JP4688261B2

JP4688261B2 - 波動歯車装置ユニット

Info

Publication number: JP4688261B2
Application number: JP2000208060A
Authority: JP
Inventors: 芳秀清沢; 芳司中沢
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2020-07-10
Also published as: JP2002021866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状のハウジング内に波動歯車減速機が組み込まれた構成の波動歯車装置ユニットに関するものであり、さらに詳しくは、波動歯車減速機の可撓性外歯歯車を回転自在にハウジングに支持している軸受けにおける内輪の固定構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３にはこの種の波動歯車装置ユニットを示してある。この図に示すように、波動歯車装置ユニット１００は、円筒状のハウジング１０１と、この中に組み込まれている波動歯車減速機１０２と、波動歯車減速機１０２の減速回転出力要素を回転自在の状態でハウジング１０１の側に支持しているクロスローラベアリング１０３とを有している。波動歯車減速機１０２は、ハウジング内周面に固定された環状の剛性内歯歯車１０４と、この内側に配置されたコップ形状の可撓性外歯歯車１０５と、この内側に嵌め込まれた楕円形輪郭の波動発生器１０６とを備えている。
【０００３】
クロスローラベアリング１０３は、ハウジング端面１０７に固定した外輪１０８と、コップ形状の可撓性外歯歯車１０５のボス１０９に固定した内輪１１０と、ローラ１１１を備えている。内輪１１０は出力フランジとして機能し、この外側端面には、負荷側の部材を連結固定するための締結ボルト用のねじ穴１１５が形成されている。
【０００４】
外輪１０８は、当該外輪を貫通してハウジング端面１０７に形成したねじ孔にねじ込み固定された複数本の締結ボルト１１４によって、ハウジング端面１０７に締結されている。
【０００５】
これに対して、内輪１１０の内側端面には円形の凹部が形成されており、この内周面に雌ねじ１１６が形成されている。可撓性外歯歯車１０５のボス１０９は円環形状をしており、その外周面には雄ねじ１１７が形成されており、ボス１０９に対して内輪１１０はねじ込み固定されている。従って、１回のねじ締め動作により、可撓性外歯歯車と内輪を締結することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ねじ締め動作においては、内輪を固定あるいは回転させなければならない。上記のように内輪の外側端面には負荷側の部材を連結するためのねじ穴が形成されているので、ねじ穴に締結ボルトを装着しておけば、当該締結ボルトを利用して、内輪の固定あるいは回転させることができる。
【０００７】
しかしながら、この方法では、締結ボルトを締める動作が必要になるので、１回のねじ締め動作により、可撓性外歯歯車と内輪を締結することができなくなってしまう。これでは、双方の部材に雄ねじおよび雌ねじを形成しておき、これらを１回のねじ締め動作で締結するという当初の目的を達成できない。
【０００８】
本発明の課題は、この点に鑑みて、１回のねじ締め動作により可撓性外歯歯車と内輪を締結可能な構造を備えた波動歯車装置ユニットを提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、円筒状のハウジング（２）と、このハウジング（２）内に装着された波動歯車減速機（３）と、この波動歯車減速機（３）のコップ状の可撓性外歯歯車（６）を回転自在の状態で前記ハウジング（２）に支持している軸受け（４）とを有する波動歯車装置ユニット（１）において、
前記可撓性外歯歯車（６）は、円筒状の胴部（６１）と、この胴部（６１）の一端に連続して半径方向の内側に延びる円環状のダイヤフラム板（６２）と、このダイヤフラム板（６２）の内周縁に連続して形成されているボス（６３）とを備えており、
前記軸受け（４）は、前記ハウジング（２）に取り付けた外輪（１１）と、前記ボス（６３）に取り付けた内輪（１２）と、これら外輪（１１）および内輪（１２）の間に装着された複数個の転動体（１３）とを備えており、
前記内輪（１２）は、その外側端面（１２ａ）から軸線（１ａ）方向に延びているピン穴（２８）と、その内周面に形成された雌ねじ部（３２）を備え、前記可撓性外歯歯車（６）はそのボス（６３）の外周面に形成した雄ねじ部（３３）を備え、当該ボス（６３）が前記内輪（１２）にねじ込み固定されており、
前記外輪（１１）は、その外周面に形成された雄ねじ部（２０）と、その外側端面からその外周面に掛けて円周方向に向けて一定の角度間隔で形成された複数個の係合凹部（２７）あるいは係合突起とを備え、
前記ハウジング（２）の開口縁部分には、隣接している内周面よりも大径の内周面（２１）が形成されており、この内周面（２１）におけるハウジング開口縁側の部分には、前記雄ねじ部（２０）に螺合可能な雌ねじ部（２２）が形成されており、
前記外輪（１１）は前記ハウジング（２）の前記開口縁部分にねじ込み固定されて、当該外輪（１１）の内側の円環状端面（２３）が、前記ハウジング（２）の側における前記内周面（２１）に隣接する円環状段面（２４）に当接しており、
前記軸線（１ａ）の方向に沿ってみた場合に、前記転動体（１３）の中心位置（Ｃ）が、前記雄ねじ部（２０）と前記雌ねじ部（２２）からなるねじ締結部（Ａ）よりも、前記円環状端面（２３）および円環状段面（２４）による面接触位置（Ｂ）の側に位置していることを特徴としている。
【００１０】
この構成の波動歯車装置ユニットでは、内輪と可撓性外歯歯車のねじ締結時に、内輪に形成したピン穴を利用して、当該内輪を固定あるいは回転させることができる。すなわち、内輪を固定あるいは回転させるための治具にピンを取付け、これをピン穴に差し込むことにより、内輪を確実に固定でき、あるいはそれを確実に回転させることができる。よって、内輪と可撓性外歯歯車を、１回のねじ締め動作により行なうことができる。また、外輪はハウジングの開口縁部分にねじ込み固定されており、ねじ込み固定された状態では、外輪の内側の円環状端面が、ハウジング側の円環状段面に当接している。このように、端面同士が接触するので、ハウジングに対する外輪の組立て精度を高めることができる。さらに、装置軸線の方向に沿ってみた場合に、転動体の中心位置が、外輪とハウジングの間の雄ねじ部と雌ねじ部からなるねじ締結部よりも、外輪の円環状端面およびハウジングの円環状段面による面接触位置の側に位置している。このような配置関係を採用すると、外輪の変形を抑制できる。
【００１１】
ここで、前記ボスはその中心に多角形断面の貫通穴を形成しておけば、この多角形断面の貫通穴を利用して、可撓性外歯歯車の固定あるいは回転も簡単にできる。よって、双方の部材のねじ締め作業が簡単になる。
【００１２】
なお、前記軸受には、例えば、クロスローラベアリングおよび４点接触ベアリングが含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した波動歯車装置ユニットの実施例を説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本例の波動歯車装置ユニットを示す断面図および端面図であり、図２はそのクロスローラベアリングの部分を拡大して示す拡大部分断面図である。
【００１４】
本例の波動歯車装置ユニット１は、円筒状のハウジング２と、このハウジング２の内部に装着された波動歯車減速機３と、この波動歯車減速機３の減速回転出力要素をハウジング２に対して回転自在の状態で支持しているクロスローラベアリング４とを有している。
【００１５】
波動歯車減速機３は、環状の剛性内歯歯車５と、減速回転出力要素であるコップ形状の可撓性外歯歯車６と、楕円形輪郭の波動発生器７とを備えている。剛性内歯歯車５はハウジング２の内周面に形成した円環状段部８に嵌め込み固定されている。コップ形状の可撓性外歯歯車６は、円筒状の胴部６１と、その一端縁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板６２と、このダイヤフラム板６２の内周縁に連続して一体形成されている円環状のボス６３を備えている。波動発生器７は、モータ等の高速回転入力軸（図示せず）が差し込み固定される中空入力軸７１と、この外周に嵌めた楕円形輪郭の剛性カム板７２と、この剛性カム板７２の外周面に嵌めたウエーブベアリング７３を備えている。
【００１６】
一方、クロスローラベアリング４は、ハウジング内周面に取り付けた外輪１１と、可撓性外歯歯車６のボス６３の外周面に取り付けた内輪１２と、これらにより形成される円環状の軌道内に、円周方向に向けて回転軸が交互に直交する状態に装着されている複数個のローラ１３とを備えている。
【００１７】
本例においては、内輪１２が負荷側の部材（図示せず）に連結固定される出力フランジとして機能し、その外側端面には、円周方向に向けて一定角度間隔で取付け用のねじ穴１４が形成されている。これに加えて、内輪１２の外側端面１２ａには、１対のピン穴２８、２８が形成されている。ピン穴２８、２８は後述するように、内輪１２と可撓性外歯歯車６をねじ締め動作により締結する際に、内輪１２を固定あるいは回転させるために利用する回り止め用の穴である。
【００１８】
次に、図２を主に参照して、クロスローラベアリング４を中心とする部分の構造を詳細に説明する。まず、外輪１１は、内周面にＶ型の外輪軌道面１５が形成されている円環状の本体部分１６と、この円環状の外側端面から外周側部分のみが装置軸線１ａの方向に突出した薄肉の円環状突起部分１７とを備えている。この円環状突起部分１７と内輪１２の外周面１８の間には円環状のオイルシール１９が装着されている。
【００１９】
ここで、外輪本体部分１６の外周面から円環状突起部分１７の外周面にかけて、雄ねじ部２０が形成されている。ハウジング２の一端開口縁部分には隣接している内周面よりも大径の内周面２１が形成されており、この内周面２１における開口縁側の部分には、雄ねじ部２０に螺合可能な雌ねじ部２２が形成されている。外輪１１はこのハウジング２の開口縁部分にねじ込み固定されており、ねじ込み固定された状態では、外輪１１の内側の円環状端面２３が、ハウジング側の円環状段面２４に当接している。このように、端面同士が接触するので、ハウジング２に対する外輪１１の組立て精度を高めることができる。
【００２０】
また、外輪１１の円環状突起部分１７の外側端面２５からその外周面２６に掛けて、円周方向に向けて一定の角度間隔で複数個の係合凹部２７が形成されている。この係合凹部２７は、外輪１１をハウジング２にねじ込み固定する場合に、締結用の治具を引っかけて、十分な締結回転力で外輪１１をねじ締結できるよういするためのものである。係合凹部２７の代わりに、係合突起を形成することもできる。
【００２１】
さらに、本例では、装置軸線１ａの方向に沿ってみた場合に、ローラ１３の中心位置Ｃが、雄ねじ部２０と雌ねじ部２２からなるねじ締結部Ａよりも、円環状端面２３および円環状段面２４による面接触位置Ｂの側に位置している。このような配置関係を採用すると、外輪１１の変形を抑制できる。特に、外輪１１が薄い場合には有効である。
【００２２】
次に、内輪１２と可撓性外歯歯車６の間もねじ締結状態で連結固定されている。すなわち、円環状の内輪１２の内側端面側においては、その中心貫通穴３１が大径とされており、当該大径穴の内周面に雌ねじ部３２が形成され、ここにねじ込み固定可能な雄ねじ部３３がボス６３の外周面に形成されている。この場合においても、貫通穴内部に形成されている円環状段面６４と、ボス６３の側に形成した円環状端面６５とが面接触状態になり、これらの組み付け精度を高めている。
【００２３】
ここで、本例では、ボス６３の中心には多角形断面の貫通穴が形成されている。例えば六角形断面の貫通穴６３ａが形成されている。また、外輪１１とハウジング２の間のねじ締結部、および内輪１２と可撓性外歯歯車のボス６３の間のねじ締結部における緩み防止のために、これらの部分は接着剤によって接着固定されている。緩み防止機構あるいは緩み止め機構としては、これらのねじ締結部を塑性変形させるようにしてもよい。あるいは、これらのねじ締結部にばめ部材を介在させるようにしてもよい。
【００２４】
なお、クロスローラベアリングの代わりに、ボールベアリング、例えば４点接触ベアリングを用いることもできる。勿論、それ以外の軸受けを使用することも可能である。
【００２５】
このように構成した本例の波動歯車装置ユニット１では、可撓性外歯歯車６と内輪１２を締結するに当っては、内輪側のピン穴２８を利用して内輪１２を固定あるいは回転させることができる。また、可撓性外歯歯車６のボス６３に形成した六角形断面の貫通穴６３ａを利用して、可撓性外歯歯車６を固定あるいは回転させることができる。従って、これらのピン穴２８、六角形断面の貫通穴６３ａにちょうど嵌まり込むピン等を、ねじ締結用治具に取り付けておけば、これらの部材１２、６の締結を１回のねじ締め動作により行なうことができ、しかも、十分なねじ回転力により行なうことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、円筒状のハウジング内に波動歯車減速機が内蔵された構成の波動歯車装置ユニットにおいて、波動歯車減速機の減速回転出力要素であるコップ形状の可撓性外歯歯車を回転自在の状態でハウジングに支持している軸受けの内輪と可撓性外歯歯車のボスとをねじ込み固定して締結できるようにすると共に、締結時に内輪を固定あるいは回転させるために利用できるピン穴を内輪外側端面に形成してある。
【００２７】
従って、本発明によれば、内輪に形成されているピン穴を利用するという極めて安価な方法により、内輪と可撓性外歯歯車を締結する際に、内輪を固定あるいは回転させることができる。よって、１回のねじ締め動作により双方の部材を簡単に締結できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した波動歯車装置ユニットを示す断面図および端面図である。
【図２】図１におけるクロスローラベアリングの部分を示す部分拡大断面図である。
【図３】従来の波動歯車装置ユニットを示す断面図および端面図である。
【符号の説明】
１波動歯車装置ユニット
１ａ装置軸線
２ハウジング
３波動歯車減速機
４クロスローラベアリング
５剛性内歯歯車
６コップ形状の可撓性外歯歯車
７波動発生器
６３ボス
６３ａ六角形断面の貫通穴
１１外輪
１２内輪
１２ａ内輪の外側端面
１３ローラ
１４取付け穴
２０雄ねじ部
２２雌ねじ部
２３円環状端面
２４円環状段面
２７係合凹部
２８ピン穴
３２雌ねじ部
３３雄ねじ部

Claims

円筒状のハウジング（２）と、このハウジング（２）内に装着された波動歯車減速機（３）と、この波動歯車減速機（３）のコップ状の可撓性外歯歯車（６）を回転自在の状態で前記ハウジング（２）に支持している軸受け（４）とを有する波動歯車装置ユニット（１）において、
前記可撓性外歯歯車（６）は、円筒状の胴部（６１）と、この胴部（６１）の一端に連続して半径方向の内側に延びる円環状のダイヤフラム板（６２）と、このダイヤフラム板（６２）の内周縁に連続して形成されているボス（６３）とを備えており、
前記軸受け（４）は、前記ハウジング（２）に取り付けた外輪（１１）と、前記ボス（６３）に取り付けた内輪（１２）と、これら外輪（１１）および内輪（１２）の間に装着された複数個の転動体（１３）とを備えており、
前記内輪（１２）は、その外側端面（１２ａ）から軸線（１ａ）方向に延びているピン穴（２８）と、その内周面に形成された雌ねじ部（３２）を備え、前記可撓性外歯歯車（６）はそのボス（６３）の外周面に形成した雄ねじ部（３３）を備え、当該ボス（６３）が前記内輪（１２）にねじ込み固定されており、
前記外輪（１１）は、その外周面に形成された雄ねじ部（２０）と、その外側端面からその外周面に掛けて円周方向に向けて一定の角度間隔で形成された複数個の係合凹部（２７）あるいは係合突起とを備え、
前記ハウジング（２）の開口縁部分には、隣接している内周面よりも大径の内周面（２１）が形成されており、この内周面（２１）におけるハウジング開口縁側の部分には、前記雄ねじ部（２０）に螺合可能な雌ねじ部（２２）が形成されており、
前記外輪（１１）は前記ハウジング（２）の前記開口縁部分にねじ込み固定されて、当該外輪（１１）の内側の円環状端面（２３）が、前記ハウジング（２）の側における前記内周面（２１）に隣接する円環状段面（２４）に当接しており、
前記軸線（１ａ）の方向に沿ってみた場合に、前記転動体（１３）の中心位置（Ｃ）が、前記雄ねじ部（２０）と前記雌ねじ部（２２）からなるねじ締結部（Ａ）よりも、前記円環状端面（２３）および円環状段面（２４）による面接触位置（Ｂ）の側に位置していることを特徴とする波動歯車装置ユニット（１）。
請求項１において、
前記ボス（６３）はその中心に多角形断面の貫通穴（６３ａ）を備えていることを特徴とする波動歯車装置ユニット（１）。
請求項１または２において、
前記軸受け（４）は、クロスローラベアリングあるいは４点接触ベアリングであることを特徴とする波動歯車装置ユニット（１）。