JP4877804B2 - 波動歯車減速機の潤滑方法および回転テーブル装置 - Google Patents

Description

本発明は装置ケースに内蔵されている波動歯車減速機の潤滑対象部分に外部から潤滑オイルを供給する潤滑方法、および、当該潤滑方法を採用した回転テーブル装置に関する。

歯切り盤用回転テーブル装置などの各種工作機械には、部品点数が少なく、高精度の位置決めを行うことのできる波動歯車減速機が用いられている。波動歯車減速機としては、円環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置されたカップ形状の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれた波動発生器を備えたカップ型のものが知られている。カップ形状の可撓性外歯歯車は、円筒状胴部と、この一方の端を封鎖しているダイヤフラムおよびボスと、円筒状胴部の他方の開口端の外周面部分に形成した外歯とを備えており、波動発生器は、外歯が形成されている開口端に嵌め込まれている。

波動歯車減速機の潤滑機構としては特許文献１〜３に開示のものが知られている。
特開平０９−２５０６１０号公報 特開平０９−２５０６０９号公報 特開平０９−２５０６１１号公報

ここで、この構造の波動歯車減速機を高速回転にて使用する場合には、一般的にオイルバス潤滑を用いている。この場合、潤滑オイルの粘性抵抗によりモータ負荷が増加するという問題がある。また、モータによって高速回転する波動発生器により、可撓性外歯歯車の内部が負圧状態になり潤滑オイルが吸い上げられ、波動発生器のベアリング部分に十分に供給されない潤滑オイル吸上げ現象が発生するという問題がある。

本発明の課題は、内蔵の波動歯車減速機における潤滑が必要な部分に対して外部から潤滑オイルを確実に供給することのできる波動歯車減速機の潤滑方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は装置ケース内に配置されている波動歯車減速機におけるカップ形状の可撓性外歯歯車の内側に嵌め込まれた波動発生器のベアリング部分、および、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車の噛み合い部分に潤滑オイルを供給する波動歯車減速機の潤滑方法であって、可撓性外歯歯車の円筒状胴部、および、その底面部分を規定しているダイヤフラムの少なくとも一方の部位にオイル供給穴を形成し、装置ケースの外側から導入した潤滑オイルを、前記オイル供給穴が形成されている可撓性外歯歯車の部位に向けて噴射し、当該オイル供給穴を介して可撓性外歯歯車の内側に潤滑オイルを強制的に導入し、可撓性外歯歯車の内側に強制導入した潤滑オイルを当該可撓性外歯歯車の開口端部に嵌め込まれている波動発生器のベアリング部分に供給することを特徴としている。

ここで、装置ケース内に導入された潤滑オイルを可撓性外歯歯車の開口端の側に強制吸引して、可撓性外歯歯車の内側の潤滑オイルを波動発生器のベアリング部分に強制的に供給すると共に、オイル供給穴から可撓性外歯歯車の内側に入らなかった潤滑オイルを、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車の噛み合い部分に強制的に供給し、これらベアリング部分および噛み合い部分を経由して強制吸引した潤滑オイルを装置ケースの外部に回収することが望ましい。

次に、本発明は上記の記載の潤滑方法を採用するために用いる波動歯車減速機の可撓性外歯歯車であって、円筒状胴部と、円筒状胴部の一方の端から半径方向の内側に延びているダイヤフラムと、円筒状胴部の他方の開口端の外周面部分に形成された外歯とを備え、前記円筒状胴部および前記ダイヤフラムの少なくとも一方の部位には、オイル供給用の貫通穴が形成されていることを特徴としている。

一方、本発明の回転テーブル装置は、
装置ケースと、
この装置ケースに回転自在の状態で支持されている回転テーブルと、
前記装置ケースおよび前記回転テーブルによって囲まれる内部空間に配置され、当該回転テーブルを回転駆動する波動歯車装置とを有し、
前記波動歯車装置は、前記装置ケースに固定された剛性内歯歯車と、前記回転テーブルに同軸状に連結されているカップ形状の可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車の開口端部に嵌め込まれている波動発生器とを備えており、
前記可撓性外歯歯車は、その円筒状胴部、および、その底面部分を規定しているダイヤフラムの少なくとも一方の部位に形成したオイル供給穴を備えており、
前記装置ケースは、外部から潤滑オイルを導入して前記オイル供給穴が形成されている可撓性外歯歯車の部位に向けて当該潤滑オイルを噴射するためのオイル供給路と、前記可撓性外歯歯車の開口端の側に潤滑オイルを強制吸引して当該装置ケース外に回収するためのオイル回収路とを備えていることを特徴としている。

本発明では、装置ケースの外部から導入された潤滑オイルが、内蔵の波動歯車減速機の可撓性外歯歯車のオイル供給穴に向けて噴射される。可撓性外歯歯車は回転しており、そこに形成したオイル供給穴も回転しているが、当該オイル供給穴に向けて噴射された潤滑オイルの一部は当該オイル供給穴を介して可撓性外歯歯車の内側に強制的に導入される。可撓性外歯歯車の内側に導入された潤滑オイルによって、可撓性外歯歯車の内側に嵌め込まれている波動発生器のベアリング部分が潤滑される。また、オイル供給穴に入らなかった潤滑オイルは、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車の噛み合い部分に供給され、ここを潤滑する。

さらに、可撓性外歯歯車の開口端の側に潤滑オイルを強制吸引することにより、潤滑オイルが強制的にベアリング部および噛み合い部を通って吸引されて装置ケースの外側に回収される。潤滑オイルを可撓性外歯歯車の内側から強制吸引することにより、回転に伴って当該可撓性外歯歯車の内側が負圧状態になることに起因して発生する潤滑オイル吸い上げ現象を防止できる。

また、波動歯車減速機の使用開始時にはその機構部から初期摩耗粉が発生するが、潤滑オイルを循環させて外部に回収することにより、発生した摩耗粉を潤滑オイルにより洗い流して外部に回収できる。よって、摩耗粉に起因して、波動歯車減速機の摺動部分、軸受け部分などに損傷が発生することを防止することができる。

本発明の潤滑方法は、高速回転にて波動歯車減速機が使用される回転テーブル装置に採用すれば、高速回転に伴って発生する可撓性外歯歯車の内部の負圧状態に起因する潤滑オイル吸い上げ現象を効果的に防止できる。よって、オイルバス潤滑を用いる場合に比べて、波動歯車減速機の潤滑対象部分に対して潤滑オイルを確実、かつ十分に供給することができる。

以下に、図面を参照して本発明を適用した回転テーブル装置の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１に係る回転テーブル装置を示す縦断面図である。回転テーブル装置１は、装置ケース２と、この上に同軸状態で回転自在の状態で支持されている回転テーブル３と、回転テーブル３を回転自在の状態で装置ケース２に支持するために、これらの間に配置されている軸受機構４と、回転テーブル３を中心軸線１ａ回りに回転駆動するための波動歯車減速機５とを備えている。波動歯車減速機５にはモータなどの回転駆動源（図示せず）が連結されている。

装置ケース２は、上下の端が開口している円筒形状のものであり、その上端開口部が回転テーブル３によって封鎖された状態となっており、その下端開口部が円盤状フランジ６によって封鎖されている。これら装置ケース２、回転テーブル３および円盤状フランジ６によって囲まれた内部空間７に、上下方向を向いた状態でカップ型の波動歯車減速機５が配置されている。

波動歯車減速機５は、装置ケース２に一体形成されている内歯１１と、カップ形状の可撓性外歯歯車１２と、波動発生器１３とを備えている。可撓性外歯歯車１２は、円筒状胴部１４と、この上端に連続して半径方向の内側に広がっているダイヤフラム１５と、このダイヤフラム１５の内周縁に連続して形成されている円環状ボス１６と、円筒状胴部１４の上端開口部の外周面部分に形成した外歯１７とを備えている。

波動発生器１３は、例えば楕円形輪郭の剛性カム板１８と、この外周面に装着されているウエーブベアリング１９とを備えている。ウエーブベアリング１９は、可撓性の外輪および内輪を備えたボールベアリングである。この波動発生器１３は可撓性外歯歯車１２の開口端を封鎖する状態で当該可撓性外歯歯車１２に嵌め込まれている。波動発生器１３によって可撓性外歯歯車１２の外歯１７が形成されている部分が楕円形に撓められており、楕円形の長軸の両端に位置している外歯１７の部分が内歯１１の対応する部分に噛み合っている。波動発生器１３をモータなどによって回転すると、両歯１１、１７の噛み合い位置が円周方向に移動し、両歯１１、１７の歯数差に応じた減速回転が可撓性外歯歯車１２から取り出される。可撓性外歯歯車１２のボス１６は回転テーブル３に同軸状態に連結固定されており、回転テーブル３が可撓性外歯歯車１２によって回転駆動される。

図２（ａ）および（ｂ）はカップ形状の可撓性外歯歯車を示す縦断面図および、Ｘ−Ｙ線で切断した場合の横断面図である。これらの図も参照して、波動歯車減速機５の潤滑機構を説明する。

可撓性外歯歯車１２の円筒状胴部１４と外歯１７の境界部分には、円周方向に一定の角度間隔でオイル供給穴２１が形成されている。例えば、４５度の角度間隔で８個のオイル供給穴２１が形成されている。装置ケース２の側には外部から内部空間７に潤滑オイルを供給するための１本のオイル供給路２２が形成されている。このオイル供給路２２の内側開口２２ａは、可撓性外歯歯車１２におけるオイル供給穴２１が形成されている部位に対峙しており、ここから中心軸線１ａに直交する方向に直線状に延びており、その外側開口２２ｂが装置ケース２の外周面に露出している。オイル供給路２２を複数本形成することも可能である。

一方、内歯１１および外歯１７の噛み合い部分よりも下側の装置ケース２の内周面部分には、オイル回収路２３の内側開口２３ａが形成されている。この内側開口２３ａは、オイル供給路２２の内側開口２２ａに対して中心軸線１ａを中心として反対側に位置している。また、オイル回収路２３は、内側開口２３ａから中心軸線１ａに直交する方向に延びた後に下方に直角に折れ曲がっており、その外側開口２３ｂが装置ケース２の下側端面に露出している。オイル回収路２３を複数本形成することも可能である。

オイル供給路２２には、外部の潤滑オイル供給源から潤滑オイルが圧送される。オイル回収路２３は潤滑オイル回収用の吸引ポンプ（図示せず）の吸引ポートに連通しており、当該オイル回収路２３を介して潤滑オイルが強制吸引されて回収されるようになっている。

潤滑オイル供給源からオイル供給路２２に供給される潤滑オイルは、オイル供給路２２の内側開口２２ａから内部に噴射される。噴射された潤滑オイルは、回転している可撓性外歯歯車１２におけるオイル供給穴２１が形成されている部分に噴き付けられる。この結果、噴き付けられた潤滑オイルの一部がオイル供給穴２１から可撓性外歯歯車１２の内側に入る。内側に入った潤滑オイルは、波動発生器１３のウエーブベアリング１９の部分を潤滑する。また、オイル供給穴２１に入らなかった潤滑オイルは、内歯１１および外歯１７の噛み合い部分に供給され、この部分を潤滑することになる。

ここで、オイル回収路２３を介して不図示の吸引ポンプによって潤滑オイルが強制吸引されている。したがって、可撓性外歯歯車１２の内側に入った潤滑オイルは、強制的に、波動発生器１３のウエーブベアリング１９の部分を通って可撓性外歯歯車１２の開口端の側に吸引される。同様に、内歯１１および外歯１７の噛み合い部分に供給された潤滑オイルも、強制的に当該部分を通って可撓性外歯歯車１２の開口端の側に吸引される。開口端の下側に吸引された潤滑オイルは、オイル回収路２３を通って外部に回収される。

このように、潤滑オイルが可撓性外歯歯車１２に形成したオイル供給穴２１を通って内部に強制的に供給され、ウエーブベアリング１９の部分を潤滑する。また、内部に供給された潤滑オイルが強制吸引されて、可撓性外歯歯車１２の内側から、その開口端の側に回収される。したがって、可撓性外歯歯車１２の内部負圧状態により潤滑オイル吸い上げ現象を防止することができる。さらに、噛み合い部分に対しても潤滑オイルを確実に供給できる。

これに加えて、潤滑オイルを強制循環させることにより、使用開始時に機構部から発生する初期摩耗粉などの異物を洗い流して外部に排出できる。よって、摩耗粉に起因する波動歯車減速機の摺動部分、軸受け部分などの損傷も確実に防止できる。

なお、本発明の潤滑方法は、回転テーブル装置以外の工作機械に波動歯車減速機を用いる場合にも適用可能である。また、オイル供給穴２１を可撓性外歯歯車１２の円筒状胴部１４に形成しているが、これと共に、ダイヤフラム１５に形成してもよい。

（実施の形態２）
図３は本発明を適用した実施の形態２に係る回転テーブル装置を示す縦断面図であり、図４（ａ）および（ｂ）はカップ形状の可撓性外歯歯車の正面図および縦断面図である。

実施の形態２の回転テーブル装置１０１も基本的には実施の形態１の回転テーブル装置１と同様に構成されている。すなわち、回転テーブル装置１０１は、装置ケース１０２と、この上に同軸状態で回転自在の状態で支持されている回転テーブル１０３と、回転テーブル１０３を回転自在の状態で装置ケース１０２に支持するために、これらの間に配置されている軸受機構１０４と、回転テーブル１０３を中心軸線１０１ａ回りに回転駆動するための波動歯車減速機１０５とを備えている。波動歯車減速機１０５にはモータなどの回転駆動源（図示せず）が連結されている。

装置ケース１０２は、上下の端が開口している円筒形状のものであり、その上端開口部が回転テーブル１０３によって封鎖された状態となっており、その下端開口部が円盤状フランジ１０６によって封鎖されている。これら装置ケース１０２、回転テーブル１０３および円盤状フランジ１０６によって囲まれた内部空間１０７に、上下方向を向いた状態でカップ型の波動歯車減速機１０５が配置されている。

波動歯車減速機１０５は、装置ケース１０２に一体形成されている内歯１１１と、カップ形状の可撓性外歯歯車１１２と、波動発生器１１３とを備えている。可撓性外歯歯車１１２は、円筒状胴部１１４と、この上端に連続して半径方向の内側に広がっているダイヤフラム１１５と、このダイヤフラム１１５の内周縁に連続して形成されている円環状ボス１１６と、円筒状胴部１１４の上端開口部の外周面部分に形成した外歯１１７とを備えている。

波動発生器１１３は、例えば楕円形輪郭の剛性カム板１１８と、この外周面に装着されているウエーブベアリング１１９とを備えている。ウエーブベアリング１１９は、可撓性の外輪および内輪を備えたボールベアリングである。この波動発生器１１３は可撓性外歯歯車１１２の開口端を封鎖する状態で当該可撓性外歯歯車１１２に嵌め込まれている。

波動歯車減速機１０５の潤滑機構は次のように構成されている。可撓性外歯歯車１１２のダイヤフラム１１５には、同心円上に、一定の角度間隔でオイル供給穴１２１が形成されている。例えば、６０度の角度間隔で６個のオイル供給穴１２１が形成されている。装置ケース１０２の側には外部から内部空間１０７に潤滑オイルを供給するための１本のオイル供給路１２２が形成されている。このオイル供給路１２２の内側開口１２２ａは、可撓性外歯歯車１１２におけるダイヤフラム１１５の外側に位置しており、ここから中心軸線１０１ａに直交する方向に直線状に延び、その外側開口１２２ｂが装置ケース１０２の外周面に露出している。

一方、内歯１１１および外歯１１７の噛み合い部分よりも下側の装置ケース１０２の内周面部分には、オイル回収路１２３の内側開口１２３ａが形成されている。この内側開口１２３ａは、オイル供給路１２２の内側開口１２２ａに対して中心軸線１０１ａと同一の側に位置している。また、オイル回収路１２３は、内側開口１２３ａから中心軸線１０１ａに直交する方向に延びた後に下方に直角に折れ曲がった後に再び中心軸線１０１ａに直交する方向に延び、その外側開口１２３ｂが装置ケース１０２の下端に形成されている大径フランジ１０２ａの外周面に露出している。なお、オイル供給路１２２およびオイル回収路１２３を複数本形成することも可能である。

ここで、オイル供給路１２２には、外部の潤滑オイル供給源から潤滑オイルが圧送される。オイル回収路１２３は潤滑オイル回収用の吸引ポンプ（図示せず）の吸引ポートに連通しており、当該オイル回収路１２３を介して潤滑オイルが強制吸引されて回収されるようになっている。

潤滑オイル供給源からオイル供給路１２２に供給される潤滑オイルは、オイル供給路１２２の内側開口１２２ａから内部に噴射される。噴射された潤滑オイルは、回転している可撓性外歯歯車１１２におけるオイル供給穴１２１が形成されている部分に向けて噴き付けられる。この結果、噴き付けられた潤滑オイルの一部がオイル供給穴１２１から可撓性外歯歯車１１２の内側に入る。内側に入った潤滑オイルは、波動発生器１１３のウエーブベアリング１１９の部分を潤滑する。また、オイル供給穴１２１に入らなかった潤滑オイルは、内歯１１１および外歯１１７の噛み合い部分に供給され、この部分を潤滑することになる。

一方、オイル回収路１２３を介して不図示の吸引ポンプによって潤滑オイルが強制吸引されている。したがって、可撓性外歯歯車１１２の内側に入った潤滑オイルは、強制的に、波動発生器１１３のウエーブベアリング１１９の部分を通って可撓性外歯歯車１１２の開口端の側に吸引される。同様に、内歯１１１および外歯１１７の噛み合い部分に供給された潤滑オイルも、強制的に当該部分を通って可撓性外歯歯車１１２の開口端の側に吸引される。開口端の下側に吸引された潤滑オイルは、オイル回収路１２３を通って外部に回収される。

このように、潤滑オイルが可撓性外歯歯車１１２に形成したオイル供給穴１２１を通って内部に強制的に供給され、ウエーブベアリング１１９の部分を潤滑する。また、内部に供給された潤滑オイルが強制吸引されて、可撓性外歯歯車１１２の内側から、その開口端の側に回収される。したがって、可撓性外歯歯車１１２の内部負圧状態により潤滑オイル吸い上げ現象を防止することができる。さらに、噛み合い部分に対しても潤滑オイルを確実に供給できる。これに加えて、潤滑オイルを強制循環させることにより、使用開始時に機構部から発生する初期摩耗粉などの異物を洗い流して外部に排出できる。よって、摩耗粉に起因する波動歯車減速機の摺動部分、軸受け部分などの損傷も確実に防止できる。

なお、本例の潤滑方法も、回転テーブル装置以外の工作機械に波動歯車減速機を用いる場合にも適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る回転テーブル装置を示す縦断面図である。 図１の回転テーブル装置に組み込まれている波動歯車減速機の可撓性外歯歯車を示す縦断面図および横断面図である。 本発明の実施の形態２に係る回転テーブル装置を示す縦断面図である。 図３の回転テーブル装置に組み込まれている波動歯車減速機の可撓性外歯歯車を示す正面図および縦断面図である。

符号の説明

１、１０１ 回転テーブル装置
１ａ、１０１ａ 中心軸線
２、１０２ 装置ケース
３、１０３ 回転テーブル
４、１０４ 軸受機構
５、１０５ 波動歯車装置
６、１０６ フランジ
７、１０７ 内部空間
１１、１１１ 内歯
１２、１１２ 可撓性外歯歯車
１３、１１３ 波動発生器
１４、１１４ 円筒状胴部
１５、１１５ ダイヤフラム
１６、１１６ ボス
１７、１１７ 外歯
１８、１１８ 剛性カム板
１９、１１９ ウエーブベアリング
２１、１２１ オイル供給穴
２２、１２２ オイル供給路
２３、１２３ オイル回収路

Claims (4)

1. 装置ケース内に配置されている波動歯車減速機におけるカップ形状の可撓性外歯歯車の内側に嵌め込まれた波動発生器のベアリング部分、および、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車の噛み合い部分に潤滑オイルを供給する波動歯車減速機の潤滑方法であって、
   可撓性外歯歯車の円筒状胴部、および、その底面部分を規定しているダイヤフラムの少なくとも一方の部位にオイル供給穴を形成し、
   装置ケースの外側から導入した潤滑オイルを、前記オイル供給穴が形成されている可撓性外歯歯車の部位に向けて噴射し、
   当該オイル供給穴を介して可撓性外歯歯車の内側に潤滑オイルを強制的に導入し、
   可撓性外歯歯車の内側に強制導入した潤滑オイルを当該可撓性外歯歯車の開口端部に嵌め込まれている波動発生器のベアリング部分に供給することを特徴とする波動歯車減速機の潤滑方法。
2. 請求項１に記載の波動歯車減速機の潤滑方法において、
   装置ケース内に導入された潤滑オイルを可撓性外歯歯車の開口端の側に強制吸引して、
   可撓性外歯歯車の内側の潤滑オイルを波動発生器のベアリング部分に強制的に供給すると共に、前記オイル供給穴から可撓性外歯歯車の内側に入らなかった潤滑オイルを、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車の噛み合い部分に強制的に供給し、
   これらベアリング部分および噛み合い部分を経由して強制吸引した潤滑オイルを装置ケースの外部に回収することを特徴とする波動歯車減速機の潤滑方法。
3. 請求項１または２に記載の潤滑方法に用いる波動歯車減速機の可撓性外歯歯車であって、
   円筒状胴部と、円筒状胴部の一方の端から半径方向の内側に延びているダイヤフラムと、円筒状胴部の他方の開口端の外周面部分に形成された外歯とを備え、
   前記円筒状胴部および前記ダイヤフラムの少なくとも一方の部位には、前記オイル供給穴として用いる貫通穴が形成されていることを特徴とする波動歯車減速機の可撓性外歯歯車。
4. 装置ケースと、
   この装置ケースに回転自在の状態で支持されている回転テーブルと、
   前記装置ケースおよび前記回転テーブルによって囲まれる内部空間に配置され、当該回転テーブルを回転駆動する波動歯車装置とを有し、
   前記波動歯車装置は、前記装置ケースに固定された剛性内歯歯車と、前記回転テーブルに同軸状に連結されているカップ形状の可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車の開口端部に嵌め込まれている波動発生器とを備えており、
   前記可撓性外歯歯車は、その円筒状胴部、および、その底面部分を規定しているダイヤフラムの少なくとも一方の部位に形成したオイル供給穴を備えており、
   前記装置ケースは、外部から潤滑オイルを導入して前記オイル供給穴が形成されている可撓性外歯歯車の部位に向けて当該潤滑オイルを噴射するためのオイル供給路と、前記可撓性外歯歯車の開口端の側に潤滑オイルを強制吸引して当該装置ケース外に回収するためのオイル回収路とを備えていることを特徴とする回転テーブル装置。

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