JP2021173308A - Wave motion gear device - Google Patents

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誉史 佐藤
Takashi Sato
伸二 安原
Shinji Yasuhara
誠二 多田
Seiji Tada
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Abstract

To provide a wave motion gear device capable of suppressing abrasion wear by dispersing a load to a bearing, even when an external gear is deformed.SOLUTION: A wave motion gear device 100 includes: an internal gear 110 having a plurality of inner teeth 111 on an inner peripheral surface; a flexible external gear 120 having a plurality of outer teeth 121 on an outer peripheral surface; and a wave motion generator 130 for elliptically deflecting the external gear 120 to engage the outer teeth 121 of a long-diameter part with the inner teeth 111 of the internal gear 110, and moving the engagement position in a circumferential direction. The wave motion generator 130 includes an elliptic cam 136, and a flexible bearing 131 disposed on an outer peripheral surface of the elliptic cam 136. One of an inner peripheral surface of the external gear 120 and an outer peripheral surface of the flexible bearing 131 has a concave surface portion 128 formed into the shape of a concave surface. The other of the inner peripheral surface of the external gear 120 and the outer peripheral surface of the flexible bearing 131 has a convex surface portion 139 formed into the shape of a convex surface. The convex surface portion 139 and the concave surface portion 128 are kept into contact with each other at two positions with a prescribed interval in an axial direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、波動歯車装置に関する。 The present invention relates to a strain wave gearing.

従来、減速機として用いられる歯車装置の1つとして波動歯車装置がある。この波動歯車装置は、剛体からなる円筒の内歯歯車と、内歯歯車の内歯と噛み合う外歯を有し、かつ可撓性のある筒状の外歯歯車と、内歯と外歯とを所定箇所で噛み合わせ、噛み合い位置を内歯歯車に沿って周回させる楕円形の波動発生器とを備えている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, there is a wave gearing device as one of the gearing devices used as a speed reducer. This wave gear device has a cylindrical internal gear made of a rigid body, an external gear that has external teeth that mesh with the internal teeth of the internal gear, and has a flexible tubular external gear, and internal teeth and external teeth. Is provided with an elliptical wave generator that meshes at a predetermined position and orbits the meshing position along the internal gear (see, for example, Patent Document 1).

特開平11−351341号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-351341

ところで、このような波動歯車装置においては、波動発生器の一部である軸受によって外歯歯車がテーパ状に変形することになる。この変形を起因として、外歯歯車の外周面では軸受に対する接触面積が小さくなってしまう。これにより軸受に対して荷重が集中してしまい、外歯歯車と軸受との間で摩耗が生じるおそれがあった。 By the way, in such a wave gear device, the external gear is deformed in a tapered shape by the bearing which is a part of the wave generator. Due to this deformation, the contact area with respect to the bearing becomes small on the outer peripheral surface of the external gear. As a result, the load is concentrated on the bearing, and there is a possibility that wear may occur between the external gear and the bearing.

本発明は、外歯歯車が変形したとしても、軸受に対する荷重を分散して摩耗を抑制できる波動歯車装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a strain wave gearing capable of distributing a load on a bearing and suppressing wear even if the external gear is deformed.

上記目的を達成するために、本開示に係る波動歯車装置は、内周面に複数の内歯を有する円筒状の内歯歯車と、外周面に複数の外歯を有する円筒状の可撓性の外歯歯車と、外歯歯車の内側に配置され、外歯歯車を楕円状に撓めて長径部分の外歯を内歯歯車の内歯に対して噛合させて噛合位置を周方向に移動させる波動発生器と、を備えている。波動発生器は、楕円カムと、楕円カムの外周面に配置された可撓性軸受とを備えている。外歯歯車の内周面及び可撓性軸受の外周面の一方は、凹曲面状に形成された凹曲面部を有している。外歯歯車の内周面及び可撓性軸受の外周面の他方は、凸曲面状に形成された凸曲面部を有している。凸曲面部及び凹曲面部は、軸方向に所定の間隔をあけて二箇所で当接している。 In order to achieve the above object, the wave gear device according to the present disclosure has a cylindrical internal gear having a plurality of internal teeth on the inner peripheral surface and a cylindrical flexibility having a plurality of external teeth on the outer peripheral surface. The external gear and the external gear are placed inside the external gear, and the external gear is bent in an elliptical shape to mesh the external teeth of the long diameter part with the internal teeth of the internal gear to move the meshing position in the circumferential direction. It is equipped with a wave generator to make it. The wave generator includes an elliptical cam and a flexible bearing arranged on the outer peripheral surface of the elliptical cam. One of the inner peripheral surface of the external gear and the outer peripheral surface of the flexible bearing has a concave curved surface portion formed in a concave curved surface shape. The other side of the inner peripheral surface of the external gear and the outer peripheral surface of the flexible bearing has a convex curved surface portion formed in a convex curved surface shape. The convex curved surface portion and the concave curved surface portion are in contact with each other at two points at predetermined intervals in the axial direction.

本発明に係る波動歯車装置によれば、外歯歯車が変形したとしても、軸受に対する荷重を分散して摩耗を抑制できる。 According to the wave gear device according to the present invention, even if the external gear is deformed, the load on the bearing can be dispersed and wear can be suppressed.

実施の形態に係る波動歯車装置の断面図である。It is sectional drawing of the wave gear device which concerns on embodiment. 実施の形態に係る波動歯車装置の一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which shows the part of the wave gear device which concerns on embodiment in an enlarged manner. 図1におけるIII−III線を含む断面を見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the cross section including the line III-III in FIG. 実施の形態に係る外歯歯車における胴部の一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which enlarges and shows a part of the body part in the external tooth gear which concerns on embodiment. 変形例1に係る凹曲面部及び凸曲面部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the concave curved surface part and convex curved surface part which concerns on modification 1. FIG. 変形例2に係る波動歯車装置の一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which shows the part of the wave gear device which concerns on modification 2 in an enlarged manner.

以下に、本発明に係る波動歯車装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の一形態に係る実現形態を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。本開示の実現形態は、現行の独立請求項に限定されるものではなく、他の独立請求項によっても表現され得る。 Hereinafter, embodiments of the strain wave gearing according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions of components, connection forms, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the embodiment according to the embodiment of the present disclosure will be described as arbitrary components. The embodiment of the present disclosure is not limited to the current independent claims, but may be expressed by other independent claims.

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 In addition, the drawings are schematic views in which emphasis, omission, and ratio are adjusted as appropriate to show the present invention, and may differ from the actual shape, positional relationship, and ratio.

以下の説明及び図面中において、波動歯車装置100の軸方向をZ軸方向と定義し、当該Z軸方向に直交する平面上で、相互に直交する二方向を、X軸方向及びY軸方向と定義する。以下の説明において、例えば、Z軸方向プラス側とは、Z軸の矢印方向側を示し、Z軸方向マイナス側とは、Z軸方向プラス側とは反対側を示す。X軸方向及びY軸方向についても同様である。 In the following description and drawings, the axial direction of the wave gear device 100 is defined as the Z-axis direction, and the two directions orthogonal to each other on the plane orthogonal to the Z-axis direction are defined as the X-axis direction and the Y-axis direction. Define. In the following description, for example, the positive side in the Z-axis direction indicates the arrow direction side of the Z-axis, and the negative side in the Z-axis direction indicates the side opposite to the positive side in the Z-axis direction. The same applies to the X-axis direction and the Y-axis direction.

[波動歯車装置の構成]
図1は、実施の形態に係る波動歯車装置の断面図である。図2は、実施の形態に係る波動歯車装置の一部を拡大して示す断面図である。図3は、図1におけるIII−III線を含む断面を見た断面図である。これらの図に示すように、波動歯車装置100は、内歯歯車110と、外歯歯車120と、波動発生器130とを備えている。
[Structure of strain wave gearing]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a strain wave gearing according to an embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the strain wave gearing according to the embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the cross section including lines III-III in FIG. As shown in these figures, the wave gear device 100 includes an internal gear 110, an external gear 120, and a wave generator 130.

内歯歯車110は、外歯歯車120よりも構造的に剛性が高く、円筒の内周面を備える金属部材であり、入力軸体及び出力軸体の回転と分離され固定状態で取り付けられる部材である。内歯歯車110は、内周面に複数の内歯111(図2参照)が形成されている。内歯歯車110の外周部には、周方向に所定の間隔をあけて配置された複数の貫通孔112が形成されている。複数の貫通孔112には、例えば図示しないネジが挿通されて、波動歯車装置100が固定される固定対象に対しネジ止めされる。 The internal gear 110 is a metal member having a structurally higher rigidity than the external gear 120 and having an inner peripheral surface of a cylinder, and is a member that is separated from the rotation of the input shaft body and the output shaft body and attached in a fixed state. be. The internal gear 110 has a plurality of internal teeth 111 (see FIG. 2) formed on the inner peripheral surface. A plurality of through holes 112 arranged at predetermined intervals in the circumferential direction are formed on the outer peripheral portion of the internal gear 110. For example, a screw (not shown) is inserted into the plurality of through holes 112, and the wave gear device 100 is screwed to a fixing object to be fixed.

外歯歯車120は、カップ状に形成されている。このため、波動歯車装置100は、カップ型波動歯車装置と言われる場合もある。具体的には、外歯歯車120は、内歯歯車110よりも構造的に剛性が低く可撓性を備えた筒状の金属部材である。外歯歯車120は、一端部(図中、Z軸方向マイナス側の端部)の外周面に内歯歯車110の内歯111と噛み合う複数の外歯121(図2参照)を備えた部材である。外歯歯車120は、フランジ部122と、ボス部123とを備えている。ここで、「一端」とは、外歯歯車120、または波動発生器130の軸方向(図中、Z軸方向)において、波動歯車装置100に対する入力軸体側(図中、Z軸方向マイナス側)の端を意味するものとして記載している。例えば、外歯歯車120において外歯121は一端部に配置されている。また、「一端」の対義語となる「他端」とは、外歯歯車120、または波動発生器130の軸方向(図中、Z軸方向)において、波動歯車装置100に対する出力軸体側(図中、Z軸方向プラス側)の端を意味するものであり、例えば外歯歯車120においてフランジ部122は、他端部に配置されている。なお、「一端部」「他端部」の「部」とは、端を含む端の近傍領域を意味する。 The external gear 120 is formed in a cup shape. Therefore, the wave gear device 100 may be referred to as a cup-type wave gear device. Specifically, the external gear 120 is a cylindrical metal member having lower rigidity and flexibility than the internal gear 110. The external gear 120 is a member having a plurality of external teeth 121 (see FIG. 2) that mesh with the internal teeth 111 of the internal gear 110 on the outer peripheral surface of one end (the end on the negative side in the Z-axis direction in the drawing). be. The external gear 120 includes a flange portion 122 and a boss portion 123. Here, "one end" means the input shaft body side (minus side in the Z-axis direction in the figure) with respect to the wave gear device 100 in the axial direction (Z-axis direction in the figure) of the external gear 120 or the wave generator 130. It is described as meaning the end of. For example, in the external gear 120, the external teeth 121 are arranged at one end. Further, "the other end", which is a synonym for "one end", means the output shaft body side (in the figure) with respect to the wave gear device 100 in the axial direction (Z-axis direction in the figure) of the external gear 120 or the wave generator 130. , Z-axis direction plus side), for example, in the external gear 120, the flange portion 122 is arranged at the other end. The "part" of the "one end" and "the other end" means a region near the end including the end.

外歯歯車120は、無負荷時、具体的には、外歯歯車120を波動歯車装置100から取り出して他から力が加えられていない状態において、一端が開口し他端にフランジ部122が配置された略有底の円筒形状となっている。外歯歯車120の円筒部分は、外歯121が配置されている胴部124と、胴部124から他端に向かって延設される円環状のリム部125とを一体に備えている。 In the external gear 120, when there is no load, specifically, when the external gear 120 is taken out from the strain wave gearing device 100 and no force is applied from the other, one end is opened and the flange portion 122 is arranged at the other end. It has a substantially bottomed cylindrical shape. The cylindrical portion of the external tooth gear 120 integrally includes a body portion 124 on which the external teeth 121 are arranged and an annular rim portion 125 extending from the body portion 124 toward the other end.

胴部124の内周面には、凹曲面状に形成された凹曲面部128が設けられている。具体的には、胴部124の内周面において、波動発生器130の可撓性軸受131に対応する部分に凹曲面部128が設けられている。凹曲面部128は、胴部124の全周にわたって連続した溝部である。凹曲面部128は、全体として滑らかな凹曲面である。無負荷時において、図2における凹曲面部128の全体としての曲率半径は一定となっている。 A concave curved surface portion 128 formed in a concave curved surface shape is provided on the inner peripheral surface of the body portion 124. Specifically, a concave curved surface portion 128 is provided on the inner peripheral surface of the body portion 124 at a portion corresponding to the flexible bearing 131 of the wave generator 130. The concave curved surface portion 128 is a groove portion continuous over the entire circumference of the body portion 124. The concave curved surface portion 128 is a smooth concave curved surface as a whole. When there is no load, the radius of curvature of the concave curved surface portion 128 as a whole in FIG. 2 is constant.

また、無負荷時における外歯歯車120の歯先円直径D1に対する、外歯歯車120の幅W1の比率である扁平率は、0.25以下である。ここで、外歯歯車120の幅W1は、外歯歯車120の一端部から他端(本実施の形態の場合ボス部123の他端)までの距離である。このような扁平率であるために、波動歯車装置100全体を薄型化することができ、入力軸体(不図示)と出力軸体(不図示)とが同軸上で接近したコンパクトな減速機を実現することができる。なお、外歯歯車120の歯先円直径D1及び幅W1は、図1で図示しているが、実際には外歯歯車120を波動歯車装置100から取り出して他から力が加えられていない状態での寸法を採用するものとする。また、扁平率は、0.15以上がよい。扁平率が0.15未満の場合、所望の伝達効率を達成できない。さらに、扁平率は0.2以上、0.25以下が好ましい。これによれば、波動歯車装置100の小型化とともに、所望のトルク容量を実現しやすくなる。 Further, the flatness ratio, which is the ratio of the width W1 of the external gear 120 to the tooth tip circle diameter D1 of the external gear 120 when no load is applied, is 0.25 or less. Here, the width W1 of the external gear 120 is the distance from one end of the external gear 120 to the other end (the other end of the boss 123 in the present embodiment). Due to such a flatness, the entire wave gear device 100 can be made thinner, and a compact reduction gear in which the input shaft body (not shown) and the output shaft body (not shown) are coaxially close to each other can be obtained. It can be realized. The tooth tip circle diameter D1 and width W1 of the external gear 120 are shown in FIG. 1, but in reality, the external gear 120 is taken out from the strain wave gearing device 100 and no force is applied from others. The dimensions in are adopted. The flatness is preferably 0.15 or more. If the flatness is less than 0.15, the desired transmission efficiency cannot be achieved. Further, the flatness is preferably 0.2 or more and 0.25 or less. According to this, along with the miniaturization of the strain wave gearing 100, it becomes easy to realize a desired torque capacity.

フランジ部122は、外歯歯車120の円筒部分の他端部から径方向の内方に向けて延在し、出力軸体に回転を伝達する外歯歯車120の底に該当する部分である。フランジ部122の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、フランジ部122は、薄い板状の円環形状であり、外周の直径はリム部125の直径と対応し、リム部125の他端縁から一体に延設されている。フランジ部122は、リム部125の他端を仮想的に含む面内に配置されている。換言すればフランジ部122は、リム部125の他端と面一、またはほぼ面一に配置されている。ここで、ほぼ面一とは、外歯歯車120が波動発生器130の押しつけにより変形することに伴いリム部125の他端、フランジ部122、ボス部123の少なくとも1つが軸方向に変位する変位量程度の誤差を含む意味として記載している。つまり、ボス部123に接続される出力軸体、出力軸体を支える軸受などの他の部材とリム部125の他端、フランジ部122とが外歯歯車120の変形により干渉することを避けるために設けられる逃げ量の範囲内でフランジ部122に窪み、突起などを施していた場合でも、当該範囲内であればほぼ面一の状態に含まれる。 The flange portion 122 extends inward in the radial direction from the other end of the cylindrical portion of the external gear 120, and corresponds to the bottom of the external gear 120 that transmits rotation to the output shaft. The shape of the flange portion 122 is not particularly limited, but in the case of the present embodiment, the flange portion 122 has a thin plate-like ring shape, and the diameter of the outer circumference corresponds to the diameter of the rim portion 125. , It extends integrally from the other end edge of the rim portion 125. The flange portion 122 is arranged in a plane that virtually includes the other end of the rim portion 125. In other words, the flange portion 122 is arranged flush with or substantially flush with the other end of the rim portion 125. Here, substantially flush with each other means that at least one of the other end of the rim portion 125, the flange portion 122, and the boss portion 123 is displaced in the axial direction as the external tooth gear 120 is deformed by pressing the wave generator 130. It is described as a meaning that includes an error of about the amount. That is, in order to prevent the output shaft body connected to the boss portion 123, other members such as bearings supporting the output shaft body, the other end of the rim portion 125, and the flange portion 122 from interfering with each other due to deformation of the external gear 120. Even if the flange portion 122 is provided with a dent, a protrusion, or the like within the range of the relief amount provided in the above range, the flange portion 122 is included in a substantially flush state within the range.

フランジ部122、リム部125及び胴部124の肉厚は、特に限定されるものではなく、外歯歯車120を構成する材料の特性などにより決定される。本実施の形態、フランジ部122及びリム部125の肉厚は、同一であり、外歯121の全歯たけよりも薄いものとなっている。具体的に例えば、歯先円直径D1が68.8mmの場合、フランジ部122及びリム部125の肉厚は、0.5mm以下、0.2mm以上である。フランジ部122及びリム部125の肉厚が0.5mmよりも厚くなると、波動発生器130による胴部124の変形を阻害して所望の伝達効率を得ることができない。フランジ部122及びリム部125の肉厚が、0.1mm未満になると、所望のトルク容量を実現することができなくなる。 The wall thicknesses of the flange portion 122, the rim portion 125, and the body portion 124 are not particularly limited, and are determined by the characteristics of the materials constituting the external gear 120 and the like. In the present embodiment, the wall thicknesses of the flange portion 122 and the rim portion 125 are the same, and are thinner than the total tooth depth of the external teeth 121. Specifically, for example, when the tooth tip circle diameter D1 is 68.8 mm, the wall thickness of the flange portion 122 and the rim portion 125 is 0.5 mm or less and 0.2 mm or more. If the wall thickness of the flange portion 122 and the rim portion 125 is thicker than 0.5 mm, the deformation of the body portion 124 by the wave generator 130 is hindered and the desired transmission efficiency cannot be obtained. If the wall thickness of the flange portion 122 and the rim portion 125 is less than 0.1 mm, the desired torque capacity cannot be achieved.

ボス部123は、フランジ部122から一端側に突出した状態でフランジ部122に設けられ、出力軸体と接続される部分である。ボス部123の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、ボス部123は、フランジ部122より肉厚の厚い板状の円環形状であり、外周はフランジ部122の外周と連続的に接続されている。ボス部123の他端側の面部は、フランジ部122の他端側の面部と面一、またはほぼ面一に配置されている。本実施の形態の場合、ボス部123はフランジ部122より僅かに他端側に突出している。ボス部123の他端側への突出長さは、ボス部123に取り付けられた出力軸体などとの干渉を回避するための長さであり、ボス部123の他端側の面部は、フランジ部122の他端側の面部とほぼ面一と考えることができる。 The boss portion 123 is provided on the flange portion 122 in a state of projecting from the flange portion 122 to one end side, and is a portion connected to the output shaft body. The shape of the boss portion 123 is not particularly limited, but in the case of the present embodiment, the boss portion 123 has a plate-like ring shape thicker than the flange portion 122, and the outer periphery thereof is the flange portion 122. It is continuously connected to the outer circumference of. The surface portion on the other end side of the boss portion 123 is arranged flush with or substantially flush with the surface portion on the other end side of the flange portion 122. In the case of the present embodiment, the boss portion 123 slightly protrudes to the other end side from the flange portion 122. The protruding length of the boss portion 123 toward the other end is a length for avoiding interference with an output shaft body or the like attached to the boss portion 123, and the surface portion on the other end side of the boss portion 123 is a flange. It can be considered to be substantially flush with the surface portion on the other end side of the portion 122.

本実施の形態の場合、ボス部123には、複数の貫通孔126が周方向に所定の間隔をあけて形成されている。各貫通孔126には、出力軸体を締結するためのボルト200が挿通されている。 In the case of the present embodiment, a plurality of through holes 126 are formed in the boss portion 123 at predetermined intervals in the circumferential direction. A bolt 200 for fastening the output shaft body is inserted through each through hole 126.

ボス部123の肉厚、つまりフランジ部122から一端側へのボス部123の突出量は、特に限定されるものではなく、出力軸体との取り付け態様などにより決定される。本実施の形態、ボス部123は、一端側からボス部123に設けられた貫通孔126にボルトを刺し通し、当該ボルトを用いてボス部123と出力軸体と締結する構造を備えているため、ボルトヘッドが波動発生器130等に干渉しない肉厚(突出量)が採用されている。 The wall thickness of the boss portion 123, that is, the amount of protrusion of the boss portion 123 from the flange portion 122 to one end side is not particularly limited, and is determined by the mounting mode with the output shaft body and the like. In the present embodiment, the boss portion 123 has a structure in which a bolt is pierced through a through hole 126 provided in the boss portion 123 from one end side and the boss portion 123 and the output shaft body are fastened using the bolt. , A wall thickness (protrusion amount) is adopted so that the bolt head does not interfere with the wave generator 130 or the like.

以上のように、ボス部123をフランジ部122から一端側に突出させ、他端側に突出させない(干渉防止用の突出を除く)配置とすることにより、外歯歯車120全体の扁平率を小さくすることができる。 As described above, the flatness of the entire external gear 120 is reduced by arranging the boss portion 123 to protrude from the flange portion 122 to one end side and not to the other end side (excluding the protrusion for preventing interference). can do.

[波動発生器]
波動発生器130は、内歯歯車110の内方から噛み合う外歯歯車120の内側に配置され、外歯歯車120を撓めて外歯121を内歯111に対して噛み合わせ、噛み合わせた噛み合い位置(噛合位置101:図3参照)を周方向に移動させる部材である。本実施の形態の場合、波動発生器130は、可撓性軸受131と、楕円カム136とを備えている。
[Wave generator]
The wave generator 130 is arranged inside the external gear 120 that meshes from the inside of the internal gear 110, bends the external gear 120, meshes the external tooth 121 with the internal tooth 111, and meshes with the internal tooth 111. It is a member that moves a position (meshing position 101: see FIG. 3) in the circumferential direction. In the case of this embodiment, the wave generator 130 includes a flexible bearing 131 and an elliptical cam 136.

可撓性軸受131は、可撓性を有している。可撓性軸受131は、楕円カム136の外周面に固定的に配置される内輪132と、外歯歯車120の径方向内側に配置される外輪133と、複数のボール134と、保持器135とを備えている。内輪132及び外輪133のうち、少なくとも外輪133は可撓性を有している。 The flexible bearing 131 has flexibility. The flexible bearing 131 includes an inner ring 132 fixedly arranged on the outer peripheral surface of the elliptical cam 136, an outer ring 133 arranged radially inside the external gear 120, a plurality of balls 134, and a cage 135. It has. Of the inner ring 132 and the outer ring 133, at least the outer ring 133 has flexibility.

外輪133の外周面には、凸曲面状に形成された凸曲面部139が設けられている。凸曲面部139は、外輪133の全周にわたって連続した凸条部である。凸曲面部139は、全体として滑らかな凸曲面である。凸曲面部139は、外輪133の外周面の全幅にわたって設けられている。凸曲面部139は、外歯歯車120の凹曲面部128よりも広範囲に形成されており、X軸方向視において当該凸曲面部139内に凹曲面部128が収まっている。図2における凸曲面部139の全体としての曲率半径は一定となっている。凸曲面部139の曲率半径は、凹曲面部128の曲率半径よりも大きい。このため、凸曲面部139は、凹曲面部128に対して軸方向(Z軸方向)に所定の間隔をあけて二箇所で当接している。 A convex curved surface portion 139 formed in a convex curved surface shape is provided on the outer peripheral surface of the outer ring 133. The convex curved surface portion 139 is a convex strip portion continuous over the entire circumference of the outer ring 133. The convex curved surface portion 139 is a smooth convex curved surface as a whole. The convex curved surface portion 139 is provided over the entire width of the outer peripheral surface of the outer ring 133. The convex curved surface portion 139 is formed in a wider range than the concave curved surface portion 128 of the external gear 120, and the concave curved surface portion 128 is housed in the convex curved surface portion 139 in the X-axis direction. The radius of curvature of the convex curved surface portion 139 in FIG. 2 as a whole is constant. The radius of curvature of the convex curved surface portion 139 is larger than the radius of curvature of the concave curved surface portion 128. Therefore, the convex curved surface portion 139 is in contact with the concave curved surface portion 128 at two positions at a predetermined interval in the axial direction (Z-axis direction).

内輪132の外周面には、ボール134に嵌合する内輪側軌道溝1321が形成されている。外輪133の内周面には、外輪側軌道溝1331が形成されている。 An inner ring side raceway groove 1321 that fits into the ball 134 is formed on the outer peripheral surface of the inner ring 132. An outer ring side raceway groove 1331 is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 133.

ボール134は、内輪側軌道溝1321と外輪側軌道溝1331との間に介在配置されている。ボール134は、保持器135によって互いに離隔された状態で、内輪132と外輪133の間に、自転及び公転可能に挟持されている。 The ball 134 is interposed between the inner ring side raceway groove 1321 and the outer ring side raceway groove 1331. The balls 134 are sandwiched between the inner ring 132 and the outer ring 133 so as to be able to rotate and revolve while being separated from each other by the cage 135.

本実施の形態の場合、可撓性軸受131は、楕円カム136に嵌合されていない状態では真円形状になる。 In the case of the present embodiment, the flexible bearing 131 has a perfect circular shape when it is not fitted to the elliptical cam 136.

楕円カム136は、可撓性軸受131の径方向内側に配置された楕円形状の剛体である。楕円カム136は、Y軸方向を長軸とし、X軸方向を短軸とした楕円形状の外形を有している。具体的には、楕円カム136は、楕円環状に形成されており、その開口部137に対して入力軸体(図示省略)が圧入あるいはネジ止めされることで、固定されている。楕円カム136の開口部137は、二段階状の開口部であり、Z軸方向マイナス側が円形状の小径部で、Z軸方向プラス側が小径部よりも大径な円形状の大径部となっている。 The elliptical cam 136 is an elliptical rigid body arranged radially inside the flexible bearing 131. The elliptical cam 136 has an elliptical outer shape with the Y-axis direction as the long axis and the X-axis direction as the short axis. Specifically, the elliptical cam 136 is formed in an elliptical ring shape, and is fixed to the opening 137 by press-fitting or screwing an input shaft body (not shown). The opening 137 of the elliptical cam 136 is a two-stage opening, and the negative side in the Z-axis direction is a circular small-diameter portion, and the positive side in the Z-axis direction is a circular large-diameter portion having a larger diameter than the small-diameter portion. ing.

[波動歯車装置の動作]
次に、波動歯車装置100の動作を説明する。可撓性軸受131の内輪132は楕円カム136により楕円形に撓められ、外輪133はボール134を介して内輪132により楕円形に撓められている。これにより、波動発生器130は、外歯歯車120の胴部124を略楕円形に撓ませるとともに、楕円形の長径部分に対応する二箇所の噛合位置101で外歯歯車120の外歯121を内歯歯車110の内歯111と噛み合わせる(図3参照)。このとき、楕円形の短径部分に対応する箇所では、外歯歯車120の外歯121と内歯歯車110の内歯111とが離間しており、ラジアル荷重を受けない。
[Operation of strain wave gearing]
Next, the operation of the wave gearing device 100 will be described. The inner ring 132 of the flexible bearing 131 is elliptically bent by the elliptical cam 136, and the outer ring 133 is elliptically bent by the inner ring 132 via the ball 134. As a result, the wave generator 130 bends the body portion 124 of the external gear 120 into a substantially elliptical shape, and at the same time, the external teeth 121 of the external gear 120 are bent at two meshing positions 101 corresponding to the elliptical major axis portion. It meshes with the internal teeth 111 of the internal gear 110 (see FIG. 3). At this time, at the portion corresponding to the elliptical minor diameter portion, the external teeth 121 of the external gear 120 and the internal teeth 111 of the internal gear 110 are separated from each other and are not subjected to a radial load.

以上のような状態において、入力軸体が比較的高速に回転すると、波動発生器130によって楕円形状に撓められて周方向の2か所で内歯歯車110の内歯111に噛み合っている外歯歯車120の外歯121の噛合位置101が周方向に移動する。外歯121と内歯111の歯数は異なっているので、歯数差に応じた相対回転がこれらの外歯歯車120と内歯歯車110との間に発生する。この回転は、入力回転数に比べて大幅に減速されたものとなる。その減速回転が、出力軸体から出力される。 In the above state, when the input shaft body rotates at a relatively high speed, it is bent into an elliptical shape by the wave generator 130 and meshes with the internal teeth 111 of the internal gear 110 at two points in the circumferential direction. The meshing position 101 of the outer teeth 121 of the tooth gear 120 moves in the circumferential direction. Since the numbers of the external teeth 121 and the internal teeth 111 are different, relative rotation corresponding to the difference in the number of teeth occurs between the external gear 120 and the internal gear 110. This rotation is significantly reduced compared to the input rotation speed. The deceleration rotation is output from the output shaft body.

ここで、波動歯車装置100の動作時における外歯歯車120の変形について説明する。図4は、実施の形態に係る外歯歯車120における胴部124の一部を拡大して示す断面図である。図4では、無負荷時の胴部124を実線で示し、変形時の胴部124を二点鎖線で示している。 Here, the deformation of the external gear 120 during the operation of the strain wave gearing 100 will be described. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the body portion 124 of the external tooth gear 120 according to the embodiment. In FIG. 4, the body portion 124 when there is no load is shown by a solid line, and the body portion 124 when deformed is shown by a two-dot chain line.

無負荷時においては、外歯歯車120は変形しておらず、可撓性軸受131の外輪133の凸曲面部139が、外歯歯車120の凹曲面部128に対して軸方向(Z軸方向)に所定の間隔をあけて二箇所で当接している。これにより、可撓性軸受131の軸方向の位置が決められる。 When there is no load, the external gear 120 is not deformed, and the convex curved surface portion 139 of the outer ring 133 of the flexible bearing 131 is in the axial direction (Z-axis direction) with respect to the concave curved surface portion 128 of the external gear 120. ) Are in contact with each other at two locations with a predetermined interval. Thereby, the axial position of the flexible bearing 131 is determined.

一方、波動歯車装置100の動作時においては、可撓性軸受131が弾性変形しながら外歯歯車120を回転させている。この際、外歯歯車120も弾性変形して、胴部124の一部が軸方向に対して傾斜する(図4における二点鎖線部参照)。このように、胴部124が傾いたとしても、当該胴部124の凹曲面部128は、外輪133の凸曲面部139上を摺動しながら、凸曲面部139に対して、軸方向に所定の間隔をあけて二箇所で当接した状態を維持している。このように、可撓性軸受131と外歯歯車120との当接箇所が二箇所で維持されるので、可撓性軸受131に対する荷重を分散することができる。 On the other hand, when the strain wave gearing device 100 is in operation, the flexible bearing 131 is elastically deformed to rotate the external gear 120. At this time, the external gear 120 is also elastically deformed, and a part of the body portion 124 is inclined with respect to the axial direction (see the two-dot chain line portion in FIG. 4). In this way, even if the body portion 124 is tilted, the concave curved surface portion 128 of the body portion 124 is determined in the axial direction with respect to the convex curved surface portion 139 while sliding on the convex curved surface portion 139 of the outer ring 133. The state of contact is maintained at two places with an interval of. In this way, since the contact points between the flexible bearing 131 and the external gear 120 are maintained at two places, the load on the flexible bearing 131 can be dispersed.

ここで、胴部124の傾きは、Tan−1(σ/L)で概算することができる。Lは、外歯歯車120の他端から可撓性軸受131のZ軸方向の中心位置までの長さである(図1参照)。また、σは、無負荷時の外歯歯車120の胴部124に対する変形後の胴部124のX軸方向の変形量である(図4参照)。この傾きに沿うように、凹曲面部128の曲率半径を求めればよい。 Here, the inclination of the body portion 124 can be estimated by Tan -1 (σ / L). L is the length from the other end of the external gear 120 to the center position of the flexible bearing 131 in the Z-axis direction (see FIG. 1). Further, σ is the amount of deformation of the external tooth gear 120 with respect to the body portion 124 when no load is applied in the X-axis direction of the body portion 124 (see FIG. 4). The radius of curvature of the concave curved surface portion 128 may be obtained so as to follow this inclination.

[効果など]
以上のように、本実施の形態によれば、回転動作時に弾性変形する外歯歯車120では、凹曲面部128が可撓性軸受131の凸曲面部139に対して軸方向に所定の間隔をあけて二箇所で当接している。このため、外歯歯車120の無負荷時及び変形時においても、外歯歯車120の凹曲面部128と可撓性軸受131の凸曲面部139とが二箇所で当接し続けるために、両者間での荷重を分散させることができる。したがって、外歯歯車120の変形を起因とした摩耗を抑制することができる。
[Effects, etc.]
As described above, according to the present embodiment, in the external gear 120 that elastically deforms during the rotational operation, the concave curved surface portion 128 has a predetermined distance in the axial direction with respect to the convex curved surface portion 139 of the flexible bearing 131. There are two places where they are in contact with each other. Therefore, even when the external gear 120 is not loaded or deformed, the concave curved surface portion 128 of the external gear 120 and the convex curved surface portion 139 of the flexible bearing 131 continue to be in contact with each other at two points. The load can be distributed. Therefore, wear caused by deformation of the external gear 120 can be suppressed.

また、外歯歯車120の凹曲面部128と可撓性軸受131の凸曲面部139との当接箇所が軸方向で二箇所設けられているので、可撓性軸受131の軸方向の移動を抑制することができる。したがって、可撓性軸受131の脱落を抑制できる。 Further, since the concave curved surface portion 128 of the external gear 120 and the convex curved surface portion 139 of the flexible bearing 131 are provided with two contact points in the axial direction, the flexible bearing 131 can be moved in the axial direction. It can be suppressed. Therefore, the flexible bearing 131 can be prevented from falling off.

[その他]
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分について同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
[others]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in the present specification and excluding some of the components may be the embodiment of the present invention. The present invention also includes modifications obtained by making various modifications that can be conceived by those skilled in the art within the scope of the gist of the present invention, that is, the meaning indicated by the wording described in the claims, with respect to the above-described embodiment. Is done. In the following description, the same parts as those in the above embodiment may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.

例えば、上記実施の形態では、カップ型波動歯車装置を例示して説明したが、本発明の特徴部分は、いわゆるシルクハット型歯車装置に対しても適用することも可能である。 For example, in the above embodiment, the cup type wave gear device has been illustrated and described, but the feature portion of the present invention can also be applied to a so-called top hat type gear device.

また、外歯歯車120においてリム部125とフランジ部122との接続箇所は、R面取りやC面取りがなされていてもよく、また面取りがなされていなくても構わない。 Further, in the external gear 120, the connection portion between the rim portion 125 and the flange portion 122 may be R-chamfered or C-chamfered, or may not be chamfered.

また、上記実施の形態では、凹曲面部128及び凸曲面部139のそれぞれの曲率半径が一定である場合を例示した。しかしながら、凹曲面部128及び凸曲面部139のそれぞれの曲率半径は、部分的に異なっていてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the radius of curvature of each of the concave curved surface portion 128 and the convex curved surface portion 139 is constant has been illustrated. However, the radii of curvature of the concave curved surface portion 128 and the convex curved surface portion 139 may be partially different.

図5は、変形例1に係る凹曲面部128a及び凸曲面部139aを示す断面図である。図5に示す凹曲面部128aでは、フランジ部122側である他端部側の端部の曲率半径R21が、一端部側の端部の曲率半径R22よりも大きい。また、凸曲面部139aでは、フランジ部122側である他端部側の端部の曲率半径R31が、一端部側の端部の曲率半径R32よりも大きい。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a concave curved surface portion 128a and a convex curved surface portion 139a according to the first modification. In the concave curved surface portion 128a shown in FIG. 5, the radius of curvature R21 of the end portion on the other end side on the flange portion 122 side is larger than the radius of curvature R22 of the end portion on the one end portion side. Further, in the convex curved surface portion 139a, the radius of curvature R31 of the end portion on the other end side on the flange portion 122 side is larger than the radius of curvature R32 of the end portion on the one end portion side.

外歯歯車120は、胴部124が変形し傾くとフランジ部122側で大きな荷重が作用する。この面圧を緩和すべく、凹曲面部128aにおいては、他端部側の端部の曲率半径R21を、一端部側の端部の曲率半径R22よりも大きくし、凸曲面部139aにおいては、他端部側の端部の曲率半径R31を、一端部側の端部の曲率半径R32よりも大きくしている。これにより、フランジ部122側の当接箇所においては、接触面積を大きくすることができ、面圧を緩和できる。なお、この関係性は、凹曲面部128a及び凸曲面部139aの少なくとも一方で満たされていれば、一定の面圧緩和効果を得ることが可能である。 When the body portion 124 of the external tooth gear 120 is deformed and tilted, a large load acts on the flange portion 122 side. In order to alleviate this surface pressure, in the concave curved surface portion 128a, the radius of curvature R21 of the end portion on the other end side is made larger than the radius of curvature R22 of the end portion on the one end portion side, and in the convex curved surface portion 139a, the radius of curvature R22 is increased. The radius of curvature R31 at the end on the other end side is made larger than the radius of curvature R32 at the end on the one end side. As a result, the contact area can be increased and the surface pressure can be relaxed at the contact portion on the flange portion 122 side. If at least one of the concave curved surface portion 128a and the convex curved surface portion 139a is satisfied, a constant surface pressure relaxation effect can be obtained.

また、上記実施の形態では、凹曲面部128が外歯歯車120の内周面に形成されていて、凸曲面部139が可撓性軸受131の外周面に形成されている場合を例示した。しかしながら、凹曲面部が可撓性軸受131の外周面に形成されていて、凸曲面部が外歯歯車120の内周面に形成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the concave curved surface portion 128 is formed on the inner peripheral surface of the external gear 120 and the convex curved surface portion 139 is formed on the outer peripheral surface of the flexible bearing 131 is illustrated. However, the concave curved surface portion may be formed on the outer peripheral surface of the flexible bearing 131, and the convex curved surface portion may be formed on the inner peripheral surface of the external gear 120.

図6は、変形例2に係る波動歯車装置100bの一部を拡大して示す断面図である。具体的には図6は図2に対応する図である。図6に示すように、変形例2係る波動歯車装置100bでは、外歯歯車120bの胴部124bの内周面に凸曲面部128bが形成されている。また、可撓性軸受131bの外輪133bの外周面に凹曲面部139bが形成されている。凸曲面部128bの曲率半径は、凹曲面部139bの曲率半径よりも大きい。このため、凸曲面部128bは、凹曲面部139bに対して軸方向(Z軸方向)に所定の間隔をあけて二箇所で当接している。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the strain wave gearing device 100b according to the second modification. Specifically, FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 2. As shown in FIG. 6, in the strain wave gearing device 100b according to the second modification, the convex curved surface portion 128b is formed on the inner peripheral surface of the body portion 124b of the external tooth gear 120b. Further, a concave curved surface portion 139b is formed on the outer peripheral surface of the outer ring 133b of the flexible bearing 131b. The radius of curvature of the convex curved surface portion 128b is larger than the radius of curvature of the concave curved surface portion 139b. Therefore, the convex curved surface portion 128b is in contact with the concave curved surface portion 139b at two locations at a predetermined interval in the axial direction (Z-axis direction).

なお、製造上の観点からは、上記実施の形態のように、凹曲面部128が外歯歯車120の内周面に形成されていて、凸曲面部139が可撓性軸受131の外周面に形成されているのが好ましい。 From a manufacturing point of view, as in the above embodiment, the concave curved surface portion 128 is formed on the inner peripheral surface of the external gear 120, and the convex curved surface portion 139 is formed on the outer peripheral surface of the flexible bearing 131. It is preferably formed.

また、凸曲面部及び凹曲面部は、全体として湾曲していなくてもよい。具体的には、二箇所の当接箇所に相当する部位が曲面状であり、その間の領域が平面状であってもよい。 Further, the convex curved surface portion and the concave curved surface portion do not have to be curved as a whole. Specifically, the portion corresponding to the two contact portions may be curved, and the region between them may be planar.

本発明は、減速機、または増速機として利用可能である。 The present invention can be used as a speed reducer or a speed increaser.

100、100b…波動歯車装置、101…噛合位置、110…内歯歯車、111…内歯、112…貫通孔、120、120b…外歯歯車、121…外歯、122…フランジ部、123…ボス部、124、124b…胴部、125…リム部、126…貫通孔、128、128a、139b…凹曲面部、128b、139、139a…凸曲面部、130…波動発生器、131、131b…可撓性軸受、132…内輪、133…外輪、134…ボール、135…保持器、136…楕円カム、137…開口部、200…ボルト、1321…内輪側軌道溝、1331…外輪側軌道溝 100, 100b ... Wave gear device, 101 ... Mating position, 110 ... Internal gear, 111 ... Internal tooth, 112 ... Through hole, 120, 120b ... External gear, 121 ... External tooth, 122 ... Flange, 123 ... Bolt Parts, 124, 124b ... Body, 125 ... Rim, 126 ... Through holes, 128, 128a, 139b ... Concave curved surface, 128b, 139, 139a ... Convex curved surface, 130 ... Wave generator, 131, 131b ... Possible Flexible bearing, 132 ... inner ring, 133 ... outer ring, 134 ... ball, 135 ... cage, 136 ... elliptical cam, 137 ... opening, 200 ... bolt, 1321 ... inner ring side raceway groove, 1331 ... outer ring side raceway groove

Claims (4)

内周面に複数の内歯を有する円筒状の内歯歯車と、
外周面に複数の外歯を有する円筒状の可撓性の外歯歯車と、
前記外歯歯車の内側に配置され、前記外歯歯車を楕円状に撓めて長径部分の外歯を前記内歯歯車の内歯に対して噛合させて噛合位置を周方向に移動させる波動発生器と、を備え、
前記波動発生器は、
楕円カムと、
前記楕円カムの外周面に配置された可撓性軸受とを備え、
前記外歯歯車の内周面及び前記可撓性軸受の外周面の一方は、凹曲面状に形成された凹曲面部を有し、
前記外歯歯車の内周面及び前記可撓性軸受の外周面の他方は、凸曲面状に形成された凸曲面部を有し、
前記凸曲面部及び前記凹曲面部は、軸方向に所定の間隔をあけて二箇所で当接している、
波動歯車装置。
Cylindrical internal gear with multiple internal teeth on the inner peripheral surface,
Cylindrical flexible external gear with multiple external teeth on the outer peripheral surface,
Wave generation that is arranged inside the external gear and bends the external gear in an elliptical shape to mesh the external teeth of the long diameter portion with the internal teeth of the internal gear to move the meshing position in the circumferential direction. Equipped with a vessel
The wave generator
With an elliptical cam
A flexible bearing arranged on the outer peripheral surface of the elliptical cam is provided.
One of the inner peripheral surface of the external gear and the outer peripheral surface of the flexible bearing has a concave curved surface portion formed in a concave curved surface shape.
The other of the inner peripheral surface of the external gear and the outer peripheral surface of the flexible bearing has a convex curved surface portion formed in a convex curved surface shape.
The convex curved surface portion and the concave curved surface portion are in contact with each other at two points at predetermined intervals in the axial direction.
Strain wave gearing.
前記外歯歯車は、一端部に前記複数の外歯を有するとともに、他端部にフランジ部を有し、
前記凹曲面部は、前記他端部側の曲率半径が、前記一端部側の曲率半径よりも大きい、
請求項1に記載の波動歯車装置。
The external tooth gear has the plurality of external teeth at one end and a flange at the other end.
In the concave curved surface portion, the radius of curvature on the other end side is larger than the radius of curvature on the one end side.
The strain wave gearing according to claim 1.
前記外歯歯車は、一端部に前記複数の外歯を有するとともに、他端部にフランジ部を有し、
前記凸曲面部は、前記他端部側の曲率半径が、前記一端部側の曲率半径よりも大きい、
請求項1または2に記載の波動歯車装置。
The external tooth gear has the plurality of external teeth at one end and a flange at the other end.
In the convex curved surface portion, the radius of curvature on the other end side is larger than the radius of curvature on the one end side.
The strain wave gearing according to claim 1 or 2.
前記凹曲面部は、前記可撓性軸受の外周面に形成されており、
前記凸曲面部は、前記外歯歯車の内周面に形成されている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の波動歯車装置。
The concave curved surface portion is formed on the outer peripheral surface of the flexible bearing.
The convex curved surface portion is formed on the inner peripheral surface of the external gear.
The strain wave gearing according to any one of claims 1 to 3.
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JP7335390B1 (en) 2022-04-14 2023-08-29 美的集団股▲フン▼有限公司 Strain wave gearing, robot joints and gear parts

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