WO2021220375A1 - 軸受装置および波動歯車装置 - Google Patents

軸受装置および波動歯車装置 Download PDF

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雄貴 加藤
ダグラス オルソン
ブライアン コイン
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株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
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Definitions

  • the present invention relates to a bearing device provided with a strain-causing body for torque detection and a strain wave gearing device incorporating the bearing device.
  • a strain-causing body having predetermined elastic characteristics is bridged between, for example, a rotation shaft and a load-side member, and strain generated in the strain-causing body is transferred to a strain gauge or the like. It is measured by a detection element and the torque applied to the rotating shaft from the load side member is detected.
  • a torque detector is known and is described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-288198) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2018-132154).
  • the torque sensor described in Patent Document 2 is incorporated in a speed reducer with a motor.
  • a wave gear is used for the speed reducer, and the internal gear and the external gear are supported by a cross roller bearing so as to be relatively rotatable.
  • the strain-causing body of the torque sensor is attached between the internal gear, which is a fixed-side member, and the device housing. Distortion is generated in the strain-causing body due to the displacement of the internal gear in the circumferential direction due to the torque applied to the internal gear, and this strain is detected by the strain gauge.
  • a strain generating body is sandwiched between the annular fixing member attached to the internal gear and the device housing, and in this state, the internal gear, the fixing member, the strain generating body and the device housing are held by fastening bolts. It is fastened and fixed.
  • the mounting portion for mounting the strain-causing body is processed into a rotating member such as a device housing or a gear.
  • additional parts for mounting and fasteners such as bolts and screws are required.
  • An object of the present invention is to focus on bearings incorporated in a rotary drive device such as a motor, a speed reducer, and a rotary actuator, and a raceway ring in which a strain-causing body of a torque detector is assembled in a compact form with a small installation space.
  • a bearing device equipped with the above Another object of the present invention is to provide a strain wave gearing device incorporating this bearing device.
  • the bearing device of the present invention Bearings with an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements rotatably inserted into a track formed between the outer ring and the inner ring.
  • a strain-generating body with a part and Have and One of the inner ring and the outer ring is integrally formed with the first annulus portion of the strain-causing body, or is coaxially fixed to the first annulus portion.
  • the bearing device of the present invention is assembled as a bearing for supporting the rotary shaft in a rotatable state.
  • One of the raceway wheels in the bearing device that supports the rotating shaft is integrated with or fixed to the strain generating body for torque detection. It is not necessary to separately secure a space for incorporating the strain generating body for torque detection in the apparatus.
  • mounting parts and fasteners for assembling the strain-causing body are not required. Therefore, the torque detection unit provided with the strain-causing body can be assembled to the device in a compact form with a small installation space.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of a bearing device to which the present invention is applied
  • FIG. 1B is a perspective sectional view thereof.
  • the bearing device 1 is mounted and rotates between, for example, a rotating shaft (not shown) and a device housing (not shown) in a rotary drive device (not shown) such as a motor, a speed reducer, or a rotary actuator. Support the shaft in a rotatable state.
  • the load side member (not shown) is rotationally driven by the output rotation of the rotating shaft.
  • the bearing device 1 includes a cross roller bearing 2 and a strain generating body 6 for torque detection.
  • the cross roller bearing 2 includes an outer ring 3, an inner ring 4, and a plurality of cylindrical rollers 5 inserted between them in a rollable state.
  • the outer ring 3 is fixed to the device housing which is a fixed side member, and the inner ring 4 of the cross roller bearing 2 is coaxially fixed to the rotating shaft.
  • An annular track having a rectangular cross section is formed by a V-shaped track groove 3a formed on the inner peripheral surface of the outer ring 3 and a V-shaped track groove 4a formed on the outer peripheral surface of the inner ring 4, and a cylindrical roller 5 is formed therein. It is inserted in a rollable state.
  • the inner ring 4 and the strain generating body 6 for torque detection are integrally formed. In other words, these are manufactured as a single part.
  • the strain-causing body 6 includes a first annular portion 7, a second annular portion 8 concentrically arranged inside the first annular portion 7, and a circular inner peripheral surface 4b of the first annular portion 7. It is provided with a plurality of ribs 9 as strain generating portions connecting the second annular portion 8 with the circular outer peripheral surface 8a.
  • a raceway groove 4a is formed on the circular outer peripheral surface of the first annular portion 7, and the first annular portion 7 functions as an inner ring 4.
  • the ribs 9 are formed at equal angular intervals along the circumferential direction.
  • the annular end surface 8b of the second annular portion 8 is a load mounting surface on which the load side member is coaxially fixed, and a plurality of bolt holes 8c for fastening the load side member are formed here. Has been done.
  • the first annular portion 7 that functions as the inner ring 4 attached to the rotating shaft of the rotary drive device and the second annular portion 8 attached to the load-side member are rigid bodies, respectively.
  • the rib 9 has a preset elastic property. The torque acting on the rotating shaft from the load side member is transmitted via the strain generating body 6. By appropriately setting the elastic characteristics of the rib 9, the rib 9 is deformed according to the magnitude of the transmission torque.
  • a strain detection element such as a strain gauge 10 is attached to the surface of the rib 9. Torque is detected based on the detection signal output from the strain gauge 10.
  • a strain-causing body for torque detection when a strain-causing body for torque detection is incorporated in a rotary drive device such as a motor, a speed reducer, or a rotary actuator, a space for mounting the strain-causing body is secured around a member such as a rotating shaft.
  • additional parts for mounting and fasteners such as bolts and screws are required. If the bearing device 1 of this example is used, it is not necessary to separately secure a space for mounting the strain generating body 6, and no additional parts or fasteners are required. Therefore, it is advantageous for the device to be compact, compact, and lightweight.
  • strain generating body 6 and the inner ring 4 are integrated, there is no adverse effect such as a decrease in the assembly accuracy of the strain generating body 6.
  • thermal strain between parts caused by different materials does not occur. Therefore, improvement in torque detection accuracy is expected.
  • the strain generating body 6 and the inner ring 4 are manufactured as a single member. It is also possible to manufacture the strain generating body 6 and the inner ring 4 as separate members, and to have a structure in which the inner ring 4 is fastened and fixed to the first annular portion 7 of the strain generating body 6.
  • the bearing device 1A in this case is shown in FIG.
  • FIG. 2A is a perspective view of the bearing device 1A
  • FIG. 2B is a perspective sectional view thereof. Since the basic configuration of the bearing device 1A is the same as that of the bearing device 1 described above, the same reference numerals are used for the corresponding parts, and the description thereof will be omitted.
  • the strain generating body mounting portion 4d is formed in advance on the inner peripheral side portion of the annular end surface 4c of the inner ring 4.
  • the strain-causing body mounting portion 4d includes an annular step portion having a constant depth and a plurality of bolt holes formed at equal angular intervals along the circumferential direction at an end surface defining the bottom of the step portion. ..
  • the first annular portion 7 on the outer peripheral side of the strain generating body 6 is coaxially mounted on the strain generating body mounting portion 4d of the inner ring 4, and is fastened and fixed by a fastening bolt 6a.
  • FIG. 3 is a perspective sectional view showing another example of the bearing device to which the present invention is applied.
  • the outer ring and the strain-causing body are manufactured as a single component.
  • the bearing device 11 is mounted between a rotary side member (not shown) and a fixed side member (not shown) in a rotary drive device (not shown) such as a motor, a speed reducer, or a rotary actuator. Supports the rotating side member in a rotatable state.
  • the load-side member (not shown) is rotationally driven by the output rotation of the rotation-side member.
  • the bearing device 11 includes a ball bearing 12 and a strain generating body 16 for torque detection.
  • the inner ring 14 of the ball bearing 12 is fixed to a fixed side member (not shown).
  • a load-side member (not shown) is coaxially fixed to the outer ring 13 of the ball bearing 12.
  • An annular track is formed by the raceway groove 13a formed on the inner peripheral surface of the outer ring 13 and the raceway groove 14a formed on the outer peripheral surface of the inner ring 14, and the ball 15 is inserted into the raceway in a rollable state. There is.
  • the outer ring 13 and the strain generating body 16 are integrally formed. In other words, these are manufactured as a single part.
  • the strain-causing body 16 has a first annular portion 17 that functions as an outer ring 13, a second annular portion 18 that is concentrically arranged outside the first annular portion 17, and a circular shape of the first annular portion 17.
  • a plurality of ribs 19 as strain-causing portions connecting the outer peripheral surface 13b (17b) and the circular inner peripheral surface 18a of the second annular portion 18 are provided.
  • An orbital groove 13a is formed on the circular inner peripheral surface 13a (17a) of the first annular portion 17.
  • the ribs 19 are formed at equal angular intervals along the circumferential direction.
  • a load-side member is attached to the annular end surface 13c (17c) of the first annular portion 17 (outer ring 13).
  • a member on the rotating side of the annular end surface 18b of the second annular portion 18 is coaxially fixed.
  • the first annular portion 17 (outer ring 13) attached to the load side member and the second annular portion 18 attached to the rotating side member are rigid bodies, respectively.
  • the rib 19 has preset elastic properties. The torque acting on the rotation side member from the load side member is transmitted via the strain generating body 16. By appropriately setting the elastic characteristics of the rib 19, strain corresponding to the magnitude of the transmission torque is generated in the rib 19.
  • a strain detection element such as a strain gauge is attached to the surface of the rib 19. Torque is detected based on the detection signal output from the strain gauge.
  • FIG. 4 (a) is a cross-sectional view showing an example of a wave gear device in which a bearing device to which the present invention is applied is incorporated
  • FIG. 4 (b) is a perspective cross-sectional view thereof.
  • the strain wave gearing device 30 bends the ring-shaped rigid internal gear 31, the silk hat-shaped flexible external gear 32, and the external gear 32 into a non-circular shape into the internal gear 31.
  • a wave generator 33 that partially meshes with the internal gear 31 and a bearing device 41 that supports the internal gear 31 and the external gear 32 so as to be relatively rotatable are provided.
  • the wave generator 33 is a rotation input member, and rotation is input from a rotation shaft 34 of a motor or the like.
  • the external gear 32 is a fixed side member, and the internal gear 31 is a rotating side member.
  • the load side member 35 is rotationally driven by the output rotation from the internal gear 31.
  • the wave generator 33 is omitted.
  • the external gear 32 includes a cylindrical body portion 32a, a diaphragm 32b extending outward in the radial direction from one end thereof, and an annular boss 32c which is a rigid body integrally formed on the outer peripheral edge of the diaphragm 32b.
  • External teeth 32d are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical body portion 32a.
  • the portion where the outer teeth 32d are formed is bent in a non-circular shape, for example, an ellipse by the wave generator 33, and partially meshes with the internal teeth 31d of the internal gear 31.
  • the bearing device 41 includes a cross roller bearing 42 and a strain generating body 46.
  • the cross roller bearing 42 includes an outer ring 43, an inner ring 44, and a plurality of cylindrical rollers 45 inserted between them in a rollable state.
  • the outer ring 43 is coaxially fixed to the annular boss 32c of the external tooth gear 32 which is a fixed side member.
  • An annular track having a rectangular cross section is formed by a V-shaped track groove 43a formed on the inner peripheral surface of the outer ring 43 and a V-shaped track groove 44a formed on the outer peripheral surface of the inner ring 44, and a cylindrical roller 45 is provided therein. It is inserted in a rollable state.
  • the strain-causing body 46 includes a first annular portion 47, a second annular portion 48 concentrically arranged inside the first annular portion 47, and a circular inner peripheral surface of the first annular portion 47. It is provided with a plurality of ribs 49 as strain generating portions connecting the two annular portions 48 with the circular outer peripheral surface. The ribs 49 are formed at equal intervals along the circumferential direction.
  • the annular end surface 48b of the second annular portion 48 is a load mounting surface on which the load side member 35 is coaxially fixed, and a bolt hole for fastening the load side member is formed.
  • the internal gear 31, the inner ring 44, and the first annular portion 47 of the strain generating body 46 are integrally formed.
  • these three members are manufactured as a single part. That is, the raceway groove 44a of the inner ring 44 is formed on the circular outer peripheral surface of the first annular portion 47 of the strain generating body 46, and the raceway groove 44a of the inner ring 44 is formed on the circular inner peripheral surface of the first annular portion 47 in the direction of the central axis 30a.
  • the rib 49 is connected to the portion on the side of one end, and the internal tooth 31d is formed on the portion on the side of the other end.
  • the internal tooth gear 31 which is a member on the rotating side, the first annular portion 47 which functions as the inner ring 44, and the second annular portion 48 which is attached to the load side member are rigid bodies, respectively.
  • the rib 49 has preset elastic characteristics. The torque acting on the internal gear 31 from the load side member is transmitted via the strain generating body 46. By appropriately setting the elastic characteristics of the rib 49, distortion corresponding to the magnitude of the transmission torque is generated in the rib 49.
  • a strain detection element such as a strain gauge 50 is attached to the surface of the rib 49. Torque is detected based on the detection signal output from the strain gauge 50.
  • the first annular portion 47 which is a portion on the inner peripheral side of the strain generating body 46, has an inner ring 44 in which a V-shaped raceway groove 44a is formed on a circular outer peripheral surface.
  • it is also an internal gear 31 in which internal teeth 31d are formed on a circular inner peripheral surface.
  • the strain generating body 46, the inner ring 44, and the internal gear 31 are manufactured as a single component.
  • the bearing device 41 of this example it is not necessary to separately secure a space for mounting the strain generating body 46. Further, since the strain generating body 46, the inner ring 44, and the internal gear 31 are integrated, additional parts and fasteners for incorporating the strain generating body 46 are not required. Therefore, it is advantageous for the device to be compact, compact, and lightweight.
  • strain generating body 46, the inner ring 44, and the internal gear 31 are manufactured as a single component, it is possible to avoid adverse effects such as a decrease in assembly accuracy that occurs when the three components are assembled. In addition, thermal distortion between parts caused by different materials is eliminated. Therefore, improvement in torque detection accuracy can be expected.

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Abstract

軸受装置（１）はトルク検出用の起歪体（６）を備えている。起歪体（６）は、回転側部材に取り付けられる第１円環部（７）と、負荷側部材に取り付けられる第２円環部（８）と、第１円環部（７）および第２円環部（８）の間を連結している起歪部としての複数本のリブ（９）とを備えている。内輪（４）および外輪（３）のうちの一方は、起歪体（６）の第１円環部（７）に一体成形されている。負荷側部材から回転側部材に作用するトルクによって起歪体（６）のリブ（９）に生じる変形が、歪ゲージ等によって検出されてトルクに変換される。トルク検出用の起歪体を、専用の設置スペースを必要とせず、締結金具等を必要とせずに、モータ、減速機等の回転型駆動装置に組み込むことができる。

Description

軸受装置および波動歯車装置
　本発明は、トルク検出用の起歪体を備えた軸受装置および当該軸受装置が組み込まれた波動歯車装置に関する。
　起歪体を備えたトルク検出器においては、所定の弾性特性を備えた起歪体を、例えば、回転軸と負荷側部材との間に架け渡し、起歪体に生じる歪を歪ゲージ等の検出素子によって測定し、負荷側部材から回転軸に加わるトルクを検出している。このようなトルク検出器は公知であり、特許文献１（特開２００９－２８８１９８号公報）、特許文献２（特開２０１８－１３２１５４号公報）に記載されている。
　特許文献２に記載のトルクセンサは、電動機付き減速機に組み込まれている。減速機には波動歯車が用いられており、内歯歯車と外歯歯車とが、クロスローラベアリングによって、相対回転可能に支持されている。トルクセンサの起歪体は、固定側部材である内歯歯車と装置ハウジングとの間に取り付けられている。内歯歯車に加わるトルクによる内歯歯車の円周方向への変位によって起歪体に歪を発生させ、この歪を歪ゲージによって検出している。内歯歯車に取り付けた円環状の固定部材と、装置ハウジングとの間に起歪体が挟み込まれ、この状態で、内歯歯車、固定部材、起歪体および装置ハウジングが、締結用のボルトによって締結固定されている。
特開２００９－２８８１９８号公報 特開２０１８－１３２１５４号公報
　従来において、起歪体構造のトルク検出器を、モータ、減速機、回転アクチュエータ等の回転型駆動装置に組み付けるためには、起歪体を取り付ける取付部分を装置ハウジング、歯車等の回転部材に加工する必要があり、また、取付け用の追加部品、ボルト・ネジ等の締結金具が必要である。装置の軽量化、コンパクト化および部品点数の削減を図るためには、起歪体構造のトルク検出部を取り付けるためのスペースが少なくて済み、取付け用の追加部品を削減できることが望ましい。
　本発明の目的は、モータ、減速機、回転アクチュエータ等の回転型駆動装置に組み込まれる軸受に着目し、トルク検出器の起歪体が、設置スペースが少なく、コンパクトな形態で組み付けられた軌道輪を備えた軸受装置を提供することにある。また、本発明の目的は、この軸受装置が組み込まれた波動歯車装置を提供することにある。
　上記の目的を達成するために、本発明の軸受装置は、
　外輪、内輪、および前記外輪と前記内輪の間に形成される軌道に転動可能に挿入された複数個の転動体を備えた軸受と、
　第１円環部、前記第１円環部に対して同軸に配置された第２円環部、および前記第１円環部と前記第２円環部との間を連結している起歪部を備えた起歪体と、
を有しており、
　前記内輪および前記外輪のうちの一方は、前記起歪体の前記第１円環部に一体形成され、または、当該第１円環部に同軸に固定されていることを特徴としている。
　モータ、減速機、回転アクチュエータ等の回転型駆動装置において、その回転軸を回転自在の状態で支持するための軸受として、本発明の軸受装置を組み付ける。回転軸を支持する軸受装置における一方の軌道輪がトルク検出用の起歪体と一体化され、あるいは当該起歪体に固定されている。装置内において、トルク検出用の起歪体を組み込むためのスペースを別途、確保する必要がない。また、起歪体を組み付けるための取付け用部品、締結金具も不要である。よって、起歪体を備えたトルク検出部を、設置スペースが少なく、コンパクトな形態で、装置に組み付けることができる。
本発明を適用した軸受装置を示す斜視図および斜視断面図である。 図１の軸受装置の改変例を示す斜視図および斜視断面図である。 本発明を適用した軸受装置の更に別の例を示す斜視断面図である。 本発明を適用した軸受装置が組み込まれた波動歯車装置の一例を示す断面図および斜視断面図である。
　以下に、図面を参照して、本発明を適用した軸受装置および波動歯車装置の実施の形態を説明する。なお、本発明は実施の形態の構造に限定されるものではない。
　図１（ａ）は本発明を適用した軸受装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）はその斜視断面図である。軸受装置１は、モータ、減速機、回転アクチュエータ等の回転型駆動装置（図示せず）において、例えば、回転軸（図示せず）と装置ハウジング（図示せず）との間に装着され、回転軸を回転自在の状態で支持する。回転軸の出力回転によって負荷側部材（図示せず）が回転駆動される。
　軸受装置１は、クロスローラベアリング２と、トルク検出用の起歪体６とを備えている。クロスローラベアリング２は、外輪３、内輪４および、これらの間に転動自在の状態で挿入された複数個の円筒コロ５を備えている。例えば、回転型駆動装置において、外輪３は固定側部材である装置ハウジングに固定され、クロスローラベアリング２の内輪４は回転軸に同軸に固定される。外輪３の内周面に形成したＶ形状の軌道溝３ａと内輪４の外周面に形成したＶ形状の軌道溝４ａとによって矩形断面の円環状の軌道が形成され、ここに、円筒コロ５が転動自在の状態で挿入されている。
　本例では、内輪４とトルク検出用の起歪体６とが一体形成されている。換言すると、これらが単一部品として製作されている。起歪体６は、第１円環部７と、第１円環部７の内側に同心状に配置された第２円環部８と、第１円環部７の円形内周面４ｂと第２円環部８の円形外周面８ａとの間を連結している起歪部としての複数本のリブ９とを備えている。第１円環部７の円形外周面には軌道溝４ａが形成されており、第１円環部７は内輪４として機能する。リブ９は、円周方向に沿って等角度間隔に形成されている。第２円環部８の円環状端面８ｂは、負荷側部材が同軸に固定される負荷取付け面となっており、ここには、負荷側部材を締結するための複数個のボルト穴８ｃが形成されている。
　回転型駆動装置の回転軸に取り付ける内輪４として機能する第１円環部７、および負荷側部材に取り付ける第２円環部８は、それぞれ剛体である。これに対して、リブ９は、予め設定した弾性特性を備えている。負荷側部材から回転軸に作用するトルクは起歪体６を介して伝達される。リブ９の弾性特性を適切に設定しておくことで、伝達トルクの大きさに応じた変形がリブ９に生じる。リブ９の表面には、歪ゲージ１０等の歪検出素子が貼り付けられる。歪ゲージ１０から出力される検出信号に基づきトルクが検出される。
　従来において、モータ、減速機、回転アクチュエータ等の回転型駆動装置にトルク検出用の起歪体を組み込む場合には、回転軸等の部材の周囲に、起歪体を取り付けるためのスペースを確保し、また、取付け用の追加部品、ボルト・ネジ等の締結金具が必要である。本例の軸受装置１を用いれば、起歪体６を取り付けるためのスペースを別途、確保する必要がなく、また、追加部品、締結金具も不要である。よって、装置の小型、コンパクト、軽量化に有利である。
　さらに、起歪体６と内輪４とが一体化されているので、起歪体６の組付け精度が低下する等の弊害も生じない。また、材料の違いによって生じる部品間の熱的な歪も発生しない。よって、トルク検出精度の向上が期待される。
　ここで、上記の軸受装置１では、起歪体６と内輪４とを単一部材として製作している。起歪体６と内輪４とを別部材として製作し、起歪体６の第１円環部７に、内輪４が締結固定された構造とすることもできる。この場合の軸受装置１Ａを図２に示す。
　図２（ａ）は軸受装置１Ａの斜視図であり、図２（ｂ）はその斜視断面図である。軸受装置１Ａの基本構成は上記の軸受装置１と同一であるので、対応する部位には同一の符号を使用し、それらの説明を省略する。本例の軸受装置１Ａでは、内輪４の円環状端面４ｃの内周側の部分に、予め、起歪体取付け部４ｄが形成されている。起歪体取付け部４ｄは、一定深さの円環状の段部と、段部の底を規定する端面において円周方向に沿って等角度間隔で形成した複数個のボルト穴とを備えている。内輪４の起歪体取付け部４ｄに、起歪体６の外周側の第１円環部７が同軸に装着され、締結ボルト６ａによって締結固定されている。
　図３は本発明を適用した軸受装置の別の例を示す斜視断面図である。軸受装置１１においては、外輪と起歪体とが単一部品として製作されている。軸受装置１１は、モータ、減速機、回転アクチュエータ等の回転型駆動装置（図示せず）において、その回転側部材（図示せず）と固定側部材（図示せず）との間に装着され、回転側部材を回転自在の状態で支持する。回転側部材の出力回転によって、負荷側部材（図示せず）が回転駆動される。
　軸受装置１１は、ボールベアリング１２と、トルク検出用の起歪体１６とを備えている。ボールベアリング１２の内輪１４は固定側部材（図示せず）に固定される。ボールベアリング１２の外輪１３には負荷側部材（図示せず）が同軸に固定される。外輪１３の内周面に形成した軌道溝１３ａと内輪１４の外周面に形成した軌道溝１４ａとによって円環状の軌道が形成され、ここには、ボール１５が転動自在の状態で挿入されている。
　本例では、外輪１３と起歪体１６とが一体形成されている。換言すると、これらが単一部品として製作されている。起歪体１６は、外輪１３として機能する第１円環部１７と、第１円環部１７の外側に同心状に配置された第２円環部１８と、第１円環部１７の円形外周面１３ｂ（１７ｂ）と第２円環部１８の円形内周面１８ａとの間を連結している起歪部としての複数本のリブ１９とを備えている。第１円環部１７の円形内周面１３ａ（１７ａ）には軌道溝１３ａが形成されている。リブ１９は、円周方向に沿って等角度間隔に形成されている。第１円環部１７（外輪１３）の円環状端面１３ｃ（１７ｃ）には負荷側部材が取り付けられる。第２円環部１８の円環状端面１８ｂは回転側部材が同軸に固定される。
　負荷側部材に取り付ける第１円環部１７（外輪１３）、および回転側部材に取り付ける第２円環部１８は、それぞれ剛体である。リブ１９は、予め設定した弾性特性を備えている。負荷側部材から回転側部材に作用するトルクは起歪体１６を介して伝達される。リブ１９の弾性特性を適切に設定しておくことで、伝達トルクの大きさに応じた歪がリブ１９に生じる。リブ１９の表面には、歪ゲージ等の歪検出素子（図示せず）が貼り付けられる。歪ゲージから出力される検出信号に基づきトルクが検出される。
　図４（ａ）は本発明を適用した軸受装置が組み込まれた波動歯車装置の一例を示す断面図であり、図４（ｂ）はその斜視断面図である。
　波動歯車装置３０は、円環形状をした剛性の内歯歯車３１と、シルクハット形状をした可撓性の外歯歯車３２と、外歯歯車３２を非円形に撓めて内歯歯車３１に対して部分的にかみ合わせる波動発生器３３と、内歯歯車３１と外歯歯車３２とを相対回転自在に支持している軸受装置４１とを備えている。例えば、波動発生器３３は回転入力部材であり、モータ等の回転軸３４から回転が入力される。外歯歯車３２が固定側部材であり、内歯歯車３１が回転側部材である。内歯歯車３１からの出力回転によって、負荷側部材３５が回転駆動される。なお、図４（ｂ）においては波動発生器３３を省略してある。
　外歯歯車３２は、円筒状胴部３２ａと、この一端から半径方向の外方に広がるダイヤフラム３２ｂと、ダイヤフラム３２ｂの外周縁に一体形成した剛体である円環状のボス３２ｃとを備えている。円筒状胴部３２ａの外周面には外歯３２ｄが形成されている。外歯３２ｄが形成されている部位が波動発生器３３によって非円形、例えば楕円状に撓められて、内歯歯車３１の内歯３１ｄに部分的にかみ合っている。
　軸受装置４１は、クロスローラベアリング４２と起歪体４６とを備えている。クロスローラベアリング４２は、外輪４３、内輪４４および、これらの間に転動自在の状態で挿入された複数個の円筒コロ４５を備えている。外輪４３は、固定側部材である外歯歯車３２の円環状のボス３２ｃに同軸に固定される。外輪４３の内周面に形成したＶ形状の軌道溝４３ａと内輪４４の外周面に形成したＶ形状の軌道溝４４ａとによって矩形断面の円環状軌道が形成され、ここには、円筒コロ４５が転動自在の状態で挿入されている。
　起歪体４６は、第１円環部４７と、第１円環部４７の内側に同心状に配置された第２円環部４８と、第１円環部４７の円形内周面と第２円環部４８の円形外周面との間を連結している起歪部としての複数本のリブ４９とを備えている。リブ４９は、円周方向に沿って等角度間隔に形成されている。第２円環部４８の円環状端面４８ｂは負荷側部材３５が同軸に固定される負荷取付け面となっており、負荷側部材締結用のボルト穴が形成されている。
　ここで、内歯歯車３１と、内輪４４と、起歪体４６の第１円環部４７とが、一体形成されている。換言すると、これら３部材が単一部品として製作されている。すなわち、起歪体４６の第１円環部４７の円形外周面には内輪４４の軌道溝４４ａが形成されており、第１円環部４７の円形内周面において、中心軸線３０ａの方向における一方の端の側の部位はリブ４９が繋がっており、他方の端の側の部位には、内歯３１ｄが形成されている。
　回転側部材である内歯歯車３１および内輪４４として機能する第１円環部４７、および負荷側部材に取り付ける第２円環部４８は、それぞれ剛体である。これに対して、リブ４９は、予め設定した弾性特性を備えている。負荷側部材から内歯歯車３１に作用するトルクは起歪体４６を介して伝達される。リブ４９の弾性特性を適切に設定しておくことで、伝達トルクの大きさに応じた歪がリブ４９に生じる。リブ４９の表面には、歪ゲージ５０等の歪検出素子が貼り付けられる。歪ゲージ５０から出力される検出信号に基づきトルクが検出される。
　このように、本例の波動歯車装置３０においては、起歪体４６の内周側の部位である第１円環部４７は、円形外周面にＶ形の軌道溝４４ａが形成された内輪４４であると共に、円形内周面に内歯３１ｄが形成された内歯歯車３１でもある。起歪体４６と内輪４４と内歯歯車３１の３部材が、単一部品として製作されている。
　したがって、本例の軸受装置４１を用いれば、起歪体４６を取り付けるためのスペースを別途、確保する必要がない。また、起歪体４６、内輪４４、および内歯歯車３１が一体化されているので、起歪体４６を組み込むための追加部品、締結金具も不要になる。よって、装置の小型、コンパクト、軽量化に有利である。
　さらに、起歪体４６、内輪４４、および内歯歯車３１が単一部品として製作されているので、３部品を組み付ける場合に生じる組付け精度の低下等の弊害を回避できる。また、材料の違いによって生じる部品間の熱的な歪もなくなる。よって、トルク検出精度の向上を期待できる。
 

Claims (5)

  1. 　外輪、内輪、並びに、前記外輪および前記内輪の間に形成される軌道に転動可能に挿入された複数個の転動体を備えた軸受と、
    　第１円環部、前記第１円環部に対して同軸に配置された第２円環部、並びに、前記第１円環部および前記第２円環部の間を連結している起歪部を備えた起歪体と、
    を有しており、
    　前記内輪および前記外輪のうちの一方は、前記起歪体の前記第１円環部に一体形成され、または、当該第１円環部に同軸に固定されていることを特徴とする軸受装置。
  2. 　請求項１に記載の軸受装置において、
    　前記内輪は、前記第１円環部に一体形成され、あるいは同軸に固定されており、
    　前記第１円環部の半径方向の内側に、前記第２円環部が同軸に配置されており、
    　前記起歪部は、前記第１円環部と前記第２円環部との間を半径方向に繋ぐ複数本のリブであり、
    　前記リブは、円周方向に等角度間隔に配置されている軸受装置。
  3. 　請求項１に記載の軸受装置において、
    　前記外輪は、前記第１円環部に一体形成され、あるいは同軸に固定されており、
    　前記第１円環部の半径方向の外側に、前記第２円環部が同軸に配置されており、
    　前記起歪部は、前記第１円環部と前記第２円環部との間を半径方向に繋ぐ複数本のリブであり、
    　前記リブは、円周方向に等角度間隔に配置されている軸受装置。
  4. 　剛性の内歯歯車と、
    　可撓性の外歯歯車と、
    　前記外歯歯車を非円形に撓めて前記内歯歯車に対して部分的にかみ合わせる波動発生器と、
    　前記内歯歯車と前記外歯歯車とを相対回転自在の状態で支持している請求項１に記載の軸受装置と、
    を有していることを特徴とする波動歯車装置。
  5. 　請求項４に記載の波動歯車装置において、
    　前記軸受装置の前記内輪は、前記起歪体の前記第１円環部に一体形成されており、
    　前記第１円環部の半径方向の内側に、前記第２円環部が同軸に配置されており、
    　前記起歪部は、前記第１円環部と前記第２円環部との間を半径方向に繋ぐ複数本のリブであり、
    　前記リブは、円周方向に等角度間隔に配置されており、
    　前記第１円環部は、その円形外周面に形成した内輪側軌道溝と、その円形内周面に形成した内歯とを備え、前記内輪および前記内歯歯車として機能する波動歯車装置。
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