TWI746798B - 諧波齒輪裝置及諧波產生器 - Google Patents

諧波齒輪裝置及諧波產生器 Download PDF

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Abstract

諧波齒輪裝置(1)的諧波產生器(4)，係將外齒齒輪(3)彎折成沿著橢圓形閉曲線(C0)的形狀，在長軸(Lmax)之兩端的2處形成外齒齒輪(3)嚙合於內齒齒輪(2)的嚙合部分(5a，5b)，並使嚙合部分(5a，5b)朝向圓周方向移動。橢圓形閉曲線(C0)係呈非點對稱的形狀。例如：橢圓形閉曲線(C0)不是以短軸(Lmin)為對稱軸，而是僅以長軸(Lmax)為對稱軸之線對稱的閉曲線。在非點對稱的狀態下，於長軸方向的兩端形成嚙合部分(5a，5b)。藉由在長軸的2處嚙合部分選擇不同的形狀，即可降低因為伴隨諧波產生器(4)之旋轉而產生的2次角度傳達誤差成分所引起之振動。

Description

諧波齒輪裝置及諧波產生器
本發明係關於一種諧波齒輪裝置，特別是有關一種諧波產生器，其係將外齒齒輪彎折成非圓形，並使該外齒齒輪在2處或2處以上的位置嚙合於內齒齒輪。
在諧波齒輪裝置中，可撓性的外齒齒輪係被諧波產生器彎折成非圓形，以使得在周方向上，以等角度間距，於2處或2處以上的位置嚙合於內齒齒輪。例如：外齒齒輪被彎折成橢圓形，在該橢圓形之長軸兩端的2處，形成嚙合於內齒齒輪的嚙合部分。當外齒齒輪是被彎折成三葉狀(3-lobe)時，則在圓周方向上，間隔120°的3處形成嚙合於內齒齒輪的嚙合部分。
在此狀態下，當利用馬達等使諧波產生器旋轉時，兩齒輪的嚙合部分會朝向內齒齒輪的圓周方向移動。兩齒輪的嚙合部分每旋轉1圈，在兩齒輪之間就會產生其齒數差之量的相對旋轉。若將其中一側的齒輪固定成不會旋轉，即從另一側的齒輪讀取減速旋轉。兩齒輪的齒數差是設定為嚙合部分之個數的整數倍。
被諧波產生器彎折成非圓形的外齒齒輪，其各個嚙合部分的形狀為相同。例如：將外齒齒輪彎折成橢圓形，使其在2處嚙合於內齒齒輪時，外齒齒輪是被彎折成以其中心為對稱點之點對稱的橢圓形狀。形成在長軸兩端之外齒齒輪的嚙合部分的形狀即為相同。而當使外齒齒輪在3處嚙合於內齒齒輪時，外齒齒輪是被彎折成：每朝向其中心周圍做120°旋轉，其形狀為相同的3次對稱(three‐fold symmetry)的形狀。外齒齒輪之3處嚙合部分的形狀即為相同。
在專利文獻1、2中，係提案一種諧波齒輪裝置，其外齒齒輪係被諧波產生器彎折成橢圓形，並在2處使外齒齒輪嚙合於內齒齒輪。在專利文獻1中，決定外齒齒輪之彎折形狀的波形插塞的輪廓形狀，係使用由餘弦成分所形成的蛋形曲線、混合圓弧、4功率形狀(4 power shape)等。在專利文獻2中，係提案一種波形插塞的橢圓形狀，該波形插塞的橢圓形狀係由具有4項以上之傅立葉(Fourier)展開項的接線極座標表示式來表現。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本發明第4067037號公報 　　[專利文獻2]日本發明第2916012號公報
[發明所欲解決之課題]
在此，被彎折成橢圓形的外齒齒輪係在其長軸兩端的2處嚙合於內齒齒輪，所以，諧波產生器每旋轉1次，長軸(嚙合部分)就會通過相同的位置2次。外齒齒輪之圓周方向的各部分，係進行朝向半徑方向，依固定振幅反覆被彎折的諧波運動。諧波運動係為：諧波產生器每旋轉1次，2個周期的振動。因此，在外齒齒輪被彎折成橢圓形的諧波齒輪裝置中，於該諧波齒輪裝置所產生的角度傳達誤差中，包括了諧波產生器每旋轉1次之2個周期的振動成分，這2次的振動成分係大於其他次數的振動成分。
同樣地，被彎折成三葉狀之外齒齒輪，係在角度間隔120°的3處嚙合於內齒齒輪，所以，諧波產生器每旋轉1次，嚙合部分就會通過相同位置3次。外齒齒輪之圓周方向的各部分，係進行朝向半徑方向，依固定振幅反覆被彎折的諧波運動。諧波運動變成：諧波產生器每旋轉1次，3個周期的振動。此時，於該諧波齒輪裝置所產生的角度傳達誤差中，包括了諧波產生器每旋轉1次之3個周期的振動成分，這3次振動成分係大於其他次數的振動成分。
諧波齒輪裝置的角度傳達誤差，係因為兩齒輪之齒部的加工誤差、諧波產生器以及兩齒輪的偏心、傾斜等之組裝誤差等原因所引起。2次或3次的振動成分會引起組裝有諧波齒輪裝置之裝置的共振，而成為驅動系，例如像搬運系之定位不良等的原因。此外，在被使用於像機械手臂等要求高精度運動軌跡時，這種振動成分變成定位不良的原因，而無法達到維持高精度要求的驅動。
這種問題，即使是在以下構成的諧波齒輪裝置中也會發生。該諧波齒輪裝置是將剛性的外齒齒輪、可撓性的內齒齒輪、以及內齒齒輪彎折成非圓形，使其局部嚙合於外齒齒輪。
本發明的目的係為提供一種諧波齒輪裝置及諧波產生器，其係可降低因為角度傳達誤差成分所引起的振動，該角度傳達誤差成分是在輸入旋轉每旋轉1次中，對應於嚙合部分之數量的周期中所發生。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明的諧波齒輪裝置，係具備：剛性齒輪；可嚙合於剛性齒輪的可撓性齒輪；以及諧波產生器，該諧波產生器係將可撓性齒輪彎折成非圓形，形成嚙合於剛性齒輪的嚙合部分，並使嚙合部分朝向剛性齒輪的圓周方向移動。諧波產生器係將可撓性齒輪彎折，以使得可在可撓性齒輪的周方向上，以等角度間距，於2處或2處以上的位置形成嚙合於剛性齒輪的嚙合。又，至少2處的嚙合部分，其形狀為彼此不同。
輸入旋轉每旋轉1次，被彎折成非圓形之可撓性齒輪的各個嚙合部分，就會通過剛性齒輪之圓周方向的相同位置。在形狀不同的嚙合部分之間，對於剛性齒輪的嚙合狀態也不相同。在一側的嚙合部分通過時、以及在另一側的嚙合部分通過時的嚙合狀態不同，所以，角度傳達誤差的輸出方法(時機、大小)也不會一樣。如此一來，即可降低因為角度傳達誤差成分所引起的振動，該角度傳達誤差成分是發生在：輸入旋轉每旋轉1次中，對應於嚙合部分之個數的周期中。
例如：諧波齒輪裝置係具有：剛性的內齒齒輪；可嚙合於內齒齒輪之可撓性的外齒齒輪；以及諧波產生器，該諧波產生器係將外齒齒輪彎折成非圓形，以使得在外齒齒輪的周方向上，以等角度間距，於2處或2處以上的位置形成外齒齒輪嚙合於內齒齒輪的嚙合部分，並使嚙合部分朝向內齒齒輪的圓周方向移動。
當諧波產生器將外齒齒輪彎折成沿著橢圓形閉曲線的形狀，以使得在2處形成不同形狀的嚙合部分時，只要使該橢圓形閉曲線為非點對稱的閉曲線即可。例如：使該橢圓形閉曲線不是以該橢圓形閉曲線的短軸為對稱軸，而是僅以長軸為對稱軸的線對稱的閉曲線即可。
有時，諧波產生器會將外齒齒輪彎折成沿著非圓形之閉曲線的形狀，以使得在3處形成嚙合部分。此時，例如在決定外齒齒輪之彎折形狀的閉曲線中，將決定各個嚙合部分之3處曲線部分的形狀，設定為彼此不同。
做為諧波產生器，可使用具有：剛性的波形插塞；以及波形軸承的諧波產生器，該波形軸承是安裝在波形插塞的插塞外周面、與外齒齒輪的內周面之間。此時，外齒齒輪之非圓形的彎折形狀係由插塞外周面的輪廓形狀所決定。又，做為諧波產生器，係可使用具有複數個滾子的諧波產生器，該複數個滾子係抵接於外齒齒輪的內周面，將該外齒齒輪彎折成非圓形。
接下來，本發明係有關一種諧波齒輪裝置的諧波產生器，其係將外齒齒輪彎折成沿著橢圓形閉曲線的形狀，在橢圓形閉曲線之長軸兩端的2處，形成外齒齒輪嚙合於內齒齒輪的嚙合部分，並使嚙合部分朝向內齒齒輪的圓周方向移動。本發明的諧波產生器係具備：剛性的波形插塞；以及波形軸承，該波形軸承係安裝在波形插塞的插塞外周面、與外齒齒輪的內周面之間。插塞外周面的輪廓形狀，係根據橢圓形閉曲線來決定。此外，橢圓形閉曲線，不是以該橢圓形閉曲線的短軸為對稱軸，而是僅以長軸為對稱軸之線對稱的閉曲線。
又，本發明之諧波齒輪裝置的諧波產生器，係具備：複數個滾子，該滾子係抵接於外齒齒輪的內周面，用來將該外齒齒輪彎折成沿著橢圓形閉曲線的形狀；以及滾子保持構件，該滾子保持構件係使複數個滾子內接於橢圓形閉曲線般，將其保持在沿著該橢圓形閉曲線的不同位置。橢圓形閉曲線，不是以該橢圓形閉曲線的短軸為對稱軸，而是僅以長軸為對稱軸之線對稱的閉曲線。
在本案說明書中，「橢圓形閉曲線」是指：由形狀不同之複數條橢圓曲線的組合、近似於橢圓曲線之圓弧等之曲線的組合、或是由橢圓曲線與近似於橢圓曲線之曲線的組合等所構成的閉曲線。
例如：橢圓形閉曲線中，短軸之其中一側的曲線部分、以及短軸之另一側的曲線部分，是由形狀彼此不同的橢圓所決定。在短軸的兩端位置，將這些曲線部分的兩端平順地連接，決定橢圓形閉曲線。在更具體的例子中，橢圓形閉曲線之短軸其中一側的曲線部分是由上述專利文獻1中所載的曲線所決定，另一側的曲線部分是由上述專利文獻2中所載的曲線所決定，在短軸的兩端位置將這些曲線的兩端平順地連接，構成橢圓形閉曲線。
外齒齒輪不是被彎折成以其旋轉中心為對稱點之點對稱的形狀，而是被彎折成：例如為沿著僅以長軸為對稱軸之線對稱的橢圓形閉曲線的形狀。兩齒輪的嚙合部分係形成在長軸方向的兩端。亦即，嚙合部分是形成在2處。所以，在諧波產生器旋轉1次當中，嚙合部分就會通過內齒齒輪之圓周方向上的同一位置2次。在其中一側的嚙合部分通過時、以及另一側的嚙合部分通過時，其嚙合狀態彼此不同，角度傳達誤差的輸出方法(時機、大小)也就不會一樣。如此一來，即可降低因為角度傳達誤差之2次誤差成分引起的振動，該角度傳達誤差之2次的誤差成分是發生在：諧波產生器每旋轉1次的2個周期中。
參照圖面，說明適用本發明之諧波齒輪裝置的實施形態如下。以下的各實施形態係有關一種杯型諧波齒輪裝置。但是，同樣地，本發明也可適用於禮帽型諧波齒輪裝置、以及扁平型諧波齒輪裝置。
[實施形態1] 　　圖1(a)係為實施形態1之諧波齒輪裝置的概略端面圖，圖1(b)為顯示決定其外齒齒輪之彎折形狀的橢圓形閉曲線的說明圖。圖2為諧波齒輪裝置的概略縱剖面圖。如這些圖式所示般，諧波齒輪裝置1係具備：圓環狀的剛性內齒齒輪2(剛性齒輪)；同軸地配置在其內側的杯型之可撓性外齒齒輪3(可撓性齒輪)；以及嵌入至其內側的諧波產生器4。
外齒齒輪3，係被諧波產生器4彎折成沿著橢圓形閉曲線C0的形狀。在被諧波產生器4所彎折的外齒齒輪3中，於橢圓形閉曲線C0之長軸Lmax兩端的2處，形成嚙合於內齒齒輪2的嚙合部分。在圖1(a)中，被單點鏈線所包圍的部分即為嚙合部分5a、5b。
當諧波產生器4因馬達等(無圖示)而旋轉時，兩齒輪2、3的嚙合部分5a、5b就會朝向內齒齒輪2的圓周方向移動。當嚙合部分5a、5b旋轉1周，在兩齒輪2、3之間就會產生僅為兩齒輪2、3之齒數差成分的相對旋轉。內齒齒輪2與外齒齒輪3之間的齒數差為2n齒(n:正整數)，例如為2齒(n=1)。例如：當將內齒齒輪2固定為不會旋轉，則可從外齒齒輪3那一側，讀取諧波產生器4的旋轉，做為大幅度減速的減速旋轉。
內齒齒輪2係具備：大約呈長方形剖面的圓環狀構件6；以及形成於該圓環狀構件6之圓形內周面的內齒7。外齒齒輪3係具備：可朝向半徑方向彎折的圓筒狀筒體部11；從該圓筒狀筒體部11的後端，朝向半徑方向內側延伸的圓盤狀膜片12；連接於膜片12之內周緣之剛體的圓環狀輪轂13；以及形成於圓筒狀筒體部11之開口端側的外周面部分的外齒14。
諧波產生器4係具備：圓筒狀的凸出部(hub)21；安裝在其外周面的波形插塞(凸輪板)22；以及安裝在波形插塞22之外周面22a的波形軸承23。外周面22a的輪廓形狀是近似於橢圓形閉曲線C0。安裝在外周面22a之波形軸承23的外輪外周面23a，係被彎折成對應於橢圓形閉曲線C0的輪廓形狀。外齒齒輪3之圓筒狀筒體部11中，形成有外齒14的外齒形成部分15，係被彎折成沿著橢圓形閉曲線C0的形狀，該橢圓形閉曲線C0係對應於外輪外周面23a的輪廓形狀。
在此，決定外齒齒輪3被諧波產生器4所彎折之彎折形狀的橢圓形閉曲線C0，例如如圖1(b)所示般，是由2種橢圓曲線所構成。
橢圓形閉曲線C0係由：決定該短軸Lmin之一側(圖1(b)中的上半部分)的第1曲線部分C1；以及決定短軸Lmin之另一側(圖1(b)中的下半部分)的第2曲線部分C2所決定。在圖1(b)中，係以單點鏈線來表示第1曲線部分C1對短軸Lmin之線對稱的曲線，並且，誇大顯示出第1、第2曲線部分C1、C2的不同。
第1、第2曲線部分C1、C2雖為彼此不同形狀的橢圓曲線，但其周長相同，且短軸的長度相同。例如：第1曲線部分C1，其長軸Lmax以及其附近部分的曲率，係大於第2曲線部分C2之長軸Lmax以及其附近部分的曲率。在短軸Lmin的兩端，第1、第2曲線部分C1、C2的端部係彼此平順地連接，形成橢圓形閉曲線C0。橢圓形閉曲線C0雖以長軸Lmax為對稱軸(對長軸Lmax而言為線對稱)，但是沒有以短軸Lmin為對稱軸(對短軸Lmin而言為非線對稱)。
本例的外齒齒輪3，係被諧波產生器4彎折成沿著橢圓形閉曲線C0的形狀。被彎折的外齒齒輪3，係在長軸Lmax的兩端嚙合於內齒齒輪2。亦即，在長軸Lmax的兩端形成兩齒輪2、3的嚙合部分5a、5b。因為嚙合部分是形成在2處，所以在諧波產生器4每旋轉1次當中，兩齒輪2、3的嚙合部分會通過內齒齒輪2之圓周方向上的相同位置2次。
由橢圓形閉曲線C0的第1曲線部分C1所形成的嚙合部分(在圖1(a)中為嚙合部分5a)、以及由第2曲線部分C2所形成的嚙合部分(在圖1(a)中為嚙合部分5b)，其嚙合狀態不同，角度傳達誤差的輸出方法(時機、大小)也不會相同。因此，可降低因為2次的誤差成分所引起的振動，該2次的誤差成分是發生在：包括於諧波齒輪裝置1之角度傳達誤差中，輸入旋轉(諧波產生器4的旋轉)每旋轉1次的2個周期中。
[實施形態2(滾子式諧波產生器的例子)] 　　圖3(a)係為顯示實施形態2之諧波齒輪裝置的概略端面圖，圖3(b)係顯示決定該外齒齒輪之彎折形狀的橢圓形閉曲線的說明圖。圖4為諧波齒輪裝置的概略縱剖面圖。實施形態2的諧波齒輪裝置31係具備：圓環狀的剛性內齒齒輪32(剛性齒輪)；配置在該內齒齒輪32之內側的杯型之可撓性外齒齒輪33(可撓性齒輪)；以及配置在該可撓性外齒齒輪33之內側的6個滾子型諧波產生器34。外齒齒輪33係被諧波產生器34彎折成沿著橢圓形閉曲線的形狀，在其長軸Lmax兩端的2處，形成嚙合於內齒齒輪32的嚙合部分。在圖3(a)中，被單點鏈線所包圍的部分即為外齒齒輪33中，嚙合於內齒齒輪32的嚙合部分35a、35b。
6個滾子型的諧波產生器4，係具備：中空輸入軸41；做為滾子保持構件的支承圓盤42，該支承圓盤42係同軸地固定在該中空輸入軸41的外周面、或者是形成與中空輸入軸41成為一體的零件；以及安裝在該支承圓盤42的6個滾子51～56。滾子51～56係從內側接觸到外齒齒輪33之外齒形成部分的內周面，將外齒齒輪33彎折成沿著橢圓形閉曲線C10的形狀。滾子51～56係沿著以旋轉中心(裝置中心軸線)31a為中心的橢圓形閉曲線C10，被配置在內接於該橢圓形閉曲線C10的位置。
如圖3(b)所示，橢圓形閉曲線C10係由：決定其短軸Lmin之其中一側(圖中的上半部分)的第1曲線部分C11；以及決定短軸Lmin之另一側(圖中的下半部分)的第2曲線部分C12所決定。在圖3(b)中，係以單點鏈線來表示第1曲線部分C11對短軸Lmin之線對稱的曲線，並且，誇大顯示第1、第2曲線部分C11、C12的不同。
例如：第1、第2曲線部分C11、C12雖為彼此不同形狀的橢圓曲線，但其周長相同，且短軸的長度相同。例如：第1曲線部分C11，其長軸Lmax的位置以及其附近的曲率，係大於第2曲線部分C12之長軸Lmax的位置以及其附近的曲率。在短軸Lmin的兩端，第1、第2曲線部分C11、C12的對應端部係彼此平順地連接，形成橢圓形閉曲線C10。所以，橢圓形閉曲線C10雖是以長軸Lmax為對稱軸(對長軸Lmax而言為線對稱)，但沒有以短軸Lmin為對稱軸(對短軸Lmin而言為非線對稱)。
在滾子51～56當中，滾子51、52、53係配置在對短軸Lmin而言的其中一側(在圖中為上側)，滾子54、55、56則是配置在另一側。滾子51係位在長軸Lmax上，滾子52、53係為相同尺寸的滾子，配置在對長軸Lmax而言為線對稱的位置。同樣地，滾子54係位在長軸Lmax上，滾子55、56係為相同尺寸的滾子，配置在對長軸Lmax而言為線對稱的位置。
例如：滾子51與滾子54雖為相同尺寸，但是其滾子中心到旋轉中心(裝置中心軸線)31a的距離有些微差異，是配置在非點對稱的位置。滾子52與滾子55雖為相同尺寸，但是其滾子中心到旋轉中心(裝置中心軸線)31a的距離有些微差異，是配置在非點對稱的位置。同樣地，滾子53與滾子56雖為相同尺寸，但是其滾子中心到旋轉中心(裝置中心軸線)31a的距離有些微差異，是配置在非點對稱的位置。藉由改變滾子尺寸，即可決定非點對稱的橢圓形閉曲線C10。
由這些滾子51～56所決定的橢圓形閉曲線C10，係如上述般，對旋轉中心31a而言為非點對稱的形狀。也就是說，雖是以長軸Lmax為對稱軸的線對稱之形狀，但是對短軸Lmin而言為非線對稱的形狀。
在本例的諧波齒輪裝置31中，由橢圓形閉曲線C10之第1曲線部分C11所形成的嚙合部分(圖3(a)中的嚙合部分35a)；以及由第2曲線部分C12所形成之另一側的嚙合部分(圖3(a)中的嚙合部分35b)，其嚙合狀態不同，角度傳達誤差的輸出方法(時機、大小)也不會一樣。所以，可降低因為角度傳達誤差之2次誤差成分所引起之諧波齒輪裝置31的振動，該角度傳達誤差之2次的誤差成分是發生在：輸入旋轉(諧波產生器34的旋轉)每旋轉1次的2個周期中。
[實施形態3] 　　圖5係為顯示適用本發明之實施形態3的諧波齒輪裝置的說明圖。諧波齒輪裝置120，在其最內側係配置有剛性的外齒齒輪122(剛性齒輪)。又配置有圓環狀的可撓性內齒齒輪123(可撓性齒輪)，該圓環狀的可撓性內齒齒輪123係將外齒齒輪122包圍成同心狀。且又配置有將內齒齒輪123包圍成同心狀之環狀的諧波產生器124。
內齒齒輪123，係被諧波產生器124所彎折，例如是彎折成沿著橢圓形閉曲線C30的形狀，該橢圓形閉曲線C30是和實施形態1的橢圓形閉曲線C0相同。在被諧波產生器124彎折的內齒齒輪123中，係在橢圓形閉曲線C30之短軸Lmin兩端的2處，形成嚙合於外齒齒輪122的嚙合部分125a、125b。在圖5中，被單點鏈線所包圍的部分即為嚙合部分125a、125b。
諧波產生器124係具備：圓環狀的剛性凸輪板126；以及安裝在其內側的波形軸承127。在圖示例中，波形軸承127的外輪係一體形成在剛性凸輪板126。剛性凸輪板126的非圓形內周面126a，係由橢圓形閉曲線C0所決定。
位在諧波產生器124之內側的內齒齒輪123，係被諧波產生器124彎折成橢圓形，位在該橢圓形之短軸Lmin兩端的內齒，係嚙合於內側之外齒齒輪122的外齒。例如：利用馬達等旋轉驅動源使諧波產生器124旋轉，若將外齒齒輪122固定為不會旋轉，兩齒輪122、123的嚙合部分會朝向周方向移動，在兩齒輪之間產生僅為兩齒輪之齒數差的相對旋轉。可從內齒齒輪123讀取該旋轉。
橢圓形閉曲線C30之短軸兩端部分的曲線部分的形狀係彼此不同。被這些曲線部分所彎折的內齒齒輪123之嚙合部分125a、125b的形狀，也就互不相同。如此一來，在嚙合部分125a、125b中，對於外齒齒輪122的嚙合狀態也不同，角度傳達誤差的輸出方法(時機、大小)也就不會一樣。因此，可降低因為2次誤差成分所引起的振動，該2次的誤差成分是發生在：包括於諧波齒輪裝置120的角度傳達誤差中，輸入旋轉每旋轉1次的2個周期中。
[實施形態4] 　　圖6係為實施形態4之諧波齒輪裝置的說明圖。諧波齒輪裝置140係具有：剛性的內齒齒輪142(剛性齒輪)；同軸地配置在其內側之可撓性的外齒齒輪143(可撓性齒輪)；以及嵌入至其內側的非圓形輪廓的諧波產生器144。外齒齒輪143之形成有外齒的部分，係被諧波產生器144彎折成非圓形。
諧波產生器144係具備：非圓形輪廓的剛性凸輪板146；以及安裝在其外周的波形軸承147。剛性凸輪板146之非圓形外周面146a係由閉曲線所決定，該閉曲線係可沿著正圓的圓周方向，在等間距的複數個位置內接於該正圓。在本例中，非圓形外周面146a係為三葉狀(3-lobe狀)，由閉曲線C40所決定，該閉曲線C40係可沿著正圓的圓周方向，在等間距的3處內接於該正圓。非圓形外周面也可以是由：可沿著正圓的圓周方向，於等間距的4處以上的複數個位置內接於該正圓的閉曲線所決定。
藉由這種形狀的諧波產生器144，外齒齒輪143即被彎折成沿著該諧波產生器144的非圓形輪廓的形狀，在角度間隔120°的3處，形成嚙合於內齒齒輪142的嚙合部分145a、145b、145c。在決定諧波產生器144之剛性凸輪板146的非圓形外周面146a的閉曲線C40中，形成嚙合部分145a～145c之3處的曲線部分C40a、C40b、C40c，係被設定成彼此為不同的形狀。藉由如此，3處嚙合部分145a～145c中，與內齒齒輪142的嚙合狀態也會彼此不同。
在諧波產生器144係連結有馬達等高速旋轉輸入軸。當諧波產生器144旋轉，兩齒輪142、143的嚙合位置會朝向圓周方向移動，在兩齒輪142、143之間產生因為兩齒輪之齒數差所引起的相對旋轉。例如：將內齒齒輪142固定成不會旋轉，將外齒齒輪143連結在負荷側的構件，從外齒齒輪143讀取減速旋轉並傳達給負荷側的構件。此時，兩齒輪142、143的齒數差是設定為3n齒(n為正整數)。
在外齒齒輪143嚙合於內齒齒輪142的3處嚙合部分145a～145c中，其嚙合狀態彼此不同，角度傳達誤差的輸出方式(時機、大小)也不會一樣。因此，可降低因為3次的誤差成分所引起的振動，該3次的誤差成分是發生在：包括於諧波齒輪裝置140的角度傳達誤差中，輸入旋轉每旋轉1次的3個周期中。
[實施形態5] 　　圖7係為實施形態5之諧波齒輪裝置的說明圖。於該圖中所示的諧波齒輪裝置160，其可撓性的內齒齒輪163(可撓性齒輪)係配置在剛性外齒齒輪162(剛性齒輪)的外側，且在內齒齒輪163的外周側配置具有非圓形輪廓之內周面的諧波產生器164。
諧波產生器164係具備：具有非圓形內周面166a的剛性凸輪板166；以及安裝在該非圓形內周面166a的波形軸承167。剛性凸輪板166的非圓形內周面166a係由閉曲線所決定，該閉曲線係可沿著正圓的圓周方向，在等間距的複數個位置外接於該正圓。在本例中，非圓形內周面166a係為三葉狀，由閉曲線C50所決定，該閉曲線C50係可沿著正圓的圓周方向，在等間距的3處外接於該正圓。非圓形內周面也可以是由：可沿著正圓的圓周方向，於等間距之4處以上的複數個位置，外接於該正圓的閉曲線所決定。
內齒齒輪163，係被此種形狀的諧波產生器164彎折成沿著該諧波產生器164之非圓形輪廓的形狀，在角度間隔120°的3處，形成嚙合於外齒齒輪162的嚙合部分165a、165b、165c。在決定諧波產生器164之非圓形內周面166a的閉曲線C50 中，形成嚙合部分165a～165c之3處曲線部分C50a、C50b、C50c的形狀係被設定為彼此不同。藉由如此，3處嚙合部分165a～165c中，嚙合於外齒齒輪162的嚙合狀態也互為不同。
例如：當藉由馬達等旋轉驅動源使諧波產生器164旋轉，將外齒齒輪162固定成不會旋轉時，兩齒輪162、163的嚙合位置會朝向周方向移動，在兩齒輪之間產生對應於兩齒輪之齒數差的相對旋轉。可從內齒齒輪163讀取該旋轉。此時，兩齒輪162、163的齒數差係設定為3n齒(n為正整數)。
在內齒齒輪163嚙合於外齒齒輪162之3處的嚙合部分165a～165c中，其嚙合狀態為彼此不同，角度傳達誤差的輸出方式(時機、大小)也就不會一樣。因此，可降低因為3次誤差成分所引起的振動，該3次的誤差成分是發生在：包含於諧波齒輪裝置160的角度傳達誤差中，輸入旋轉每旋轉1次的3個周期中。
[其他實施形態] 　　如前所述，本發明不限於杯型的諧波齒輪裝置，也同樣可適用於禮帽型的諧波齒輪裝置、扁平型的諧波齒輪裝置。
此外，在上述實施形態1、2、3中，橢圓形閉曲線只要是呈非點對稱的形狀即可，所以，可採用各種形狀來做為決定該橢圓形閉曲線的第1、第2曲線部分。例如：可採用在專利文獻1中所提案的插塞形狀、或是在專利文獻2中所提案之與插塞形狀的組合。又，也可以從專利文獻1中所記載之以往的插塞形狀當中，選擇出2種插塞形狀來使用。
1‧‧‧諧波齒輪裝置2‧‧‧內齒齒輪3‧‧‧外齒齒輪4‧‧‧諧波產生器5a、5b‧‧‧嚙合部分6‧‧‧圓環狀構件7‧‧‧內齒11‧‧‧圓筒狀筒體部12‧‧‧膜片13‧‧‧輪轂14‧‧‧外齒15‧‧‧外齒形成部分21‧‧‧凸出部22‧‧‧波形插塞22a‧‧‧外周面23‧‧‧波形軸承23a‧‧‧外輪外周面31‧‧‧諧波齒輪裝置31a‧‧‧旋轉中心(裝置中心軸線)32‧‧‧內齒齒輪33‧‧‧外齒齒輪34‧‧‧諧波產生器35a、35b‧‧‧嚙合部分41‧‧‧中空輸入軸42‧‧‧支承圓盤51～56‧‧‧滾子120‧‧‧諧波齒輪裝置122‧‧‧外齒齒輪123‧‧‧內齒齒輪124‧‧‧諧波產生器125a、125b‧‧‧嚙合部分126‧‧‧剛性凸輪板126a‧‧‧非圓形內周面127‧‧‧波形軸承140‧‧‧諧波齒輪裝置142‧‧‧內齒齒輪143‧‧‧外齒齒輪144‧‧‧諧波產生器145a、145b、145c‧‧‧嚙合部分146‧‧‧剛性凸輪板146a‧‧‧非圓形外周面147‧‧‧波形軸承160‧‧‧諧波齒輪裝置162‧‧‧外齒齒輪163‧‧‧內齒齒輪164‧‧‧諧波產生器165a、165b、165c‧‧‧嚙合部分166‧‧‧剛性凸輪板166a‧‧‧非圓形內周面167‧‧‧波形軸承C0‧‧‧橢圓形閉曲線C1‧‧‧第1曲線部分C2‧‧‧第2曲線部分C10‧‧‧橢圓形閉曲線C11‧‧‧第1曲線部分C12‧‧‧第2曲線部分C30‧‧‧橢圓形閉曲線C40‧‧‧閉曲線C40a、C40b、C40c‧‧‧曲線部分C50‧‧‧閉曲線C50a、C50b、C50c‧‧‧曲線部分Lmax‧‧‧長軸Lmin‧‧‧短軸
[圖1](a)為實施形態1之諧波齒輪裝置的概略端面圖，(b)為顯示決定外齒齒輪之彎折形狀的橢圓形閉曲線的說明圖。 　　[圖2]為圖1之諧波齒輪裝置的概略緃剖面圖。 　　[圖3](a)為為實施形態2之諧波齒輪裝置的概略端面圖，(b)為顯示決定外齒齒輪之彎折形狀的橢圓形閉曲線的說明圖。 　　[圖4]為圖3之諧波齒輪裝置的概略縱剖面圖。 　　[圖5]為顯示本發明之實施形態3的諧波齒輪裝置的說明圖。 　　[圖6]為顯示本發明之實施形態4的諧波齒輪裝置的說明圖。 　　[圖7]為顯示本發明之實施形態5的諧波齒輪裝置的說明圖。
1‧‧‧諧波齒輪裝置
2‧‧‧內齒齒輪
3‧‧‧外齒齒輪
4‧‧‧諧波產生器
5a‧‧‧嚙合部分
5b‧‧‧嚙合部分
6‧‧‧圓環狀構件
7‧‧‧內齒
14‧‧‧外齒
22‧‧‧波形插塞
22a‧‧‧外周面
23‧‧‧波形軸承
23a(C0)‧‧‧外輪外周面
C1‧‧‧第1曲線部分
C2‧‧‧第2曲線部分
Lmax‧‧‧長軸
Lmin‧‧‧短軸

Claims (9)

  1. 一種諧波齒輪裝置，其特徵為：具有：剛性齒輪；可嚙合於上述剛性齒輪的可撓性齒輪；以及諧波產生器，該諧波產生器係將上述可撓性齒輪彎折成非圓形，形成嚙合於上述剛性齒輪的嚙合部分，並使該嚙合部分朝向上述剛性齒輪的圓周方向移動，上述諧波產生器係將上述可撓性齒輪彎折，以使得可在上述可撓性齒輪的周方向上，以等角度間距，於2處或2處以上的位置形成上述嚙合部分，至少2處的上述嚙合部分，其形狀係彼此不同。
  2. 如申請專利範圍第1項之諧波齒輪裝置，其中，上述剛性齒輪係為內齒齒輪，上述可撓性齒輪係為外齒齒輪。
  3. 如申請專利範圍第2項之諧波齒輪裝置，其中，上述諧波產生器係將上述外齒齒輪彎折成沿著橢圓形閉曲線的形狀，以使得在2處形成上述嚙合部分，上述橢圓形閉曲線係為非點對稱的閉曲線。
  4. 如申請專利範圍第3項之諧波齒輪裝置，其中，上述橢圓形閉曲線，係為非以該橢圓形閉曲線的短軸 為對稱軸，而是僅以其長軸為對稱軸之線對稱的閉曲線。
  5. 如申請專利範圍第2項之諧波齒輪裝置，其中，上述諧波產生器係將上述外齒齒輪彎折成沿著非圓形之閉曲線的形狀，以使得在3處形成上述嚙合部分，在上述閉曲線，分別決定上述嚙合部分之3處的曲線部分，其形狀係彼此不同。
  6. 如申請專利範圍第2項之諧波齒輪裝置，其中，上述諧波產生器，係具備：剛性的波形插塞；以及波形軸承，該波形軸承係安裝在上述波形插塞的插塞外周面、以及上述外齒齒輪的內周面之間，上述外齒齒輪之非圓形的彎折形狀，係由上述插塞外周面的輪廓形狀所決定。
  7. 如申請專利範圍第2項之諧波齒輪裝置，其中，上述諧波產生器，係具備：複數個滾子，該複數個滾子係抵接於上述外齒齒輪的內周面，將該外齒齒輪彎折成非圓形。
  8. 一種諧波產生器，是諧波齒輪裝置的諧波產生器，將外齒齒輪彎折成沿著橢圓形閉曲線的形狀，在上述橢圓形閉曲線之長軸兩端的2處，形成上述外齒齒輪嚙合於內齒 齒輪的嚙合部分，並使上述嚙合部分朝向上述內齒齒輪的圓周方向移動，其特徵為：具備：剛性的波形插塞；以及波形軸承，該波形軸承係安裝在上述波形插塞的插塞外周面、與上述外齒齒輪的內周面之間，上述插塞外周面的輪廓形狀，係根據上述橢圓形閉曲線來決定，上述橢圓形閉曲線，不是以該橢圓形閉曲線的短軸為對稱軸，而是僅以上述長軸為對稱軸之線對稱的閉曲線。
  9. 一種諧波產生器，是諧波齒輪裝置的諧波產生器，將外齒齒輪彎折成沿著橢圓形閉曲線的形狀，在上述橢圓形閉曲線之長軸兩端的2處，形成上述外齒齒輪嚙合於內齒齒輪的嚙合部分，並使上述嚙合部分朝向上述內齒齒輪的圓周方向移動，其特徵為：具備：複數個滾子，該複數個滾子係抵接於上述外齒齒輪的內周面，用來將該外齒齒輪彎折成沿著上述橢圓形閉曲線的形狀；以及滾子保持構件，該滾子保持構件係使複數個上述滾子內接於上述橢圓形閉曲線般，將其保持在沿著該橢圓形閉曲線的不同位置，上述橢圓形閉曲線，不是以該橢圓形閉曲線的短軸為 對稱軸，而是僅以上述長軸為對稱軸之線對稱的閉曲線。
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