や振動など、形にしてみて初めて分かることも多い」と話す。だが技術的に大きな障壁はなく、解決のめどは立っているという。

　今後はプレス加工で球状歯車の量産を狙う。「さまざまな用途で使えるように、量産体制を確立したい。また球状歯車のコアになる部分は独自の構造だが、その他の部品はできるだけ市販の部品でまかなえるようにもできれば」と意気込む。

――終わり

（ロボットダイジェスト編集部　水野敦志）