CN117628142A - 谐波齿轮装置及其制造方法以及机器人用关节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮装置领域，本发明涉提供一种谐波齿轮装置及其制造方法以及机器人用关节装置。谐波齿轮装置具备刚性内齿齿轮、柔性外齿齿轮及谐波发生器。谐波齿轮装置使柔性外齿齿轮伴随凸轮的旋转变形，使外齿的一部分啮合于内齿的一部分，根据柔性外齿齿轮与刚性内齿齿轮的齿数差使柔性外齿齿轮相对于刚性内齿齿轮相对地旋转。谐波齿轮装置具有轴承构件和结合第1零件与第2零件的摩擦压接部。通过上述方式，能够提供容易实现规定性能的谐波齿轮装置、谐波齿轮装置的制造方法以及机器人用关节装置。

Description

谐波齿轮装置及其制造方法以及机器人用关节装置

技术领域

本公开涉及齿轮装置领域，特别是涉及一种谐波齿轮装置及其制造方法、以及机器人用关节装置。

背景技术

专利文献1（日本专利特开2006-97861号公报）中有与礼帽型谐波齿轮装置相关的公开。该谐波齿轮装置具备形成有内齿的环状的刚性内齿齿轮（刚轮）、具有局部地啮合于内齿的外齿且设置在刚性内齿齿轮的内侧的柔性外齿齿轮（柔轮）、以及设置在柔性外齿齿轮的内侧且使柔性外齿齿轮一边挠曲一边相对于刚性内齿齿轮而旋转的谐波发生器（波发生器）。

该谐波齿轮装置例如是在刚性内齿齿轮、柔性外齿齿轮、谐波发生器分别固定于工业机器人的壳体、输出轴、输入轴的状态下使用。在此状态下，当从输入轴对谐波发生器输入旋转运动时，在内部对输入至谐波发生器的旋转运动进行减速并从柔性外齿齿轮输出至输出轴。

但是，在所述谐波齿轮装置中，例如为了谋求刚性内齿齿轮与柔性外齿齿轮的同心度的提高而实现规定性能，要求提高装配精度，但是根据作业者的熟练度等，装配精度有时会产生偏差。

发明内容

本公开目的在于提供一种容易实现规定性能的谐波齿轮装置、谐波齿轮装置的制造方法以及机器人用关节装置。

本公开的一形态的谐波齿轮装置包括刚性内齿齿轮、柔性外齿齿轮及谐波发生器。所述刚性内齿齿轮是具有内齿的环状零件。所述柔性外齿齿轮是具有外齿且配置在所述刚性内齿齿轮的内侧的环状零件。所述谐波发生器具有以旋转轴为中心受到旋转驱动的非圆形状的凸轮、以及安装在所述凸轮的外侧的轴承。所述谐波发生器设置在所述柔性外齿齿轮的内侧，使所述柔性外齿齿轮产生挠曲。所述谐波齿轮装置伴随所述凸轮的旋转而使所述柔性外齿齿轮发生变形，使所述外齿的一部分啮合于所述内齿的一部分，根据所述柔性外齿齿轮与所述刚性内齿齿轮的齿数差使所述柔性外齿齿轮相对于所述刚性内齿齿轮相对地旋转。所述谐波齿轮装置具有轴承构件和结合第1零件与第2零件的摩擦压接部，所述刚性内齿齿轮与所述柔性外齿齿轮固定于所述轴承构件上，所述第1零件为所述刚性内齿齿轮，所述第2零件为所述轴承构件的内轮。

本公开的一形态的谐波齿轮装置的制造方法是所述谐波齿轮装置的制造方法，其包括：结合工序，利用所述摩擦压接部来结合所述第1零件与所述第2零件；以及定心工序，在所述结合工序后，设定所述第1零件及所述第2零件的旋转中心。

本公开的一形态的机器人用关节装置包括所述谐波齿轮装置、固定于所述刚性内齿齿轮的第1构件以及固定于所述柔性外齿齿轮的第2构件。

根据本公开，有下述优点：能够提供容易实现规定性能的谐波齿轮装置、谐波齿轮装置的制造方法以及机器人用关节装置。

附图说明

图1A是表示基本结构的谐波齿轮装置的概略结构的剖面图。

图1B是图1A的区域Z1的放大图。

图2A是从旋转轴的输入侧观察上述谐波齿轮装置的概略图。

图2B是图2A的区域Z2的放大图。

图3A是从旋转轴的输出侧观察上述谐波齿轮装置的概略分解立体图。

图3B是从旋转轴的输入侧观察上述谐波齿轮装置的概略分解立体图。

图4是表示包含上述谐波齿轮装置的致动器的概略结构的剖面图。

图5是表示使用上述谐波齿轮装置的机器人的一例的剖面图。

图6是表示实施例1的谐波齿轮装置的概略结构的剖面图。

图7是表示实施例1的谐波齿轮装置的概略结构的剖面图。

图8是表示实施例1的谐波齿轮装置的概略结构的剖面图。

图9是示意性地表示实施例1的谐波齿轮装置的制造方法的说明图。

具体实施方式

（基本结构）

（1）概要

以下，关于本基本结构的谐波齿轮装置1的概要，参照图1A～图4进行说明。本公开中参照的附图均为示意性的图，图中的各构成元件的大小及厚度各自之比未必反映的是实际的尺寸比。例如，图2A～图3B中的内齿21及外齿31的齿形、尺寸及齿数等均不过是为了说明而示意性地表示，并非旨在限定于所图示的形状。

本基本结构的谐波齿轮装置1是包括刚性内齿齿轮2、柔性外齿齿轮3及谐波发生器4的齿轮装置。该谐波齿轮装置1在环状的刚性内齿齿轮2的内侧配置有环状的柔性外齿齿轮3，进而，在柔性外齿齿轮3的内侧配置有谐波发生器4。谐波发生器4通过使柔性外齿齿轮3挠曲成非圆形状，从而使柔性外齿齿轮3的外齿31局部地啮合于刚性内齿齿轮2的内齿21。当谐波发生器4旋转时，内齿21与外齿31的啮合位置沿刚性内齿齿轮2的圆周方向移动，使柔性外齿齿轮3在两齿轮（刚性内齿齿轮2及柔性外齿齿轮3）之间产生柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2的齿数差相应的相对旋转。此处，若刚性内齿齿轮2被固定，则伴随两齿轮的相对旋转，柔性外齿齿轮3将旋转。其结果，可从柔性外齿齿轮3获得与两齿轮的齿数差相对应地以相对较高的减速比减速的旋转输出。

而且，使柔性外齿齿轮3产生挠曲的谐波发生器4具有轴承42和以输入侧的旋转轴Ax1（参照图1A）为中心受到旋转驱动的非圆形状的凸轮41。轴承42设置在凸轮41的第二外周面411与柔性外齿齿轮3的第一内周面301之间。轴承42的第一内轮422固定于凸轮41的第二外周面411，轴承42的第一外轮421经由球状的第一转动体423被凸轮41按压而弹性变形。此处，通过第一转动体423滚动，第一外轮421可相对于第一内轮422而相对地旋转，因此当非圆形状的凸轮41旋转时，第一内轮422的旋转不会传递至第一外轮421，而是使被凸轮41按压的柔性外齿齿轮3的外齿31产生谐波运动。通过产生外齿31的谐波运动，如上所述，内齿21与外齿31的啮合位置沿刚性内齿齿轮2的圆周方向移动，使柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2之间产生相对旋转。

总之，在此种谐波齿轮装置1中，具有轴承42的波动发生器4使柔性外齿轮3挠曲，同时通过内齿21和外齿31之间的啮合实现动力的传递。

而且，本基本结构的谐波齿轮装置1如图4所示，驱动源101以及输出部102一同构成致动器100。换言之，本基本结构的致动器100具备谐波齿轮装置1、驱动源101以及输出部102。驱动源101使谐波发生器4旋转。输出部102导出刚性内齿齿轮2以及柔性外齿齿轮3的其中任一者的旋转力作为输出。

而且，本基本结构的谐波齿轮装置1如图4所示，第1构件131以及第2构件132一同构成机器人用关节装置130。换言之，本基本结构的机器人用关节装置130具备谐波齿轮装置1、第1构件131以及第2构件132。第1构件131固定于刚性内齿齿轮2。第2构件132固定于柔性外齿齿轮3。由此，在谐波齿轮装置1中使柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2之间产生相对旋转，由此，机器人用关节装置130中的第1构件131与第2构件132相对旋转。

（2）定义

本公开中所说的“环状”是指至少在俯视时形成被包围在内侧的空间（区域）的、圆圈（圈）那样的形状，并不限于在俯视时为正圆的圆形状（圆环状），例如也可为椭圆形状及多边形状等。进而，例如即便是像杯状的柔性外齿齿轮3那样具有底部322的形状，只要其主体部321为环状，则也称作“环状”的柔性外齿齿轮3。

本公开中所说的“刚性”是指在对物体施加有外力而物体欲变形时，物体抵抗其变形的性质。换言之，具备刚性的物体即便施加有外力也难以变形。而且，本公开中所说的“柔性”是指在对物体施加有外力时，物体发生弹性变形（挠曲）的性质。换言之，具备柔性的物体在施加有外力时容易发生弹性变形。因此，“刚性”与“柔性”是相反的含义。

尤其，本公开中，刚性内齿齿轮2的“刚性”与柔性外齿齿轮3的“柔性”是以相对的含义而使用。即，刚性内齿齿轮2的“刚性”是指：至少与柔性外齿齿轮3相比较，刚性内齿齿轮2相对地具备高刚性，即，即便施加有外力也难以变形。同样地，柔性外齿齿轮3的“柔性”是指：至少与刚性内齿齿轮2相比较，柔性外齿齿轮3相对地具备高柔性，即，在施加有外力时容易发生弹性变形。

而且，本公开中，有时将旋转轴Ax1的一侧（图1A的右侧）称作“输入侧”，将旋转轴Ax1的另一侧（图1A的左侧）称作“输出侧”。即，在图1A的示例中，柔性外齿齿轮3在旋转轴Ax1的“输入侧”具有开口面35。但“输入侧”以及“输出侧”不过是为了说明而附注的标签，并非旨在限定从谐波齿轮装置1观察的、输入及输出的位置关系。

本公开中所说的“非圆形状”是指并非正圆的形状，例如包含椭圆形状以及长圆形状等。本基本结构中，作为一例，谐波发生器4的非圆形状的凸轮41为椭圆形状。即，本基本结构中，谐波发生器4使柔性外齿齿轮3挠曲成椭圆形状。

本公开中所说的“椭圆形状”是指正圆被压扁而彼此正交的长轴与短轴的交点位于中心的所有形状，并不限于包含距一平面上的某两固定点的距离之和为固定的点的集合的曲线即数学意义上的“椭圆”。即，本基本结构中的凸轮41既可为像数学意义上的“椭圆”那样包含距一平面上的某两固定点的距离之和为固定的点的集合的曲线状，也可为并非数学意义上的“椭圆”而是像长圆那样的椭圆形状。如上所述，本公开中参照的附图均为示意性的图，图中的各构成元件的大小及厚度各自之比未必反映的是实际的尺寸比。因此，例如在图2A中，将谐波发生器4的凸轮41的形状设为稍大的椭圆形状，但并非旨在限定实际的凸轮41的形状。

本公开中所说的“旋转轴”是指成为旋转体的旋转运动中心的假想性的轴（直线）。即，旋转轴Ax1是未伴随实体的假想轴。谐波发生器4以旋转轴Ax1为中心进行旋转运动。

本公开中所说的“内齿”及“外齿”各自并非单个“齿”，而是指多个“齿”的集合（群）。即，刚性内齿齿轮2的内齿21由形成在刚性内齿齿轮2的内周面的多个齿的集合构成。同样地，柔性外齿齿轮3的外齿31由形成在柔性外齿齿轮3的第一外周面303（参照图1A）的多个齿的集合构成。

本公开中所说的“平行”除了一平面上的两直线无论延伸多远都不相交的情况，即，两者间的角度严格为0度（或180度）的情况以外，还指两者间的角度处于相对于0度而具有几度（例如小于10度）左右的误差范围内的关系。同样地，本公开中所说的“正交”除了两者间的角度严格地以90度相交的情况以外，还指两者间的角度处于相对于90度而具有几度（例如小于10度）左右的误差范围内的关系。

（3）结构

以下，关于本基本结构的谐波齿轮装置1、致动器100以及机器人用关节装置130的详细结构，参照图1A～图4来进行说明。

图1A是表示谐波齿轮装置1的概略结构的剖面图，图1B是图1A的区域Z1的放大图。图2A是从旋转轴Ax1的输入侧（图1A的右侧）观察谐波齿轮装置1的概略图，图2B是图2A的区域Z1的放大图。图3A是从旋转轴Ax1的输出侧（图1A的左侧）观察谐波齿轮装置1的概略分解立体图。图3B是从旋转轴Ax1的输入侧观察谐波齿轮装置1的概略分解立体图。图4是表示包含谐波齿轮装置1的致动器100以及机器人用关节装置130的概略结构的剖面图。

（3.1）谐波齿轮装置

本基本结构的谐波齿轮装置1如上所述，具备刚性内齿齿轮2、柔性外齿齿轮3以及谐波发生器4。本基本结构中，谐波齿轮装置1的构成元件即刚性内齿齿轮2、柔性外齿齿轮3以及谐波发生器4的材质为不锈钢、铸铁、机械结构用碳钢、铬钼钢、磷青铜或铝青铜等金属。此处所说的金属包含实施了氮化处理等表面处理的金属。

而且，本基本结构中，作为谐波齿轮装置1的一例，例示了杯型的谐波齿轮装置。即，本基本结构的谐波齿轮装置1中，使用了形成为杯状的柔性外齿齿轮3。谐波发生器4被收容在杯状的柔性外齿齿轮3内以与柔性外齿齿轮3相组合。

而且，本基本结构中，作为一例，谐波齿轮装置1是在刚性内齿齿轮2被固定于输入侧壳体111（参照图4）以及输出侧壳体112（参照图4）等的状态下使用。由此，伴随刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的相对旋转，柔性外齿齿轮3相对于固定构件（输入侧壳体111等）而相对地旋转。

进而，本基本结构中，在将谐波齿轮装置1用于致动器100的情况下，通过对谐波发生器4施加作为输入的旋转力，从而从柔性外齿齿轮3导出作为输出的旋转力。即，谐波齿轮装置1是将谐波发生器4的旋转作为输入旋转，将柔性外齿齿轮3的旋转作为输出旋转来运行。由此，谐波齿轮装置1中，相对于输入旋转而获得以相对较高的减速比减速的输出旋转。

进而，本基本结构的谐波齿轮装置1中，输入侧的旋转轴Ax1与输出侧的旋转轴Ax2位于同一直线上。换言之，输入侧的旋转轴Ax1与输出侧的旋转轴Ax2为同轴。此处，输入侧的旋转轴Ax1是被给予输入旋转的谐波发生器4的旋转中心，输出侧的旋转轴Ax1是产生输出旋转的柔性外齿齿轮3的旋转中心。即，谐波齿轮装置1中，在同轴上，相对于输入旋转可以获得以相对较高的减速比减速的输出旋转。

刚性内齿齿轮2也称作刚轮（circular spline），是具有内齿21的环状零件。本基本结构中，刚性内齿齿轮2具有至少内周面在俯视时呈正圆的圆环状。在圆环状的刚性内齿齿轮2的内周面，沿着刚性内齿齿轮2的圆周方向形成有内齿21。构成内齿21的多个齿全部为同一形状，且等间距地设在刚性内齿齿轮2的内周面上的圆周方向的整个区域。即，内齿21的节圆在俯视时为正圆。而且，刚性内齿齿轮2在旋转轴Ax1的方向上具有规定的厚度。内齿21在内齿齿轮2的厚度方向上延伸设置，在内齿齿轮2的厚度方向上的内齿21的长度与内齿齿轮2的厚度相同。内齿21的齿线均与旋转轴Ax1平行。

刚性内齿齿轮2如上所述，固定于输入侧壳体111（参照图4）以及输出侧壳体112（参照图4）等。为此，在刚性内齿齿轮2形成有固定用的多个固定孔22（参照图3A以及图3B）。

柔性外齿齿轮3也被称作柔轮（flex spline），是具有外齿31的环状零件。本基本结构中，柔性外齿齿轮3是由壁厚相对较薄的金属弹性体（金属板）形成为杯状的零件。即，柔性外齿齿轮3因其厚度相对较小（薄）而具备柔性。柔性外齿齿轮3具有杯状的本体部32。本体部32具有主体部321以及底部322。主体部321具有在柔性外齿齿轮3尚未产生弹性变形的状态下至少第一内周面301在俯视时为正圆的圆筒状。主体部321的中心轴与旋转轴Ax1一致。底部322设置在主体部321的其中一个开口面，具有在俯视时为正圆的圆盘状。底部322设置在主体部321的一对开口面中的、旋转轴Ax1的输出侧的开口面上。根据所述，本体部32通过主体部321以及底部322的整体形成为朝旋转轴Ax1的输入侧开放的有底圆筒状即杯状的形状。换言之，在柔性外齿齿轮3的旋转轴Ax1的方向上的与底部322为相反侧的端面，形成有开口面35。即，柔性外齿齿轮3是在齿线方向D1的一侧（此处为旋转轴Ax1的输入侧）具有开口面35的筒状。本基本结构中，主体部321以及底部322是由一个金属构件一体地形成，由此实现无缝的本体部32。

此处，相对于柔性外齿齿轮3，以在主体部321的内侧嵌入非圆形状（椭圆形状）的谐波发生器4的方式来组合谐波发生器4。由此，柔性外齿齿轮3从内侧朝向外侧，从谐波发生器4承受径方向（与旋转轴Ax1正交的方向）的外力，由此弹性变形成非圆形状。本基本结构中，通过将谐波发生器4组合至柔性外齿齿轮3，柔性外齿齿轮3的主体部321弹性变形成椭圆形状。即，柔性外齿齿轮3尚未产生弹性变形的状态是指谐波发生器4尚未被组合至柔性外齿齿轮3的状态。相反地，柔性外齿齿轮3产生了弹性变形的状态是指谐波发生器4已被组合至柔性外齿齿轮3的状态。

更详细而言，谐波发生器4嵌入至主体部321的第一内周面301中的、与底部322为相反侧（旋转轴Ax1的输入侧）的端部。换言之，谐波发生器4嵌入至柔性外齿齿轮3的主体部321中的、旋转轴Ax1的方向上的开口面35侧的端部。因此，在柔性外齿齿轮3产生了弹性变形的状态下，柔性外齿齿轮3在旋转轴Ax1的方向上的开口面35侧的端部比底部322侧的端部更大地变形，变成更接近椭圆形状的形状。由于此种旋转轴Ax1的方向上的变形量的差异，在柔性外齿齿轮3产生了弹性变形的状态下，柔性外齿齿轮3的主体部321的第一内周面301包含相对于旋转轴Ax1而倾斜的锥形面。

而且，在主体部321的第一外周面303（参照图1A）中的、至少与底部322为相反侧（旋转轴Ax1的输入侧）的端部，沿着主体部321的圆周方向形成有外齿31。换言之，外齿31设置在柔性外齿齿轮3的主体部321中的、至少旋转轴Ax1的方向上的开口面35侧的端部。构成外齿31的多个齿全部为同一形状，且等间距地设在柔性外齿齿轮3的第一外周面303上的圆周方向的整个区域。即，外齿31的节圆在柔性外齿齿轮3尚未产生弹性变形的状态下在俯视时为正圆。外齿31仅形成在距主体部321的开口面35侧（旋转轴Ax1的输入侧）的端缘为固定宽度的范围内。具体而言，在主体部321中的、旋转轴Ax1的方向上至少谐波发生器4所嵌入的部分（开口面35侧的端部），在第一外周面303形成有外齿31。外齿31的齿线均与旋转轴Ax1平行。

总之，本基本结构的谐波齿轮装置1中，刚性内齿齿轮2的内齿21以及柔性外齿齿轮3的外齿31的齿线均与旋转轴Ax1平行。因而，本基本结构中，“齿线方向D1”是与旋转轴Ax1平行的方向。并且，内齿21中的齿线方向D1的尺寸为内齿21的齿宽，同样地，外齿31中的齿线方向D1的尺寸为外齿31的齿宽，因此齿线方向D1与齿宽方向同义。

本基本结构中，如上所述，柔性外齿齿轮3的旋转作为输出旋转被导出。为此，在柔性外齿齿轮3安装有致动器100的输出部102（参照图4）。在可挠性外齿轮3的底部322上形成有多个安装孔33，用于安装作为输出部102的轴。进而，在底部322的中央部，形成有通孔34。底部322中的通孔34的周围的厚度比底部322的其他部位厚。

像这样构成的柔性外齿齿轮3设置在刚性内齿齿轮2的内侧。此处，柔性外齿齿轮3仅将主体部321的第一外周面303中的与底部322为相反侧（旋转轴Ax1的输入侧）的端部插入至刚性内齿齿轮2的内侧与刚性内齿齿轮2组合。即，柔性外齿齿轮3的主体部321中的在旋转轴Ax1的方向上谐波发生器4所嵌入的部分（开口面35侧的端部）插入至刚性内齿齿轮2的内侧。此处，在柔性外齿齿轮3的第一外周面303形成有外齿31，在刚性内齿齿轮2的内周面形成有内齿21。因此，在刚性内齿齿轮2的内侧设置有柔性外齿齿轮3的状态下，外齿31与内齿21彼此相对设置。

此处，刚性内齿齿轮2中的内齿21的齿数比柔性外齿齿轮3的外齿31的齿数多2N（N为正整数）。本基本结构中，作为一例，N为“1”，柔性外齿齿轮3的（外齿31的）齿数比刚性内齿齿轮2的（内齿21的）齿数多“2”。此种柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2的齿数差规定谐波齿轮装置1中的输出旋转相对于输入旋转的减速比。

此处，本基本结构中，作为一例，如图1A以及图1B所示，旋转轴Ax1的方向上的柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2的相对位置被设定为使外齿31的齿线方向D1的中心与内齿21的齿线方向D1的中心相对设置。即，柔性外齿齿轮3的外齿31与刚性内齿齿轮2的内齿21的齿线方向D1的中心的位置在旋转轴Ax1的方向上位于相同位置。而且，本基本结构中，外齿31的齿线方向D1的尺寸（齿宽）大于内齿21的齿线方向D1的尺寸（齿宽）。因此，在与旋转轴Ax1平行的方向上，内齿21收敛在外齿31的齿线范围内。换言之，外齿31相对于内齿21朝齿线方向D1的至少一侧突出。本基本结构中，外齿31相对于内齿21朝齿线方向D1的两侧（旋转轴Ax1的输入侧以及输出侧）突出。

此处，在柔性外齿齿轮3尚未产生弹性变形的状态（谐波发生器4尚未被组合至柔性外齿齿轮3的状态）下，绘制成正圆的外齿31的节圆被设定为比同样绘制成正圆的内齿21的节圆小一圈。即，在柔性外齿齿轮3尚未产生弹性变形的状态下，外齿31与内齿21隔着间隙而彼此相对设置，而不彼此啮合。

另一方面，在柔性外齿齿轮3产生了弹性变形的状态（谐波发生器4已被组合至柔性外齿齿轮3的状态）下，主体部321挠曲成椭圆形状（非圆形状），因此柔性外齿齿轮3的外齿31局部地啮合于刚性内齿齿轮2的内齿21。即，柔性外齿齿轮3的主体部321（的至少开口面35侧的端部）弹性变形成椭圆形状，由此如图2A所示，位于椭圆形状的长轴方向两端的外齿31啮合于内齿21。换言之，绘制成椭圆的外齿31的节圆的长径与绘制成正圆的内齿21的节圆的直径一致，绘制成椭圆的外齿31的节圆的短径比绘制成正圆的内齿21的节圆的直径小。这样，当柔性外齿齿轮3发生弹性变形时，构成外齿31的多个齿中的一部分齿啮合于构成内齿21的多个齿中的一部分齿。结果，谐波齿轮装置1中，可使外齿31的一部分啮合于内齿21的一部分。

谐波发生器4也被称作波发生器（wave generator），是使柔性外齿齿轮3产生挠曲而使柔性外齿齿轮3的外齿31产生谐波运动的零件。本基本结构中，谐波发生器4是在俯视时外周形状为非圆形状、具体为椭圆形状的零件。

谐波发生器4具有非圆形状（此处为椭圆形状）的凸轮41以及安装在凸轮41的外周的轴承42。即，相对于轴承42，将非圆形状（椭圆形状）的凸轮41嵌入至轴承42的第一内轮422的内侧以组合凸轮41。由此，轴承42从第一内轮422的内侧朝向外侧，从凸轮41承受径方向（与旋转轴Ax1正交的方向）的外力，由此弹性变形成非圆形状。即，轴承42尚未产生弹性变形的状态是指凸轮41尚未被组合至轴承42的状态。相反地，轴承42产生了弹性变形的状态是指凸轮41已被组合至轴承42的状态。

凸轮41是以输入侧的旋转轴Ax1为中心受到旋转驱动的非圆形状（此处为椭圆形状）的零件。凸轮41具有第二外周面411（参照图1B），至少第二外周面411由在俯视时为椭圆形状的金属板形成。凸轮41在旋转轴Ax1的方向（即齿线方向D1）上具备特定的厚度。由此，凸轮41具备与刚性内齿齿轮2为同程度的刚性。但凸轮41的厚度比刚性内齿齿轮2的厚度小（薄）。本基本结构中，如上所述，将谐波发生器4的旋转用作输入旋转。因此，在谐波发生器4安装有致动器100的输入部103（参照图4）。在谐波发生器4的凸轮41的中央部，形成有用于安装作为输入部103的轴的凸轮孔43。

轴承42具有第一外轮421、第一内轮422以及多个第一转动体423。本基本结构中，作为一例，轴承42由使用球体状的球来作为第一转动体423的深沟球轴承构成。

第一外轮421以及第一内轮422均为环状零件。第一外轮421以及第一内轮422均是由壁厚相对较薄的金属弹性体（金属板）形成为环状的零件。即，第一外轮421以及第一内轮422各自因其厚度相对较小（薄）而具备柔性。本基本结构中，第一外轮421以及第一内轮422在轴承42尚未产生弹性变形的状态（凸轮41尚未被组合至轴承42的状态）下，均具有俯视为正圆的圆环状。第一内轮422比第一外轮421小一圈，且设置在第一外轮421的内侧。此处，由于第一外轮421的内径大于第一内轮422的外径，因此在第一外轮421的第二内周面425与第一内轮422的外周面之间产生间隙。

多个第一转动体423设置在第一外轮421与第一内轮422之间的间隙内。多个第一转动体423沿着第一外轮421的圆周方向排列配置。多个第一转动体423全部为同一形状的金属球（球），且等间距地设在第一外轮421的圆周方向的整个区域。此处虽未特别图示，但轴承42还具有保持架，多个第一转动体423通过保持架保持在第一外轮421与第一内轮422之间。

而且，本基本结构中，作为一例，第一外轮421以及第一内轮422的宽度方向（与旋转轴Ax1平行的方向）的尺寸与凸轮41的厚度相同。即，第一外轮421以及第一内轮422的宽度方向的尺寸比刚性内齿齿轮2的厚度小。

借助此种轴承42的结构，通过将凸轮41组合至轴承42，轴承42的第一内轮422固定于凸轮41，第一内轮422弹性变形成为沿着凸轮41的外周形状的椭圆形状。此时，轴承42的第一外轮421经由多个第一转动体423被第一内轮422按压而弹性变形成椭圆形状。因而，轴承42的第一外轮421以及第一内轮422均弹性变形成椭圆形状。在像这样轴承42产生了弹性变形的状态（凸轮41已被组合至轴承42的状态）下，第一外轮421以及第一内轮422呈彼此为相似形的椭圆形状。

即便在轴承42产生了弹性变形的状态下，由于在第一外轮421与第一内轮422之间夹设着多个第一转动体423，因而第一外轮421与第一内轮422之间的间隙在第一外轮421的整个圆周上保持基本恒定。并且，在此状态下，通过第一外轮421与第一内轮422之间的多个第一转动体423滚动，第一外轮421能够相对于第一内轮422相对旋转。因而，在轴承42产生了弹性变形的状态下，当凸轮41以旋转轴Ax1为中心旋转时，凸轮41的旋转不会传递至第一外轮421，第一内轮422的弹性变形经由多个第一转动体423传递至第一外轮421。即，在谐波发生器4中，当凸轮41以旋转轴Ax1为中心旋转时，第一外轮421发生弹性变形，以使得由第一外轮421形成的椭圆形状的长轴以旋转轴Ax1为中心旋转。因此，就谐波发生器4整体而言，从旋转轴Ax1的输入侧观察时，呈椭圆形状的谐波发生器4的外周形状伴随凸轮41的旋转而变化，以使其长轴以旋转轴Ax1为中心旋转。

像这样构成的谐波发生器4设置在柔性外齿齿轮3的内侧。此处，柔性外齿齿轮3仅将主体部321的第一内周面301中的与底部322为相反侧（开口面35侧）的端部嵌合至谐波发生器4与谐波发生器4相组合。此时，谐波发生器4的轴承42设置在凸轮41的第二外周面411与柔性外齿齿轮3的第一内周面301之间。此处，轴承42尚未产生弹性变形的状态（凸轮41尚未被组合至轴承42的状态）下的第一外轮421的外径与同样尚未产生弹性变形的状态下的柔性外齿齿轮3（主体部321）的内径相同。因此，谐波发生器4中的第一外轮421的第三外周面424（参照图2B）遍及轴承42的圆周方向的整周与柔性外齿齿轮3的第一内周面301接触设置。因而，在柔性外齿齿轮3产生了弹性变形的状态（谐波发生器4已被组合至柔性外齿齿轮3的状态）下，主体部321挠曲成椭圆形状（非圆形状）。在此状态下，柔性外齿齿轮3相对于轴承42的第一外轮421而固定。

但是，由于柔性外齿齿轮3与谐波发生器4只不过是嵌合，因此柔性外齿齿轮3与轴承42的第一外轮421并未完全固定。因此，如上所述，在柔性外齿齿轮3与嵌入至柔性外齿齿轮3的内侧的第一外轮421之间将产生微小的间隙X1（参照图1B）。严格而言，由于第一外轮421的第三外周面424的直径比柔性外齿齿轮3的第一内周面301的直径稍小，因此第一外轮421与柔性外齿齿轮3之间的间隙X1不会被完全填满，至少局部地产生间隙X1。并且，也由于此种间隙X1的影响，伴随谐波发生器4的凸轮41旋转而第一外轮421以及柔性外齿齿轮3发生弹性变形，在第一外轮421与柔性外齿齿轮3之间会发生相对旋转。该相对旋转例如为凸轮41的转速的数千分之一或数百分之一左右的旋转，但由于此种相对旋转，第一外轮421与柔性外齿齿轮3相对地摩擦为磨损损耗的一个原因。

本公开中所说的“间隙”是指2个物体的相对表面之间可能产生的空间，即便所述2个物体不隔开，在两者之间也可能产生间隙。即，即便2个物体接触，在所述2个物体之间也有可能产生微小的间隙。在柔性外齿齿轮3与嵌入至柔性外齿齿轮3的内侧的第一外轮421之间，在彼此相对的第一外轮421的第三外周面424与柔性外齿齿轮3的第一内周面301之间产生间隙X1。但是，基本上，由于第一外轮421的第三外周面424与柔性外齿齿轮3的第一内周面301接触，因此在两者间不会产生大的间隙X1。因此，第一外轮421与柔性外齿齿轮3之间的间隙X1是在第一外轮421的第三外周面424与柔性外齿齿轮3的第一内周面301之间可能局部地产生的微小的间隙。作为一例，在第一外轮421的第三外周面424与柔性外齿齿轮3的第一内周面301，产生润滑剂Lb1可渗透程度的微观上的间隙X1。

所述结构的谐波齿轮装置1中，如图2A所示，通过柔性外齿齿轮3的主体部321挠曲成椭圆形状（非圆形状），从而柔性外齿齿轮3的外齿31局部地啮合于刚性内齿齿轮2的内齿21。即，通过柔性外齿齿轮3（的主体部321）弹性变形成椭圆形状，其椭圆形状的长轴方向两端的2处外齿31将啮合于内齿21。并且，当凸轮41以旋转轴Ax1为中心旋转时，凸轮41的旋转不会传递至第一外轮421以及柔性外齿齿轮3，第一内轮422的弹性变形将经由多个第一转动体423而传递至第一外轮421以及柔性外齿齿轮3。因此，从旋转轴Ax1的输入侧观察的呈椭圆形状的柔性外齿齿轮3的外周形状伴随凸轮41的旋转而变化，以使其长轴以旋转轴Ax1为中心旋转。

其结果，形成在柔性外齿齿轮3的第一外周面303的外齿31产生谐波运动。通过产生外齿31的谐波运动，内齿21与外齿31的啮合位置沿刚性内齿齿轮2的圆周方向移动，在柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2之间产生相对旋转。即，外齿31在柔性外齿齿轮3（的主体部321）形成的椭圆形状的长轴方向的两端与内齿21啮合，因此通过该椭圆形状的长轴以旋转轴Ax1为中心旋转，内齿21与外齿31的啮合位置发生移动。如此，本基本结构的谐波齿轮装置1伴随以旋转轴Ax1为中心的谐波发生器4的旋转而使柔性外齿齿轮3发生变形，使外齿31的一部分啮合于内齿21的一部分，使柔性外齿齿轮3对应于与刚性内齿齿轮2的齿数差而旋转。

此外，在谐波齿轮装置1中，如上所述，柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2的齿数差规定谐波齿轮装置1中的输出旋转相对于输入旋转的减速比。即，在将刚性内齿齿轮2的齿数设为“V1”，将柔性外齿齿轮3的齿数设为“V2”的情况下，减速比R1以下述式1表示。

R1=V2/（V1-V2）…（式1）

总之，刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的齿数差（V1-V2）越小，则减速比R1越大。作为一例，若刚性内齿齿轮2的齿数V1为“72”，柔性外齿齿轮3的齿数V2为“70”，其齿数差（V1-V2）为“2”，则根据所述式1，减速比R1为“35”。此时，当从旋转轴Ax1的输入侧观察，凸轮41以旋转轴Ax1为中心顺时针旋转1圈（360度）时，柔性外齿齿轮3以旋转轴Ax1为中心逆时针仅旋转齿数差“2”的量（即10.3度）。

根据本基本结构的谐波齿轮装置1，这样高的减速比R1可通过1级齿轮（刚性内齿齿轮2以及柔性外齿齿轮3）的组合来实现。

而且，谐波齿轮装置1只要至少具备刚性内齿齿轮2、柔性外齿齿轮3以及谐波发生器4即可，例如也可进而具备“（3.2）致动器”一栏中说明的花键轴衬113等作为构成元件。

接下来，对本基本结构中的内齿21以及外齿31的齿线修整进行说明。

作为前提，内齿21如图1B所示，具有第一齿根212以及第一齿顶213。内齿21设置在刚性内齿齿轮2的内周面，因此内齿21的第一齿根212相当于刚性内齿齿轮2的内周面，第一齿顶213从刚性内齿齿轮2的内周面朝向内侧（刚性内齿齿轮2的中心）突出。

一方面，外齿31如图1B所示，具有第二齿根312以及第二齿顶313。外齿31设置在柔性外齿齿轮3（的主体部321）的第一外周面303，因此外齿31的第二齿根312相当于柔性外齿齿轮3（的主体部321）的第一外周面303，第二齿顶313从柔性外齿齿轮3（的主体部321）的第一外周面303朝向外侧突出。

在内齿21与外齿31的啮合位置，内齿21和外齿31彼此啮合，使得外齿31的第二齿顶313插入内齿21的一对相邻第一齿顶213之间。此时，外齿31的第二齿顶313与内齿21的第一齿根212相对设置，内齿21的第一齿顶213与外齿31的第二齿根312相对设置。并且，理想的是，在内齿21的第一齿根212与外齿31的第二齿顶313之间、外齿31的第二齿根312与内齿21的第一齿顶213之间确保微小的间隙。在此状态下，内齿21与外齿31的在齿厚方向上相对的齿面彼此接触，进行刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3之间的动力传递。

进而，内齿21在齿线方向D1的两端部具有第一倒角部211。第一倒角部211是朝向齿线方向D1的两侧减小内齿21的突出量的C面，且是基本上对于内齿21与外齿31的啮合无帮助的部位。即，内齿21的第一倒角部211在内齿21与外齿31的啮合位置也不接触至外齿31。同样地，外齿31在齿线方向D1的两端部具有第二倒角部311。第二倒角部311是朝向齿线方向D1的两侧减小内齿21的突出量的C面，且是基本上对于内齿21与外齿31的啮合无帮助的部位。即，外齿31的第二倒角部311在内齿21与外齿31的啮合位置也不接触至内齿21。

此处，本基本结构中，刚性内齿齿轮2的内齿21具有第一齿线修整部210。即，谐波齿轮装置1至少对内齿21实施有齿线修整。内齿21的第一齿线修整部210设置在齿线方向D1的至少一个端部。换言之，内齿21在内齿21的齿线方向D1的至少一个端部具有第一齿线修整部210。本基本结构中，第一齿线修整部210设置在内齿21的齿线方向D1的两端部。

而且，本基本结构中，柔性外齿齿轮3的外齿31也具有第二齿线修整部310。即，谐波齿轮装置1不仅对内齿21，对于外齿31也实施有齿线修整。外齿的第一齿线修整部210设置在齿线方向D1的至少一个端部。换言之，外齿31在外齿31的齿线方向D1的至少一个端部具有第二齿线修整部310。本基本结构中，第二齿线修整部310设置在外齿31的齿线方向D1的两端部。

如此，本基本结构的谐波齿轮装置1中，内齿21以及外齿31的至少一者具有第一齿线修整部210、310。通过第一齿线修整部210、第二齿线修整部310，不易产生因内齿21与外齿31的过度的碰齿造成的应力集中，结果，能够改善内齿21与外齿31的碰齿。因而，不易产生因内齿21与外齿31的接触引起的缺损或磨损等造成的异物，能够实现可靠性不易降低的谐波齿轮装置1。

（3.2）致动器

接下来，进一步详细说明本基本结构的致动器100的结构。

本基本结构的致动器100如图4所示，具备本基本结构的谐波齿轮装置1、驱动源101以及输出部102。即，致动器100除了构成谐波齿轮装置1的刚性内齿齿轮2、柔性外齿齿轮3以及谐波发生器4以外，还具备驱动源101以及输出部102。而且，致动器100除了谐波齿轮装置1、驱动源101以及输出部102以外，还具备输入部103、输入侧壳体111、输出侧壳体112、花键轴衬113、隔片114、第1卡扣115、第2卡扣116以及安装板117。而且，本基本结构中，致动器100还具备第一输入侧轴承118、第二输入侧轴承119、输入侧油封120、第一输出侧轴承121、第二输出侧轴承122以及输出侧油封123。

本基本结构中，致动器100中的驱动源101、输入侧油封120以及输出侧油封123以外的零件的材质为不锈钢、铸铁、机械结构用碳钢、铬钼钢、磷青铜或铝青铜等金属。

驱动源101为马达（电动机）等动力产生源。由驱动源101所产生的动力被传递至谐波齿轮装置1中的谐波发生器4的凸轮41。具体而言，驱动源101连接于作为输入部103的轴，驱动源101所产生的动力经由输入部103而传递至凸轮41。由此，驱动源101可使凸轮41旋转。

输出部102是沿着输出侧的旋转轴Ax2配置的圆柱状的轴。作为输出部102的轴的中心轴与旋转轴Ax2一致。输出部102被输出侧壳体112保持为能够以旋转轴Ax2为中心而旋转。输出部102固定于柔性外齿齿轮3中的本体部32的底部322，以旋转轴Ax2为中心而与柔性外齿齿轮3一同旋转。即，输出部102导出柔性外齿齿轮3的旋转力作为输出。

输入部103是沿着输入侧的旋转轴Ax1配置的圆柱状的轴。作为输入部103的轴的中心轴与旋转轴Ax1一致。输入部103被输入侧壳体111保持为能够以旋转轴Ax1为中心而旋转。输入部103安装于谐波发生器4的凸轮41，以旋转轴Ax1为中心而与凸轮41一同旋转。即，输入部103将驱动源101所产生的动力（旋转力）作为输入而传递至凸轮41。本基本结构中，如上所述，输入侧的旋转轴Ax1与输出侧的旋转轴Ax2位于同一直线上，因此输入部103与输出部102位于同轴上。

输入侧壳体111以输入部103可旋转的方式经由第一输入侧轴承118、第二输入侧轴承119来保持输入部103。一对第一输入侧轴承118、第二输入侧轴承119沿着旋转轴Ax1间隔排列配置。本基本结构中，作为输入部103的轴贯穿输入侧壳体111，输入部103的前端部从输入侧壳体111中的旋转轴Ax1的输入侧的端面（图4的右端面）突出。输入侧壳体111的旋转轴Ax1的输入侧的端面中的、与输入部103之间的间隙被输入侧油封120封堵。

输出侧壳体112以输出部102可旋转的方式经由第一输出侧轴承121、第二输出侧轴承122来保持输出部102。一对第一输出侧轴承121、第二输出侧轴承122沿着旋转轴Ax2间隔排列配置。本基本结构中，作为输出部102的轴贯穿输出侧壳体112，输出部102的前端部从输出侧壳体112中的旋转轴Ax1的输出侧的端面（图4的左端面）突出。输出侧壳体112的旋转轴Ax1的输出侧的端面中的、与输出部102之间的间隙被输出侧油封123封堵。

此处，输入侧壳体111以及输出侧壳体112如图4所示，在从与旋转轴Ax1平行的方向即齿线方向D1的两侧夹着谐波齿轮装置1的刚性内齿齿轮2的状态下彼此结合。具体而言，输入侧壳体111从旋转轴Ax1的输入侧接触至刚性内齿齿轮2，输出侧壳体112从旋转轴Ax1的输出侧接触至刚性内齿齿轮2。如此，输入侧壳体111在与输出侧壳体112之间夹着刚性内齿齿轮2的状态下，通过多个固定孔22利用螺丝（螺栓）紧固固定至输出侧壳体112。由此，输入侧壳体111、输出侧壳体112以及刚性内齿齿轮2彼此结合而一体化。换言之，刚性内齿齿轮2、输入侧壳体111和输出侧壳体112一同构成致动器100的外廓。

花键轴衬113是用于将作为输入部103的轴连结至凸轮41的筒状零件。花键轴衬113插入至形成于凸轮41的凸轮孔43，作为输入部103的轴以贯穿花键轴衬113的方式插入至花键轴衬113。此处，花键轴衬113在以旋转轴Ax1为中心的旋转方向上，相对于凸轮41以及输入部103这两者的移动受到限制，在与旋转轴Ax1平行的方向上，至少相对于输入部103可移动。由此，作为输入部103与凸轮41的连结结构，实现花键连结结构。因而，凸轮41可相对于输入部103可沿着旋转轴Ax1移动，且以旋转轴Ax1为中心与输入部103一同旋转。

隔片114是填埋花键轴衬113与凸轮41之间间隙的零件。第1卡扣115是防止花键轴衬113从凸轮41脱落的零件。第1卡扣115例如由E环构成，安装在花键轴衬113中的从凸轮41观察为旋转轴Ax1的输入侧的位置。第2卡扣116是防止输入部103从花键轴衬113脱落的零件。第2卡扣116例如由E环构成，以从旋转轴Ax1的输出侧接触至花键轴衬113的方式安装至输入部103。

安装板117是用于将作为输出部102的轴安装至柔性外齿齿轮3的底部322的零件。具体而言，安装板117在与输出部102的凸缘部之间夹着底部322中的通孔34的周围部分的状态下，通过多个安装孔33利用螺丝（螺栓）紧固固定至凸缘部。由此，作为输出部102的轴被固定于柔性外齿齿轮3的底部322。

此外，本基本结构中，在由输入侧壳体111、输出侧壳体112及刚性内齿齿轮2构成的致动器100的外廓的内侧封入有润滑剂Lb1。即，在由输入侧壳体111、输出侧壳体112以及刚性内齿齿轮2所包围的空间内，存在可贮存液状或凝胶状的润滑剂Lb1的“润滑剂贮槽”。

即，本基本结构的谐波齿轮装置1中，例如在内齿21与外齿31的啮合部分以及轴承42的第一外轮421与第一内轮422之间等，注入有液状或凝胶状的润滑剂Lb1。作为一例，润滑剂Lb1为液状的润滑油（油）。并且，在谐波齿轮装置1的使用时，润滑剂Lb1也进入轴承42的第一外轮421（第三外周面424）与柔性外齿齿轮3之间的间隙X1。

本基本结构中，作为一例，如图4所示，仅在致动器100的外廓的下部（垂直方向的下部）贮存有润滑剂Lb1，以使润滑剂Lb1的液面位于第一输出侧轴承121、第二输出侧轴承122的下端的更下方。因此，在图4的状态下，仅外齿31以及轴承42的第一外轮421等的旋转方向上的一部分浸在润滑剂Lb1中。当从该状态开始，由于伴随输入部103的旋转而输出部102旋转时，第一外轮421以及柔性外齿齿轮3也绕旋转轴Ax1旋转，因此，外齿31以及轴承42的第一外轮421等的旋转方向的整体将浸在润滑剂Lb1中。

（3.3）机器人用关节装置

接下来，进一步详细说明本基本结构的机器人用关节装置130的结构。

本基本结构的机器人用关节装置130如图4所示，具备本基本结构的谐波齿轮装置1、第1构件131以及第2构件132。即，机器人用关节装置130除了构成谐波齿轮装置1的刚性内齿齿轮2、柔性外齿齿轮3以及谐波发生器4以外，还具备第1构件131以及第2构件132。

第1构件131是被固定于刚性内齿齿轮2的构件，第2构件132是被固定于柔性外齿齿轮3的构件。因此，在谐波齿轮装置1中，通过使柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2之间产生相对旋转，从而在第1构件131与第2构件132之间也将产生相对旋转。如此，机器人用关节装置130构成经由谐波齿轮装置1将2个以上的构件（第1构件131以及第2构件132）在可相互活动的状态下连结（可动连结）时的结合部位。

此处，第1构件131以及第2构件132只要分别相对于刚性内齿齿轮2以及柔性外齿齿轮3被直接或间接地固定即可。图4的示例中，第1构件131结合于输出侧壳体112，由此，相对于刚性内齿齿轮2被间接地结合（固定）。同样地，第2构件132结合于输出部102，由此，相对于柔性外齿齿轮3被间接地结合（固定）。

像这样构成的机器人用关节装置130中，例如当谐波发生器4的凸轮41通过驱动源101所产生的动力而旋转时，在柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2之间产生相对旋转。并且，伴随柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2的相对旋转，在第1构件131与第2构件132之间，以输出侧的旋转轴Ax2（与输入侧的旋转轴Ax1为同轴）为中心而产生相对旋转。结果，根据机器人用关节装置130，经由谐波齿轮装置1连结的第1构件131以及第2构件132能够被驱动进而以旋转轴Ax1为中心而相对地旋转。由此，机器人用关节装置130能够实现各种机器人的关节机构。

（4）适用例

接下来，对于本基本结构的谐波齿轮装置1、致动器100以及机器人用关节装置130的适用例，参照图5来进行说明。

图5是表示使用本基本结构的谐波齿轮装置1的机器人9的一例的剖面图。该机器人9为水平多关节机器人（Selective Compliance Assembly Robot Arm，SCARA）。

如图5所示，机器人9具备2个机器人用关节装置130（包含谐波齿轮装置1）与连杆91。2个机器人用关节装置130分别设于机器人9中的2处关节部。连杆91连结2处机器人用关节装置130。图5的示例中，谐波齿轮装置1为礼帽型而非杯型的谐波齿轮装置。即，图5所例示的谐波齿轮装置1中，使用形成为礼帽状的柔性外齿齿轮3。

（实施例1）

如图6及图7所示，与基本结构的谐波齿轮装置1的不同之处主要在于，本实施方式的谐波齿轮装置1A为礼帽型的谐波齿轮装置。以下，对于与基本结构同样的结构，标注共同的符号并适当省略说明。图6是谐波齿轮装置1A的概略剖面图。图7是谐波齿轮装置1A的概略剖面图，在引出框内表示主要部分的放大图。

如图6所示，本实施方式的谐波齿轮装置1A具备形成为礼帽状的柔性外齿齿轮3。该柔性外齿齿轮3具有替代底部322（参照图1A）的凸缘部323。即，柔性外齿齿轮3的本体部32具有主体部321及凸缘部323。主体部321具有在柔性外齿齿轮3尚未产生弹性变形的状态下至少第一内周面301在俯视时呈正圆的圆筒状。凸缘部323从主体部321的一侧（图6中为左侧）的开口端缘朝外侧（与旋转轴Ax1为相反侧）延长形成，在俯视时具有圆环状。本实施方式中，主体部321及凸缘部323是由1个金属构件一体地形成，由此实现无缝的本体部32。

进而，谐波齿轮装置1A具备轴承构件5。轴承构件5具有第二内轮51及第二外轮52，轴承构件5是用于将谐波齿轮装置1A的输出作为第二内轮51与第二外轮52的相对旋转而导出的零件。轴承构件5除了第二内轮51及第二外轮52以外，还具有多个第二转动体53。第二内轮51及第二外轮52均为环状的零件。第二内轮51及第二外轮52均具有在俯视时呈正圆的圆环状。第二内轮51比第二外轮52小一圈，且设置在第二外轮52的内侧。由于第二外轮52的内径大于第二内轮51的外径，因此在第二外轮52的内周面与第二内轮51的外周面之间产生间隙。

多个第二转动体53设置在第二内轮51与第二外轮52之间的间隙内。多个第二转动体53沿着第二外轮52的圆周方向排列配置。多个第二转动体53全部为同一形状的金属零件，且等间距地设在第二外轮52的圆周方向的整个区域。更详细而言，本实施方式中，轴承构件为交叉滚子轴承。该轴承构件5被配置为能够承受径方向的载荷、推力方向（沿着旋转轴Ax1的方向）的载荷及相对于旋转轴Ax1的弯曲力（弯曲力矩载荷）。

凸缘部323的外周部形成比凸缘部323的其他部位厚的凸台36。凸台36具有以凸缘部323的中心（旋转轴Ax1）为中心的圆环状。凸台36与凸缘部323的凸台36以外的部位相比具有足够大的厚度，具有足以固定轴承构件5的第二外轮52的刚性。在凸台36，形成有分别沿着旋转轴Ax1贯穿凸台36（底部322）的多个安装孔，柔性外齿齿轮3利用贯穿所述安装孔的螺栓B1固定于轴承构件5的第二外轮52。

另一方面，刚性内齿齿轮2相对于轴承构件5的第二内轮51而固定。此处，刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3同心地配置成，刚性内齿齿轮2的中心及柔性外齿齿轮3的中心这两者位于轴承构件5的旋转中心（旋转轴Ax1）上。

由此，当谐波发生器4的凸轮41以旋转轴Ax1为中心旋转时，形成在柔性外齿齿轮3的第一外周面303的外齿31产生谐波运动。通过产生外齿31的谐波运动，内齿21与外齿31的啮合位置沿刚性内齿齿轮2的圆周方向移动，在柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮2之间产生相对旋转。并且，谐波齿轮装置1A将刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3之间的相对旋转输出为轴承构件5中的第二内轮51与第二外轮52之间的相对旋转。

此外，在此种谐波齿轮装置1A中，例如为了谋求刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的同心度的提高而实现规定性能，要求提高装配精度，但根据作业者的熟练度等，装配精度有时会产生偏差。本公开中所说的“同心度”是指多个旋转物体间的旋转中心的一致度，与同轴度同义。

本实施方式的谐波齿轮装置1A通过采用以下说明的结构，实现了容易实现规定性能的谐波齿轮装置1A。

即，如图7所示，本实施方式的谐波齿轮装置1A具有结合第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）与第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51）的摩擦压接部500。

摩擦压接部500为借助摩擦压接的接合部（结合部）。本公开中所说的“摩擦压接”是通过使2个物体摩擦时产生的摩擦力（摩擦热）来接合所述2个物体的技术。即，摩擦压接部500是当使第1零件与第2零件摩擦时，在第1零件及第2零件通过摩擦热而软化的同时施加压力以将第1零件与第2零件接合而成的部位。根据此种摩擦压接部500，例如即便是异质材料、异质金属、尺寸不同的物体彼此也能够牢固地接合。

根据此形态，例如能够在形成刚性内齿齿轮2的内齿21的切齿加工前且第二内轮51中的第二转动体53的轨道面（外周面）的加工前，利用摩擦压接部500将刚性内齿齿轮2及第二内轮51予以结合而作为一个零件进行处理。因此，例如能够以第二内轮51的外径为基准来形成刚性内齿齿轮2的内齿21及第二内轮51的轨道面，从而刚性内齿齿轮2与轴承构件5的同心度不依赖于装配作业。因此，不论作业者的熟练度等如何，均能够通过提高刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的同心度来实现规定性能。

进而，由于不需要螺栓孔或套接结构等来结合第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）与第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51），因此还具有提高设计布局的自由度的优点。例如，与对刚性内齿齿轮2及第二内轮51设置套接结构的情况相比，容易实现内齿21的节圆直径（Pitch Circle Diameter，PCD）及第二转动体53的轨道圆直径的扩大。由此，也有助于谐波齿轮装置1A的扭矩容量的增大及力矩刚性的提高。

而且，摩擦压接部500将第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）与第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51）无缝且牢固地接合，因此与使用螺栓等紧固件的结合相比，能够实现结合强度的提高。

而且，本实施方式中，第1零件为刚性内齿齿轮2，第2零件为轴承构件5的第二内轮51。因此，刚性内齿齿轮2与第二内轮51通过摩擦压接部500结合在一起。因此，如上所述，不论作业者的熟练度等如何，均能够通过提高刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的同心度实现规定性能。

更详细而言，本实施方式中，如图7及图8所示，摩擦压接部500至少将第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）平行于旋转轴Ax1的轴向上第一表面201与第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51）平行于旋转轴Ax1的轴向上的第二表面501结合，第一表面201和第二表面501彼此相对设置。即，摩擦压接部500至少将刚性内齿齿轮2的面向轴向一侧（图8中为左侧）的第一表面201与第二内轮51的面向轴向另一侧（图8中为右侧）的第二表面501予以结合。以此方式，通过将在轴向上彼此相对的第一表面201和第二表面501结合，能够牢固地结合第1零件与第2零件。

进而，摩擦压接部500至少将第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）垂直于旋转轴Ax1的径向上的第一周面202与第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51）垂直于旋转轴Ax1的径向上的第二周面502结合，第一周面202和第二周面502相对设置。即，摩擦压接部500至少将刚性内齿齿轮2的面向径向一侧（图8中为外侧）的第一周面202与第二内轮51的面向径向另一侧（图8中为内侧）的第二周面502予以结合。以此方式，通过将在径向上相对的第一周面202和第二周面502结合，能够牢固地结合第1零件与第2零件。

进而，摩擦压接部500至少将第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）相对于旋转轴Ax1倾斜的第一倾斜面203与第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51）相对于旋转轴Ax1倾斜的第二倾斜面503结合。即，摩擦压接部500至少将刚性内齿齿轮2的第一倾斜面203与第二内轮51的第二倾斜面503予以结合。以此方式，通过将相对于旋转轴Ax1倾斜的第一倾斜面203和第二倾斜面503结合，能够牢固地结合第1零件与第2零件。

而且，本实施例中，摩擦压接部500遍及旋转轴Ax1的整周来结合第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）与第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51）。即，第1零件与第2零件在以旋转轴Ax1为中心的周向上无接缝地利用摩擦压接部500结合，因此实现了牢固的结合。并且，通过第1零件与第2零件在周向上无接缝地结合，从而即便在第1零件与第2零件之间不使用油封等，也能够防止润滑剂Lb1从第1零件与第2零件的间隙泄漏。

图9是示意性地表示本实施方式的谐波齿轮装置1A的制造方法的说明图。图9中表示与谐波齿轮装置1A中的、利用摩擦压接部500结合的第1零件（本实施例中为刚性内齿齿轮2）及第2零件（本实施例中为轴承构件5的第二内轮51）的制造相关的工序。

首先，在第1工序中，在以旋转轴Ax1为中心使第二内轮51旋转的状态下，使刚性内齿齿轮2移动靠近第二内轮51。在此状态下，未进行形成刚性内齿齿轮2的内齿21的切齿加工以及第二内轮51中的第二转动体53的轨道面（外周面）的加工，尚未形成内齿21及轨道面。

在接下来的第2工序中，在以旋转轴Ax1为中心使第二内轮51旋转的状态下，对刚性内齿齿轮2施加压力，以将刚性内齿齿轮2按压向第二内轮51。此时，首先，将对刚性内齿齿轮2施加的压力设定为相对较小的第1值，使刚性内齿齿轮2与第二内轮51之间产生摩擦热。随后，将对刚性内齿齿轮2施加的压力设定为比第1值大的第2值，通过将刚性内齿齿轮2按压至第二内轮51以进行摩擦压接将两者接合在一起（镦粗工序）。

在接下来的第3工序中，刚性内齿齿轮2与第二内轮51通过利用摩擦压接部500处于结合的状态。由此，刚性内齿齿轮2与第二内轮51可作为已通过摩擦压接而结合的一个零件来处理。此处，对于在摩擦压接部500处产生的“毛刺”适当去除。

在接下来的第4工序中，进行形成刚性内齿齿轮2的内齿21的切齿加工以及第二内轮51中的第二转动体53的轨道面（外周面）的加工。此时，例如能够以第二内轮51的外径为基准来形成刚性内齿齿轮2的内齿21及第二内轮51的轨道面，刚性内齿齿轮2与轴承构件5的同心度不依赖于装配作业。

如以上所说明的那样，本实施例的谐波齿轮装置1A的制造方法具有结合工序与定心工序（包含第4工序）。结合工序是利用摩擦压接部500（即通过摩擦压接）来结合第1零件与第2零件的工序。定心工序是在结合工序后设定第1零件及第2零件的旋转中心的工序。

本实施例中，结合工序包括图9中的第1工序及第2工序。定心工序包括形成刚性内齿齿轮2的内齿21的切齿加工、以及第二内轮51中的第二转动体53的轨道面（外周面）的加工。即，定心工序包括图9中的第4工序。

根据此形态，在定心工序中，第1零件与第2零件是作为一个零件进行处理，因此同心度不依赖于装配作业。并且，通过第1零件与第2零件构成一个零件，谐波齿轮装置1A整体的零件数量变少，装配作业变得简单。进而，结合工序是通过摩擦压接来结合第1零件与第2零件的工序，因此也不需要用于结合第1零件与第2零件的粘合剂等，环境负担小。

（变形例）

实施例1不过是本公开的各种实施方式之一。实施例1只要能够达成本公开的目的，则可根据设计等来进行各种变更。而且，本公开中参照的附图均为示意性的图，图中的各构成元件的大小及厚度各自之比未必反映的是实际的尺寸比。以下，列举实施例1的变形例。以下说明的变形例可适当组合应用。

实施例1中，第1零件为刚性内齿齿轮2，第2零件为轴承构件5的第二内轮51，但不限于此结构。作为一例，也可为，第1零件为柔性外齿齿轮3，第2零件为轴承构件5的第二外轮52。此时，柔性外齿齿轮3与轴承构件5的第二外轮52通过摩擦压接部500结合在一起。

而且，实施例1中，摩擦压接部500将第1零件的第一表面201和第2零件的第二表面501结合在一起，第1零件的第一周面202和第2零件的第二周面502结合在一起，及第1零件的第一倾斜面203和第2零件的第二倾斜面503结合在一起，但不限于此结构。例如，摩擦压接部500也可将第一表面201和第二表面501、第一周面202和第二周面502、及第一倾斜面203和第二倾斜面503中的至少一组结合在一起。

而且，对内齿21及外齿31实施齿形修整并非谐波齿轮装置1A所必需的结构。例如，也可不对内齿21与外齿31的至少一者实施齿形修整。

而且，在轴承42中，各第一转动体423受到四点支撑也非谐波齿轮装置1A所必需的结构，例如也可为各第一转动体423受到两点支撑的结构。

而且，谐波齿轮装置1A并不限于实施例1中说明的礼帽型，例如也可为杯型、环型、差动型、平坦型（薄烤饼型）或盾型等。

而且，关于致动器100的结构，也不限于实施例1中说明的结构，可进行适当的变更。例如，关于输入部103与凸轮41的连结结构，并不限于花键连结结构，也可使用欧丹联结器等。通过使用欧丹联结器作为输入部103与凸轮41的连结结构，能够抵消输入侧的旋转轴Ax1与谐波发生器4（凸轮41）之间的错位，进而抵消刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的错位。进而，凸轮41也不需要能够相对于输入部103而沿旋转轴Ax1移动。

而且，本实施例的谐波齿轮装置1A、致动器100以及机器人用关节装置130的适用例并不限于如上所述的水平多关节机器人，例如也可为水平多关节机器人以外的工业机器人或工业用以外的机器人等。作为一例，水平多关节机器人以外的工业机器人有垂直多关节型机器人或并联连杆机器人等。作为一例，工业用以外的机器人有家庭用机器人、护理用机器人或医疗用机器人等。

而且，轴承42并不限于深沟球轴承，例如也可为角接触球轴承等。进而，轴承42并不限于滚珠轴承，例如也可为第一转动体423由并非球状的“滚轴”形成的滚柱轴承、滚针轴承或圆锥滚轴轴承等滚轴轴承。即使第一转动体423具有除了球形状(球形)之外的形状，通过第一转动体423的转动也会产生压力差，并且第一转动体423起到泵结构的作用。

而且，谐波齿轮装置1A、致动器100或机器人用关节装置130的各构成元件的材质并不限于金属，例如也可为工程塑料等树脂。

而且，润滑剂Lb1并不限于润滑油（油）等液状的物质，也可为润滑脂等凝胶状的物质。

（总结）

如以上所说明的那样，第1形态的谐波齿轮装置（1、1A）具备刚性内齿齿轮2、柔性外齿齿轮3及谐波发生器4。刚性内齿齿轮2是具有内齿21的环状零件。柔性外齿齿轮3是具有外齿31且配置在刚性内齿齿轮2的内侧的环状零件。谐波发生器4具有以旋转轴Ax1为中心受到旋转驱动的非圆形状的凸轮41、以及安装在凸轮41的外侧的轴承42。谐波发生器4设置在柔性外齿齿轮3的内侧，使柔性外齿齿轮3产生挠曲。谐波齿轮装置（1、1A）伴随凸轮41的旋转使柔性外齿齿轮3发生变形，使外齿31的一部分啮合于内齿21的一部分，根据柔性外齿齿轮3与刚性内齿齿轮（2）的齿数差，使柔性外齿齿轮3相对于刚性内齿齿轮2相对地旋转。谐波齿轮装置（1、1A）具有结合第1零件与第2零件的摩擦压接部500。

根据此形态，例如能够在形成刚性内齿齿轮2的内齿21的切齿加工前且在第二内轮51中的第二转动体53的轨道面（外周面）的加工前，利用摩擦压接部500将作为第1零件的刚性内齿齿轮2及作为第2零件的第二内轮51结合在一起作为一个零件进行处理。因此，例如能够以第二内轮51的外径为基准来形成刚性内齿齿轮2的内齿21及第二内轮51的轨道面，从而刚性内齿齿轮2与轴承构件5的同心度不依赖于装配作业。因此，不论作业者的熟练度等如何，均能够通过提高刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的同心度实现规定性能。

第2形态的谐波齿轮装置（1、1A）中，在第1形态中，第1零件为刚性内齿齿轮2，第2零件为轴承构件5的第二内轮51。

根据此形态，能够利用摩擦压接部500将作为第1零件的刚性内齿齿轮2及作为第2零件的第二内轮51结合在一起作为一个零件进行处理，从而能够通过提高刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的同心度实现规定性能。

第3形态的谐波齿轮装置（1、1A）中，在第1或第2形态中的基础上，摩擦压接部500至少将第1零件与第2零件的平行于旋转轴Ax1的轴向上彼此相对的第一表面201和第二表面501结合在一起。

根据此形态，能够牢固地结合第1零件与第2零件。

第4形态的谐波齿轮装置（1、1A）中，在第1～第3形态的任一形态的基础上，摩擦压接部500至少将第1零件与第2零件的垂直于旋转轴（Ax1）的径向上相对的第一周面202和第二周面502结合在一起。

根据此形态，能够牢固地结合第1零件与第2零件。

第5形态的谐波齿轮装置（1、1A）中，在第1～第4形态的任一形态的基础上，摩擦压接部500至少将第1零件与第2零件的相对于旋转轴Ax1倾斜的第一倾斜面203和第二倾斜面503结合在一起。

根据此形态，能够牢固地结合第1零件与第2零件。

第6形态的谐波齿轮装置（1、1A）中，在第1～第5形态的任一形态的基础上，摩擦压接部500遍及旋转轴Ax1的整周来结合第1零件与第2零件。

根据此形态，得以实现牢固的结合。并且，通过第1零件与第2零件在周向上无接缝地结合，从而即便在第1零件与第2零件之间不使用油封等，也能够防止润滑剂Lb1从第1零件与第2零件的间隙泄漏。

第7形态的谐波齿轮装置（1、1A）的制造方法是第1～第6形态的任一形态的谐波齿轮装置（1、1A）的制造方法，包括：结合工序，利用摩擦压接部500来结合第1零件与第2零件；以及定心工序，在结合工序后，设定第1零件及第2零件的旋转中心。

根据此形态，能够通过提高刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的同心度实现规定性能。

第8形态的机器人用关节装置130具备：第1～第6形态中的任一形态的谐波齿轮装置（1、1A），固定于刚性内齿齿轮2的第1构件131；以及固定于柔性外齿齿轮3的第2构件132。

根据此形态，能够通过提高刚性内齿齿轮2与柔性外齿齿轮3的同心度实现规定性能。

第2～第6形态的结构并非谐波齿轮装置（1、1A）必需的结构，可适当省略。

Claims (7)

1.一种谐波齿轮装置，其特征在于，包括：环状的刚性内齿齿轮、环状的柔性外齿齿轮、谐波发生器、摩擦压接部和轴承构件；所述刚性内齿齿轮与所述柔性外齿齿轮固定于所述轴承构件上，所述刚性内齿齿轮具有内齿，所述柔性外齿齿轮具有外齿，且设置在所述刚性内齿齿轮的内侧，所述摩擦压接部用于将第1零件与第2零件结合在一起，所述第1零件为所述刚性内齿齿轮，所述第2零件为所述轴承构件的内轮，所述谐波发生器具有以旋转轴为中心受到旋转驱动的非圆形状的凸轮以及安装在所述凸轮的外侧的轴承，所述谐波发生器设置在所述柔性外齿齿轮的内侧以使所述柔性外齿齿轮产生挠曲；

所述谐波齿轮装置伴随所述凸轮的旋转使所述柔性外齿齿轮发生变形，使所述外齿的一部分啮合于所述内齿的一部分，根据所述柔性外齿齿轮与所述刚性内齿齿轮的齿数差使所述柔性外齿齿轮相对于所述刚性内齿齿轮相对地旋转。

2.根据权利要求1所述谐波齿轮装置，其特征在于，所述摩擦压接部至少将所述第1零件平行于所述旋转轴的轴向上的第一表面与所述第2零件平行于所述旋转轴的轴向上的第二表面结合在一起，所述第一表面与所述第二表面相对设置。

3.根据权利要求1所述谐波齿轮装置，其特征在于，所述摩擦压接部至少将所述第1零件垂直于所述旋转轴的径向上的第一周面与所述第2零件垂直于所述旋转轴的径向上的第二周面结合在一起，所述第一周面与所述第二周面相对设置。

4.根据权利要求1所述谐波齿轮装置，其特征在于，所述摩擦压接部至少将所述第1零件相对于所述旋转轴倾斜的第一倾斜面与所述第2零件相对于所述旋转轴倾斜的第二倾斜面结合在一起。

5.根据权利要求1所述谐波齿轮装置，其特征在于，所述摩擦压接部遍布所述旋转轴的整周将所述第1零件与所述第2零件结合在一起。

6.一种谐波齿轮装置的制造方法，用于制造如权利要求1所述谐波齿轮装置，其特征在于包括：

结合工序，利用所述摩擦压接部来结合所述第1零件与所述第2零件；以及

定心工序，在所述结合工序后，设定所述第1零件及所述第2零件的旋转中心。

7.一种机器人用关节装置，其特征在于包括：权利要求1所述谐波齿轮装置，固定于所述刚性内齿齿轮的第1构件，以及固定于所述柔性外齿齿轮的第2构件。