JP2007127273A - 非対称ウェーブジェネレータとそれに関連したフレクスプラインとを有する波動歯車装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノイズの低減、位置決め精度の低下の防止等を図った波動歯車装置を提供する。
【解決手段】波動歯車装置は、サーキュラスプライン、サーキュラスプライン内側のフレクスプライン、およびフレクスプライン内側のプラグを有する。プラグは、非対称であり、好ましくは、半楕円の第1の部分および半円筒の第2の部分を含むように形成される。半円筒部の直径は、半楕円部の長軸と一致する。サーキュラスプライン上およびフレクスプライン上のギア歯は、第1の領域中だけでかみ合い、第2の領域ではかみ合わない。本発明による波動歯車装置中のフレクスプラインには、好ましくは、サーキュラスプラインより1つ少ない歯が形成され、フレクスプラインの完全な1回転毎に、サーキュラスプラインが、1つのギア歯で定義される円弧にわたって回転する。
【選択図】図1
【解決手段】波動歯車装置は、サーキュラスプライン、サーキュラスプライン内側のフレクスプライン、およびフレクスプライン内側のプラグを有する。プラグは、非対称であり、好ましくは、半楕円の第1の部分および半円筒の第2の部分を含むように形成される。半円筒部の直径は、半楕円部の長軸と一致する。サーキュラスプライン上およびフレクスプライン上のギア歯は、第1の領域中だけでかみ合い、第2の領域ではかみ合わない。本発明による波動歯車装置中のフレクスプラインには、好ましくは、サーキュラスプラインより1つ少ない歯が形成され、フレクスプラインの完全な1回転毎に、サーキュラスプラインが、1つのギア歯で定義される円弧にわたって回転する。
【選択図】図1
Description
本発明は、一般に、位置決めシステム用の駆動メカニズムに関する。
一般にハーモニックドライブ(登録商標)と称される波動歯車装置は、3つの主な構成要素を有した単一段の歯車伝達装置である。これらの構成要素は、サーキュラスプライン、フレクスプライン(flexspline)およびウェーブジェネレータとして知られている。サーキュラスプラインは、その内側面に歯を有した、円形で剛体の太陽歯車である。フレクスプラインは、その外側表面に歯を有した薄肉の壁を有するカップであり、その歯は、サーキュラスプラインの歯とかみ合うように設計される。フレクスプラインは、半径方向に可撓であり、ねじれに剛性であり、サーキュラスプラインより、歯は少なく、半径は小さい。ウェーブジェネレータは、非円形カムであり、フレクスプラインの内側にはめ込まれてフレクスプラインを変形させ、その歯のいくつかがサーキュラスプラインの歯とかみ合い、他の歯は全くかみ合わないようにさせる。ウェーブジェネレータの完全な1回転により、フレクスプラインは、フレクスプラインの歯数のサーキュラスプラインの歯数に対する差異に等しい進度で、サーキュラスプラインを回って周回する。たとえば、サーキュラスプラインの歯数が100であり、フレクスプラインの歯数が98の場合、ウェーブジェネレータの1回転により、歯2つに等しい距離だけ、フレクスプラインは、サーキュラスプライン上を周回する。
波動歯車装置から恩恵を受ける産業には、半導体、機械ツール、工場の製造工程自動化、ロボット、医療装置および航空宇宙の産業が含まれる。波動歯車装置から恩恵を受ける医療用途には、患者用ベッド、リハビリ用装置およびMRI/CAT走査ガントリーが含まれる。波動歯車の他の使用には、放射線治療装置、画像化カメラの位置決めおよび外科用のロボットが含まれる。半導体構成要素の製造中に使用されるロボットは、処理、装填、取り外し、検査および試験のために、波動歯車を使用してウェハを正確に位置決めする。波動歯車装置の軍事および航空宇宙への用途には、通信、軍事偵察、気象衛星、いくつかの宇宙深部探査ロケット、ハッブル宇宙望遠鏡を含む望遠鏡および国際宇宙ステーションが含まれる。波動歯車を使用して、アンテナおよびコンパスジンバルを正確に制御し、科学器具を位置合わせし、開口部およびソーラーパネルを調節し、ハッチおよび出入口を開閉する。
これらの用途は、高度な位置決め精度、再現性および低振動が必要である。波動歯車装置は、コンパクト設計および高トルク対重量比が必要な精密用途に理想的である。それらは、フィードバックの恩恵を受けることなく、出力段において位置決め精度が1分角より小さく、±5秒角の再現性が可能である。
ここで、本発明の理解を容易にするために、典型的な従来技術の波動歯車装置10の簡単な記述を提示する。図1に示すように、波動歯車装置10は、サーキュラスプライン12、フレクスプライン14およびウェーブジェネレータ16を含む。サーキュラスプライン12は、複数の内ギア歯18を有した剛体リングとして形成される。フレクスプライン14は、非剛体で薄肉の鋼カップとして形成され、サーキュラスプライン12の内ギア歯18のピッチ円直径よりわずかに小さい直径のピッチ円上の外ギア歯20を有する。フレクスプライン14は、ウェーブジェネレータ16の上にはめられ、それにより、フレクスプライン14は楕円状に保持される。ウェーブジェネレータ16は、楕円プラグ24上にはめられる、薄型レースのボールベアリングアセンブリ22を含む。フレクスプライン14は、サーキュラスプラインより、直径がわずかに小さく、通常、ギアの歯が2つだけ少ない。
図2(a)〜2(c)に示すように、ウェーブジェネレータ16の楕円形状によって、フレクスプライン14の外ギア歯20が、楕円の長軸の両端で対向する2つの領域XおよびYで、サーキュラスプライン12の内ギア歯18と係合させられる。プラグ24の穴26中に配置された駆動軸(図示せず)が、パワー入力を波動歯車装置10へ伝達する。穴26は、プラグ24がすべることなく駆動軸と共に回転することを保証するために、駆動軸からの突起部を受け入れるように構成された溝28を有しても良い。溝28は、ウェーブジェネレータ16の角度位置を定めるための都合のよい手段にもなる。図2(a)では、溝は、縦方向で上方を指す。ウェーブジェネレータ16が、パワー源(図示せず)に駆動される軸(図示せず)によって回転するにつれて、連続的に移動する楕円の形状または波状の運動が、フレクスプライン14に伝えられる。これによって、サーキュラスプライン12の内ギア歯18が、領域XおよびYで、フレクスプライン14の外ギア歯20とかみ合うようにさせられ、楕円の短軸の端点で、1つの歯が完全に係合解除される。フレクスプライン14のギア歯20が、サーキュラスプライン12のギア歯18と係合する領域XおよびYは、楕円の長軸と共に回転する。
ウェーブジェネレータ16の180°の時計回り運動毎に、フレクスプライン14は、サーキュラスプライン12に相対的に1歯だけ、反時計回りに回転する。したがって、ウェーブジェネレータ16の完全な時計回り1回転毎に、フレクスプライン14が、サーキュラスプラインに相対的にその元の位置からギアの2歯だけ、反時計回りに回転させられる。たとえば、図2(a)では、サーキュラスプライン12およびフレクスプライン14のギアの歯AおよびBが、対応する矢印で示すように1直線上にある。図2(b)に、プラグ24が、図2(a)のその位置から90°時計回りに回転した後の、溝が水平になった波動歯車装置10を示す。接触領域XおよびYは、やはり90°時計回りに回転する。図2(b)では、ギア歯AおよびBは、ギア歯の半分だけ、位置がずれている。図2(c)に、プラグ24が、図2(a)のその位置から時計方向に180°回転した後の波動歯車装置10を示す。図2(c)では、接触領域XおよびYは、図2(a)に示したそれらの位置から反対の位置にあり、ギアの歯AおよびBは、ギアの完全な1歯分だけ、位置がずれている。
基本の3つの要素による波動歯車装置10は、減速機として機能することができる。パワー源からの入力は高速とすることができるが、1回転当たり2歯分の変位により、フレクスプライン14が、かなりより低い速度で回転することとなる。減速比は、フレクスプライン14上の歯数を、フレクスプライン14上とサーキュラスプライン12上の歯数の差で除算することによって、計算することができる。たとえば、フレクスプライン14が200歯を有し、サーキュラスプライン12が202歯を有した場合、ギア比は、200/(200−202)=−100として計算される。負の符号は、入力および出力が、反対方向に回転することを示す。
波動歯車装置の従来設計は、サーキュラスプライン12より歯が2つ少ないフレクスプライン14と、直径方向に互いに対向し楕円の長軸に対応する2つの領域で、フレクスプライン14の歯をサーキュラスプライン12の歯に係合させるように設計された、楕円ウェーブジェネレータ16とを含む。ウェーブジェネレータ16の短軸は、フレクスプライン14の歯が短軸に沿った領域中で全くかみ合わず、サーキュラスプライン12とフレクスプライン14の長さが、非接触の領域中で1歯分異なることが可能となるのに十分なほど短い。ギアシステムのトルク能力は、接触している歯を破壊するために必要な剪断力に等しい。したがって、これによって、「ラチェッティングトルク」が存在でき、そこで、フレクスプライン14が、サーキュラスプライン12に対し1歯分の距離、すべるように動くことができる。これにより、接触している歯数が増加し、したがって、トルク能力およびねじれ剛性が増加する。しかし、この状態により、フレクスプラインへ14への力が大幅に増大し、その疲労寿命が大幅に短縮される。さらに、それは、システムの平衡を崩し、ノイズおよび振動を大幅に増加させ、位置決め精度を低下させる。
本発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、ノイズおよび振動の低減、位置決め精度の低下の防止等を図った波動歯車装置を提供することにある。
請求項1記載の本発明は、サーキュラスプライン42、フレクスプライン44およびウェーブジェネレータ46を有する波動歯車装置において、前記サーキュラスプライン42は、中空筒として形成され、前記中空筒の内周部のまわりに延在するよう形成された第1の複数の内ギア歯43を有し、前記フレクスプライン44は、前記サーキュラスプライン42の前記内周部の円周より小さい外周を有した薄壁中空筒として形成され、前記薄壁中空筒の外周部のまわりに延在する複数の外ギア歯45を有し、一部の前記内ギア歯43と一部の前記外ギア歯45がかみ合うように、前記サーキュラスプライン42の内側に配置されるよう形成され、前記ウェーブジェネレータ46は、前記フレクスプライン44内に配置されるよう形成され、第1の選択された曲率を有する第一方の部位および第2の選択された曲率を有する第二方の部位を有するプラグ50と、前記プラグ50の周部のまわりに、前記第一方および第二方の部位両方のまわりに延在し、前記第1および第2の曲率と同じになるよう配置されたベアリングアセンブリとを含み、前記ウェーブジェネレータ46は、前記フレクスプライン44内にはまるように構成されて、フレクスプライン44が、前記プラグ50の前記第一方および第二方の部位の前記第1および第2の選択された曲率をそれぞれ有する第一方および第二方の部分を有するようにし、前記フレクスプライン44および前記サーキュラスプライン42の前記ギア歯が、前記サーキュラスプラインの第1の一つの角度領域中でかみ合い、前記サーキュラスプラインの第2の一つの角度領域中で完全に離れていることを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、前記第一方の部位が、選択された長さの長軸を有した半楕円末端部を有した半楕円体構成を有するように形成され、前記第二方の部位が、前記第一方の部位の前記半楕円末端部の前記長軸と一致する直径を有した半円末端部を有した半円筒構成を有するように形成されたことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、前記サーキュラスプライン42が、複数N個の内ギア歯43を有し、前記フレクスプライン44が、N−1個の外ギア歯45を有して、前記サーキュラスプライン42が、前記フレクスプライン44の完全な1回転毎に、前記内ギア歯の1つが定義する角度にわたって回転するようにしたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、前記プラグ50の前記第一方および第二方の部位が、互いに対して非対称であることを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、前記プラグ50が、前記プラグ50の重心がその回転軸上にあるように、前記プラグ50内に形成された長さ方向の空洞を有することを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、前記サーキュラスプライン42が、複数N個の内ギア歯43を有し、前記フレクスプライン44が、N−1個の外ギア歯45を有して、前記フレクスプライン44が、前記ウェーブジェネレータ46の完全な1回転毎に、前記内ギア歯43の1つが定義する角度にわたって回転するようにしたことを特徴とする。
本発明は、ウェーブジェネレータの現在の設計に対する変更および、それに対応するフレクスプラインの設計の修正を含む。本発明による新ウェーブジェネレータは、半楕円体の第1の部分と半円筒の第2の部分とを有し、それらの平らな面が一致するように構成されている。楕円部分の長軸および短軸は、従来設計によって形成することができ、半円の直径が、楕円の長軸の長さに等しい。本発明による波動歯車装置のフレクスプラインは、歯が、サーキュラスプラインより1歯だけ少ない。ウェーブジェネレータは、非対称に切り抜かれ、それによって、システムの重心が、サーキュラスプラインの中心軸と位置合わせされて保たれる。
請求項2記載の本発明は、前記第一方の部位が、選択された長さの長軸を有した半楕円末端部を有した半楕円体構成を有するように形成され、前記第二方の部位が、前記第一方の部位の前記半楕円末端部の前記長軸と一致する直径を有した半円末端部を有した半円筒構成を有するように形成されたことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、前記サーキュラスプライン42が、複数N個の内ギア歯43を有し、前記フレクスプライン44が、N−1個の外ギア歯45を有して、前記サーキュラスプライン42が、前記フレクスプライン44の完全な1回転毎に、前記内ギア歯の1つが定義する角度にわたって回転するようにしたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、前記プラグ50の前記第一方および第二方の部位が、互いに対して非対称であることを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、前記プラグ50が、前記プラグ50の重心がその回転軸上にあるように、前記プラグ50内に形成された長さ方向の空洞を有することを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、前記サーキュラスプライン42が、複数N個の内ギア歯43を有し、前記フレクスプライン44が、N−1個の外ギア歯45を有して、前記フレクスプライン44が、前記ウェーブジェネレータ46の完全な1回転毎に、前記内ギア歯43の1つが定義する角度にわたって回転するようにしたことを特徴とする。
本発明は、ウェーブジェネレータの現在の設計に対する変更および、それに対応するフレクスプラインの設計の修正を含む。本発明による新ウェーブジェネレータは、半楕円体の第1の部分と半円筒の第2の部分とを有し、それらの平らな面が一致するように構成されている。楕円部分の長軸および短軸は、従来設計によって形成することができ、半円の直径が、楕円の長軸の長さに等しい。本発明による波動歯車装置のフレクスプラインは、歯が、サーキュラスプラインより1歯だけ少ない。ウェーブジェネレータは、非対称に切り抜かれ、それによって、システムの重心が、サーキュラスプラインの中心軸と位置合わせされて保たれる。
本発明による波動歯車装置40は、以前の装置からパッケージサイズを変更することなく、以前の波動歯車装置を越えるいくつかの改良をもたらす。
第1に、本発明によって、2倍のギア比が可能になる。フレクスプライン44上のギアの歯数はサーキュラスプライン42のギアの歯数より1少ない、という差であるため、ギア比は、単にフレクスプライン44上のギア歯45の数となる。
第2に、選択可能なギア比が、2倍もの多さになる。
第3に、波動歯車装置40がもたらす接触する角度領域の増加の結果として、トルク能力を大幅に増大させることができる。フレクスプライン44自体が壊れる前に、ギアの歯が壊れると想定し、トルク能力は、新設計で接触している歯数の、従来設計で接触している歯数に対する比に等しいファクタで、増大する。
第4に、ラチェッティングトルクも、極めて増加され、フレクスプライン44の構成も変更されない。
第5に、可能なギア比が2倍になることによって、位置決め再現性が改良される。
第6に、フレクスプライン44の歯45は、ウェーブジェネレータ46の1回転当たりのかみ合い/非かみ合いのサイクルが、従来技術の装置のサイクルの半分になり、したがって、効率が高められ、一方、所与の入力速度に対してノイズが減少される。
第7に、フレクスプライン結合部とウェーブジェネレータ結合部の間のねじれ剛性が、高められる。
第1に、本発明によって、2倍のギア比が可能になる。フレクスプライン44上のギアの歯数はサーキュラスプライン42のギアの歯数より1少ない、という差であるため、ギア比は、単にフレクスプライン44上のギア歯45の数となる。
第2に、選択可能なギア比が、2倍もの多さになる。
第3に、波動歯車装置40がもたらす接触する角度領域の増加の結果として、トルク能力を大幅に増大させることができる。フレクスプライン44自体が壊れる前に、ギアの歯が壊れると想定し、トルク能力は、新設計で接触している歯数の、従来設計で接触している歯数に対する比に等しいファクタで、増大する。
第4に、ラチェッティングトルクも、極めて増加され、フレクスプライン44の構成も変更されない。
第5に、可能なギア比が2倍になることによって、位置決め再現性が改良される。
第6に、フレクスプライン44の歯45は、ウェーブジェネレータ46の1回転当たりのかみ合い/非かみ合いのサイクルが、従来技術の装置のサイクルの半分になり、したがって、効率が高められ、一方、所与の入力速度に対してノイズが減少される。
第7に、フレクスプライン結合部とウェーブジェネレータ結合部の間のねじれ剛性が、高められる。
図3は、本発明の一実施例を示す。
図3に示すように、波動歯車装置40は、サーキュラスプライン42、フレクスプライン44およびウェーブジェネレータ46を含む。サーキュラスプライン42は、図2に示したサーキュラスプライン12のギア歯18に類似の、複数N個の内ギア歯43を有する。フレクスプライン44は、内ギア歯43とかみ合うように構成された、複数N−1個の外ギア歯45を有する。ウェーブジェネレータ46は、図1のプラグ24がボールベアリングアセンブリ22中に搭載された方法に類似の方法で、その中に非対称プラグ50を搭載した、ボールベアリングアセンブリ48を含む。プラグ50は、半楕円末端部54を有した第1の半楕円体部52を含む。半楕円末端部54は、ラインCDEで示す長軸およびラインDFで示す半短軸を有する。プラグ50は、半円末端部58を有した半円筒部56も含む。半楕円体部52および半円筒部56は、半楕円体部52の長軸が半円筒部56の直径に一致するように、構成される。
図3に示すように、波動歯車装置40は、サーキュラスプライン42、フレクスプライン44およびウェーブジェネレータ46を含む。サーキュラスプライン42は、図2に示したサーキュラスプライン12のギア歯18に類似の、複数N個の内ギア歯43を有する。フレクスプライン44は、内ギア歯43とかみ合うように構成された、複数N−1個の外ギア歯45を有する。ウェーブジェネレータ46は、図1のプラグ24がボールベアリングアセンブリ22中に搭載された方法に類似の方法で、その中に非対称プラグ50を搭載した、ボールベアリングアセンブリ48を含む。プラグ50は、半楕円末端部54を有した第1の半楕円体部52を含む。半楕円末端部54は、ラインCDEで示す長軸およびラインDFで示す半短軸を有する。プラグ50は、半円末端部58を有した半円筒部56も含む。半楕円体部52および半円筒部56は、半楕円体部52の長軸が半円筒部56の直径に一致するように、構成される。
図3をなお参照し、フレクスプライン44は、半円筒部56の半円末端部58の形状に従って、ウェーブジェネレータ46のプラグ50の半楕円体部52および半円筒部56に対応する、半楕円体部60および半円筒部62を有する。したがって、図3に示すように、半円筒部62中のフレクスプライン44の外ギア歯45すべてが、サーキュラスプライン42の対応する内ギア歯43と係合し、単一の接触領域が形成される。しかし、ウェーブジェネレータ46のプラグ50の半楕円末端部54の半短軸DFが、長軸CDEの半分より短いため、半楕円体部52のいくつかのギアの歯は、サーキュラスプライン42のギアの歯と係合しない。単一の接触領域と、フレクスプライン44の歯がサーキュラスプライン42の歯より1つ少ない、単一の非接触領域があるため、ウェーブジェネレータ46の1回転によって、ギアの1歯分の距離だけ、フレクスプライン44がサーキュラスプラインに沿って周回する。
ラインDGとDHの間の鈍角θは、フレクスプライン44のギア歯とサーキュラスプライン42のギア歯がかみ合う、大まかな領域を示す。ここで示す実施例での角度θは、約215°である。角度θは、フレクスプライン44およびサーキュラスプライン42の歯の幾何形状と共に変わることがある。すなわち、歯の数およびサイズ、ピッチおよび形状が、プラグ50の必要な幾何形状に影響を及ぼすことがあり、それが、次いで、角度θに影響を及ぼし得る。本発明に対比して、典型的な従来の波動歯車装置10は、前述のように、2つの接触領域XおよびYを有する。接触領域XおよびYのそれぞれは、通常、サーキュラスプライン12のまわりに約40°広がり、合計の接触角度は、約80°となる。この接触角度は、上記角度θと同じような影響を受け得る。
本発明によれば、単一の接触領域と単一の非接触領域が設けられ、接触領域では、フレクスプライン44およびサーキュラスプライン42の歯の半分より多い歯がかみ合い、非接触領域では、フレクスプライン44とサーキュラスプライン42の間のギャップ64に1歯分の差が存在する。したがって、ウェーブジェネレータ46の1回転毎に、フレクスプライン44が、1歯分の距離だけ、サーキュラスプライン42を回って移動する。
図4は、図3に示したウェーブジェネレータ46が、図3に示した位置から90°回転した状態のギア歯のかみ合い領域を示す。また、図5は、図3の状態から180°回転したときのギア歯のかみ合い領域を示す。また、図6は、図3の状態から270°回転したときのギア歯のかみ合い領域を示す。
プラグ50の形状が非対称であるため、その重心は回転軸からずれている。したがって、半円筒部56中に中空部66を形成し、プラグ50の回転軸上に重心があるようにするのに十分な材料量を除去すると良い。これによって、不平衡なシステムが回転するとき起こり得る、好ましくない振動が減少される。
本発明による波動歯車装置40は、以前の装置からパッケージサイズを変更することなく、以前の波動歯車装置を越えるいくつかの改良をもたらす。第1に、本発明によって、2倍のギア比が可能になる。フレクスプライン44上のギアの歯数はサーキュラスプライン42のギアの歯数より1少ない、という差であるため、ギア比は、単にフレクスプライン44上のギア歯45の数となる。第2に、選択可能なギア比が、2倍もの多さになる。第3に、波動歯車装置40がもたらす接触する角度領域の増加の結果として、トルク能力を大幅に増大させることができる。フレクスプライン44自体が壊れる前に、ギアの歯が壊れると想定し、トルク能力は、新設計で接触している歯数の、従来設計で接触している歯数に対する比に等しいファクタで、増大する。第4に、ラチェッティングトルクも、大幅に増加され、フレクスプライン44の構成も変更されない。第5に、可能なギア比が2倍になることによって、位置決め再現性が改良される。第6に、フレクスプライン44の歯45は、ウェーブジェネレータ46の1回転当たりのかみ合い/非かみ合いのサイクルが、従来技術の装置のサイクルの半分になり、したがって、効率が高められ、一方、所与の入力速度に対してノイズが減少される。第7に、フレクスプライン結合部とウェーブジェネレータ結合部の間のねじれ剛性が、高められる。
本明細書で開示された構造および方法は、本発明の原理を示している。本発明は、その精神または本質的特性から逸脱せずに、他の一定の形で使用することができる。述べた実施形態は、あらゆる点で、限定するものではなく、例示および例証するものと見なすべきである。したがって、上記の記述ではなく、添付の請求項が、本発明の範囲を定義する。請求項と等価な意味および範囲に入る、本明細書に述べた実施形態に対する修正形態はすべて、本発明の範囲内に包含される。
10 波動歯車装置
12 サーキュラスプライン
14 フレクスプライン
16 ウェーブジェネレータ
18 内ギア歯
20 外ギア歯
22 ボールベアリングアセンブリ
24 楕円プラグ
26 穴
28 溝
40 波動歯車装置
42 サーキュラスプライン
43 内ギア歯
44 フレクスプライン
45 外ギア歯
46 ウェーブジェネレータ
48 ボールベアリングアセンブリ
50 非対称プラグ
52 半楕円体部
54 半楕円末端部
56 半円筒部
58 半円末端部
60 半楕円体部
62 半円筒部
64 ギャップ
66 中空部
θ 鈍角
12 サーキュラスプライン
14 フレクスプライン
16 ウェーブジェネレータ
18 内ギア歯
20 外ギア歯
22 ボールベアリングアセンブリ
24 楕円プラグ
26 穴
28 溝
40 波動歯車装置
42 サーキュラスプライン
43 内ギア歯
44 フレクスプライン
45 外ギア歯
46 ウェーブジェネレータ
48 ボールベアリングアセンブリ
50 非対称プラグ
52 半楕円体部
54 半楕円末端部
56 半円筒部
58 半円末端部
60 半楕円体部
62 半円筒部
64 ギャップ
66 中空部
θ 鈍角
Claims (6)
- サーキュラスプライン(42)、フレクスプライン(44)およびウェーブジェネレータ(46)を有する波動歯車装置において、
前記サーキュラスプライン(42)は、中空筒として形成され、前記中空筒の内周部のまわりに延在するよう形成された第1の複数の内ギア歯(43)を有し、
前記フレクスプライン(44)は、前記サーキュラスプライン(42)の前記内周部の円周より小さい外周を有した薄壁中空筒として形成され、前記薄壁中空筒の外周部のまわりに延在する複数の外ギア歯(45)を有し、一部の前記内ギア歯(43)と一部の前記外ギア歯(45)がかみ合うように、前記サーキュラスプライン(42)の内側に配置されるよう形成され、
前記ウェーブジェネレータ(46)は、前記フレクスプライン(44)内に配置されるよう形成され、第1の選択された曲率を有する第一方の部位および第2の選択された曲率を有する第二方の部位を有するプラグ(50)と、前記プラグ(50)の周部のまわりに、前記第一方および第二方の部位両方のまわりに延在し、前記第1および第2の曲率と同じになるよう配置されたベアリングアセンブリとを含み、前記ウェーブジェネレータ(46)は、前記フレクスプライン(44)内にはまるように構成されて、フレクスプライン(44)が、前記プラグ(50)の前記第一方および第二方の部位の前記第1および第2の選択された曲率をそれぞれ有する第一方および第二方の部分を有するようにし、
前記フレクスプライン(44)および前記サーキュラスプライン(42)の前記ギア歯が、前記サーキュラスプラインの第1の一つの角度領域中でかみ合い、前記サーキュラスプラインの第2の一つの角度領域中で完全に離れていることを特徴とする波動歯車装置。 - 前記第一方の部位が、選択された長さの長軸を有した半楕円末端部を有した半楕円体構成を有するように形成され、
前記第二方の部位が、前記第一方の部位の前記半楕円末端部の前記長軸と一致する直径を有した半円末端部を有した半円筒構成を有するように形成されたことを特徴とする請求項1に記載の波動歯車装置。 - 前記サーキュラスプライン(42)が、複数N個の内ギア歯(43)を有し、
前記フレクスプライン(44)が、N−1個の外ギア歯(45)を有して、
前記サーキュラスプライン(42)が、前記フレクスプライン(44)の完全な1回転毎に、前記内ギア歯の1つが定義する角度にわたって回転するようにしたことを特徴とする請求項2に記載の波動歯車装置。 - 前記プラグ(50)の前記第一方および第二方の部位が、互いに対して非対称であることを特徴とする請求項1に記載の波動歯車装置。
- 前記プラグ(50)が、前記プラグ(50)の重心がその回転軸上にあるように、前記プラグ(50)内に形成された長さ方向の空洞を有することを特徴とする請求項1に記載の波動歯車装置。
- 前記サーキュラスプライン(42)が、複数N個の内ギア歯(43)を有し、
前記フレクスプライン(44)が、N−1個の外ギア歯(45)を有して、
前記フレクスプライン(44)が、前記ウェーブジェネレータ(46)の完全な1回転毎に、前記内ギア歯(43)の1つが定義する角度にわたって回転するようにしたことを特徴とする請求項2に記載の波動歯車装置。
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