JP2006097861A - 波動歯車装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来より大きいトルクを伝達することができる波動歯車装置を提供する。
【解決手段】 シルクハット型波動歯車装置１０は、内歯２１が形成された環状のサーキュラスプライン２０と、内歯２１に部分的に噛み合った外歯３１ａが形成された外歯部３１を有しサーキュラスプライン２０の内側に配置された可撓性のフレクスプライン３０と、フレクスプライン３０の内側に配置されてフレクスプライン３０を撓ませながらサーキュラスプライン２０に対して回転させるウェーブジェネレータ４０とを備え、フレクスプライン３０は、外部部材に固定するためのボス部３２と、外歯部３１及びボス部３２を接続する接続部３３とを有し、接続部３３は、フレクスプライン３０の回転軸３０ａを通る平面で切断したときの断面形状が外歯部３１側及びボス部３２側から略中央に向けて厚みが漸減した形状であり、断面形状上の対向する２つの外形線３３ａ、３３ｂが略円弧である。
【選択図】 図１
【解決手段】 シルクハット型波動歯車装置１０は、内歯２１が形成された環状のサーキュラスプライン２０と、内歯２１に部分的に噛み合った外歯３１ａが形成された外歯部３１を有しサーキュラスプライン２０の内側に配置された可撓性のフレクスプライン３０と、フレクスプライン３０の内側に配置されてフレクスプライン３０を撓ませながらサーキュラスプライン２０に対して回転させるウェーブジェネレータ４０とを備え、フレクスプライン３０は、外部部材に固定するためのボス部３２と、外歯部３１及びボス部３２を接続する接続部３３とを有し、接続部３３は、フレクスプライン３０の回転軸３０ａを通る平面で切断したときの断面形状が外歯部３１側及びボス部３２側から略中央に向けて厚みが漸減した形状であり、断面形状上の対向する２つの外形線３３ａ、３３ｂが略円弧である。
【選択図】 図１
Description
本発明は、トルクを伝達する波動歯車装置に関するものである。
従来、波動歯車装置として、ダイヤフラムの側から胴部の側に向けて直径が漸減している湾曲部分を有した可撓性外歯歯車を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２８１２２号公報（第３−４頁、第３図）
しかしながら、従来の波動歯車装置においては、内歯歯車から外歯歯車に伝達されたトルクによってダイヤフラムに応力が集中するので、ダイヤフラムに集中した応力によってダイヤフラムが破壊されない程度の大きさのトルクしか伝達できないという問題があった。
本発明は、従来より大きいトルクを伝達することができる波動歯車装置を提供することを目的とする。
本発明の波動歯車装置は、内歯が形成された環状の内歯歯車と、前記内歯に部分的に噛み合った外歯が形成された外歯部を有し前記内歯歯車の内側に配置された可撓性の外歯歯車と、前記外歯歯車の内側に配置されて前記外歯歯車を撓ませながら前記内歯歯車に対して回転させる波動発生器とを備え、前記外歯歯車は、外部部材に固定するための固定部と、前記外歯部及び前記固定部を接続する接続部とを有し、前記接続部は、前記外歯歯車の回転軸を通る平面で切断したときの断面形状が前記外歯部側及び前記固定部側から略中央に向けて厚みが漸減した形状であり、前記断面形状上の対向する２つの外形線が略円弧である構成を有している。
この構成により、本発明の波動歯車装置は、外歯歯車の回転軸を通る平面で切断したときの外歯歯車の接続部の断面形状が外歯部側及び固定部側から略中央に向けて厚みが漸減した形状であるので、内歯歯車から外歯歯車に伝達されたトルクによって外歯歯車の一部に応力が集中することを従来より抑制することができ、従来より大きいトルクを伝達することができる。
また、本発明の波動歯車装置は、前記２つの外形線の一方の少なくとも一部は、第１の円弧であり、前記２つの外形線の他方の少なくとも一部は、前記第１の円弧とは半径及び中心位置が異なる第２の円弧であり、前記第１の円弧及び前記第２の円弧は、前記断面形状のうち厚みが最も薄い略中央の最薄部分を形成した構成を有している。
この構成により、本発明の波動歯車装置は、最薄部分の形状が単純であるので、外歯歯車の加工を容易化することができる。
本発明は、従来より大きいトルクを伝達することができる波動歯車装置を提供することができるものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係る波動歯車装置の構成について説明する。
まず、第１の実施の形態に係る波動歯車装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る波動歯車装置としてのシルクハット型波動歯車装置１０は、内歯２１が形成された環状の内歯歯車としての厚肉のサーキュラスプライン２０と、内歯２１に部分的に噛み合った外歯３１ａが形成された外歯部３１を有しサーキュラスプライン２０の内側に配置された可撓性の外歯歯車としての薄肉のシルクハット状のフレクスプライン３０と、フレクスプライン３０の内側に配置されてフレクスプライン３０を撓ませながらサーキュラスプライン２０に対して回転させる波動発生器としてのウェーブジェネレータ４０とを備えている。
フレクスプライン３０は、図示していない外部部材に固定するための固定部としてのボス部３２と、外歯部３１及びボス部３２を接続する接続部３３とを有している。
また、ウェーブジェネレータ４０は、楕円形状のカム４１と、カム４１の外周に組み込まれた薄肉ベアリング４２とからなっている。
フレクスプライン３０の接続部３３は、図２に示すように、フレクスプライン３０の回転軸３０ａ（図１参照。）を通る平面で切断したときの断面形状が外歯部３１側及びボス部３２側から略中央に向けて厚みが漸減した形状である。また、接続部３３は、回転軸３０ａを通る平面で切断したときの断面形状上の対向する２つの外形線３３ａ、３３ｂが略円弧である。また、接続部３３の一部は、ボス部３２の外歯部３１側の面３２ａに対してボス部３２の外歯部３１側とは反対側の面３２ｂ側に張り出している。
なお、外形線３３ａは、外歯部３１及びボス部３２に連なる半径Ｒ１及び中心位置Ｏ１の第１の円弧としての円弧３４によって形成されている。また、外形線３３ｂは、外歯部３１に連なる半径Ｒ２及び中心位置Ｏ２の第２の円弧としての円弧３５と、円弧３５及びボス部３２に連なる半径Ｒ３及び中心位置Ｏ３の円弧３６とによって形成されている。ここで、円弧３４及び円弧３５は、回転軸３０ａを通る平面で切断したときの接続部３３の断面形状のうち厚みが最も薄い略中央の最薄部分３７を形成している。また、半径Ｒ１は、半径Ｒ２と比較して小さく、最薄部分３７から中心位置Ｏ１までの距離は、最薄部分３７から中心位置Ｏ２までの距離と比較して短い。
次に、シルクハット型波動歯車装置１０の動作について説明する。
例えば、シルクハット型波動歯車装置１０は、サーキュラスプライン２０、フレクスプライン３０のボス部３２、ウェーブジェネレータ４０のカム４１がそれぞれ産業ロボットのケーシング、出力軸、入力軸に固定された状態で、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力軸から回転運動が入力されると、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力された回転運動を内部で減速してフレクスプライン３０のボス部３２から出力軸に出力する。
シルクハット型波動歯車装置１０は、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力された回転運動を内部で減速してフレクスプライン３０のボス部３２から出力するとき、サーキュラスプライン２０からフレクスプライン３０にトルクが伝達されるが、フレクスプライン３０の回転軸３０ａを通る平面で切断したときのフレクスプライン３０の接続部３３の断面形状が外歯部３１側及びボス部３２側から略中央に向けて厚みが漸減した形状であるので、サーキュラスプライン２０からフレクスプライン３０に伝達されたトルクによってフレクスプライン３０の一部に応力が集中することを従来より抑制することができる。
以上に説明したように、シルクハット型波動歯車装置１０は、サーキュラスプライン２０からフレクスプライン３０に伝達されたトルクによってフレクスプライン３０の一部に応力が集中することを従来より抑制することができるので、大きさ及び重量が従来と同等であるときに従来より大きいトルクを伝達することができ、伝達可能なトルクの大きさが従来と同等であるときに大きさ及び重量を従来より低減することができる。
また、シルクハット型波動歯車装置１０は、最薄部分３７が円弧３４及び円弧３５によって形成されており、最薄部分３７の形状が単純であるので、フレクスプライン３０の加工を容易化することができる。なお、最薄部分３７は、より複雑な形状であっても良い。
なお、シルクハット型波動歯車装置１０は、外形線３３ａが完全な円弧であるが、外形線３３ａ、３３ｂがそれぞれ全体として略円弧であれば、外形線３３ａ及び外形線３３ｂの少なくとも一方が完全な円弧でなくても良い。例えば、シルクハット型波動歯車装置１０は、外形線３３ａ、３３ｂがそれぞれ全体として略円弧であれば、外形線３３ａ、３３ｂの少なくとも一部に直線部分を有していても良い。
（第２の実施の形態）
まず、第２の実施の形態に係る波動歯車装置の構成について説明する。
まず、第２の実施の形態に係る波動歯車装置の構成について説明する。
なお、本実施の形態に係る波動歯車装置の構成のうち、第１の実施の形態に係るシルクハット型波動歯車装置１０（図１参照。）の構成と同様な構成については、シルクハット型波動歯車装置１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図３に示すように、本実施の形態に係る波動歯車装置としてのカップ型波動歯車装置６０は、内歯２１に部分的に噛み合った外歯８１ａが形成された外歯部８１を有しサーキュラスプライン２０の内側に配置された可撓性の外歯歯車としての薄肉のカップ状のフレクスプライン８０を、フレクスプライン３０（図１参照。）に代えてシルクハット型波動歯車装置１０が備えた構成と同様である。
フレクスプライン８０は、図示していない外部部材に固定するための固定部としてのボス部８２と、外歯部８１及びボス部８２を接続する接続部８３とを有している。
フレクスプライン８０の接続部８３は、図４に示すように、フレクスプライン８０の回転軸８０ａ（図３参照。）を通る平面で切断したときの断面形状が外歯部８１側及びボス部８２側から略中央に向けて厚みが漸減した形状である。また、接続部８３は、回転軸８０ａを通る平面で切断したときの断面形状上の対向する２つの外形線８３ａ、８３ｂが略円弧である。また、接続部８３の一部は、ボス部８２の外歯部８１側の面８２ａに対してボス部８２の外歯部８１側とは反対側の面８２ｂ側に張り出している。
なお、外形線８３ａは、外歯部８１及びボス部８２に連なる半径Ｒ１及び中心位置Ｏ１の第１の円弧としての円弧８４によって形成されている。また、外形線８３ｂは、外歯部８１に連なる半径Ｒ２及び中心位置Ｏ２の第２の円弧としての円弧８５と、円弧８５及びボス部８２に連なる半径Ｒ３及び中心位置Ｏ３の円弧８６とによって形成されている。ここで、円弧８４及び円弧８５は、回転軸８０ａを通る平面で切断したときの接続部８３の断面形状のうち厚みが最も薄い略中央の最薄部分８７を形成している。また、半径Ｒ１は、半径Ｒ２と比較して小さく、最薄部分８７から中心位置Ｏ１までの距離は、最薄部分８７から中心位置Ｏ２までの距離と比較して短い。
次に、カップ型波動歯車装置６０の動作について説明する。
例えば、カップ型波動歯車装置６０は、サーキュラスプライン２０、フレクスプライン８０のボス部８２、ウェーブジェネレータ４０のカム４１がそれぞれ産業ロボットのケーシング、出力軸、入力軸に固定された状態で、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力軸から回転運動が入力されると、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力された回転運動を内部で減速してフレクスプライン８０のボス部８２から出力軸に出力する。
カップ型波動歯車装置６０は、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力された回転運動を内部で減速してフレクスプライン８０のボス部８２から出力するとき、サーキュラスプライン２０からフレクスプライン８０にトルクが伝達されるが、フレクスプライン８０の回転軸８０ａを通る平面で切断したときのフレクスプライン８０の接続部８３の断面形状が外歯部８１側及びボス部８２側から略中央に向けて厚みが漸減した形状であるので、サーキュラスプライン２０からフレクスプライン８０に伝達されたトルクによってフレクスプライン８０の一部に応力が集中することを従来より抑制することができる。
以上に説明したように、カップ型波動歯車装置６０は、サーキュラスプライン２０からフレクスプライン８０に伝達されたトルクによってフレクスプライン８０の一部に応力が集中することを従来より抑制することができるので、大きさ及び重量が従来と同等であるときに従来より大きいトルクを伝達することができ、伝達可能なトルクの大きさが従来と同等であるときに大きさ及び重量を従来より低減することができる。
また、カップ型波動歯車装置６０は、最薄部分８７が円弧８４及び円弧８５によって形成されており、最薄部分８７の形状が単純であるので、フレクスプライン８０の加工を容易化することができる。なお、最薄部分８７は、より複雑な形状であっても良い。
なお、カップ型波動歯車装置６０は、外形線８３ａが完全な円弧であるが、外形線８３ａ、８３ｂがそれぞれ全体として略円弧であれば、外形線８３ａ及び外形線８３ｂの少なくとも一方が完全な円弧でなくても良い。例えば、カップ型波動歯車装置６０は、外形線８３ａ、８３ｂがそれぞれ全体として略円弧であれば、外形線８３ａ、８３ｂの少なくとも一部に直線部分を有していても良い。
以上のように、本発明に係る波動歯車装置は、従来より大きいトルクを伝達することができるという効果を有し、産業ロボット分野、半導体分野、医療機器分野、航空宇宙分野等に使用される波動歯車装置として有用である。
１０ シルクハット型波動歯車装置（波動歯車装置）
２０ サーキュラスプライン（内歯歯車）
２１ 内歯
３０ フレクスプライン（外歯歯車）
３０ａ 回転軸
３１ 外歯部
３１ａ 外歯
３２ ボス部（固定部）
３３ 接続部
３３ａ、３３ｂ 外形線
３４ 円弧（第１の円弧）
３５ 円弧（第２の円弧）
３７ 最薄部分
４０ ウェーブジェネレータ（波動発生器）
６０ カップ型波動歯車装置（波動歯車装置）
８０ フレクスプライン（外歯歯車）
８０ａ 回転軸
８１ 外歯部
８１ａ 外歯
８２ ボス部（固定部）
８３ 接続部
８３ａ、８３ｂ 外形線
８４ 円弧（第１の円弧）
８５ 円弧（第２の円弧）
８７ 最薄部分
２０ サーキュラスプライン（内歯歯車）
２１ 内歯
３０ フレクスプライン（外歯歯車）
３０ａ 回転軸
３１ 外歯部
３１ａ 外歯
３２ ボス部（固定部）
３３ 接続部
３３ａ、３３ｂ 外形線
３４ 円弧（第１の円弧）
３５ 円弧（第２の円弧）
３７ 最薄部分
４０ ウェーブジェネレータ（波動発生器）
６０ カップ型波動歯車装置（波動歯車装置）
８０ フレクスプライン（外歯歯車）
８０ａ 回転軸
８１ 外歯部
８１ａ 外歯
８２ ボス部（固定部）
８３ 接続部
８３ａ、８３ｂ 外形線
８４ 円弧（第１の円弧）
８５ 円弧（第２の円弧）
８７ 最薄部分
Claims (2)
- 内歯が形成された環状の内歯歯車と、前記内歯に部分的に噛み合った外歯が形成された外歯部を有し前記内歯歯車の内側に配置された可撓性の外歯歯車と、前記外歯歯車の内側に配置されて前記外歯歯車を撓ませながら前記内歯歯車に対して回転させる波動発生器とを備え、
前記外歯歯車は、外部部材に固定するための固定部と、前記外歯部及び前記固定部を接続する接続部とを有し、
前記接続部は、前記外歯歯車の回転軸を通る平面で切断したときの断面形状が前記外歯部側及び前記固定部側から略中央に向けて厚みが漸減した形状であり、前記断面形状上の対向する２つの外形線が略円弧であることを特徴とする波動歯車装置。 - 前記２つの外形線の一方の少なくとも一部は、第１の円弧であり、
前記２つの外形線の他方の少なくとも一部は、前記第１の円弧とは半径及び中心位置が異なる第２の円弧であり、
前記第１の円弧及び前記第２の円弧は、前記断面形状のうち厚みが最も薄い略中央の最薄部分を形成したことを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
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| TW (1) | TW200613662A (ja) |
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