JP7841932B2 - 波動歯車装置及び産業ロボット - Google Patents

Description

本発明は、波動歯車装置及び産業ロボットに関する。

波動歯車装置は、内歯歯車と、内歯歯車と部分的に噛み合う弾性を有する外歯歯車と、外歯歯車の内周面に接触して内歯歯車と外歯歯車との噛み合い位置を回転軸線回りの周方向に移動させる波動発生器と、を備える。波動発生器は、回転軸線方向からみて長軸と短軸とを有する楕円形状の外周面を有するカムと、外歯歯車の内周面とカムの外周面との間に配置された軸受と、を備える。
軸受としては、例えば深溝玉軸受が用いられる。このような軸受は、カムの外周面の形状に対応して回転軸線方向からみて楕円形状である。軸受は、例えば外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される転動体と、転動体を保持する保持器と、を備える。

ここで、上述の波動歯車装置を駆動させると、外歯歯車の弾性変形により、波動発生器にスラスト力が発生する。このスラスト力により波動発生器が回転軸線方向に移動してしまうと、内歯歯車と外歯歯車とが適正に噛み合わなくなる可能性がある。また、軸受への荷重が過大となり軸受が破損してしまう可能性がある。波動発生器の回転軸線方向の移動を防止するために、例えばカムの回転軸線方向への移動を規制しようとすると、カムに対して軸受が移動してしまう。このため、カムと軸受との間に接着剤を塗布してカムと軸受との接着強度を高める技術が開示されている。また、スラスト力が発生した場合に、保持器が軸受から飛び出してしまうことを規制する鍔を設けた技術が開示されている。

国際公開第２０２０／０４４５２４号

しかしながら、上述の従来技術では、油分や異物等の侵入により、カムと軸受との間の接着強度を満足することが難しいという課題があった。
また、保持器の軸受からの飛び出しを規制する鍔を設けてしまうと軸受の潤滑性を阻害するばかりか保持器を押し潰して軸受が損傷してしまう可能性があった。

また、例えば回転軸線方向からみて鍔部を真円状に形成した場合、軸受が回転軸線方向からみて楕円形状であるので、軸受への鍔部の接触範囲が全周に渡って均一にならない。すなわち、例えば軸受の短軸側では、軸受の内輪に鍔部が接触される。これに対し、軸受の長軸側では、軸受の内輪に鍔部が接触されない場合がある。このため、鍔部に軸受の内輪が強く押し付けられた場合に軸受の内輪が折れ曲がってしまう可能性があった。

本発明は、軸受の回転軸線方向への移動を規制し、軸受の損傷を防止できる波動歯車装置及び産業ロボットを提供する。

本発明の一態様に係る波動歯車装置は、内歯歯車と、前記内歯歯車の径方向内側に配置され、前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸線回りに相対的に回転し、弾性を有する外歯歯車と、前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸線回りの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、非円形の外周面を有するカムと、前記外歯歯車の前記内周面と前記カムの前記外周面との間に配置される軸受と、を備え、前記軸受は、前記外歯歯車の前記内周面に接触する外輪と、前記カムの前記外周面に接触する内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、を備え、前記保持器との接触を回避するように前記軸受の前記内輪に接触し、前記軸受の前記回転軸線方向への移動を規制する規制部を備え、前記規制部は、前記カムの前記外周面からの径方向の突出長さが前記カムの前記外周面の全周に渡って均一になるように形成されている。

このように構成することで、規制部によって、保持器との接触を回避しつつ軸受の回転軸線方向への移動を規制できる。このため、軸受の回転軸線方向への移動を規制し、軸受の保持器の損傷を防止できる。
また、規制部は、カムの外周面からの径方向の突出長さがこの外周面の全周に渡って均一になるように形成されている。このため、軸受の内輪の全周に渡って規制部が均一に接触される。よって、規制部に軸受の内輪が強く押し付けられた場合であっても軸受の内輪が折れ曲がってしまうことを防止でき、軸受の損傷を防止できる。

上記構成で、前記規制部は、前記カムの前記外周面から径方向外側に張り出す鍔状に形成されており、前記規制部の外周面は、隙間を介して前記保持器と径方向で対向してもよい。

上記構成で、前記カムの前記外周面及び前記規制部の外周面は、それぞれ前記回転軸線方向からみて長軸と短軸とを有する楕円形状又は長円形状に形成されており、前記カムの長軸と前記規制部の長軸とが同一直線状に位置しているとともに、前記カムの短軸と前記規制部の短軸とが同一直線状に位置してもよい。

上記構成で、前記カムの任意の箇所の外径をＤ１とし、前記規制部の前記カムの任意の箇所と同一箇所の外径をＤ２とし、前記内輪の径方向の厚さをＴとしたとき、外径Ｄ１，Ｄ２、及び厚さＴは、（Ｄ２－Ｄ１）／２≦Ｔを満たしてもよい。

上記構成で、前記規制部は、前記内輪の前記回転軸線方向両側に設けられていてもよい。

上記構成で、前記規制部は、前記カムに一体成形されてもよい。

本発明の他の態様に係る波動歯車装置は、内歯歯車と、前記内歯歯車の径方向内側に配置され、前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸線回りに相対的に回転し、弾性を有する外歯歯車と、前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸線回りの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、前記回転軸線方向からみて長軸と短軸とを有する楕円形状又は長円形状に形成された外周面を有するカムと、前記外歯歯車の前記内周面と前記カムの前記外周面との間に配置される軸受と、を備え、前記軸受は、前記外歯歯車の前記内周面に接触する外輪と、前記カムの前記外周面に接触する内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、を備え、前記カムの前記外周面から径方向外側に張り出す鍔状に形成され、前記軸受の前記内輪に接触して前記軸受の前記回転軸線方向への移動を規制する規制部を備え、前記規制部は、前記回転軸線方向からみて長軸と短軸とを有する楕円形状又は長円形状に形成された外周面を有し、前記カムの長軸と前記規制部の長軸とが同一直線状に位置しているとともに、前記カムの短軸と前記規制部の短軸とが同一直線状に位置しており、前記カムの前記外周面からの径方向の突出長さが前記カムの前記外周面の全周に渡って均一になるように形成されており、前記規制部の外周面は、隙間を介して前記保持器と径方向で対向している。

このように構成することで、規制部を簡素な構造にしつつ、規制部によって保持器との接触を回避しつつ軸受の回転軸線方向への移動を規制できる。このため、軸受の回転軸線方向への移動を規制し、軸受の保持器の損傷を防止できる。
また、規制部を、カムの外周面からの径方向の突出長さをこの外周面の全周に渡って均一になるように用意に形成できる。このため、軸受の内輪の全周に渡って規制部が均一に接触される。よって、規制部に軸受の内輪が強く押し付けられた場合であっても軸受の内輪が折れ曲がってしまうことを防止でき、軸受の損傷を防止できる。

本発明の他の態様に係る産業ロボットは、回転力を発生させる動力発生部と、前記動力発生部の前記回転力が入力される入力部、及び前記入力部の回転を変速して出力する出力部を有する波動歯車装置と、前記波動歯車装置の前記出力部に取り付けられる相手部材と、を備え、前記波動歯車装置は、内歯歯車と、前記内歯歯車の径方向内側に配置され、前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸線回りに相対的に回転し、弾性を有する外歯歯車と、前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸線回りの周方向に移動させる波動発生器と、を備え、前記外歯歯車は、前記入力部又は前記出力部のいずれか一方として機能し、前記波動発生器は、非円形の外周面を有し、前記入力部又は前記出力部のいずれか他方として機能するカムと、前記外歯歯車の前記内周面と前記カムの前記外周面との間に配置される軸受と、を備え、前記軸受は、前記外歯歯車の前記内周面に接触する外輪と、前記カムの前記外周面に接触する内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、を備え、前記保持器との接触を回避するように前記軸受の前記内輪に接触し、前記軸受の前記回転軸線方向への移動を規制する規制部を備え、前記規制部は、前記カムの前記外周面からの径方向の突出長さが前記カムの前記外周面の全周に渡って均一になるように形成されている。

このように構成することで、軸受の回転軸線方向への移動を規制し、軸受の損傷を防止する産業ロボットを提供できる。

上述の波動歯車装置及び産業ロボットは、軸受の回転軸線方向への移動を規制し、軸受の損傷を防止できる。

本発明の実施形態における産業ロボットの概略構成図である。 本発明の実施形態における波動歯車装置の回転軸線に沿う断面図である。 本発明の実施形態におけるカムを上からみた平面図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図に相当している。 本発明の実施形態における規制部の変形例を示す回転軸線に沿う断面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜産業ロボット＞
図１は、産業ロボット１００の概略構成図である。
図１に示すように、産業ロボット１００は、走行レール１０１と、走行レール１０１上に移動自在に設けられたベースユニット（請求項の相手部材の一例）１０２と、ベースユニット１０２上に設けられたロボット本体１０３と、を備える。ベースユニット１０２やロボット本体１０３の各アーム（請求項の相手部材の一例）１１５ａ～１１５ｄの関節部１１１，１１２ａ～１１２ｅには、それぞれ減速機付きモータ１０６，１１３ａ～１１３ｆが設けられている。

各減速機付きモータ１０６，１１３ａ～１１３ｆは、同様の構成である。各減速機付きモータ１０６，１１３ａ～１１３ｆのうち、ベースユニット１０２に設けられた減速機付きモータ１０６を例に説明すると、この減速機付きモータ１０６は、波動歯車装置１と、波動歯車装置１に動力を付与する電動モータ（請求項の動力発生部の一例）１１０と、を備える。

なお図１では、その他の減速機付きモータ１１３ａ～１１３ｆの図示を簡略化するとともに、波動歯車装置及び電動モータの符号を省略する。また、以下の説明では、ベースユニット１０２の減速機付きモータ１０６のみについて説明し、他の減速機付きモータ１１３ａ～１１３ｆの説明を省略する。
産業ロボット１００は、各減速機付きモータ１０６，１１３ａ～１１３ｆを駆動することにより、走行レール１０１上をロボット本体１０３が走行したり、各アーム１１５ａ～１１５ｄがさまざまな姿勢をとったりする。

＜波動歯車装置＞
次に、図２から図３に基づいて、波動歯車装置１について説明する。
図２は、波動歯車装置１の回転軸線Ｃに沿う断面図である。図２では、回転軸線Ｃを中心に下半分の図示を省略している。以下の説明では、回転軸線Ｃ方向を単に軸方向、回転軸線Ｃ回りを周方向、軸方向及び周方向に直交する波動歯車装置１の径方向を単に径方向と称して説明する。以下の説明では、ベースユニット１０２上に減速機付きモータ１０６を固定した状態で上方向、下方向をいうものとする。

図２に示すように、波動歯車装置１は、ハウジング２と、ハウジング２に固定された内歯歯車３及び第１軸受４と、内歯歯車３の径方向内側に設けられた外歯歯車５と、外歯歯車５の径方向内側に設けられた波動発生器６と、外歯歯車５に第１軸受４とともに固定された出力プレート（請求項の出力部の一例）７と、電動モータ１１０のモータシャフト１１０ａに連結され、波動発生器６に回転力を付与する減速機シャフト８と、を備える。減速機シャフト８の上端（図２における右側）に、電動モータ１１０のモータシャフト１１０ａが連結される。減速機シャフト８の下端（図２における左側）に、出力プレート７が配置される。

＜ハウジング＞
ハウジング２は、ベースユニット１０２に図示しないボルトによって固定されている。ハウジング２は、円板状に形成されている。但し、ハウジング２の形状は円板状に限られない。ハウジング２の径方向中央には、円柱状のボス部２ｃが一体成形されている。このボス部２ｃが、例えばベースユニット１０２に形成された貫通孔１０２ａに嵌め合わさることにより、ベースユニット１０２に対する減速機付きモータ１０６の位置が決定される。

ボス部２ｃには、径方向中央の大部分に段付き貫通孔９が形成されている。段付き貫通孔９に、減速機シャフト８が挿入されている。
段付き貫通孔９は、上部（電動モータ１１０側）に形成された小径孔９ａと、小径孔９ａよりも下部（電動モータ１１０とは反対側）に形成された大径孔９ｂと、を有する。大径孔９ｂは、段差部９ｃを介して小径孔９ａに連なっている。大径孔９ｂの内径は、小径孔９ａよりも大きい。

小径孔９ａには、ボス部２ｃと減速機シャフト８との間のシール性を確保するシール部１０が取り付けられている。シール部１０としては、例えばゴム製のオイルシール等、さまざまなシール部材を用いることができる。
大径孔９ｂには、第２軸受１１が嵌め合わされている。第２軸受１１は、ボス部２ｃに減速機シャフト８の上端を回転自在に支持する。第２軸受１１としては、例えば深溝玉軸受が用いられる。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな軸受を用いることが可能である。本実施形態では、段付き貫通孔９の段差部９ｃに第２軸受１１の外輪１１ａが突き当たることにより、ボス部２ｃに対する第２軸受１１の軸方向の位置決めが行われる。

ハウジング２の下面２ａには、径方向中央の大部分に歯車収納凹部１２が形成されている。歯車収納凹部１２は、下方と径方向内側とが開口されている。歯車収納凹部１２に、内歯歯車３が収納される。歯車収納凹部１２の底面１２ａには、外周部に、軸方向に貫通する複数の貫通孔２ｂが形成されている。複数の貫通孔２ｂは、周方向に等間隔で配置されている。複数の貫通孔２ｂは、内歯歯車３及び第１軸受４とともにベースユニット１０２にハウジング２を固定するためのものである。各貫通孔２ｂに、図示しないボルトが上方から挿入される。

＜内歯歯車＞
内歯歯車３は、剛体により円環状に形成されている。内歯歯車３の軸心は、回転軸線Ｃと一致している。内歯歯車３の外周面が、ハウジング２の歯車収納凹部１２の内周面に嵌め合わされる。歯車収納凹部１２の底面１２ａに内歯歯車３の上面３ａが突き当たることにより、ハウジング２に対する内歯歯車３の軸方向の位置決めが行われる。内歯歯車３には、ハウジング２の貫通孔２ｂと同軸上に、それぞれ軸方向に貫通する貫通孔３ｆが形成されている。これら貫通孔３ｆは、それぞれハウジング２の対応する貫通孔２ｂに通じている。

内歯歯車３の上面３ａには、内周部にＯリング溝３ｂが形成されている。Ｏリング溝３ｂには、Ｏリング１３が取り付けられている。Ｏリング１３は、内歯歯車３とハウジング２との間をシールする。
内歯歯車３の内周面には、全周に渡って内歯３ｃが形成されている。この内歯３ｃに、外歯歯車５の後述する外歯５ａが噛合わされる。

内歯歯車３の下面３ｄには、外周部の大部分に軸受収納凹部１４が形成されている。軸受収納凹部１４は、下方と径方向外側とが開口されている。軸受収納凹部１４に、第１軸受４が収納される。軸受収納凹部１４の底面１４ａには、内周部にＯリング溝３ｅが形成されている。Ｏリング溝３ｅには、Ｏリング１５が取り付けられている。Ｏリング１５は、内歯歯車３と第１軸受４との間をシールする。

＜第１軸受＞
第１軸受４は、外輪１６と、内輪１７と、外輪１６と内輪１７との間に配置される複数の転動体である球体１８と、を備える。内輪１７の内周面が、軸受収納凹部１４の外周面に嵌め合わされる。軸受収納凹部１４の底面１４ａに内輪１７の上面１７ａが突き当たることにより、内歯歯車３に対する第１軸受４の軸方向の位置決めが行われる。

内輪１７の上面１７ａには、内歯歯車３の貫通孔３ｆと同軸上に、それぞれ雌ネジ部１７ｂが形成されている。これら雌ネジ部１７ｂは、それぞれ内歯歯車３の対応する貫通孔３ｆに通じている。ハウジング２の各貫通孔２ｂに上方から挿入された図示しないボルトは、内歯歯車３の貫通孔３ｆを介して内輪１７の雌ネジ部１７ｂに締め付けられる。これにより、図示しないボルトによって、ハウジング２、内歯歯車３、及び第１軸受４の内輪１７が一体となってベースユニット１０２に固定される。

第１軸受４の外輪１６には、外周部に軸方向に貫通する複数の貫通孔１６ａが形成されている。複数の貫通孔１６ａは、周方向に等間隔で配置されている。複数の貫通孔１６ａは、第１軸受４の外輪１６、外歯歯車５、及び出力プレート７を図示しないボルトによって一体化するためのものである。

外輪１６の上面１６ｂには、内周部に、シール収納凹部１９が形成されている。シール収納凹部１９に、シール部２０が設けられている。シール部２０は、第１軸受４の上側で、外輪１６と内輪１７との間をシールする。シール部２０としては、例えばゴム製のオイルシール等、さまざまなシール部材を用いることができる。
外輪１６の下面１６ｃは、内輪１７の下面１７ｃよりも若干下方に向かって突き出ている。外輪１６の下面１６ｃには、内周部にＯリング溝１６ｄが形成されている。Ｏリング溝１６ｄには、Ｏリング４０が取り付けられている。Ｏリング４０は、外輪１６と外歯歯車５との間をシールする。

＜外歯歯車＞
外歯歯車５は、弾性を有する部材により形成されている。例えば、外歯歯車５は、薄肉の金属板等により形成される。外歯歯車５は、内歯歯車３と同心円状の円筒部２１と、円筒部２１の下端から径方向外側に屈曲して張り出す外フランジ部２２と、を有する。円筒部２１は、内歯歯車３の上面３ａから第１軸受４の外輪１６の下面１６ｃに至る間に延びている。円筒部２１の外周面には、径方向で内歯歯車３の内歯３ｃと対向する位置に、外歯５ａが形成されている。外歯５ａが、内歯歯車３の内歯３ｃに噛合わされる。外歯５ａの歯数は、内歯３ｃの歯数よりも少ない。例えば、外歯５ａの歯数は、内歯３ｃの歯数よりも２つ少ない。

外フランジ部２２は、円筒部２１の下端から第１軸受４の外輪１６の外周面に至る間に延びている。外フランジ部２２の外周部は、外輪１６の下面１６ｃと軸方向で重なっている。外フランジ部２２の外周部には、軸方向で外輪１６と重なる箇所に、他の箇所よりも肉厚の厚い厚肉部２２ａが形成されている。厚肉部２２ａには、外輪１６の貫通孔１６ａと同軸上に、貫通孔２２ｂが形成されている。これら貫通孔２２ｂは、それぞれ外輪１６の対応する貫通孔１６ａに通じている。

＜出力プレート＞
出力プレート７は、外フランジ部２２の厚肉部２２ａに軸方向で重なるように配置されている。出力プレート７は、円板状に形成されている。出力プレート７の下面７ａに、例えば減速機付きモータ１０６の動力をベースユニット１０２に伝達するためのピニオンギア１０７が取り付けられる。
出力プレート７の外周部には、第１軸受４側に向かって突き出す嵌合円筒部２３が形成されている。嵌合円筒部２３の内周面に、厚肉部２２ａの外周面、及び第１軸受４の外輪１６の外周面の一部が嵌め合わされている。これにより、ハウジング２、内歯歯車３、第１軸受４、外歯歯車５、及び出力プレート７の径方向、及び軸方向の相対位置が決定される。

出力プレート７の外周部で、嵌合円筒部２３よりも径方向内側には、厚肉部２２ａの貫通孔２２ｂと同軸上に、貫通孔７ｂが形成されている。これら貫通孔７ｂは、それぞれ厚肉部２２ａの対応する貫通孔２２ｂに通じている。このような構成のもと、例えば外輪１６の上方から貫通孔１６ａ、厚肉部２２ａの貫通孔２２ｂ、及び出力プレート７の貫通孔７ｂの順に図示しないボルトを挿入し、ピニオンギア１０７に形成されている図示しない雌ネジ部にボルトを締め付ける。これにより、図示しないボルトによって、第１軸受４の外輪１６、外歯歯車５、及び出力プレート７が一体となってピニオンギア１０７に固定される。ピニオンギア１０７を取り外した状態では、例えば、図示しないボルト・ナットによって、第１軸受４の外輪１６、外歯歯車５、及び出力プレート７を一体化することが可能である。

出力プレート７の上面７ｃには、貫通孔７ｂよりも若干径方向内側に、Ｏリング溝７ｄが形成されている。Ｏリング溝７ｄには、Ｏリング２５が取り付けられている。Ｏリング２５は、厚肉部２２ａと出力プレート７との間をシールする。
出力プレート７の径方向中央には、軸方向に貫通するシャフト挿入孔２４が形成されている。シャフト挿入孔２４に、減速機シャフト８が挿入されている。出力プレート７のシャフト挿入孔２４には、出力プレート７と減速機シャフト８との間のシール性を確保するＯリング２５が取り付けられている。

出力プレート７の上面７ｃには、シャフト挿入孔２４よりも若干径方向外側に、上方に向かって突き出す円筒状の軸受ボス２７が一体成形されている。軸受ボス２７の内周面には、第３軸受２８の外周面が嵌め合わされている。第３軸受２８は、出力プレート７に減速機シャフト８の下端を回転自在に支持する。第３軸受２８としては、例えば深溝玉軸受が用いられる。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな軸受を用いることが可能である。

＜減速機シャフト＞
両端を２つの軸受１１，２８によって回転自在に支持された減速機シャフト８は、中空状に形成されている。減速機シャフト８の外周面は、段付き状に形成されている。すなわち、減速機シャフト８の外周面は、両端に形成されたシール外周面８ａと、各シール外周面８ａの軸方向内側に形成された軸受外周面８ｂと、２つの軸受外周面８ｂの間に形成されたシャフト本体外周面８ｃと、を有する。

各シール外周面８ａに、それぞれシール部１０，２６が取り付けられる。各軸受外周面８ｂに、それぞれ第２軸受１１及び第３軸受２８が取り付けられる。軸受外周面８ｂは、その直径が段差部８ｄを介してシール外周面８ａよりも大きくなるように形成されている。シャフト本体外周面８ｃは、その直径が段差部８ｅを介して軸受外周面８ｂよりも大きくなるように形成されている。各軸受１１，２８は、対応する段差部８ｄ，８ｅに突き当たることにより、減速機シャフト８に対する軸方向の位置決めが行われる。

＜波動発生器＞
波動発生器６は、径方向で減速機シャフト８のシャフト本体外周面８ｃと外歯歯車５の外歯５ａ（内歯歯車３の内歯３ｃ）との間に設けられている。波動発生器６は、シャフト本体外周面８ｃに一体成形されているカム３１と、カム３１の外周面３１ａと外歯歯車５の円筒部２１の内周面２１ａとの間に配置される第４軸受（請求項の軸受の一例）３２と、を備える。

＜カム＞
図３は、カム３１を上からみた平面図であり、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図に相当している。
図２、図３に示すように、カム３１は、シャフト本体外周面８ｃから径方向外側に向かって張り出すように形成されている。カム３１の外周面３１ａは、軸方向からみて楕円形状に形成されている。

＜第４軸受＞
第４軸受３２は、例えば深溝玉軸受である。第４軸受３２は、外輪３３と、内輪３４と、外輪３３と内輪３４との間に配置される複数の転動体である球体３５と、複数の球体３５を転動可能に保持する保持器３６と、を備える。外輪３３の外周面は、外歯歯車５の円筒部２１の内周面２１ａに接触している。内輪３４の内周面は、カム３１の外周面３１ａに嵌め合わさっている。内輪３４の軸方向の長さＬ１は、外輪３３の軸方向の長さＬ２よりも短い。カム３１の軸方向の長さＬ３は、おおよそ内輪３４の軸方向の長さＬ１と一致している。

＜保持器＞
保持器３６は、複数の球体３５を周方向に等間隔で保持する円環状の部材である。保持器３６は、軸方向外側から各々球体３５を転動自在に把持する把持部３６ａと、周方向で隣り合う把持部３６ａを連結する図示しない連結部と、を有する。把持部３６ａは、径方向からみて内輪３４の軸方向下端よりも若干下方に突き出している。

＜規制部＞
シャフト本体外周面８ｃには、カム３１の下端に、規制部３７が一体成形されている。規制部３７は、カム３１の外周面３１ａよりも径方向外側に張り出す鍔状に形成されている。規制部３７の外周面３７ａは、カム３１の外周面３１ａの形状に対応するように、軸方向からみて楕円形状に形成されている。規制部３７の長軸ＲＬａと、カム３１の長軸ＣＬａとは、同一直線状に位置している。規制部３７の短軸ＲＳａと、カム３１の短軸ＣＳａとは、同一直線状に位置している。このため、規制部３７は、カム３１の外周面３１ａからの径方向の突出長さがこの外周面３１ａの全周に渡って均一になるように形成されている。

また、カム３１の任意の箇所の外径をＤ１とし、規制部３７のカム３１の任意の箇所と同一箇所の外径をＤ２とし、第４軸受３２の内輪３４の肉厚をＴとしたとき、外径Ｄ１，Ｄ２、及び厚さＴは、
（Ｄ２－Ｄ１）／２≦Ｔ ・・・（１）
を満たす。

上記式（１）に加え、規制部３７は、カム３１の下端に一体成形されていることから、径方向で第４軸受３２の保持器３６（把持部３６ａ）と対向している。規制部３７の保持器３６への接触が確実に回避される。
規制部３７の上面３７ｂに、第４軸受３２の内輪３４の下端が突き当たっている。これにより、第４軸受３２の軸方向の移動が規制される。

ここで、規制部３７は、カム３１の外周面３１ａからの径方向の突出長さが外周面３１ａの全周に渡って均一になるように形成されている。このため、第４軸受３２の内輪３４の全周に渡って規制部３７が均一に突き当たる。また、第４軸受３２の保持器３６（把持部３６ａ）と規制部３７とは、カム３１の外周面３１ａの全周に渡って一定の隙間Ｇを介して径方向で対向する。さらに、カム３１の外周面３１ａから規制部３７が確実に径方向に張り出すので、規制部３７によって、第４軸受３２の軸方向の移動が確実に規制される。

＜波動歯車装置の動作＞
次に、減速機付きモータ１０６の波動歯車装置１の動作について説明する。なお、ロボット本体１０３に設けられた他の減速機付きモータ１１３ａ～１１３ｆの波動歯車装置についてもベースユニット１０２に設けられた減速機付きモータ１０６の波動歯車装置１の動作と同様である。

まず、波動発生器６のカム３１の外周面３１ａが軸方向からみて楕円形状に形成されているので、第４軸受３２を介して外歯歯車５が弾性変形されて外歯５ａと内歯歯車３の内歯３ｃが部分的に噛み合わされる。この状態で、電動モータ１１０を駆動させることによりモータシャフト１１０ａが回転されると、このモータシャフト１１０ａと一体となって減速機シャフト８が回転される。さらに、減速機シャフト８と一体となってカム３１が回転される。すなわち、波動発生器６のカム３１は、電動モータ１１０のモータシャフト１１０ａの回転力が入力される入力部として機能している。

外歯５ａと内歯３ｃとは、互いに歯数が異なるため、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、これらの歯数差に起因して回転軸線Ｃ回りに相対的に回転する。本実施形態では、外歯５ａの歯数が内歯３ｃの歯数よりも少ないので、減速機シャフト８よりも低い回転速度で外歯歯車５が回転される。外歯歯車５は、弾性変形しながら回転される。

外歯歯車５の外フランジ部２２は、第１軸受４の外輪１６及び出力プレート７と一体化されているので、これら第１軸受４の外輪１６及び出力プレート７がモータシャフト１１０ａ（減速機シャフト８）の回転に対して減速されて出力される。すなわち、外歯歯車５は、入力部であるカム３１の回転を変速（本実施形態の場合、減速）して出力する出力部として機能している。
出力プレート７の回転によって、ピニオンギア１０７が回転される。すると、走行レール１０１に沿ってベースユニット１０２がスライド移動される（図１参照）。

ところで、波動歯車装置１を駆動させると、外歯歯車５の弾性変形により、波動発生器６に下方に向かうスラスト力が発生される。ここで、波動発生器６のうちのカム３１は、減速機シャフト８に一体成形されている。減速機シャフト８は、軸方向両側に配置された第２軸受１１及び第３軸受２８によって軸方向への移動が規制されている。このため、波動発生器６のうちの第４軸受３２に下方に向かうスラスト力が作用される。

ここで、減速機シャフト８のうちのシャフト本体外周面８ｃには、カム３１の下端に、規制部３７が一体成形されている。規制部３７は、カム３１の外周面３１ａよりも径方向外側に張り出す鍔状に形成されている。このような規制部３７に、第４軸受３２の内輪３４の下端が突き当たっている。このため、規制部３７によって、第４軸受３２の軸方向への移動が規制される。

このように、上述の波動歯車装置１では、規制部３７によって第４軸受３２の軸方向への移動を規制できるので、内歯歯車３の内歯３ｃと外歯歯車５の外歯５ａとを継続的に適正に噛み合わせることができる。このため、波動歯車装置１を安定動作させることができる。

規制部３７は、第４軸受３２の保持器３６との接触が回避されるように形成されている。このため、規制部３７による第４軸受３２の損傷を防止できる。しかも、規制部３７は、カム３１の外周面３１ａからの径方向の突出長さがこの外周面３１ａの全周に渡って均一になるように形成されている。このため、第４軸受３２の内輪３４の全周に渡って規制部３７の上面３７ｂが均一に接触される。したがって、規制部３７に第４軸受３２の内輪３４が強く押し付けられた場合であっても内輪３４に局所的に応力がかかってしまうことがない。この結果、内輪３４が折れ曲がってしまうことを防止でき、第４軸受３２の損傷を防止できる。

規制部３７は、第４軸受３２の保持器３６との接触を回避するように、径方向で隙間Ｇを介して保持器３６（把持部３６ａ）と対向している。このように構成することで、規制部３７を簡素な構造にしつつ、保持器３６との接触を回避できる。
カム３１の外周面３１ａ及び規制部３７の外周面３７ａは、それぞれ軸方向からみて楕円形状に形成されている。規制部３７の長軸ＲＬａと、カム３１の長軸ＣＬａとは、同一直線状に位置している。規制部３７の短軸ＲＳａと、カム３１の短軸ＣＳａとは、同一直線状に位置している。このため、カム３１の外周面３１ａからの規制部３７の径方向の突出長さを、外周面３１ａの全周に渡って確実に均一にできる。

カム３１の任意の箇所の外径Ｄ１、規制部３７のカム３１の任意の箇所と同一箇所の外径Ｄ２、及び第４軸受３２の内輪３４の肉厚Ｔは、上記式（１）を満たす。このため、規制部３７の保持器３６への接触をより確実に回避しつつ、より確実に第４軸受３２の軸方向への移動を規制できる。
規制部３７は、シャフト本体外周面８ｃ及びカム３１の下端に一体成形されている。このため、容易に規制部３７を設けることができる。

上記のような波動発生器６を用いた減速機付きモータ１０６，１１３ａ～１１３ｆを産業ロボット１００に採用することにより、第４軸受３２の損傷を防止でき、安定した動作で信頼性の高い産業ロボット１００を提供できる。

本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、産業ロボット１００に、波動歯車装置１を備えた減速機付きモータ１０６，１１３ａ～１１３ｆを用いた場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、産業ロボット１００以外のさまざまな産業ロボットの駆動部に、波動歯車装置１を採用できる。ここでいう産業ロボットとしては、例えば電動車いす、走行装置、複合加工機等のさまざまな加工機等を含む。例えば電動車いす、走行装置、加工機の駆動部（走行部）に、波動歯車装置１を採用できる。

上述の実施形態では、入力部としてのカム３１に回転力を発生させる動力発生部として、電動モータ１１０を用いた場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、動力発生部としてカム３１に回転力を発生させるものであればよい。例えば、電動モータ１１０に代わって、油圧モータ、エンジン等を採用することができる。

上述の実施形態では、第４軸受３２は、例えば深溝玉軸受である場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、外輪と内輪と転動体と保持器とを備える軸受であればよい。また、転動体として球体３５でなくてもよい。例えば転動体として、球体３５に代わって円筒ころを採用することもできる。

上述の実施形態では、波動発生器６のカム３１は、電動モータ１１０のモータシャフト１１０ａの回転力が入力される入力部として機能している場合について説明した。外歯歯車５は、カム３１の回転を変速して出力する出力部として機能している場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、外歯歯車５を入力部として機能させ、カム３１（減速機シャフト８）を出力部として機能させてもよい。

上述の実施形態では、カム３１の外周面３１ａは、軸方向からみて楕円形状に形成されている場合について説明した。規制部３７の外周面３７ａは、カム３１の外周面３１ａの形状に対応するように、軸方向からみて楕円形状に形成されている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、カム３１の外周面３１ａ及び規制部３７の外周面３７ａは非円形であればよい。例えば、カム３１の外周面３１ａ及び規制部３７の外周面３７ａは、軸方向からみて多角形状でもよい。規制部３７は、カム３１の外周面３１ａからの径方向の突出長さがこの外周面３１ａの全周に渡って均一になるように形成されていればよい。望ましくは、カム３１の外周面３１ａは、軸方向からみて長軸と短軸とを有する楕円形状、又は長円形状であるとよい。

上述の実施形態では、内歯歯車３とハウジング２との間をシールするために、Ｏリング１３を設けた場合について説明した。内歯歯車３と第１軸受４との間をシールために、Ｏリング１５を設けた場合について説明した。厚肉部２２ａと出力プレート７との間をシールするために、Ｏリング２５を設けた場合について説明した。外輪１６と外歯歯車５との間をシールするために、Ｏリング４０を設けた場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、Ｏリング１３，１５，２５，４０に代わってさまざまなシール部材を用いることができる。

上述の実施形態では、波動歯車装置１は、ハウジング２を備える場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ハウジング２を備えてなくてもよい。例えば、ベースユニット１０２等に直接内歯歯車３を取り付けてもよいし、ベースユニット１０２等に直接減速機シャフト８を回転自在に支持させるようにしてもよい。
上述の実施形態では、波動歯車装置１は、出力プレート７を備える場合について説明した。この出力プレート７を介して、モータシャフト１１０ａ（減速機シャフト８）の回転を出力する場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、モータシャフト１１０ａ（減速機シャフト８）の回転を外歯歯車５から直接出力するようにしてもよい。

上述の実施形態では、図示しないボルトによって、ハウジング２、内歯歯車３、及び第１軸受４の内輪１７が一体となってベースユニット１０２に固定される場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、内歯歯車３、及び第１軸受４の内輪１７の固定方法は、さまざまな方法を採用できる。例えば、内歯歯車３と１軸受４の内輪１７を予め固定してもよい。ハウジング２、内歯歯車３、及び第１軸受４の内輪１７を予め固定し、相手部材（例えばベースユニット１０２等）に固定してもよい。

上述の実施形態では、減速機シャフト８は、中空状に形成されている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、減速機シャフト８は中実でもよい。減速機シャフト８に例えば平歯車を設け、この平歯車を介し、モータシャフト１１０ａの回転が減速機シャフト８に伝達されるように構成してもよい。

上述の実施形態では、カム３１の下端に、規制部３７が一体成形されている場合について説明した。規制部３７の上面３７ｂに、第４軸受３２の内輪３４の下端が突き当たっている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、内輪３４の軸方向両側に規制部３７を設けてもよい。このように構成することで、第４軸受３２に作用するスラスト力の向きに関わらず、第４軸受３２の軸方向への移動を確実に規制できる。また、規制部３７は、減速機シャフト８やカム３１に一体成形とせずに別体でもよい。例えば、以下のように規制部３７を構成してもよい。

［規制部の変形例］
図４は、規制部３７の変形例を示す回転軸線Ｃに沿う断面図である。図４は、前述の図２に対応している。
図４に示すように、規制部３７は、軸受ボス２７の上端から第４軸受３２に向かって延出する規制支持部４１と、規制支持部４１に設けられた規制部本体４２と、を備えてもよい。規制部本体４２は、図示しないボルトや溶接等によって規制支持部４１に固定されている。

規制部本体４２は、規制支持部４１から軸方向に沿って延び、その先端４２ａが第４軸受３２の内輪３４に突き当たるように形成されている。すなわち、規制部本体４２は、第４軸受３２の保持器３６との接触を回避するように設けられ、第４軸受３２の軸方向への移動を規制している。また、規制部本体４２は、カム３１の外周面３１ａからの径方向の突出長さがこの外周面３１ａの全周に渡って均一になるように形成されている。このように構成した場合であっても、前述の実施形態と同様の効果を奏することができる。

本明細書で開示した実施形態のうち、複数の物体で構成されているものは、当該複数の物体を一体化してもよく、逆に一つの物体で構成されているものを複数の物体に分けることができる。一体化されているか否かにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。

１…波動歯車装置、３…内歯歯車、５…外歯歯車、６…波動発生器、２１…円筒部、２１ａ…内周面、３１…カム、３１ａ…外周面、３２…第４軸受（軸受）、３３…外輪、３４…内輪、３５…球体（転動体）、３６…保持器、３７…規制部、３７ａ…外周面、４２…規制部本体（規制部）、１００…産業ロボット、１０７…ピニオンギア（相手部材）、１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄ…アーム（相手部材）、Ｃ…回転軸線、ＣＬａ…カムの長軸、ＣＳａ…カムの短軸、Ｄ１…カムの任意の外径、Ｄ２…規制部におけるＤ１上の外径、Ｇ…隙間、ＲＬａ…規制部の長軸、ＲＳａ…規制部の短軸

Claims (4)

1. 内歯歯車と、
   前記内歯歯車の径方向内側に配置され、前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸線回りに相対的に回転し、弾性を有する外歯歯車と、
   前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸線回りの周方向に移動させる波動発生器と、
   前記波動発生器を支持するシャフトと、
   前記シャフトを回転自在に支持するハウジングと、
   を備え、
   前記波動発生器は、
   非円形の外周面を有し、前記シャフトに支持されるカムと、
   前記外歯歯車の前記内周面と前記カムの前記外周面との間に配置される軸受と、
   を備え、
   前記軸受は、
   前記外歯歯車の前記内周面に接触する外輪と、
   前記カムの前記外周面に接触する内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体と、
   前記複数の転動体を保持する保持器と、
   を備え、
   前記ハウジングは、前記保持器との接触を回避するように前記軸受の前記内輪に接触し、前記軸受の前記回転軸線方向への移動を規制する規制部を備え、
   前記規制部は、前記カムの前記外周面からの径方向の突出長さが前記カムの前記外周面の全周に渡って均一になるように形成されている
   波動歯車装置。
2. 前記カムの前記外周面及び前記規制部の外周面は、それぞれ前記回転軸線方向からみて長軸と短軸とを有する楕円形状又は長円形状に形成されており、
   前記カムの長軸と前記規制部の長軸とが同一直線状に位置しているとともに、前記カムの短軸と前記規制部の短軸とが同一直線状に位置している請求項１に記載の波動歯車装置。
3. 前記カムの任意の箇所の外径をＤ１とし、
   前記規制部の前記カムの任意の箇所と同一箇所の外径をＤ２とし、
   前記内輪の径方向の厚さをＴとしたとき、
   外径Ｄ１，Ｄ２、及び厚さＴは、
   （Ｄ２－Ｄ１）／２≦Ｔ
   を満たす
   請求項１又は請求項２に記載の波動歯車装置。
4. 回転力を発生させる動力発生部と、
   前記動力発生部の前記回転力が入力される入力部、及び前記入力部の回転を変速して出力する出力部を有する波動歯車装置と、
   前記波動歯車装置の前記出力部に取り付けられる相手部材と、を備え、
   前記波動歯車装置は、
   内歯歯車と、
   前記内歯歯車の径方向内側に配置され、前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸線回りに相対的に回転し、弾性を有する外歯歯車と、
   前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸線回りの周方向に移動させる波動発生器と、
   前記波動発生器を支持するシャフトと、
   前記シャフトを回転自在に支持するハウジングと、
   を備え、
   前記外歯歯車は、前記入力部又は前記出力部のいずれか一方として機能し、
   前記波動発生器は、
   非円形の外周面を有して前記シャフトに支持され、前記入力部又は前記出力部のいずれか他方として機能するカムと、
   前記外歯歯車の前記内周面と前記カムの前記外周面との間に配置される軸受と、
   を備え、
   前記軸受は、
   前記外歯歯車の前記内周面に接触する外輪と、
   前記カムの前記外周面に接触する内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体と、
   前記複数の転動体を保持する保持器と、
   を備え、
   前記ハウジングは、前記保持器との接触を回避するように前記軸受の前記内輪に接触し、前記軸受の前記回転軸線方向への移動を規制する規制部を備え、
   前記規制部は、前記カムの前記外周面からの径方向の突出長さが前記カムの前記外周面の全周に渡って均一になるように形成されている
   産業ロボット。