JPH0579089U - ハーモニックドライブ減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルク損失が小さく、かつ、外形寸法を減少
させることができるハーモニックドライブ減速機の提
供。 【構成】 フレックスプライン２０の中空筒体２０１の
下端には切欠き部２０３と突起部２０４が形成されてい
る。一方、板体２０６の周縁には切欠き部２０７および
突出部２０８が形成されている。中空筒体２０１の突起
部２０４と板体２０６の切欠き部２０７、および中空筒
体２０１の切欠き部２０３と板体２０６の突出部２０８
とが互いに嵌合せしめられる。中空筒体２０１の下端が
フリーであるので、ウエーブジェネレータによる中空筒
体２０１の撓みは上下ほぼ均一となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、入力側の回転数を減速して出力側に伝達するハーモニックドライブ 減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

入力側の回転数を減速して出力側に伝達する減速機としては、多数の平歯車を 用いたものが良く知られている。しかし、この減速機は減速効率が悪く、大きな 減速を得るためには減速機が大型となり、かつ、トルク損失も大きくなるという 問題がある。このような問題を解消するため、近年、ハーモニックドライブ減速 機が提案されている。このハーモニックドライブ減速機を図３および図４により 説明する。

【０００３】 図３は従来のハーモニックドライブ減速機の分解斜視図、図４は図３に示す減 速機の上面図である。このハーモニックドライブ減速機は、ウエーブジェネレー タ１、フレックスプライン２、およびサーキュラスプライン３で構成されている 。ウエーブジェネレータ１は外形が楕円形状に形成された筒体１１、この筒体１ １の外周面に装着されたベアリング１２、および筒体１１に形成されたキー穴１ ３で構成されている。フレックスプライン２は、外形がカップ状に形成され、そ の側壁上部２１ａと下部２１ｂは可撓性部材で一体構成される。上部２１ａの外 周面には連続して多数の歯が形成されている。サーキュラスプライン３は中空の 円筒３１、この円筒３１の内面に形成された歯３２および円筒３１を図示しない 固定部に取付ける取付穴３３より成る。図４に示すように、フレックスプライン ２はサーキュラスプライン３の内部に配置され、ウエーブジェネレータ１はフレ ックスプライン２の内部に配置される。

【０００４】 ここで、上記ハーモニックドライブ減速機の動作を説明する。フレックスプラ イン２の歯２２の歯数はそれらと噛み合うサーキュラスプライン３の歯３２の歯 数より、例えば２枚少なくされている。図示しないモータ等の回転軸がウエーブ ジェネレータ１のキー穴１３に挿入連結されており、当該回転軸が回転すると、 これに伴ってウエーブジェネレータ１のベアリング１２がフレックスプライン２ のカップ側壁を撓ませてその歯２２をサーキュラスプライン３の歯３２に押付け ながらフレックスプライン２のカップ側壁内面を回転移動してゆく。図３に示す 矢印は回転中のウエーブジェネレータ１のある位置における楕円の長径方向を示 し、フレックスプライン２の可撓性カップ側壁上部２１ａおよび下部２１ｂはウ エーブジェネレータ１の回転とともに、図４に示すようにウエーブジェネレータ １の楕円外形に倣って変形してゆく。そして、同じく図４に示すように、フレッ クスプライン２の長径近辺に存在する歯２２のみがサーキュラスプライン３の歯 ３２と噛み合う。

【０００５】 この結果、ウエーブジェネレータ１が１回転したとき、フレックスプライン２ の歯２２はサーキュラスプライン３の歯３２に対して回転当初の位置より２歯だ け少ない位置となる。即ち、フレックスプライン２はウエーブジェネレータ１の １回転によりその回転方向とは逆方向に２歯だけ移動したことになる。これによ り、ハーモニックドライブ減速機はウエーブジェネレータ１のキー穴１３に挿入 された回転軸の回転を大きく減速させてフレックスプライン２に伝達することが できる。なお、上述のことから、ウエーブジェネレータ１はハーモニックドライ ブ減速機の入力部、フレックスプライン２はハーモニックドライブ減速機の出力 取出し部ということができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

ハーモニックドライブ減速機は上述のように極めて簡素な機構により大きな減 速を得ることができる優れた装置である。しかしながら、上記従来のハーモニッ クドライブ減速機では、フレックスプライン２のカップ側壁ををウエーブジェネ レータ１により撓めるとき、その撓みはフレックスプライン２のカップ底面によ り制限されているので無理に撓めることとなり、これによるトルク損失を免れる ことはできない。

【０００７】 又、上記撓みの制限により、下部２１ｂの撓みは小さく上部２１ａが大きく撓 むため、歯２２は撓みの大きい上部２１ａに形成せざるを得ない。したがって、 下部２１ｂの大きさだけ外形寸法が大きくなるばかりでなく、下部２１ｂの軸方 向長さを相当程度長くしても、歯２２と歯３２との噛み合いは、撓みの少ない底 部になるほど浅くなり、均一な噛み合いを確保することはできない。

【０００８】 本考案の目的は、上記従来技術における課題を解決し、トルク損失を減少させ ることができ、さらに外形寸法を減少させるとともに歯のより均一な噛み合いを 確保することができるハーモニックドライブ減速機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案は、固定部に固定され内周面に歯が形成さ れた円筒状のサーキュラスプラインと、駆動源により駆動されて回転する外周が 楕円形状のウエーブジェネレータと、前記サーキュラスプラインと前記ウエーブ ジェネレータとの間に位置し当該ウエーブジェネレータにより押圧されて前記サ ーキュラスプラインの歯と噛み合う歯を有する可撓性のフレックスプラインとで 構成されるハーモニックドライブ減速機において、前記フレックスプラインを、 外周面に前記サーキュラスプラインの歯と噛み合う歯が形成され、かつ、出力側 端に複数の切欠き部が形成された可撓性の中空筒体と、前記切欠き部に嵌合し、 かつ、直径方向の寸法が前記中空筒体の厚さより大きい突出部を有する剛性の板 体とで構成したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

外部駆動源によりウエーブジェネレータが回転すると、フレックスプラインの 中空筒体はウエーブジェネレータの楕円外形に従って撓みながら変形してゆく。 この撓み動作において、フレックスプラインの出力側端と板体との間には、直径 方向において動きが自由であるので、撓みは何等の制限も受けない。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案を図示の実施例に基づいて説明する。 図１は本考案の実施例に係るハーモニックドライブ減速機のフレックスプライ ンの分解斜視図、図２は図１に示すフレックスプラインの底面図である。各図で 、２０は本実施例のフレックスプラインを示す。フレックスプライン２０は可撓 性部材で構成された中空筒体２０１、剛性部材の板体２０６および弾性リング３ ０で構成される。

【００１２】 中空筒体２０１は上部２０１ａ、これと一体の下部２０１ｂを有し、上部２０ １ａの外周面にはサーキュラスプライン３の歯３２と噛み合う歯２０２が形成さ れている。２０３は下部２０１ｂの下端（出力側端）に形成された複数の切欠き 部、２０４は切欠き部２０３によって形成された中空筒体軸方向の突起部である 。２０５は各突起部２０４に形成された溝を示す。

【００１３】 板体２０６には複数の切欠き部２０７が形成されている。この切欠き部２０７ の切欠き深さは、上記突起部２０４の厚さより充分大きく選定されている。２０ ８は各切欠き部２０７により形成された板体半径方向の突出部、２０９は各突出 部２０８に形成された溝である。各突出部２０８は中空筒体２０１の各切欠き部 ２０３に嵌合せしめられる。この場合、中空筒体２０１の突起部２０４と板体２ ０６の切欠き部２０７も嵌合状態となる。

【００１４】 上記嵌合状態が図２に示されている。この嵌合状態において、突起部２０４の 各側壁２０４ａと突出部２０８の各側壁２０８ａとは微小間隙をもって対向し、 かつ、各突出部２０８の溝２０９と各突起部２０４の溝２０５とは中空筒体軸方 向においてほぼ同一位置にある。上記嵌合後、弾性リング３０が各溝２０５、２ ０９に共通に装着される。

【００１５】 次に、本実施例の動作を説明する。本実施例のハーモニックドライブ減速機も 従来のものと同じく、ウエーブジェネレータ１の回転によりフレックスプライン ２の中空筒体２０１を撓ませてその歯２２がサーキュラスプライン３の歯３２に 部分的に噛み合いながら減速を行う。ところで、本実施例においては、中空筒体 ２０１の下端は直径方向に対して何等の拘束もなくフリーな状態となっているの で、ウエーブジェネレータ１の回転により中空筒体２０１では、その下部２０１ ａおよび上部２０１ｂの両部分がほぼ同一状態で均一に撓むこととなる。

【００１６】 これにより、本実施例では、従来のようにカップ底面で拘束されているフレッ クスプラインをこれに抗して撓ませる場合に比較して、そのトルク損失を大きく 減少させることができ、ひいては駆動源の容量を減少させることもできる。又、 上部２０１ａと下部２０１ｂとが均一に撓むことにより、フレックスプライン２ ０の歯２０２とサーキュラスプライン３の歯３２との軸方向の噛み合いの深さが ほぼ等しくなり、確実な噛み合いを得ることができ、この結果、歯２０２および 下部２０１ｂの軸方向の長さを短くすることができ、ハーモニックドライブ減速 機の外形寸法の短縮に寄与することができる。

【００１７】 さらに、トルク損失が小さくなり、かつ、歯の噛み合いが良好になるため、中 空筒体２０１、歯２０２および板体２０６に要求される条件が緩和され、その材 料、加工方法、形状に対する選択範囲が拡大される。例えば、従来のハーモニッ クドライブ減速機のフレックスプラインのカップには、高度の加工を必要とする 薄肉の金属弾性体の使用が必須であったが、本実施例のフレックスプラインは加 工容易な合成樹脂材料を用いることができる。

【００１８】 上述のように、ウエーブジェネレータ１の回転により中空筒体２０１が減速回 転すると、その回転は、突起部２０４の側壁２０４ａと突出部２０８の側壁２０ ８ａとが衝接することにより板体２０６に伝達され、当該板体２０８が中空筒体 ２０１と一体に減速回転する。したがって、板体２０６が本実施例のハーモニッ クドライブ減速機の出力取出し部となる。中空筒体２０１および板体２０６の回 転中、両者の軸方向の相対移動は各溝２０５、２０９に嵌め込まれた弾性リング ３０により阻止される。

【００１９】 なお、ハーモニックドライブ減速機に接続される外部機構等により板体２０６ と中空筒体２０１との相対移動を無視することができる場合には、溝２０５、２ ０９の形成および弾性リング３０の装着を省略することができるのは明らかであ る。

【００２０】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案では、フレックスプラインを、出力側端に複数の切 欠き部を形成した可撓性の中空筒体と、前記切欠き部に嵌合し、かつ、直径方向 の寸法が中空筒体の厚さより大きい突出部を有する剛性の板体とで構成したので 、フレックスプラインを撓ませる場合のトルク損失を減少させることができ、ひ いては駆動源の容量を減少させることもできる。又、フレックスプラインの歯と サーキュラスプラインの歯との噛み合いの深さがほぼ等しくなり、確実な噛み合 いを得ることができ、この結果、ハーモニックドライブ減速機の外形寸法を短縮 することができる。さらに、フレックスプラインを構成する材料の選択範囲を拡 大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係るハーモニックドライブ減
速機のフレックスプラインの分解斜視図である。

【図２】図１に示すフレックスプラインの底面図であ
る。

【図３】従来のハーモニックドライブ減速機の分解斜視
図である。

【図４】図３に示すハーモニックドライブ減速機の上面
図である。

【符号の説明】

２０ フレックスプライン ２０１ 中空筒体 ２０２ 歯 ２０３ 切欠き部 ２０４ 突起部 ２０６ 板体 ２０７ 切欠き部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部に固定され内周面に歯が形成され
   た円筒状のサーキュラスプラインと、駆動源により駆動
   されて回転する外周が楕円形状のウエーブジェネレータ
   と、前記サーキュラスプラインと前記ウエーブジェネレ
   ータとの間に位置し当該ウエーブジェネレータにより押
   圧されて前記サーキュラスプラインの歯と噛み合う歯を
   有する可撓性のフレックスプラインとで構成されるハー
   モニックドライブ減速機において、前記フレックスプラ
   インを、外周面に前記サーキュラスプラインの歯と噛み
   合う歯が形成され、かつ、出力側端に複数の切欠き部が
   形成された可撓性の中空筒体と、前記切欠き部に嵌合
   し、かつ、直径方向の寸法が前記中空筒体の厚さより大
   きい突出部を有する剛性の板体とで構成したことを特徴
   とするハーモニックドライブ減速機。