TW201934903A - 諧波齒輪裝置 - Google Patents

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日商和諧驅動系統股份有限公司
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Abstract

一種諧波齒輪裝置(1)，其具備：呈圓環狀且具有剛性之內齒齒輪(11)；呈圓環狀且具有可撓性，並配置於內齒齒輪內的外齒齒輪(17)；及配置於外齒齒輪內，往外齒齒輪的徑向彎曲，使其與內歯齒輪的一部分相咬和，同時使內齒齒輪及外齒齒輪咬合處朝周向移動之諧波產生器(31)。外齒齒輪的內周面之維氏硬度相對於諧波產生器的外周面之維氏硬度的比率為1.2以上1.7以下。

Description

諧波齒輪裝置
本發明係有關於一種諧波齒輪裝置。
本案主張於2018年2月7日向日本提出專利申請之特願2018-020532號的優先權，並在此援用其內容。
過去，作為減速器之一為採用諧波齒輪裝置(例如，參照專利文獻1、2以及非專利文獻1)。典型的諧波齒輪裝置，係具備有內齒齒輪(Circular Spline)、外齒齒輪(Flex spline)以及諧波產生器(Wave Generator)。
內齒齒輪呈圓環狀並具有剛性。外齒齒輪呈圓環狀且具有可撓性、並設置於內齒齒輪內。諧波產生器則是由具有高剛性的橢圓形波浪型栓塞(Wave plug)及嵌於該波浪型栓塞外側之波浪型軸承(Wave bearing)所構成。外齒齒輪彎曲為橢圓形，位在長軸兩端的外齒與內齒齒輪的內齒咬合。當諧波產生器藉由如馬達而開始旋轉時，兩個齒輪的咬合位置則會往周向運動。其結果，因兩齒輪之齒數差而產生周向的相對旋轉。
一般來說，設兩齒輪的齒數差為2片，內齒齒輪被固定至諧波齒輪裝置的外殼等。因此，因齒數差而被大幅減速的旋轉輸出，則自外齒齒輪朝外部釋出。
由此構成的諧波齒輪裝置中，在作動中，諧波產生器的外周面和外齒齒輪的內周面之間，會伴隨著微小的滑動而產生間隙的開關(壓縮運動(squeeze motion))。
【先前技術文件】
〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本專利公告第4165679號公報
〔專利文獻2〕日本專利公告第4807689號公報
〔非專利文獻〕
〔非專利文獻1〕間庭 和聰、小原 新吾，「宇宙用諧波齒輪裝置之潤滑機構相關研究」，〔online〕，2007年3月，日本宇宙航空研究開發機構研究開發報告，〔2017年11月27日檢索〕，網際網路<URL：https：//repository.exst.jaxa.jp/dspace/handle/a-is/41002>
但是，隨著諧波齒輪裝置的運作場所，會有諧波產生器的外周面與外齒齒輪的內周面之間無法使用潤滑劑、或是只能少量使用潤滑劑的情況。
再者，在運轉諧波齒輪裝置條件更加嚴苛的情況下，諧波產生器與外齒齒輪之間的接觸面很容易潤滑不足。若接觸面的潤滑不夠充分，會產生燒灼等弊害。
本發明係有鑑於此問題點而提出者，其目的在於提供一種使外齒齒輪之內周面的耐磨性提升的諧波齒輪裝置。
本發明的諧波齒輪裝置，其特徵在於，具備：內齒齒輪，呈圓環狀且具有剛性；外齒齒輪，呈圓環狀且具有可撓性，配置於前述內齒齒輪內；以及諧波產生器，配置於前述外齒齒輪內，將前述外齒齒輪朝徑向彎曲，相對於前述內齒齒輪的一部分咬合，同時使前述內齒齒輪及前述外齒齒輪之咬合處朝周向移動；前述外齒齒輪之內周面的維氏硬度相對於前述諧波產生器之外周面的維氏硬度的比率為1.2以上1.7以下。
據此，外齒齒輪的內周面對諧波產生器的外周面之維氏硬度的比率為1.2以上1.7以下。因此，當諧波產生器的外周面與外齒齒輪的內周面發生滑動時，較容易磨耗表面硬度較低的諧波產生器之外周面。也因此可提升外齒齒輪的內周面之耐磨性。
另外，上述諧波齒輪裝置中，前述外齒齒輪之內周面的算術平均粗糙度亦可為0.05μm以上0.1μm以下。
據此，外齒齒輪之內周面是由光滑的平面所形成，能夠抑制初期磨耗粉的產生。
此外，上述諧波齒輪裝置中，前述外齒齒輪之內周面亦可使用JIS B 0601：2013規定其偏度(skewness)為-2以上-0.3以下。
據此，外齒齒輪之內周面形成有做為儲油槽(凹坑)而存在的凹部。在凹部內儲存的潤滑劑，難以自凹槽流出外部。藉由凹部內的潤滑劑，可減低諧波產生器之外周面與外齒齒輪之內周面之間的磨耗。
在上述諧波齒輪裝置中，前述外齒齒輪具有：外齒齒輪本體，呈圓環狀且具有可撓性；外齒，設於前述外齒齒輪本體的外周面；以及第1硬化層，設於前述外齒齒輪本體的內周面；前述第1硬化層之厚度亦 可為50μm以下，且為前述外齒齒輪本體中的外齒之齒根與前述外齒齒輪本體的內周面之距離的10%以下。
一般而言，硬度高的材料容易脆裂。但就本發明來說，因相對於外齒齒輪本體，由於第1硬化層的厚度變薄，因此可藉由於外齒齒輪本體的內周面設置第1硬化層來抑制外齒之齒根的疲勞強度降低。
此外，上述諧波齒輪裝置中，前述外齒齒輪具有：外齒齒輪本體，呈圓環狀且具有可撓性；外齒，設於前述外齒齒輪本體的外周面；以及第2硬化層，沿著周向，分別設於前述外齒之徑向外側的外面及側面、前述外齒齒輪本體中之前述外齒之齒根；前述第2硬化層的厚度為50μm以下，且為前述外齒齒輪本體的外齒之齒根和前述外齒齒輪本體的內周面之距離的10%以下。
據此，相對於外齒齒輪本體，由於第2硬化層的厚度變薄，因此可藉由在外齒齒輪本體設置第2硬化層來抑制外齒之齒根的疲勞強度降低。
根據本發明的諧波齒輪裝置，可提升外齒齒輪內周面的耐磨性。
1、2‧‧‧諧波齒輪裝置
11‧‧‧內齒齒輪部(內齒齒輪)
17‧‧‧外齒齒輪
21‧‧‧外齒齒輪本體
21a‧‧‧齒根
22‧‧‧外齒
22a‧‧‧外面
22b‧‧‧側面
23‧‧‧外齒內硬化層(第1硬化層)
24‧‧‧外齒外硬化層(第2硬化層)
31‧‧‧諧波產生器
L1、L2‧‧‧距離
12‧‧‧內齒齒輪本體
12a‧‧‧齒根
13‧‧‧內齒
13b‧‧‧徑向內側的側面
14‧‧‧內齒硬化層
16‧‧‧外齒齒輪部
18‧‧‧隔膜
19‧‧‧輪轂
32‧‧‧波浪形栓塞
33‧‧‧波浪型軸承
35‧‧‧內輪
36‧‧‧外輪
37‧‧‧滾珠
36a‧‧‧外輪滾珠轉動面
35a‧‧‧內輪滾珠轉動面
圖1所示為本發明第1實施型態的諧波齒輪裝置之斷面圖。
圖2所示為沿圖1中之II-II線剖面之斷面圖。
圖3所示為圖2中的A部之擴大圖。
圖4所示為在實施例之諧波齒輪裝置的外齒齒輪中，表示從表面開始依距離測量硬度之換算值的測量結果圖表。
圖5所示為在實施例之諧波齒輪裝置的外齒齒輪中，表示內周面之周向的表面粗糙度之機率密度函數的圖表。
圖6所示為在實施例之諧波齒輪裝置中，表示相對輸出軸的累積轉數，輸出扭矩的數值變化圖表。
圖7所示為在比較例之諧波齒輪裝置的外齒齒輪中，表示內周面之周向的表面粗糙度之機率密度函數的圖表。
圖8所示為在比較例之諧波齒輪裝置中，表示相對輸出軸的累積轉數，輸出扭矩的數值變化圖表。
〔第1實施型態〕
以下，參照圖1至圖3，說明有關本發明之諧波齒輪裝置的第1實施型態。
如圖1及圖2所示，本實施型態的諧波齒輪裝置1，係為一種杯狀的諧波齒輪裝置。諧波齒輪裝置1具備內齒齒輪部(內齒齒輪)11、外齒齒輪部16、諧波產生器31。另外，於圖2並未繪製表示斷面的剖面線。
內齒齒輪部11係呈圓環狀並具有剛性。如圖2及圖3所示，內齒齒輪11具有內齒齒輪本體12、複數個內齒13及內齒硬化層(第3硬化層)14。
內齒齒輪本體12呈圓環狀並具有剛性。複數個內齒13係為，沿著內齒齒輪本體12的周向(以下，簡稱為周向)、配列設在內齒齒輪本體12的內周面。舉例來說，內齒齒輪本體12及複數個內齒13，係以不鏽鋼等一體成形。
如圖3所示，內齒硬化層14係沿著周向，分別設於複數個內齒13中的內 齒齒輪本體12之徑向(以下，簡稱為徑向)內側的外面13a及側面13b、內齒齒輪本體12中的內齒13之齒根12a。內齒硬化層14的維氏硬度Hv係分別大於內齒齒輪本體12和內齒13的維氏硬度。
舉例來說，藉由將內齒齒輪本體12及複數的內齒13經過浸碳處理或氮化處理等，形成內齒硬化層14。
如圖1及圖2所示，外齒齒輪部16具備外齒齒輪17、隔膜18及輪轂19。
外齒齒輪17呈圓環狀並具有可撓性。外齒齒輪17配置於內齒齒輪部11內。如圖2及圖3所示，外齒齒輪17具有外齒齒輪本體21、複數個外齒22、外齒內硬化層(第1硬化層)23、外齒外硬化層(第2硬化層)24。
外齒齒輪本體21呈圓環狀且具有可撓性。複數個外齒22係於外齒齒輪本體21之第1端部的外周面沿著周向排列配設。複數個外齒22與內齒齒輪部11之複數個內齒13咬合。例如，外齒齒輪本體21及複數個外齒22，係由不鏽鋼一體成形。
外齒內硬化層23係設於外齒齒輪本體21的第1端部之內周面。
外齒內硬化層23的厚度(徑向長度)為50μm(微米)以下，且外齒齒輪本體21之外齒22的齒根21a和外齒齒輪本體21的內周面之間的距離L1在10%以下。距離L1和外齒齒輪本體21的厚度係為相等。
外齒硬化層23(外齒齒輪17的內周面)的維氏硬度Hv，以900以上1200以下為佳。
如圖3所示，外齒外硬化層24係沿著周向、分別設於複數個 外齒22之徑向外側的外面22a及側面22b、外齒齒輪本體21中的外齒22之齒根21a。
硬化層23、24的維氏硬度Hv，分別大於外齒齒輪本體21及外齒22的維氏硬度Hv。
舉例來說，硬化層23、24為外齒齒輪本體21及複數個外齒22經過浸碳處理或氮化處理等所形成。
如圖1所示，隔膜18形成為圓環狀。隔膜18係自外齒齒輪本體21的第2端部之開口邊緣往徑向內側延伸。輪轂19形成為圓環狀，且一體成形於隔膜18的內周邊緣。
如圖1及圖2所示，諧波產生器31係配置於外齒齒輪17內。諧波產生器31係具備波浪型栓塞32、波浪型軸承33。
波浪型栓塞32之外型為橢圓形之輪廓、且具有剛性。
波浪型軸承33具有內輪35、外輪36以及複數個滾珠37。內輪35係被嵌在波浪型栓塞32的外周面。在內輪35的外周面，與周向正交的截面則形成圓弧狀的滾珠轉動面35a。
外輪36係被嵌在外齒齒輪本體21之第1端部的內周面。細言之，外輪36的外周面係摩擦接觸於外齒齒輪本體21的內周面。在外輪36的內周面，與周向正交的截面則形成圓弧狀的滾珠轉動面36a。
舉例來說，外輪36的外周面之維氏硬度Hv約為700。
複數個滾珠37可以在內輪35的滾珠轉動面35a、以及外輪36的滾珠轉動面36a之間，以自由轉動的狀態插入。
於諧波產生器31中，為使外齒齒輪本體21中以複數個外齒22 所形成的第一端部形成為橢圓形，而將其朝徑向彎曲。位於外齒齒輪本體21的第1端部中之長軸方向兩端的外齒22，有一部分會與內齒齒輪部11中複數個內齒13相咬合。
外齒齒輪17的外齒內硬化層23之維氏硬度，相對於諧波產生器31的外輪36之外周面的維氏硬度之比率，係為1.2以上1.7以下。此比率以1.3以上1.5以下為佳，以1.4為較佳。
外齒內硬化層23的內周面之以JIS B 0601：2013規定的算術平均粗糙度Ra係為0.05μm以上0.1μm以下。此算術平均粗糙度Ra以0.07μm以上0.08μm以下為佳。算術平均粗糙度Ra係以由外齒內硬化層23之內周面中內齒齒輪本體12的軸線方向(以下，簡稱為軸線方向)、以及周向各自算出的算術平均粗糙度為佳。藉由將算術平均粗糙度Ra調節如前所述，而可將外齒內硬化層23形成平滑且不易磨損的面。
在外齒齒輪17的外齒內硬化層23之內周面以JIS B 0601：2013所規定的偏度Rsk係為-2以上-0.3以下。此偏度Rsk以-1.2以上-0.7以下為佳。偏度Rsk係以分別在軸線方向及周向之偏度Rsk為佳。
據此所構成的外齒齒輪17之外齒內硬化層23的內周面，相較於諧波產生器31之外輪36的外周面，成為更加堅硬且平坦、且形成不具有粗糙度方向性之凹槽作為儲油槽(凹坑)的面。此凹槽中，係沉積有圖中未示的潤滑劑。
當以馬達等旋轉諧波齒輪裝置1的諧波產生器31後，諧波產生器31之外輪36的外周面和外齒齒輪部16之外齒內硬化層23的內周面進行滑動。但因沉積於形成在外齒內硬化層23之凹槽內的潤滑劑，而得以抑制 外輪36的外周面和外齒內硬化層23的內周面產生磨耗。此外，由於已將外輪36和外齒內硬化層23的維氏硬度調整如上，故表面硬度較低的諧波產生器31之外輪36的外周面較容易磨耗，而表面硬度較高的外齒內硬化層23則磨耗較少，得以維持儲油槽的形狀。
由於已將外齒齒輪17的外齒內硬化層23之內周面的偏度調整如上，故而在外齒內硬化層23的內周面增加作為儲油槽的粗糙之細溝。因此，提升外輪36之外周面和外齒內硬化層23之內周面之間的潤滑性能。
內齒齒輪部11之複數個內齒13與咬合外齒齒輪部16之外齒22的位置為朝周向移動。其結果，因內齒齒輪部11和外齒齒輪部16間的齒數差，使得兩齒輪部11、16於周向產生相對旋轉。
一般而言，設兩齒輪部11、16之齒數差為2片，內齒齒輪部11則被固定在諧波齒輪裝置1的外殼等。因此，使得因兩齒輪部11、16之齒數差而被大幅減速的旋轉輸出，自外齒齒輪部16的輸出軸釋出至外部。
在如過去的諧波齒輪裝置中，當諧波產生器的外周面與外齒齒輪的內周面之間的摩擦狀況惡化時，將會增大作用於諧波產生器與外齒齒輪之間作用的推力。因此產生外齒齒輪與內齒齒輪間之軸線方向的相對位移，就結果而言，亦促進外齒齒輪之的外齒與內齒齒輪的內齒之間的磨耗。
對此，本實施型態之諧波齒輪裝置1係構成為，外齒齒輪17的外齒內硬化層23之維氏硬度Hv相對諧波產生器31的外輪36的外周面之比率係為1.2以上1.7以下。因此，在外輪36的外周面與外齒硬化層23的內周面進行滑動時，表面硬度較低的外輪36的外周面產生摩耗。據此，可提升外 齒內硬化層23的內周面的耐磨性。
外齒齒輪17之外齒內硬化層23的內周面之算術平均粗糙度Ra為0.05μm以上0.1μm以下。因此，外齒齒輪17的內周面形成光滑平面，能夠抑制初期磨耗粉的產生。
由於形成有凹槽的外齒內硬化層23之內周面硬度較高，而得以使潤滑劑長期維持在接觸面之間，而可提升境界潤滑狀態下之其耐磨性。
當降低諧波產生器31的外周面與外齒齒輪17的內周面間的摩擦、摩耗時，將減低作用於諧波產生器31及外齒齒輪17之間的推力，就結果而言，得以抑制外齒齒輪17的外齒22和內齒齒輪部11的內齒13之間的磨耗。
外齒齒輪17之外齒內硬化層23之內周面的偏度Rsk為-2以上-0.3以下。於外齒齒輪17的內周面，形成有作為儲油槽之功能的凹槽。儲存在凹槽內的潤滑劑難以自凹槽流至外部。藉由凹槽內的潤滑劑，將可減低諧波產生器31的外周面與外齒齒輪17的外周面之間的磨耗。
外齒內硬化層23的厚度為50μm以下，且為外齒齒輪本體21中的外齒22之齒根21a與內周面間之距離L1的10%以下。一般而言，硬度越高的材料更容易脆裂。相較於外齒齒輪本體21，由於外齒內硬化層23更薄，因此藉由將外齒內硬化層23設於外齒齒輪本體21的內周面，可抑制外齒22之齒根的疲勞強度的降低。
〔第2實施型態〕
接著，一邊參照圖3說明本發明的第2實施型態。與前述實施型態相同的部位附上相同的符號並省略其說明，只針對有差異的點進行說明。
圖3所示之本實施型態的諧波齒輪裝置2與第1實施型態的諧 波齒輪裝置1相比之下，有以下相異的構成。
內齒硬化層14及外齒外硬化層24的維氏硬度Hv，分別為900以上1200以下。內齒硬化層14的內周面及外齒硬化層24的外周面之算術平均粗糙度Ra，分別為0.3μm以下。
內齒硬化層14的厚度為50μm以下。
外齒外硬化層24的厚度為50μm以下，且為與前述外齒齒輪本體21之距離L1的10%以下。
藉由據此所構成的本實施型態的諧波齒輪裝置2，將可提升外齒齒輪17的內周面之耐磨性。
再者，外齒外硬化層24的厚度為50μm以下，且為與外齒齒輪本體21間的距離L1的10%以下。相較於外齒齒輪本體21，由於外齒外硬化層24更薄，因此藉由將外齒外硬化層24設於外齒齒輪本體21，可抑制外齒22之齒根21a的疲勞強度的降低。
內齒硬化層14的厚度為50μm以下。
由於內齒硬化層14及外齒外硬化層24的維氏硬度Hv分別為900以上1200以下，因此能夠減低內齒齒輪部11之複數個內齒13與外齒齒輪部16之複數個外齒22間的磨耗。
內齒硬化層14的內周面及外齒外硬化層24的外周面之算術平均粗糙度Ra分別為0.3μm以下。藉由減小內齒硬化層14的內周面及外齒外硬化層24的外周面之表面粗糙度，可減低內齒齒輪部11之複數個內齒13及外齒齒輪部16之複數個外齒22間的磨耗。
一般而言，諧波齒輪裝置的輸出軸所負載的扭矩越大，將會增大齒面 的磨耗。本實施型態的諧波齒輪裝置2在施加額定轉矩10%以上的負載轉矩時有效。藉由諧波齒輪裝置2的構成，可抑制諧波齒輪裝置2之齒面的磨耗。
以上，參照圖面詳述本發明之第1實施型態及第2實施型態，然具體的構成並非侷限於此等實施型態，只要是不跳脫本發明之主旨範圍內的結構變更、組合、刪除等亦包含在內。當然，亦可分別適當組合各實施型態所示之構成加以利用。
舉例來說，在前述第1實施型態與第2實施形態中，外齒齒輪17的外齒內硬化層23之維氏硬度相對諧波產生器31的外輪36的外周面之維氏硬度，其比率若為1.2以上1.7以下，外齒內硬化層23的內周面之算術平均粗糙度Ra亦可為未達0.05μm、亦可為超過0.1μm。
外齒齒輪17之外齒內硬化層23的內周面的偏度Rsk，亦可未達-2、亦可超過-0.3。
硬化層23、24的厚度，可超過50μm、亦可超過外齒齒輪本體21的厚度之10%。內齒硬化層14的厚度亦可超過50μm。
隔膜18的形狀並為侷限於圖1所示之形狀。
〔實驗結果〕
以下，對於使用實施例與比較例的實驗結果進行說明。
有關實施例的諧波齒輪裝置，在第1實施型態的諧波齒輪裝置中，各個構件係以下列規格製作。
‧內齒齒輪部，由析出硬化型不鏽鋼之SUS630製作而成。
‧外齒齒輪部，由析出硬化型不鏽鋼之15-5PH製作而成。
‧諧波產生器的內輪、外輪、滾珠，均由麻田散鐵不鏽鋼之SUS440C製作而成。
‧對外齒齒輪的內周面及外齒、內齒齒輪部的內齒進行電漿滲碳處理，形成外齒內硬化層、外齒外硬化層及內齒硬化層。經過此項處理，提升內齒齒輪本體及外齒齒輪本體的表面硬度。另外，亦可使用氮化處理或DLC(Diamond Like Carbon)膜進行表面硬度的調節。
‧對外齒齒輪的內周面及外齒、內齒齒輪部的內齒，進行兩階段的噴珠處理，調節各表面的算術平均粗糙度Ra。經過這項處理，賦予其壓縮殘留應力，並研磨表面。另外，亦可藉由機械加工進行算術平均粗糙度Ra的調節。
在實施例的諧波齒輪裝置的外齒齒輪中，於圖4揭示從表面開始依距離測量硬度之結果。在圖4之中，橫軸表示自外齒齒輪之表面的距離(μm)，縱軸則表示維氏硬度Hv的換算值。圖中的○符號為外齒齒輪之外齒的測定結果，圖中的□符號則是外齒的內周面之測定結果。
硬度的測定係使用奈米壓痕法進行。使用的壓頭為三角錐形的Berkovich壓頭。將利用奈米壓痕法測定之硬度換算成維氏硬度Hv。
而作為母材的外齒齒輪本體之維氏硬度Hv的換算值約為420。
舉例來說，外齒外硬化層係構成為，在外齒齒輪的外齒中，於已提升表面硬度部分之維氏硬度Hv的換算值係900以上，外齒外硬化層係範圍R1。外齒內硬化層係構成為，在外齒齒輪的內周面中，於已提升表面硬度部分之表面硬度部分之維氏硬度Hv的換算值係900以上，外齒內硬化層係範圍R2。
在此實施例中，外齒外硬化層的厚度約為15μm，外齒內硬化層的厚度約為10μm。例如，外齒齒輪本體的厚度為200μm~300μm。兩硬化層的厚度為50μm以下，且滿足為外齒齒輪本體之厚度10%以下的條件。
於圖5揭示在實施例的諧波齒輪裝置的外齒齒輪中，內周面之周向的表面粗糙度之機率密度函數。在圖5中，橫軸表示機率密度(%)，縱軸表示耐切割等級(cut level)。
使用探針式表面粗糙度測定機測定表面粗糙度。將鑽石製成的2μmR的探針以每秒0.03毫米(0.03mm/s)的速度移動，測定其表面粗糙度。此時，偏度Rsk為-1.1。
圖6所示為在實施例之諧波齒輪裝置中，表示相對輸出軸的累積轉數，輸出扭矩的數值變化圖表。橫軸表示外齒齒輪部之輸出軸的轉數(次，相當於時間)。縱軸表示對諧波產生器之輸入扭矩(N‧m(牛頓‧公尺)，相當於摩擦)。實驗用的諧波齒輪裝置，型號為20(外齒齒輪的內徑約為50mm)，減速比為1/160。
這項實驗中規定，當與初期的輸入扭矩相比，輸入扭矩增加50%時，諧波齒輪裝置會變得難以旋轉，迎來壽命的盡頭。
另外，使用實施例的諧波齒輪裝置的實驗，是在真空中進行。一般而言，與在大氣中相比，真空中的諧波齒輪裝置之潤滑壽命會降低到原本的數十分之一以下。在真空中，因滑動部分於早期便發生磨耗，造成諧波齒輪裝置的傳動效率降低、角度傳動準確度的惡化以及彈性常數的降低。
依照實驗結果，我們發現輸出軸的轉數即使達到51.6萬次，輸入扭矩仍與初期輸入扭矩為同等的低位。此壽命跟後述比較例的諧波齒 輪裝置相比大約高出14.7倍(=51.6/3.5)以上。
在實驗結束後，觀察諧波齒輪裝置時發現，諧波產生器的外周面及內齒齒輪的內周面，僅有非常輕微的磨耗。而外齒齒輪部的外齒及內齒齒輪部的內齒雖觀察到輕微的磨耗，但外齒齒輪部及內齒齒輪部係處於相互可旋轉的狀態。實驗後，增加角度傳動誤差的量為20%。
對此，在作為比較例之過去的諧波齒輪裝置的外齒齒輪中，將內周面之周向的表面粗糙度之機率密度函數揭示於圖7。在圖7之中，橫軸表示機率密度(%)，縱軸表示耐切割等級。表面粗糙度則以與前述實施例的諧波齒輪裝置同樣的方式測定。這種情況下的偏度Rsk為-0.03。
圖8所示為在使用比較例之諧波齒輪裝置中，表示相對輸出軸的累積轉數，輸出扭矩的數值變化圖表。橫軸表示外齒齒輪部的輸出軸之轉數(次)，縱軸表示對諧波產生器之輸入扭矩(N‧m)。另外，此結果為節錄自Keiji Ueura,et al.,“DEVELOPMENT OF STRAIN WAVE GEARING FOR SPACE APPLICATIONS”,Proc.‘12th Euro.Space Mechanisms & Tribology Symp.(ESMATS)’,Liverpool,UK,19-21 September 2007(ESA SP-653,August 2007)。
藉由滑脂而使經潤滑之諧波齒輪裝置在真空中旋轉，調查其壽命。其結果，當旋轉數達到約3.5萬轉次後，輸入扭矩便會增加，到達諧波齒輪裝置的潤滑壽命。
實驗結束後，當觀察諧波齒輪裝置時，發現諧波產生器的外周面、外齒齒輪部的內周面、外齒齒輪部的外齒以及內齒齒輪部之內齒皆有嚴重的磨耗。而實驗後的角度傳動誤差所增加的量為2倍以上。
〔產業上之可利用性〕
藉由上述諧波齒輪裝置，將可提升外齒齒輪之內周面的耐磨性。

Claims (5)

  1. 一種諧波齒輪裝置，其特徵在於，具備：內齒齒輪，呈圓環狀且具有剛性；外齒齒輪，呈圓環狀且具有可撓性，並配置於前述內齒齒輪內；以及諧波產生器，配置於前述外齒齒輪內，將前述外齒齒輪朝徑向彎曲，相對於前述內齒齒輪的一部分咬合，同時使前述內齒齒輪及前述外齒齒輪之咬合處往周向移動；前述外齒齒輪之內周面的維氏硬度相對於前述諧波產生器之外周面的維氏硬度的比率為1.2以上1.7以下。
  2. 如請求項1所述之諧波齒輪裝置，其中前述外齒齒輪之內周面的算術平均粗糙度為0.05μm以上0.1μm以下。
  3. 如請求項1或2所述之諧波齒輪裝置，其中前述外齒齒輪的內周面，依JIS B 0601：2013規定的偏度(skewness)為-2以上-0.3以下。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之諧波齒輪裝置，其中前述外齒齒輪具有：外齒齒輪本體，呈圓環狀且具有可撓性；外齒，設於前述外齒齒輪本體的外周面；以及第1硬化層，設於前述外齒齒輪本體的內周面；前述第1硬化層之厚度為50μm以下，且為前述外齒齒輪本體中的外齒之齒根與前述外齒齒輪本體的內周面間之距離的10%以下。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之諧波齒輪裝置，其中前述外齒齒輪具有： 外齒齒輪本體，呈圓環狀且具有可撓性；外齒，設於前述外齒齒輪本體的外周面；以及第2硬化層，沿著周向，分別設於前述外齒之徑向外側的外面及側面、前述外齒齒輪本體中之前述外齒之齒根；前述第2硬化層之厚度為50μm以下，且為前述外齒齒輪本體的外齒之齒根和前述外齒齒輪本體的內周面之距離的10%以下。
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