JPH02275147A

JPH02275147A - 波動歯車装置

Info

Publication number: JPH02275147A
Application number: JP1096755A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Ishikawa; 昌一石川
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1990-11-09
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JP2718540B2

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、波動歯車装置に関し、特に、フラット型波動
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。

〔従来の技術〕

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す−キニ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。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のいわゆるフラット型波動歯車装置のフレクスプラ
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１１５０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
。

従って、本発明の目的は、フレクスプラインや波動発生
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。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するため、本発明によれば、上記した
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十に−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ＣＺＦ　　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。

〔実施例〕

波動歯車装置は良く知られているが、説明の便宜上、本
発明の詳細な説明する前に、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。

先ず、第１図を参照すると、第１図は、波動歯車装置ｌ
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。

フレクスプライン３は、波動発生器４によって楕円形に
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。

この波動歯車１の動作について、第２図（ａ）〜（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図ら）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袖の移動に従って移動して歯溝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ｍ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」
＝２）の半分だけすなわち］枝分（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。

この減速比について、フレクスプラインの歯数を２．と
し、サーキュラスプラインの歯数をＺ。

とすると、１つの例では以下の式で表される。

ここで、Ｚ、を２００とし、Ｚ、を２０４とすると、速
比Ｒは５０となる。

なお、以上の例では、サーキュラスプラインとフレクス
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３」枚とし３箇所で噛
み合う形式の波動歯車ｉｔ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。

上記のフレクスプライン３を、第１図の紙面に直角な方
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み噛み合い式歯車
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。

かかる欠点をなくするため、第３図に図示のように、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室され
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１
３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７
）型波動歯車と呼ばれている。

このフラント型波動歯車においても、第１図に図示のよ
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ｔ口封
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、両スプラインはト
目対的に回転する。従って、第１サーキニラスプライン
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に人力軸が設けられ、一
方のサーキュラスプラインが固定され、地方のサーキュ
ラスブ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。

以下、本発明の好適な実施例について第３図を参照しな
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サーキニラスプライン１１の歯数をＺ
ｓとし、第２サーキュラスプライン１２の歯数をＺｏ　
とする。また、両す−キ二ラスプライン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。

本発明においては、第１サーキュラスプライン１１の歯
数Ｚ、が、次の通り設定される。

ＺＳ＝Ｚ、＋ｋ　−ｍ　　　　　・・・・・・・・・・
・・　（１）また、第２サーキュラスプライン１２の歯
数Ｚ。

が、次の通り設定される。

Ｚ、　＝Ｚ、　−ｋ　−ｎ　　　　　・・・・・・・・
・・・・　（２）従って、本発明では、従来のフラット
型波動歯車装置と違って、第２サーキュラスプライン１
２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１
１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サーキニラスプライン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。

波動発生器１４によってフレクスプライン１３が楕円形
に変形されて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。

上記の式（３）において、ｍ＝ｎ＝１であって、ＺＦが
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Ｚ、は１２
２であり、第２サーキニラスプラインの歯数Ｚｏは１１
８となる。

なお、以上の例では、サーキュラスプラインとフレクス
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。

〔発明の効果〕

本発明の波動歯車装置によれば、フレクスプラインの歯
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２．　＋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Ｚ、　−に−ｎ
　（ｎは正の整数）に設定されているので、速比を小さ
（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。

【図面の簡単な説明】

第１図は波動歯車の概略正面図、第２図（ａ）〜（ｄ）
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サーキニラスプライン３・・・・・・フレク
スプライン ■ ・・・・・波動発生器第図（ａ）（ｂ）第図第図

Claims

【特許請求の範囲】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Ｚ＿Ｆ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〔Ｚ
＿Ｆ＋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〔Ｚ＿Ｆ−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。