WO2019138978A1 - 波動歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外歯車の内周面に転接するローラを密に配置できるようにして、負荷容量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の長軸寄りの位置で前記外歯車３と噛み合う内歯車４と、を有している。波動発生器２は、外歯車３の内周面３ａに転接して外歯車３を楕円状に弾性変形させる一対のメインローラ１０ａ，１０ａと、楕円状に弾性変形させられた外歯車３の内周面３ａに転接する複数のサブローラ１０ｂと、で構成されている。回転軸に直交する仮想平面において、メインローラ１０ａの投影像が、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って隣り合うサブローラ１０ｂの投影像と一部が重なり合っている。

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し、特に、波動歯車装置を構成する波動発生器に特徴を有するものである。

　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。このような波動歯車装置は、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外歯車と噛み合う内歯車と、を有している。このような波動歯車装置の波動発生器は、楕円形のカム板と、このカム板の外周に嵌合されることによって楕円状に変形させられる可撓性のある特殊なベアリングと、で構成されたものが使用されている。そして、この波動発生器は、ベアリングのインナーレースがカム板の外周に嵌合され、ベアリングのアウターレースが外歯車の内周面に嵌合され、ベアリングを介して外歯車を楕円状に弾性変形させ、カム板の回転と共に楕円状の外歯車の長軸位置を移動させることにより、外歯車と内歯車の噛み合い位置を変化させ、外歯車と内歯車とを相対回転させるようになっている。

　このような波動発生器は、可撓性のある特殊なベアリングを使用しているため、製品価格が高く、波動歯車装置全体の価格を高価なものにしていた。

　そこで、図１９に示すような波動発生器１００が開発された。この図１９に示す波動発生器１００は、回転軸１０１の外周側に回転板１０２が形成され、外歯車１０３の内周面１０３ａに転接する第１ローラ１０４が回転軸１０１の中心１０１ａの周りに２回対称となるように一対配置され、その一対の第１ローラ１０４，１０４が回転板１０２に回動自在に取り付けられている。また、波動発生器１００は、外歯車１０３の内周面１０３ａに転接する第２ローラ１０５が一対の第１ローラ１０４，１０４の両側にそれぞれ配置され、それら合計４個の第２ローラ１０５が回転板１０２に回動自在に取り付けられている。そして、この波動発生器１００は、一対の第１ローラ１０４，１０４が回転軸１０１の中心１０１ａを通り且つ、Ｙ軸と平行に延びる第１の中心線１０６上に位置し、その一対の第１ローラ１０４，１０４が楕円形状の長軸上に位置するように構成されている。このような波動発生器１００は、回転軸１０１が回転すると、一対の第１ローラ１０４，１０４及び各第２ローラ１０５が回転軸１０１と共に回転軸１０１の中心１０１ａの周りに回動し、一対の第１ローラ１０４，１０４及び各第２ローラ１０５が外歯車１０３の内周面１０３ａに転接しながら、外歯車１０３と内歯車１０７の噛み合い位置を移動させるようになっている（特許文献１参照）。

実開昭６３－１２５２４７号公報（特に第３図参照）

　しかしながら、図１９に示した波動発生器１００は、一対の第１ローラ１０４，１０４及び各第２ローラ１０５と外歯車１０３の内周面１０３ａとの接触が線接触であり、第１ローラ１０４と両側の第２ローラ１０５との間隔が広く、第１ローラ１０４と両側の第２ローラ１０５と外歯車１０３の内周面１０３ａとの接触位置を密に配置できないため、回転伝達時の外歯車１０３に負荷が掛かった際に、外歯車１０３の変形を抑えきれず、負荷容量（歯飛びをせずに回転の伝達が可能なトルクの値）が下がってしまうという問題を有している。

　そこで、本発明は、外歯車の内周面に転接するローラを密に配置できるようにして、負荷容量の低下を抑えることができる波動発生器を備えた波動歯車装置の提供を目的とする。

　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の長軸寄りの位置で前記外歯車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、前記波動発生器２は、回転軸（入力軸７）と、この回転軸（入力軸７）と一体に回動するローラ支持体８と、このローラ支持体８に回動自在に取り付けられた複数のローラ１０と、を有している。また、前記複数のローラ１０は、前記外歯車３の内周面３ａに転接して前記外歯車３を楕円状に弾性変形させる一対のメインローラ１０ａ，１０ａと、この一対のメインローラ１０ａ，１０ａによって楕円状に弾性変形させられた前記外歯車３の内周面３ａに転接する複数のサブローラ１０ｂと、で構成されている。前記一対のメインローラ１０ａ，１０ａは、前記回転軸（入力軸７）に直交する仮想平面１５への投影像が前記回転軸（入力軸７）の中心７ａの回りに２回対称となるように配置されている。そして、前記メインローラ１０ａの前記仮想平面１５への投影像は、前記外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って前記メインローラ１０ａと隣り合う前記サブローラ１０ｂの前記仮想平面１５への投影像と一部が重なり合うようになっている。

　本発明に係る波動歯車装置は、外歯車の内周面の周方向に沿って隣り合うメインローラとサブローラとを回転軸に直交する仮想平面へ投影した場合に、メインローラの仮想平面への投影像とサブローラの仮想平面への投影像の一部が重なり合うようになっているため、外歯車の内周面の周方向に沿って隣り合うメインローラとサブローラとを密に配置することができ、複数のローラと外歯車の内周面との転接位置を近づけることが可能である。その結果、本発明に係る波動歯車装置は、外歯車に回転伝達時の負荷が掛かった際に、外歯車の変形を波動発生器の複数のローラで抑えることができ、負荷容量（歯飛びをせずに回転の伝達が可能なトルクの値）が下がってしまうという従来技術の課題を解決できる。

本発明の実施形態に係る波動歯車装置を示す図であり、図１（ａ）は波動歯車装置の正面図、図１（ｂ）は波動歯車装置の側面図、図１（ｃ）は図１（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２（ａ）は図１（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、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ１部の拡大図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ２部の拡大図である。 図３（ａ）は図１（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３（ｂ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第１状態の図、図３（ｃ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第２状態の図、図３（ｄ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第３状態の図、図３（ｅ）は第１係合片と一対の係合片収容凹所との関係を示す第４状態の図である。 本発明の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４（ａ）は波動発生器の正面図、図４（ｂ）は波動発生器の平面図、図４（ｃ）は波動発生器の下面図、図４（ｄ）は波動発生器の側面図、図４（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図４（ｆ）は波動発生器の背面側の斜め上から見た外観斜視図、図４（ｇ）は波動発生器の正面側斜め上から見た外観斜視図である。 本発明の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５（ａ）は固定部材の正面図、図５（ｂ）は固定部材の側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ４－Ａ４線に沿って切断して示す固定部材の断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）のＡ５－Ａ５線に沿って切断して示す固定部材の断面図、図５（ｅ）は固定部材の背面図である。 図６（ａ）は固定部材の係合片収容凹所を部分的に拡大して示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示した係合片収容凹所の変形例を示す図である。 本発明の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Ａ６－Ａ６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、図７（ｅ）は図７（ｄ）に示した外歯車の係合片を拡大して示す図である。 本発明の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Ａ７－Ａ７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Ａ８－Ａ８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。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例１を示す図であり、図１０（ａ）は波動発生器の正面図、図１０（ｂ）は波動発生器の平面図、図１０（ｃ）は波動発生器の下面図、図１０（ｄ）は波動発生器の側面図、図１０（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図１０（ｆ）は波動発生器の背面側の斜め上から見た外観斜視図、図１０（ｇ）は波動発生器の正面側斜め上から見た外観斜視図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例２を示す図であり、図１１（ａ）は波動発生器の正面図、図１１（ｂ）は波動発生器の平面図、図１１（ｃ）は波動発生器の下面図、図１１（ｄ）は波動発生器の側面図、図１１（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図１１（ｆ）は波動発生器の背面側の斜め上から見た外観斜視図、図１１（ｇ）は波動発生器の正面側斜め上から見た外観斜視図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例３を示す図であり、図１２（ａ）は波動発生器の正面図、図１２（ｂ）は正面側プレートを取り外した状態の波動発生器の正面図、図１２（ｃ）はメインローラとサブローラとの関係を説明するための波動発生器の平面図、図１２（ｄ）は波動発生器の側面図、図１２（ｅ）は図１２（ａ）のＡ９－Ａ９線に沿って切断して示す波動発生器の断面図である。 メインローラに対するサブローラの配置例を示す図であり、入力軸の中心（回転軸心）に直交する仮想平面に一対のメインローラ及び複数のサブローラを投影して示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例４を示す図であり、変形例３に係る波動発生器の構造を一部変形した図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の波動発生器の変形例５を示す図であり、変形例３に係る波動発生器の構造を一部変形した図である。 固定部材の変形例１を示す図であり、図１６（ａ）は外歯車の係合片と径方向リブとの係合状態を示す固定部材の断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ３部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図、図１６（ｃ）は図１６（ａ）のＢ４部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図である。 固定部材の変形例２を示す図であり、図１７（ａ）は外歯車の係合片と径方向リブとの係合状態を示す固定部材の断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＢ５部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＢ６部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図である。 固定部材の変形例３を示す図であり、固定部材の正面図である。 従来の波動発生器を示す図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。

　図１及び図２は、本発明の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の正面図であり、図１（ｂ）は波動歯車装置１の側面図であり、図１（ｃ）は図１（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２（ａ）は図１（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２（ｂ）は図２（ａ）のＢ１部の拡大図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ２部の拡大図である。

　　（波動歯車装置の概略構成）
　図１及び図２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、外歯車３、内歯車４、固定部材５、及びカバー６がプラスチックで形成されている。また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２の少なくとも入力軸７及びローラ支持体８がプラスチックで形成されるか、又は、波動発生器２の全体がプラスチックで形成される。なお、プラスチックとしては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等が使用される。

　　（波動発生器）
　図１、図２、及び図４に示すように、波動発生器２は、入力軸（回転軸）７と、この入力軸７と一体に回動するローラ支持体８と、このローラ支持体８の径方向外方端側に回動自在に取り付けられた複数のローラ１０と、ローラ支持体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１１と、を有している。

　入力軸７は、軸受１２を介して固定部材５の軸穴１３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。

　ローラ支持体８は、入力軸７と一体に形成された本体部８ａと、本体部８ａの一側面側に固定される第１ローラ取付部８ｂと、本体部８ａの他側面側に固定される第２ローラ取付部８ｃと、を有している。そして、このローラ支持体８は、本体部８ａと第１ローラ取付部８ｂとの間に第１列目のローラ収容空間１４が形成され、本体部８ａと第２ローラ取付部８ｃとの間に第２列目のローラ収容空間１４が形成されている。そして、第１列目のローラ収容空間１４と第２列目のローラ収容空間１４には、複数（本実施形態においては７個）のローラ１０がそれぞれ収容されている。なお、本実施形態に係る波動発生器２は、第１列目のローラ収容空間１４と第２列目のローラ収容空間１４にそれぞれ７個のローラ１０が収容されているが、これに限られず、外歯車３の大きさ等に応じて、ローラ１０の配置個数が適宜変更される。

　複数のローラ１０は、外歯車３の内周面３ａに転接して外歯車３を楕円状に弾性変形させる一対のメインローラ１０ａ，１０ａと、この一対のメインローラ１０ａ，１０ａによって楕円状に弾性変形させられた外歯車３の内周面３ａに転接する複数のサブローラ１０ｂと、で構成されている。

　一対のメインローラ１０ａは、入力軸７に直交する仮想平面１５への投影像が入力軸７の中心７ａの回りに２回対称となるように配置されており、一方のメインローラ１０ａが楕円の長軸の一端側に配置され、他方のメインローラ１０ａが楕円の長軸の他端側に配置されている。そして、一対のメインローラ１０ａ，１０ａのうちの一方は、第１列目のローラ収容空間１４と第２列目のローラ収容空間１４のいずれか一方に収容され、一対のメインローラ１０ａ，１０ａのうちの他方は、第１列目のローラ収容空間１４と第２列目のローラ収容空間１４のいずれか他方に収容されるようになっている。そして、メインローラ１０ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置は、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って隣り合うサブローラ１０ｂと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、入力軸７の軸心に沿った方向にずれて位置している。

　サブローラ１０ｂは、一対のメインローラ１０ａ，１０ａの一方側において、メインローラ１０ａの周方向両側に同数（本実施形態においては３個づつ）配置されている。そして、複数のサブローラ１０ｂは、メインローラ１０ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って千鳥状（ジグザグ状）に転接するように配置されている。また、これら複数のサブローラ１０ｂは、メインローラ１０ａと同列に配置される複数の第１サブローラ１０ｂと、メインローラ１０ａと異なる列に配置される複数の第２サブローラ１０ｂと、で構成されている。

  また、サブローラ１０ｂは、一対のメインローラ１０ａ，１０ａの他方側において、メインローラ１０ａの周方向両側に同数（本実施形態においては３個づつ）配置されている。そして、複数のサブローラ１０ｂは、メインローラ１０ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って千鳥状（ジグザグ状）に転接するように配置されている。また、これら複数のサブローラ１０ｂは、メインローラ１０ａと同列に配置される複数の第１サブローラ１０ｂと、メインローラ１０ａと異なる列に配置される複数の第２サブローラ１０ｂと、で構成されている。

　第１サブローラ１０ｂは、仮想平面１５に投影した一対のメインローラ１０ａ，１０ａの投影像の回転中心同士を結ぶ仮想直線１６に対して線対称の位置で、且つ、メインローラ１０ａに接触しない位置にそれぞれ配置されている。

　第２サブローラ１０ｂは、仮想平面１５への投影像が仮想直線１６に対して線対称の位置で、仮想平面１５への投影像の一部がメインローラ１０ａ及び第１サブローラ１０ｂの仮想平面１５への投影像と重なり合うものと、隣り合う他の第２サブローラ１０ｂに接触しない位置に配置され、且つ、仮想平面１５への投影像の一部が第１サブローラ１０ｂの仮想平面１５への投影像と重なり合うように配置されたものと、で構成されている。なお、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って隣り合うメインローラ１０ａとサブローラ１０ｂは、仮想平面１５への投影像の一部が重なり合うようになっている（メインローラ１０ａの仮想平面１５への投影像とサブローラ１０ｂの仮想平面１５への投影像とが部分的に重なり合うようになっている）。

　なお、ローラ１０は、ボールベアリング及びころ軸受（例えば、円筒ころ軸受、針状ころ軸受等）のような市販の軸受、すべり軸受（例えば、自己潤滑性軸受）、又は樹脂製のローラが使用される。
　また、本実施形態において、メインローラ１０ａとサブローラ１０ｂは、同一物が使用されるが、本発明はこれに限定されない。メインローラ１０ａとサブローラ１０ｂは、同一物でなくてもよい。例えば、メインローラ１０ａをボールベアリングとし、サブローラ１０ｂを樹脂製のローラとしてもよい。

　支持軸１１は、内歯車４の軸受穴１７に軸受１８を介して嵌合されている。そして、支持軸１１の回転中心は、入力軸７（波動発生器２）の回転中心及び軸２４の回転中心と同軸上に位置している。

　以上のような構成の波動発生器２は、楕円状に弾性変形した外歯車３の長軸の一端側及び他端側において、複数のローラ１０が外歯車３の内周面３ａに千鳥状に転接するように配置されるため、複数のローラ１０を密に配置することができ、各ローラ１０と外歯車３との転接位置を近づけることが可能である。

　　（固定部材）
　図１乃至図３、及び図５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１（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１３で波動発生器２の入力軸７を軸受１２を介して回転できるように支持している。

　また、図５に示すように、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）の中心７ａ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。そして、径方向リブ２６には、外歯車３の舌片状の係合片３０を係合するための係合片収容凹所３１，３１が一対形成されている（図３参照）。この一対の係合片収容凹所３１，３１は、同一円周上に位置し、且つ、径方向リブ２６の幅方向の中心線３２（固定部材５の中心Ｃ１を通り、径方向へ延びる直線）に対して線対称の形状になっている。係合片収容凹所３１は、外歯車３の舌片状の係合片３０を固定部材５の正面側から係合させることができるように、径方向リブ２６の外歯車３に対向する面側に形成されており、正面側に向けて開口する周方向溝（固定部材５の周方向に沿った溝）である（図６（ａ）参照）。また、この係合片収容凹所３１は、一端側が隣り合う径方向リブ２６，２６間に形成される径方向溝３３に開口し、他端側が係合片３０の周方向端部３４と接触する係合片当接壁３５によって閉じられている（図６（ａ）参照）。係合片当接壁３５は、係合片３０の円弧形状に形成された周方向端部の移動軌跡に沿うような曲面になっている（図３（ｂ）～（ｅ）、図６（ａ）、及び図７（ｅ）参照）。また、固定部材５の係合片収容凹所３１の溝幅ｗは、楕円状に変形させられる外歯車３の係合片３０の動きを許容する寸法になっている（図３（ｂ）～（ｅ）参照）。

　図３は、外歯車３の係合片３０と固定部材５の係合片収容凹所３１との関係を示す図である。なお、図３（ａ）は、図１（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、Ｘ軸とＹ軸の交点が固定部材５の中心Ｃ１と一致し、波動発生器２の長軸の一端３６ａが＋Ｙ軸上に位置し、係合片３０の一つ（説明の便宜上、第１係合片３０と称する）が波動発生器２の長軸の一端３６ａ上に位置している状態を示す図である。そして、図３（ｂ）は、第１係合片３０が波動発生器２の長軸の一端３６ａ上にある場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第１状態の図である。また、図３（ｃ）は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向（矢印Ｒで示す方向）に４５°回動した場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第２状態の図である。また、図３（ｄ）は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向に９０°回動し、第１係合片３０が波動発生器２の短軸の一端３７ａ上に位置する場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第３状態の図である。また、図３（ｅ）は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向（矢印Ｒで示す方向）に１３５°回動した場合の第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係を示す第４状態の図である。また、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態の位置から時計回り方向（矢印Ｒで示す方向）に１８０°回動すると、第１係合片３０が波動発生器２の長軸の他端３６ｂ上に位置することになり、図３（ｂ）で示す第１状態に戻る。このように、第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係は、波動発生器２が半回転すると、第１～第４状態を経て第１状態に戻るようになっている。したがって、第１係合片３０と一対の係合片収容凹所３１，３１との関係は、波動発生器が１回転すると、第１～第４状態を経て第１状態に戻るサイクルが２回繰り返されることになる。

　図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、第１係合片３０は、波動発生器２の長軸（一端３６ａ、他端３６ｂ）上及び短軸（一端３７ａ、他端３７ｂ上に位置する場合、両周方向端部３４，３４が一対の係合片収容凹所３１，３１の係合片当接壁３５，３５に接触する。これにより、外歯車３は、固定部材５に対して回り止めされる。

　また、第１係合片３０は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第１状態から第１象限を時計回り方向に回動すると、一対の周方向端部３４，３４のうちの一方（図中右側）の周方向端部３４が一対の係合片収容凹所３１，３１のうちの一方（図中右側）の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に当接する。また、第１係合片３０は、波動発生器２の長軸の一端３６ａが第３状態から第４象限を時計回り方向に回動すると、他方（図中左側）の周方向端部３４が他方（図中左側）の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に当接する。

　すなわち、外歯車３は、波動発生器２の長軸がＹ軸上に位置し、波動発生器２の短軸がＸ軸上に位置すると仮定すると、第１象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の一方（波動発生器２の回動方向側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接し、第４象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の他方（波動発生器２の回動方向と逆側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）と逆側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接する結果、固定部材５に対する相対回動が阻止される。

　また、外歯車３は、波動発生器２の長軸がＹ軸上に位置し、波動発生器２の短軸がＸ軸上に位置すると仮定すると、第３象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の一方（波動発生器２の回動方向側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接し、第２象限の係合片３０の一対の周方向端部３４，３４の他方（波動発生器２の回動方向と逆側の周方向端部３４）が波動発生器２の回動方向（Ｒ方向）と逆側の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に摺接する結果、固定部材５に対する相対回動が阻止される。

　このように、第１係合片３０は、波動発生器２が１回転し、第１乃至第４状態を経て第１状態に戻るサイクルが２回行われる間に、係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に常時摺接（滑り接触）することになる。その結果、外歯車３と固定部材５は、外歯車３に回動トルクが作用しても、外歯車３が固定部材５に対してガタツキ（回動方向のずれ動き）を生じることがない。

　図１及び図５に示すように、固定部材５のボス３８は、固定部材５の中央部に位置し、軸穴１３が貫通しており、先端面４０が波動発生器２のローラ支持体８の位置決め面４１に軸受１２のフランジ部を介して当接し、波動発生器２の回転中心（入力軸７の中心７ａ）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４２がボス３８の周囲に形成されている。

　また、図１及び図５に示すように、固定部材５は、内歯車４の外周面４３に嵌合して、内歯車４（軸２４）の回転中心２３ｂが波動発生器２（入力軸７）の回転中心（中心７ａ）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４４が形成されている。また、固定部材５は、内歯車４の一端面４５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４６が形成されている。

　また、図１及び図５に示すように、固定部材５は、カバー６の円筒部４７の内周面４８に嵌合され、且つ、カバー６の内側面５０に突き当てられる円筒状のカバー係合突起５１が内歯車位置決め内周面４４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。

　なお、図６（ｂ）は、固定部材５の係合片収容凹所３１の変形例を示す図であり、図６（ａ）に対応する図である。この図６（ｂ）に示すように、本変形例に係る係合片収容凹所３１は、一対の溝側壁５２，５２が周方向に沿って平行に（一定の溝幅ｗで）延びる図６（ａ）の係合片収容凹所３１と異なり、溝幅を係合片当接壁３５との接続部から径方向溝３３に向けて漸増するように（ｗａ＞ｗとなるように）一対の溝側壁５２，５２が傾斜している。すなわち、本変形例に係る係合片収容凹所３１は、係合片当接壁３５及び溝側壁５２で形成されている。このような係合片収容凹所３１に、溝側壁５２が設けられることで、溝側壁５２が係合片３０を導くガイドのような役割を果たし、係合片３０がスムーズに当接壁３５に接触するようになる。このような本変形例に係る係合片収容凹所３１は、係合片３０の周方向端部３４のみと確実に摺接し、係合片３０の周方向端部３４以外の部分との接触を回避し、係合片３０との摺接時の抵抗を低減することが可能になる。

　　（外歯車）
　図１乃至図３、及び図７に示すように、外歯車３は、薄肉の円筒状部材５３の外周面５４に複数の歯（外歯）５５が形成され、内周面３ａに波動発生器２の複数のローラ１０が嵌合されることにより、波動発生器２の複数のローラ１０によって弾性変形させられ、複数のローラ１０の転接部（外周面）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の係合片収容凹所３１，３１に係合される舌片状の係合片３０が固定部材５の径方向溝３３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５６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５６，５６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、周方向端部３４が係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に当接することにより、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。また、係合片３０の周方向両側の周方向端部３４，３４は、円弧状に形成され、固定部材５の係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に滑らかに摺接できるようになっている。

　このような外歯車３は、波動発生器２の一対のメインローラ１０ａ，１０ａが１回転すると、図３（ｂ）～（ｅ）に示した第１乃至第４状態を経て第１状態に戻るサイクルが２回行われ、係合片３０の周方向端部３４が係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に常時摺接（滑り接触）する。

　　（内歯車）
　図１、図２、及び図８に示すように、内歯車４は、歯（内歯）５７が内周面側に形成された円筒状部５８と、円筒状部５８の端部から径方向内方へ延びる円板状部６０と、円板状部６０の外側面６０ａ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６０の内側面６０ｂの中心部には、波動発生器２の支持軸１１を相対回動可能に収容する軸受穴１７が形成されている。また、円板状部６０の外側面６０ａの中心部には、カバー６と当接する位置決め突起６１が形成されている。また、軸２４は、カバー６の軸穴６２に嵌合される大径軸部２４ａが円板状部６０の位置決め突起６１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５８の外周面４３が固定部材５の内歯車位置決め内周面４４に嵌合され、円筒状部５８の一端面４５が固定部材５の内歯車位置決め端面４６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４６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の複数のローラ１０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の複数のローラ１０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６３の径方向外方端に円筒部４７が一体に形成され、円筒部４７が固定部材５のカバー係合突起５１に嵌合され、円板状部６３の内側面５０の径方向外方端に位置する第１リング状突起６４が固定部材５のカバー係合突起５１の先端面５１ａに突き当てられ、円板状部６３の内側面５０の径方向内方端に位置する第２リング状突起６５が内歯車４の円板状部６０の位置決め突起６１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６３の第１リング状突起６４と第２リング状突起６５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６６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。

　　（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の複数のローラ１０の回動に伴って波動発生器２の回転中心（入力軸７の中心７ａ）の回りを移動（回動）する。そして、外歯車３の複数の歯５５と内歯車４の複数の歯５７とが同時噛み合いしている範囲（同時噛み合い位置）は、外歯車３の長軸寄りの位置の２箇所であり、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。

　　（本実施形態に係る波動歯車装置の効果）
　以上のような本実施形態に係る波動歯車装置１は、波動発生器２の複数のローラ１０が外歯車３の内周面３ａに転接し、外歯車３を複数のローラで楕円状に弾性変形させるようになっており、楕円状に弾性変形した外歯車３の長軸の一端側及び他端側において、複数のローラ１０が外歯車３の内周面３ａに千鳥状に転接するように配置され、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って隣り合うメインローラ１０ａとサブローラ１０ｂの仮想平面１５への投影像の一部が重なり合うようになっているため、複数のローラ１０を密に配置することができ、各ローラ１０と外歯車３との転接位置を近づけることが可能である。その結果、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３に回転伝達時の負荷が掛かった際に、外歯車３の変形を波動発生器２の複数のローラ１０で抑えることができ、負荷容量（歯飛びをせずに回転の伝達が可能なトルクの値）が下がってしまうという従来技術の課題を解決できる。

　本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３が波動発生器２によって楕円形状に弾性変形させられると、外歯車３の係合片３０の周方向端部３４が固定部材５の径方向リブ２６に形成された係合片収容凹所３１の係合片当接壁３５に常時摺接するため、外歯車３と固定部材５の相対回動が阻止され、外歯車３と固定部材５のガタツキ（回動方向のずれ動きであるバックラッシ）を抑えることができ、内歯車４の回転ムラを抑えることができる。また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、上述のとおり、負荷容量の低下を抑えることができる。その結果、本実施形態に係る波動歯車装置１は、高トルクの回転を高精度に伝達することが可能になる。

　また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３が固定部材５に固定され、内歯車４が外歯車３によって回動させられ、内歯車４から回動トルクが出力されるようになっている。その結果、本実施形態に係る波動歯車装置１は、回動トルクを外部に出力するための出力部材を設置する必要がなく、部品点数を削減でき、全体構造をコンパクト化することが可能になる。

　本実施形態に係る波動歯車装置１は、全体がプラスチックで形成されるか、又は、多くの構成部品がプラスチックで形成され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、波動発生器２の一部（例えば、ローラ１０、第１ローラ取付部８ｂ、第２ローラ取付部８ｃ等）を金属で形成してもよい。

　　（波動発生器の変形例１）
　図１０は、波動発生器２の変形例１を示す図である。この図１０に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、図４の波動発生器２と比較し、サブローラ１０ｂの数を削減し、メインローラ１０ａの両側にそれぞれ１個ずつサブローラ１０ｂを配置するようになっている（特に、図１０（ａ）及び図１０（ｅ）参照）。そして、本変形例に係る波動発生器２は、図４の波動発生器と同様に、メインローラ１０ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、サブローラ１０ｂと外歯車３の内周面３ａとの転接位置が千鳥状になっている。このような本変形例に係る波動発生器２は、外歯車３の内周面の直径が小さい場合に有効である。

　　（波動発生器の変形例２）
　図１１は、波動発生器２の変形例２を示す図である。この図１１に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、仮想平面１５へのメインローラ１０ａ及び複数のサブローラ１０ｂの投影像のうちで、メインローラ１０ａとサブローラ１０ｂとの間のスペース、及びサブローラ１０ｂ，１０ｂ間のスペースに、外歯車３の内周面３ａとすべり接触する外歯車支持部７０が位置するように、外歯車支持部７０がローラ支持体８に形成されている。このような本変形例に係る波動発生器２は、メインローラ１０ａ及び複数のサブローラ１０ｂのみが外歯車３の内周面３ａに転接する場合と比較し、外歯車３の内周面３ａをより一層密に支持することができる。

　　（波動発生器の変形例３）
　図１２は、波動発生器２の変形例３を示す図である。なお、図１２（ａ）は波動発生器２の正面図、図１２（ｂ）は取付プレート部７３を取り外した状態の波動発生器２の正面図、図１２（ｃ）はメインローラ１０ａとサブローラ１０ｂとの関係を説明するための波動発生器２の平面図、図１２（ｄ）は波動発生器２の側面図、図１２（ｅ）は図１２（ａ）のＡ９－Ａ９線に沿って切断して示す波動発生器２の断面図である。また、以下の波動発生器２の説明において、図１の波動歯車装置１を適宜参照する。

　この図１２に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、図示しない駆動手段によって回転駆動される入力軸（回転軸）７と、この入力軸７と一体に回動するローラ支持体７４と、このローラ支持体７４にローラ支持軸７６を介して回動自在に取り付けられた複数のローラ１０と、を有している。

　ローラ支持体７４は、入力軸７と一体に形成された本体部７５と、この本体部７５に着脱可能に固定される円板形状の取付プレート部７３と、を有している。そして、ローラ支持体７４の本体部７５は、円板形状に形成されたローラ支持部分７５ａが形成されており、このローラ支持部分７５ａと取付プレート部７３との間に複数のローラ１０を収容するようになっている。ローラ支持部分７５ａと取付プレート部７３は、ローラ１０を回動自在に支持するローラ支持軸７６が取り付けられる軸支持穴７７が対向するように形成されている。なお、取付プレート部７３は、本体部７５の外周に嵌合される取付穴７８が形成されると共に、本体部７５の一対の回り止め突起７５ｂに係合される一対の回り止め溝８０が形成されており、本体部７５の端面に形成された一対のプレート固定部８１にねじ８２で締め付け固定されている。

　複数のローラ１０は、外歯車３の内周面３ａに転接して、外歯車３を楕円状に弾性変形させる一対のメインローラ１０ａと、この一対のメインローラ１０ａによって楕円状に弾性変形させられた外歯車３の内周面３ａに転接する複数のサブローラ１０ｂと、で構成されている。一対のメインローラ１０ａは、入力軸７に直交する仮想平面への投影像が入力軸７の回りに２回対称となるように配置され、外歯車３の内周面３ａに転接する外周面からメインローラ１０ａの回動軸心８３方向へ向かって凹む第１環状溝８４が回動軸心８３に沿った方向に複数形成されている。複数のサブローラ１０ｂは、入力軸７の中心（回転軸心）７ａに直交する仮想平面に投影したメインローラ１０ａの投影像の両側に一部が重なり合うように（入力軸７に直交する仮想平面へのサブローラ１０ｂの投影像と入力軸７に直交する仮想平面へのメインローラ１０ａの投影像とが部分的に重なり合うように）一対配置されている。これらのサブローラ１０ｂは、外歯車３の内周面３ａに転接する外周面からサブローラ１０ｂの回動軸心８３方向へ向かって凹む第２環状溝８５ａが回動軸心８３に沿った方向に複数形成されることにより、メインローラ１０ａの環状溝８４に相対回動可能に係合する環状突起８５ｂがサブローラ１０ｂの回動軸心８３に沿った方向に複数形成されている。このようなサブローラ１０ｂは、環状突起８５ｂがメインローラ１０ａの環状溝８４内に係合されることにより、環状突起８５ｂがメインローラ１０ａの環状溝８４内に係合されない場合と比較し、サブローラ１０ｂの回動中心８３がメインローラ１０ａの回動中心８３に近づけられ、環状突起８５ｂの外周面がメインローラ１０ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に近い位置で外歯車３の内周面３ａに転接することができる。そして、メインローラ１０ａと外歯車３の内周面３ａとの転接位置は、外歯車３の内周面３ａの周方向に沿って隣り合うサブローラ１０ｂと外歯車３の内周面３ａとの転接位置に対して、入力軸７の軸心に沿った方向にずれて位置している。したがって、本変形例に係る波動発生器２は、従来例のようにメインローラ１０ａとサブローラ１０ｂとが外歯車３の内周面３ａに沿って離れて位置している場合と比較し、外歯車３と内歯車４との噛み合い時（動力伝達時）に作用する噛み合い荷重をメインローラ１０ａ及びその両側に位置する一対のサブローラ１０ｂで受けることが可能になる。その結果、本変形例に係る波動発生器２は、メインローラ１０ａに生じる応力をそのメインローラ１０ａの両側に位置する一対のサブローラ１０ｂによって減少させることが可能になる。

　図１３は、メインローラ１０ａに対するサブローラ１０ｂの配置例を示す図であり、入力軸７の中心（回転軸心）７ａに直交する仮想平面に一対のメインローラ１０ａ及び複数のサブローラ１０ｂを投影して示す図である。この図１３において、楕円３ａは、本変形例に係る波動発生器２によって楕円形状に弾性変形させられた外歯車３（長軸位置で内歯車４と噛み合う外歯車３）の内周面３ａを示している。また、この図１３において、真円３ａ’は、本変形例に係る波動発生器２によって弾性変形させられる前の外歯車３の内周面３ａ’を示している。そして、楕円３ａと真円３ａ’は、楕円３ａの中心Ｃａと真円３ａ’の中心Ｃａ’とが入力軸７の中心７ａと一致するように重ね合わされた場合、周方向の４交点（Ｐ１～Ｐ４）で交差する。なお、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）とし、内歯車４の歯及び外歯車３の歯のモジュールをｍとし、真円３ａ’の直径をＤ１とし、楕円３ａの長軸の長さをＬ１とし、楕円３ａの短軸の長さをＬ２とした場合、Ｌ１＝Ｄ１＋２ｍとなり、Ｌ２＝Ｄ１－２ｍとなる。

　この図１３に示すように、メインローラ１０ａは、楕円３ａの中心Ｃａを通り且つＸ－Ｙ座標面におけるＹ軸方向と平行の中心線８６上（楕円３ａの長軸上）に回動軸心８３が位置している。また、メインローラ１０ａの両側に位置するサブローラ１０ｂは、中心線８６に対して対称の位置に配置されている。また、交点Ｐ１と交点Ｐ２は、中心線８６に対して対称に位置している。また、交点Ｐ３と交点Ｐ４は、中心線８６に対して対称に位置している。そして、メインローラ１０ａの右側に位置するサブローラ１０ｂと楕円３ａとの接触点８７は、交点Ｐ１又は交点Ｐ４よりも中心線８６寄り（楕円３ａの長軸寄り）に位置している。また、メインローラ１０ａの左側に位置するサブローラ１０ｂと楕円３ａとの接触点８７は、交点Ｐ２又は交点Ｐ３よりも中心線８６寄り（楕円３ａの長軸寄り）に位置している。このような本変形例に係る波動発生器２は、楕円形状に弾性変形した外歯車３の弾性力を一対のメインローラ１０ａ及び複数のサブローラ１０ｂによって分散して受けることができる。

　以上のような本変形例に係る波動発生器２を使用した波動歯車装置１は、複数のローラ１０ｂが外歯車３の内周面３ａに千鳥状に転接する波動発生器２を使用した波動歯車装置１と同様に、外歯車３に回転伝達時の負荷が作用した際に、外歯車３の変形を波動発生器２の複数のローラ１０で抑えることができ、負荷容量（歯飛びをせずに回転の伝達が可能なトルクの値）が下がってしまうという従来技術の課題を解決できる。

　また、本変形例に係る波動発生器２は、複数のローラ１０が外歯車３の内周面３ａに千鳥状に転接する波動発生器２と比較し、メインローラ１０ａ及び一対のサブローラ１０ｂと外歯車３との転接位置が外歯車３の歯幅方向に沿って広くなるため、外歯車３の歯幅方向における径方向内方への変形（倒れ込み）をより一層効果的に抑えることができる。

　なお、本変形例に係る波動発生器２は、メインローラ１０ａの両側に一対のサブローラ１０ｂが配置される構成を例示したが、これに限られず、メインローラ１０ａの両側に一対以上のサブローラ１０ｂが配置されるように構成してもよい。また、本変形例に係る波動発生器２は、メインローラ１０ａ及びサブローラ１０ｂがローラ支持軸７６と別に形成される構成を例示したが、これに限られず、メインローラ１０ａ及びサブローラ１０ｂがローラ支持軸７６と一体に形成される構成にし、メインローラ１０ａ及びサブローラ１０ｂがローラ支持軸７６と一体に回動するようにしてもよい。

　　（波動発生器の変形例４）
　図１４は、波動発生器２の変形例４を示す図であり、変形例３に係る波動発生器２の構造を一部変形した図である。なお、図１４（ａ）は波動発生器２の正面図、図１４（ｂ）は取付プレート部７３を取り外した状態の波動発生器２の正面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＡ１０－Ａ１０線に沿って切断して示す波動発生器２の断面図、図１４（ｄ）は本変形例の波動発生器と組み合わされる外歯車３の一部変形例を示す図である。また、以下の波動発生器２の説明において、図１の波動歯車装置１を適宜参照する。

　図１４に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、サブローラ１０ｂに環状突起８５を１箇所追加形成し、この追加形成した環状突起８５ｂをメインローラ１０ａの正面側端面と取付プレート部７３との間のスペース８８に収容するようになっている。そして、サブローラ１０ｂの追加形成した環状突起８５ｂの外周面に複数の外歯９０を等間隔で形成し、このサブローラ１０ｂの外歯９０を外歯車３の内周面３ａに形成した複数の内歯９１に噛み合わせ、サブローラ１０ｂが入力軸７の回転に伴って強制的に回転させられるようになっている。

　このような本変形例に係る波動発生器２は、メインローラ１０ａの外周面とサブローラ１０ｂの外周面とが外歯車３の内周面３ａに転接するので、変形例３に係る波動発生器２と同様の効果を得ることができる。

　また、本変形例に係る波動発生器２は、メインローラ１０ａの環状溝８４とサブローラ１０ｂの環状突起８５ｂとの間に異物が侵入しても、サブローラ１０ｂの外歯９０が外歯車３の内歯９１に噛み合っているため、サブローラ１０ｂが入力軸７の回転に伴って強制的に回転させられ、メインローラ１０ａの第１環状溝８４とサブローラ１０ｂの環状突起８５ｂとの間の異物が強制的に排出させられ、サブローラ１０ｂが外歯車３に対してスリップすることがない。したがって、本変形例に係る波動発生器２は、サブローラ１０ｂ及び外歯車３の摩耗に起因する寿命の低下を抑えることができる。

　なお、本変形例に係る波動発生器２は、サブローラ１０ｂの複数の環状突起８５ｂの外周面に外歯９０を形成し、この外歯９０を外歯車３の内歯９１に噛み合わせるようにしてもよい。
　また、本変形例に係る波動発生器２は、サブローラ１０ｂの外歯９０を外歯車３の歯幅方向に沿った端面３ｂに形成した内歯９１に噛み合わせるようにしてもよい。
　また、本変形例に係るサブローラ１０ｂの外歯９０は、本変形例のみならず、いずれの実施形態及び変形例にも適用することができる。

　　（波動発生器の変形例５）
　図１５は、波動発生器２の変形例５を示す図であり、変形例３に係る波動発生器２の構造を一部変形した図である。なお、図１５（ａ）は波動発生器２の正面図、図１５（ｂ）は波動発生器２の平面図、図１５（ｃ）は波動発生器２の側面図、図１５（ｄ）は図１５（ａ）のＡ１１－Ａ１１線に沿って切断して示す波動発生器２の断面図である。また、以下の波動発生器２の説明において、図１の波動歯車装置１を適宜参照する。

　図１５に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、各ローラ１０のローラ支持軸７６を支えるばね９２が取付プレート部７３の正面側及び本体部７５のローラ支持部分７５ａの背面側にそれぞれ取り付けられている。各ローラ１０のローラ支持軸７６は、正面側から見た形状がＤ形状であり、取付プレート部７３及びローラ支持部分７５ａに形成された軸支持穴７７に回り止めされた状態で且つ取付プレート部７３及びローラ支持部分７５ａの径方向（入力軸７の中心７ａに向けて方向であって、軸支持穴７７の長手方向）に沿ってスライド移動できるように係合されている。そして、各ローラ１０のローラ支持軸７６は、取付プレート部７３及びローラ支持部分７５ａの軸支持穴７７の長手方向一端（取付プレート部７３及びローラ支持部分７５ａの径方向に沿った軸支持穴７７の径方向外方端）にプリロードがかけられたばね９２によって押し付けられている。

　メインローラ１０ａのローラ支持軸７６を支えるばね９２は、正面側から見た形状が逆Ｕ字形状の第１板ばね９２ａであり、この第１板ばね９２ａが取付プレート部７３の正面側及びローラ支持部分７５ａの背面側にそれぞれ形成された第１ばねホルダー９３に収容され、逆Ｕ字形状の円弧状頂部がメインローラ１０ａのローラ支持軸７６に接触するようになっている。サブローラ１０ｂのローラ支持軸７６を支えるばね９２は、正面側から見た形状が略Ｖ字形状の第２板ばね９２ｂであり、この第２板ばね９２ｂが取付プレート部７３の正面側及びローラ支持部分７５ａの背面側にそれぞれ形成された第２ばねホルダー９４に収容され、略Ｖ字形状の斜面の先端部分がサブローラ１０ｂのローラ支持軸７６に接触するようになっている。これら第１板ばね９２ａ及び第２板ばね９２ｂは、外歯車３と内歯車４の噛み合い荷重が所定値（外歯車３の外歯が破損しない値）以下の場合に、ローラ支持軸７６を軸支持穴７７の長手方向一端（取付プレート部７３の径方向に沿った外方端）に押し付けた状態を保持し、外歯車３と内歯車４の噛み合い荷重（外歯車３を入力軸７の中心７ａ方向に向けて押圧する力）が所定値（ばね９２のプリロード）を越えた場合に弾性変形し、ローラ支持軸７６が軸支持穴７７の長手方向一端から長手方向他端（取付プレート部７３の径方向に沿った内方）側へ向かってスライド移動するのを可能にするようになっている。その結果、本変形例に係る波動発生器２を使用した波動歯車装置１は、外歯車３の外歯が破損する前に外歯車３と内歯車４の噛み合いを解除することができる。

　以上のような構造の本変形例に係る波動発生器２は、一対のメインローラ１０ａの外周面と複数のサブローラ１０ｂの外周面とが外歯車３の内周面３ａに転接するので、変形例３に係る波動発生器２と同様の効果を得ることができる。

　また、本変形例に係る波動発生器２は、外歯車３と内歯車４の噛み合い荷重が所定値を越えた場合に、外歯車３の外歯と内歯車４の内歯との噛み合いを解除することができるため、外歯車３の破損を未然に防止し、波動歯車装置１の耐久性を向上させることができる。
　なお、本変形例に係るローラ１０のローラ支持軸７６を支えるばね９２は、本変形例のみならず、いずれの実施形態及び変形例にも適用することができる。

　　（波動発生器の他の変形例）
図４、図１０、及び図１１に示す波動発生器２は、一対のメインローラ１０ａ，１０ａの一方と他方とが異なる列に配置されるようになっているが、一対のメインローラ１０ａ，１０ａが同じ列に配置されるように構成してもよい。

　　（固定部材の変形例１）
　図１６は、固定部材５の変形例１を示す図である。なお、図１６（ａ）は、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との係合状態を示す固定部材５の断面図である。また、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＢ３部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。また、図１６（ｃ）は、図１６（ａ）のＢ４部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。

　この図１６に示すように、固定部材５の径方向リブ２６は、リブ幅が一定の径方向内方側リブ部分２７と、リブ幅が径方向外方側に向かって漸増する径方向外方側リブ部分２８と、を有している。そして、この固定部材５は、隣り合う径方向リブ２６，２６間に外歯車３の係合片３０が係合されることにより、外歯車３の回り止めをすることができる。また、固定部材５は、外歯車３が波動発生器２の複数のローラ１０で楕円状に弾性変形させられると、外歯車３の長軸寄りの位置で外歯車３の係合片３０を径方向外方側リブ部分２８の側面７１に当接させ、外歯車３の相対回動を阻止し、回転伝達時におけるバックラッシを抑えることができる（図１６（ｂ）参照）。また、固定部材５は、外歯車３の短軸寄りの位置において、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との間に隙間を生じさせるようになっている（図１６（ｃ）参照）。

　　（固定部材の変形例２）
　図１７は、固定部材５の変形例２を示す図である。なお、図１７（ａ）は、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との係合状態を示す固定部材５の断面図である。また、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＢ５部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。また、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＢ６部を拡大して示す固定部材５の一部拡大断面図である。

　この図１７に示すように、固定部材５の径方向リブ２６は、リブ幅が一定の径方向外方側リブ部分２８と、リブ幅が径方向内方側に向かって漸増する径方向内方側リブ部分２７と、を有している。そして、この固定部材５は、隣り合う径方向リブ２６，２６間に外歯車３の係合片３０が係合されることにより、外歯車３の回り止めをすることができる。また、固定部材５は、外歯車３が波動発生器２の複数のローラ１０で楕円状に弾性変形させられると、外歯車３の短軸寄りの位置で外歯車３の係合片３０を径方向内方側リブ部分２７の側面７２に当接させ、外歯車３の相対回動を阻止し、回転伝達時におけるバックラッシを抑えることができる（図１７（ｃ）参照）。また、固定部材５は、外歯車３の長軸寄りの位置において、外歯車３の係合片３０と径方向リブ２６との間に隙間を生じさせるようになっている（図１７（ｂ）参照）。

　　（固定部材の変形例３）
　図１８は、固定部材５の変形例３を示す図であり、固定部材５の正面図である。この図１８に示すように、固定部材５は、径方向リブ２６が径方向内方端側から径方向外方端側まで一定のリブ幅で形成され、隣り合う径方向リブ２６，２６間に外歯車３の係合片３０が係合されることにより、外歯車３の回り止めを行う。

　１……波動歯車装置、２……波動発生器、３……外歯車、３ａ……内周面、４……内歯車、７……入力軸（回転軸）、７ａ……中心、８……ローラ支持体、１０……ローラ、１０ａ……メインローラ、１０ｂ……サブローラ、１５……仮想平面

Claims (9)

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寄りの位置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、
   　前記波動発生器は、回転軸と、この回転軸と一体に回動するローラ支持体と、このローラ支持体に回動自在に取り付けられた複数のローラと、を有し、
   　前記複数のローラは、前記外歯車の内周面に転接して前記外歯車を楕円状に弾性変形させる一対のメインローラと、この一対のメインローラによって楕円状に弾性変形させられた前記外歯車の内周面に転接する複数のサブローラと、で構成され、
   　前記一対のメインローラは、前記回転軸に直交する仮想平面への投影像が前記回転軸の中心の回りに２回対称となるように配置され、
   　前記メインローラの前記仮想平面への投影像は、前記外歯車の内周面の周方向に沿って前記メインローラと隣り合う前記サブローラの前記仮想平面への投影像と一部が重なり合う、
   　ことを特徴とする波動歯車装置。
2. 　前記複数のサブローラは、前記メインローラと前記外歯車の内周面との転接位置に対して、前記外歯車の内周面の周方向に沿って千鳥状に転接するように配置された、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
3. 　前記複数のサブローラは、前記メインローラに対して前記回転軸の軸心に沿った方向にずれて位置する、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
4. 　前記複数のローラは、前記回転軸の軸心に沿って２列に分散して配置され、
   　前記複数のサブローラは、前記メインローラと同列に配置される複数の第１サブローラと、前記メインローラと異なる列に配置される複数の第２サブローラと、で構成され、
   　前記第１サブローラは、前記仮想平面に投影した前記一対のメインローラの投影像の回転中心同士を結ぶ仮想直線に対して線対称の位置で、且つ、前記メインローラに接触しない位置にそれぞれ配置され、
   　前記第２サブローラは、前記仮想平面への投影像が前記仮想直線に対して線対称の位置で、且つ、前記仮想平面への投影像の一部が前記メインローラ及び前記第１サブローラの前記仮想平面への投影像と重なり合うように配置されたものと、隣り合う他の第２サブローラに接触しない位置に配置され、且つ、前記仮想平面への投影像の一部が前記第１サブローラの前記仮想平面への投影像と重なり合うように配置されたものと、で構成された、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
5. 　前記仮想平面への前記メインローラ及び前記複数のサブローラの投影像のうちで、前記メインローラと前記サブローラとの間のスペース、及び前記サブローラ間のスペースに、前記外歯車の前記内周面とすべり接触する外歯車支持部が位置するように、前記外歯車支持部が前記ローラ支持体に形成された、
   　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の波動歯車装置。
6. 　前記一対のメインローラは、前記外歯車の内周面に転接する外周面から前記メインローラの回動軸心方向へ向かって凹む第１環状溝が前記回動軸心に沿った方向に複数形成され、
   　前記複数のサブローラは、前記仮想平面に投影した前記メインローラの投影像の両側に少なくとも１対配置され、前記外歯車の内周面に転接する外周面から前記サブローラの回動軸心方向へ向かって凹む第２環状溝が前記回動軸心に沿った方向に複数形成されることにより、前記メインローラの前記第１環状溝に相対回動可能に係合する環状突起が前記サブローラの回動軸心に沿った方向に複数形成された、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
7. 　前記波動発生器によって楕円形状に弾性変形させられた前記外歯車の前記内周面は、前記回転軸の回転軸心に直交する仮想平面に投影した場合、前記仮想平面の投影形状が楕円となり、
   　前記波動発生器によって弾性変形させられる前の真円形状の前記外歯車の前記内周面は、前記回転軸の回転軸心に直交する仮想平面に投影した場合、前記仮想平面の投影形状が真円となり、
   　前記楕円の中心と前記真円の中心が一致するように、前記仮想平面上で前記楕円と前記真円とを重ね合わせた場合、４箇所で交点が形成され、
   　前記サブローラと前記外歯車の前記内周面との接触位置は、前記交点よりも前記楕円の長軸寄りに位置する、
   　ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の波動歯車装置。
8. 　前記サブローラは、前記外歯車の歯幅方向に沿った端面又は前記外歯車の内周面に形成した内歯と噛み合う外歯を形成した、
   　ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の波動歯車装置。
9. 　前記メインローラ及び前記サブローラは、プリロードがかけられたばねで弾性的に支持され、前記外歯車と前記内歯車の噛み合い時に、前記外歯車を前記回転軸の中心方向に向けて押圧する力が前記プリロードよりも大きくなると、前記ばねを弾性変形させ、前記回転軸の中心方向に向けて移動し、前記外歯車と前記内歯車の噛み合いを解除する、
   　ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の波動歯車装置。

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