JP2005308131A - Cup type wave gear device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、剛性内歯車とカップ形状の可撓性外歯車を相対回転自在の状態に支持している軸受を備えたカップ型波動歯車装置に関し、特に、小型・コンパクト化に有利な軸受構造を備えたカップ型波動歯車装置に関するものである。 The present invention relates to a cup-type wave gear device having a bearing that supports a rigid internal gear and a cup-shaped flexible external gear in a relatively rotatable state, and in particular, has a bearing structure that is advantageous for downsizing and compacting. The present invention relates to a cup-type wave gear device provided.
減速機として、剛性内歯車、可撓性外歯車および波動発生器の三部品から構成される波動歯車装置が知られている。波動歯車装置では、剛性内歯車の内側に可撓性外歯車が配置され、この可撓性外歯車は波動発生器により半径方向に撓められて剛性内歯車に対して部分的に噛み合っている。一般に、波動発生器は楕円形輪郭をしており、両歯車の歯数差は2枚である。モータなどにより波動発生器を回転すると、両歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、歯数差に応じた回転数で両歯車が相対回転する。一方の歯車を固定しておくことにより、他方の歯車から減速回転出力を得ることができる。 As a reduction gear, a wave gear device composed of three parts, a rigid internal gear, a flexible external gear, and a wave generator is known. In the wave gear device, a flexible external gear is disposed inside a rigid internal gear, and the flexible external gear is bent in a radial direction by a wave generator and partially meshed with the rigid internal gear. . Generally, the wave generator has an elliptical outline, and the difference in the number of teeth between the two gears is two. When the wave generator is rotated by a motor or the like, the meshing position of both gears moves in the circumferential direction, and both gears rotate relative to each other at a rotational speed corresponding to the difference in the number of teeth. By fixing one gear, a reduced rotation output can be obtained from the other gear.
両歯車を相対回転自在の状態に保持するための軸受としてはモーメント荷重を受けることのできるクロスローラベアリングあるいは4点接触ボールベアリングが用いられている。例えば、クロスローラベアリングを備えた波動歯車装置は下記の特許文献1に開示されている。ここに開示されている波動歯車装置は、カップ形状の可撓性外歯車が組み込まれたカップ型波動歯車装置と呼ばれるものである。また、可撓性外歯車のボスには、クロスローラベアリングの内輪がねじ係合および打ち込みピンによって固定され、これらの間の締結トルクを高めている。一方、4点接触ボールベアリングは例えば下記の特許文献2に開示されている。
ここで、カップ型波動歯車装置の小型・コンパクト化を図るためには、その構成部品である剛性内歯車、可撓性外歯車および波動発生器の小型化は勿論のこと、軸受の小型化も図る必要がある。例えば、外径が10〜20mm程度の小型の波動歯車装置の場合には、転動体挿入穴を軸受に形成できない。また、外輪や内輪を固定するための止め輪などを取り付けるスペースを確保できない場合もある。 Here, in order to reduce the size and size of the cup-type wave gear device, not only the rigid internal gear, the flexible external gear and the wave generator, which are the components, but also the size of the bearing can be reduced. It is necessary to plan. For example, in the case of a small wave gear device having an outer diameter of about 10 to 20 mm, the rolling element insertion hole cannot be formed in the bearing. In some cases, it is not possible to secure a space for attaching a retaining ring for fixing the outer ring or the inner ring.
本発明の課題は、小型化・コンパクト化に有利な軸受構造を備えたカップ型波動歯車装置を提案することにある。 An object of the present invention is to propose a cup-type wave gear device having a bearing structure that is advantageous for downsizing and compacting.
上記の課題を解決するために、本発明の波動歯車装置は、
円筒状の剛性内歯車と、
前記剛性内歯車の内側に配置されたカップ形状の可撓性外歯車と、
前記可撓性外歯車の内側に嵌め込まれ、当該可撓性外歯車を半径方向に撓めて前記剛性内歯車に対して部分的に噛み合わせ、これら両歯車の噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、
前記剛性内歯車および前記可撓性外歯車を相対回転自在の状態に支持している軸受とを有し、
前記軸受は、前記剛性内歯車にねじ込み固定された外輪と、前記可撓性外歯車にねじ込み固定された内輪とを備え、当該内輪は第1および第2の分割輪からなる分割タイプの内輪であることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the wave gear device of the present invention is:
A cylindrical rigid internal gear;
A cup-shaped flexible external gear disposed inside the rigid internal gear;
It is fitted inside the flexible external gear, the flexible external gear is bent in the radial direction and partially meshed with the rigid internal gear, and the meshing positions of both gears are moved in the circumferential direction. A wave generator,
A bearing that supports the rigid internal gear and the flexible external gear in a relatively rotatable state;
The bearing includes an outer ring screwed and fixed to the rigid internal gear, and an inner ring screwed and fixed to the flexible external gear, and the inner ring is a split type inner ring composed of first and second split rings. It is characterized by being.
ここで、前記剛性内歯車として、円筒状部材を備え、当該円筒状部材の内周面に、前記内歯と、前記外輪をねじ込み固定するための雌ねじ部が形成された構成のものを用いることができる。また、前記可撓性外歯車として、カップ状部材と、当該カップ状部材の底面部分に形成したボスから延びる出力軸とを備え、この出力軸の外周面に、前記内輪の前記第2の分割輪をねじ込み固定するための雄ねじ部が形成された構成のものを用いることができる。この場合には、前記第2の分割輪と前記ボスの間に前記第1の分割輪を挟んだ状態で、当該第2分割輪が前記出力軸にねじ込み固定される。 Here, the rigid internal gear includes a cylindrical member, and has a configuration in which an internal thread portion for screwing and fixing the inner teeth and the outer ring is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical member. Can do. The flexible external gear includes a cup-shaped member and an output shaft extending from a boss formed on a bottom surface portion of the cup-shaped member, and the second division of the inner ring is formed on an outer peripheral surface of the output shaft. The thing of the structure in which the external thread part for screwing and fixing a ring | wheel was formed can be used. In this case, the second divided wheel is screwed and fixed to the output shaft in a state where the first divided wheel is sandwiched between the second divided wheel and the boss.
また、前記軸受として、4点接触ボールベアリングまたはクロスローラベアリングを用いることができる。 Further, as the bearing, a four-point contact ball bearing or a cross roller bearing can be used.
本発明のカップ型波動歯車装置では、その両歯車を相対回転自在の状態に支持している軸受の外輪および内輪をそれぞれ剛性内歯車および可撓性外歯車にねじ込み固定可能とすると共に、内輪として分割輪を用いている。したがって、止め輪などの別部材を用いて内外輪を固定する必要がない。また、内輪が分割輪であるので、転動体挿入穴を必要とすることなく転動体を内外輪の間に挿入できる。よって、小さな寸法の軸受構造を実現できる。 In the cup-type wave gear device of the present invention, the outer ring and the inner ring of the bearing supporting the both gears in a relatively rotatable state can be screwed and fixed to the rigid inner gear and the flexible outer gear, respectively, and A split ring is used. Therefore, it is not necessary to fix the inner and outer rings using another member such as a retaining ring. Moreover, since the inner ring is a split ring, the rolling element can be inserted between the inner and outer rings without requiring a rolling element insertion hole. Therefore, a bearing structure with a small size can be realized.
したがって、カップ型波動歯車装置の小型・コンパクト化を実現できる。また、内外輪をねじ込むことにより、軸受を両歯車の間の装着できるので、軸受の組付け作業も簡単になる。 Therefore, the cup-type wave gear device can be reduced in size and size. Further, by screwing the inner and outer rings, the bearing can be mounted between the two gears, so that the assembly work of the bearing is simplified.
以下に、図面を参照して、本発明を適用したカップ型波動歯車装置を説明する。 A cup-type wave gear device to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明を適用したカップ型波動歯車装置の縦断面図であり、図2はその入力側の端面図であり、図3はその出力側の端面図である。これらの図を参照して説明すると、カップ型波動歯車装置1は、剛性内歯車2と、この内側に同軸状態に配置されているカップ形状の可撓性外歯車3と、この内側に嵌め込まれている楕円形輪郭の波動発生器4とを有している。剛性内歯車2と可撓性外歯車3は、軸受5を介して、相対回転が自在となっている。また、可撓性外歯車3には同軸状態で出力軸6が一体形成されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cup-type wave gear device to which the present invention is applied, FIG. 2 is an end view of its input side, and FIG. 3 is an end view of its output side. Referring to these drawings, the cup-type
各構成部品の構造を詳細に説明する。まず、剛性内歯車2は、筒状部材21を備えており、この筒状部材21は外形が矩形であり、中心には装置軸線1aの方向に延びる中空穴が形成されている。この筒状部材21の中空穴内周面は装置出力側の端面22から所定長さの部分が大径内周面部分23とされ、それ以外の部分が小径内周面部分24とされ、これらの間には、出力側に向く円環状端面25が形成されている。小径内周面部分24における装置入力側の端面26に近い側の部位には円周方向に沿って内歯27形成されている。また、大径内周面部分23における装置出力側の端面22から所定長さの範囲には雌ねじが切られた雌ねじ部28が形成されている。さらに、筒状部材21の端面22、26には、それらの四隅に取付用のねじ穴22a、26aが形成されている。
The structure of each component will be described in detail. First, the rigid
カップ形状の可撓性外歯車3は、入力側に向けて開口している可撓性のカップ状部材31を備え、このカップ状部材31における円筒状胴部の開口端側の外周面部分に外歯33が形成され、カップ状部材31の底面部分は、その外周側の部分が薄肉の円環状のダイヤフラム35とされ、中心部分が厚肉のボス36とされている。このボス36の出力側の端面36aから同軸状態に延びる出力軸6が一体形成されており、この出力軸6は、円筒部材21の端面22を超えて延びている。この構成の可撓性外歯車3は、その外歯33が内歯27に対峙する状態で内歯車2の内側に同軸状態で配置されている。
The cup-shaped flexible
ここで、出力軸6は、ボス36の側の根元部分が当該ボス36よりも小径の円形外周面部分61とされ、これにより、ボス36の装置出力側の端面36aは円環状の端面となっている。本例では、この端面36aの装置軸線1aの方向の位置が、内歯車2の円筒状部材21に形成されている円環状端面25の位置に一致している。この円形外周面部分61に続き、僅かに小径の円形外周面部分が形成されており、ここが雄ねじが形成された雄ねじ部62とされている。この雄ねじ部62に続き、円環状凹部63を介して、一定外径の円形外周面部分64が形成されている。
Here, the
波動発生器4は、可撓性外歯車3の外歯形成部分の内側に嵌め込まれており、外歯形成部分を楕円形に撓めて、その楕円形の長軸方向の両端の部分に位置する外歯33の部分を内歯27の部分に噛み合わせている。波動発生器4は、楕円形輪郭をしたカム板41と、このカム板41が同軸状態に固定されたプラグ42と、カム板41の外周面に装着したウエーブベアリング43とを備えている。ウエーブベアリング43は可撓性の内外輪と、これらの間に挿入されたボールを備えている。プラグ42の中心には入力軸(図示せず)をはめ込み固定可能な軸穴42aが形成されている。この構成の波動発生器4が回転すると、内歯27と外歯33の噛み合い位置が円周方向に移動する。内歯27と外歯33の歯数差は2n(nは正の整数)であり、本例では2枚とされている。したがって、波動発生器4が回転すると、両歯車2、3の間に歯数差に対応する回転数の相対回転運動が発生する。
The
一方、本例の軸受5は4点接触ボールベアリングであり、外輪51と、内輪52と、これらの間に転動自在の状態で挿入されたボール53を備えている。外輪51の円形外周面は雄ねじが形成された雄ねじ部51aとされている。雄ねじ部51aは内歯車2の円筒状部材21に形成した雌ねじ部に螺合可能である。外輪51を円筒状部材21にねじ込むと、その円環状端面25に当たり、その取り付け位置が規定される。
On the other hand, the
内輪52は分割輪であり、装置入力側に位置する第1分割輪54と、装置出力側に位置する第2分割輪55から構成されている。第1分割輪54の円形内周面54aは、出力軸6の根元側の円形外周面部分61を嵌め込み可能な内径寸法とされ、この円形外周面部分61に装着されている。第2分割輪55の円形内周面には、その装置入力側の端から所定長さの部分が、雌ねじが形成された雌ねじ部55aとされ、装置出力側の端に連続した部分が小径の円形内周面部分となっている。雌ねじ部55aは出力軸6の雄ねじ部62に螺合可能である。
The
この構成の第2分割輪52は出力軸6にねじ込み固定されている。第1分割輪54を出力軸6に装着し、ボール53を挿入した後に、第2分割輪55を出力軸6にねじ込み固定すると、ボスの円環状端面と当該第2分割輪55の間に第1分割輪54が挟まれた状態で、これら第1および第2分割輪54、55が出力軸6に固定された状態が形成される。第2分割輪55の装置出力側の端面には2個の工具穴55bが形成されており、これらの工具穴55bを利用して、第2分割輪55をねじ込むことができる。また、工具穴55bに代えて第2分割輪55を凸形状とすることによっても、レンチなどの工具を用い、第2分割輪55をねじ込むことができる。
The
このように構成した本例のカップ型波動歯車装置1においては、両歯車2、3を回転自在の状態に支持している軸受構造を小型でコンパクトに構成できる。すなわち、外輪51および内輪52をそれぞれ内歯車2および可撓性外歯車のボスに一体形成されている出力軸にねじ込み固定しているので、外輪51および内輪52を固定するための部材が不要である。また、内輪52として分割輪54、55を採用しているので、ボール挿入穴が不要となり、軸受6を小型にできる。よって、本例によれば、最大外径が10〜20mm程度の小さなカップ型波動歯車装置を製造することが可能になる。このような小さなカップ型波動歯車装置は、作業用ロボットなどの指関節の駆動機構に用いる減速機などとして用いるのに適している。
In the cup-type
なお、本例では、4点接触ボールベアリング6を用いているが、この代わりに、クロスローラベアリングを用いることもできる。この場合においても、内外輪を内歯車および外歯車にねじ込み固定し、内輪を分割輪とすればよい。
In this example, a four-point
1 カップ型波動歯車装置
1a 装置軸線
2 内歯車
21 筒状部材
27 内歯
28 雌ねじ部
3 可撓性外歯車
31 カップ状部材
33 外歯
36 ボス
4 波動発生器
5 軸受
51 外輪
51a 雄ねじ部
52 内輪
53 ボール
54 第1分割輪
55 第2分割輪
55a 雌ねじ部
6 出力軸
61 円形外周面部分
62 雄ねじ部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記剛性内歯車の内側に配置されたカップ形状の可撓性外歯車と、
前記可撓性外歯車の内側に嵌め込まれ、当該可撓性外歯車を半径方向に撓めて前記剛性内歯車に対して部分的に噛み合わせ、これら両歯車の噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、
前記剛性内歯車および前記可撓性外歯車を相対回転自在の状態に支持している軸受とを有し、
前記軸受は、前記剛性内歯車にねじ込み固定された外輪と、前記可撓性外歯車にねじ込み固定された内輪とを備え、当該内輪は第1および第2の分割輪からなる分割タイプの内輪であるカップ型波動歯車装置。 A rigid internal gear,
A cup-shaped flexible external gear disposed inside the rigid internal gear;
It is fitted inside the flexible external gear, the flexible external gear is bent in the radial direction and partially meshed with the rigid internal gear, and the meshing positions of both gears are moved in the circumferential direction. A wave generator,
A bearing supporting the rigid internal gear and the flexible external gear in a relatively rotatable state;
The bearing includes an outer ring screwed and fixed to the rigid internal gear, and an inner ring screwed and fixed to the flexible external gear, and the inner ring is a split type inner ring composed of first and second split rings. A cup-type wave gear device.
前記剛性内歯車は、筒状部材を備え、当該筒状部材の内周面には前記内歯と、前記外輪をねじ込み固定するための雌ねじ部が形成されており、
前記可撓性外歯車は、カップ状部材と、当該カップ状部材の底面部分に形成したボスから延びる出力軸とを備え、この出力軸の外周面には、前記内輪の前記第2の分割輪をねじ込み固定するための雄ねじ部が形成されており、
前記第2の分割輪と前記ボスの間に前記第1の分割輪を挟んだ状態で、当該第2分割輪が前記出力軸にねじ込み固定されているカップ型波動歯車装置。 In claim 1,
The rigid internal gear includes a cylindrical member, and an internal thread portion for screwing and fixing the inner teeth and the outer ring is formed on an inner peripheral surface of the cylindrical member.
The flexible external gear includes a cup-shaped member and an output shaft extending from a boss formed on a bottom surface portion of the cup-shaped member, and the second split ring of the inner ring is provided on an outer peripheral surface of the output shaft. The male thread part for screwing and fixing is formed,
A cup-type wave gear device in which the second divided wheel is screwed and fixed to the output shaft in a state where the first divided wheel is sandwiched between the second divided wheel and the boss.
前記軸受は4点接触ボールベアリングまたはクロスローラベアリングであるカップ型波動歯車装置。 In claim 2,
The cup-type wave gear device, wherein the bearing is a four-point contact ball bearing or a cross roller bearing.
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