JP2014074451A - 中空波動歯車ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】大きな内径の中空部が形成されている中空波動発生器を備えた波動歯車ユニットを提案すること。
【解決手段】波動歯車ユニット１では、波動発生器１６の中空入力軸６が、第１、第２入力軸受７、９によって両持ち状態で支持されている。中空入力軸６に大きな曲げ応力などが作用しないので、中空入力軸６を薄肉にして、その円形中空部６ｃの内径を大きくできる。また、第２入力軸受９が装着されている軸受ハウジング８にシール部材１７を装着して、中空入力軸６の軸端部６ａと軸受ハウジング８の隙間１９をシールしている。ユニット中空部１８の内部にグリース漏れ防止機構を配置することなく、隙間１９からユニット中空部１８の内部にグリースが漏れ出ることが防止される。よって、内径の大きなユニット中空部１８を備えた波動歯車ユニット１を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大きな内径のユニット中空部を備えた中空波動歯車ユニットに関する。

波動歯車ユニットとしては、波動発生器が入力軸受によって両持ち状態で支持されたものが知られている。特許文献１に開示のユニット型波動歯車装置では、波動発生器の剛性カム板の一方の端面に入力軸が形成され、剛性カム板の他方の端面に軸部が形成されている。入力軸は、ユニットケース端板に取り付けた第１入力軸受によって支持され、反対側の軸部先端は、可撓性外歯歯車の円環状のボスに取り付けた第２入力軸受によって支持されている。

これら一対の入力軸受によって、波動発生器は軸方向の位置が固定されており、剛性内歯歯車と波動発生器は軸方向に位置決めされた状態となっている。モータのモータ軸にユニット型波動歯車装置を連結してアクチュエータを構成する際には、入力軸にモータ軸を連結固定するだけでよく、組み付け作業が容易である。

一方、特許文献２には、中空部を備えた波動歯車減速機が中空モータと一体化された構造の中空型アクチュエータが開示されている。この中空型アクチュエータの波動歯車減速機は中空波動発生器を備えている。中空波動発生器は、モータ軸が一体形成されている中空回転軸と、この中空回転軸の外周面に形成した剛性プラグと、この剛性プラグの外周面に装着したウエーブベアリングを備えている。中空回転軸は、波動歯車減速機とモータを仕切っている仕切壁に取り付けた第１入力軸受によって支持されていると共に、波動歯車減速機の側の軸端部が当該波動歯車減速機の内側に配置されている第２入力軸受によって支持されている。

中空回転軸の内側には中空軸が回転可能に配置されている。中空軸の外周面と回転軸の内周面の間には、ゴムリングが配置されて、グリースバリアが形成されている。グリースバリアによって、波動歯車減速機の第２入力軸受の部分から漏れ出たグリースがモータのロータリエンコーダの側に侵入することを防止している。

特開２００２−２１９４８号公報 特開２００６−１４４９７１号公報

ここで、波動歯車ユニットを、その軸線方向に貫通して延びるユニット中空部を形成し、ユニット中空部を配線等のスペースとして利用できるようにした中空波動歯車ユニットとして用いる場合がある。

例えば、特許文献２に開示の中空部を備えた波動歯車減速機を、中空モータと切り離して、中空波動歯車ユニットとする。この中空波動歯車ユニットをユーザーに提供する。ユーザーは、中空波動歯車ユニットをモータに組み付けて用いる。この場合においても、グリース漏れ防止機構を配置して、波動歯車減速機の第２入力軸受の側からグリースが中空部内に漏れ出てモータの側に侵入することを防止する必要がある。

モータを後付けする場合には、特許文献２に開示の中空軸、ゴムリングを用いたグリースバリアは、組み付け作業が煩雑であり、適していない。また、中空回転軸の中空部内に更に中空軸を配置すると、その分、中空部の内径が小さくなってしまうので、大きな内径の中空部を備えた波動歯車ユニットには適していない。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、大きな内径のユニット中空部を備えた中空波動歯車ユニットを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の中空波動歯車ユニットは、
筒状ケーシングと、
この筒状ケーシングの入力側開口端に固定した端板と、
前記筒状ケーシングの出力側開口端に回転自在の状態で取り付けた出力用円盤と、
前記筒状ケーシングの内側に組み込まれている波動歯車機構と、
前記端板に形成した端板貫通穴を貫通して延びる中空入力軸と、
前記端板に形成した端板貫通穴の内周面に取り付けられ、前記中空入力軸を支持する第１入力軸受と、
前記波動歯車機構のカップ形状の可撓性外歯歯車の円環状ボスに取り付けた軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに取り付けられ、前記中空入力軸を支持する第２入力軸受とを有しており、
前記波動歯車装置の波動発生器は、前記中空入力軸と、この中空入力軸の外周面に形成した剛性プラグと、この剛性プラグの外周面に装着したウエーブベアリングとを備えた中空波動発生器であり、
前記可撓性外歯歯車の前記円環状ボスは、前記出力用円盤に形成した円盤貫通穴に対して、ユニット軸線方向に沿って前記端板の側から同軸に固定され、
前記軸受ハウジングは、前記円環状ボスに形成したボス貫通穴に対して、前記ユニット軸線方向に沿って前記端板の側から同軸に固定される円筒部と、この円筒部の端から半径方向の外方に広がる円環部と、この円環部の外周縁から前記端板の側に突出している軸受装着用円筒部とを備え、
前記軸受ハウジングの前記軸受装着用円筒部と、前記中空入力軸の前記出力用円盤の側の軸端部の外周面との間は、前記第２入力軸受に対して前記出力用円盤の側に隣接配置したシール部材によってシールされていることを特徴とする。

この構成の波動歯車ユニットでは、中空入力軸の中空部、軸受ハウジングの中空部、ボス貫通穴および端板貫通穴によって、ユニット軸線方向に貫通するユニット中空部が形成されている。波動発生器の中空入力軸は、第１、第２入力軸受によって両持ち状態で支持されている。したがって、中空入力軸が片持ち状態で支持されている場合とは異なり、中空入力軸に大きな曲げ応力などが作用しない。中空入力軸を薄肉として、その中空部の内径を大きくできる。したがって、内径の大きな中空部を備えた波動歯車ユニットを実現できる。

中空入力軸の軸端部と軸受ハウジングの隙間は、軸受ハウジングに装着したシール部材によってシールされている。第２入力軸受の側から、この隙間を通って、中空部の内側にグリースが漏れ出ることが防止される。したがって、波動歯車ユニットにモータを組み付けた場合に、この隙間から中空部内に漏れ出たグリースが、中空部内周面等を伝ってモータ側に侵入して、モータ内蔵のロータリエンコーダなどを汚すことを防止できる。

グリース漏れの防止機構として、中空部の内側に中空軸、ゴムリング等を配置して、グリース漏れの防止機構を構成する場合とは異なり、中空部の内部にグリース漏れ防止機構の構成部品を配置する必要がない。よって、配線用のスペース等として有効利用可能な大径の中空部を備えた波動歯車ユニットを得ることができる。

本発明の実施の形態に係る波動歯車ユニットを示す縦断面図、入力側の端面図および出力側の端面図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る波動歯車ユニットを説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係る波動歯車ユニットを示す縦断面図であり、図１（ｂ）はその入力側の端面図であり、図１（ｃ）はその出力側の端面図である。

波動歯車ユニット１は、円筒状ケーシング２と、この円筒状ケーシング２の入力側開口端２ａに固定した端板３と、円筒状ケーシング２の反対側の出力側開口端２ｂに回転自在の状態で取り付けた出力用円盤４を備えている。

これら円筒状ケーシング２、端板３および出力用円盤４の内部には、カップ型の波動歯車機構５が組み込まれている。端板３には同心状に端板貫通穴３ａが形成されており、この端板貫通穴３ａには、中空入力軸６が同軸状態に貫通している。

中空入力軸６は、端板貫通穴３ａの内周面に装着した第１入力軸受７によって回転自在の状態で支持されている。また、波動歯車機構５の内部において軸受ハウジング８に装着した第２入力軸受９によって回転自在の状態で支持されている。中空入力軸６は、端板貫通穴３ａから入力側に突出している軸端部６ａを備えている。この軸端部６ａの外周面と、端板貫通穴３ａの内周面との間は、シールリング１０によってシールされている。また、軸端部６ａには、不図示のモータのモータ軸が同軸に連結固定される。

中空入力軸６がモータによって回転すると、当該中空入力軸６の回転が波動歯車機構５によって減速され、減速回転が出力用円盤４から取り出される。減速回転する出力用円盤４によって、当該出力用円盤４に連結固定される負荷側の部材（図示せず）が回転駆動される。

波動歯車ユニット１の各部の構成を詳細に説明する。円筒状ケーシング２は、その入力側開口端２ａの部位が大径フランジ部となっており、この円環状端面に、円盤形状の端板３の外周側の部位が、締結ボルト１１によって固定されている。円筒状ケーシング２の出力側開口端２ｂには、クロスローラベアリング１２を介して、出力用円盤４が回転自在の状態で取り付けられている。クロスローラベアリング１２の外輪１２ａは、円筒状ケーシング２の出力側開口端２ｂの円環状端面に対して、締結ボルト１３によって固定されている。外輪１２ａの内側に同軸に配置されている出力用円盤４の外周縁部分がクロスローラベアリング１２の内輪として機能する。すなわち、出力用円盤４の円形外周面にはローラ１２ｂの内輪側の軌道面１２ｃが形成されている。

波動歯車機構５は、円環状の剛性内歯歯車１４と、カップ形状の可撓性外歯歯車１５と、中空波動発生器１６を備えている。剛性内歯歯車１４は、円筒状ケーシング２の入力側開口端２ａの内周面部分に固定されている。可撓性外歯歯車１５は、円筒状胴部１５ａと、この円筒状胴部１５ａの一端から半径方向の内側に延びている円環状のダイヤフラム１５ｂと、このダイヤフラム１５ｂの内周縁に連続して内側に延びている円環状ボス１５ｃを備えている。円筒状胴部１５ａの他方の端は開口端となっており、この開口端の外周面部分に外歯１５ｄが形成されている。

可撓性外歯歯車１５は、外歯１５ｄが形成されている開口端の側が入力側（モータ組み付け側）を向く状態に配置されている。外歯１５ｄは、剛性内歯歯車１４の内歯１４ａに対峙した位置にあり、内歯１４ａにかみ合い可能である。

中空波動発生器１６は、中空入力軸６と、この中空入力軸６の円形外周面に一体形成されている剛性プラグ１６ａと、この剛性プラグ１６ａの外周面に装着したウエーブベアリング１６ｂとを備えている。ウエーブベアリング１６ｂは、半径方向に撓み可能な外輪および内輪を備えたボールベアリングである。本例の剛性プラグ１６ａは楕円形輪郭のものであり、ウエーブベアリング１６ｂは、剛性プラグ１６ａと、可撓性外歯歯車１５の円筒状胴部１５ａにおける外歯形成部分の内周面との間に装着されている。したがって、可撓性外歯歯車１５の外歯形成部分は楕円状に撓められており、楕円状の形状の長軸方向の両端に位置する外歯の部分が、剛性内歯歯車１４の内歯にかみ合っている。

可撓性外歯歯車１５は出力用円盤４に同軸に固定されている。可撓性外歯歯車１５の円環状ボス１５ｃの円形外周面には雄ネジ部が形成されており、出力用円盤４の円盤貫通穴４ａの内周面には雌ネジ部が形成されている。円環状ボス１５ｃは、出力用円盤４の円盤貫通穴４ａに対して、ユニット軸線１ａの方向に沿って、端板３の側からねじ込み固定されている。円環状ボス１５ｃのボス貫通穴１５ｅは、出力用円盤４の側の部位が、中空入力軸６の円形中空部６ｃよりも一回り大きな正六角形をしている。この正六角形のボス貫通穴１５ｅに工具を係合させて、円環状ボス１５ｃを出力用円盤４にねじ込み固定する作業を簡単にできるようになっている。

次に、第２入力軸受９が装着されている軸受ハウジング８は圧入用円筒部８ａと、この圧入用円筒部８ａにおける端板３の側の端から半径方向の外方に広がる円環部８ｂと、この円環部８ｂの外周縁から端板３の側に突出している軸受装着用円筒部８ｃを備えている。圧入用円筒部８ａは、円環状ボス１５ｃのボス貫通穴１５ｅにおける端板３の側に形成されている円形内周面からなる圧入部に対して、ユニット軸線１ａの方向に沿って、端板３の側から同軸に圧入されて接着剤によって固定される。

第２入力軸受９は、軸受装着用円筒部８ｃと、中空入力軸６の出力用円盤４の側の軸端部６ｂの円形外周面との間に、装着されている。軸受装着用円筒部８ｃと軸端部６ｂの円形外周面の間は、第２入力軸受９に対して出力用円盤４の側に隣接配置した円環状のシール部材１７によってシールされている。

この構成の波動歯車ユニット１では、中空入力軸６の円形中空部６ｃ、軸受ハウジング８の圧入用円筒部８ａの円形中空部８ｄ、円環状ボス１５ｃのボス貫通穴１５ｅおよび円盤貫通穴４ａによって、ユニット軸線１ａの方向に貫通するユニット中空部１８が形成されている。

ここで、中空波動発生器１６の中空入力軸６は、第１、第２入力軸受７、９によって両持ち状態で支持されている。中空入力軸６に大きな曲げ応力などが作用しないので、中空入力軸６を薄肉として、その円形中空部の内径を大きくできる。よって、内径の大きなユニット中空部１８を備えた波動歯車ユニット１が得られる。

また、中空入力軸６の軸端部６ｂと軸受ハウジング８の隙間１９は、軸受ハウジング８に装着したシール部材１７によってシールされている。よって、第２入力軸受９の側から、この隙間１９を通って、ユニット中空部１８の内側にグリースが漏れ出ることが防止される。また、円環状ボス１５ｃに軸受ハウジング８の圧入用円筒部８ａが接着固定されているので、これらの部材の間を通って、ユニット中空部１８にグリースが漏れ出ることが防止される。例えば、波動歯車ユニット１にモータを組み付けた場合に、波動歯車機構５の側から、隙間１９等を通って、ユニット中空部１８内に漏れ出たグリースが、中空部内周面等を伝ってモータ側に侵入して、モータ内蔵のロータリエンコーダなどを汚してしまうことを防止できる。

ユニット中空部１８の内部には、隙間１９からのグリース漏れ防止機構の構成部品は配置されていない。よって、配線用のスペース等として有効利用可能な大径のユニット中空部１８を備えた波動歯車ユニット１が得られる。

１ 波動歯車ユニット
１ａ ユニット軸線
２ 円筒状ケーシング
２ａ 入力側開口端
２ｂ 出力側開口端
３ 端板
３ａ 端板貫通穴
４ 出力用円盤
４ａ 円盤貫通穴
５ 波動歯車機構
６ 中空入力軸
６ａ、６ｂ 軸端部
６ｃ 円形中空部
７ 第１入力軸受
８ 軸受ハウジング
８ａ 圧入用円筒部
８ｂ 円環部
８ｃ 軸受装着用円筒部
８ｄ 円形中空部
９ 第２入力軸受
１０ シールリング
１１ 締結ボルト
１２ クロスローラベアリング
１２ａ 外輪
１２ｂ ローラ
１２ｃ 内輪側の軌道面
１３ 締結ボルト
１４ 剛性内歯歯車
１４ａ 内歯
１５ 可撓性外歯歯車
１５ａ 円筒状胴部
１５ｂ ダイヤフラム
１５ｃ 円環状ボス
１５ｄ 外歯
１５ｅ ボス貫通穴
１６ 中空波動発生器
１６ａ 剛性プラグ
１６ｂ ウエーブベアリング
１７ シール部材
１８ ユニット中空部
１９ 隙間

Claims (1)

1. 筒状ケーシング（２）と、
   この筒状ケーシング（２）の入力側開口端（２ａ）に固定した端板（３）と、
   前記筒状ケーシング（２）の出力側開口端（２ｂ）に回転自在の状態で取り付けた出力用円盤（４）と、
   前記筒状ケーシング（２）の内側に組み込まれている波動歯車機構（５）と、
   前記端板（３）に形成した端板貫通穴（３ａ）を貫通して延びる中空入力軸（６）と、
   前記端板（３）に形成した端板貫通穴（３ａ）の内周面に取り付けられ、前記中空入力軸（６）を支持する第１入力軸受（７）と、
   前記波動歯車機構（５）のカップ形状の可撓性外歯歯車（１５）の円環状ボス（１５ｃ）に取り付けた軸受ハウジング（８）と、
   前記軸受ハウジング（８）に取り付けられ、前記中空入力軸（６）を支持する第２入力軸受（９）とを有しており、
   前記波動歯車機構（５）の波動発生器（１６）は、前記中空入力軸（６）と、この中空入力軸（６）の外周面に形成した剛性プラグ（１６ａ）と、この剛性プラグ（１６ａ）の外周面に装着したウエーブベアリング（１６ｂ）とを備えた中空波動発生器であり、
   前記可撓性外歯歯車（１５）の前記円環状ボス（１５ｃ）は、前記出力用円盤（４）に形成した円盤貫通穴（４ａ）に対して、ユニット軸線（１ａ）の方向に沿って、前記端板（３）の側から固定され、
   前記軸受ハウジング（８）は、前記円環状ボス（１５ｃ）に形成したボス貫通穴（１５ｅ）に対して、前記ユニット軸線（１ａ）の方向に沿って、前記端板（３）の側から固定される円筒部（８ａ）と、この円筒部（８ａ）の端から半径方向の外方に広がる円環部（８ｂ）と、この円環部（８ｂ）の外周縁から前記端板（３）の側に突出している軸受装着用円筒部（８ｃ）とを備え、
   前記軸受ハウジング（８）の前記軸受装着用円筒部（８ｃ）と、前記中空入力軸（６）の前記出力用円盤（４）の側の軸端部（６ｂ）の外周面との間は、前記第２入力軸受（９）に対して前記出力用円盤（４）の側に隣接配置したシール部材（１７）によってシールされていることを特徴とする中空波動歯車ユニット（１）。

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