JPWO2014181374A1 - 可撓性外歯歯車の製造方法、波動歯車装置の製造方法および可撓性外歯歯車の締結方法 - Google Patents

可撓性外歯歯車の製造方法、波動歯車装置の製造方法および可撓性外歯歯車の締結方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2014181374A1
JPWO2014181374A1 JP2014530454A JP2014530454A JPWO2014181374A1 JP WO2014181374 A1 JPWO2014181374 A1 JP WO2014181374A1 JP 2014530454 A JP2014530454 A JP 2014530454A JP 2014530454 A JP2014530454 A JP 2014530454A JP WO2014181374 A1 JPWO2014181374 A1 JP WO2014181374A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
external gear
flexible external
boss
fastening surface
protrusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014530454A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5885848B2 (ja
Inventor
小林 優
優 小林
達郎 保科
達郎 保科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harmonic Drive Systems Inc
Original Assignee
Harmonic Drive Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harmonic Drive Systems Inc filed Critical Harmonic Drive Systems Inc
Application granted granted Critical
Publication of JP5885848B2 publication Critical patent/JP5885848B2/ja
Publication of JPWO2014181374A1 publication Critical patent/JPWO2014181374A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/076Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end by clamping together two faces perpendicular to the axis of rotation, e.g. with bolted flanges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/08Profiling
    • F16H55/0833Flexible toothed member, e.g. harmonic drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/17Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/0018Shaft assemblies for gearings
    • F16H57/0025Shaft assemblies for gearings with gearing elements rigidly connected to a shaft, e.g. securing gears or pulleys by specially adapted splines, keys or methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F16H2049/003Features of the flexsplines therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49462Gear making
    • Y10T29/49465Gear mounting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19642Directly cooperating gears
    • Y10T74/19647Parallel axes or shafts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/1987Rotary bodies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

波動歯車装置(1)の可撓性外歯歯車(3)のボス(7)に形成したボス側締結面(16)を、締結対象の出力部材(11)の部材側締結面(15)に同軸に重ね合わせ、締結ボルト(13)によってボス(7)と出力部材(11)を締結し、締結ボルト(13)のボルト軸力によって、ボス側締結面(16)の係合用突起(20)を、部材側締結面(15)に所定の食い込み深さまで食い込ませる。この構成の可撓性外歯歯車(3)と出力部材(11)の締結部分は、大きな摩擦力が発生するので、締結ボルトに、打ち込みピン、摩擦シートを併用することなく、ボルト軸力のみで必要なトルク伝達が可能である。

Description

本発明は、締結対象の部材を確実に締結可能な波動歯車装置の可撓性外歯歯車、当該可撓性外歯歯車を備えた波動歯車装置、および、当該可撓性外歯歯車を締結対象の部材に締結するための締結方法に関する。
波動歯車装置は、減速機として用いられる場合には、一般にその可撓性外歯歯車から減速回転出力が負荷側の出力軸に伝達される。可撓性外歯歯車と出力軸は締結ボルトによって締結固定される。特許文献1の図1には締結ボルトによって可撓性外歯歯車が出力軸の側に締結された構造が記載されている。
一方、トルク伝達を行う2つの部材の締結固定構造として、締結される2つの部材の締結面の間に摩擦板を挟み、これら2つの部材をボルト等によって締結固定する構造が知られている。特許文献2には、このような締結固定方法に用いる摩擦シートが提案されている。この摩擦シートは、金属製の弾性シートの表面に、締結対象の部材の締結面に食い込み可能なダイヤモンド粒子をメッキコーティングしたものである。
例えば、2本の軸部材の締結用端面の間に摩擦シートを挟み、締結ボルトによって双方の締結用端面を締結固定すると、摩擦シートの両面のダイヤモンド粒子が双方の締結用端面に食い込み、これらの締結用端面の間に大きな摩擦力が発生する。これにより、2本の軸部材の締結力が増加し、大きなトルクを伝達可能になる。
特開2002−339990号公報 特許第3547645号公報
ここで、波動歯車装置の可撓性外歯歯車と出力軸の締結力を高めて大きなトルク伝達を行うために、打ち込みピンが併用されている。また、特許文献2に開示の摩擦シートを併用することが考えられる。
しかしながら、打ち込みピンを併用する場合には、締結対象の部材に締結される可撓性外歯歯車のボスに、締結ボルト用のボルト穴に加えて、ピン穴を加工する必要がある。また、摩擦シートを用いた締結固定構造では、メッキ層によって保持されているダイヤモンド粉末の脱落が懸念される。摩擦シートから脱落したダイヤモンド粒子が、可撓性外歯歯車と波動発生器の間の摺動部分、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車のかみ合い部分等に侵入するおそれがある。これらの部分に硬質のダイヤモンド粒子が侵入すると、これらの部分に摩耗、破損等が発生するおそれがある。
本発明の課題は、このような点に鑑みて、ピン穴加工を必要とせず、また、摩擦シートを使用することなく、ボルト軸力のみで必要なトルク伝達を行うことのできる波動歯車装置の可撓性外歯歯車を提案することにある。
また、本発明の課題は、この新しい可撓性外歯歯車を備えた波動歯車装置を提案することにある。
さらに、本発明の課題は、ピン穴加工を必要とせず、また、摩擦シートを使用することなく、ボルト軸力のみで必要なトルク伝達を行うことのできる可撓性外歯歯車の締結方法を提案することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の波動歯車装置の可撓性外歯歯車は、
締結対象の部材に締結される円環状あるいは円盤状のボスと、
前記ボスに形成され、前記締結対象の部材に形成した部材側締結面に当接するボス側締結面と、
前記ボス側締結面に所定ピッチで形成された所定サイズの複数の係合用突起と、
を有し、
前記係合用突起は、前記ボス側締結面にフォトエッチング加工を施すことにより、一体形成された突起であり、
前記ボス側締結面および前記係合用突起の硬度はHRC45以上であることを特徴としている。
典型的な前記係合用突起は、前記ボス側締結面から垂直に突出している先細り形状の突起であり、前記係合用突起の先端は、前記ボス側締結面に平行な平坦な頂面となっており、前記係合用突起における、その突出方向に直交する断面形状は、円形、四角形あるいは三角形である。
この場合、隣接配置された前記係合用突起のピッチは0.2mm〜0.5mmであり、前記係合用突起の頂面の最大径あるいは最大幅は0.01mm〜0.05mmであり、前記係合用突起の高さは、前記突起の頂面の最大径あるいは最大幅の1.0倍から1.2倍であることが望ましい。
前記係合用突起の頂面の最大径あるいは最大幅が0.03mm〜0.05mmの場合には、例えば、前記係合用突起の前記部材側締結面に対する食い込み深さを0.015mm〜0.025mmにすることが望ましい。
また、前記係合用突起は、10mm当り40〜250個の密度で配置されていることが望ましい。
この構成の可撓性外歯歯車を締結対象の部材に締結する場合には、当該可撓性外歯歯車の前記ボス側締結面を、前記締結対象の部材の部材側締結面に同軸に重ね合わせる。この状態で、締結ボルトによって前記ボスと前記締結対象の部材を締結し、前記締結ボルトのボルト軸力によって、前記ボス側締結面の前記係合用突起を、前記締結対象の部材に対して前記部材側締結面から所定の食い込み深さまで食い込ませる。係合用突起が部材側締結面に食い込むことにより、大きな摩擦力が締結面の間に発生する。
ボルト軸力、ボスの強度および硬度、締結対象の部材の硬度、係合用突起の形状・サイズ、係合用突起の食い込み深さを適切に設定することにより、ボスと締結対象の部材の間の摩擦係数を大きくできる。これにより、ピン、摩擦シートを併用することなく、締結ボルトのみで、可撓性外歯歯車から締結対象の部材に対して必要とされるトルク伝達を行うことが可能になる。
よって、可撓性外歯歯車のボスにピン穴加工を行う必要がなくなり、摩擦シートを併用する必要がなくなる。また、係合用突起はフォトエッチング加工によってボス側締結面に一体形成されているので、係合用突起がボス側締結面から脱落して、波動歯車装置の回転摺動作部分、かみ合い部分に侵入する等の弊害を防止あるいは抑制できる。
本発明の可撓性外歯歯車の締結方法において、締結対象の部材の部材側締結面に係合用突起を形成しておくことも可能である。この場合には、係合用突起が形成されている部材の硬度を他方の部材の硬度以上としておけばよい。また、ボス側締結面および部材側締結面の双方に係合用突起を形成しておくことも可能である。この場合には、双方の部材の硬度を同程度としておけばよい。
すなわち、本発明による可撓性外歯歯車の締結方法は、
締結対象の部材には部材側締結面が形成され、
前記締結対象の部材を締結するために前記可撓性外歯歯車に設けたボスには、ボス側締結面が形成され、
前記部材側締結面および前記ボス側締結面のうちの少なくとも一方の締結面は突起側締結面であり、
当該突起側締結面には、所定ピッチで所定サイズの複数の係合用突起が、フォトエッチング加工により、一体形成され、
前記突起側締結面の硬度は、他方の前記締結面の硬度と同一あるいはそれ以上の硬度とされており、
前記可撓性外歯歯車の前記ボス側締結面を、前記締結対象の部材の前記部材側締結面に同軸に重ね合わせ、
締結ボルトを用いて前記ボスと前記締結対象の部材を締結し、
前記締結ボルトによるボルト軸力によって、前記突起側締結面の前記係合用突起を、他方の前記締結面から所定の食い込み深さまで食い込ませることを特徴としている。
本発明を適用したカップ型の波動歯車減速機の斜視図である。 波動歯車減速機の縦断面図である。 波動歯車減速機の可撓性外歯歯車のボスと負荷側の出力軸の締結部分を示す縦断面図である。 図3の締結部分の構成部品を分解した状態で示す縦断面図である。 (a)はボス側締結面の一部を示す部分拡大平面図、(b)は部分拡大断面図、(c)は部分拡大断面図である。 係合用突起のケミカルエッチングにより製造する工程を示す説明図である。 (a)は係合用突起の別の例を示す部分拡大断面図、(b)は部分拡大断面図、(c)は部分拡大断面図である。 (a)は係合用突起の別の例を示す部分拡大断面図、(b)は部分拡大断面図、(c)は部分拡大断面図である。 (a)は円錐突起が鋼材表面に押し込まれた場合の状態を示す説明図であり、(b)は係合用突起がボスに食い込んだ場合の状態を示す説明図である。 頂面の径の異なる係合用突起における食い込み深さと近似摩擦係数の関係を示すグラフである。
以下に、図面を参照して、本発明を適用したカップ形状の可撓性外歯歯車を備えた波動歯車装置の実施の形態を説明する。なお、本発明は、シルクハット形状の可撓性外歯歯車を備えた波動歯車装置にも適用可能である。
(波動歯車装置)
図1は波動歯車装置を示す斜視図であり、図2はその縦断面図である。波動歯車装置1は、円環状の剛性内歯歯車2と、剛性内歯歯車2にかみ合い可能なカップ形状の可撓性外歯歯車3と、可撓性外歯歯車3を楕円状に撓めて剛性内歯歯車2に対して部分的にかみ合わせている楕円形輪郭の波動発生器4とを備えている。
カップ形状の可撓性外歯歯車3は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部5と、この後端縁から内方に延びる円環状のダイヤフラム6と、ダイヤフラム6の内周縁に連続して形成した円環状のボス7と、円筒状胴部5の開口端側の外周面部分に形成した外歯8とを備えている。なお、シルクハット形状の可撓性外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、この後端縁から半径方向の外方に延びる円環状のダイヤフラムと、ダイヤフラムの外周縁に連続して形成した円環状のボスと、円筒状胴部の開口端側の外周面部分に形成した外歯とを備えている。
可撓性外歯歯車3における外歯8が形成された円筒状胴部5の部分の内側に、波動発生器4が嵌め込まれている。波動発生器4によって、円筒状胴部5は楕円状に撓められ、楕円状形状における長軸方向の両端に位置する外歯8の部分が、剛性内歯歯車2の内歯9にかみ合っている。
波動発生器4は、モーター軸等の回転入力軸(図示せず)が連結固定され、当該回転入力軸によって回転駆動される。波動発生器4が回転すると、両歯車2、3のかみ合い位置が周方向に移動する。この結果、両歯車の歯数差に応じて、両歯車の間に相対回転が発生する。本例では、剛性内歯歯車2が不図示の固定側の部材に固定されており、可撓性外歯歯車3が減速回転出力要素となっている。可撓性外歯歯車3の減速回転が、負荷側の部材(締結対象の部材)に出力される。
図3は可撓性外歯歯車3と締結対象の出力部材の締結部分を示す縦断面図であり、図4はその構成部品を分解して示す説明図である。可撓性外歯歯車3の円環状のボス7には、負荷側の出力部材11が締結固定される。締結固定のために、円環状の取付け用フランジ12および複数本の締結ボルト13が用いられる。
出力部材11の後端部には大径の部材側フランジ14が形成されており、部材側フランジ14の円形の後端面は、その中心軸線に直交する部材側締結面15である。部材側締結面15は、ボス7の外側端面であるボス側締結面16に同軸に重ねられる。ボス側締結面16は装置軸線1aに直交する端面である。ボス7の内側端面には取付け用フランジ12が同軸に重ねられる。部材側フランジ14にはボルト穴が円周方向に一定の間隔で形成され、ボス7および取付け用フランジ12にはボルト挿通穴が同じく円周方向に一定の間隔で形成されている。これらのボルト穴、ボルト挿通穴が一致する状態に3部材が同軸に重ねられ、取付け用フランジ12の側から挿入した締結ボルト13によって、これら3部材が所定のボルト軸力で締結固定されている。
図5(a)〜(c)はボス側締結面16の表面を拡大して示す部分拡大平面図、b−b線で切断した場合の部分拡大断面図、および、c−c線で切断した場合の部分拡大断面図である。
ボス側締結面16には、フォトエッチング加工によって、所定ピッチで所定形状の係合用突起20が一体形成されている。係合用突起20は一定のピッチでマトリックス状に配列されており、隣接する係合用突起のピッチPx、Pyは共に0.2mm〜0.5mmの範囲内の値である。係合用突起20の配列形態はマトリックス状の配列形態以外の配列形態であってもよい。
係合用突起20のそれぞれは、ボス側締結面16から垂直に突出している先細り形状の突起である。係合用突起20の先端は、ボス側締結面16に平行な平坦な頂面となっている。また、係合用突起20における、その突出方向に直交する断面形状は円形である。すなわち、本例では、係合用突起20は、全体として円錐台形状に近似した形状の突起であり、その中心軸線20aはボス側締結面16に垂直である。係合用突起20の外周面20bは先端に向けて先細りの湾曲面から形成されている。係合用突起20の頂面20cは中心軸線20aに直交する平坦な円形面となっている。
係合用突起20における頂面20cの最大径Lは0.01mm〜0.05mmの範囲内の値である。係合用突起20の高さHは、頂面20cの最大径Lの1.0倍から1.2倍の範囲内の値である。したがって、高さHは0.06mm以下である。また、係合用突起20は、10mm当り40〜250個の範囲内の値となる密度で形成されている。
図示の例においては、係合用突起20の頂面20cの径Lが0.05mm、高さHが0.065mm、ピッチPx、Pyが共に0.2mmである。
また、ボス側締結面16の表面部分および係合用突起20の硬度はHRC45以上である。可撓性外歯歯車3のブランクとして硬度がHRC45以上のものを用いればよい。あるいは、ブランクの硬度がHRC45未満の場合には、フォトエッチング加工によって係合用突起20を形成する前の段階あるいは後の段階において、ボス側締結面16に対して、熱処理、浸炭処理、窒化処理等の表面処理を施して、ボス側締結面16の表面部分および係合用突起20の硬度をHRC45以上にしてもよい。可撓性外歯歯車3の素材硬度は一般にHRC36〜45の間であり、出力部材11の素材硬度も同様である。ボス側締結面16、係合用突起20の硬度を、締結側の部材側締結面15の硬度以上にしておくことが望ましい。
ここで、係合用突起20の形成は、一般的なフォトエッチング加工によって行うことができる。例えば、図6に示すように、可撓性外歯歯車3に歯切加工を行った後に、そのボス7の外側端面16Aを覆う状態にフォトレジスト膜31を形成する(図6(a)、(b))。次に、フォトレジスト膜31に露光および現像を行ってフォトレジスト膜にマスキングパターンを形成する(図6(c))。この後は、外側端面16Aの露出面部分に例えばウエットエッチングを行って、係合用突起20を形成する(図6(d))。そして、フォトレジスト膜31のマスキングパターンを剥離除去し、洗浄・乾燥工程等の後処理を行う(図6(e))。これにより、マスキングパターンが円形の場合には略円錐台状の係合用突起20が、ボス側締結面16に一体形成される。マスキングパターンが四角形、三角形の場合には、四角錐台状、三角錐台状の係合用突起が形成される。
図7、図8には係合用突起20の別の形状を示してある。図7に示す係合用突起20Aは全体として略四角錐台の形状をしている。例えば、係合用突起20Aの頂面は正四角形であり、その幅Lは0.05mm、高さHは0.06mm、ピッチPは0.2mmである。また、図8に示す係合用突起20Bは全体として略三角錐台の形状をしている。例えば、係合用突起20Bの頂面は正三角形であり、その正三角形の幅Lは0.06mmである。係合用突起20Bの高さHは0.06mm、ピッチPは0.2mmである。また、マトリックス状に配列されている係合用突起20Bの一方の列においては、一つ置きに、三角形の向きが反転している。
この構成の可撓性外歯歯車3のボス7に締結対象の出力部材11を締結する場合には、ボス側締結面16を、締結対象の部材側締結面15に同軸に重ねあわせ、ボス7の反対側に取付け用フランジ12を重ね合わせる。この状態で、締結ボルト13を取付けフランジ12の側から挿入して、出力部材11、ボス7および取付けフランジ12の3部材を締結固定する。締結ボルト13のボルト軸力によって、ボス側締結面16の係合用突起20が、締結対象の部材側締結面15から所定の食い込み深さまで食い込む。係合用突起20が部材側締結面15に食い込むことにより、大きな摩擦力が締結面の間に発生する。
可撓性外歯歯車3と出力部材11の締結部分において、ボス側締結面16の係合用突起20が部材側締結面15に食い込んだ場合の締結力は、鋼の掘り起しに伴う摩耗に近似できる。図9(a)を参照して説明すると、円錐突起が鋼材の締結面に押し込まれた場合を想定する。n個の円錐突起が締結面に接触しているとする。太線矢印で示す進行方向の円錐突起の投影面積(三角形)Atは次式で表される。
At=n・r・d=n・r・r・cotθ=n・r・(1/tanθ)
但し、r:円錐突起による圧痕の平均半径
θ:円錐突起の半頂角
d:深さ
円錐突起による圧痕面積は次式のように近似できる。
円錐突起による圧痕面積≒真実接触面積Ar=P/Pm=n・πr
P:全荷重
Pm:真実接触面積の平均面圧
したがって、Fを掘り起し抵抗力(摩擦力)とすると、摩擦係数μは次式で表すことができる。
摩擦係数μ=F/P=At・Pm/Ar・Pm=At/Ar
=1/(π・tanθ)
円錐突起のθが45degの場合には、μ=0.3183になる。
図9(b)には、本例の円錐台状の係合用突起20を部材側締結面15に食い込ませた場合を示してある。この場合には、次のように各値を近似することができる。
食い込み深さx≒d
食い込み投影面積AT≒At
圧痕面積AR≒Ar
近似摩擦係数Μ=AT/AR
ここで、締結部分の伝達トルクは、係合用突起20を部材側締結面15に食い込ませた場合における締結面の摩擦係数に大きく影響される。摩擦係数は、上記のように、食い込み投影面積ATおよび圧痕面積ARによって規定できる。すなわち、摩擦係数は、主として、係合用突起20の形状・サイズ、食い込み深さ、ボス側締結面16と部材側締結面15の間の硬度差により決まる。
したがって、係合用突起20の形状・サイズ、ボス7の側の硬度および出力部材11の側の硬度を適切に設定することにより、目標とする摩擦係数の締結面を得ることができる。本例ではフォトエッチング加工によって円錐台状の係合用突起20が形成される。このような形状の係合用突起20の頂面の大きさL、突起高さH、および硬度を上記のように設定することで、大きな摩擦係数を得ることができる。
また、突起数nは、全圧痕面積(AR×n)による素材のせん断強さで制限される。本例では、ボス7のせん断強さを考慮して、突起数nを、10mm当り40〜250個の範囲内の値としている。
さらに、同一のボルト軸力を与えた場合に、係合用突起の食い込み深さxは突起の頂面の形状により異なる。係合突起の頂面の形状が円形、四角形、三角形の場合には、それ以外が同一条件とすると、三角形の場合が最も食い込み易く、円形の場合が最も食い込みにくい。また、硬度の高い締結面よりも硬度の低い締結面の方が食い込み深さxが大きくなる。さらに、係合突起の食い込み深さxは、係合突起の頂面の面積により異なり、面積が小さい方が食い込み易い。同様に、係合突起の頂面の総面積が小さい方が、総面積の大きい場合に比べて、食い込み易い。したがって、ボス側締結面16の大きさ、必要伝達トルク、加えられるボルト軸力に応じて、係合用突起20の大きさ、形状(頂面の形状、面積、突起高さ)、係合用突起20の配列ピッチおよび単位面積当たりの個数、並びに、各部の硬度を適切に設定すればよい。
図10は、円錐台形状の係合用突起20の場合において、円形の頂面の径を変えた場合における食い込み深さ(押し込み深さ)と近似摩擦係数の関係の一例を示すグラフである。係合用突起20をマトリックス状に配置し、隣接配置された係合用突起20のピッチPを0.2mm〜0.5mmとし、係合用突起20の頂面の最大径Lを0.03mm、0.04mmおよび0.05mmの3種類とし、係合用突起20の高さを突起の頂面の最大径Lの1.0倍から1.2倍とした。
このグラフから分かるように、係合用突起20の頂面の最大径Lが0.03mmの場合には、食い込み深さを0.01mm〜0.025mmとすれば近似摩擦係数を0.35以上にできる。頂面の最大径Lが0.04mmの場合には、食い込み深さを0.015mm〜0.035mmにすれば近似摩擦係数を0.35以上にできる。頂面の最大径Lが0.05mmの場合には、食い込み深さを0.020mm〜0.040mmにすれば近似摩擦係数を0.35以上にできる。また、0.03mm〜0.05mmの場合には、食い込み深さを略0.015mm〜0.025mmにすれば、近似摩擦係数を略0.35以上にすることができる。
(その他の実施の形態)
なお、本発明の可撓性外歯歯車の締結方法では、締結対象の部材の部材側締結面に、係合用突起を形成しておくことも可能である。この場合には、係合用突起が形成されている部材の硬度を他方の部材の硬度以上としておけばよい。また、ボス側締結面および部材側締結面の双方に係合用突起を形成しておくことも可能である。この場合には、双方の部材の硬度を同程度としておけばよい。
本発明を適用したカップ型の波動歯車減速機の斜視図である。 波動歯車減速機の縦断面図である。 波動歯車減速機の可撓性外歯歯車のボスと負荷側の出力軸の締結部分を示す縦断面図である。 図3の締結部分の構成部品を分解した状態で示す縦断面図である。 (a)はボス側締結面の一部を示す部分拡大平面図、(b)は部分拡大断面図、(c)は部分拡大断面図である。 係合用突起のケミカルエッチングにより製造する工程を示す説明図である。 (a)は係合用突起の別の例を示す部分拡大平面図、(b)は部分拡大断面図、(c)は部分拡大断面図である。 (a)は係合用突起の別の例を示す部分拡大平面図、(b)は部分拡大断面図、(c)は部分拡大断面図である。 (a)は円錐突起が鋼材表面に押し込まれた場合の状態を示す説明図であり、(b)は係合用突起がボスに食い込んだ場合の状態を示す説明図である。 頂面の径の異なる係合用突起における食い込み深さと近似摩擦係数の関係を示すグラフである。
上記の課題を解決するために、本発明の波動歯車装置の可撓性外歯歯車の製造方法は、
前記可撓性外歯歯車が、
締結対象の部材に締結されるボスと、
前記ボスに形成され、前記締結対象の部材部材側締結面に当接するボス側締結面と、
前記ボス側締結面に所定ピッチで形成された所定サイズの複数の係合用突起と、
を有し、
前記ボス側締結面および前記係合用突起の硬度はHRC45以上であり、
前記係合用突起は、前記ボス側締結面から垂直に突出している先細り形状の突起であり、
前記係合用突起の先端は、前記ボス側締結面に平行な平坦な頂面となっており、
前記係合用突起における、その突出方向に直交する断面形状は、円形、四角形あるいは三角形であり、
隣接配置された前記係合用突起のピッチは0.2mm〜0.5mmであり、
前記係合用突起の頂面の最大径あるいは最大幅は0.01mm〜0.05mmであり、
前記係合用突起の高さは、前記突起の頂面の最大径あるいは最大幅の1.0倍から1.2倍であり、
前記係合用突起を、前記ボス側締結面にフォトエッチング加工を施すことにより、一体形成することを特徴としている。

Claims (10)

  1. 締結対象の部材に締結されるボスと、
    前記ボスに形成され、前記締結対象の部材の部材側締結面に当接するボス側締結面と、
    前記ボス側締結面に所定ピッチで形成された所定サイズの複数の係合用突起と、
    を有し、
    前記係合用突起は、前記ボス側締結面にフォトエッチング加工を施すことにより、一体形成された突起であり、
    前記ボス側締結面および前記係合用突起の硬度はHRC45以上であることを特徴とする波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
  2. 前記係合用突起は、前記ボス側締結面から垂直に突出している先細り形状の突起であり、
    前記係合用突起の先端は、前記ボス側締結面に平行な平坦な頂面となっており、
    前記係合用突起における、その突出方向に直交する断面形状は、円形、四角形あるいは三角形である請求項1に記載の波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
  3. 隣接配置された前記係合用突起のピッチは0.2mm〜0.5mmであり、
    前記係合用突起の頂面の最大径あるいは最大幅は0.01mm〜0.05mmであり、
    前記係合用突起の高さは、前記突起の頂面の最大径あるいは最大幅の1.0倍から1.2倍である請求項2に記載の波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
  4. 前記係合用突起は、10mm当り40〜250個の密度で配置されている請求項3に記載の波動歯車装置の可撓性外歯歯車。
  5. 剛性内歯歯車と、
    前記剛性内歯歯車にかみ合い可能な可撓性外歯歯車と、
    前記可撓性外歯歯車を楕円状に撓めて前記剛性内歯歯車に対して部分的にかみ合わせており、回転に伴って両歯車のかみ合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、
    を有し、
    前記可撓性外歯歯車は、請求項1ないし4のうちのいずれか一つの項に記載の可撓性外歯歯車であることを特徴とする波動歯車装置。
  6. 波動歯車装置の可撓性外歯歯車を締結対象の部材に締結する可撓性外歯歯車の締結方法であって、
    請求項1ないし4のうちのいずれか一つの項に記載の前記可撓性外歯歯車の前記ボス側締結面を、前記締結対象の部材の部材側締結面に同軸に重ね合わせ、
    締結ボルトを用いて前記ボスと前記締結対象の部材を締結し、
    前記締結ボルトのボルト軸力によって、前記ボス側締結面の前記係合用突起を、前記締結対象の部材に対して前記部材側締結面から所定の食い込み深さまで食い込ませることを特徴とする可撓性外歯歯車の締結方法。
  7. 波動歯車装置の可撓性外歯歯車を締結対象の部材に締結する可撓性外歯歯車の締結方法であって、
    前記締結対象の部材には部材側締結面が形成され、
    前記締結対象の部材を締結するために前記可撓性外歯歯車に設けたボスには、ボス側締結面が形成され、
    前記部材側締結面および前記ボス側締結面のうちの少なくとも一方の締結面は突起側締結面であり、
    当該突起側締結面には、所定ピッチで所定サイズの複数の係合用突起が、フォトエッチング加工により、一体形成され、
    前記突起側締結面の硬度は、他方の前記締結面の硬度と同一あるいはそれ以上の硬度であり、
    前記可撓性外歯歯車の前記ボス側締結面を、前記締結対象の部材の前記部材側締結面に同軸に重ね合わせ、
    締結ボルトを用いて前記ボスと前記締結対象の部材を締結し、
    前記締結ボルトによるボルト軸力によって、前記突起側締結面の前記係合用突起を、他方の前記締結面から所定の食い込み深さまで食い込ませることを特徴とする可撓性外歯歯車の締結方法。
  8. 前記係合用突起は、前記突起側締結面から垂直に突出している先細り形状の突起であり、
    前記係合用突起の先端は、前記突起側締結面に平行な平坦な頂面となっており、
    前記係合用突起における、その突出方向に直交する断面形状は、円形、四角形あるいは三角形である請求項7に記載の可撓性外歯歯車の締結方法。
  9. 隣接配置された前記係合用突起のピッチは0.2mm〜0.5mmであり、
    前記係合用突起の頂面の最大径あるいは最大幅は0.01mm〜0.05mmであり、
    前記係合用突起の高さは、前記突起の頂面の最大径あるいは最大幅の1.0倍から1.2倍である請求項8に記載の可撓性外歯歯車の締結方法。
  10. 前記係合用突起は、10mm当り40〜250個の密度で配置されている請求項9に記載の可撓性外歯歯車の締結方法。
JP2014530454A 2013-05-08 2013-05-08 可撓性外歯歯車の製造方法、波動歯車装置の製造方法および可撓性外歯歯車の締結方法 Active JP5885848B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/002966 WO2014181374A1 (ja) 2013-05-08 2013-05-08 可撓性外歯歯車、波動歯車装置、および可撓性外歯歯車の締結方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5885848B2 JP5885848B2 (ja) 2016-03-16
JPWO2014181374A1 true JPWO2014181374A1 (ja) 2017-02-23

Family

ID=51866883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014530454A Active JP5885848B2 (ja) 2013-05-08 2013-05-08 可撓性外歯歯車の製造方法、波動歯車装置の製造方法および可撓性外歯歯車の締結方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9394985B2 (ja)
JP (1) JP5885848B2 (ja)
KR (1) KR101542488B1 (ja)
CN (1) CN104285075B (ja)
DE (1) DE112013000538B4 (ja)
TW (1) TWI540273B (ja)
WO (1) WO2014181374A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9500234B2 (en) * 2013-05-08 2016-11-22 Harmonic Drive Systems Inc. Fastening friction plate, and fastening and fixing structure for strain wave gearing and output member
KR101906818B1 (ko) * 2014-12-05 2018-10-11 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈 파동기어장치의 가요성 외치기어와 축부재의 체결구조
CN107210686B (zh) * 2015-02-13 2019-02-19 谐波传动系统有限公司 波动齿轮装置及波动发生器
JP6530873B1 (ja) 2019-02-01 2019-06-12 株式会社不二機販 波動歯車減速機用歯車の表面処理方法
US12011146B2 (en) 2020-04-30 2024-06-18 Ambu A/S Method of assembly of an endoscope control system
USD971978S1 (en) * 2020-09-09 2022-12-06 Harmonic Drive Systems Inc. Speed reducer
WO2023026432A1 (ja) * 2021-08-26 2023-03-02 ファナック株式会社 回転力を伝達するロボットの動力伝達機構およびロボットの駆動装置
CN114110136B (zh) * 2021-11-30 2024-01-26 重庆大学 复波式活齿减速器内齿廓设计方法及两级减速器
USD982638S1 (en) * 2021-12-30 2023-04-04 Cloudminds Robotics Co., Ltd. Harmonic actuator

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5089741A (ja) 1973-12-18 1975-07-18
JPS59133824A (ja) 1983-01-21 1984-08-01 Kobe Steel Ltd フランジ継手
JPH0433486Y2 (ja) * 1986-11-27 1992-08-11
JPH0783211A (ja) * 1993-06-25 1995-03-28 Sumikin Seiatsuhin Kogyo Kk 摩擦板及び摩擦接合方法
JPH1059192A (ja) * 1996-08-20 1998-03-03 Mitsuba Corp 操舵装置
DE19823928A1 (de) 1998-05-28 1999-12-09 Kempten Elektroschmelz Gmbh Verbindungselement zur kraftschlüssigen Verbindung von Bauteilen
JP2002339990A (ja) * 2001-05-22 2002-11-27 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd 軽量ベアリングおよび波動歯車装置
CN101428519A (zh) * 2007-11-05 2009-05-13 飞龙文具股份有限公司 滑盖式修正带及其替换用带芯组件
FR2934340B1 (fr) * 2008-07-23 2010-09-10 Snecma Procede pour augmenter le coefficient d'adherence entre deux pieces solidaires en rotation d'un rotor
DE102011106009A1 (de) * 2011-06-30 2013-01-03 Borgwarner Inc. Verfahren zur Erzeugung eines Vertiefungsmusters in der Reibfläche eines Reibteils und Reibteil für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung mit einem solchen Vertiefungsmuster
CN202684876U (zh) * 2012-05-02 2013-01-23 夏燃燃 一种新型的电动工具齿轮箱

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140142233A (ko) 2014-12-11
DE112013000538T5 (de) 2015-04-30
KR101542488B1 (ko) 2015-08-06
CN104285075B (zh) 2017-07-18
TWI540273B (zh) 2016-07-01
US9394985B2 (en) 2016-07-19
US20150240929A1 (en) 2015-08-27
WO2014181374A1 (ja) 2014-11-13
CN104285075A (zh) 2015-01-14
TW201506280A (zh) 2015-02-16
DE112013000538B4 (de) 2023-02-02
JP5885848B2 (ja) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5885848B2 (ja) 可撓性外歯歯車の製造方法、波動歯車装置の製造方法および可撓性外歯歯車の締結方法
JP5885849B2 (ja) 波動歯車装置と出力部材の締結固定方法
US8888374B1 (en) Bearing with antiskid design
JP6323397B2 (ja) ワンウェイクラッチの取り付け構造
WO2016158239A1 (ja) 遊星歯車装置
JP6362528B2 (ja) 波動歯車装置の可撓性外歯歯車と軸部材の締結構造
KR20090098533A (ko) 하모닉 감속기 치형 구조
JP6583721B2 (ja) ダブルナット及びその製造方法
US20190003567A1 (en) Bearing wave generator assembly
JP6342015B2 (ja) 波動歯車装置の可撓性外歯歯車と軸部材の締結構造
JP6275235B2 (ja) 自動ドア装置
EP3572691B1 (en) Wave gear device
JP5325867B2 (ja) 回転力伝達機構
JP2015163763A (ja) 自動ドア装置のシャフトとプーリーの取り付け方法
JP5415492B2 (ja) 自動ドア装置
JP6677451B2 (ja) 内燃機関のタービン軸に取り付けられるピニオンを作成する方法
JP2014202271A (ja) 軸継手
JP2020079601A (ja) 差動装置
JP2014062453A (ja) 自動ドア装置
JPH05272600A (ja) 差動歯車装置用ワッシャ

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5885848

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250