WO2024201618A1

WO2024201618A1 - 波動歯車装置

Info

Publication number: WO2024201618A1
Application number: PCT/JP2023/012035
Authority: WO
Inventors: 教夫城越; 小野　誠司
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2023-03-24
Filing date: 2023-03-24
Publication date: 2024-10-03
Anticipated expiration: 2025-09-24

Abstract

波動歯車装置（１）では、内歯歯車（２）と外歯歯車（３）のかみ合い部（Ａ）に対して、その歯幅方向の一方の側に第１隙間部分（１１）が連通し、他方の側に、第２隙間部分（１２）が連通している。第１隙間部分（１１）には第１マグネット（１３）が配置され、第２隙間部分（１２）には第２マグネット（１４）が配置されている。第１、第２マグネット（１３、１４）は、かみ合い部（Ａ）から発生して潤滑剤に混入して流出する鉄系の摩耗粉を磁気吸引して捕捉する。第１、第２隙間部分（１１、１２）に第１、第２マグネット（１３、１４）を配置するという簡単な機構により、鉄系の摩耗粉が潤滑剤に混入して他の部分に侵入することを防止できる。

Description

波動歯車装置

　本発明は、内歯歯車と外歯歯車のかみ合い部を潤滑する潤滑剤から摩耗粉などの鉄系の異物を除去する機構を備えた波動歯車装置に関する。

　波動歯車装置においては、内歯歯車と外歯歯車の歯部のかみ合い部から摩耗粉が発生する。摩耗粉はかみ合い部を潤滑するために塗布あるいは充填されたグリースに混入する。摩耗粉は、グリースと共に波動歯車装置の他の摺動部分、例えば、波動発生器の軸受部分、波動発生器に接している外歯歯車の内周面部分等に侵入するおそれがある。摩耗粉が侵入すると、波動発生器の軸受部分の寿命低下、外歯歯車の内周面部分の潤滑不良などの弊害が生じる。

　このような弊害を回避するために、特許文献１に記載の波動歯車装置では、内部に、外歯歯車の撓みに追従して伸縮できるように多孔性素材からなる弾性リングを装着して、摩耗粉等の異物を捕捉している。

実開平６－１８７４９号公報

　本発明の課題は、簡単な構成により内歯歯車と外歯歯車のかみ合い部から発生する摩耗粉を捕捉できるようにした波動歯車装置を提供することにある。

　本発明の波動歯車装置は、
　剛性の内歯歯車と、
　内歯歯車の内側に同軸に配置された半径方向に撓み可能な可撓性の外歯歯車と、
　外歯歯車の内側に同軸に配置され、外歯歯車を非円形に撓めて内歯歯車に部分的にかみ合わせ、外歯歯車の内歯歯車に対するかみ合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と、
　外歯歯車および内歯歯車のかみ合い部に連通し、当該かみ合い部に塗布あるいは充填される潤滑剤が流通可能な隙間部分と、
　隙間部分を流通する潤滑剤に混入している鉄系の異物を捕捉するマグネットと、
を備えていることを特徴としている。

　ここで、隙間部分として、かみ合い部における歯幅方向の一方の側に連通する第１隙間部分および歯幅方向の他方の側に連通する第２隙間部分が形成される。マグネットとして、第１隙間部分に配置した第１マグネットおよび第２隙間部分に配置した第２マグネットを備えていることが望ましい。

　本発明の波動歯車装置では、内歯歯車と外歯歯車のかみ合い部に対して、その歯幅方向の一方の側、好ましくは両側に、マグネットを配置してある。マグネットにより、かみ合い部から発生して潤滑剤に混入して流出する鉄系の摩耗粉がマグネットに磁気吸着されて、ここに捕捉される。隙間部分にマグネットを配置するという簡単な機構により、摩耗粉が他の部分に侵入ないように捕捉することができる。

本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を示す概略縦断面図である。

　以下に、図面を参照して本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を説明する。
　図1に示すように、本実施の形態に係る波動歯車装置１は、円環形状をした剛性の内歯歯車２と、この内歯歯車２の内側に同軸に配置された半径方向に撓み可能な可撓性の外歯歯車３と、この外歯歯車３の内側に同軸に配置された波動発生器４とを備えている。波動発生器４は、外歯歯車３を非円形、本例では楕円形状に撓めて内歯歯車２に部分的にかみ合わせ、これら両歯車２、３のかみ合い位置を円周方向に移動させる。また、波動歯車装置１は、内歯歯車２および外歯歯車３を相対回転自在の状態で支持している軸受５、本例では、クロスローラベアリングと、波動発生器４にモータ等（図示せず）からの回転を入力する入力軸６と、入力軸６を回転自在の状態で支持している第１エンドプレート７および第２エンドプレート８とを備えている。

　外歯歯車３は、所謂、シルクハット形状の外歯歯車であり、半径方向に撓み可能な円筒状胴部３１、この円筒状胴部３１における一端から半径方向の外側に延びているダイヤフラム３２、このダイヤフラム３２の外周縁に一体形成された円環状のボス３３、および円筒状胴部３１の他方の端である開口端の側の外周面部分に形成した外歯３４を備えている。波動発生器４は、剛性のカム板４１と、このカム板４１の非円形外周面、本例では楕円状の外周面に装着された波動発生器軸受４２とを備えている。カム板４１は入力軸６に同軸に固定されており、入力軸６はカム板４１の中心部を貫通して軸方向の両側に延びている。入力軸６は、第１エンドプレート７の中心穴に装着した軸受９によって回転自在に支持され、軸受９から突出している。入力軸６の軸先端部６１は、カム板４１を貫通して第２エンドプレート８まで延び、当該第２エンドプレート８の中心部に装着した軸受１０によって回転自在の状態で支持されている。

　第１、第２エンドプレート７、８の間に、内歯歯車２、外歯歯車３、波動発生器４および軸受５が配置されている。軸受５は、外歯歯車３の円筒状胴部３１における外歯３４とダイヤフラム３２との間の部分を同軸に取り囲む状態に配置されている。軸受５の外輪５１は外歯歯車３のボス３３に同軸に固定されている。本例では、第１エンドプレート７の外周側部分と、ボス３３と、外輪５１の三部材が締結ボルトによって締結固定されている。軸受５の内輪５２は内歯歯車２に同軸に固定されている。本例では、第２エンドプレート８の外周側部分と、内歯歯車２と、内輪５２の三部材が締結ボルトによって締結固定されている。

　波動歯車装置１において、入力軸６を介して入力される回転により、波動発生器４が回転すると、内歯歯車２に対する外歯歯車３のかみ合い位置が円周方向に移動する。内歯２１と外歯３４の歯数差により規定される速比で減速された相対回転が、内歯歯車２と外歯歯車３の間に生じる。本例では、第１エンドプレート７の側に取り付けた外歯歯車３が固定側とされ、第２エンドプレート８の側に取り付けた内歯歯車２が回転側とされる。内歯歯車２に生じる減速回転は、第２エンドプレート８を介して不図示の負荷側に出力される。第２エンドプレート８は、減速回転の出力軸として機能する。

　ここで、内歯歯車２の内歯２１と外歯歯車３の外歯３４とがかみ合うかみ合い部Ａには、潤滑剤が塗布あるいは充填される。かみ合い部Ａは、歯幅方向の一方の側において、第１隙間部分１１に連通している。第１隙間部分１１は、軸受５の内輪５２と外歯歯車３との間に形成されており、繰り返し撓められる外歯歯車３の円筒状胴部３１、ダイヤフラム３２が内輪５２に干渉しないようになっている。また、かみ合い部Ａは、歯幅方向の他方の側（外歯歯車の開口端の側）において、第２隙間部分１２に連通している。第２隙間部分１２は、第２エンドプレート８と波動発生器４との間に形成されている。

　第１隙間部分１１には、当該第１隙間部分１１を流通する潤滑剤に混入している鉄系の異物を捕捉するための第１マグネット１３が配置されている。本例では、第１隙間部分１１に面している内輪５２におけるかみ合い部Ａの側の内周面部分５２ａに、第１マグネット１３が取り付けられている。第１マグネット１３は、１個の円環状マグネットまたは、円周方向に所定の間隔で配置した複数個のマグネットである。

　また、第２隙間部分１２にも、当該第２隙間部分１２を流通する潤滑剤に混入している鉄系の異物を捕捉するための第２マグネット１４が配置されている。本例では、第２隙間部分１２に面している第２エンドプレート８の内側端面部分８ａに取り付けられている。第２マグネット１４は、１個の円環状マグネットまたは、中心軸線１ａを中心として放射状に配列された複数個のマグネットである。

　このように、波動歯車装置１においては、内歯歯車２と外歯歯車３のかみ合い部Ａに連通している第１隙間部分１１および第２隙間部分１２に、それぞれ、第１マグネット１３および第２マグネット１４が配置されている。かみ合い部Ａの鉄系の残留異物、かみ合い部Ａにおいて生じる鉄系の摩耗粉などの鉄系の異物は、かみ合い部Ａに充填、塗布される潤滑剤に混入して、第１隙間部分１１、第２隙間部分１２に流出する。このような潤滑剤に混入している鉄系の異物は、第１隙間部分１１に配置されている第１マグネット１３、第２隙間部分１２に配置されている第２マグネット１４によって磁気吸引されて、これらの部位に捕捉される。これにより、鉄系の異物が、第１隙間部分１１を通って軸受５に侵入することが防止される。また、鉄系の異物が、第２隙間部分１２を通って波動発生器４の波動発生器軸受４２に侵入することが防止される。

（その他の実施の形態）
　上記の波動歯車装置１は、シルクハット形状の外歯歯車３を備えている。本発明は、カップ形状の外歯歯車を備えた波動歯車装置に対しても同様に適用可能である。

Claims

　剛性の内歯歯車と、
　前記内歯歯車の内側に同軸に配置された半径方向に撓み可能な可撓性の外歯歯車と、
　前記外歯歯車の内側に同軸に配置され、前記外歯歯車を非円形に撓めて前記内歯歯車に部分的にかみ合わせ、前記外歯歯車の前記内歯歯車に対するかみ合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と、
　前記外歯歯車および前記内歯歯車のかみ合い部に連通し、当該かみ合い部に塗布あるいは充填される潤滑剤が流通可能な隙間部分と、
　前記隙間部分を流通する前記潤滑剤に混入している鉄系の異物を捕捉するマグネットと、
を備えていることを特徴とする波動歯車装置。
　請求項１において、
　前記隙間部分は、中心軸線を中心とする円環状隙間部分であり、
　前記マグネットは、円環状マグネット、または、前記中心軸線を中心として円周方向に所定の間隔で配置された複数のマグネットである波動歯車装置。
　請求項１において、
　前記隙間部分として、前記かみ合い部における歯幅方向の一方の側に連通する第１隙間部分および前記歯幅方向の他方の側に連通する第２隙間部分を備えており、
　前記マグネットとして、前記第１隙間部分に配置した第１マグネットおよび前記第２隙間部分に配置した第２マグネットを備えている波動歯車装置。
　請求項３において、
　前記外歯歯車と前記内歯歯車を相対回転自在の状態に支持する軸受を備えており、
　前記外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部、この円筒状胴部における一端から半径方向の外側に延びているダイヤフラム、このダイヤフラムの外周縁に一体形成された円環状のボス、および前記円筒状胴部の他方の端の側の外周面部分に形成した外歯を備えており、
　前記軸受は、前記外歯歯車の円筒状胴部における前記ダイヤフラムと前記外歯が形成されている部分との間の円筒部分を同軸に取り囲む状態に配置されており、
　前記第１隙間部分は、前記外歯歯車における前記円筒部分の外周面と、この外周面に半径方向の外側から対峙する前記軸受の内周面との間に形成されており、
　前記第１マグネットは、前記軸受の前記内周面に取り付けられている波動歯車装置。
　請求項４において、
　第１エンドプレートと、第２エンドプレートと、入力軸と、
を備えており、
　前記第１、第２エンドプレートの間に、前記内歯歯車、前記外歯歯車、前記波動発生器および前記軸受が配置されており、
　前記入力軸は前記第１、第２エンドプレートによって回転自在に支持され、前記波動発生器に同軸に固定されており、
　前記外歯歯車の前記ボスは、前記第１エンドプレートに固定され、
　前記内歯歯車は、第２エンドプレートに固定されており、
　前記第２隙間部分は、前記波動発生器と、当該波動発生器に軸方向から対峙する前記第２エンドプレートのプレート部分との間に形成されており、
　前記第２マグネットは、前記プレート部分における前記波動発生器に対峙する端面部分に取り付けられている波動歯車装置。