WO2020017310A1 - 波動歯車装置 - Google Patents

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WO2020017310A1
WO2020017310A1 PCT/JP2019/026202 JP2019026202W WO2020017310A1 WO 2020017310 A1 WO2020017310 A1 WO 2020017310A1 JP 2019026202 W JP2019026202 W JP 2019026202W WO 2020017310 A1 WO2020017310 A1 WO 2020017310A1
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WO
WIPO (PCT)
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gear
tooth
external gear
internal gear
curve
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/026202
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌恭 鈴木
憲仕 近江
Original Assignee
株式会社エンプラス
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Publication date
Application filed by 株式会社エンプラス filed Critical 株式会社エンプラス
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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
    • 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
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling

Definitions

  • the present invention relates to a wave gear device used for reducing rotation, and particularly has a feature in the shape of teeth of an external gear and an internal gear constituting the wave gear device.
  • the wave gear device has been widely used in humanoid robots, semiconductor manufacturing devices, machine tools, and the like, and transmits rotation of a servomotor or the like at a greatly reduced speed.
  • a wave gear device has a wave generator that is rotated, a cylindrical external gear that is elastically deformed into an elliptical shape by being fitted to the wave generator, and an elastically deformed elliptical shape.
  • An internal gear that meshes with the external gear on the long axis of the external gear.
  • the external gear and the internal gear of the conventional general wave gear device are configured such that the teeth of the same module and the involute tooth profile having the same reference pressure angle mesh with each other, but the correct meshing has not been performed.
  • an object of the present invention is to provide a wave gear device capable of increasing the number of simultaneously meshing teeth of the external gear and the internal gear and increasing the transmittable torque value.
  • the present invention provides a wave generator 2 that is rotated, a cylindrical external gear 3 that is elastically deformed into an elliptical shape by being fitted to the wave generator 2, and an outer gear that is elastically deformed into the elliptical shape.
  • the present invention relates to a wave gear device 1 having an internal gear 4 meshing with the external gear 3 at a position near the major axis of the gear 3.
  • the tooth surface shape of the teeth 55 of the external gear 3 and the tooth surface shape of the teeth 57 of the internal gear 4 are the reference pitch circle at the maximum displacement position of the external gear 3 and the reference pitch circle of the internal gear 4. Are determined by the negative deviation setting that does not match.
  • the tooth surface shape of the teeth 57 of the internal gear 4 is reduced in a normal direction from a relative movement trajectory curve 67 drawn by a relative movement trajectory of the external gear 4 when the external gear 3 meshes with the internal gear 4.
  • the tooth surface shape of the teeth 55 of the external gear 3 is in contact with the tooth profile basic line 73, the second tip side curve 82, and the second tooth tip side curve 82, and And a straight line 81 connected to the tooth end side end.
  • the first tooth tip side curve 75 of the teeth 57 of the internal gear 4 is a curve that is convex toward the radially inward side of the internal gear 4.
  • the root-side curve 76b of the tooth 57 of the internal gear 4 is a curve that protrudes radially outward of the internal gear 4.
  • the tip side curve 82 of the tooth 55 of the external gear 3 is a curve that protrudes radially outward of the external gear 3.
  • the wave gear device can increase the number of simultaneously meshing teeth of the teeth of the external gear and the teeth of the internal gear and increase the transmittable torque value.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams illustrating a wave gear device according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a front view of the wave gear device, FIG. 1B is a side view of the wave gear device, and FIG. It is a sectional view of wave gear device 1 cut and shown along A1-A1 line of (a).
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the wave gear device cut along the line A2-A2 in FIG. 1C
  • FIG. 2B is an enlarged view of a portion B1 in FIG.
  • FIG. 2C is an enlarged view of a portion B2 in FIG.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the wave gear device taken along line A3-A3 in FIG. 1C, and FIG.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a first engagement piece and a pair of engagement piece housings.
  • FIG. 3C is a diagram of a first state showing a relationship with a recess
  • FIG. 3C is a diagram of a second state showing a relationship between a first engagement piece and a pair of engagement piece housing recesses
  • FIG. 3E is a diagram illustrating a relationship between the first engagement piece and the pair of engagement piece housing recesses
  • FIG. 3E illustrates a relationship between the first engagement piece and the pair of engagement piece housing recesses. It is a figure of the 4th state.
  • FIG.4 (a) is a front view of a wave generator
  • FIG.4 (b) is a side view of a wave generator
  • FIG.4 (c). 4) is a cross-sectional view of the wave generator cut along the line A4-A4 in FIG. 4A
  • FIG. 4D is a rear view of the wave generator.
  • FIG.5 (a) is a front view of a fixing member
  • FIG.5 (b) is a side view of a fixing member
  • FIG.5 (c) is a figure.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the fixing member cut along the line A5-A5
  • FIG. 5D is a cross-sectional view of the fixing member cut along the line A6-A6 of FIG.
  • FIG. 5E is a rear view of the fixing member.
  • FIG. 6A is a partially enlarged view of the engagement piece housing recess of the fixing member
  • FIG. 6B is a modified example of the engagement piece housing recess shown in FIG. FIG.
  • It is a figure which shows the external gear of the wave gear device which concerns on embodiment of this invention
  • FIG.7 (a) is a front view of an external gear
  • FIG.7 (b) is a side view of an external gear
  • FIG.7 (c) is a figure.
  • FIG. 7 (a) is a cross-sectional view of the external gear cut along the line A7-A7
  • FIG. 7 (d) is a rear view of the external gear
  • FIG. 7 (e) is the external gear shown in FIG. 7 (d).
  • 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 figure.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the internal gear cut along the line A8-A8, and
  • FIG. 8D is a rear view of the internal gear.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating a cover of the wave gear device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 9A is a front view of the cover
  • FIG. 9B is a side view of the cover
  • FIG. FIG. 9D is a cross-sectional view of the cover cut along the line A9-A9
  • FIG. 9D is a rear view of the cover.
  • It is a figure explaining the design method of the tooth of the internal gear of the wave gear device concerning the embodiment of the present invention, and is a figure showing the 2nd step of design.
  • It is a figure explaining the design method of the tooth of the internal gear of the wave gear device concerning the embodiment of the present invention, and is a figure showing the 2nd step and the 3rd step of design.
  • FIG. 1 It is a figure explaining the design method of the tooth of the external gear of the wave gear device concerning the embodiment of the present invention, and is a figure showing the 7th step of design. It is a figure explaining the design method of the tooth of the external gear of the wave gear device concerning the embodiment of the present invention, and is a figure showing the 8th step of design. It is a figure which shows the tooth profile of the tooth of the external gear of the wave gear apparatus which concerns on embodiment of this invention in comparison with the tooth profile of the tooth of the external gear of an involute. It is a figure which shows combining the tooth profile of the tooth of the internal gear of the wave gear apparatus which concerns on embodiment of this invention, the tooth profile of the tooth of an external gear, and a relative movement locus
  • FIG. 20A is a diagram showing Modification Example 1 of the fixing member, in which FIG. 20A is a cross-sectional view of the fixing member showing an engagement state of the engagement piece of the external gear and the radial rib, and FIG. 20A is a partially enlarged cross-sectional view of a fixing member showing a B3 portion in an enlarged manner, and FIG. 20C is a partially enlarged cross-sectional view of a fixing member showing a B4 portion in FIG. 21A and 21B are diagrams illustrating Modification Example 2 of the fixing member, in which FIG. 21A is a cross-sectional view of the fixing member showing an engagement state between the engagement piece of the external gear and the radial rib, and FIG.
  • FIG. 21A is a partially enlarged cross-sectional view of a fixing member showing a B5 portion in an enlarged manner
  • FIG. 21C is a partially enlarged cross-sectional view of a fixing member showing a B6 portion in FIG.
  • FIG.23 (a) is a front view of a wave generator
  • FIG.23 (b) is a top view of a wave generator
  • 23 (c) is a bottom view of the wave generator
  • FIG. 23 (d) is a side view of the wave generator
  • FIG.23 (a) is a front view of a wave generator
  • FIG.23 (b) is a top view of a wave generator
  • 23 (c) is a bottom view of the wave generator
  • FIG. 23 (d) is a side view of the wave generator
  • FIG.23 (a) is a front view of a wave generator
  • FIG.23 (b) is a top view of a wave generator
  • 23 (c) is a bottom view of the wave generator
  • FIG. 23 (e) is a rear view of the wave generator with some parts removed
  • FIG. ) Is an external perspective view of the wave generator as viewed from obliquely above
  • FIG. 23 (g) is an external perspective view of the wave generator as viewed from obliquely above
  • 24A and 24B are diagrams illustrating Modification Example 2 of the wave generator of the wave gear device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24A is a front view of the wave generator
  • FIG. 24B is a plan view of the wave generator
  • 24 (c) is a bottom view of the wave generator
  • FIG. 24 (d) is a side view of the wave generator
  • FIG. 24 (e) is a rear view of the wave generator with some parts removed
  • FIG. 24 is an external perspective view of the wave generator as viewed from obliquely above
  • FIG. 24G is an external perspective view of the wave generator as viewed from obliquely above.
  • FIG.25 (a) is a front view of a wave generator
  • FIG.25 (b) is a top view of a wave generator
  • FIG. 25 (c) is a bottom view of the wave generator
  • FIG. 25 (d) is a side view of the wave generator
  • FIG. 25 (e) is a rear view of the wave generator with some parts removed
  • FIG. 25) is an external perspective view of the wave generator as viewed from obliquely above
  • FIG. 25 (g) is an external perspective view of the wave generator as viewed from obliquely above.
  • FIGS. 1 and 2 are views showing a wave gear device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 (a) is a front view of the wave gear device 1
  • FIG. 1 (b) is a side view of the wave gear device 1
  • FIG. 1 (c) is a line A1-A1 in FIG. 1 (a). It is sectional drawing of the wave gear device 1 cut
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the wave gear device 1 taken along a line A2-A2 in FIG. 1C
  • FIG. 2B is a sectional view of a portion B1 in FIG.
  • FIG. 2C is an enlarged view of a portion B2 in FIG. 2A.
  • a wave gear device 1 (Schematic configuration of wave gear device) As shown in FIGS. 1 and 2, a wave gear device 1 according to the present embodiment is fitted with a wave generator 2 that is rotated by driving means such as a servo motor (not shown) and the wave generator 2.
  • the external gear 3 is elastically deformed into an elliptical shape thereby, the internal gear 4 meshes with the external gear 3 on the long axis of the external gear 3 deformed into the elliptical shape, and a robot arm (not shown). It has a fixing member (housing) 5 fixed to the mounting object and a cover 6 fixed to the fixing member 5.
  • 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), or the like). 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 a front surface of the elliptical cam 8. And a support shaft 10 (projecting in a direction opposite to the direction in which the input shaft 7 projects) from the center of rotation of the input shaft 7.
  • the input shaft 7 is rotatably supported by the shaft hole 11 of the fixed member 5 and is connected to a driving means (not shown).
  • the elliptical cam 8 is composed of the long-axis cam portion 12 and the short-axis cam portion 13, and has a substantially cross shape when viewed from the front side.
  • the outer peripheral surface 14 of the long axis side cam portion 12 and the outer peripheral surface 15 of the short axis side cam portion 13 have elliptical peripheral surfaces 16, 18 in contact with the external gear 3 and peripheral surfaces of the elliptical peripheral surfaces 16, 18.
  • Arc-shaped peripheral surfaces 17, 20 smoothly connected to both ends in the direction.
  • the arc-shaped peripheral surfaces 17 and 20 have the same radius of curvature as the radius of curvature at both ends in the circumferential direction of the elliptical peripheral surfaces 16 and 18, and extend from the connection with the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 to the peripheral end.
  • the gap between the outer gear 3 supported by the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 is formed so as to gradually increase in a wedge-like shape as it goes.
  • the arc-shaped peripheral surfaces 17, 20 use the lubricant by the wedge effect to make the elliptical peripheral surfaces 16.18 and the outer gear 3. It functions so as to be guided between the inner peripheral surface 3a.
  • the elliptical cams 16 and 18 have a substantially V-shaped concave portion 21 between the long axis side cam portion 12 and the short axis side cam portion 13, and the elliptical periphery of the long axis side cam portion 12 is formed.
  • the support shaft 10 is fitted in the bearing hole 22 of the internal gear 4.
  • the rotation center 23c of the support shaft 10 is located coaxially with the rotation center 23a of the input shaft 7 (wave generator 2) and the rotation center 23b of the shaft 24.
  • the fixing member (housing) 5 includes one side surface 25 (one end surface along the tooth width direction of the external gear 3, and the right end surface in FIG. 1C).
  • the input shaft 7 of the wave generator 2 is rotatably supported by a shaft hole 11 formed in the center portion.
  • the fixing member 5 has a plurality of radially extending radially with respect to the rotation center 23 a of the input shaft 7 (wave generator 2) on a surface facing the one side surface 25 of the external gear 3.
  • a directional rib 26 is formed.
  • the radial rib 26 has a portion having a constant rib width (radial inner rib portion 27) and a portion having a variable rib width (radial 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 a radial inner rib portion 27.
  • the radial rib 26 is provided with a pair of engagement piece receiving recesses 31 for engaging the tongue-like engagement pieces 30 of the external gear 3 (see FIG. 3).
  • the pair of engagement piece receiving recesses 31, 31 are located on the same circumference, and extend in the width direction center line 32 of the radial rib 26 (the straight line extending radially through the center C 1 of the fixing member 5). ) Is symmetrical with respect to the line.
  • the engagement piece receiving recess 31 has a surface facing the external gear 3 of the radial rib 26 so that the tongue-shaped engagement piece 30 of the external gear 3 can be engaged from the front side of the fixing member 5. This is a circumferential groove (groove along the circumferential direction of the fixing member 5) formed on the side and opening toward the front side (see FIG. 6A).
  • the engagement piece receiving recess 31 has one end opening in a radial groove 33 formed between the adjacent radial ribs 26, 26, and the other end contacting the circumferential end 34 of the engagement piece 30. It is closed by the engaging piece contact wall 35 (see FIG. 6A).
  • the engagement piece abutment wall 35 has a curved surface along the movement trajectory of the circumferential end 34 of the engagement piece 30 formed in an arc shape (FIGS. 3B to 3E and FIG. 6). (A) and FIG. 7 (e)). Further, the groove width w of the engagement piece housing recess 31 of the fixing member 5 is set to a size that allows the movement of the engagement piece 30 of the external gear 3 that is deformed into an elliptical shape (FIG. 3B). (E)).
  • FIG. 3 is a view showing the relationship between the engagement piece 30 of the external gear 3 and the engagement piece housing recess 31 of the fixing member 5.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the wave gear device 1 taken along the line A3-A3 in FIG. 1C, and the intersection of the X axis and the Y axis is the center C1 of the fixed member 5.
  • one end 36a of the long axis of the wave generator 2 is located on the + Y axis, and one of the engagement pieces 30 (referred to as a first engagement piece 30 for convenience of description) is It is a figure showing the state where it is located on one end 36a of a shaft.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the wave gear device 1 taken along the line A3-A3 in FIG. 1C, and the intersection of the X axis and the Y axis is the center C1 of the fixed member 5.
  • one end 36a of the long axis of the wave generator 2 is located on the +
  • FIG. 3B shows the first engagement piece 30 and the pair of engagement piece receiving recesses 31, 31 when the first engagement piece 30 is located on one end 36 a of the long axis of the wave generator 2.
  • FIG. 5 is a diagram of a first state showing the relationship of FIG. FIG. 3 (c) shows the first engagement piece 30 when the one end 36a of the long axis of the wave generator 2 is rotated clockwise (in the direction indicated by the arrow R) by 45 ° from the position in the first state.
  • FIG. 8 is a second state diagram illustrating a relationship between the first and second engagement piece receiving recesses 31; FIG.
  • FIG. 3D shows that one end 36 a of the long axis of the wave generator 2 is rotated clockwise by 90 ° from the position in the first state, and the first engagement piece 30 is moved to the short axis of the wave generator 2.
  • FIG. 8 is a third state diagram illustrating a relationship between the first engagement piece 30 and a pair of engagement piece housing recesses 31 when the first engagement piece 30 is positioned on one end 37a.
  • FIG. 3 (e) shows the first engagement piece 30 when the one end 36a of the long axis of the wave generator 2 rotates 135 ° in the clockwise direction (direction indicated by the arrow R) from the position in the first state.
  • FIG. 14 is a diagram of a fourth state showing a relationship between and a pair of engagement piece receiving recesses 31;
  • the first engagement piece 30 is moved along the long axis of the wave generator 2. 3b, and returns to the first state shown in FIG. 3 (b).
  • the relationship between the first engagement piece 30 and the pair of engagement piece receiving recesses 31 and 31 is such that when the wave generator 2 rotates half a turn, the first state is returned to the first state through the first to fourth states. It has become. Therefore, the relationship between the first engagement piece 30 and the pair of engagement piece housing recesses 31, 31 is that when the wave generator makes one rotation, the cycle of returning to the first state through the first to fourth states is twice. Will be repeated.
  • the first engagement piece 30 is provided on the long axis (one end 36a, the other end 36b) and the short axis (one end 37a, the other end 37b) of the wave generator 2.
  • both circumferential end portions 34, 34 come into contact with the engagement piece contact walls 35, 35 of the pair of engagement piece housing recesses 31, 31, whereby the external gear 3 is fixed to the fixing member. 5 is stopped.
  • the first engagement piece 30 is one of the pair of circumferential ends 34, 34.
  • the circumferential end 34 (on the right side in the figure) abuts against the engagement piece contact wall 35 of one of the engagement piece housing recesses 31 (right in the figure) of the pair of engagement piece housing recesses 31.
  • the external gear 3 has a pair of engagement pieces 30 of the first quadrant.
  • One of the circumferential ends 34, 34 (the circumferential end 34 on the rotation direction side of the wave generator 2) is engaged with the engagement piece housing recess 31 on the rotation direction (R direction) side of the wave generator 2.
  • the other of the pair of circumferential ends 34, 34 of the engaging piece 30 in the fourth quadrant (the circumferential end 34 opposite to the rotation direction of the wave generator 2) is in sliding contact with the mating contact wall 35.
  • the external gear 3 has a pair of engagement pieces 30 of the third quadrant.
  • One of the circumferential ends 34, 34 (the circumferential end 34 on the rotation direction side of the wave generator 2) is engaged with the engagement piece housing recess 31 on the rotation direction (R direction) side of the wave generator 2.
  • the other of the pair of circumferential ends 34, 34 of the engaging piece 30 in the second quadrant (the circumferential end 34 on the opposite side to the rotation direction of the wave generator 2) slides on the mating contact wall 35.
  • the first engagement piece 30 is provided with the engagement piece receiving recess 31 during the cycle in which the wave generator 2 makes one rotation and returns to the first state through the first to fourth states twice. Is always in sliding contact (sliding contact) with the engagement piece contact wall 35. As a result, the external gear 3 and the fixed member 5 do not rattle with respect to the fixed member 5 (movement in the rotational direction) even if a rotational torque acts on the external gear 3.
  • the boss 38 of the fixing member 5 is located at the center of the fixing member 5, the shaft hole 11 is penetrated, and the tip surface 40 is the elliptical cam 8 of the wave generator 2.
  • the positioning is performed in the direction along the rotation center 23 a of the wave generator 2 by contacting the positioning surface 41 of the wave generator 2.
  • the fixing member 5 has an annular relief groove 42 formed around the boss 38 for reducing contact with the wave generator 2.
  • the fixing member 5 is fitted on the outer peripheral surface 43 of the internal gear 4, and the rotation center 23 b of the internal gear 4 (the shaft 24) is moved to the wave generator 2 (the input shaft 7).
  • An inner gear positioning inner peripheral surface 44 for positioning the inner gear 4 in the radial direction is formed so as to be coaxial with the rotation center 23a of ()).
  • the fixing member 5 is in contact with one end surface 45 of the internal gear 4, and has an internal gear positioning end surface 46 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 48 of the cylindrical portion 47 of the cover 6 and is brought into contact with the inner surface 50 of the cover 6.
  • the mating projection 51 is formed at a position radially outward of the inner gear positioning inner peripheral surface 44.
  • the fixing member 5 and the cover 6 are fixed by fastening means such as bolts, welding, or clips.
  • FIG. 6B is a view showing a modification of the engagement piece receiving recess 31 of the fixing member 5, and is a view corresponding to FIG. 6A.
  • the engagement piece housing recess 31 according to the present modification has a pair of groove side walls 52, 52 extending in parallel (with a constant groove width w) along the circumferential direction.
  • the groove width is gradually increased from the connection portion with the engagement piece contact wall 35 toward the radial groove 33 (so that wa> w).
  • a pair of groove side walls 52, 52 are inclined. That is, the engagement piece housing recess 31 according to the present modification is formed by the engagement piece contact wall 35 and the groove side wall 52.
  • the groove side wall 52 functions as a guide for guiding the engagement piece 30, and the engagement piece 30 can smoothly contact the contact wall 35.
  • the engagement piece housing recess 31 according to the present modified example surely slides only with the circumferential end 34 of the engagement piece 30, and contacts with a part other than the circumferential end 34 of the engagement piece 30. Can be avoided, and the resistance at the time of sliding contact with the engagement piece 30 can be reduced.
  • the external gear 3 has a plurality of teeth (external teeth) 55 formed on an outer peripheral surface 54 of a thin cylindrical member 53 and a wave generator on an inner peripheral surface 3 a.
  • teeth external teeth
  • the two elliptical cams 8 are fitted, they are elastically deformed by the elliptical cams 8 of the wave generator 2 and are deformed into elliptical shapes following the elliptical peripheral surfaces 16 and 18 of the elliptical cams 8. .
  • the external gear 3 has a tongue that is engaged with the engaging piece receiving recesses 31 of the adjacent radial ribs 26 on the side (one side surface 25 side) of the fixing member 5 facing the radial rib 26.
  • the same number of one-piece engaging pieces 30 as the radial grooves 33 of the fixing member 5 are formed.
  • the engaging piece 30 of the external gear 3 is formed so that the radial rib receiving recess 56 for engaging the radial rib 26 of the fixing member 5 cuts out one side surface 25 of the external gear 3. By forming the same number as the above, it is formed between the adjacent radial rib receiving recesses 56, 56.
  • the circumferential length (L) with respect to the thickness (t) is several times larger, and
  • the outer gear 3 is fixed by the circumferential end 34 abutting against the engaging piece abutting wall 35 of the engaging piece receiving recess 31 because the outer gear 3 is hardly elastically deformed in the circumferential direction.
  • the member 5 can be reliably prevented from rotating.
  • the circumferential ends 34, 34 on both sides in the circumferential direction of the engaging piece 30 are formed in an arc shape, and smoothly slide on the engaging piece contacting wall 35 of the engaging piece receiving recess 31 of the fixing member 5. I can do it.
  • the external gear 3 has two cycles of returning to the first state through the first to fourth states shown in FIGS. 3B to 3E.
  • the rotation is performed, and the circumferential end 34 of the engagement piece 30 is always in sliding contact (sliding contact) with the engagement piece contact wall 35 of the engagement piece housing recess 31.
  • the internal gear 4 includes a cylindrical portion 58 having teeth (internal teeth) 57 formed on the inner peripheral surface side, and a radial direction from an end of the cylindrical portion 58. It has a disk-shaped part 60 extending inward and a shaft 24 integrally formed at the center of the outer surface 60 a of the disk-shaped part 60.
  • a bearing hole 22 for accommodating the support shaft 10 of the wave generator 2 so as to be relatively rotatable is formed in the center of the inner side surface 60 b of the disc-shaped portion 60.
  • a positioning protrusion 61 which is in contact with the cover 6 is formed at the center of the outer surface 60a of the disc-shaped portion 60.
  • the shaft 24 has a large-diameter shaft portion 24 a fitted into a shaft hole 62 of the cover 6 and formed adjacent to the positioning protrusion 61 of the disk-shaped portion 60.
  • the outer peripheral surface 43 of the cylindrical portion 58 is fitted to the internal gear positioning inner peripheral surface 44 of the fixed member 5, and one end surface 45 of the cylindrical portion 58 is connected to the internal gear positioning end surface of the fixed member 5. 46 (pressed on the radially inner end side of the cover 6 and brought into contact with the internal gear positioning end surface 46), so that it can rotate relative to the fixed member 5.
  • Such an internal gear 4 meshes with the external gear 3 at two places 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, the outer gear 3 is most separated from the outer gear 3 on the short axis of the outer gear 3 deformed into an elliptical shape.
  • the cover 6 is formed such that a cylindrical portion 47 is integrally formed at a radially outer end of a disk-shaped portion 63, and the cylindrical portion 47 is engaged with the cover 5 of the fixing member 5.
  • a first ring-shaped projection 64 fitted to the projection 51 and located at a radially outer end of the inner side surface 50 of the disk-shaped portion 63 abuts against a distal end surface 51 a of the cover engagement projection 51 of the fixing member 5,
  • a second ring-shaped projection 65 located at a radially inner end of the inner side surface 50 of the disk-shaped portion 63 is brought into contact with a positioning projection 61 of the disk-shaped portion 60 of the internal gear 4.
  • an inner surface between the first ring-shaped projection 64 and the second ring-shaped projection 65 of the disc-shaped portion 63 is a contact avoiding recess 66 for avoiding contact with the internal gear 4. Therefore, the sliding contact resistance with the relatively rotating internal gear 4 is reduced.
  • 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
  • FIGS. 10 to 13 are diagrams for explaining a method of designing the teeth 57 of the internal gear 4.
  • the relative locus of movement of the external gear (not shown) of the involute tooth profile with respect to the internal gear (not shown) of the involute tooth profile is obtained by a rack meshing approximation method (a method described in Japanese Patent Publication No. 45-041171). 1st step).
  • the relative movement locus of the external gear with respect to the internal gear is such that the reference pitch circle at the maximum displacement position (position on the long axis) of the external gear is smaller than the reference pitch circle of the internal gear (the position of the reference pitch circle of the internal gear). (Displaced further inward in the radial direction than the above).
  • a relative movement trajectory curve 67 is drawn based on the relative movement trajectory of the external gear obtained in the first step of the above design (second step of design).
  • the relative movement trajectory curve 67 connects the trajectory points 68 of the relative movement trajectory of the external gear with a smooth curve, and is drawn based on the reference pitch circle 70 of the internal gear 4.
  • the relative movement locus curve 67 of the external gear has an inflection point P on the tip end side (on the top 71 side near the reference pitch circle 70 of the internal gear 4) in order to set a negative deviation.
  • a circle 72 (a circle having a diameter of 0.4 mm) having a diameter smaller than the tooth thickness (0.43 mm) of the involute tooth profile is set to each locus point 68 (however, Drawing is performed at the center point (lower side in FIG. 11) of the reference pitch circle 70 from the inflection point P of the movement trajectory curve 67) to obtain the envelope H of each circle 72 (third design step). Steps).
  • This envelope H has a shape obtained by reducing the relative movement trajectory curve 67 in the normal direction, and becomes a tooth profile basic line 73 of the teeth 57 of the internal gear 4.
  • an addendum circle 74 of the tooth 57 of the internal gear 4 (having the same diameter as the addendum circle of the involute tooth shape) is drawn, and the addendum circle 74 and the tooth form basic line 73 are added to the addendum arc.
  • (Tooth end side curve) 75 (a part of a circle having a radius of 0.3 mm) is connected smoothly to determine the tooth flank shape on the tip end side of the teeth 57 of the internal gear 4 (fourth step of design). Note that the tip arc (curve on the tip side) 75 is a curve that protrudes radially inward of the internal gear 4.
  • the tooth flank shape on the root side of the teeth 57 of the internal gear 4 is determined.
  • the root shape of the teeth 57 of the internal gear 4 is set to a tooth groove shape that does not interfere with the teeth 55 of the external gear 3 with reference to the root shape of the involute tooth profile.
  • the center 76 a of the root circle 76 (a circle having a diameter of 0.4 mm) is located on the tooth groove center line 77, and the center 76 a of the root circle 76 is located radially outward with respect to the reference pitch circle 70. Is formed by connecting the root circle 76 and the tooth profile basic line 73 with a smooth curve 78 (fifth design step).
  • the tooth surface shape of the tooth root side of the teeth 57 of the internal gear 4 is a part of the root circle 76 (a root-side curve (arc) 76b from the contact point with the curve 78 to the tooth groove center line 77) and a curve 78 and a tooth profile basic line 73.
  • the curve 78 may be omitted.
  • the tooth surface shape on the root side of the tooth 57 includes a part of the root circle 76 (an arc from the contact point with the end of the tooth profile basic line 73 to the tooth groove center line 77) and the tooth profile basic line 73.
  • the root-side curve 76b is a curve protruding radially outward of the internal gear 4.
  • the root 76 has its center 76a on the tooth groove center line 77. Although it is located, it is not limited to this, and its center 76 a may be located off the tooth space center line 77.
  • FIG. 14 is a diagram showing the tooth profile of the teeth 57 of the internal gear 4 determined as described above in comparison with the tooth profile of the teeth 80a of the internal gear 80 of the involute.
  • the tooth shape of the tooth 57 on the tip end side is formed by the tooth shape basic line 73 and the tooth tip arc 75.
  • the internal gear 4 according to the present embodiment has the tooth profile on the root side of the tooth 57 as the tooth profile basic line 73, the root bottom curve 76b (part of the root circle 76), and the tooth profile basic line 73 and the tooth profile. It is formed by a smooth curve 78 connecting the bottom curve 76b.
  • FIGS. 15 to 17 are diagrams illustrating a method of designing the teeth 55 of the external gear 3.
  • the center 72 a of the circle 72 at the inflection point P of the relative movement locus curve 67 (the center 72 a of the circle 72 for finding the envelope) and the tooth profile basic line 73 are set to the top 71 of the relative movement locus curve 67.
  • ⁇ a dimension capable of preventing interference with the teeth 57 of the internal gear 4;
  • the cut is made at 0.1 mm
  • a tangent (straight line) 81 is drawn from the cut end 73b of the tooth profile basic line 73 to the circle 72, and the circle 72 and the tooth profile basic line 73 are connected with this tangent 81 ( 6th step of design).
  • a part of the circle 72 where the center 72a is located at the top 71 of the relative movement trajectory curve 67 is formed into a tip arc (a tip side curve) 82 (see FIG. 16).
  • the tip arc (tip side curve) 82 is a curve that protrudes radially outward of the external gear 3. Further, the center 72 a of the circle 72 and the tooth profile basic line 73 may be arranged to be shifted upward (upward in FIG. 15) along the tooth thickness center line 90 from the top 71 of the relative movement locus curve 67.
  • the teeth 55 of the external gear 3 avoid interference between the tooth tip of the external gear 3 and the root of the internal gear 4 due to a manufacturing error of the internal gear 4 and the external gear 3. Therefore, a portion (hatched portion) 83 unnecessary for meshing of the tooth tip is appropriately cut along the reference pitch circle 70 (seventh step of design). Note that the seventh step of this design can be omitted if a space is secured between the tooth tip of the external gear 3 and the root of the internal gear 4 such that interference does not need to be considered.
  • the shape of the teeth 55 of the external gear 3 determines the root circle 84 in consideration of the involute tooth profile, and forms a circle 75A having the same radius as the tip arc 75 of the internal gear 4 inside.
  • the gear 4 is slid from the position of the tip arc 75 of the gear 4 in the direction along the reference pitch circle to contact the tooth profile basic line 73 of the external gear 3, and a tangent line 86 at a contact point 85 between the circle 75 A and the tooth profile basic line 73 is formed.
  • the tangent line 86 is formed in a tooth shape from the contact point 85 toward the root of the tooth (toward the radially inward side), and the root circle 84 and the tangent line 86 are formed in a root arc (root radius curve) 87 (radius 0). (2nd tooth root arc) to form (8th step of design).
  • a shape on the root side of the teeth 55 of the external gear 3 makes it possible to adjust a gap between the root side of the external gear 4 and the end side of the internal gear 4.
  • the root arc (root side curve) 87 is a curve that protrudes radially inward of the external gear 3.
  • the eighth step of this design can be omitted when it is not necessary to adjust the gap between the root side of the external gear 3 and the end side of the internal gear 4. That is, the shape of the external gear 3 on the tooth root side can be formed only by the tooth profile basic line 73.
  • FIG. 18 is a diagram showing the tooth profile of the teeth 55 of the external gear 3 determined as described above in comparison with the tooth profile of the teeth 88a of the involute external gear 88.
  • one side tooth surface of the tooth 55 of the external gear 3 according to the present embodiment has a tooth tip arc 82, a tangential line (straight line) 81, and a tooth profile basic line from the ending side to the root side. 73, a tangent line (straight line) 86, and a root arc 87 are formed in this order.
  • the tooth surfaces on both sides of the teeth 55 of the external gear 3 are formed by mirror-copying one tooth surface on the tooth thickness center line 90.
  • the tooth shape of the teeth 55 of the external gear 3 may be formed only from the tooth tip circular arc 82, the tangent line (straight line) 81, and the tooth shape basic line 73 from the tooth tip side to the tooth bottom side.
  • FIG. 19 shows the tooth profile of the teeth 57 of the internal gear 4 formed by the first to fifth steps of the design, the tooth profile of the teeth 55 of the external gear 3 formed by the sixth to eighth steps of the design
  • FIG. 9 is a diagram showing the relative movement trajectory curve 67 in combination.
  • FIG. 19 is a diagram showing a state in which the tooth groove center line 77 of the teeth 57 of the internal gear 4 and the tooth thickness center line 90 of the teeth 55 of the external gear 3 match.
  • the tip side curve 75 and the bottom side curve 76b of the internal gear 4 are illustrated as arcs, but are not limited thereto, and may be curves other than arcs such as Bezier curves.
  • the tip side curve 82 and the root side curve 87 of the external gear 3 are illustrated as arcs, but are not limited thereto, and may be curves other than arcs such as Bezier curves.
  • the external gear 3 and the internal gear 4 according to the present embodiment have a result that the number of simultaneous meshing teeth is about 1.5 times greater than the number of simultaneous meshing teeth of the involute external gear and the internal gear according to the comparative example. Obtained.
  • the gear specifications of the external gear 3 and the internal gear 4 according to the present embodiment are as shown in Table 1. Further, the gear specifications of the external gear and the internal gear according to the comparative example are as shown in Table 2, and in order to avoid interference between the teeth at the time of meshing, the tooth height is reduced, and the tooth tips are modified. is there.
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment is less likely to cause interference of teeth at the time of meshing, as compared with the case where the external gear and the internal gear of the involute tooth profile according to the comparative example are used.
  • the meshing depth is increased, and the number of simultaneously meshing teeth of the teeth 55 of the external gear 3 and the teeth 57 of the internal gear 4 is increased, so that the transmittable torque value can be increased. did it.
  • the position of the reference pitch circle at the maximum displacement position of the external gear 3 does not reach the reference pitch circle of the internal gear 4 (is shifted inward in the radial direction). Since the position of the reference gear at the maximum displacement position of the external gear 3 is determined by the position setting, the position of the external gear 3 is larger than that of the case where the position of the reference pitch circle at the maximum displacement position of the external gear 3 matches the reference pitch circle of the internal gear 4.
  • the amount of deformation caused by the generator 2 can be reduced, the sliding contact resistance between the external gear 3 and the elliptical cam 8 of the wave generator 2 can be reduced, and the elliptical cam 8 of the external gear 3 and the wave generator 2 can be reduced. Abrasion of the sliding contact portion with the contact member can be reduced.
  • the circumferential end 34 of the engagement piece 30 of the external gear 3 is moved in the radial direction of the fixed member 5. Since the outer gear 3 and the fixed member 5 are prevented from rotating relative to each other, the outer gear 3 and the fixed member 5 are prevented from rotating relative to each other since the outer gear 3 and the fixed member 5 are always in sliding contact with the engagement piece contact wall 35 of the engagement piece receiving recess 31 formed in the rib 26. It is possible to suppress rattling (backlash, which is a shift movement in the rotation direction), and to suppress uneven rotation of the internal gear 4.
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment is configured such that the external gear 3 is fixed to the fixing member 5, the internal gear 4 is rotated by the external gear 3, and a rotation torque is output from the internal gear 4. Has become.
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment it is not necessary to install an output member for outputting the rotating torque to the outside, the number of components can be reduced, and the entire structure can be made compact. .
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment is entirely formed of plastic, the weight and cost can be reduced as compared with the case where the whole is formed of metal.
  • the wave gear device 1 according to the present embodiment has been described by way of example in which the whole is formed of plastic.
  • the present invention is not limited to this, and a part or the whole may be formed of metal.
  • the numerical values shown in the description of the external gear 3 and the internal gear 4 of the wave gear device 1 according to the present embodiment are examples for helping to understand the external gear 3 and the internal gear 4 of the gear specifications shown in Table 1.
  • the shape of the external gear 3 and the internal gear 4 of the wave gear device 1 according to the present embodiment is not limited at all.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a first modification of the fixing member 5.
  • FIG. 20A is a cross-sectional view of the fixing member 5 showing an engagement state between the engagement piece 30 of the external gear 3 and the radial rib 26.
  • FIG. 20B is a partially enlarged cross-sectional view of the fixing member 5 showing a portion B3 of FIG. 20A in an enlarged manner.
  • FIG. 20C is a partially enlarged cross-sectional view of the fixing member 5 showing a portion B4 of FIG. 20A in an enlarged manner.
  • the radial rib 26 of the fixing member 5 includes a radially inner rib portion 27 having a constant rib width and a radially outer rib portion 27 in which the rib width gradually increases radially outward. And a side rib portion 28.
  • the fixing member 5 can prevent the rotation of the external gear 3 by engaging the engagement piece 30 of the external gear 3 between the adjacent radial ribs 26, 26.
  • the fixing member 5 causes the engaging piece 30 of the external gear 3 to move toward the major axis of the external gear 3.
  • the outer gear 3 is brought into contact with the side surface 91 of the outer side rib portion 28 in the direction, thereby preventing the relative rotation of the external gear 3 and suppressing the backlash at the time of transmitting the rotation (see FIG. 20B).
  • the fixing member 5 generates a gap between the engagement piece 30 of the external gear 3 and the radial rib 26 at a position near the short axis of the external gear 3 (FIG. 20C). reference).
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a second modification of the fixing member 5.
  • FIG. 21A is a cross-sectional view of the fixing member 5 showing an engagement state between the engagement piece 30 of the external gear 3 and the radial rib 26.
  • FIG. 21B is a partially enlarged cross-sectional view of the fixing member 5 showing a portion B5 of FIG. 21A in an enlarged manner.
  • FIG. 21C is a partially enlarged cross-sectional view of the fixing member 5 showing a portion B6 of FIG. 21A in an enlarged manner.
  • the radial rib 26 of the fixing member 5 has a radially outer rib portion 28 having a constant rib width and a radially inner rib portion 28 in which the rib width gradually increases radially inward. And a side rib portion 27.
  • the fixing member 5 can prevent the rotation of the external gear 3 by engaging the engagement piece 30 of the external gear 3 between the adjacent radial ribs 26, 26. Further, 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 causes the engaging piece 30 of the external gear 3 to move toward the short axis of the external gear 3.
  • the fixing member 5 By abutting the side surface 92 of the inward rib portion 27 in the direction, the relative rotation of the external gear 3 is prevented, and backlash during rotation transmission can be suppressed (see FIG. 21C). Further, the fixing member 5 generates a gap between the engagement piece 30 of the external gear 3 and the radial rib 26 at a position near the major axis of the external gear 3 (FIG. 21B). reference).
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a third modification of the fixing member 5, and is a front view of the fixing member 5.
  • the radial ribs 26 are formed with a constant rib width from the radial inner end side to the radial outer end side, and are provided between the adjacent radial ribs 26, 26.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a first modification of the wave generator 2.
  • the wave generator 2 includes an input shaft (rotating shaft) 7, a roller support 93 that rotates integrally with the input shaft 7, and a radially outer end of the roller support 93.
  • a plurality of rollers 94 rotatably mounted on the side and a support shaft 10 projecting from the center of rotation at the front of the roller support 93 (projecting in a direction opposite to the direction in which the input shaft 7 projects).
  • the input shaft 7 is rotatably supported by a shaft hole 11 of the fixing member 5 via a bearing (not shown), and is connected to a driving means (not shown).
  • the roller support 93 is fixed to the main body 93a formed integrally with the input shaft 7, a first roller mounting portion 93b fixed to one side of the main body 93a, and fixed to the other side of the main body 93a.
  • a first-row roller accommodating space 95 is formed between the main body 93a and the first roller mounting portion 93b, and between the main body 93a and the second roller mounting portion 93c.
  • a roller accommodation space 95 in the second row is formed.
  • a plurality of (seven in this embodiment) rollers 94 are accommodated in the roller accommodation space 95 of the first row and the roller accommodation space 95 of the second row, respectively.
  • rollers 94 are accommodated in the roller accommodation space 95 of the first row and the roller accommodation space 95 of the second row, respectively.
  • the present invention is not limited to this.
  • the number of the rollers 94 is appropriately changed according to the size of the external gear 3 and the like.
  • the plurality of rollers 94 are brought into contact with the inner peripheral surface 3a of the external gear 3 to elastically deform the external gear 3 into an elliptical shape, and a pair of main rollers 94a, 94a are used to elastically deform the elliptical shape. And a plurality of sub-rollers 94b that are in rolling contact with the inner peripheral surface 3a of the deformed outer gear 3.
  • the pair of main rollers 94a are arranged such that the projected image on a virtual plane 96 orthogonal to the input shaft 7 is symmetrical twice around the rotation center 23a of the input shaft 7, and one main roller 94a is elliptical. And the other main roller 94a is arranged at the other end of the long axis of the ellipse.
  • One of the pair of main rollers 94a, 94a is housed in one of the roller housing space 95 in the first row and the roller housing space 95 in the second row. The other of them is accommodated in one of the roller accommodation space 95 in the first row and the roller accommodation space 95 in the second row.
  • the same number (three in the present embodiment) of sub rollers 94b are arranged on one side of the pair of main rollers 94a, 94a on both sides in the circumferential direction of the main roller 94a.
  • the plurality of sub rollers 94b are staggered (zigzag) along the circumferential direction of the inner peripheral surface 3a of the outer gear 3 with respect to the rolling contact position between the main roller 94a and the inner peripheral surface 3a of the outer gear 3. They are arranged so that they are in contact with each other.
  • the plurality of sub rollers 94b include a plurality of first sub rollers 94b arranged in the same row as the main roller 94a, and a plurality of second sub rollers 94b arranged in a different row from the main roller 94a.
  • the same number (three in the present embodiment) of sub rollers 94b are arranged on both sides in the circumferential direction of the main roller 94a on the other side of the pair of main rollers 94a, 94a.
  • the plurality of sub rollers 94b are staggered (zigzag) along the circumferential direction of the inner peripheral surface 3a of the outer gear 3 with respect to the rolling contact position between the main roller 94a and the inner peripheral surface 3a of the outer gear 3. They are arranged so that they are in contact with each other.
  • the plurality of sub rollers 94b include a plurality of first sub rollers 94b arranged in the same row as the main roller 94a, and a plurality of second sub rollers 94b arranged in a different row from the main roller 94a.
  • the first sub-roller 94b is located at a position symmetrical with respect to a virtual straight line 97 connecting the rotation centers of the projected images of the pair of main rollers 94a, 94a projected on the virtual plane 96, and at a position not in contact with the main roller 94a. Each is arranged.
  • the second sub-roller 94b is positioned such that the projected image on the virtual plane 96 is line-symmetric with respect to the virtual straight line 97, and a part of the projected image on the virtual plane 96 is transferred to the virtual plane 96 of the main roller 94a and the first sub-roller 94b. And a part of the projected image on the virtual plane 96 which is disposed at a position not in contact with the adjacent second sub-roller 94b, and which is part of the projected image on the virtual plane 96 of the first sub-roller 94b. And those arranged so as to overlap each other.
  • roller 94 a commercially available bearing such as a ball bearing and a roller bearing (for example, a cylindrical roller bearing, a needle roller bearing, or the like), a slide bearing (for example, a self-lubricating bearing), or a resin roller is used. You. In the present embodiment, the same roller is used for the main roller 94a and the sub roller 94b, but the present invention is not limited to this.
  • the main roller 94a and the sub roller 94b do not have to be the same.
  • the main roller 94a may be a ball bearing
  • the sub roller 94b may be a resin roller.
  • the support shaft 10 is fitted in a bearing hole 22 of the internal gear 4 via a bearing (not shown).
  • the rotation center of the support shaft 10 is coaxial with the rotation center 23a of the input shaft 7 (wave generator 2).
  • the plurality of rollers 94 are staggered on the inner peripheral surface 3a of the external gear 3 at one end and the other end of the long axis of the external gear 3 elastically deformed in an elliptical shape. Since the rollers 94 are arranged so as to be in rolling contact with each other, the plurality of rollers 94 can be densely arranged, and the rolling contact position between each roller 94 and the external gear 3 can be made closer.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a modification 2 of the wave generator 2, and is a diagram illustrating a modification of the wave generator 2 illustrated in FIG.
  • the wave generator 2 according to this modification reduces the number of sub-rollers 94b as compared with the wave generator 2 of FIG. 23, and one sub-roller 94b is provided on each side of the main roller 94a.
  • the wave generator 2 according to the present modification is similar to the wave generator 2 in FIG. 23 in that the sub roller 94b and the external gear are positioned with respect to the rolling contact position between the main roller 94a and the inner peripheral surface 3a of the external gear 3. 3 has a zigzag position at the rolling contact with the inner peripheral surface 3a.
  • Such a wave generator 2 according to the present modification is effective when the diameter of the inner peripheral surface 3a of the external gear 3 is small.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating a modification 3 of the wave generator 2, and is a diagram illustrating a modification of the wave generator 2 illustrated in FIG.
  • the wave generator 2 according to the present modification includes a space between the main roller 94a and the sub-roller 94b among the projected images of the main roller 94a and the plurality of sub-rollers 94b on the virtual plane 96.
  • the external gear support 98 is formed on the roller support 93 such that the external gear support 98 that is in sliding contact with the inner peripheral surface 3a of the external gear 3 is located in the space between the sub rollers 94b and 94b.
  • the wave generator 2 according to the present modified example described above makes the inner peripheral surface 3a of the outer gear 3 more in comparison with the case where only the main roller 94a and the plurality of sub-rollers 94b are in rolling contact with the inner peripheral surface 3a of the outer gear 3. It can be supported more densely.
  • the wave generator 2 shown in FIGS. 23, 24, and 25 is configured such that one and the other of the pair of main rollers 94a, 94a are arranged in different rows, but the pair of main rollers 94a, 94a is different. May be arranged in the same row.

Landscapes

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Abstract

【課題】外歯車の歯と内歯車の歯の同時噛み合い歯数を多くし、伝達可能なトルク値を大きくすることが可能な波動歯車装置を提供する。 【解決手段】波動歯車装置１は、波動発生器２で楕円形状に弾性変形させられる外歯車３と、外歯車３の長軸寄りの位置で外歯車３と噛み合う内歯車４と、を有している。外歯車３と内歯車４との歯の歯面形状は、外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円と内歯車４の基準ピッチ円とが一致しない負偏位設定で決定されている。内歯車４の歯の歯面形状及び外歯車３の歯の歯面形状は、外歯車３と内歯車４とのかみ合い時における外歯車４の相対移動軌跡によって描かれる相対移動軌跡曲線を法線方向に縮小した形状の歯形基本線を有している。

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外歯車及び内歯車の歯の形状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。そして、従来の一般的な波動歯車装置の外歯車と内歯車は、同一モジュール、同一基準圧力角のインボリュート歯形の歯同士が噛み合うようになっていたが、正しい噛み合いが行われていなかった。
　このような従来の波動歯車装置の不具合を解消するため、外歯車の歯と内歯車の歯をモジュールと基準圧力角が異なるインボリュート歯形にした波動歯車装置が案出された（特許文献１参照）。
特開昭６３－２４３５６５号公報
　しかしながら、外歯車の歯と内歯車の歯をモジュールと基準圧力角が異なるインボリュート歯形にした波動歯車装置は、外歯車の歯と内歯車の歯とが理論的に正しい噛み合いを行うことができるものの、同時噛み合い歯数が少なく、伝達可能なトルク値が小さく抑えられるという問題を有していた。
　そこで、本発明は、外歯車の歯と内歯車の歯の同時噛み合い歯数を多くし、伝達可能なトルク値を大きくすることが可能な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、前記外歯車３の歯５５の歯面形状と前記内歯車４の歯５７の歯面形状は、前記外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円と前記内歯車４の基準ピッチ円とが一致しない負偏位設定で決定されている。前記内歯車４の歯５７の歯面形状は、前記外歯車３と前記内歯車４とのかみ合い時における前記外歯車４の相対移動軌跡によって描かれる相対移動軌跡曲線６７を法線方向に縮小した形状の歯形基本線７３と、この歯形基本線７３の一端と前記内歯車４の歯５７の歯先円７４とを滑らかに接続する第１の歯先側曲線７５と、前記歯形基本線７３の他端に接続される歯底側曲線７６ｂと、を有している。前記外歯車３の歯５５の歯面形状は、前記歯形基本線７３と、第２の歯先側曲線８２と、前記第２の歯先側曲線８２に接し、且つ、前記歯形基本線７３の歯末側端部に接続される直線８１と、を有している。そして、前記内歯車４の歯５７の前記第１の歯先側曲線７５は、前記内歯車４の径方向内方側へ向かって凸の曲線である。また、前記内歯車４の歯５７の前記歯底側曲線７６ｂは、前記内歯車４の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。また、前記外歯車３の歯５５の前記歯先側曲線８２は、前記外歯車３の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。
　本発明に係る波動歯車装置は、外歯車の歯と内歯車の歯の同時噛み合い歯数を多くし、伝達可能なトルク値を大きくすることができる。
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）は波動発生器の側面図、図４（ｃ）は図４（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４（ｄ）は波動発生器の背面図である。 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Ａ５－Ａ５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Ａ６－Ａ６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、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。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第２ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第２ステップ及び第３ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第４ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第５ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の歯形形状をインボリュートの内歯車の歯の歯形形状と対比して示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第６ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第７ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の設計方法を説明する図であり、設計の第８ステップを示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の外歯車の歯の歯形形状をインボリュートの外歯車の歯の歯形形状と対比して示す図である。 本発明の実施形態に係る波動歯車装置の内歯車の歯の歯形形状と、外歯車の歯の歯形形状と、相対移動軌跡曲線と、を組み合わせて示す図である。 固定部材の変形例１を示す図であり、図２０（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２０（ｂ）は図２０（ａ）のＢ３部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図、図２０（ｃ）は図２０（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２１（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２１（ｂ）は図２１（ａ）のＢ５部を拡大して示す固定部材の一部拡大断面図、図２１（ｃ）は図２１（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。 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２３（ａ）は波動発生器の正面図、図２３（ｂ）は波動発生器の平面図、図２３（ｃ）は波動発生器の下面図、図２３（ｄ）は波動発生器の側面図、図２３（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図２３（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２３（ｇ）は波動発生器の正面側の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２４（ａ）は波動発生器の正面図、図２４（ｂ）は波動発生器の平面図、図２４（ｃ）は波動発生器の下面図、図２４（ｄ）は波動発生器の側面図、図２４（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図２４（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２４（ｇ）は波動発生器の正面側の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２５（ａ）は波動発生器の正面図、図２５（ｂ）は波動発生器の平面図、図２５（ｃ）は波動発生器の下面図、図２５（ｄ）は波動発生器の側面図、図２５（ｅ）は波動発生器の一部部品を取り除いて示す背面図、図２５（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２５（ｇ）は波動発生器の正面側の斜め上から見た外観斜視図である。
　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、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、図２、及び図４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１６，１８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、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。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３４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１１が貫通しており、先端面４０が波動発生器２の楕円状カム８の位置決め面４１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の楕円状カム８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。
　　（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。
　　（内歯車の歯形形状）
　図１０から図１３は、内歯車４の歯５７の設計方法を説明する図である。
　先ず、インボリュート歯形の内歯車（図示せず）に対するインボリュート歯形の外歯車（図示せず）の相対移動軌跡をラックかみ合い近似法（特公昭４５－０４１１７１号公報に記載の方法）で求める（設計の第１ステップ）。なお、この内歯車に対する外歯車の相対移動軌跡は、外歯車の最大変位位置（長軸上の位置）における基準ピッチ円が内歯車の基準ピッチ円よりも小さい（内歯車の基準ピッチ円の位置よりも径方向内方側にずれて位置する）負偏位設定で求める。
　次ぎに、図１０及び図１１に示すように、上述の設計の第１ステップで求めた外歯車の相対移動軌跡に基づいて相対移動軌跡曲線６７を描画する（設計の第２ステップ）。この相対移動軌跡曲線６７は、外歯車の相対移動軌跡の軌跡点６８を滑らかな曲線で接続したものであり、内歯車４の基準ピッチ円７０を基準にして描画したものである。なお、外歯車の相対移動軌跡曲線６７は、負偏位設定のため、先端側（内歯車４の基準ピッチ円７０寄りの頂部７１側）に変曲点Ｐを有している。
　次ぎに、図１１に示すように、インボリュート歯形の歯厚（０．４３ｍｍ）よりも小さな直径の円７２（直径０．４ｍｍの円）を相対移動軌跡曲線６７の各軌跡点６８（ただし、相対移動軌跡曲線６７の変曲点Ｐから基準ピッチ円７０の中心側（図１１の下方側）に位置する各軌跡点６８）において描画し、各円７２の包絡線Ｈを求める（設計の第３ステップ）。この包絡線Ｈは、相対移動軌跡曲線６７を法線方向に縮小した形状であり、内歯車４の歯５７の歯形基本線７３になる。
　次ぎに、図１２に示すように、内歯車４の歯５７の歯先円７４（インボリュート歯形の歯先円と同一径）を描画し、歯先円７４と歯形基本線７３とを歯先円弧（歯先側曲線）７５（半径０．３ｍｍの円の一部）で滑らかに接続し、内歯車４の歯５７の歯末側の歯面形状を決定する（設計の第４ステップ）。なお、歯先円弧（歯先側曲線）７５は、内歯車４の径方向内方側へ向かって凸の曲線である。
　次ぎに、図１３に示すように、内歯車４の歯５７の歯元側の歯面形状を決定する。この図１３に示すように、内歯車４の歯５７の歯元側の形状は、インボリュート歯形の歯元側の形状を参考にし、外歯車３の歯５５と干渉しない歯溝形状となるように、歯底円７６（直径０．４ｍｍの円）の中心７６ａが歯溝中心線７７上に位置し且つ歯底円７６の中心７６ａが基準ピッチ円７０よりも径方向外方側に位置するように歯底円７６を描画し、その歯底円７６と歯形基本線７３とを滑らかな曲線７８で接続して形成する（設計の第５ステップ）。すなわち、内歯車４の歯５７の歯元側の歯面形状は、歯底円７６の一部（曲線７８との接点から歯溝中心線７７までの歯底側曲線（円弧）７６ｂと、曲線７８と、歯形基本線７３と、を有している。なお、歯形基本線７３と歯底円７６とが交差する場合には、曲線７８を省略してもよい。この場合、内歯車４の歯５７の歯元側の歯面形状は、歯底円７６の一部（歯形基本線７３の端部との接点から歯溝中心線７７までの円弧）と、歯形基本線７３と、を有している。また、歯底側曲線７６ｂは、内歯車４の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。また、歯底円７６は、その中心７６ａが歯溝中心線７７上に位置するようになっているが、これに限定されず、その中心７６ａが歯溝中心線７７からずれて位置してもよい。
　図１４は、以上のようにして決定した内歯車４の歯５７の歯形形状をインボリュートの内歯車８０の歯８０ａの歯形形状と対比して示す図である。この図１４に示すように、本実施形態に係る内歯車４は、歯５７の歯末側の歯形形状を歯形基本線７３と歯先円弧７５とで形作っている。また、本実施形態に係る内歯車４は、歯５７の歯元側の歯形形状を歯形基本線７３、歯底側曲線７６ｂ（歯底円７６の一部）、及びこれら歯形基本線７３と歯底側曲線７６ｂとを接続する滑らかな曲線７８とで形作っている。
　　（外歯車の歯形形状）
　図１５から図１７は、外歯車３の歯５５の設計方法を説明する図である。
　外歯車３の歯５５の歯末側の形状は、以下に説明する設計の第６ステップ及び第７ステップによって形作る。
　図１５に示すように、相対移動軌跡曲線６７の変曲点Ｐにおける円７２の中心７２ａ（包絡線を求めるための円７２の中心７２ａ）及び歯形基本線７３を相対移動軌跡曲線６７の頂部７１に移動させ、歯形基本線７３と円７２との接点７３ａ（歯形基本線７３の開始位置）から歯形基本線７３を任意の寸法Δ（内歯車４の歯５７との干渉を防止し得る寸法、例えば、本実施形態では０．１ｍｍ）で切除し、歯形基本線７３の切除端部７３ｂから円７２に接線（直線）８１を引き、この接線８１で円７２と歯形基本線７３を接続する（設計の第６ステップ）。ここで、相対移動軌跡曲線６７の頂部７１に中心７２ａが位置する円７２の一部を歯先円弧（歯先側曲線）８２にする（図１６参照）。なお、歯先円弧（歯先側曲線）８２は、外歯車３の径方向外方側へ向かって凸の曲線である。また、円７２の中心７２ａ及び歯形基本線７３は、相対移動軌跡曲線６７の頂部７１よりも歯厚中心線９０に沿った上方（図１５における上方）にずらして配置してもよい。
　次ぎに、図１６に示すように、外歯車３の歯５５は、内歯車４と外歯車３の製造誤差等に起因する外歯車３の歯先と内歯車４の歯底との干渉を避けるため、歯先のかみ合いに不要な部分（斜線部分）８３を基準ピッチ円７０に沿って適宜切除する（設計の第７ステップ）。なお、この設計の第７ステップは、外歯車３の歯先と内歯車４の歯底との間に干渉を考慮する必要がない程度のスペースが確保されている場合、省略することができる。
　次ぎに、図１７に示すように、外歯車３の歯５５の形状は、インボリュート歯形を考慮して歯底円８４を決定し、内歯車４の歯先円弧７５と同一半径の円７５Ａを内歯車４の歯先円弧７５の位置から基準ピッチ円に沿った方向へスライドさせて外歯車３の歯形基本線７３に接触させ、その円７５Ａと歯形基本線７３との接触点８５における接線８６を引き、その接線８６を接触点８５から歯底側へ向かう（径方向内方側へ向かう）歯形形状とし、歯底円８４と接線８６とを歯元円弧（歯元側曲線）８７（半径０．２ｍｍの歯元円弧）で接続することにより形作る（設計の第８ステップ）。このような外歯車３の歯５５の歯元側の形状は、外歯車４の歯元側と内歯車４の歯末側との隙間を調整することが可能になる。歯元円弧（歯元側曲線）８７は、外歯車３の径方向内方側へ向かって凸の曲線である。なお、この設計の第８ステップは、外歯車３の歯元側と内歯車４の歯末側との隙間を調整する必要がない場合に省略することできる。すなわち、外歯車３の歯元側の形状は、歯形基本線７３のみで形作ることができる。
　図１８は、以上のようにして決定した外歯車３の歯５５の歯形形状をインボリュートの外歯車８８の歯８８ａの歯形形状と対比して示す図である。この図１８に示すように、本実施形態に係る外歯車３の歯５５の片側歯面は、歯末側から歯元側へ向かって、歯先円弧８２、接線（直線）８１、歯形基本線７３、接線（直線）８６、及び歯元円弧８７の順で形作っている。そして、この外歯車３の歯５５の両側歯面は、歯厚中心線９０に対して片側歯面を鏡像コピーすることにより形作られる。なお、外歯車３の歯５５の歯形形状は、歯先側から歯底側に向かって、歯先円弧８２、接線（直線）８１、及び歯形基本線７３のみで形作ってもよい。
　図１９は、設計の第１ステップから第５ステップによって形作った内歯車４の歯５７の歯形形状と、設計の第６ステップから第８ステップによって形作った外歯車３の歯５５の歯形形状と、相対移動軌跡曲線６７と、を組み合わせて示す図である。なお、この図１９は、内歯車４の歯５７の歯溝中心線７７と外歯車３の歯５５の歯厚中心線９０とが合致した状態を示す図である。なお、本実施形態において、内歯車４の歯先側曲線７５及び歯底側曲線７６ｂは、円弧を例示したが、これに限られず、ベジェ曲線等の円弧以外の曲線にしてもよい。また、外歯車３の歯先側曲線８２及び歯元側曲線８７は、円弧を例示したが、これに限られず、ベジェ曲線等の円弧以外の曲線にしてもよい。
　　（同時噛み合い歯数のＣＡＥ解析結果）
　本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４の同時噛み合い歯数と比較例（インボリュート歯形）に係る外歯車（図示せず）及び内歯車（図示せず）の同時噛み合い歯数とを、ＣＡＥ解析によって求めた。その結果、本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４の同時噛み合い歯数は１９枚であるのに対し、比較例に係る外歯車及び内歯車の同時噛み合い歯数は１３枚であった。このように、本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４は、同時噛み合い歯数が比較例に係るインボリュート歯形の外歯車及び内歯車の同時噛み合い歯数の約１．５倍多いという結果を得た。なお、本実施形態に係る外歯車３及び内歯車４の歯車諸元は、表１に示すとおりである。また、比較例に係る外歯車及び内歯車の歯車諸元は、表２に示すとおりであり、噛み合い時における歯同士の干渉を避けるために歯たけを低くし、且つ、歯先修整を施してある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　　（伝達可能なトルクの測定）
　表１に示した歯車諸元の外歯車３及び内歯車４を組み込んだ本実施形態に係る波動歯車装置１の伝達可能な最大トルクと、表２に示した歯車諸元の外歯車及び内歯車を組み込んだ比較例に係る波動歯車装置１の伝達可能な最大トルクは、図１に示した波動歯車装置１の入力軸７の回転数を３００ｒｐｍとし、軸（出力軸）２４に作用する負荷を徐々に上げて、歯飛び（ラチェッティング）等によって動力伝達出来なくなった時点のトルクを最大トルクとして記録した。
　その結果、比較例に係る波動歯車装置１は、軸（出力軸）２４に作用するトルクが１．８Ｎｍ時に歯飛び（ラチェッティング）し、動力伝達が不可能になった。これに対し、本実施形態に係る波動歯車装置１は、軸（出力軸）２４に作用するトルクが４．０Ｎｍ時においても歯飛び等の異常を生じることがなく、円滑に動力伝達が可能であることが確認できた。すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、比較例に係る波動歯車装置１と比較し、２倍以上のトルク伝達が可能であることが実験で確認できた。
　　（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、比較例に係るインボリュート歯形の外歯車及び内歯車を使用した場合と比較し、噛み合い時の歯の干渉が起きにくく、低歯化や歯先修整などが不要となることで、かみ合い深さが深くなると共に、外歯車３の歯５５と内歯車４の歯５７の同時噛み合い歯数が多くなり、伝達可能なトルク値を大きくすることができた。
　また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円の位置が内歯車４の基準ピッチ円に届かない（径方向内方にずれて位置する）負偏位設定で決められているため、外歯車３の最大変位位置における基準ピッチ円の位置が内歯車４の基準ピッチ円に合致する無偏位設定で決められる場合と比較し、外歯車３が波動発生器２によって変形させられる量を少なくすることができ、外歯車３と波動発生器２の楕円状カム８との摺接抵抗を低減でき、外歯車３と波動発生器２の楕円状カム８との摺接部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、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、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の外歯車３及び内歯車４の説明において示した数値は、表１に示した歯車諸元の外歯車３及び内歯車４の理解を助けるための例示であり、本実施形態に係る波動歯車装置１の外歯車３及び内歯車４の形状を何ら限定するものではない。
　　（固定部材の変形例１）
　図２０は、固定部材５の変形例１を示す図である。なお、図２０（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２０（ｂ）は、図２０（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２０（ｃ）は、図２０（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２０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の楕円状カム８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９１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２０（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２０（ｃ）参照）。
　　（固定部材の変形例２）
　図２１は、固定部材５の変形例２を示す図である。なお、図２１（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２１（ｂ）は、図２１（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２１（ｃ）は、図２１（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２１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の楕円状カム８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９２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２１（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２１（ｂ）参照）。
　　（固定部材の変形例３）
　図２２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２２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。
　　（波動発生器の変形例１）
　図２３は、波動発生器２の変形例１を示す図である。この図２３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９３と、このローラ支持体９３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９４と、ローラ支持体９３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、図示しない軸受を介して固定部材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。
　ローラ支持体９３は、入力軸７と一体に形成された本体部９３ａと、本体部９３ａの一側面側に固定される第１ローラ取付部９３ｂと、本体部９３ａの他側面側に固定される第２ローラ取付部９３ｃと、を有している。そして、このローラ支持体９３は、本体部９３ａと第１ローラ取付部９３ｂとの間に第１列目のローラ収容空間９５が形成され、本体部９３ａと第２ローラ取付部９３ｃとの間に第２列目のローラ収容空間９５が形成されている。そして、第１列目のローラ収容空間９５と第２列目のローラ収容空間９５には、複数（本実施形態においては７個）のローラ９４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９５と第２列目のローラ収容空間９５にそれぞれ７個のローラ９４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９４の配置個数が適宜変更される。
　複数のローラ９４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９４ａ，９４ａと、この一対のメインローラ９４ａ，９４ａ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９４ｂと、で構成されている。
　一対のメインローラ９４ａは、入力軸７に直交する仮想平面９６への投影像が入力軸７の回転中心２３ａ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９４ａが楕円の長軸の一端側に配置され、他方のメインローラ９４ａ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９４ａ，９４ａのうちの一方は、第１列目のローラ収容空間９５と第２列目のローラ収容空間９５のいずれか一方に収容され、一対のメインローラ９４ａ，９４ａのうちの他方は、第１列目のローラ収容空間９５と第２列目のローラ収容空間９５のいずれか他方に収容されるようになっている。
　サブローラ９４ｂは、一対のメインローラ９４ａ，９４ａの一方側において、メインローラ９４ａ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９４ｂは、メインローラ９４ａ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９４ｂは、メインローラ９４ａと同列に配置される複数の第１サブローラ９４ｂと、メインローラ９４ａと異なる列に配置される複数の第２サブローラ９４ｂと、で構成されている。
  また、サブローラ９４ｂは、一対のメインローラ９４ａ，９４ａの他方側において、メインローラ９４ａ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９４ｂは、メインローラ９４ａ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９４ｂは、メインローラ９４ａと同列に配置される複数の第１サブローラ９４ｂと、メインローラ９４ａと異なる列に配置される複数の第２サブローラ９４ｂと、で構成されている。
　第１サブローラ９４ｂは、仮想平面９６に投影した一対のメインローラ９４ａ，９４ａの投影像の回転中心同士を結ぶ仮想直線９７に対して線対称の位置で、且つ、メインローラ９４ａ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９４ｂは、仮想平面９６への投影像が仮想直線９７に対して線対称の位置で、仮想平面９６への投影像の一部がメインローラ９４ａ及び第１サブローラ９４ｂの仮想平面９６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９４ｂに接触しない位置に配置され、且つ、仮想平面９６への投影像の一部が第１サブローラ９４ｂの仮想平面９６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、ローラ９４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９４ａとサブローラ９４ｂ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９４ａとサブローラ９４ｂは、同一物でなくてもよい。例えば、メインローラ９４ａをボールベアリングとし、サブローラ９４ｂを樹脂製のローラとしてもよい。
　支持軸１０は、内歯車４の軸受け穴２２に図示しない軸受を介して嵌合されている。そして、支持軸１０の回転中心は、入力軸７（波動発生器２）の回転中心２３ａ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９４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９４を密に配置することができ、各ローラ９４と外歯車３との転接位置を近づけることが可能である。
　　（波動発生器の変形例２）
　図２４は、波動発生器２の変形例２を示す図であり、図２３に示した波動発生器２の変形例を示す図である。この図２４に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、図２３の波動発生器２と比較し、サブローラ９４ｂの数を削減し、メインローラ９４ａの両側にそれぞれ１個づつサブローラ９４ｂを配置するようになっている（特に、図２４（ａ）及び図２４（ｅ）参照）。そして、本変形例に係る波動発生器２は、図２３の波動発生器２と同様に、メインローラ９４ａ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９４ｂ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３ａの直径が小さい場合に有効である。
　　（波動発生器の変形例３）
  図２５は、波動発生器２の変形例３を示す図であり、図２３に示した波動発生器２の変形例を示す図である。この図２５に示すように、本変形例に係る波動発生器２は、仮想平面９６へのメインローラ９４ａ及び複数のサブローラ９４ｂの投影像のうちで、メインローラ９４ａとサブローラ９４ｂとの間のスペース、及びサブローラ９４ｂ，９４ｂ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９８が位置するように、外歯車支持部９８がローラ支持体９３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９４ａ及び複数のサブローラ９４ｂ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。
　　（波動発生器の他の変形例）
　図２３、図２４、及び図２５に示す波動発生器２は、一対のメインローラ９４ａ，９４ａ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９４ａ，９４ａが同じ列に配置されるように構成してもよい。
　１……波動歯車装置、２……波動発生器、３……外歯車、４……内歯車、５５，５７……歯、６７……相対移動軌跡曲線、７３……歯形基本曲線、７４……歯先円、７５……歯先円弧（歯先側曲線）、７６ｂ……歯底側曲線、８１……接線（直線）、８２……歯先円弧（歯先側曲線）

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、
    　前記外歯車の歯の歯面形状と前記内歯車の歯の歯面形状は、前記外歯車の最大変位位置における基準ピッチ円と前記内歯車の基準ピッチ円とが一致しない負偏位設定で決定されており、
    　前記内歯車の歯の歯面形状は、前記外歯車と前記内歯車とのかみ合い時における前記外歯車の相対移動軌跡によって描かれる相対移動軌跡曲線を法線方向に縮小した形状の歯形基本線と、この歯形基本線の一端と前記内歯車の歯の歯先円とを滑らかに接続する第１の歯先側曲線と、前記歯形基本線の他端に接続される歯底側曲線と、を有し、
    　前記外歯車の歯の歯面形状は、前記歯形基本線と、第２の歯先側曲線と、前記第２の歯先側曲線に接し、且つ、前記歯形基本線の歯末側端部に接続される直線と、を有し、
    　前記内歯車の歯の前記歯先側曲線は、前記内歯車の径方向内方側へ向かって凸の曲線であり、
    　前記内歯車の歯の前記歯底側曲線は、前記内歯車の径方向外方側へ向かって凸の曲線であり、
    　前記外歯車の歯の前記歯先側曲線は、前記外歯車の径方向外方側へ向かって凸の曲線である、
    　ことを特徴とする波動歯車装置。
  2. 　前記内歯車の歯の前記歯底側曲線は、前記内歯車の歯の歯溝中央線上に中心が位置する円の一部である、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の波動歯車装置。
  3. 　前記内歯車の歯の前記歯先側曲線は、前記歯形基本線と前記歯先円に滑らかに接する円の一部であり、
    　前記外歯車の歯の歯面形状は、前記内歯車の歯の前記歯先側曲線を形作る前記円と前記外歯車の前記歯形基本線との接点における接線であって、且つ、前記接点から前記外歯車の歯底側へ向かう前記接線と、前記接線と前記外歯車の歯底円とを滑らかに接続する歯元側曲線と、を有する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の波動歯車装置。
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