WO2018211998A1 - 波動歯車装置 - Google Patents

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WO2018211998A1
WO2018211998A1 PCT/JP2018/017520 JP2018017520W WO2018211998A1 WO 2018211998 A1 WO2018211998 A1 WO 2018211998A1 JP 2018017520 W JP2018017520 W JP 2018017520W WO 2018211998 A1 WO2018211998 A1 WO 2018211998A1
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WO
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external gear
gear
wave
wave generator
elliptical shape
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/017520
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English (en)
French (fr)
Inventor
憲仕 近江
昌恭 鈴木
Original Assignee
株式会社エンプラス
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Publication date
Priority claimed from JP2017183214A external-priority patent/JP2018194165A/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Definitions

  • This invention relates to a wave gear device used for decelerating rotation.
  • wave gear devices are widely used in humanoid robots, semiconductor manufacturing devices, machine tools, and the like, and transmit rotations of servo motors or the like with greatly reduced speed.
  • the wave gear device is required to reduce the backlash of the rotation transmission portion in order to realize highly accurate rotation transmission.
  • the wave gear device 100 shown in these drawings includes an elliptical wave generator 101, an external gear 102 fitted to the outer peripheral surface of the wave generator 101, and an internal gear 103 engaged with the external gear 102.
  • the wave generator 101 has an elliptical shape that follows the outer peripheral surface of the cam member 104 by fitting the cam member 104 with an elliptical outer peripheral surface and the outer peripheral surface of the cam member 104.
  • a ball bearing 105 that is deformed.
  • the external gear 102 has a plurality of teeth formed on the outer peripheral surface of a thin cylindrical member 106 that can be elastically deformed.
  • the external gear 102 When the external gear 102 is fitted to an elliptical outer peripheral surface of a wave generator (ball bearing), The generator is deformed into an elliptical shape following the elliptical outer peripheral surface of the generator.
  • the external gear 102 has an engagement recess 110 that engages with the engagement protrusion 108 of the disk-shaped output member 107 along the circumferential direction on one end side of the cylindrical member 106.
  • the internal gear 103 is a rigid structure that is difficult to deform, and meshes with the external teeth located on the long axis of the external gear 102 whose internal teeth are deformed into an elliptical shape.
  • the wave generator 101 when the number of teeth of the internal gear 103 is Zc, the number of teeth of the external gear 102 is Zf, and the internal gear 103 is fixed, the wave generator 101 has N rotations.
  • the external gear 102 rotates N ⁇ (Zc ⁇ Zf) / Zf.
  • the difference between the number of teeth (Zc) of the internal gear 103 and the number of teeth (Zf) of the external gear 102 is two.
  • the engagement protrusion 108 of the output member 107 has the external gear 102 so that the external gear 102 can be smoothly elliptically deformed by the wave generator 101.
  • 102 is configured to be slidable in the engagement recess 110.
  • the amount of the gap is reduced. Only when rotation is transmitted, backlash occurs in the rotational direction.
  • the wave gear device 100 is provided with the spring action portions 111 on both sides in the width direction of the engagement protrusions 108 of the output member 107, and the spring action portions 111 are provided.
  • the cylindrical member 106 is brought into contact with the wall surfaces 112 on both sides of the engagement recess 110 to suppress backlash in the rotation direction during rotation transmission.
  • the wave gear device 200 according to the second conventional example shown in these drawings includes a wave generator 201, an external gear 202, an internal gear 203, and an output member 204.
  • the external gear 202 has a plurality of teeth (external teeth) formed on the outer peripheral surface of a thin-walled cylindrical member 205 that can be elastically deformed. It meshes with the internal gear 203 at some points.
  • a rod-shaped protrusion 206 is formed to protrude from one side surface of the cylindrical member 205, and the inner surface-shaped engagement hole along the movement locus of the rod-shaped protrusion 206 is formed.
  • 207 is formed in the disk-shaped portion 208 of the output member 204, and the rotation transmission portion is constituted by the rod-shaped protrusion 206 and the engagement hole 207 that engages with the rod-shaped protrusion 206 to allow the elliptical deformation of the external gear 202.
  • backlash at the time of rotation transmission is suppressed, and the rotation of the wave generator 201 is decelerated and output from the output shaft 210 of the output member 204.
  • JP 2011-196423 A Japanese Patent Laying-Open No. 2015-169256
  • the spring action portions 111, 111 of the engagement protrusions 108 of the output member 107 are spring action portions 111.
  • 111 is always slidably pressed against the wall surfaces 112, 112 of the engaging recess 110 of the cylindrical member 106 by the elastic force (spring force) of the cylindrical member 106, and the spring acting portions 111, 111 of the engaging protrusion 108 and the cylindrical member 106 are A frictional resistance (resistance that prevents the elliptical deformation of the external gear 102) is generated in the sliding contact portion between the engagement recess 110 and the wall surfaces 112, 112, which may cause a reduction in power transmission efficiency.
  • the rod-shaped protrusion 206 continuously contacts the inner surface of the engagement hole 207 during rotation transmission.
  • frictional resistance resistance that prevents the elliptical deformation of the external gear 202
  • an object of the present invention is to provide a wave gear device that can suppress backlash of a rotation transmission portion during rotation transmission and can suppress a decrease in power transmission efficiency.
  • the present invention includes a wave generator 2 that is rotated, and a cylindrical external gear 3 that is elastically deformed into an elliptical shape by being fitted to the wave generator 2.
  • the present invention relates to a wave gear device 1 having an internal gear 4 that meshes with the external gear 3 on the long axis of the external gear 3 that is elastically deformed into this elliptical shape.
  • the fixing member 5 is disposed so as to face the one end surface side along the tooth width direction of the external gear 3. Further, the fixing member 5 is formed with a plurality of radial ribs 26 extending radially with respect to the rotation center 23 a of the wave generator 2 on the surface side facing the external gear 3.
  • the external gear 3 has a plurality of engagement pieces 30 that are engaged with a space 31 between the adjacent radial ribs 26 and the radial ribs 26 of the fixing member 5 on one end surface side along the tooth width direction. Is formed.
  • the radial rib 26 is formed such that the radially outer end side gradually increases the rib width toward the radially outer side, and the other radial rib 26 adjacent to the radially outer end side is formed. The interval is gradually reduced.
  • the engagement piece 30 near the major axis of the external gear 3 deformed into an elliptical shape abuts on the radially outer end side where the rib width of the adjacent radial ribs 26 and 26 gradually increases, and the adjacent diameter is increased.
  • the external gear 3, the fixing member 5, and the internal gear 4 are configured to be relatively rotated with the rotation of the wave generator 2.
  • the present invention includes a wave generator 2 that is rotated and a cylindrical outside that is elastically deformed into an elliptical shape by being fitted to the wave generator 2.
  • the present invention relates to a wave gear device 1 having a gear 3 and an internal gear 4 that meshes with the external gear 3 on the long axis of the external gear 3 that is elastically deformed into this elliptical shape.
  • the fixing member 5 is disposed so as to face the one end surface side along the tooth width direction of the external gear 3. Further, the fixing member 5 is formed with a plurality of radial ribs 26 extending radially with respect to the rotation center 23 a of the wave generator 2 on the surface side facing the external gear 3.
  • the external gear 3 has a plurality of engagement pieces 30 that are engaged with a space 31 between the adjacent radial ribs 26 and the radial ribs 26 of the fixing member 5 on one end surface side along the tooth width direction. Is formed. Further, the radial rib 26 is formed so that the radial inner end side gradually increases the rib width toward the radial inner side, and the other radial rib 26 adjacent to the radial inner end side is formed. The interval is gradually reduced. Further, the engagement piece 30 near the short axis of the external gear 3 deformed into an elliptical shape is in contact with the radially inner end side where the rib width of the adjacent radial ribs 26 and 26 gradually increases, and the adjacent diameter is increased.
  • the present invention includes a wave generator 2 that is rotated, and a cylindrical external gear 61 that is elastically deformed into an elliptical shape by being fitted to the wave generator 2. And an internal gear 62 that meshes with the external gear 61 on the long axis of the external gear 61 that is elastically deformed into an elliptical shape.
  • a disc-like member 63 that is engaged with the external gear 61 so as to be integrally rotatable is disposed on one end surface side along the tooth width direction of the external gear 61.
  • the disc-like member 63 is formed with a plurality of tongue-like engaging pieces 81 projecting radially outward from the outer peripheral surface along the circumferential direction of the outer peripheral surface.
  • the external gear 61 has an engagement recess 82 that is engaged with the engagement piece 81 on one end surface side along the tooth width direction.
  • the engagement piece 81 is formed such that the width dimension along the circumferential direction of the disk-like member 63 gradually decreases as it goes outward in the radial direction.
  • the engagement recess 82 near the major axis of the external gear 61 deformed into an elliptical shape has a pair of side surfaces 85, 85 positioned so as to face each other along the circumferential direction of the external gear 61.
  • the engagement recess 82 near the short axis of the external gear 61 deformed into an elliptical shape has a pair of side surfaces 85, 85 positioned so as to face each other along the circumferential direction of the external gear 61.
  • 63 abuts on 63 engagement pieces 81 and constitutes a rotation transmission portion together with the engagement pieces 81.
  • the external gear 61, the disk-shaped member 63, and the internal gear 62 are relatively rotated with the rotation of the wave generator 2.
  • the wave gear device can suppress the backlash of the rotation transmission portion at the time of rotation transmission, and can also suppress the decrease in power transmission efficiency due to the sliding resistance of the rotation transmission portion.
  • FIG.1 (a) is an external appearance perspective view of a wave gear apparatus
  • FIG.1 (b) is a disassembled perspective view of a wave gear apparatus.
  • FIG. 2 (a) is a front view of a wave gear apparatus
  • FIG.2 (b) is a side view of a wave gear apparatus
  • FIG.2 (c) is FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view of the wave gear device 1 cut along the line A1-A1 in FIG.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the wave gear device cut along the line A2-A2 in FIG. 2C
  • FIG. 3B is an enlarged view of a portion B1 in FIG. 3A
  • FIG. 3C is an enlarged view of a portion B2 in FIG. 4A is a cross-sectional view of the wave gear device cut along the line A3-A3 in FIG. 2C
  • FIG. 4B is an enlarged view of a portion B3 in FIG. 4A.
  • FIG. 4C is an enlarged view of a portion B4 in FIG.
  • FIG.5 (a) is a front view of a wave generator
  • FIG.5 (b) is a side view of a wave generator
  • FIG. FIG. 5C is a sectional view of the wave generator cut along the line A4-A4 of FIG. 5A
  • FIG. 5D is a rear view of the wave generator.
  • Fig.6 (a) is a front view of a fixing member
  • FIG.6 (b) is a side view of a fixing member
  • FIG.6 (c) is a side view of a fixing member
  • FIG. 7 is a front view of an external gear
  • FIG.7 (b) is a side view of an external gear
  • FIG.7 (c) is a cross-sectional view of the external gear cut along the line A7-A7 in FIG. 7A
  • FIG. 7D is a rear view of the external gear.
  • FIG.8 (a) is a front view of an internal gear
  • FIG.8 (b) is a side view of an internal gear
  • FIG.8 (c) is a sectional view of the internal gear cut along the line A8-A8 in FIG. 8A
  • FIG. 8D is a rear view of the internal gear.
  • Fig.9 (a) is a front view of a cover
  • FIG.9 (b) is a side view of a cover
  • FIG.9 (c) is FIG.9.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the cover cut along the line A9-A9 in FIG. 9A
  • FIG. 9D is a rear view of the cover.
  • FIG.10 (a) is a front view of a fixing member
  • FIG.10 (b) is an enlarged view of B5 part of Fig.10 (a).
  • FIG. 12A is a view showing a modified example of the fixing member
  • FIG. 12A is a view showing an engagement state between the rib of the fixed member and the engagement piece of the external gear
  • FIG. 12B is FIG.
  • FIG. 12A is an enlarged view of a portion B6 in FIG. 12A
  • FIG. 12C is an enlarged view of a portion B7 in FIG.
  • Fig.13 (a) is an external appearance perspective view of a wave gear apparatus
  • FIG.13 (b) is a disassembled perspective view of a wave gear apparatus.
  • FIG.14 (a) is a front view of a wave gear apparatus
  • FIG.14 (b) is a side view of a wave gear apparatus
  • FIG.14 (c) is FIG.
  • FIG. 15B is an enlarged view of a portion B8 in FIG. 15A.
  • FIG.15 (c) is an enlarged view of B9 part of Fig.15 (a).
  • FIG. 16C is an enlarged view of a portion B11 in FIG.
  • Fig.17 (a) is a front view of an internal gear
  • FIG.17 (b) is the A12-A12 line
  • FIG. 17C is a side view of the internal gear
  • FIG. 17D is a rear view of the internal gear.
  • FIG.18 (a) is a front view of an external gear
  • FIG.18 (b) is a side view of an external gear
  • FIG.18 (c) is a sectional view of the external gear cut along the line A13-A13 in FIG. 18A
  • FIG. 18D is a rear view of the external gear.
  • Fig.19 (a) is a front view of a disk shaped member
  • FIG.19 (b) is a side view of a disk shaped member.
  • FIG. 19C is a cross-sectional view of the disk-shaped member cut along line A14-A14 in FIG. 19A
  • FIG. 19D is a rear view of the disk-shaped member. It is a front view which shows the wave gear apparatus which concerns on a 1st prior art example.
  • FIG. 21 is a diagram showing a wave gear device according to a first conventional example, and is a cross-sectional view of the wave gear device shown cut along line A15-A15 in FIG. It is a figure which shows the relationship between the output member of the wave gear apparatus which concerns on a 1st prior art example, and an external gear. It is a figure which shows the modification of the output member of the wave gear apparatus which concerns on a 1st prior art example.
  • FIG. 26A is a view showing an external gear of a wave gear device according to a second conventional example
  • FIG. 26A is a longitudinal sectional view of the external gear (a cross-sectional view taken along line A16-A16 in FIG. 26B)
  • FIG. 26B is a front view of the external gear.
  • FIG. 26B is a figure which shows the engagement state of the rod-shaped protrusion of an external gear, and the engagement hole of an output member in the wave gear apparatus which concerns on a 2nd prior art example.
  • FIG. 1A is an external perspective view of the wave gear device 1
  • FIG. 1B is an exploded perspective view of the wave gear device 1 (a perspective view in which the wave gear device 1 is disassembled for each part).
  • FIG. 2 (a) is a front view of the wave gear device 1
  • FIG. 2 (b) is a side view of the wave gear device 1
  • FIG. 2 (c) is an A1-A1 line in FIG. 2 (a).
  • 3A is a cross-sectional view of the wave gear device 1 cut along the line A2-A2 of FIG. 2C, and FIG.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the B1 portion of FIG.
  • FIG. 3C is an enlarged view of a portion B2 in FIG. 4A is a cross-sectional view of the wave gear device 1 cut along the line A3-A3 of FIG. 2C
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of B3 portion of FIG. 4A.
  • FIG. 4C is an enlarged view of a portion B4 in FIG. 4A.
  • a wave gear device 1 (Schematic configuration of wave gear device) As shown in FIGS. 1 to 4, a wave gear device 1 according to this embodiment is fitted to a wave generator 2 that is rotated by driving means such as a servo motor (not shown), and the wave generator 2.
  • a cylindrical external gear 3 that is elastically deformed into an elliptical shape, an internal gear 4 that meshes with the external gear 3 on the major axis of the external gear 3 deformed into an elliptical shape, a robot arm (not shown), etc.
  • a fixing member (housing) 5 fixed to the attachment object and a cover 6 fixed to the fixing member 5 are provided.
  • the wave generator 2, the external gear 3, the internal gear 4, the fixing member 5, and the cover 6 are made of plastic (for example, polyacetal (POM), polyamide (PA), etc.). Is formed.
  • the wave generator 2 includes an input shaft 7, an elliptical cam 8 integrally formed on the distal end side of the input shaft 7, and the front surface of the elliptical cam 8. And a support shaft 10 that protrudes from the center of rotation (projects in the direction opposite to the direction in which the input shaft 7 protrudes).
  • the input shaft 7 is supported so as to be able to rotate in the shaft hole 11 of the fixing member 5, and is connected to driving means (not shown).
  • the elliptical cam 8 is constituted by a long shaft side cam portion 12 and a short shaft side cam portion 13, and the shape viewed from the front side is substantially cross-shaped.
  • the outer peripheral surface 14 of the long shaft side cam portion 12 and the outer peripheral surface 15 of the short shaft side cam portion 13 are elliptical peripheral surfaces 16 and 18 that are in contact with the external gear 3, and the circumferences of the elliptical peripheral surfaces 16 and 18.
  • Arcuate peripheral surfaces 17 and 20 smoothly connected to both ends in the direction.
  • the arcuate peripheral surfaces 17 and 20 have the same radius of curvature as the curvature radii at both ends in the circumferential direction of the elliptical peripheral surfaces 16 and 18, and are connected from the connecting portion with the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 to the circumferential end.
  • the gap between the external gears 3 supported by the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 is formed so as to gradually increase in a wedge shape.
  • the arcuate peripheral surfaces 17 and 20 are formed by a wedge effect when the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 are in sliding contact with the inner peripheral surface 3a of the external gear 3 and the wedge-effect is applied between the elliptical peripheral surface 16.18 and the external gear. It functions to be introduced between the inner peripheral surface 3a.
  • the elliptical cam 8 has a substantially V-shaped recess 21 between the long-axis side cam portion 12 and the short-axis side cam portion 13, and the elliptical peripheral surface 16 of the long-axis side cam portion 12. Since only the elliptical peripheral surface 18 of the short shaft side cam portion 13 is in sliding contact with the inner peripheral surface 3a of the external gear 3, it is compared with the case where the entire periphery is in sliding contact with the inner peripheral surface 3a of the external gear 3. Thus, the sliding contact resistance with the external gear 3 can be kept small.
  • the support shaft 10 is fitted in the bearing hole 22 of the internal gear 4.
  • the rotation center 23 c of the support shaft 10 is located coaxially with the rotation center 23 a of the input shaft 7 (wave generator 2) and the rotation center 23 b of the shaft 24.
  • the fixing member (housing) 5 is one side 25 (one end surface along the tooth width direction of the external gear 3, and FIG.
  • the input shaft 7 of the wave generator 2 is supported by a shaft hole 11 formed in the center portion so as to be able to rotate.
  • the fixing member 5 is formed with a plurality of radial ribs 26 extending radially with respect to the rotation center 23a of the input shaft 7 (wave generator 2) on the surface side facing the one side surface 25 of the external gear 3. ing.
  • the radial rib 26 has a portion with a constant rib width (radial inner rib portion 27) and a portion with a variable rib width (radially outer rib portion 28). That is, the radial rib 26 includes a radial inner rib portion 27 formed with a constant rib width from the radial inner end toward the radial outer end side, and the radial inner rib portion 27.
  • the radially outward rib portion 28 is formed so that the rib width gradually increases from the radially outward end toward the radially outward end.
  • the radially outer rib portion 28 has a radially outer end connected to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 5a.
  • a space 31 for engaging the tongue-like engagement piece 30 of the external gear 3 is formed between the adjacent radial ribs 26, 26.
  • the space 31 between the adjacent radial ribs 26, 26 has a radially inner end positioned in the vicinity of the boss 32, and the circumferential space width gradually increases from the radially inner end toward the radially outer side.
  • the circumferential space width gradually decreases from the connecting portion (boundary portion) between the radially inner rib portion 27 and the radially outer rib portion 28 toward the radially outer side.
  • the boss 32 is located at the center of the fixing member 5, the shaft hole 11 passes through, the tip end surface 33 abuts on the positioning surface 34 of the elliptical cam 8 of the wave generator 2, and the wave generator 2 Positioning in the direction along the rotation center 23a is performed.
  • an annular relief groove 35 for reducing contact with the wave generator 2 is formed around the boss 32.
  • the bottom surface of the space 31 formed between the adjacent radial ribs 26 is formed at a position deeper than the bottom surface of the escape groove 35.
  • the fixing member 5 is fitted to the outer peripheral surface 36 of the internal gear 4 so that the rotation center 23c of the internal gear 4 (shaft 24) is coaxial with the rotation center 23a of the wave generator 2 (input shaft 7).
  • an internal gear positioning inner peripheral surface 37 for positioning the internal gear 4 in the radial direction is formed.
  • the fixing member 5 is in contact with one end surface 38 of the internal gear 4 and has an internal gear positioning end surface 40 for positioning the internal gear 4 in a direction along the rotation center 23 b of the internal gear 4.
  • the fixing member 5 is fitted to the inner peripheral surface 42 of the cylindrical portion 41 of the cover 6, and the cylindrical cover engaging protrusion 39 abutted against the inner side surface 43 of the cover 6 has an inner gear positioning inner peripheral surface. It is formed at a position radially outward from 37.
  • the fixing member 5 and the cover 6 are fixed by fastening means such as bolts, welding, or clips.
  • the external gear 3 has a plurality of teeth (external teeth) 46 formed on the outer peripheral surface of a thin cylindrical member 44, and the wave generator 2 is formed on the inner peripheral surface 3a.
  • the elliptical cam 8 When the elliptical cam 8 is fitted, it is elastically deformed by the elliptical cam 8 of the wave generator 2 and deformed into an elliptical shape following the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 of the elliptical cam 8.
  • the external gear 3 has a tongue-like engagement piece that is engaged with a space 31 between adjacent radial ribs 26, 26 on the side (one side 25 side) facing the radial rib 26 of the fixing member 5.
  • 30 is formed in the same number as the space 31 of the fixing member 5.
  • the engagement piece 30 of the external gear 3 has a radial rib 26 so that a radial rib receiving recess 47 for engaging the radial rib 26 of the fixing member 5 cuts out one side 25 of the external gear 3.
  • the engagement piece 30 of this external gear 3 is bent and deformed in the radial direction (plate thickness direction) of the external gear 3, the circumferential length (L) with respect to the plate thickness (t) is several times larger, and the circumferential direction Since it is difficult to be elastically deformed in the circumferential direction, it forms a rotation transmission portion together with the adjacent radial ribs 26, 26 by contacting the side surfaces of the adjacent radial ribs 26, 26.
  • the external gear 3 can be reliably prevented from rotating with respect to the fixing member 5.
  • 48, 48 both side surfaces 48, 48 along the circumferential direction of the cylindrical member 44
  • Both side surfaces 48, 48 are formed with a gap between the radial ribs 26, 26.
  • the external gear 3 changes the position of the major and minor axes of the ellipse according to the rotational position of the elliptical cam 8, and smoothly becomes elliptical. Due to elastic deformation, the engagement piece 30 near the long axis comes into contact with the adjacent radial ribs 26, 26 of the fixing member 5, and the engagement piece 30 near the long axis prevents relative rotation with the fixing member 5. Therefore, the backlash of the rotation transmission part at the time of rotation transmission can be suppressed.
  • the engagement piece 30 is not always in contact with the radial rib 26 of the fixing member 5, and the elliptical shape is generated in accordance with the rotation of the elliptical cam 8 of the wave generator 2. Even if it is deformed, sliding contact resistance in a direction that prevents elastic deformation to an elliptical shape hardly occurs at the contact portion between the engagement piece 30 and the radial rib 26 of the fixing member 5.
  • the internal gear 4 includes a cylindrical portion 52 having teeth (inner teeth) 51 formed on the inner peripheral surface side, and a radial direction from the end of the cylindrical portion 52. It has a disk-shaped part 53 that extends inward, and a shaft 24 that is integrally formed at the center of the outer surface 53 a of the disk-shaped part 53.
  • a bearing hole 22 that accommodates the support shaft 10 of the wave generator 2 so as to be relatively rotatable is formed at the center of the inner side surface 53b of the disk-shaped portion 53.
  • a positioning projection 54 that contacts the cover 6 is formed at the center of the outer surface 53 a of the disk-like portion 53.
  • the shaft 24 is formed with a large-diameter shaft portion 24 a fitted in the shaft hole 55 of the cover 6 adjacent to the positioning projection 54 of the disk-shaped portion 53.
  • the outer peripheral side small diameter portion 59 of the cylindrical portion 52 is fitted to the internal gear positioning inner peripheral surface 37 of the fixing member 5, and the one end surface 38 of the cylindrical portion 52 is the internal gear of the fixing member 5. It is brought into contact with the positioning end face 40 (pressed on the radially inner end side of the cover 6 and brought into contact with the internal gear positioning end face 40), and can be rotated relative to the fixing member 5.
  • Such an internal gear 4 meshes with the external gear 3 at two locations on the long axis of the external gear 3 deformed into an elliptical shape by the elliptical cam 8 of the wave generator 2, and the elliptical cam of the wave generator 2.
  • 8 is separated from the external gear 3 most greatly on the short axis of the external gear 3 that has been deformed into an elliptical shape by 8.
  • the cover 6 has a cylindrical portion 41 integrally formed at the radially outer end of the disc-shaped portion 56, and the cylindrical portion 41 is engaged with the cover of the fixing member 5.
  • a first ring-shaped protrusion 57 that is fitted to the protrusion 39 and is located at the radially outer end of the inner surface 43 of the disk-shaped part 56 is abutted against the front end surface 39a of the cover engaging protrusion 39 of the fixing member 5,
  • the second ring-shaped protrusion 58 positioned at the radially inner end of the inner surface 43 of the disk-shaped part 56 is brought into contact with the positioning protrusion 54 of the disk-shaped part 53 of the internal gear 4.
  • the inner surface between the first ring-shaped protrusion 57 and the second ring-shaped protrusion 58 of the disk-shaped part 56 is a contact avoidance recess 60 for avoiding contact with the internal gear 4.
  • the axial position moves (rotates) around the rotation center 23a of the wave generator 2 as the elliptical cam 8 of the wave generator 2 rotates.
  • the meshing positions of the external gear 3 and the internal gear 4 are two locations on the long axis of the external gear 3, and therefore move according to the rotational position of the wave generator 2.
  • the wave gear device 1 is a case where the external gear 3 and the fixing member 5 are fixed and the internal gear 4 is configured to be rotatable.
  • the number of teeth of the internal gear 4 is Zc
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment is a case where the internal gear 4 is fixed and the external gear 3 and the fixing member 5 are configured to be rotatable.
  • the number of teeth of the internal gear 4 is set to Zc.
  • the external gear 3 and the fixed member for one rotation of the wave generator 2 5 rotates by two teeth in the direction opposite to the rotation direction of the wave generator 2. That is, in the wave gear device 1 according to the present embodiment, when the internal gear 4 is fixed, the rotation of the driving means can be reduced to 2 / Zf and transmitted from the external gear 3 and the fixed member 5 to the rotated body. it can.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing a fixing member according to a comparative example used in a backlash comparison experiment, in which FIG. 10A is a front view of the fixing member, and FIG. 10B is a view of B5 portion of FIG. 10A. It is an enlarged view.
  • the fixing member 5 ⁇ / b> A according to the comparative example is different from the fixing member 5 according to the present embodiment in the shape of the radially outer side of the radial rib 26, but the other configuration is related to the present embodiment. It is the same as the fixing member 5 (the shape, dimension, dimensional tolerance, surface roughness, etc. are the same) (see FIG. 6). That is, as shown in FIG. 6, in the fixing member 5 according to the present embodiment, the radial ribs 26 are formed in a radial direction with a constant rib width from the radially inner end toward the radially outer end.
  • the fixing member 5A according to the comparative example is formed at a position where the curved fillet portion 5b of the radial rib 26 does not contact the engagement piece 30 of the external gear 3.
  • FIG. 11 shows a backlash of the wave gear device 1 (abbreviated as the product of the present invention) according to the present embodiment and a wave gear device using the fixing member 5A shown in FIG. 10 instead of the fixing member 5 according to the present embodiment. It is a figure which compares and shows the backlash of (it abbreviates as a comparative example goods).
  • the vertical axis represents the backlash in terms of the rotation angle (°).
  • the product of the present invention has a backlash reduced to about 1/3 that of the comparative product, enabling highly accurate power transmission.
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment can suppress the backlash of the rotation transmission portion (the contact portion between the engagement piece 30 and the pair of radial ribs 26 and 26) during rotation transmission. A decrease in power transmission efficiency due to the sliding resistance of the transmission portion can be suppressed.
  • the engagement piece 30 of the external gear 3 is not always in contact with the radial rib 26 of the fixing member 5, and the external gear 3 rotates the wave generator 2. Even if it is deformed into an elliptical shape, the contact resistance (rotation transmitting portion) between the engagement piece 30 and the radial rib 26 of the fixing member 5 is in sliding contact resistance in a direction that prevents elastic deformation to the elliptical shape. Therefore, wear of the rotation transmission portion can be reduced.
  • the entire wave gear device 1 according to the present embodiment is made of plastic, it can be reduced in weight and cost compared to the case where the whole is made of metal.
  • both side surfaces 50 and 50 of the radially outer rib portion 28 of the fixing member 5 are linear inclined surfaces (see FIG. 4). It is not limited, and it is sufficient if the rib width is gradually increased as the radially outer rib portion 28 moves toward the radially outer side. For example, both side surfaces 50, 50 of the radially outer rib portion 28 are outside.
  • FIG. 12 is a view showing a modification of the fixing member 5 and corresponds to FIG. 12A is a view showing an engagement state between the radial rib 26 of the fixing member 5 and the engagement piece 30 of the external gear 3 according to this modification, and FIG. It is an enlarged view of B6 part of a), FIG.12 (c) is an enlarged view of B7 part of Fig.12 (a).
  • the fixing member 5 according to this modified example has the shape of the radial rib 26 and the shape of the space 31 in the shape of the radial rib 26 and the shape of the space 31 of the fixing member 5 shown in FIG.
  • the radial rib 26 of the fixing member 5 according to this modification has a portion with a constant rib width (the radially outer rib portion 28 positioned on the radially outer end side of the radial rib 26) and the rib width.
  • the diameter changes the radially inner rib portion 27 located on the radially inner end side of the radial rib 26).
  • the radially outer rib portion 28 is formed with a constant rib width from the radially outer end (connecting portion with the inner peripheral surface of the cylindrical portion 5a) radially inward.
  • the radially inner rib portion 27 is a portion where the rib width gradually increases from the radially outer end (connecting portion with the radially outer rib portion 28) toward the radially inner side.
  • the inner end in the direction is connected to the inner end in the radial direction of another radially inner rib portion 27 adjacent thereto.
  • a space 31 for engaging the tongue-like engagement piece 30 of the external gear 3 is formed between the adjacent radial ribs 26, 26.
  • the space 31 formed between the adjacent radial ribs 26, 26 gradually decreases in the circumferential space width from the radially outer end of the radially outer rib portion 28 toward the radially inward side.
  • the space width in the circumferential direction rapidly decreases in a V shape from the radially outer end of the directional inner rib portion 27 (the connecting portion with the radially outer rib portion 28) toward the radially inner side, It is closed at the radially inner end of the radially inner rib portion 27 (the circumferential space width is zero).
  • the fixing member 5 When the external gear 3 is elastically deformed into an elliptical shape by the elliptical cam 8 of the wave generator 2, the fixing member 5 according to this modification example has an engagement piece 30 near the major axis (Y direction) of the ellipse. Is separated from both side surfaces 50a, 50a of the radially inner rib portions 27, 27, and a gap is formed between the engagement piece 30 near the major axis of the ellipse and the radial ribs 26, 26 (FIG. 12B )), The engagement piece 30 near the elliptical short axis (X direction) abuts on both side surfaces 50a, 50a of the radially inward rib portions 27, 27 (see FIG.
  • the engagement piece 30 near the minor axis of the external gear 3 that is elastically deformed in an elliptical shape is formed by the inner rib portion by the elastic force in the diameter reduction direction of the external gear 3. 27, 27 abuts on both side surfaces 50a, 50a.
  • the engagement piece 30 of the external gear 3 is not always in contact with the radial rib 26, and the external gear 3 is in the elliptical shape of the wave generator 2. Even when the cam 8 is deformed into an elliptical shape, the elastic member is prevented from being elastically deformed into an elliptical shape at the contact portion between the engagement piece 30 of the external gear 3 and the radial rib 26 of the fixing member 5. The sliding contact resistance is less likely to occur.
  • FIGS. 13 to 16 are views showing a wave gear device 1 according to a second embodiment of the present invention.
  • 13A is an external perspective view of the wave gear device 1
  • FIG. 13B is an exploded perspective view of the wave gear device 1 (a perspective view in which the wave gear device 1 is exploded for each part).
  • FIG. 14 (a) is a front view of the wave gear device 1
  • FIG. 14 (b) is a side view of the wave gear device 1
  • FIG. 14 (c) is a line A10-A10 in FIG. 14 (a).
  • 15 (a) is a cross-sectional view of the wave gear device 1 cut along the line A11-A11 in FIG.
  • FIG. 14 (c), and FIG. 15 (b) is a cross-sectional view of the portion B8 in FIG. 15 (a).
  • FIG. 15 (c) is an enlarged view of a portion B9 in FIG. 15 (a).
  • 16 (a) is a front view of the wave gear device 1 shown with the cover 6 removed
  • FIG. 16 (b) is an enlarged view of portion B10 in FIG. 16 (a)
  • FIG. It is an enlarged view of B11 part of Fig.16 (a).
  • a wave gear device 1 As shown in FIGS. 13 to 16, a wave gear device 1 according to the present embodiment is fitted to a wave generator 2 that is rotated by driving means such as a servo motor (not shown), and the wave generator 2.
  • the cylindrical external gear 61 that is elastically deformed into an elliptical shape by this, the internal gear 62 that meshes with the external gear 61 on the long axis of the external gear 61 that is deformed into the elliptical shape, and the integral rotation with the external gear 61 It has a disk-like member 63 engaged so that it can be performed, and a cover 6 fixed to the internal gear 62.
  • the wave generator 2, the external gear 61, the internal gear 62, the disk-like member 63, and the cover 6 are made of plastic (for example, polyacetal (POM), polyamide (PA), etc. ).
  • the wave generator 2 and the cover 6 are the same as the wave generator 2 and the cover 6 of the wave gear device 1 according to the first embodiment. The description of the cover 6 is omitted as appropriate.
  • the internal gear 62 is fixed to an attachment object such as a robot arm (not shown), and a cylindrical portion 64 and a disc-like portion 65 form a cup shape. Is formed.
  • a shaft hole 66 that supports the input shaft 7 of the wave generator 2 so as to be rotatable is formed at the center of the disc-shaped portion 65 of the internal gear 62.
  • a recess 67 for receiving the positioning projection 9 of the elliptical cam 8 of the wave generator 2 is formed around the shaft hole 66 of the disc-like portion 65 of the internal gear 62.
  • the bottom surface 68 of the recess 67 is in contact with the positioning surface (end surface) 34 of the positioning projection 9 of the elliptical cam 8 to perform positioning in the direction along the rotation center 23a of the wave generator 2. Yes.
  • the disk-shaped portion 65 of the internal gear 62 is in contact with one end surface of the external gear 61 fitted to the elliptical cam 8 on the radially outer side surface 70 of the recess 67. Positioning in the direction along the rotation center 23a is performed.
  • a plurality of teeth (inner teeth) 71 are formed along the circumferential direction on the inner peripheral surface side of the cylindrical portion 64 of the internal gear 62.
  • the teeth 71 of the internal gear 62 mesh with the two teeth (external teeth) 72 on the long axis of the external gear 61 elastically deformed into an elliptical shape by the elliptical cam 8 of the wave generator 2. ing.
  • the elliptical cam 8 of the wave generator 2 and the external gear 61 fitted to the elliptical cam 8 are accommodated.
  • the internal gear 62 is fitted to the inner peripheral surface 42 of the cylindrical portion 41 of the cover 6 and is a cylindrical cover member that is abutted against a first ring-shaped protrusion 57 formed on the inner surface side of the cover 6.
  • the joint protrusion 39 is formed at a position radially outward from the teeth (inner teeth) 71.
  • the cover engaging protrusion 39 of the internal gear 62 positions the cover 6 in the radial direction and positions the cover 6 in the direction along the rotation center 23a.
  • the internal gear 62 accommodates the disc portion 74 of the disc-like member 63 in a space radially inward of the cover engaging projection 39 with a sufficient gap.
  • the internal gear 62 and the cover 6 are fixed by fastening means such as bolts, welding, or clips.
  • the external gear 61 has a plurality of teeth (external teeth) 72 formed on the outer peripheral surface 76 of a thin cylindrical member 75, and a wave generator on the inner peripheral surface 78.
  • teeth external teeth
  • the two elliptical cams 8 are fitted, they are elastically deformed by the elliptical cam 8 of the wave generator 2 and deformed into an elliptical shape following the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 of the elliptical cam 8. .
  • the external gear 61 is formed in a disc shape on the side facing the disc portion 74 of the disc-like member 63 (one end side along the tooth width direction and the left side in FIGS. 18B and 18C).
  • the same number of engaging recesses 82 as the engaging pieces 81 are formed to engage with the engaging pieces 81 of the member 63.
  • the external gear 61 is formed between the adjacent engaging recesses 82 and 82 with a detent piece 84 that is engaged with a space 83 between the adjacent engaging pieces 81 and 81 of the disk-like member 63. ing.
  • the anti-rotation piece 84 of the external gear 61 has a circumferential length (L) several times larger than the plate thickness (t), has a high strength in the circumferential direction, and is difficult to elastically deform in the circumferential direction.
  • the external gear 61 and the disk-shaped member 63 can be integrally rotated by contacting the engagement piece 81 of the cylindrical member 63.
  • both side surfaces 85, 85 of the engaging recess 82 of the external gear 61 are positioned closer to the elliptical long axis. Engage with the engagement piece 81 of the disk-like member 63 with a gap, contact the engagement piece 81 of the disk-like member 63 at a position near the elliptical short axis, and the external gear 61 and the disk-like member 63. Relative rotation can be prevented.
  • the external gear 61 changes the position of the major and minor axes of the ellipse according to the rotational position of the elliptical cam 8, and smoothly becomes elliptical. Since it is elastically deformed and relative rotation with the disk-like member 63 can be prevented by the rotation-preventing piece 84 near the short axis, backlash of the rotation transmission portion at the time of rotation transmission can be suppressed.
  • the rotation stop piece 84 both side surfaces 85, 85 of the engagement recess 82
  • the rotation stop piece 84 is always in contact with the inclined surfaces 81a, 81a of the engagement piece 81 of the disk-like member 63.
  • the disk-shaped member 63 includes a disk part 74 that is disposed so as to be orthogonal to the rotation center 23 a of the wave generator 2, and the disk part. And a shaft 86 integrally formed at the center of 74.
  • the shaft 86 is rotatably fitted in the shaft hole 55 of the cover 6 so that the rotation center 86 a is concentric with the rotation center 23 a of the input shaft 7 of the wave generator 2.
  • a bearing hole 87 that accommodates the support shaft 10 of the wave generator 2 so as to be relatively rotatable is formed at the center of the disc portion 74.
  • a plurality of tapered isosceles trapezoidal engaging pieces 81 are formed at equal intervals along the circumferential direction (the same number as the engaging recesses 82 of the external gear 61).
  • the engagement piece 81 of the disc portion 74 has both sides 85 of the engagement recess 82 of the external gear 61 at positions on the short axis of the external gear 61 whose isosceles trapezoidal inclined surfaces 81a, 81a are elliptical.
  • the wave gear device 1 In the wave gear device 1 according to this embodiment having the above-described configuration, when the wave generator 2 is rotated by driving means (for example, a servo motor), the long axis of the external gear 61 that is elastically deformed into an elliptical shape. The position moves (rotates) around the rotation center 23 a of the wave generator 2 as the elliptical cam 8 of the wave generator 2 rotates. Since the meshing positions of the external gear 61 and the internal gear 62 are two locations on the long axis of the external gear 61, the external gear 61 moves according to the rotational position of the wave generator 2.
  • the wave gear device 1 is a case where the internal gear 62 is fixed.
  • the external gear 61 rotates together with the disk-shaped member 63 by two teeth in the direction opposite to the rotation direction of the wave generator 2 for one rotation of the wave generator 2.
  • the rotation of the driving means can be reduced to 2 / Zf and transmitted from the shaft 86 of the disk-shaped member 63 to the rotated body. it can.
  • the wave gear device 1 is a case where the disk-shaped member 63 and the external gear 61 are fixed.
  • the number of teeth of the internal gear 62 is Zc
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment has a rotation transmission portion (contact portions between the engagement pieces 81 of the disk-like member 63 and both side surfaces 85 and 85 of the engagement recesses 82 of the external gear 61 at the time of rotation transmission. ) Can be suppressed, as well as a decrease in power transmission efficiency due to the sliding resistance of the rotation transmission portion.
  • the engagement piece 81 of the disk-like member 63 is not always in contact with both side surfaces 85, 85 of the engagement recess 82 of the external gear 61, and the external gear Even if 61 is deformed into an elliptical shape with the rotation of the wave generator 2, the engagement piece 81 of the disk-like member 63 and the both side surfaces 85, 85 of the engagement recess 82 of the external gear 61. Since the sliding contact resistance in the direction that prevents the elastic deformation to the elliptical shape is unlikely to occur at the contact portion (rotation transmission portion), wear of the rotation transmission portion can be reduced.
  • the entire wave gear device 1 according to the present embodiment is made of plastic, it can be reduced in weight and cost compared to the case where the whole is made of metal.
  • the wave gear apparatus 1 which concerns on this embodiment formed the whole with a plastic was illustrated, it is not limited to this, You may form a part or whole with a metal.
  • the engagement piece 81 of the disc-like member 63 is not limited to being formed in an isosceles trapezoidal shape, but is formed in a semi-elliptical shape, an arc shape, or a triangular shape. May be.
  • a bearing or a roller may be disposed in a portion that contacts the inner peripheral surface 3 a of the external gear 3. Further, the wave generator 2 of the wave gear device 1 according to the second embodiment of the present invention may be provided with a bearing or a roller in a portion that contacts the inner peripheral surface 78 of the external gear 61.

Abstract

【課題】回転伝達時の回転伝達部分のバックラッシを抑えることができると共に、動力伝達効率の低下を抑えることができる波動歯車装置を提供する。 【解決手段】波動歯車装置１は、回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車３と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車３の長軸上で外歯車３と噛み合う内歯車４と、を有している。そして、楕円形状に変形させられた外歯車３の長軸寄りの係合片３０は、隣り合う径方向リブ２６，２６のリブ幅が漸増する径方向外方端側に当接し、隣り合う径方向リブ２６，２６と共に回転伝達部分を構成する。また、楕円形状に変形させられた外歯車３の短軸寄りの係合片３０は、隣り合う径方向リブ２６，２６から離間する。

Description

波動歯車装置
　この発明は、回転を減速するために使用される波動歯車装置に関するものである。
　従来から、波動歯車装置は、ヒューマノイドロボット、半導体製造装置、及び工作機械等に幅広く使用され、サーボモータ等の回転を大きく減速して伝達するようになっている。そして、この波動歯車装置は、高精度の回転伝達を実現するために回転伝達部分のバックラッシの低減化が求められている。
　　（第１従来例）
　図２０及び図２１は、第１従来例に係る波動歯車装置１００を示すものである。これらの図に示す波動歯車装置１００は、楕円形状の波動発生器１０１と、この波動発生器１０１の外周面に嵌合される外歯車１０２と、この外歯車１０２と噛み合う内歯車１０３と、を有している。この波動歯車装置１００において、波動発生器１０１は、外周面が楕円形状のカム部材１０４と、このカム部材１０４の外周面に嵌合されることによってカム部材１０４の外周面に倣って楕円形状に変形するボールベアリング１０５と、を有している。また、外歯車１０２は、弾性変形可能な薄肉の円筒部材１０６の外周面に複数の歯が形成されており、波動発生器（ボールベアリング）の楕円形状の外周面に嵌合されると、波動発生器の楕円形状の外周面に倣って楕円形状に変形させられるようになっている。また、この外歯車１０２は、円板状の出力部材１０７の係合突起１０８と係合する係合凹所１１０が円筒部材１０６の一端側の周方向に沿って形成されている。内歯車１０３は、変形し難い剛構造体であり、内歯が楕円形状に変形させられた外歯車１０２の長軸上に位置する外歯と噛み合うようになっている。
　この第１従来例に係る波動歯車装置１００は、内歯車１０３の歯数をＺｃとし、外歯車１０２の歯数をＺｆとし、内歯車１０３を固定した場合、波動発生器１０１のＮ回転に対し、外歯車１０２がＮ・（Ｚｃ－Ｚｆ）／Ｚｆ回転するようになっている。なお、第１従来例に係る波動歯車装置１００は、内歯車１０３の歯数（Ｚｃ）と外歯車１０２の歯数（Ｚｆ）との差が２になっている。
　図２２に示すように、第１従来例に係る波動歯車装置１００は、外歯車１０２が波動発生器１０１によって円滑に楕円変形させられるようにするため、出力部材１０７の係合突起１０８が外歯車１０２の係合凹所１１０内をスライド移動できるようになっている。しかしながら、このような波動歯車装置１００は、出力部材１０７の係合突起１０８と外歯車１０２の係合凹所１１０との係合部分（回転伝達部分）に隙間が形成されると、その隙間分だけ回転伝達時に回転方向のガタツキ（バックラッシ）を生じる。
　そこで、図２３及び図２４に示すように、第１従来例に係る波動歯車装置１００は、出力部材１０７の係合突起１０８の幅方向両側にばね作用部１１１を設け、そのばね作用部１１１を弾性変形させた状態で円筒部材１０６の係合凹所１１０の両側の壁面１１２に当接させ、回転伝達時の回転方向へのガタツキ（バックラッシ）を抑えるようになっている。
　　（第２従来例）
　図２５乃至図２７は、第２従来例に係る波動歯車装置２００を示すものである。これらの図に示す第２従来例に係る波動歯車装置２００は、波動発生器２０１、外歯車２０２、内歯車２０３、及び出力部材２０４からなっている。外歯車２０２は、弾性変形可能な薄肉状の円筒部材２０５の外周面に複数の歯（外歯）が形成されており、波動発生器２０１によって楕円形状に弾性変形させられ、長軸上の２箇所で内歯車２０３と噛み合っている。
　そして、この第２従来例に係る波動歯車装置２００の外歯車２０２は、円筒部材２０５の一側面側に棒状突起２０６を突出形成し、その棒状突起２０６の移動軌跡に沿う内面形状の係合穴２０７を出力部材２０４の円板状部２０８に形成し、棒状突起２０６とこの棒状突起２０６に係合する係合穴２０７とで回転伝達部分を構成して、外歯車２０２の楕円変形を許容しつつ、回転伝達時のバックラッシを抑え、波動発生器２０１の回転を減速して出力部材２０４の出力軸２１０から出力するようになっている。
特開２０１１－１９６４２３号公報 特開２０１５－１６９２５６号公報
　しかしながら、第１従来例に係る波動歯車装置１００は、外歯車１０２が波動発生器１０１によって楕円変形させられる際に、出力部材１０７の係合突起１０８のばね作用部１１１，１１１がばね作用部１１１，１１１の弾性力（ばね力）によって円筒部材１０６の係合凹所１１０の壁面１１２，１１２に押し付けられた状態で常時摺接し、係合突起１０８のばね作用部１１１，１１１と円筒部材１０６の係合凹所１１０の壁面１１２，１１２との摺接部に摩擦抵抗（外歯車１０２の楕円変形を妨げる抵抗）が生じて、動力伝達効率の低下を生じる虞がある。
　また、第２従来例に係る波動歯車装置２００は、回転伝達時において、棒状突起２０６が係合穴２０７の内面に継続的に接触するため、棒状突起２０６と係合穴２０７の摺接部に摩擦抵抗（外歯車２０２の楕円変形を妨げる抵抗）が継続的に生じて、動力伝達効率の低下を生じる虞がある。
　そこで、本発明は、回転伝達時の回転伝達部分のバックラッシを抑えることができると共に、動力伝達効率の低下を抑えることができる波動歯車装置の提供を目的とする。
　図１乃至図９に示すように、本発明は、回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車３と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車３の長軸上で外歯車３と噛み合う内歯車４と、を有する波動歯車装置１に関するものである。本発明において、外歯車３の歯幅方向に沿った一端面側には、固定部材５が対向するように配置されている。また、固定部材５は、外歯車３に対向する面側に、波動発生器２の回転中心２３ａに対して放射状に延びる複数の径方向リブ２６が形成されている。また、外歯車３は、歯幅方向に沿った一端面側に、固定部材５の隣り合う径方向リブ２６と径方向リブ２６との間のスペース３１に係合される係合片３０が複数形成されている。また、径方向リブ２６は、径方向外方端側がリブ幅を径方向外方へ向かうに従って漸増するように形成されて、径方向外方端側で隣り合う他の前記径方向リブ２６との間隔を漸減させている。また、楕円形状に変形させられた外歯車３の長軸寄りの係合片３０は、隣り合う径方向リブ２６，２６のリブ幅が漸増する径方向外方端側に当接し、隣り合う径方向リブ２６，２６と共に回転伝達部分を構成する。また、楕円形状に変形させられた外歯車３の短軸寄りの係合片３０は、隣り合う径方向リブ２６，２６から離間する。そして、外歯車３及び固定部材５、並びに内歯車４は、波動発生器２の回転に伴って相対回動させられるようになっている。
　図１乃至図９、及び図１２に示すように、本発明は、回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車３と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車３の長軸上で外歯車３と噛み合う内歯車４と、を有する波動歯車装置１に関するものである。本発明において、外歯車３の歯幅方向に沿った一端面側には、固定部材５が対向するように配置されている。また、固定部材５は、外歯車３に対向する面側に、波動発生器２の回転中心２３ａに対して放射状に延びる複数の径方向リブ２６が形成されている。また、外歯車３は、歯幅方向に沿った一端面側に、固定部材５の隣り合う径方向リブ２６と径方向リブ２６との間のスペース３１に係合される係合片３０が複数形成されている。また、径方向リブ２６は、径方向内方端側がリブ幅を径方向内方へ向かうに従って漸増するように形成されて、径方向内方端側で隣り合う他の前記径方向リブ２６との間隔を漸減させている。また、楕円形状に変形させられた外歯車３の短軸寄りの係合片３０は、隣り合う径方向リブ２６，２６のリブ幅が漸増する径方向内方端側に当接し、隣り合う径方向リブ２６，２６と共に回転伝達部分を構成する。また、楕円形状に変形させられた外歯車３の長軸寄りの係合片３０は、隣り合う径方向リブ２６，２６から離間する。そして、外歯車３及び固定部材５、並びに内歯車４は、波動発生器２の回転に伴って相対回動させられるようになっている。
　また、図１３乃至図１９に示すように、本発明は、回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車６１と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車６１の長軸上で外歯車６１と噛み合う内歯車６２と、を有する波動歯車装置１に関するものである。本発明において、外歯車６１の歯幅方向に沿った一端面側には、外歯車６１に一体回動可能な状態で係合される円板状部材６３が配置されている。また、円板状部材６３は、外周面から径方向外方へ向かって突出する舌片状の係合片８１が外周面の周方向に沿って複数形成されている。また、外歯車６１は、歯幅方向に沿った一端面側に、係合片８１に係合させられる係合凹所８２が形成されている。また、係合片８１は、円板状部材６３の周方向に沿った幅寸法が径方向外方側へ向かうに従って漸減するように形成されている。また、楕円形状に変形させられた外歯車６１の長軸寄りの係合凹所８２は、外歯車６１の周方向に沿って対向するように位置する一対の側面８５，８５が円板状部材６３の係合片８１と隙間をもって係合する。また、楕円形状に変形させられた外歯車６１の短軸寄りの係合凹所８２は、外歯車６１の周方向に沿って対向するように位置する一対の側面８５，８５が円板状部材６３の係合片８１に当接し、係合片８１と共に回転伝達部分を構成する。そして、外歯車６１及び円板状部材６３、並びに内歯車６２は、波動発生器２の回転に伴って相対回動させられるようになっている。
　本発明に係る波動歯車装置は、回転伝達時における回転伝達部分のバックラッシを抑えることができることはもちろんのこと、回転伝達部分の摺動抵抗に起因する動力伝達効率の低下を抑えることができる。
[規則91に基づく訂正 14.05.2018]　
本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置を示す図であり、図１（ａ）は波動歯車装置の外観斜視図、図１（ｂ）は波動歯車装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置を示す図であり、図２（ａ）は波動歯車装置の正面図、図２（ｂ）は波動歯車装置の側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ１－Ａ１線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図である。 図３（ａ）は図２（ｃ）のＡ２－Ａ２線に沿って切断して示す波動歯車装置の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１部の拡大図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ２部の拡大図である。 図４（ａ）は図２（ｃ）のＡ３－Ａ３線に沿って切断して示す波動歯車装置の断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ３部の拡大図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ４部の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器を示す図であり、図５（ａ）は波動発生器の正面図、図５（ｂ）は波動発生器の側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ４－Ａ４線に沿って切断して示す波動発生器の断面図、図５（ｄ）は波動発生器の背面図である。 本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置の固定部材を示す図であり、図６（ａ）は固定部材の正面図、図６（ｂ）は固定部材の側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ５－Ａ５線に沿って切断して示す固定部材の断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）のＡ６－Ａ６線に沿って切断して示す固定部材の断面図、図６（ｅ）は固定部材の背面図である。 本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置の外歯車を示す図であり、図７（ａ）は外歯車の正面図、図７（ｂ）は外歯車の側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ７－Ａ７線に沿って切断して示す外歯車の断面図、図７（ｄ）は外歯車の背面図である。 本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置の内歯車を示す図であり、図８（ａ）は内歯車の正面図、図８（ｂ）は内歯車の側面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＡ８－Ａ８線に沿って切断して示す内歯車の断面図、図８（ｄ）は内歯車の背面図である。 本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置のカバーを示す図であり、図９（ａ）はカバーの正面図、図９（ｂ）はカバーの側面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＡ９－Ａ９線に沿って切断して示すカバーの断面図、図９（ｄ）はカバーの背面図である。 バックラッシの比較実験に使用した比較例に係る固定部材を示す図であり、図１０（ａ）は固定部材の正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ５部の拡大図である。 本実施形態に係る波動歯車装置のバックラッシと、図１０に示した固定部材を本実施形態に係る固定部材に代えて使用した波動歯車装置のバックラッシとを対比して示す図である。 固定部材の変形例を示す図であり、図１２（ａ）は本変形例に係る固定部材のリブと外歯車の係合片との係合状態を示す図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ６部の拡大図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＢ７部の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置を示す図であり、図１３（ａ）は波動歯車装置の外観斜視図、図１３（ｂ）は波動歯車装置の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置を示す図であり、図１４（ａ）は波動歯車装置の正面図、図１４（ｂ）は波動歯車装置の側面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＡ１０－Ａ１０線に沿って切断して示す波動歯車装置の断面図である。 図１５（ａ）は図１４（ｃ）のＡ１１－Ａ１１線に沿って切断して示す波動歯車装置の断面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＢ８部の拡大図であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＢ９部の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置を示す図であり、図１６（ａ）はカバーを取り外して示す波動歯車装置の正面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ１０部の拡大図、図１６（ｃ）は図１６（ａ）のＢ１１部の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置の内歯車を示す図であり、図１７（ａ）は内歯車の正面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＡ１２－Ａ１２線に沿って切断して示す内歯車の断面図、図１７（ｃ）は内歯車の側面図、図１７（ｄ）は内歯車の背面図である。 本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置の外歯車を示す図であり、図１８（ａ）は外歯車の正面図、図１８（ｂ）は外歯車の側面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）のＡ１３－Ａ１３線に沿って切断して示す外歯車の断面図、図１８（ｄ）は外歯車の背面図である。 本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置の円板状部材を示す図であり、図１９（ａ）は円板状部材の正面図、図１９（ｂ）は円板状部材の側面図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）のＡ１４－Ａ１４線に沿って切断して示す円板状部材の断面図、図１９（ｄ）は円板状部材の背面図である。 第１従来例に係る波動歯車装置を示す正面図である。 第１従来例に係る波動歯車装置を示す図であり、図２０のＡ１５－Ａ１５線に沿って切断して示す波動歯車装置の断面図である。 第１従来例に係る波動歯車装置の出力部材と外歯車との関係を示す図である。 第１従来例に係る波動歯車装置の出力部材の変形例を示す図である。 図２３に示した出力部材と外歯車との係合部を示す図である。 第２従来例に係る波動歯車装置の縦断面図である。 第２従来例に係る波動歯車装置の外歯車を示す図であり、図２６（ａ）は外歯車の縦断面図（図２６（ｂ）のＡ１６－Ａ１６線に沿って切断して示す断面図）、図２６（ｂ）は外歯車の正面図である。 第２従来例に係る波動歯車装置における外歯車の棒状突起と出力部材の係合穴との係合状態を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
　［第１実施形態］
　図１乃至図４は、本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置１を示す図である。なお、図１（ａ）は波動歯車装置１の外観斜視図であり、図１（ｂ）は波動歯車装置１の分解斜視図（波動歯車装置１を各部品毎に分解して示す斜視図）である。また、図２（ａ）は波動歯車装置１の正面図であり、図２（ｂ）は波動歯車装置１の側面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ１－Ａ１線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図である。また、図３（ａ）は図２（ｃ）のＡ２－Ａ２線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１部の拡大図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ２部の拡大図である。また、図４（ａ）は図２（ｃ）のＡ３－Ａ３線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ３部の拡大図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ４部の拡大図である。
　　（波動歯車装置の概略構成）
　図１乃至図４に示すように、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図外のサーボモータ等の駆動手段によって回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車３と、この楕円形状に変形させられた外歯車３の長軸上で外歯車３と噛み合う内歯車４と、図外のロボットアーム等の取付対象物に固定される固定部材（ハウジング）５と、固定部材５に固定されるカバー６と、を有している。そして、本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２、外歯車３、内歯車４、固定部材５、及びカバー６がプラスチック（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等）で形成されている。
　　（波動発生器）
　図１乃至図３、及び図５に示すように、波動発生器２は、入力軸７と、この入力軸７の先端側に一体に形成された楕円状カム８と、楕円状カム８の正面の回転中心部から突出する（入力軸７の突出方向とは逆の方向に突出する）支持軸１０と、を有している。
　入力軸７は、固定部材５の軸穴１１で回動できるように支持され、図外の駆動手段に接続される。
楕円状カム８は、長軸側カム部１２と短軸側カム部１３とによって構成されており、正面側から見た形状が略十字状になっている。そして、長軸側カム部１２の外周面１４及び短軸側カム部１３の外周面１５は、外歯車３に接触する楕円状周面１６，１８と、この楕円状周面１６，１８の周方向両端側に滑らかに接続された円弧状周面１７，２０と、を有している。円弧状周面１７，２０は、曲率半径が楕円状周面１６，１８の周方向両端の曲率半径と同一になっており、楕円状周面１６，１８との接続部から周方向端部に向かうに従って、楕円状周面１６，１８に支持された外歯車３との間の隙間が楔状に漸増するように形成されている。そして、円弧状周面１７，２０は、楕円状周面１６，１８が外歯車３の内周面３ａと摺接する際に、潤滑剤を楔効果によって楕円状周面１６．１８と外歯車の内周面３ａとの間に導き入れるように機能する。また、楕円状カム８は、長軸側カム部１２と短軸側カム部１３との間が略Ｖ字形状の凹所２１になっており、長軸側カム部１２の楕円状周面１６と短軸側カム部１３の楕円状周面１８のみが外歯車３の内周面３ａに摺接するようになっているため、全周が外歯車３の内周面３ａと摺接する場合と比較して、外歯車３との摺接抵抗が小さく抑えられる。
　支持軸１０は、内歯車４の軸受け穴２２に嵌合されている。そして、支持軸１０の回転中心２３ｃは、入力軸７（波動発生器２）の回転中心２３ａ及び軸２４の回転中心２３ｂと同軸上に位置している。
　　（固定部材）
　図１、図２、図４、及び図６に示すように、固定部材（ハウジング）５は、外歯車３の一側面２５（歯幅方向に沿った一端面であって、図２（ｃ）の右側端面）に対向するように配置され、中心部に形成された軸穴１１で波動発生器２の入力軸７を回転できるように支持している。
　また、この固定部材５は、外歯車３の一側面２５に対向する面側に、入力軸７（波動発生器２）の回転中心２３ａに対して放射状に延びる複数の径方向リブ２６が形成されている。この径方向リブ２６は、リブ幅が一定の部分（径方向内方側リブ部分２７）とリブ幅が変化する部分（径方向外方側リブ部分２８）とがある。すなわち、径方向リブ２６は、径方向内方端から径方向外方端側へ向けて一定のリブ幅で形成された径方向内方側リブ部分２７と、径方向内方側リブ部分２７の径方向外方端から径方向外方へ向かうに従ってリブ幅を漸増するように形成された径方向外方側リブ部分２８とがある。この径方向外方側リブ部分２８は、径方向外方端が円筒部５ａの内周面に接続されている。そして、隣り合う径方向リブ２６，２６間には、外歯車３の舌片状の係合片３０を係合するためのスペース３１が形成されている。この隣り合う径方向リブ２６，２６間のスペース３１は、径方向内方端がボス３２の近傍に位置し、その径方向内方端から径方向外方へ向かうに従って周方向のスペース幅が漸増し、径方向内方側リブ部分２７と径方向外方側リブ部分２８との接続部（境界部）から径方向外方へ向かうに従って周方向のスペース幅が漸減している。
　ボス３２は、固定部材５の中央部に位置し、軸穴１１が貫通しており、先端面３３が波動発生器２の楕円状カム８の位置決め面３４に当接して、波動発生器２の回転中心２３ａに沿った方向の位置決めを行うようになっている。そして、固定部材５は、波動発生器２との接触を少なくするための環状の逃げ溝３５がボス３２の周囲に形成されている。なお、隣り合う径方向リブ２６，２６間に形成されるスペース３１の底面は、逃げ溝３５の底面よりも深い位置に形成されている。
　また、固定部材５は、内歯車４の外周面３６に嵌合して、内歯車４（軸２４）の回転中心２３ｃが波動発生器２（入力軸７）の回転中心２３ａと同軸上に位置するように、内歯車４を径方向に位置決めする内歯車位置決め内周面３７が形成されている。また、固定部材５は、内歯車４の一端面３８に当接して、内歯車４の回転中心２３ｂに沿った方向に、内歯車４を位置決めする内歯車位置決め端面４０が形成されている。
　また、固定部材５は、カバー６の円筒部４１の内周面４２に嵌合され、且つ、カバー６の内側面４３に突き当てられる円筒状のカバー係合突起３９が内歯車位置決め内周面３７よりも径方向外方側の位置に形成されている。なお、固定部材５とカバー６とは、ボルト等の締結手段、溶着、又はクリップ等で固定される。
　　（外歯車）
　図１乃至図４、及び図７に示すように、外歯車３は、薄肉の円筒状部材４４の外周面に複数の歯（外歯）４６が形成され、内周面３ａに波動発生器２の楕円状カム８が嵌合されることにより、波動発生器２の楕円状カム８によって弾性変形させられ、楕円状カム８の楕円状周面１６，１８に倣って楕円形状に変形させられる。
　この外歯車３は、固定部材５の径方向リブ２６に対向する側（一側面２５側）に、隣り合う径方向リブ２６，２６間のスペース３１に係合される舌片状の係合片３０が固定部材５のスペース３１と同数形成されている。この外歯車３の係合片３０は、固定部材５の径方向リブ２６を係合するための径方向リブ収容凹所４７が外歯車３の一側面２５側を切り欠くように径方向リブ２６と同数形成されることにより、隣り合う径方向リブ収容凹所４７，４７間に形成されている。そして、この外歯車３の係合片３０は、外歯車３の径方向（板厚方向）に撓み変形するものの、板厚（ｔ）に対する周方向長さ（Ｌ）が数倍大きく、周方向に対する強度が大きくて、周方向に弾性変形し難くなっているため、隣り合う径方向リブ２６，２６の側面に当接することにより、隣り合う径方向リブ２６，２６と共に回転伝達部分を構成し、外歯車３を固定部材５に対して確実に回り止めすることができる。
　図４に詳細を示すように、外歯車３は、波動発生器２の楕円状カム８によって楕円状に弾性変形させられると、楕円の長軸（Ｙ方向）寄りの係合片３０の両側面４８，４８（円筒状部材４４の周方向に沿った両側面４８，４８）が径方向外方側リブ部分２８の側面５０に当接し、楕円の短軸（Ｘ方向）寄りの係合片３０の両側面４８，４８が径方向リブ２６，２６との間に隙間を生じるようになっている。すなわち、外歯車３は、波動発生器２の楕円状カム８が回動すると、楕円状カム８の回動位置に応じて楕円の長軸と短軸の位置が変化し、円滑に楕円状に弾性変形して、長軸寄りの係合片３０が固定部材５の隣り合う径方向リブ２６，２６に当接し、長軸寄りの係合片３０で固定部材５との相対回動を阻止することができるため、回転伝達時における回転伝達部分のバックラッシを抑えることができる。このような、外歯車３は、係合片３０が固定部材５の径方向リブ２６に常時当接するようになっておらず、波動発生器２の楕円状カム８の回動に伴って楕円形状に変形させられたとしても、係合片３０と固定部材５の径方向リブ２６との当接部に楕円形状への弾性変形を妨げる方向の摺接抵抗が生じにくい。
　　（内歯車）
　図１乃至図３、及び図８に示すように、内歯車４は、歯（内歯）５１が内周面側に形成された円筒状部５２と、円筒状部５２の端部から径方向内方へ延びる円板状部５３と、円板状部５３の外側面５３ａの中心部分に一体に形成された軸２４と、を有している。また、円板状部５３の内側面５３ｂの中心部には、波動発生器２の支持軸１０を相対回動可能に収容する軸受け穴２２が形成されている。また、円板状部５３の外側面５３ａの中心部には、カバー６と当接する位置決め突起５４が形成されている。また、軸２４は、カバー６の軸穴５５に嵌合される大径軸部２４ａが円板状部５３の位置決め突起５４に隣接して形成されている。
　また、この内歯車４は、円筒状部５２の外周側小径部５９が固定部材５の内歯車位置決め内周面３７に嵌合され、円筒状部５２の一端面３８が固定部材５の内歯車位置決め端面４０に当接させられ（カバー６の径方向内方端側で押されて内歯車位置決め端面４０に当接させられ）、固定部材５に対して相対回動できるようになっている。
　このような内歯車４は、波動発生器２の楕円状カム８によって楕円形状に変形させられた外歯車３の長軸上の２箇所で外歯車３と噛み合い、波動発生器２の楕円状カム８によって楕円形状に変形させられた外歯車３の短軸上で外歯車３と最も大きく離間するようになっている。
　　（カバー）
　図１、図２、及び図９に示すように、カバー６は、円板状部５６の径方向外方端に円筒部４１が一体に形成され、円筒部４１が固定部材５のカバー係合突起３９に嵌合され、円板状部５６の内側面４３の径方向外方端に位置する第１リング状突起５７が固定部材５のカバー係合突起３９の先端面３９ａに突き当てられ、円板状部５６の内側面４３の径方向内方端に位置する第２リング状突起５８が内歯車４の円板状部５３の位置決め突起５４に当接させられるようになっている。なお、カバー６は、円板状部５６の第１リング状突起５７と第２リング状突起５８との間の内側面が内歯車４との接触を避けるための接触回避凹所６０になっており、相対回動する内歯車４との摺接抵抗を削減するようになっている。
　　（第１実施形態に係る波動歯車装置の作動状態）
　以上のように構成された本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２が駆動手段（例えば、サーボモータ）によって回転させられると、楕円形状に弾性変形させられた外歯車３の長軸位置が波動発生器２の楕円状カム８の回動に伴って波動発生器２の回転中心２３ａの回りを移動（回動）する。そして、外歯車３と内歯車４の噛み合い位置は、外歯車３の長軸上の２箇所であるため、波動発生器２の回動位置に応じて移動する。ここで、波動歯車装置１は、外歯車３及び固定部材５が固定され、内歯車４が回転可能に構成されている場合であって、例えば、内歯車４の歯数をＺｃとし、外歯車３の歯数をＺｆ（Ｚｆ＝Ｚｃ－２）とすると（内歯車４よりも歯数を２だけ少なくすると）、波動発生器２の１回転に対し、内歯車４が波動発生器２の回転方向と同一方向に２歯分だけ回動する。すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３及び固定部材５が固定された場合、駆動手段の回転を２／Ｚｃに減速して内歯車４の軸２４から被回転体に伝達することができる。
　また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、内歯車４が固定され、外歯車３及び固定部材５が回転可能に構成されている場合であって、例えば、内歯車４の歯数をＺｃとし、外歯車３の歯数をＺｆ（Ｚｆ＝Ｚｃ－２）とすると（内歯車４よりも歯数を２だけ少なくすると）、波動発生器２の１回転に対し、外歯車３及び固定部材５が波動発生器２の回転方向と逆方向に２歯分だけ回動する。すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、内歯車４が固定された場合、駆動手段の回転を２／Ｚｆに減速して外歯車３及び固定部材５から被回転体に伝達することができる。
　　（バックラッシの比較実験）
　図１０は、バックラッシの比較実験に使用した比較例に係る固定部材を示す図であり、図１０（ａ）が固定部材の正面図、図１０（ｂ）が図１０（ａ）のＢ５部の拡大図である。
　図１０に示すように、比較例に係る固定部材５Ａは、径方向リブ２６の径方向外方側の形状が本実施形態に係る固定部材５と異なるものの、他の構成が本実施形態に係る固定部材５と同一（形状、寸法、寸法公差、表面粗さ等が同一）である（図６参照）。すなわち、図６に示すように、本実施形態に係る固定部材５において、径方向リブ２６は、径方向内方端から径方向外方端側へ向けて一定のリブ幅で形成された径方向内方側リブ部分２７と、径方向内方側リブ部分２７の径方向外方端から径方向外方へ向かうに従ってリブ幅を漸増するように形成された径方向外方側リブ部分２８とがある。これに対し、図１０に示す比較例に係る固定部材５Ａの径方向リブ２６は、径方向内方端から径方向外方端へ向けて一定のリブ幅で形成され、径方向外方端と固定部材５Ａの円筒部５ａの内周面とが曲面状隅肉部分５ｂによって滑らかに接続され、径方向外方端と円筒部５ａとの接続部分に応力が集中しないように形作られているが、本実施形態に係る固定部材５の径方向外方側リブ部分２８に対応するものがない。なお、比較例に係る固定部材５Ａは、径方向リブ２６の曲面状隅肉部分５ｂが外歯車３の係合片３０に接触しない位置に形成されている。
　図１１は、本実施形態に係る波動歯車装置１（本発明品と略称する）のバックラッシと、図１０に示した固定部材５Ａを本実施形態に係る固定部材５に代えて使用した波動歯車装置（比較例品と略称する）のバックラッシとを対比して示す図である。なお、図１１において、縦軸はバックラッシを回転角度（°）で示している。
　この図１１に示すように、本発明品は、バックラッシが比較例品の約１／３に低減し、高精度の動力伝達が可能になる。
　　（第１実施形態に係る波動歯車装置の効果）
　本実施形態に係る波動歯車装置１は、回転伝達時における回転伝達部分（係合片３０と一対の径方向リブ２６，２６の当接部分）のバックラッシを抑えることができることはもちろんのこと、回転伝達部分の摺動抵抗に起因する動力伝達効率の低下を抑えることができる。
　本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３の係合片３０が固定部材５の径方向リブ２６に常時当接するようになっておらず、外歯車３が波動発生器２の回動に伴って楕円形状に変形させられたとしても、係合片３０と固定部材５の径方向リブ２６との当接部分（回転伝達部分）に楕円形状への弾性変形を妨げる方向の摺接抵抗が生じにくいため、回転伝達部分の摩耗を低減できる。
　本実施形態に係る波動歯車装置１は、全体をプラスチックで形成するようになっているため、全体を金属で形成する場合と比較し、軽量化、低コスト化を図ることができる。
　なお、本実施形態に係る波動歯車装置１は、全体をプラスチックで形成する場合を例示したが、これに限定されず、一部又は全体を金属で形成してもよい。また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、固定部材５の径方向外方側リブ部分２８の両側面５０，５０が直線状の傾斜面になっているが（図４参照）、これに限られず、径方向外方側リブ部分２８が径方向外方側へ向かうにしたがってリブ幅を漸増させるものであればよく、例えば、径方向外方側リブ部分２８の両側面５０，５０を外側（隣り合う他の径方向リブ２６側）へ向かって凸の曲面に形成するか、又は、径方向外方側リブ部分２８の両側面５０，５０を外側（隣り合う他の径方向リブ２６側）へ向かって凹の曲面に形成してもよい。
　　（固定部材の変形例）
　図１２は、固定部材５の変形例を示す図であり、図４に対応する図である。なお、図１２（ａ）は本変形例に係る固定部材５の径方向リブ２６と外歯車３の係合片３０との係合状態を示す図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ６部の拡大図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＢ７部の拡大図である。
　図１２に示すように、本変形例に係る固定部材５は、径方向リブ２６の形状及びスペース３１の形状が図４に示した固定部材５の径方向リブ２６の形状及びスペース３１の形状と異なるものの、他の構成が図４に示した固定部材５と同様である。すなわち、本変形例に係る固定部材５の径方向リブ２６は、リブ幅が一定の部分（径方向リブ２６の径方向外方端側に位置する径方向外方側リブ部分２８）とリブ幅が変化する部分（径方向リブ２６の径方向内方端側に位置する径方向内方側リブ部分２７）とがある。径方向外方側リブ部分２８は、径方向外方端（円筒部５ａの内周面との接続部分）から径方向内方へ向かって一定のリブ幅で形成されている。また、径方向内方側リブ部分２７は、その径方向外方端（径方向外方側リブ部分２８との接続部）から径方向内方へ向かうに従ってリブ幅が漸増する部分であり、径方向内方端が隣り合う他の径方向内方側リブ部分２７の径方向内方端に接続されている。そして、隣り合う径方向リブ２６，２６間には、外歯車３の舌片状の係合片３０を係合するためのスペース３１が形成されている。この隣り合う径方向リブ２６，２６間に形成されたスペース３１は、径方向外方側リブ部分２８の径方向外方端から径方向内方へ向かうに従って周方向のスペース幅が漸減し、径方向内方側リブ部分２７の径方向外方端（径方向外方側リブ部分２８との接続部）から径方向内方へ向かうに従って周方向のスペース幅がＶ字状に急激に減少し、径方向内方側リブ部分２７の径方向内方端で閉じている（周方向のスペース幅がゼロになっている）。なお、スペース３１の径方向内方端（Ｖ字状の谷底部分）は、径方向内方側へ向かって凸の曲面で形成してもよい。
　このような本変形例に係る固定部材５は、外歯車３が波動発生器２の楕円状カム８によって楕円状に弾性変形させられると、楕円の長軸（Ｙ方向）寄りの係合片３０が径方向内方側リブ部分２７，２７の両側面５０ａ，５０ａから離れ、楕円の長軸寄りの係合片３０と径方向リブ２６，２６との間に隙間が生じる一方（図１２（ｂ）参照）、楕円の短軸（Ｘ方向）寄りの係合片３０が径方向内方側リブ部分２７，２７の両側面５０ａ，５０ａに当接し（図１２（ｃ）参照）、外歯車３との相対回動を阻止することができるため、回転伝達時における回転伝達部分のバックラッシを抑えることができる。なお、本変形例に係る固定部材５は、楕円状に弾性変形させられた外歯車３の短軸寄りの係合片３０が外歯車３の縮径方向への弾性力によって内方側リブ部分２７，２７の両側面５０ａ，５０ａに当接する。
　また、このような本変形例に係る固定部材５は、外歯車３の係合片３０が径方向リブ２６に常時当接するようになっておらず、外歯車３が波動発生器２の楕円状カム８の回動に伴って楕円形状に変形させられたとしても、外歯車３の係合片３０と固定部材５の径方向リブ２６との当接部に楕円形状への弾性変形を妨げる方向の摺接抵抗が生じにくい。
　［第２実施形態］
　図１３乃至図１６は、本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置１を示す図である。なお、図１３（ａ）は波動歯車装置１の外観斜視図であり、図１３（ｂ）は波動歯車装置１の分解斜視図（波動歯車装置１を各部品毎に分解して示す斜視図）である。また、図１４（ａ）は波動歯車装置１の正面図であり、図１４（ｂ）は波動歯車装置１の側面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＡ１０－Ａ１０線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図である。また、図１５（ａ）は図１４（ｃ）のＡ１１－Ａ１１線に沿って切断して示す波動歯車装置１の断面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＢ８部の拡大図であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＢ９部の拡大図である。また、図１６（ａ）はカバー６を取り外して示す波動歯車装置１の正面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ１０部の拡大図であり、図１６（ｃ）は図１６（ａ）のＢ１１部の拡大図である。
　　（波動歯車装置の概略構成）
　図１３乃至図１６に示すように、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図外のサーボモータ等の駆動手段によって回転させられる波動発生器２と、この波動発生器２に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車６１と、この楕円形状に変形させられた外歯車６１の長軸上で外歯車６１と噛み合う内歯車６２と、外歯車６１と一体回動できるように係合される円板状部材６３と、内歯車６２に固定されるカバー６と、を有している。そして、本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２、外歯車６１、内歯車６２、円板状部材６３、及びカバー６がプラスチック（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等）で形成されている。なお、本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２及びカバー６が第１実施形態に係る波動歯車装置１の波動発生器２及びカバー６と共通であるため、波動発生器２及びカバー６の説明を適宜省略する。
　　（内歯車）
　図１３乃至図１７に示すように、内歯車６２は、図外のロボットアーム等の取付対象物に固定されるようになっており、円筒状部６４と円板状部６５とでカップ状に形成されている。そして、内歯車６２の円板状部６５の中心部には、波動発生器２の入力軸７を回転できるように支持する軸穴６６が形成されている。また、内歯車６２の円板状部６５の軸穴６６の周囲には、波動発生器２の楕円状カム８の位置決め突起９を収容する凹所６７が形成されている。そして、この凹所６７の底面６８は、楕円状カム８の位置決め突起９の位置決め面（端面）３４に当接し、波動発生器２の回転中心２３ａに沿った方向の位置決めを行うようになっている。また、内歯車６２の円板状部６５は、凹所６７の径方向外方側の内側面７０が楕円状カム８に嵌合された外歯車６１の一端面に当接し、外歯車６１の回転中心２３ａに沿った方向の位置決めを行うようになっている。
　また、内歯車６２の円筒状部６４の内周面側には、歯（内歯）７１が周方向に沿って複数形成されている。そして、内歯車６２の歯７１は、波動発生器２の楕円状カム８によって楕円形状に弾性変形させられた外歯車６１の長軸上の２箇所の歯（外歯）７２と噛み合うようになっている。そして、円筒状部６４の径方向内方の空間７３には、波動発生器２の楕円状カム８及び楕円状カム８に嵌合された外歯車６１が収容されている。
　また、内歯車６２は、カバー６の円筒部４１の内周面４２に嵌合され、且つ、カバー６の内側面側に形成された第１リング状突起５７に突き当てられる円筒状のカバー係合突起３９が歯（内歯）７１よりも径方向外方側の位置に形成されている。この内歯車６２のカバー係合突起３９は、カバー６を径方向に位置決めすると共に、カバー６を回転中心２３ａに沿った方向に位置決めする。そして、この内歯車６２は、円板状部材６３の円板部７４をカバー係合突起３９の径方向内方の空間に十分な隙間をもって収容するようになっている。なお、内歯車６２材とカバー６とは、ボルト等の締結手段、溶着、又はクリップ等で固定される。
　　（外歯車）
　図１３乃至図１６、及び図１８に示すように、外歯車６１は、薄肉の円筒状部材７５の外周面７６に複数の歯（外歯）７２が形成され、内周面７８に波動発生器２の楕円状カム８が嵌合されることにより、波動発生器２の楕円状カム８によって弾性変形させられ、楕円状カム８の楕円状周面１６，１８に倣って楕円形状に変形させられる。
  この外歯車６１は、円板状部材６３の円板部７４に対向する側（歯幅方向に沿った一端側であって、図１８（ｂ），（ｃ）の左側）に、円板状部材６３の係合片８１と係合する係合凹所８２が係合片８１と同数形成されている。そして、この外歯車６１は、隣り合う係合凹所８２，８２間に、円板状部材６３の隣り合う係合片８１，８１間のスペース８３に係合される回り止め片８４が形成されている。この外歯車６１の回り止め片８４は、板厚（ｔ）に対する周方向長さ（Ｌ）が数倍大きく、周方向に対する強度が大きく、周方向に弾性変形し難くなっているため、円板状部材６３の係合片８１に当接することにより、外歯車６１と円板状部材６３とを一体回動させることができる。
　図１６に示すように、外歯車６１の係合凹所８２の両側面８５，８５（隣り合う一対の回り止め片８４，８４の側面８５，８５）は、楕円形状の長軸寄りの位置で円板状部材６３の係合片８１と隙間をもって係合し、楕円形状の短軸寄りの位置で円板状部材６３の係合片８１に当接し、外歯車６１と円板状部材６３との相対回動を阻止することができる。すなわち、外歯車６１は、波動発生器２の楕円状カム８が回動すると、楕円状カム８の回動位置に応じて楕円の長軸と短軸の位置が変化し、円滑に楕円状に弾性変形して、短軸寄りの回り止め片８４で円板状部材６３との相対回動を阻止することができるため、回転伝達時における回転伝達部分のバックラッシを抑えることができる。このような外歯車６１は、回り止め片８４（係合凹所８２の両側面８５，８５）が円板状部材６３の係合片８１の傾斜面８１ａ，８１ａに常時当接するようになっておらず、波動発生器２の楕円状カム８の回動に伴って楕円形状に変形させられたとしても、回り止め片８４と円板状部材６３の係合片８１との当接部に楕円形状への弾性変形を妨げる方向の摩擦抵抗が生じにくい。
　　（円板状部材）
　図１３、図１４、図１６、及び図１９に示すように、円板状部材６３は、波動発生器２の回転中心２３ａに直交するように配置される円板部７４と、この円板部７４の中心部に一体に形成された軸８６と、を有している。軸８６は、回転中心８６ａが波動発生器２の入力軸７の回転中心２３ａと同心になるように、カバー６の軸穴５５に回動可能に嵌合される。円板部７４の中心部には、波動発生器２の支持軸１０を相対回動可能に収容する軸受け穴８７が形成されている。円板部７４の外周面８８には、先細の等脚台形状の係合片８１が周方向に沿って等間隔に複数（外歯車６１の係合凹所８２と同数）形成されている。この円板部７４の係合片８１は、等脚台形形状の傾斜面８１ａ，８１ａが楕円形状の外歯車６１の短軸上の位置で外歯車６１の係合凹所８２の両側面８５，８５（隣り合う一対の回り止め片８４，８４の側面８５，８５）に当接し、楕円形状の外歯車６１の短軸上以外の部分で外歯車６１の係合凹所８２の両側面８５，８５（隣り合う一対の回り止め片８４，８４の側面８５，８５）に隙間をもって係合するようになっている。このような円板状部材６３の係合片８１は、外歯車６１の係合凹所８２と共に回転伝達部分を構成している。
　　（第２実施形態に係る波動歯車装置の作動状態）
　以上のような構成の本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２が駆動手段（例えば、サーボモータ）によって回転させられると、楕円形状に弾性変形させられた外歯車６１の長軸位置が波動発生器２の楕円状カム８の回動に伴って波動発生器２の回転中心２３ａの回りを移動（回動）する。外歯車６１と内歯車６２の噛み合い位置は、外歯車６１の長軸上の２箇所であるため、波動発生器２の回動位置に応じて移動する。ここで、波動歯車装置１は、内歯車６２を固定した場合であって、例えば、内歯車６２の歯数をＺｃとし、外歯車６１の歯数をＺｆ（Ｚｆ＝Ｚｃ－２）とすると（内歯車６２よりも歯数を２だけ少なくすると）、波動発生器２の１回転に対し、外歯車６１が波動発生器２の回転方向と逆方向に２歯分だけ円板状部材６３と共に回動する。すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、内歯車６２を固定した場合、駆動手段の回転を２／Ｚｆに減速して円板状部材６３の軸８６から被回転体に伝達することができる。
　また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、円板状部材６３及び外歯車６１を固定した場合であって、例えば、内歯車６２の歯数をＺｃとし、外歯車６１の歯数をＺｆ（Ｚｆ＝Ｚｃ－２）とすると（内歯車６２よりも歯数を２だけ少なくすると）、波動発生器２の１回転に対し、内歯車６２が波動発生器２の回転方向と同一方向に２歯分だけ回動する。すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、円板状部材６３及び外歯車６１を固定した場合、駆動手段の回転を２／Ｚｃに減速して内歯車６２から被回転体に伝達することができる。
　　（第２実施形態に係る波動歯車装置の効果）
　本実施形態に係る波動歯車装置１は、回転伝達時における回転伝達部分（円板状部材６３の係合片８１と外歯車６１の係合凹所８２の両側面８５，８５との当接部分）のバックラッシを抑えることができることはもちろんのこと、回転伝達部分の摺動抵抗に起因する動力伝達効率の低下を抑えることができる。
　本実施形態に係る波動歯車装置１は、円板状部材６３の係合片８１が外歯車６１の係合凹所８２の両側面８５，８５に常時当接するようになっておらず、外歯車６１が波動発生器２の回動に伴って楕円形状に変形させられたとしても、円板状部材６３の係合片８１と外歯車６１の係合凹所８２の両側面８５，８５との当接部分（回転伝達部分）に楕円形状への弾性変形を妨げる方向の摺接抵抗が生じにくいため、回転伝達部分の摩耗を低減できる。
　本実施形態に係る波動歯車装置１は、全体をプラスチックで形成するようになっているため、全体を金属で形成する場合と比較し、軽量化、低コスト化を図ることができる。
　なお、本実施形態に係る波動歯車装置１は、全体をプラスチックで形成する場合を例示したが、これに限定されず、一部又は全体を金属で形成してもよい。
　また、本実施形態に係る波動歯車装置１において、円板状部材６３の係合片８１は、等脚台形形状に形成する場合に限定されず、半楕円形状、円弧形状、又は三角形状に形成してもよい。
　［その他の変形例］
　本発明の第１実施形態に係る波動歯車装置１の波動発生器２は、外歯車３の内周面３ａに当接する部分にベアリング又はローラを配置してもよい。また、本発明の第２実施形態に係る波動歯車装置１の波動発生器２は、外歯車６１の内周面７８に当接する部分にベアリング又はローラを配置してもよい。
　１……波動歯車装置、２……波動発生器、３，６１……外歯車、４，６２……内歯車、５……固定部材、２３ａ……回転中心、２６……径方向リブ、３０……係合片、３１……スペース、８１……係合片、８２……係合凹所、８５……側面

Claims (3)

  1. 　回転させられる波動発生器と、この波動発生器に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車の長軸上で前記外歯車と噛み合う内歯車と、を有する波動歯車装置において、
    　前記外歯車の歯幅方向に沿った一端面側には、固定部材が対向するように配置され、
    　前記固定部材は、前記外歯車に対向する面側に、前記波動発生器の回転中心に対して放射状に延びる複数の径方向リブが形成され、
    　前記外歯車は、前記歯幅方向に沿った一端面側に、前記固定部材の隣り合う前記径方向リブと前記径方向リブとの間のスペースに係合される係合片が複数形成され、
    　前記径方向リブは、径方向外方端側がリブ幅を径方向外方へ向かうに従って漸増するように形成されて、径方向外方端側で隣り合う他の前記径方向リブとの間隔を漸減させ、
    　楕円形状に変形させられた前記外歯車の長軸寄りの前記係合片は、隣り合う前記径方向リブの前記リブ幅が漸増する径方向外方端側に当接し、隣り合う前記径方向リブと共に回転伝達部分を構成し、
    　楕円形状に変形させられた前記外歯車の短軸寄りの前記係合片は、隣り合う前記径方向リブから離間し、
    　前記外歯車及び前記固定部材、並びに前記内歯車は、前記波動発生器の回転に伴って相対回動させられる、
    　ことを特徴とする波動歯車装置。
  2. 　回転させられる波動発生器と、この波動発生器に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車の長軸上で前記外歯車と噛み合う内歯車と、を有する波動歯車装置において、
    　前記外歯車の歯幅方向に沿った一端面側には、固定部材が対向するように配置され、
    　前記固定部材は、前記外歯車に対向する面側に、前記波動発生器の回転中心に対して放射状に延びる複数の径方向リブが形成され、
    　前記外歯車は、前記歯幅方向に沿った一端面側に、前記固定部材の隣り合う前記径方向リブと前記径方向リブとの間のスペースに係合される係合片が複数形成され、
    　前記径方向リブは、径方向内方端側がリブ幅を径方向内方へ向かうに従って漸増するように形成されて、径方向内方端側で隣り合う他の前記径方向リブとの間隔を漸減させ、
    　楕円形状に変形させられた前記外歯車の短軸寄りの前記係合片は、隣り合う前記径方向リブの前記リブ幅が漸増する径方向内方端側に当接し、隣り合う前記径方向リブと共に回転伝達部分を構成し、
    　楕円形状に変形させられた前記外歯車の長軸寄りの前記係合片は、隣り合う前記径方向リブから離間し、
    　前記外歯車及び前記固定部材、並びに前記内歯車は、前記波動発生器の回転に伴って相対回動させられる、
    　ことを特徴とする波動歯車装置。
  3. 　回転させられる波動発生器と、この波動発生器に嵌合されることによって楕円形状に弾性変形させられる円筒状の外歯車と、この楕円形状に弾性変形させられた外歯車の長軸上で前記外歯車と噛み合う内歯車と、を有する波動歯車装置において、
    　前記外歯車の歯幅方向に沿った一端面側には、前記外歯車に一体回動可能な状態で係合される円板状部材が配置され、
    　前記円板状部材は、外周面から径方向外方へ向かって突出する舌片状の係合片が前記外周面の周方向に沿って複数形成され、
    　前記外歯車は、前記歯幅方向に沿った一端面側に、前記係合片に係合させられる係合凹所が形成され、
    　前記係合片は、前記円板状部材の周方向に沿った幅寸法が径方向外方側へ向かうに従って漸減するように形成され、
    　楕円形状に変形させられた前記外歯車の長軸寄りの前記係合凹所は、前記外歯車の周方向に沿って対向するように位置する一対の側面が前記円板状部材の前記係合片と隙間をもって係合し、
    　楕円形状に変形させられた前記外歯車の短軸寄りの前記係合凹所は、前記外歯車の周方向に沿って対向するように位置する一対の側面が前記円板状部材の前記係合片に当接し、前記係合片と共に回転伝達部分を構成し、
    　前記外歯車及び前記円板状部材、並びに前記内歯車は、前記波動発生器の回転に伴って相対回動させられる、
    　ことを特徴とする波動歯車装置。
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