JP2718540B2 - 波動歯車装置 - Google Patents
波動歯車装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
Description
動歯車装置と呼ばれる2つのサーキュラスプラインとリ
ング状のフレクスプラインとフレクスプラインを楕円形
等の非円形に撓めてその形状を回転させる波動発生器と
から成るパンケーキ形状の波動歯車装置に関する。
軸に並置されて該スプラインとは異なる歯数にされた第
2のサーキュラスプラインと、両スプラインの内側に共
軸に且つ両スプラインに噛み合うように配置されたリン
グ形状のフレクスプラインと、該フレクスプラインを非
円形に撓ませてその外歯を両サーキュラスプラインの内
歯に部分的に噛み合わせるとともに、撓められたフレク
スプラインの非円形の形状を回転させる波動発生器とか
ら成り、この回転により、フレクスプラインを介して第
1サーキュラスプラインが第2サーキュラスプラインに
対して相対的に回転させられる薄い円筒形のいわゆるフ
ラット型波動歯車装置は良く知られている。この波動歯
車装置は、いわゆるカップ型波動歯車装置の持つ欠点、
すなわち占有空間が大きくなるという欠点を解決するも
ので、精密機械等に多用されている。
ラインは、カップ型波動歯車装置のそれと比較すると、
リング状のものであり強度の点でやや劣る。そして、こ
の強度は、減速比が小さくなるに従って(例えば、速比
Rが50以下すなわち減速比Iが1/50以上のような場合)
フレクスプラインの撓み量が大きくなり、フレクスプラ
インの強度を低下させてしまい、その上、波動発生器の
強度を低下させてしまうこともあり、好ましくない。
生器の強度の低下を招くことなく、低い減速比の波動歯
車装置を提供することにある。
たフラット型波動歯車装置が改良される。すなわち、本
発明では、フレクスプラインの歯数がZFでサーキュラス
プラインに対するフレクスプラインの噛み合い部の数が
kの場合、一方のサーキュラスプラインの歯数を〔ZF+
k・m(mは正の整数)〕に設定し、他方のサーキュラ
スプラインの歯数を〔ZF+k・n(nは正の整数)〕に
設定したことを特徴とする波動歯車装置が提供される。
本発明の実施例を説明する前に、その構成及び動作につ
いて、第1図及び第2図(a)〜(d)を参照しながら
説明する。
1の原理を示している。この波動歯車装置1は、剛性材
料で成り円筒に形成され内歯が形成されたサーキュラス
プライン2と、このサーキュラスプライン2の内側に設
けられ、可撓性の材料で成り外歯を有するフレクスプラ
イン3と、このフレクスプラインの内側に嵌合して楕円
形等の非円形に撓ませる波動発生器4から成る。波動発
生器4は、非円形(図示の例では楕円形)形成部材とし
ての内側の楕円形のカム板5と、このカム板5の外周に
嵌合して楕円形に撓められたボールベアリング6とから
成り、波動発生器4のベアリングの外輪7がフレクスプ
ライン3に嵌合している。
に撓められているので、サーキュラスプライン2に対し
て、直径方向に対向する2点を中心とした2つの部分で
噛み合う。第1図では、矢印A及びBの2点が噛み合い
点となる。また、波動発生器4はボールベアリング6を
有するので、波動発生器4のカム板5が回転すると、フ
レクスプライン3はその楕円形状が回転させられ、カム
板によって直接回転させられることはない。なお、フレ
クスプライン3は、サーキュラスプラインの歯数より2j
(jは正の整数)枚少ない歯数(第1図ではサーキュラ
スプラインより4枚少ない)にされている。
(d)を用いて説明する。波動発生器4のカム板5が第
2図(a)の位置にあるとき、フレクスプライン3の楕
円形の長軸において、サーキュラスプライン2の歯溝8
がフレクスプライン3の歯9に噛み合っている。カム板
5を第2図(b)に示すように90度回転させると、フレ
クスプライン3はその楕円形が回転し、フレクスプライ
ン3の噛み合い点が楕円の長軸の移動に従って移動して
歯満8が歯9から離れる。第2図(c)に図示のよう
に、カム板5が180度回転すると歯溝8と歯9とが再び
噛み合うが、その位置は歯数差(図示の例では4枚すな
わちj=2)の半分だけすなわちj枚分(図示の例では
2枚分)だけずれる。そして第2図(d)に示すよう
に、カム板5が360度回転すると、歯溝8と歯9とは歯
数差(図示の例では4枚分)だけずれる。このように噛
み合い位置が順次ずれる動きを出力として取り出せば大
きな減速比を得ることができる。
し、サーキュラスプラインの歯数をZSとすると、1つの
例では以下の式で表される。
なる。
スプラインが2箇所で噛み合う形式の波動歯車装置につ
いて説明したが、例えば、フレクスプラインを三つ葉形
状に撓めて両スプラインの歯数差を3j枚とし3箇所で噛
み合う形式の波動歯車装置にも適用することができる。
更に、噛み合い部の数k(kは正の整数)を有する波動
歯車にも適用することができる。
方向に且つ一方の側に延長させたカップ形状に形成した
ものがある。これがいわゆるカップ形撓噛み合い式歯車
装置であり、簡単な構造であるという利点がある、しか
し、フレクスプラインがカップ形状に形成されるため、
装置全体がどうしても大型となり、占有空間が大きくな
るという欠点を持っている。
第1のサーキュラスプライン11と、このスプラインに共
軸に並置され、異なる歯数にされた第2のサーキュラス
プライン12と、両サーキュラスプラインの内側に共軸に
且つ両スプラインに部分的に噛み合うように配置された
第2サーキュラスプライン12と同じ歯数のリング形状の
フレクスプライン13と、このフレクスプライン13を撓ま
せて変形させ、両サーキュラスプラインの各内歯に部分
的に噛み合わせるとともに、楕円形に変形したフレクス
プライン13の楕円形を回転させる波動発生器14とを備え
た波動歯車10が知られている。この波動歯車10は、図示
のように、環状の2つのサーキュラスプライン11及び12
が並置されており、また、フレクスプライン13もカップ
形状でなく、環状に形成され、装置全体が偏平に且つ薄
く形成されることから、フラット型波動歯車と呼ばれて
いる。
ように、波動発生器14はフレクスプライン13を変形させ
てその形状を回転させ、その回転により、第2図(a)
〜(d)に示すように、フレクスプライン13と第1及び
第2サーキュラスプライン11、12との噛み合い点が回転
する。上記のように、第2サーキュラスプライン12はフ
レクスプライン13と同じ歯数でありフレクスプライン13
の形状が回転しても両者の間には相対的な回転はない
が、第1サーキュラスプライン11とフレクスプライン13
との歯数は異なるので、第2図(a)〜(d)において
説明したように、両スプラインは相対的に回転する。従
って、第1サーキュラスプライン11と第2サーキュラス
プライン12とがフレクスプライン13を介して相対回転を
生じることになる。このことを利用して、波動発生器14
に入力軸が設けられ、一方のサーキュラスプラインが固
定され、他方のサーキュラスプラインに出力軸が設けら
れると、入力軸と出力軸との間に、大きな減速比を得る
ことができる。
ながら説明する。フレクスプライン13の歯数をZFとす
る。また、第1サーキュラスプライン11の歯数をZSと
し、第2サーキュラスプライン12の歯数をZDとする。ま
た、両サーキュラスプライン11、12に対するフレクスプ
ライン13の噛み合い部の数をk(kは正の整数)とする
(楕円形の場合、kは2であり、三つ葉形の場合、kは
3である)。そして、m及びnを任意の正の整数とす
る。
数ZSが、次の通り設定される。
り設定される。
違って、第2サーキュラスプライン12の歯数がフレクス
プライン13の歯数とは異なっており、しかも、その歯数
は、第1サーキュラスプライン11の歯数がフレクスプラ
イン13より多く設定した場合には、第2サーキュラスプ
ライン12の歯数をフレクスプライン13の歯数より少なく
設定する。なお、この歯数の設定は、第1サーキュラス
プライン11の歯数をフレクスプライン13より少なく設定
して、第2サーキュラスプライン12の歯数をフレクスプ
ライン13の歯数より多く設定してもよい。
変形されてkが2である場合、上記式(1)及び(2)
の設定によって波動発生器が1回転すると、減速比は速
比Rを用いて以下の式で表される。
120の場合、速比Rは29.5となり、フレクスプラインの
歯数ZFを120と多くしても、十分に低い減速比にできる
ことが理解されよう。なお、式(1)及び(2)から、
第1サーキュラスプラインの歯数ZSは122であり、第2
サーキュラスプラインの歯数ZDは118となる。
スプラインが2箇所で噛み合う形式の波動歯車について
説明したが、このような波動歯車に限定されない。例え
ば、両スプラインの歯数差を3n枚として3箇所で噛み合
う形式の波動歯車にも、本発明を適用することができ
る。すなわち、噛み合い点の数kに対応して前記条件を
満足する波動歯車装置に適用することができる。
歯数がZFでサーキュラスプラインとフレクスプラインの
噛み合い数がkの場合、一方のサーキュラスプラインの
歯数がZF+k・m(mは正の整数)に設定され、他方の
サーキュラスプラインの歯数がZF−k・n(nは正の整
数)に設定されているので、速比を小さくしても、フレ
クスプラインの撓み量を大きくしなくてもよく、このた
め、フレクスプラインの強度を低下させることがなくな
り、また、波動発生器の強度を低下させてしまうことも
なくなる。
は波動歯車の動作を示す説明図、第3図はフラット型波
動歯車の断面図である。 〔符号の説明〕 1……波動歯車 2……サーキュラスプライン 3……フレクスプライン 4……波動発生器、5……カム板 6……ボールベアリング 10……フラット型波動歯車 11……第1サーキュラスプライン 12……第2サーキュラスプライン 13……フレクスプライン、14……波動発生器
Claims (1)
- 【請求項1】第1のサーキュラスプラインと、このスプ
ラインに共軸に並置されて該スプラインとは異なる歯数
にされた第2のサーキュラスプラインと、両スプライン
の内側に共軸に且つ両スプラインに噛み合うように配置
されたリング形状のフレクスプラインと、該フレクスプ
ラインを非円形に撓ませてその外歯を両サーキュラスプ
ラインの内歯に部分的に噛み合わせるとともに、撓めら
れたフレクスプラインの非円形の形状を回転させる波動
発生器とから成り、この回転により、フレクスプライン
を介して第1サーキュラスプラインが第2サーキュラス
プラインに対して相対的に回転させられる波動歯車装置
において、 フレクスプラインの歯数がZFであり、サーキュラスプラ
インに対するフレクスプラインの噛み合い部分の数がk
の場合、一方のサーキュラスプラインの歯数を〔ZF+k
・m(mは整数)〕に設定し、他方のサーキュラスプラ
インの歯数を〔ZF+k・n(nは正の整数)〕に設定し
たことを特徴とする波動歯車装置。
Priority Applications (1)
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JP1096755A JP2718540B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 波動歯車装置 |
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