JPS6113056A - 減速機 - 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 本発明はノ・−モニックドライブ（登録商標）の商品名
で知られる、自動機等に使用される減速機に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 従来のハーモニックドライブ減速機は第１．第２図にそ
の具体構成を示すように、薄肉カップ形状で、底部に取
付部を有し、円筒部外周に歯を有した外歯車１と、外周
部にベアリング２を嵌合した略楕円形状のカム３と、内
歯車４とから構成されていた。外歯車１の円筒内径部に
、カム３とベアリング２とから成る略楕円形状のウェー
ブジェネレータを嵌合することにより、外歯車１を略楕
円形状に変形させ、その楕円の長径部分において内歯車
４と周上２箇所で噛み合わせた。外歯車１と、内歯車４
は歯数差を有していた。このため、カム３に直結された
入力軸５を回転駆動すると、内歯車４を本体６に固定し
た場合は、外歯車１とそれに直結された出力軸７は減速
回転を行うものであった。

しかしながら上記のような構成においては、内歯車４と
略楕円形状に変形させた外歯車１の歯の噛合をウェーブ
ジェネレータの長径部分、すなわち噛合点において密着
することが出来ないため、外歯車１と内歯車４の歯の間
には噛合点においても回転方向の自由度が大きく存在し
、その結果、減速機としての剛性が低く、出力トルクが
大きく変化する場合には内歯車４と外歯車１の噛合がゆ
るいために振動を生ずるという欠点を有していた。

上記構成の減速機において、噛合点で密着できない理由
としては、ウェーブジェネレータの長径寸法が剛体であ
シ、内歯車４の噛合ピッチ円の真円度、その他の精度、
及び外歯車についての加工精度等に誤差が含まれ、現実
的に誤差なしの加工が不可能であることによる。このた
め、ウェーブジェネレータの長径最外周と内歯車４との
間には、外歯車の噛み合いのだめの厚みよりも広い間隔
を設定する必要があり、上記のような欠点となっていた
。このため、各種目動機等で使用する場合、精度上、動
特性上非常に問題があった。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、減速機の内歯車と外歯車との
噛合状態を強くし、剛性の高い、振動の小さい減速機を
提供するものである。

発明の構成 本発明の減速機は、薄肉円筒外周に歯を有した外歯車と
、外歯車の歯と噛み合いかつ微少な歯数差を有した歯を
円筒内面に有した内歯車と、外周で外歯車と嵌合するベ
アリングと、中心を軸として回転し、その外周にベアリ
ングを軸方向に固定嵌合するカムとを備え、前記内歯車
ピッチ円と同心の円弧で形成され、かつ、所定の中心角
を有した前記カムの最大外径部において、前記ベアリン
グを介して前記外歯車の周上２点が前記内歯車と噛合し
、前記カムの最大外径部円弧半径が、その部分に嵌合し
た前記ベアリング内径曲率半径より大きく構成されてお
り、多少の加工誤差に影響されずに剛性を高く出来、振
動を低減するという特有の効果を有する。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第３図は本発明の第１の実施例における減速機の断面図
を、第４図はウェーブジェネレータの概要を示すもので
ある。両図において、８は内歯車、９は外歯車、１０は
カム、１１はベアリングである。以上は従来例と同じで
ある。従来例と異なるのはカム１０にベアリング１１を
嵌合したウェーブジェネレータについてである。カム１
ｏは所定の中心角θを有した円弧１２より成る最大外径
部を有する。円弧１２は内歯車８のピッチ円と同心であ
り、半径１０ａはこの部分で外歯車９と内歯車８が噛合
するために、内歯車８のピッチ円半径からベアリング１
１の厚みと、外歯車のピッチ円と内径との間の距離と、
内歯と外歯車とベアリングの加工誤差分の余裕を差引い
た値である。カム１０の最大性径部以外の外周面１３は
半径１ｏｂの円弧である。ベアリング１１はカム１０に
嵌合され、板１４とカム１０により軸方向に固定されて
いる。ベアリング１１はカム１ｏに嵌合された状態では
、弾性のため略楕円状に変形し、カム１ｏと点１６、す
なわち円弧１２と外周面１３との交点で接触する。この
ときベアリング１１０円弧１２に相対する噛合部分の内
周面１６の曲率半径１１ａはカム１０の円弧半径１０ａ
Ｊ：ｆ）小さいため、カム１ｏの最大外径部とベアリン
グ１１との間にはすきま１７が生じることになる。

以上のように構成された減速機について、以下その動作
を説明する。カム１０の最大外径部属径は従来例のカム
の長径の設定値と同じであり、さらに、ベアリング１１
の弾性によるすきま１７の間隔分だけ、ベアリング１１
に嵌合される外歯車９は、噛合部において内歯車８に弾
性的に押しつけられ噛み合うことになる。このため、内
歯車８の噛合ピッチ円等の精度、外歯車の精度に加工誤
差が存在していてもベアリング１１の弾性によるすきま
１７の大きさの変化で吸収することができる。また歯が
押しつけられることにより、内歯車８と外歯車９の噛合
長さが長くなる。さらに、カム１０の噛合部外周曲線が
内歯車８の噛み合いピッチ円と同心の円弧で形成されて
いるため、外歯７車９の歯面に駆動力等の荷重が加わり
ベアリング１１の変形を生じて、カム１０゛の円弧部で
ベアリング１１を介して外歯車９を支持、噛み合わせる
、場合も、噛合長さが長くなる。このように噛合長さが
長くなる結果、減速機の剛性の向上、及び歯の噛合部の
回転方向自由度の減少により振動の低憑が図られる。

以上のように本実施例によれば、内歯車ピッチ円と同心
の円弧で形成され、かつ所定の中心角を有した最大外径
部において、ベアリングを介して外歯車の周上２点が内
歯車と噛合し、最大外径部円弧半径が、その部分に嵌合
したベアリング半径曲率半径より大きいカムを設けるこ
とにより、内歯車、外歯車等の加工誤差を吸収すること
が出来、このため、ウェーブジェネレータはムラのない
スムーズな回転が可能となり、トルクムラ等による振動
を減少できる。さらに、噛合長さの向上により、減速機
の剛性向上により振動低減が図られる。

さらに、歯の噛合部のカム外周形状が従来例の様な略楕
円形状といった複雑かつ寸法精度の実現に困難を伴う形
状でなく、加工の容易な円弧で形成され、かつ寸法精度
の要求される噛合部では、中心を対称とする円弧である
ため、製作コストを大きく低Ａすることが出来る。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。第５図は本発明の第２の実施例を示す減速機
のウェーブジェネレータの概要の正面図である。１Ｑは
カム、１１はベアリング、１２は最大外径部の円弧、１
６はベアリング内周面、１７はすきまで、以上は第１の
実施例と同じである。異なるのは、カム１０の円弧１２
以外の外周面の形状についてである。即ち第１の実施例
ではカム１０とベアリング１１は点１６で接するのみで
あったが、本実施例では、噛合部の円弧１２と、第１の
実施例の外周面１３に相当する外周面１８との間に、曲
率がなめらかに変化し、ベアリング１１とカム１０が面
で接触する接触面１９を設けたことである。

以上のように減速機を構成することにより、カム１０に
ベアリング１１を嵌合する゛場合のベア９フフ１１０弾
性変形によるベアリング転勤面の変形をなめらかにし、
ベアリング損傷を減らし、寿命の増大を図ることができ
る。またカム１０とベアリング１１が点接触でなく面接
触となったことにより、接触面に受ける圧力が減少し、
それだけカム１０の変形及び使用による経年変化による
精度の低下を防止できる。但し、接触面１９を実現する
ためには、一部であるにしろ、最大外径部の円弧以外の
曲線の高精度加工が加わる為、第１の実施例程のコスト
低減効果はなくなる。

以上のようにカムに、カムとベアリングの接触面をなめ
らかな曲線で設けることにより、寿命の増加、精度低下
の防止が図られる。

以下、本発明の第３の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。第６図は本発明の第３の実施例を示す減
速機のウェーブジェネレータの概要を示す正面図である
。同図において１０はカム、１１はベアリング、１２は
最大外径部の円弧、１６は円弧１２に相対するベアリン
グ面、１７はすきまである。以上の構成は第１の実施例
と同じである。異なる点は、円弧１２以外のカム外周面
２ｏが、その部分に相対するベアリング１１の内周面に
沿った曲線より成っていることである。このように構成
することによりカム１０の最小外径点２１でもベアリン
グ１１と接触することになる。

接触面が増すことにより、第２の実施例と同様な寿命延
長、精度維持といった効果が得られる。さらに、カム１
０がベアリング１１の最小内径を規制することによりベ
アリング１１の最大外径、すなわち噛合点の長径長さも
規制することになり、組立作業時に、・ウェーブジェネ
レータを外歯車に組み込みやすくなる。本実施例では、
第１．第２の実施例と異なり、円弧部１２以外の面でも
ベアリング１１はカムと接触しているため、負荷トルり
が加わった時のベアリング１１の変形量がカム１０の外
形で規制され、変形しにくく、ベアリング１１の変形を
原因とする減速機の剛性低化を防止することができる。

但し１本実施例においても第２の実施例に見られるコス
ト上昇は避けられない。

以上のように、最大外形部の円弧面以外のカム１０の外
形面が、ベアリング内径面と沿った曲線を有することに
より、組立の容易化を図り、さらにベアリングの変形に
よる減速機の叶〕性低下を防ぐことができる。

なお、第１の実施例において、カム１０の最大外径部円
弧１２以外の外周面１３は半径１０ｂの円弧としたが、
この場合は半径も指定しないし、また円弧である必要も
ない。要は最大外径部のカム外周面が説明したような円
弧で形成されていればよい。また円弧１２の中心角θの
値も、寿命。

精度、コスト等の要因から最適値を決めればよく、特に
指定するものではない。次に第２の実施例にさいて外周
面１８の形状も特に円弧等と指定するものでない。また
第３の実施例において、外周面２０はほぼ全面にわたり
ベアリング１１と接しているが、必ずしも全面にわたり
接する必要はなく、要はベアリング１１の変形を規制す
るに十分な部分で接していればよい。

発明の効果 以上のように本発明では、薄肉円筒外周に歯を有した外
歯車と、外歯車の歯と噛み合いかつ微少な歯数差を有し
た歯を円筒内面に有した内歯車と、外周で外歯車と嵌合
するベアリングと、中心を軸として回転し、その外周に
ベアリングと嵌合するカムとを備え、前記内歯車ピッチ
円と同心の円弧で形成され、かつ、所定の中心角を有し
たカムの最大外径部において、ベアリングを介して外歯
車の周上２点が内歯車と噛合し、カムの最大性径部円弧
半径がその部分に嵌合したベアリングの内径曲率半径よ
り大きく設けることにより、内歯車、外歯車等の加工誤
差を吸収し、トルクムラの少ない減速を行うことができ
、減速機剛性の向上と共に、振動の減少を図ることがで
き、その効果は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の減速機の正面断面図、第２図は組込時の
減速機を示す側面断面図、第３図は本発明の第１の実施
例における減速機の側面断面図、第４図は同実施例のウ
ェーブジェネレータの正面図、第６図は本発明の第２の
実施例の減速機のウェーブジェネレータの正面図、第６
図は本発明の第３の実施例の減速機のウェーブジェネレ
ータの正面図である。 ８・・・・・・内歯車、９・・・・・・外歯車、１ｏ・
・・・・・カム。 １１・・・・・・ベアリング、１２・川・・最大外径部
の円弧、１６・・・・・・ベアリング内周面、１９・・
・・・：接触面、２゜・・・・・・外周面。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
１図 第２因 第３図 ４　図 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄肉円筒外周に歯を有した外歯車と、外歯車の歯
   と噛み合いかつ微少な歯数差を有した歯を円筒内面に有
   した内歯車と、外周で外歯車と嵌合するベアリングと、
   中心を軸として回転し、その外周にベアリングを軸方向
   に固定嵌合するカムとを備え、前記内歯車ピッチ円と同
   心の円弧で形成され、かつ、所定の中心角を有した前記
   カムの最大外径部において、前記ベアリングを介して前
   記外歯車の周上２点が前記内歯車と噛合し、前記カムの
   最大外径部円弧半径が、その部分に嵌合した前記ベアリ
   ング内径曲率半径より大きい減速機。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、カムの最大外径
   部と、それ以外の外周面との接続部をなめらかな曲線に
   より形成し、ベアリングとの接触面とした減速機。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、カムの最大外径
   部の円弧面以外の外周面を、その部分に嵌合するベアリ
   ング内周面と接する曲面で構成した減速機。