JPH01158250A - 撓み噛み合い式歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、撓み噛み合い式歯車装置に関し、特に、撓み
噛み合い式歯車装置に用いられるウェーブ・ジェネレー
タの改良に関する。

従来の技術 代表的な撓み噛み合い式歯車装置は、剛性円形内歯歯車
と、この内歯歯車の内側に設けられ該歯車に２楢所で噛
み合うよう楕円形に変形され、内歯歯車の歯数より２ｎ
枚（ｎは正の整数である）少ない歯数にされた可撓性外
歯歯車と、該外歯歯車の内側に嵌合して該外歯歯車を楕
円形に撓ませるウェーブ・ジェネレータとから成り、こ
のウェーブ・ジェネレータは、内側の楕円形のカム板と
、該カム板の外周に嵌合して楕円形に変形して撓められ
たボールベアリングとから成り、ウェーブ・ジェネレー
タのベアリングの外輪が外歯歯車に嵌合している。

このような構成で成る撓み噛み合い式歯車装置は、ウェ
ーブ・ジェネレータのカム板に設けられた入力軸を回転
させると、外歯歯車の楕円形が回転させられ、この楕円
形の回転により両歯車がその歯数差に対応して相対回転
し、内歯歯車または外歯歯車に出力軸を設けると該出力
軸は入力軸に対して大きい減速比で回転する。従って、
この撓み噛み合い式歯車装置は、少ない要素で大きな減
速比を得ることができるので精密機械等に多用されてい
る。

なお、この撓み噛み合い式歯車装置としては、可撓性の
外歯歯車をカップ形状に形成して全体としてカップ型に
形成してその安価で耐久性を向上させたカップ型撓み噛
み合い式歯車装置と、環状の外歯歯車の外側に偏平な内
歯歯車を２つ並べて配置し、一方の内歯歯車を前記のよ
うに外歯歯車の歯数より２ｎ枚多くして他方の内歯歯車
を外歯歯車の歯数と同じにした、全体として偏平な、占
有スペースを小さくしたフラット型の撓み噛み合い式歯
車装置とがよく知られており、どちらも大きな減速比を
得ることができるので、上記の精密機械等の分野で多用
されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、この撓み噛み合い式歯車装置の場合、カップ型
のものであっても、フラット型のものであっても、一般
のウェーブ・ジェネレータは楕円形のカム板と、その外
周のポールベアリンでとで成り、これによって、可撓性
の外歯歯車を楕円形に撓ませ、外歯歯車を直接回転させ
ることなく、楕円形形状を回転させて内歯歯車と外歯歯
車とを相対回転させるように構成されている。このよう
に、ウェーブ・ジェネレータは、楕円形のカム板の外周
に、可撓性の特殊なボールベアリングを必要としており
、このために装置全体の慣性質量が高くなり、応答特性
が悪かった。また、装置全体の価格も高価なものにして
いた。従って、ウェーブ・ジェネレータの質量を低くし
、安価に製造することができるのであれば望ましい。

従って、本発明の目的は、慣性質量の問題がなく、安価
でしかも確実に長く適正な動作を行う撓み噛み合い式歯
車装置を提供するにある。

問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明は、円形の内歯歯車
と、内側の可撓性外歯歯車と、該外歯歯車を楕円形に撓
ませて変形させ、その形状を回転させるウェーブ・ジェ
ネレータとを備え、ウェーブ・ジェネレータの非円形の
回転により両歯車に相対回転を生じさせるようになった
撓み噛み合い式歯車装置のウェーブ・ジェネレータを改
良する。

すなわち、本発明による撓み噛み合い式歯車装置のウェ
ーブ・ジェネレータは、前記外歯歯車の内側に配置でき
る大きさの面積を有する板と、この板の外周部分にほぼ
等間隔に取付けられた多数の圧電素子と、この圧電素子
の所定のものを付勢して外歯歯車を非円形に撓ませ、該
非円形を回転させるように、圧電素子を順次選択して付
勢する圧電素子用ドライバとから成ることを特徴として
いる。

作用 上記の構成によって、本発明の撓み噛み合い式歯車装置
のウェーブ・ジェネレータは、例えば直径方向に対向す
る２つの圧電素子をドライバで付勢することにより、外
歯歯車を楕円形に形成し、ドライバで付勢する圧電素子
の組を板の外周方向に順次ずらしていけば、外歯歯車の
楕円形が回転することになり、これによって、外歯歯車
と内歯歯車との間に相対回転が生じる。従って、本発明
の撓み噛み合い式歯車装置のウェーブ・ジェネレータは
、板が回転せずに外歯歯車の楕円形すなわち非円形形状
を回転するので、慣性質量の問題がなくなり、また構成
部品も最少にできる。

実施例 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明するが、本発明の特徴について説明する前に、撓み噛
み合い式歯車装置の構造及び動作の原理について、第１
図及び第２図（ａ）〜（社）を参照しながら説明する。

第１図１よ、撓み噛み合い大歯車装［ｌの構成の概略を
示している。この撓み噛み合い式歯車装置１は、剛性円
形内歯歯車２と、この内歯歯車の内側に設けられた可撓
性のリング形状の外歯歯車３と、この外歯歯車の内側に
嵌合して該外歯歯車を楕円形に撓ませるウェーブ・ジェ
ネレータ４とかう成る。ウェーブ・ジェネレータ４は、
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とから成す
、ウェーブ・ジェネレータのベアリングの外輪７が外歯
歯車に嵌合している。

外歯歯車３は、ウェーブ・ジェネレータ４によって楕円
形に撓められているので、円形の剛性内歯歯車２に対し
て、直径方向に対向する２点を中心としてその両側の一
部でしか噛み合わない。第１図では矢印Ａ及びＢの方向
の２点が噛み合い点となる。また、ウェーブ・ジェネレ
ータ４はボールベアリング６を有するので、ウェーブ・
ジェネレータ４のカム板５が回転すると、外歯歯車３は
その楕円形状が回転させられるだけで、カム板によって
直接回転させられることはない。本例においては、外歯
歯車２は内歯歯車の歯数より２０（ｎは正の整数）枚少
ない歯数（第１図では内歯歯車より４枚少ない）にされ
ている。

この撓み噛み合い式歯車装置１の動作について第２図（
ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。ウェーブ・ジェネレー
タ４のカム板５が第２図（ａ）の位置にあるとき、外歯
歯車３の楕円形の長袖において、内歯歯車２０１つの歯
溝８が外歯歯車３の１つの歯９に噛み合っている（歯溝
８及び歯９を中心としてその両側でもいくつかの歯が噛
み合っている）。カム板５を第２図ら）に示すように９
０度回転させると、外歯歯車３はその楕円形□が回転し
、外歯歯車３の噛み合い点が楕円の長袖の移動に従って
移動して歯溝８と歯９とは離れる。第２図（Ｃ）に示す
ようにカム板６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ｎ＝２）の半分だけすなわちｎ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（４枚）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。

既述のように、この撓み噛み合い式歯車装置には、可撓
性の外歯歯車をカップ形状に形成して全体としてカップ
型に形成したものと、環状の外歯歯車の外側に偏平な内
歯歯車を２つ並置し、一方の内歯歯車を外歯歯車の歯数
より２ｎ枚多くし、他方の内歯歯車を外歯歯車の歯数と
同じにし、全体として偏平なフラット型に形成したもの
があり、どちらも大きな減速比を得ることができるので
、適宜、その使用目的に応じて使用されている。従って
、本発明の実施例においては、便宜上、カップ型の撓み
噛み合い式歯車装置に本発明の特徴となるウェーブ・ジ
ェネレータを適用した場合を示すが、フラット型の撓み
噛み合い式歯車装置であっても同様に適用することがで
きる。

以下、本発明による、撓み噛み合い式歯車装置１０の構
成の詳細について、第３図及び第４図を参照しながら説
明する。本発明の実施例では、上記したように、カップ
型の撓み噛み合い式歯車装置が採用されており、このカ
ップ型の撓み噛み合い式歯車装置１０では、円形の内歯
歯車１１と、その内側の可撓性外歯歯車１２と、核外歯
歯車を例えば楕円形等の非円形に撓ませて変形させ、該
非円形を回転させるウェーブ・ジェネレータ１３とから
成る。そして、本実施例のカップ型撓み噛み合い式歯車
装置では、外歯歯車１２が、第４図に図示のように、軸
方向に長くのびてカップ型に形成されており、このため
、装置全体がカップ型に形成されて見えることから、カ
ップ型撓み噛み合い式歯車装置と呼ばれている。なお、
以下の例では、外歯歯車１２は、ウェーブ・ジェネレー
タ１３によって楕円形に変形されるものとして説明され
るが、葵の葉に似た３０−ブ形状にしてもよく、更に他
の非円形形状にすることもできることを了解されたい。

ウェーブ・ジェネレータ１３は、一般に、上記のように
、非円形としての楕円形に撓ませた外歯歯車１２の楕円
形を回転させ、この回転により既述のように両歯車１１
及び１２に相対回転を生じさせる。本発明の撓み噛み合
い式歯車装置１０に用いられるウェーブ・ジェネレータ
１３の構成とその作用について、更に詳しく説明する。

本発明において、ウェーブ・ジェネレータ１３は、従来
のウェーブ・ジェネレータと同様に、前記外歯歯車１２
の内側に配置できる大きさの面積を有する板１５を含む
。しかし、この板１５は、第１図及び第２図に示すカム
板４とは違って楕円形には形成されず、撓められる前の
外歯歯車１２の内側に一定の隙間をもって配置されるほ
ぼ円形の板で成り、第４図に示すように、一定の厚さを
有する。また、本発明に係るウェーブ・ジェネレータ１
３は、板１５の外周部分にほぼ等間隔に固定的に埋め込
まれた多数の圧電素子１６を備えている。なお、この圧
電素子１６は、電圧を与えると、板１５０半径方向外側
に突出するように、阪１５の外周部分に取付けられてい
る限り、図示のように、埋め込みでなくともよいことは
勿論である。

上記の圧電素子１６は、電圧が供給されると半径方向外
側に突出して外歯歯車１３を外側に撓ませる。例えば、
第３図において、圧電素子１６の内、素子Ａ、とＡ２と
に電圧を与えて付勢すれば、外歯歯車１２を図面の上下
に長くなるように変形させて楕円形に形成することがで
きる。そして、この楕円形を回転させるには、圧電素子
１６の中の素子Ａ１とＡ２の電圧を遮断して隣の素子Ｂ
１と８２に電圧を与えると、突出部分がその素子Ｂ１と
８２の部分に移り、楕円形が少し回転する。この電圧の
供給すなわち付勢を、素子Ｂ、と８２から次の素子組Ｃ
０と０２へ、そして素子Ｃ１と０２から次の素子組り、
と０２へと順次切り換えて行くことにより、外歯歯車１
２の楕円形を回転させることができる。この圧電素子１
６の所定のものの付勢を順次切り換えるのは第４図に図
式的に示す圧電素子用ドライバ１７である。このドライ
バ１７は、上記のように、所定の圧電素子を付勢できる
限り、任意の回路で構成することができる。

すなわち、本発明の場合、ウェーブ・ジェネレータ１３
は、従来のウェーブ・ジェネレータとは異なり、第３図
及び第４図に明らかなように、外周のボールベアリング
の必要なく、そして、外歯歯車１２の内側に配置された
板１５を回転することなく、外歯歯車１３を所定の楕円
形に変形させ、その楕円形を回転させる構成となってい
る。

なお、この実施例では、上記のように、外歯歯車を楕円
形に変形させたが、他の形状、例えば３０−ブ形状等に
してもよい。

発明の効果 本発明によれば、ウェーブ・ジェネレータは、外歯歯車
の内側に配置できる大きさの面積を有する板と、この板
の外周部分にほぼ等間隔に取付けられた多数の圧電素子
と、この圧電素子の所定のものを付勢して外歯歯車を非
円形に撓ませ、該非円形を回転させるように順次圧電素
子を付勢する圧電素子用ドライバとから成るので、従来
の撓み噛み合い式歯車装置と違って、カム板に対応する
板が回転しなくとも、外歯歯車の楕円形すなわち非円形
形状が回転し、慣性質量に伴う応答特性の低下の問題が
全くなくなる。また、構成部品も最少になる構成にされ
ているので、ウェーブ・ジェネレータが、極めて簡単に
しかも確実な動作を維持しつつ廉価にでき、撓み噛み合
い式歯車装置の全体のコストを低く抑えることができる
。

更に、本発明の撓み噛み合い式歯車装置に用いられるウ
ェーブ・ジェネレータは外から回転させるモータ等の機
械的駆動源を必要としていないので、撓み噛み合い式歯
車装置をそのままモータとしても使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、撓み噛み合い式歯車装置の概略正面図である
。 第２図（ａ）〜（ｄ）は、撓み噛み合い式歯車装置の動
作説明図である。 第３図は、本発明による撓み噛み合い式歯車装置の正面
図である。 第４図は、第３図の撓み噛み合い式歯車装置の縦断面図
である。 符号の説明 １　・　撓み噛み合い式歯車装置 ２・・・・剛性の内歯歯車 ３　　可撓性の外歯歯車 ４　　ウェーブ・ジェネレータ ５−　カム板 ６　　ボールベアリング １〇　　−本発明による撓み噛み合い式歯車装置１１・
　　内歯歯車 １２−外歯歯車 １３−　ウェーブ・ジェネレータ １５−板 １６・　・圧電素子 １７−　ドライバ 第１図 第２図 （０）　　　　　　　　　　　　（ｂ）（ｃ）　　　　
　　　　　　　　（ｄ）第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円形の内歯歯車と、その内側の可撓性外歯歯車と、該外
   歯歯車を非円形に撓ませて変形させ、該非円形を回転さ
   せるウェーブ・ジェネレータとから成り、ウェーブ・ジ
   ェネレータの非円形の回転により両歯車に相対回転を生
   じさせるようになった撓み噛み合い式歯車装置において
   、前記ウェーブ・ジェネレータは、前記外歯歯車の内側
   に配置できる大きさの面積を有する板と、この板の外周
   部分にほぼ等間隔に取付けられた多数の圧電素子と、こ
   の圧電素子の所定のものを付勢して外歯歯車を非円形に
   撓ませ、該非円形を回転させるように、圧電素子を順次
   選択して付勢する圧電素子用ドライバとから成ることを
   特徴とする撓み噛み合い式歯車装置。