KR20140001202A

KR20140001202A - 파동 기어 장치 및 가요성 내치 기어

Info

Publication number: KR20140001202A
Application number: KR1020137008948A
Authority: KR
Inventors: 사토루 카나이
Original assignee: 가부시키가이샤 하모닉 드라이브 시스템즈
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2014-01-06
Also published as: DE112012000188T5; US20130319151A1; US20150167814A1; JP5496416B1; CN103562594B; WO2013179354A1; JPWO2013179354A1; DE112012000188B4; US8997607B2; CN103562594A; KR101423218B1

Abstract

본 발명의 파동 기어 장치(1)에서는, 컵 형상의 가요성 외치기어(2)의 내측에 링형상의 강성 외치기어(3)가 배치되어 있다. 가요성 내치기어(2)의 내치 형성 부분(16)과, 파동 발생기(4)에 의해 가압되어 타원형상으로 휘어지는 피가압 원통 부분(17)이, 중심축선(1a)의 방향으로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 가요성 외치기어(4)의 내측에 파동 발생기(4)가 배치되며, 상기 파동 발생기(4)에 의해 피가압 원통부분(17)을 그 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압함으로써, 상기 피가압 원통부분(17)이 타원형상으로 휘어 있다. 파동 기어 장치(1)의 외경 치수가 가요성 외치기어(2)의 외경 치수에 따라 정해지므로, 외경 치수가 작은 파동 기어 장치를 실현할 수 있다.

Description

파동 기어 장치 및 가요성 내치 기어{WAVE GEAR DEVICE AND FLEXIBLE EXTERNALLY TOOTHED GEAR}

본 발명은, 가요성 내치기어의 외측 공간을 유효 이용 가능한 파동 기어 장치에 관한 것이다.

파동 기어 장치로서는, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 컵형(a cup-type)으로 불리는 것이 알려져 있으며, 이러한 형식의 파동 기어 장치에서는, 강성 외치기어(rigid externally toothed gear)의 내측에 배치된 가요성 내치기어(flexible internally toothed gear)가 컵 형상을 하고 있다. 가요성 내치기어는, 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부와, 그 일방의 단부로부터 반경 방향의 내측으로 연장되어 있는 다이어프램과, 다이어프램의 내주 가장자리에 연속하여 형성되어 있는 두꺼운 링형상 혹은 원반형상의 보스(boss)를 구비하고 있다. 원통형상 몸체부에 있어서의 다이어프램과는 반대측의 개구 가장자리 측의 부위가 내치 형성 부분이며, 그 외주면에 외치가 형성되어 있다.

가요성 내치기어는, 그 내치 형성 부분의 내측에 장착되어 있는 타원형상 윤곽의 파동 발생기에 의해 타원형상으로 휘어지며, 강성 외치기어에 대해서 부분적으로 서로 맞물려 있다. 파동 발생기를 회전시키면, 양 기어의 맞물림 위치가 둘레 방향으로 이동하며, 양 기어의 톱니수(number of teeth) 차이에 따른 상대 회전이 양 기어의 사이에 발생한다. 일방의 기어를 회전하지 않도록 고정해둠으로써, 타방의 기어로부터 감속 회전이 출력된다. 파동 발생기는, 링형상의 강성의 캠판(annular rigid cam plate)과, 이 캠판의 타원형상 윤곽의 외주면에 장착된 웨이브 베어링(wave bearing)으로 구성되어 있다.

또, 파동 기어 장치로서는, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 실크햇형(silk-hat-type)으로 불리는 것이 알려져 있으며, 이 형식의 파동 기어 장치는, 강성 외치기어의 내측에 배치된 가요성 내치기어가 실크햇형상을 하고 있다. 가요성 내치기어는, 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부와, 그 일방의 단부로부터 반경 방향의 외측으로 확대되어 있는 다이어프램과, 다이어프램의 외주 가장자리에 연속하여 형성되어 있는 두꺼운 링형상 보스를 구비하고 있다. 원통형상 몸체부에 있어서의 다이어프램과는 반대측의 개구 가장자리 측의 부위가 내치 형성 부분이며, 그 외주면에 외치가 형성되어 있다.

가요성 내치기어는, 그 내치 형성 부분의 내측에 장착되어 있는 타원형상 윤곽의 파동 발생기에 의해 타원형상으로 휘어지며, 강성 외치기어에 대해서 부분적으로 서로 맞물려 있다. 파동 발생기를 회전시키면, 양 기어의 맞물림 위치가 둘레 방향으로 이동하며, 양 기어의 톱니수 차이에 따른 상대 회전이 양 기어의 사이에 발생한다. 일방의 기어를 회전하지 않도록 고정해둠으로써, 타방의 기어로부터 감속 회전이 출력된다. 파동 발생기는, 링형상의 강성의 캠판과, 이 캠판의 타원형상 윤곽의 외주면에 장착된 웨이브 베어링으로 구성되어 있다.

게다가, 파동 기어 장치로서는, 특허 문헌 3에 개시되어 있는 바와 같은 플랫형(flat-type)으로 불리는 것이 알려져 있으며, 이러한 형식의 파동 기어 장치에서는, 강성 외치기어의 내측에 배치된 가요성 내치기어가, 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부와, 이 원형 외주면에 형성된 외치를 구비한 심플한 형상을 하고 있다.

가요성 내치기어의 외측에는 2개의 강성 외치기어가 병렬 배치되어 있으며, 그 내측에 장착되고 있는 타원형상 윤곽의 파동 발생기에 의해 타원형상으로 휘며, 강성 외치기어의 각각에 대하여 부분적으로 서로 맞물려 있다. 파동 발생기를 회전시키면, 가요성 내치기어와 2개의 강성 외치기어와의 사이의 맞물림 위치가 각각 둘레 방향으로 이동한다. 일방의 강성 외치기어의 톱니수(number of teeth)는 가요성 내치기어와 동일하고, 타방의 강성 외치기어의 톱니수는 가요성 내치기어보다 적다. 따라서, 가요성 내치기어는 톱니수가 동일한 강성 외치기어와 일체가 되어 회전하며, 톱니수가 다른 강성 외치기어와의 사이에는, 양 기어의 톱니수 차이에 따른 상대 회전이 발생한다. 일방의 강성 외치기어를 회전하지 않도록 고정해둠으로써, 타방의 강성 외치기어로부터 감속 회전이 출력된다. 파동 발생기는, 링형상의 강성의 캠판과, 이 캠판의 타원형상 윤곽의 외주면에 장착된 웨이브 베어링으로 구성되어 있다.

일본 특개 2012－072912호 공보 일본 특개 2009－257510호 공보 일본 특개 2009－156462호 공보

여기서, 종래에 있어서의 컵형의 파동 기어 장치에서는, 가장 외측에 위치하는 강성 내치기어에 의해 장치 외경(外徑) 치수가 규정된다. 강성 내치기어가 제약이 되어, 컵형의 파동 기어 장치의 외경 치수를 작게 하는 것에 한계가 있다.

또, 종래에 있어서의 실크햇형의 파동 기어 장치에서는, 실크햇 형상의 가요성 내치기어에 있어서의 원통형상 몸체부 일단으로부터 반경 방향의 외측으로 다이어프램이 연장되며, 그 외주 가장자리에 링형상의 보스가 형성되어 있다. 또, 원통형상 몸체부의 외측에는 강성 내치기어가 배치되어 있다. 이와 같이 원통형상 몸체부의 외주 부분에는, 다이어프램 및 보스와, 강성 내치기어가 위치하고 있으며, 이들 사이에 큰 데드스페이스(dead space)가 생기기 쉽다.

한편, 종래에 있어서의 플랫형의 파동 기어 장치에서는, 원통형상의 가요성 내치기어의 외측에 배치된 2개의 강성 내치기어에 의해 장치 외경 치수가 규정된다. 따라서, 컵형의 파동 기어 장치의 경우와 마찬가지로, 강성 내치기어가 제약이 되어, 플랫형의 파동 기어 장치의 외경 치수를 작게 하는 것에 한계가 있다.

본 발명의 과제는, 외경 치수를 작게 하는데 적합한 컵형의 파동 기어 장치, 및, 컵 형상의 가요성 내치기어를 제안하는 것에 있다.

또, 본 발명의 과제는, 외주측의 스페이스를 유효 이용가능한 실크햇형의 파동 기어 장치, 및, 실크햇 형상의 가요성 내치기어를 제안하는 것에 있다.

게다가 본 발명의 과제는, 외경 치수를 작게 하는데 적합한 플랫형의 파동 기어 장치, 및 가요성 내치기어를 제안하는 것에 있다.

본 발명의 파동 기어 장치에서는, 내치기어를 반경 방향으로 휨 가능한 가요성 내치기어로 하고, 외치기어를 강성 외치기어로 하며, 가요성 내치기어의 내측에 강성 외치기어가 배치되어 있다. 또, 가요성 내치기어에 있어서의 내치 형성 부분과, 상기 가요성 내치기어에 있어서의 파동 발생기에 의해 가압되어 타원형상으로 휘는 피(被)가압 부분이, 상기 가요성 내치기어의 중심축선의 방향으로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 게다가, 가요성 내치기어의 내측에 파동 발생기가 배치되며, 상기 파동 발생기에 의해 피가압 부분을 그 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압함으로써, 상기 피가압 부분이 타원형상으로 휘어 있다.

이와 같이, 본 발명에서는, 가요성 내치기어의 원통형상 몸체부에 있어서, 내치 형성 부분과 피가압 부분을, 중심축선의 방향에 있어서의 다른 위치, 전형적으로는 서로 인접한 위치에 형성하고 있다. 내치 형성 부분과 피가압 부분을 중심축선의 방향으로 어긋나게 하고 있으므로, 파동 발생기를, 강성 외치기어와 마찬가지로, 가요성 내치기어의 원통형상 몸체부의 내측에 배치하고, 내측으로부터 피가압 부분을 외측으로 가압하여 상기 피가압 부분을 타원형상으로 휘어지게 하는 것이 가능하다. 피가압 부분을 타원형상으로 휘어지게 하면 원통형상 몸체부가 전체적으로 타원형상으로 휘어지며, 내치 형성 부분도 타원형상으로 휘므로, 상기 내치 형성 부분에 형성되어 있는 내치가 강성 외치기어의 외치에 대해서 부분적으로 서로 맞물린 상태를 형성할 수 있다.

본 발명의 파동 기어 장치에서는, 그 가요성 내치기어의 원통형상 몸체부의 내측에 강성 외치기어 및 파동 발생기가 배치되어 있으므로, 가요성 내치기어의 원통형상 몸체부의 외측 공간을 유효 활용할 수 있다.

컵형의 파동 기어 장치의 경우에는, 컵 형상의 가요성 내치기어의 외경 치수에 따라 장치 외경 치수가 정해진다. 가요성의 기어의 외측에 강성의 기어가 배치되어 있는 구성에 비해, 장치 외경 치수를 작게 하는 것이 용이하며, 설치 스페이스가 적어도 된다.

실크햇형의 파동 기어 장치의 경우에는, 실크햇 형상의 가요성 내치기어의 원통형상 몸체부의 외주측에 기어 등의 구성부품이 없기 때문에, 이 외주측의 공간이, 다이어프램 및 보스와 기어에 의해 구획된 데드스페이스로서 남는 경우가 없어, 부품 배치 스페이스 등으로서 유효하게 이용할 수가 있다.

플랫형의 파동 기어 장치의 경우에는, 원통 형상의 가요성 내치기어의 외경 치수에 따라 장치 외경 치수가 정해진다. 따라서 장치 외경 치수를 작게 하는 것이 용이하며, 설치 스페이스가 적어도 된다.

또, 본 발명에서는, 가요성 내치기어의 내측에, 윤활제의 공급 대상 혹은 그리스(grease) 도포 대상인 강성 외치기어 및 파동 발생기가 배열되어 있다. 따라서, 종래와 같이, 가요성의 기어의 외측 및 내측에 윤활 대상 부품이 배치되어 있는 경우에 비해, 윤활제의 공급 범위 혹은 그리스 도포 범위를 적게 할 수 있으며, 이러한 부위의 윤활을 효율적으로 행할 수가 있다.

도 1의 (a)는, 본 발명을 적용한 컵형의 파동 기어 장치의 실시의 형태를 나타내는 개략 단면(斷面)도이며, (b)는 그 개략 단면(端面)도이다.
도 2의 (a)는, 도 1의 컵 형상의 가요성 내치기어의 휨 상태를 모식적으로 나타내는 종단면도이며, (b)는 그 횡단면도이다.
도 3의 (a)는, 본 발명을 적용한 실크햇형(silk-hat-type)의 파동 기어 장치의 실시의 형태를 나타내는 개략 종단면도이며, (b)는 그 개략 단면도이다.
도 4의 (a)는, 도 3의 실크햇형의 가요성 내치기어의 휨 상태를 모식적으로 나타내는 종단면도이며, (b)는 그 횡단면도이다.
도 5의 (a)는, 본 발명을 적용한 플랫형의 파동 기어 장치의 실시의 형태를 나타내는 개략 종단면도이며, (b)는 그 개략 단면도이다.
도 6은, 도 5의 플랫형의 가요성 내치기어의 휨 상태를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다.

이하에 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 파동 기어 장치의 실시의 형태를 설명한다.

(실시의 형태 1：컵 형상의 파동 기어 장치)

도 1(a)는, 본 발명을 적용한 컵형의 파동 기어 장치의 실시의 형태를 나타내는 개략 단면도이며, (b)는 그 개략 단면도이다. 이들 도면을 참조하여 설명하면, 컵형의 파동 기어 장치(1)는, 컵 형상의 가요성 내치기어(2)와, 그 내측에 동 축상태로 배치되어 있는 링형상의 강성 외치기어(3)와, 가요성 내치기어(2)의 내측에 있어서의 강성 외치기어(3)의 인접 위치에 배치되어 있는 파동 발생기(4)를 구비하고 있다. 파동 발생기(4)는, 가요성 내치기어(2)를 타원형상으로 휘어지게 하며, 상기 가요성 내치기어(2)의 내치(5)가, 강성 외치기어(3)의 외치(6)에 대해서, 원주 방향으로 180도 떨어진 2부위(단축(短軸)(28) 상에 위치하는 부분)에서 서로 맞물린 상태를 형성한다.

파동 발생기(4)를, 파동 기어 장치(1)의 중심축선(1a)을 중심으로 하여 모터 등의 고속 회전 구동원에 의해 회전시키면, 외치(6)에 대한 내치(5)의 맞물림 위치가 원주 방향으로 이동한다. 내치(5)의 톱니수는 외치(6)의 톱니수에 대해서 2n매(n：양의 정수)만큼 많다. 일반적으로는 2매 많다. 따라서, 양 기어(2, 3)의 맞물림 위치가 원주 방향으로 이동하면, 양 기어의 톱니수차이에 따른 상대 회전이 양 기어의 사이에 발생한다. 일방의 기어는 회전하지 않도록 고정되며, 타방의 기어로부터 출력 회전이 취출(取出)된다.

가요성 내치기어(2)는, 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부(11)와, 이 원통형상 몸체부(11)에 있어서의 일방의 단부(11a)로부터 반경 방향의 내측으로 연장되어 있는 다이어프램(12)과, 이 다이어프램(12)의 내주 가장자리에 연속하여 형성되어 있는 두꺼운 링형상의 보스(13)를 구비하고 있다. 보스(13)에는 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 복수의 볼트구멍(14)이 형성되어 있어, 고정측 부재(fixed-side member) 혹은 부하측 부재(load-side member)(도시하지 않음)에 연결하여 고정가능하게 되어 있다.

원통형상 몸체부(11)는, 다이어프램(12)의 측으로부터 중심축선(1a)의 방향을 따라, 일정 길이의 원통 부분(15), 이것에 연속하고 있는 내치(5)가 형성되어 있는 내치 형성 원통부분(16), 및 이것에 연속하고 있는 피가압 원통부분(17)을 구비하고 있다. 피가압 원통부분(17)의 선단 가장자리가 가요성 내치기어(2)의 원통형상 몸체부(11)의 타방의 개구 가장자리(11b)로 되어 있다. 피가압 원통부분(17)은 후술하는 바와 같이 파동 발생기(4)에 의해 내측으로부터 외측으로 가압되어 타원형상으로 휘어지는 부분이다.

강성 외치기어(3)는, 내치 형성 원통부분(16)의 내측에 동심(同心)상으로 배치되어 있다. 강성 외치기어(3)에는 볼트구멍 등이 형성되어 있어, 고정측 부재 혹은 부하측 부재(도시하지 않음)에 연결하여 고정가능하게 되어 있다.

파동 발생기(4)는, 강성 외치기어(3)에 대해서 중심축선(1a)의 방향에 있어서의 개구 가장자리(11b) 측에 인접한 위치에 있어서, 원통형상 몸체부(11)의 피가압 원통부분(17)의 내측에 동심상으로 배치되어 있다. 파동 발생기(4)는, 강성의 링형상 부재(21)와, 이 내측에 장착되어 있는 웨이브 베어링(22)을 구비하고 있다. 링형상 부재(21)의 외주면(23)은 타원형상 윤곽을 한 일정폭의 면이다. 웨이브 베어링(22)은 반경 방향으로 휨 가능한 외륜(24), 내륜(25)을 구비하고 있고, 이들은, 타원형상 윤곽의 외주면(23)에 장착되어 타원 형상으로 휘어 있으며, 이들 사이에 형성되어 있는 타원형상의 궤도 내에 볼(balls, 26)이 롤링(轉動) 가능한 상태로 삽입되어 있다. 타원형상으로 휘어 있는 외륜(24)의 외주면에, 가요성 내치기어(2)의 원통형상 몸체부(11)의 피가압 원통부분(17)이 끼워 넣어져 타원형상으로 휘어 있다.

도 2(a)는 가요성 내치기어(2)의 휨 상태를 모식적으로 나타내는 종단면도이며, 도 2(b)는 가요성 내치기어(2)의 휨 상태 및 강성 외치기어(3)와의 서로 맞물린 상태를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다. 파동 발생기(4)에 의해 원통형상 몸체부(11)의 피가압 원통부분(17)이 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압되어 타원형상으로 휘어 있다. 이것에 의해, 원통형상 몸체부(11)는 전체적으로 타원형상으로 휜다. 또한, 휨량(amount of flexure)은 다이어프램(12) 측의 단부(11a)로부터 반대측의 개구 가장자리(11b)를 향해, 다이어프램(12)로부터의 거리에 따라 증가한다.

도 2(a)의 하반부분에 나타내는 바와 같이, 타원의 장축(27) 상의 위치에서는 다이어프램(12)으로부터의 거리에 따라서 휨량이 양(正)방향으로 점차 증가하며, 동 도면의 상반부분에 나타내는 바와 같이, 타원의 단축(28) 상의 위치에서는 휨량이 음(負)방향으로 점차 증가한다. 이 결과, 파동 발생기(4)에 의해 타원형상으로 휘어진 피가압 원통부분(17)에 인접한 내치 형성 원통부분(16)도 타원형상으로 휘어진다. 따라서, 내치 형성 원통부분(16)의 내치(5)도 타원형상으로 휘어지며, 그 단축(28) 상의 위치에 있는 내치 부분(5a, 5b)이 강성 외치기어(3)에 있어서의 외치 부분(6a, 6b)에 서로 맞물린 상태가 형성된다.

따라서, 가요성 내치기어(2)의 내측에 배치되어 있는 파동 발생기(4)는, 가요성 내치기어(2)의 외측에 있어서 강성 외치기어(3)에 대치하는 위치에 배치되어 있는 파동 발생기와 동일하게 기능한다.

다시, 도 1을 참조하여 설명하면, 이와 같이 구성된 컵형의 파동 기어 장치(1)에서는, 컵 형상의 가요성 내치기어(2)의 외측에는, 파동 기어 장치(1)의 구성부품은 배치되어 있지 않다. 따라서, 파동 기어 장치(1)의 외경 치수는 가요성 내치기어(2)의 외경 치수에 따라 정해지므로, 외경이 작은 파동 기어 장치를 실현할 수 있다. 또, 가요성 내치기어(2)의 외주측의 공간을 유효 이용할 수 있다.

또한, 강성 외치기어(3)와 파동 발생기(4)가, 가요성 내치기어(2)의 내측에 있어서 인접한 위치에 배치되어 있다. 따라서, 이들 부위가 가요성 내치기어(2)의 외측 및 내측으로 나뉘어 배치되어 있는 경우에 비해, 그리스 도포 범위가 적어도 된다. 따라서, 이들 부위의 윤활을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 상기 예에서는, 내치 형성 원통부분(16)에 대해서 개구 가장자리(11b)의 측에 피가압 원통부분(17)을 형성하고 있다. 피가압 원통부분(17)을 내치 형성 원통부분(16)에 대해서 다이어프램(12)의 측에 인접 배치하는 것도 가능하다. 또, 내치 형성 원통부분(16)에 대해서 중심축선(1a)의 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 피가압 원통부분(17)을 형성하는 것도 가능하다.

(실시의 형태 2：실크햇형의 파동 기어 장치)

도 3(a)는 본 발명을 적용한 실크햇형의 파동 기어 장치의 실시의 형태를 나타내는 개략 단면도이며, (b)는 그 개략 단면도이다. 이들 도면을 참조하여 설명하면, 실크햇형의 파동 기어 장치(31)는, 실크햇 형상의 가요성 내치기어(32)와, 그 내측에 동축상태로 배치되어 있는 강성 외치기어(33)와, 가요성 내치기어(32)의 내측에 있어서의 강성 외치기어(33)의 인접 위치에 배치되어 있는 파동 발생기(34)를 구비하고 있다. 파동 발생기(34)는, 가요성 내치기어(32)를 타원형상으로 휘어지게 하며, 상기 가요성 내치기어(32)의 내치(35)가, 강성 외치기어(33)의 외치(36)에 대해서, 원주 방향으로 180도 떨어진 2부위(단축 상에 위치하는 부분)에서 서로 맞물린 상태를 형성한다.

파동 발생기(34)를, 파동 기어 장치(31)의 중심축선(31a)을 중심으로 하여 모터 등의 고속 회전 구동원에 의해 회전시키면, 외치(36)에 대한 내치(35)의 맞물림 위치가 원주 방향으로 이동한다. 내치(35)의 톱니수는 외치(36)의 톱니수에 대해서 2n매(n：양의 정수)만큼 많다. 일반적으로는 2매 많다. 따라서, 양 기어(32, 33)의 맞물림 위치가 원주 방향으로 이동하면, 양 기어의 톱니수차이에 따른 상대 회전이 양 기어의 사이에 발생한다. 일방의 기어는 회전하지 않도록 고정되며, 타방의 기어로부터 출력 회전이 취출된다.

가요성 내치기어(32)는, 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부(41)와, 이 원통형상 몸체부(41)에 있어서의 일방의 단부(41a)로부터 반경 방향의 외측으로 연장되어 있는 다이어프램(42)과, 이 다이어프램(42)의 외주 가장자리에 연속하여 형성되어 있는 두꺼운 링형상의 보스(43)를 구비하고 있다. 보스(43)에는 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 복수의 볼트구멍(44)이 형성되어 있어, 고정측 부재 혹은 부하측 부재(도시하지 않음)에 연결하여 고정가능하게 되어 있다.

원통형상 몸체부(41)는, 다이어프램(42)의 측으로부터 중심축선(31a)의 방향을 따라, 일정 길이의 원통부분(45), 이것에 연속하고 있는 내치(35)가 형성되어 있는 내치 형성 원통부분(46), 및 이것에 연속하고 있는 피가압 원통부분(47)을 구비하고 있다. 피가압 원통부분(47)의 선단 가장자리가 가요성 내치기어(32)의 원통형상 몸체부(41)의 타방의 개구 가장자리(41b)로 되어 있다. 피가압 원통부분(47)은 후술하는 바와 같이 파동 발생기(34)에 의해 내측으로부터 외측으로 가압되어 타원형상으로 휘어지는 부분이다.

강성 외치기어(33)는, 내치 형성 원통부분(46)의 내측에 동심상으로 배치되어 있다. 강성 외치기어(33)에는 볼트구멍 등이 형성되어 있어, 고정측 부재 혹은 부하측 부재(도시하지 않음)에 연결하여 고정가능하게 되어 있다.

파동 발생기(34)는, 강성 외치기어(33)에 대해서 중심축선(31a)의 방향에 있어서의 개구 가장자리(41b) 측에 인접한 위치에 있어서, 원통형상 몸체부(41)의 피가압 원통부분(47)의 내측에 동심상으로 배치되어 있다. 파동 발생기(34)는, 강성의 링형상 부재(51)와, 이 외측에 장착되어 있는 웨이브 베어링(52)을 구비하고 있다. 링형상 부재(51)의 외주면(53)은 타원형상 윤곽을 한 일정폭의 면이다. 웨이브 베어링(52)은 반경 방향으로 휨 가능한 외륜(54), 내륜(55)을 구비하고 있으며, 이들은, 타원형상 윤곽의 외주면(53)에 장착되어 타원 형상으로 휘어 있으며, 이들 사이에 형성되어 있는 타원형상의 궤도 내에 볼(56)이 롤링 가능한 상태로 삽입되어 있다. 타원형상으로 휘어 있는 외륜(54)의 외주면에, 가요성 내치기어(32)의 원통형상 몸체부(41)의 피가압 원통부분(47)이 끼워 넣어져 타원형상으로 휘어 있다.

도 4(a)는 가요성 내치기어(32)의 휨 상태를 모식적으로 나타내는 종단면도이며, 도 4(b)는 가요성 내치기어(32)의 휨 상태 및 강성 외치기어(33)와의 서로 맞물린 상태를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다. 파동 발생기(34)에 의해 원통형상 몸체부(41)의 피가압 원통부분(47)이 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압 되어 타원형상으로 휘어지며, 이것에 의해, 원통형상 몸체부(41)는 전체적으로 타원형상으로 휜다. 또, 휨량은 다이어프램(42) 측의 단부(41a)로부터 반대측의 개구 가장자리(41b)를 향해, 다이어프램(42)으로부터의 거리에 따라 증가한다.

도 4(a)의 하반부분에 나타내는 바와 같이, 타원의 장축(57) 상의 위치에서는 다이어프램(42)으로부터의 거리에 따라서 휨량이 양의 방향으로 점차 증가하며, 동 도면의 상반부분에 나타내는 바와 같이, 타원의 단축(58) 상의 위치에서는 휨 량이 음의 방향으로 점차 증가한다. 이 결과, 파동 발생기(34)에 의해 타원형상으로 휘어진 피가압 원통부분(47)에 인접한 내치 형성 원통부분(46)도 타원형상으로 휘어진다. 따라서, 내치 형성 원통부분(46)의 외치(36)도 타원형상으로 휘어지며, 그 단축(58) 상의 위치에 있는 내치 부분(35a, 35b)이 강성 외치기어(33)에 있어서의 외치 부분(36a, 36b)에 서로 맞물린 상태가 형성된다.

따라서, 가요성 내치기어(32)의 내측에 배치되어 있는 파동 발생기(34)는, 종래와 같이 가요성 내치기어(32)의 내측에 있어서 강성 외치기어(33)에 대치하는 위치에 배치되어 있는 파동 발생기와 동일하게 기능한다.

다시, 도 3을 참조하여 설명하면, 이와 같이 구성된 실크햇형의 파동 기어 장치(31)에서는, 가요성 내치기어(32)의 내측에 강성 외치기어(33) 및 파동 발생기(34)가 배치되어 있다. 따라서, 가요성 내치기어(32)의 외측의 공간은, 파동 기어 장치(31)의 구성부품에 방해받지 않고, 부품, 배선 등의 설치 스페이스로서 유효 활용할 수 있다.

또, 강성 외치기어(33)와 파동 발생기(34)가, 가요성 내치기어(32)의 내측에 있어서 인접한 위치에 배치되어 있다. 따라서, 이들 부위가 가요성 내치기어(32)의 외측 및 내측에 배치되어 있는 경우에 비해, 그리스 도포 범위가 적어도 된다. 따라서, 이들 부위의 윤활을 효율적으로 행할 수가 있다.

게다가, 상기의 예에서는, 파동 발생기(34)를, 강성 외치기어(33)에 대해서, 가요성 내치기어(32)의 개구 가장자리(41b) 측에 배치하고 있다. 파동 발생기(34)를 강성 외치기어(33)에 대해서, 가요성 내치기어(32)의 다이어프램(42) 측에 배치하는 것도 가능하다. 즉, 피가압 원통부분(47)을 내치 형성 원통부분(46)에 대해서 다이어프램(42) 측에 인접 배치하는 것도 가능하다. 또, 내치 형성 원통부분(46)에 대해서 중심축선(31a)의 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 피가압 원통부분(47)을 형성하는 것도 가능하다.

(실시의 형태 3：플랫형의 중공(中空) 파동 기어 장치)

도 5(a)는 본 발명을 적용한 플랫형의 파동 기어 장치의 실시의 형태를 나타내는 개략 종단면도이며, (b)는 그 개략 단면도이다. 이들 도면을 참조하여 설명하면, 플랫형의 중공 파동 기어 장치(61)는, 원통 형상의 가요성 내치기어(62)와, 이 내측에 병렬 배치한 링형상의 제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)와, 가요성 내치기어(62)의 내측에 동축 상태로 배치되어 있는 제1, 제2 파동 발생기(64(1), 64(2))를 구비하고 있다.

제1, 제2 파동 발생기(64(1), 64(2))는, 제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)를 사이에 끼우고, 이들 양측에 인접 배치되어 있다. 제1 파동 발생기(64(1))는 제1 강성 외치기어(63S)에 대해서 중심축선(61a)의 방향에 있어서의 일방의 측에 인접 배치되어 있으며, 제2 파동 발생기(64(2))는 제2 강성 외치기어(63D)에 대해서 중심축선(61a)의 방향에 있어서의 타방의 측에 인접 배치되어 있다. 제1, 제2 파동 발생기(64(1), 64(2))는, 가요성 내치기어(62)를 타원형상으로 휘어지게 하며, 상기 가요성 내치기어(62)의 내치(65)가, 제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)의 외치(66S, 66D)에 대해서, 원주 방향으로 180도 떨어진 2부위(단축 상에 위치하는 부분)에서 서로 맞물린 상태를 형성한다.

파동 발생기(64(1), 64(2))를, 중공 파동 기어 장치(61)의 중심축선(61a)을 중심으로 하여 모터 등의 고속 회전 구동원에 의해 일체로 회전시키면, 외치(66S, 66D)에 대한 내치(65)의 맞물림 위치가 원주 방향으로 이동한다. 내치(65)의 톱니수는 외치(66D)와 동일하지만, 외치(66S)에 대해서는 2n매(n：양의 정수)만큼 많으며, 일반적으로는 2매 많다. 따라서, 제2 강성 외치기어(63D)는 가요성 내치기어 (62)와 일체가 되어 회전한다. 이것에 대해서, 제1 강성 외치기어(63S)와 가요성 내치기어(62)의 사이의 맞물림 위치가 원주 방향으로 이동하면, 양 기어의 톱니수차이에 따른 상대 회전이 양 기어의 사이에 발생한다. 예를 들면, 제1 강성 외치기어(63S)를 회전하지 않도록 고정하면, 타방의 제2 강성 외치기어(63D)는 가요성 내치기어(62)와 일체가 되어 회전하므로, 여기로부터 출력 회전을 취출할 수 있다.

가요성 내치기어(62)는, 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부(71)를 구비하고 있으며, 이 원통형상 몸체부(71)의 양측은 제1, 제2 개구 가장자리(71a, 71 b)로 되어 있다. 원통형상 몸체부(71)는, 중심축선(61a)의 방향을 따라서, 제1 개구 가장자리(71a)의 측으로부터, 일정 길이의 제1 피가압 원통 부분(77(1)), 내치 (65)가 형성되어 있는 내치 형성 원통부분(76), 및 제2 피가압 원통 부분(77(2))을 구비하고 있으며, 제2 피가압 원통부분(77(2))의 선단 가장자리가 타방의 개구 가장자리(71b)로 되어 있다. 제1 피가압 원통부분(77(1))은 후술하는 바와 같이 제1 파동 발생기(64(1))에 의해 내측으로부터 외측으로 가압되어 타원형상으로 휘어진 부분이며, 제2 피가압 원통부분(77(2))은 제2 파동 발생기(64(2))에 의해 내측으로부터 외측으로 가압되어 타원형상으로 휘어지는 부분이다.

제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)는, 내치 형성 원통부분(76)의 내측에 동심상으로 인접 배치되어 있다. 제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)의 각각은, 고정측 부재 혹은 부하측 부재(도시하지 않음)에 연결하여 고정가능하게 되어 있다.

제1, 제2 파동 발생기(64(1), 64(2))는 동일 구성의 것이며, 제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)에 대해서, 각각 개구 가장자리(71a, 71b) 측에 인접한 위치에 있어서, 원통형상 몸체부(71)의 제1, 제2 피가압 원통부분(77(1), 77(2))의 내측에 동심상으로 배치되어 있다. 제1, 제2 파동 발생기(64(1), 64(2))는 일체가 되어 동일 속도로 동일 방향으로 회전한다.

각 파동 발생기(64(1), 64(2))는, 강성의 링형상 부재(81)와, 이 외측에 장착되어 있는 웨이브 베어링(82)을 구비하고 있다. 링형상 부재(81)의 외주면(83)은 타원형상 윤곽을 한 일정폭의 면이다. 웨이브 베어링(82)은 반경 방향으로 휨 가능한 외륜(84), 내륜(85)을 구비하고 있고, 이들은, 타원형상 윤곽의 외주면(83)에 장착되어 타원 형상으로 휘어져 있으며, 이들 사이에 형성되어 있는 타원형상의 궤도 내에 볼(86)이 롤링 가능한 상태로 삽입되어 있다. 타원형상으로 휘어져 있는 외륜(84)의 외주면에는, 가요성 내치기어(62)의 원통형상 몸체부(71)의 제1, 제2 피가압 원통부분(77(1), 77(2))의 각각이 끼워 넣어져 타원형상으로 휘어져 있다.

도 6은 가요성 내치기어(62)의 휨 상태 및 제2 강성 외치기어(63D)와의 서로 맞물린 상태를 모식적으로 나타내는 횡단면도이다. 도 5(a), 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1, 제2 파동 발생기(64(1), 64(2))에 의해, 원통형상 몸체부(71)의 제1, 제2 피가압 원통 부분(77(1), 77(2))의 각각이, 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압되어 타원형상으로 휘어진다. 이것에 의해, 원통형상 몸체부(71)의 중심축선(61a)의 방향에 있어서의 각 위치에 있어서 동일한 타원형상의 형상으로 휜다.

따라서, 가요성 내치기어(62)의 내측에 배치되어 있는 제1, 제2 파동 발생기 (64(1), 64(2))는, 종래와 같이 가요성 내치기어(62)의 내측에 있어서 제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)에 대치하는 위치에 배치되어 있는 파동 발생기와 동일하게 기능한다.

다시, 도 5를 참조하여 설명하면, 이와 같이 구성된 플랫형의 중공 파동 기어 장치(61)에서는, 원통형의 가요성 내치기어(62)의 외측에는, 중공 파동 기어 장치(61)의 구성부품은 배치되어 있지 않다. 따라서, 중공 파동 기어 장치(61)의 외경 치수는 가요성 내치기어(62)의 외경 치수에 따라 정해지므로, 외경이 작은 파동 기어 장치를 실현할 수 있다. 또, 가요성 내치기어(2)의 외주측의 공간을 유효 이용할 수가 있다.

또, 제1, 제2 강성 외치기어(63S, 63D)와, 제1, 제2 파동 발생기(64(1), 64(2))가, 가요성 내치기어(62)의 외측에 있어서 병렬 배치되어 있다. 따라서, 이들 부위가 가요성 내치기어(62)의 외측 및 내측에 배치되어 있는 경우에 비해, 그리스 도포 범위가 적어도 된다. 따라서, 이들 부위의 윤활을 효율적으로 실시할 수가 있다.

또한, 상기의 예에서는, 피가압 원통 부분(77(1), 77(2))을 내치 형성 원통 부분(76)의 양측에 인접 배치하고 있다. 이들을 서로 떨어져 배치하는 것도 가능하다. 또, 일방의 피가압 원통부분 및, 이것에 대응하는 일방의 파동 발생기를 생략하고, 단일의 피가압 원통부분 및 단일의 파동 발생기를 구비한 구성을 채용하는 것도 가능하다.

Claims

가요성 내치기어와, 상기 가요성 내치기어의 내측에 배치한 강성 외치기어와, 상기 가요성 내치기어를 타원형상으로 휘게 하여 상기 강성 외치기어에 부분적으로 서로 맞물리는 동시에 양 기어의 맞물림 위치를 둘레 방향으로 이동시키는 파동 발생기를 가지며,
상기 가요성 내치기어는, 적어도 일방의 단부가 개구 가장자리로 되어 있는 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부를 구비하고 있고,
상기 원통형상 몸체부는, 내치가 형성되어 있는 내치 형성 부분과, 상기 내치 형성 부분을 타원형상으로 휘게 하기 위하여 상기 파동 발생기에 의해 반경 방향으로 가압되는 피가압 부분을 구비하고 있으며,
상기 내치 형성 부분 및 상기 피가압 부분은, 상기 가요성 내치기어의 중심축선의 방향을 따라 보았을 경우에, 상기 원통형상 몸체부에 있어서의 다른 부위에 형성되어 있고,
상기 파동 발생기는, 상기 원통형상 몸체부의 내측에 배치되며, 상기 피가압 부분을 그 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압하여 상기 피가압 부분을 타원형상으로 휘어지게 하고 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치.
제1항에 있어서,
상기 내치 형성 부분 및 상기 피가압 부분은 상기 중심축선의 방향으로 인접한 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치.
제2항에 있어서,
상기 피가압 부분은, 상기 원통형상 몸체부에 있어서의 상기 개구 가장자리로부터 상기 중심축선의 방향으로 소정 길이의 부분인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파동 발생기는, 타원형상 윤곽의 외주면을 구비한 강성 부재와, 타원형상으로 휜 상태로 상기 외주면에 장착되어 있는 웨이브 베어링을 구비하고 있고,
상기 웨이브 베어링의 외륜의 외주면에 의해, 상기 원통형상 몸체부의 상기 피가압 부분이 타원형상으로 휘어져 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가요성 내치기어는, 상기 원통형상 몸체부의 타방의 단부로부터 반경 방향의 내측으로 다이어프램이 확대되어 있는 컵 형상의 가요성 내치기어인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가요성 내치기어는, 상기 원통형상 몸체부의 타방의 단부로부터 반경 방향의 외측으로 다이어프램이 확대되어 있는 실크햇 형상의 가요성 내치기어인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강성 외치기어는, 상기 가요성 내치기어와 동일 톱니수의 제1 강성 외치기어와, 상기 가요성 내치기어보다 톱니수가 많은 제2 강성 외치기어를 구비하며, 상기 제 1, 제2 강성 외치기어는 동축 상태로 상기 중심축선의 방향으로 인접 배치되어 있고,
상기 원통형상 몸체부의 상기 개구 가장자리는, 상기 원통형상 몸체부의 양측의 제1 개구 가장자리 및 제2 개구 가장자리이며,
상기 원통형상 몸체부의 상기 피가압 부분은, 상기 내치 형성 부분을 사이에 끼우고, 상기 중심축선의 방향의 양측에 형성한 제1 피가압 부분 및 제2 피가압 부분이고,
상기 파동 발생기는, 상기 제1 피가압 부분을 그 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압하여 상기 제1 피가압 부분을 타원형상으로 휘게 하고 있는 제1 파동 발생기, 및 상기 제2 피가압 부분을 그 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 가압하여 상기 제2 피가압 부분을 타원형상으로 휘게 하고 있는 제2 파동 발생기인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치.
제1항에 기재된 파동 기어 장치의 가요성 내치기어로서,
일방의 단부가 개구 가장자리로 되어 있는 반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부와, 이 원통형상 몸체부의 타방의 단부로부터, 반경 방향의 외측 혹은 내측을 향해 확대되어 있는 다이어프램을 구비하고 있으며,
상기 원통형상 몸체부는, 내치가 형성되어 있는 내치 형성 부분과, 상기 원통형상 몸체부를 타원형상으로 휘게 하기 위하여 상기 파동 기어 장치의 파동 발생기에 의해 반경 방향으로 가압되는 피가압 부분을 구비하고 있고,
상기 내치 형성 부분 및 상기 피가압 부분은, 상기 가요성 내치기어의 중심축선의 방향을 따라 보았을 경우에, 상기 원통형상 몸체부에 있어서의 다른 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.
제8항에 있어서,
상기 내치 형성 부분 및 상기 피가압 부분은 상기 중심축선의 방향으로 인접한 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.
제9항에 있어서,
상기 피가압 부분은, 상기 원통형상 몸체부에 있어서의 상기 개구 가장자리로부터 상기 중심축선의 방향으로 소정 폭의 부분인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다이어프램이 상기 원통형상 몸체부의 상기 타방의 단부로부터 반경 방향의 내측으로 연장되어 있는 컵 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다이어프램이 상기 원통형상 몸체부의 상기 타방의 단부로부터 반경 방향의 외측으로 연장되어 있는 실크햇 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.
제1항에 기재된 파동 기어 장치의 가요성 내치기어로서,
반경 방향으로 휨 가능한 원통형상 몸체부와, 상기 원통형상 몸체부의 일방의 단부에 형성한 제1 개구 가장자리와, 상기 원통형상 몸체부의 타방의 단부에 형성한 제2 개구 가장자리를 구비하고,
상기 원통형상 몸체부는, 내치가 형성되어 있는 내치 형성 부분과, 상기 내치 형성 부분을 타원형상으로 휘게 하기 위하여 상기 파동 기어 장치의 파동 발생기에 의해 반경 방향으로 가압되는 피가압 부분을 구비하고 있으며,
상기 피가압 부분은, 상기 내치 형성 부분을 사이에 끼우고, 상기 중심축선의 방향의 양측에 형성한 제1 피가압 부분 및 제2 피가압 부분인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.
제13항에 있어서,
상기 제1 피가압 부분 및 상기 제2 피가압 부분은, 각각, 상기 내치 형성 부분에 대해서, 상기 중심축선의 방향으로 인접한 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.
제14항에 있어서,
상기 제1 피가압 부분은, 상기 원통형상 몸체부에 있어서의 상기 제 1 개구 가장자리로부터 상기 중심축선의 방향으로 소정 폭의 부분이며,
상기 제2 피가압 부분은, 상기 원통형상 몸체부에 있어서의 상기 제 2 개구 가장자리로부터 상기 중심축선의 방향으로 소정 폭의 부분인 것을 특징으로 하는 파동 기어 장치의 가요성 내치기어.