(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性の内歯歯車と、
前記内歯歯車の内側に配置され、半径方向に撓み可能なカップ形状の外歯歯車と、
前記外歯歯車の内側に配置され、当該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、これら両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と、
前記外歯歯車のカップ形状の底部の中心部分を規定している剛性のボス、および、前記波動発生器の剛性のプラグを、装置中心軸線の方向に貫通して延びる中空部と、
前記ボスと前記プラグの間から前記中空部への潤滑剤の漏出を防止するシール部と、
を有しており、
前記シール部は、
前記外歯歯車の内側において前記ボスに同軸に取り付けた環状のオイルシールハウスと、
前記プラグに形成された環状のシール摺動部と、
前記オイルシールハウスに保持され、前記シール摺動部に対して摺動可能な状態で当接する環状の第１のオイルシールと、
前記ボスと前記オイルシールハウスの間をシールする環状の第２のオイルシールと、
を備えている中空波動歯車装置。
【請求項２】
前記外歯歯車は、カップ形状の胴部を規定する半径方向に撓み可能な円筒状胴部、前記円筒状胴部の一端から半径方向の内側に延びて前記ボスに連続し、前記カップ形状の底部外周側部分を規定しているダイヤフラム、および、前記円筒状胴部における他端の側に形成した外歯形成部分を備え、
前記ボスにおける前記オイルシールハウスに対峙するボス端面と、前記オイルシールハウスにおける前記ボス端面に対峙するハウス端面との間には、前記第２のオイルシールが装着された環状の装着溝が形成され、
前記装着溝は、前記ボスと前記ダイヤフラムとの境界部分に隣接配置され、
前記ボス端面および前記ハウス端面における前記装着溝の外周側に隣接する端面部分は、所定の隙間を開けて対峙している、
請求項１に記載の中空波動歯車装置。
【請求項３】
前記装着溝は、前記ハウス端面に形成され、前記ボス端面の側に開口する所定深さの溝であり、
前記ハウス端面における前記装着溝の外周側に隣接する外周側端面部分は、前記ボス端面に対して前記隙間を開けて対峙している、
請求項２に記載の中空波動歯車装置。
【請求項４】
前記オイルシールハウスは、前記ハウス端面を備えたボス側取付け部と、前記第１のオイルシールを保持する円筒状のシール保持部とを備え、
前記シール摺動部は、前記シール保持部の内側に同軸に配置され、
前記シール保持部と前記シール摺動部の間に前記第１のオイルシールが装着されている、
請求項３に記載の中空波動歯車装置。
【請求項５】
前記波動発生器の前記プラグに同軸に固定された中空入力軸と、
前記波動発生器と前記中空入力軸の間をシールする第３のオイルシールと、
を有しており、
前記中空部は、前記ボス、前記プラグおよび前記中空入力軸を貫通して延びている請求項１ないし４のうちのいずれか一つの項に記載の中空波動歯車装置。
【請求項６】
前記ボス、前記プラグおよび前記中空入力軸を貫通して延びるスリーブを有し、
前記中空部は前記スリーブの内周面によって規定されている、
請求項５に記載の中空波動歯車装置。
【請求項７】
前記波動発生器の前記プラグが外周面に一体形成された中空入力軸を有し、
前記中空部は、前記ボスおよび前記中空入力軸を貫通して延びている、
請求項１ないし４のうちのいずれか一つの項に記載の中空波動歯車装置。
【請求項８】
前記ボスおよび前記中空入力軸を貫通して延びるスリーブを有し、
前記中空部は、前記スリーブの内周面によって規定されている、
請求項７に記載の中空波動歯車装置。
【請求項９】
請求項６または８に記載の中空波動歯車装置と、
前記中空波動歯車装置の前記中空入力軸に連結固定され、あるいは、前記中空入力軸が一体形成された中空モーター軸を備えた中空モーターと、
を有しており、
前記スリーブは前記中空モーター軸を貫通して延びており、
前記中空部は、前記スリーブの内周面によって規定され、前記中空波動歯車装置および前記中空モーターを貫通して延びている、
ことを特徴とする中空アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心軸線の方向に貫通して延びる中空部を備えた中空波動歯車装置、および、当該中空波動歯車装置と中空モーターを備えた中空アクチュエータに関する。さらに詳しくは、カップ形状の可撓性の外歯歯車の側から、潤滑剤が中空部内に漏れ出ることを防止する潤滑剤シール構造を備えた中空波動歯車装置および中空アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
カップ形状の可撓性の外歯歯車を備えた中空波動歯車装置では、カップ形状の外歯歯車の内側に波動発生器が配置され、中空部は外歯歯車のボスおよび波動発生器のプラグを貫通して延びている。外歯歯車の内側に位置するボスとプラグは中心軸線の方向に離れているので、これらの間を通って、外歯歯車の側から中空部内に潤滑剤が漏れ出てしまう。したがって、これらの間をシールする必要がある。大きな中空径を維持したい場合には、中空部の内部にシール構造を組み込むことができない。【０００３】
特許文献１、２には、中空波動歯車装置と中空モーターを備えた中空アクチュエータにおいて、中空部に潤滑剤が漏れ出ること、および、漏れ出た潤滑剤が中空モーターの側に侵入してしまうことを防止するための潤滑剤シール構造が提案されている。これらの特許文献に記載の潤滑剤シール構造はラビリンスシールを備えている。ラビリンスシールは、波動発生器のプラグの内周面、あるいはプラグが外周面に一体形成された中空入力軸の内周面と、当該プラグあるいは中空入力軸を貫通して延びるスリーブ（中空軸）との間に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０４３８２号公報
【特許文献２】特開２００６−１４４９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ラビリンスシールは一般にコストが高く、潤滑剤の粘度が低い場合には信頼性が低下する等の問題がある。【０００６】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、信頼性が高い廉価な構成の潤滑剤シール構造を備えた中空波動歯車装置、および、当該中空波動歯車装置を備えた中空アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の中空波動歯車装置は、
剛性の内歯歯車と、
前記内歯歯車の内側に配置され、半径方向に撓み可能なカップ形状の外歯歯車と、
前記外歯歯車の内側に配置され、当該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、これら両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器と、
前記外歯歯車のカップ形状の底部の中心部分を規定しているボス、および、前記波動発生器のプラグを、中心軸線の方向に貫通して延びる中空部と、
前記ボスと前記プラグの間から前記中空部への潤滑剤の漏れを防止するシール部と、
を有している。【０００８】
前記シール部は、前記外歯歯車の内側において前記ボスに取り付けた環状のオイルシールハウスと、前記プラグに形成された環状のシール摺動部と、前記オイルシールハウスに保持され、前記シール摺動部に対して摺動可能な状態で当接する環状の第１のオイルシールと、前記ボスと前記オイルシールハウスの間をシールする環状の第２のオイルシールとを備えている。【０００９】
本発明では、カップ形状の外歯歯車の内側において、ボスにオイルシールハウスを取付け、このオイルシールハウスに保持した第１のオイルシールと波動発生器のプラグに形成したシール摺動部とによって、回転シール部を形成している。また、ボスとオイルシールハウスの間を、Ｏリング等の第２のオイルシールによってシールしている。したがって、ラビリンスシールなどの特殊なシール構造を採用することなく、信頼性が高く廉価なシール構造によって、中空部に潤滑剤が漏れ出ることを防止できる。【００１０】
カップ形状の外歯歯車は、一般に、カップ形状の胴部を規定する半径方向に撓み可能な円筒状胴部、前記円筒状胴部の一端から半径方向の内側に延びて前記ボスに連続し、前記カップ形状の底部外周側部分を規定しているダイヤフラム、および、前記円筒状胴部における他端の側に形成した外歯形成部分を備えている。この場合、前記ボスにおける前記オイルシールハウスに対峙するボス端面と、前記オイルシールハウスにおける前記ボス端面に対峙するハウス端面との間に、前記第２のオイルシールが装着された環状の装着溝が形成される。【００１１】
カップ形状の外歯歯車の円筒状胴部は、波動発生器の回転に伴って当該波動発生器によって、半径方向に繰り返し撓められる。円筒状胴部の変形に伴って、ダイヤフラムはボスに連続している付け根部分を中心として中心軸線の方向に繰り返し変位する。【００１２】
したがって、前記装着溝が、前記ボスと前記ダイヤフラムとの境界部分に隣接配置される場合には、前記ボス端面と、前記ハウス端面における前記装着溝の外周側に隣接する端面部分とは、所定の隙間を開けて相互に対峙していることが望ましい。【００１３】
これにより、ボス端面に取り付けたオイルシールハウスのハウス端面に、中心軸線の方向に繰り返し変位するダイヤフラムが干渉してしまうことを回避できる。大きな中空径を確保するために、装着溝がボス端面における外周側に形成される場合には、ダイヤフラムがオイルシールハウスに干渉する可能性が高くなる。よって、かかる構成を採用することで、大きな中空径を維持しつつ、ダイヤフラムがオイルシールハウスに干渉することを確実に防止できる。【００１４】
本発明において、前記装着溝が、前記ハウス端面に形成され、前記ボス端面の側に開口する所定深さの溝である場合には、前記ハウス端面における前記装着溝の外周側に隣接する外周側端面部分を、前記ボス端面に対して前記隙間を開けて対峙させるようにすればよい。すなわち、繰り返し変位するダイヤフラムに干渉しないように隙間を形成すればよい。【００１５】
本発明において、前記オイルシールハウスが、前記ハウス端面が形成されているボス側取付け部と、前記第１のオイルシールを保持する円筒状のシール保持部とを備えている場合には、前記シール摺動部を、前記シール保持部の内側に同軸に配置し、前記第１のオイ
ルシールを前記シール保持部と前記シール摺動部との間に装着すればよい。
【００１６】
本発明において、前記波動発生器の前記プラグに同軸に固定された中空入力軸を有している場合には、前記波動発生器と前記中空入力軸の間を通って潤滑剤が中空部の側に漏れ出ないようにするために、これらの間をシールする第３のオイルシールを有していることが望ましい。【００１７】
この場合、前記ボス、前記プラグおよび前記中空入力軸を貫通して延びるスリーブを配置し、このスリーブの内周面によって中空部を規定することができる。【００１８】
本発明において、前記波動発生器の前記プラグが外周面に一体形成された中空入力軸を有している場合には、前記中空部は、前記ボスおよび前記中空入力軸を貫通して延びる。【００１９】
この場合、前記ボスおよび前記中空入力軸を貫通して延びるスリーブを配置し、このスリーブの内周面によって前記中空部を規定することができる。【００２０】
次に、本発明の中空アクチュエータは、上記のスリーブを備えた中空波動歯車装置と、前記中空波動歯車装置の前記中空入力軸に連結固定され、あるいは、前記中空入力軸が一体形成された中空モーター軸を備えた中空モーターとを有しており、前記スリーブは前記中空モーター軸を貫通して延びており、前記中空部は、前記スリーブの内周面によって規定され、前記中空波動歯車装置および前記中空モーターを貫通して延びていることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した中空波動歯車装置を備えた中空アクチュエータを示す説明図である。
【図２】図１の中空アクチュエータの一部を拡大して示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した中空波動歯車装置を備えた中空アクチュエータの実施の形態を説明する。
【００２３】
（全体構成）
図１は本実施の形態に係る中空アクチュエータを示す説明図であり、その中空波動歯車装置を断面で示してある。中空アクチュエータ１は、中空モーター２と、この中空モーター２に同軸に連結したカップ型の中空波動歯車装置３とを備えている。中空アクチュエータ１の中心部分には中心軸線１ａの方向に中空部４が貫通して延びている。
【００２４】
中空モーター２は、モーター本体部５と、このモーター本体部５の後端に取り付けたモーターエンコーダー部６と、モーター中心部分を中心軸線１ａの方向に貫通して延びる中空モーター軸７とを備えている。
【００２５】
中空モーター２の前端にはモーター本体部５と中空波動歯車装置３との間を仕切る仕切り板として機能するモーターフランジ８が配置されている。モーターフランジ８は、中空モーター軸７を、ボールベアリング９を介して回転自在の状態で支持している。中空モーター軸７の先端側の軸先端部７ａは、モーターフランジ８から中空波動歯車装置３の側に突出している。中空モーター軸７は、中空波動歯車装置３の中空入力軸として機能する。中空モーター軸と中空入力軸を別部品として配置し、これらを連結固定することも可能である。中空モーター軸７とモーターフランジ８との間は、オイルシール１０によってシールされている。
【００２６】
中空波動歯車装置３は筒状のハウジング１１を備え、ハウジング１１のモーター側の後端面がモーターフランジ８の前端面の外周側の部分に締結ボルト１２によって同軸に締結固定されている。ハウジング１１とモーターフランジ８の間は、Ｏリング１３によってシールされている。ハウジング１１の反対側の前端面には、クロスローラーベアリング１４を介して、アクチュエータ出力部材である円環状の出力軸１５が同軸に取り付けられている。
【００２７】
本例では、クロスローラーベアリング１４の外輪１４ａが、締結ボルト１６によって、ハウジング１１の前端面に同軸に固定されている。ハウジング１１と外輪１４ａとの間はＯリング１７によってシールされている。クロスローラーベアリング１４の内輪は出力軸１５の外周面に一体形成されている。すなわち、単一部品である出力軸１５が内輪として機能する。出力軸１５と外輪１４ａの間は、オイルシール１８によってシールされている。
【００２８】
ハウジング１１の内周部には、円環状の剛性の内歯歯車２１がハウジング１１と一体形成されている。内歯歯車２１の内側には同軸に、カップ形状の可撓性の外歯歯車２２が配置されている。外歯歯車２２は、モーター側に開口する向きに配置されており、半径方向に撓み可能な円筒状胴部２３と、この円筒状胴部２３の出力軸１５の側の端に連続して半径方向の内方に延びるダイヤフラム２４と、ダイヤフラム２４の内周縁に連続している円環状の剛性のボス２５とを備えている。ボス２５の外周面に出力軸１５が同軸に連結固定されている。
【００２９】
このように、外歯歯車２２のカップ形状の底部の内周側部分がボス２５によって規定され、底部の外周側部分がダイヤフラム２４によって規定される。円筒状胴部２３における開口端の側の部分は、内歯歯車２１の内歯２１ａに対して、内側から対峙する外歯２２ａが形成された外歯形成部である。
【００３０】
外歯歯車２２の外歯形成部分の内側には同軸に、波動発生器２６が嵌め込まれている。波動発生器２６は、環状の剛性のプラグ２７と、このプラグ２７の楕円形状の輪郭の外周面に嵌めた波動発生器ベアリング２８とを備えている。波動発生器２６によって、外歯歯車２２の外歯形成部分は楕円状に撓められて、その楕円形状の長軸位置の両端において、外歯２２ａが内歯２１ａにかみ合っている。
【００３１】
プラグ２７は、円筒部２７ａと、この円筒部２７ａにおける出力軸１５の側の端部から内側に突出している円環部２７ｂとを備えている。円筒部２７ａには中空モーター軸７の軸先端部７ａが挿入され、その軸先端面が円環部２７ｂの円環状端面に当接している。この状態で、出力軸１５の側から取り付けた締結ボルト２９によって、円環部２７ｂと軸先端部７ａとが締結固定されている。円環部２７ｂの内径寸法は中空モーター軸７の内径寸法とほぼ同一である。円筒部２７ａと軸先端部７ａとの間は、Ｏリング３０（第３のオイルシール）によってシールされている。
【００３２】
中空モーター軸７の内側には、同軸に、回転可能な状態で円筒形状のスリーブ３１が同軸に貫通して延びている。スリーブ３１の前端部３１ａは、外歯歯車２２のボス２５の円形中空部に固定されている。スリーブ３１の後端部３１ｂは、中空モーター２の後端から後方に開口している。スリーブ３１の円形内周面３１ｃと、その先端のボス２５の内周面、例えば多角形の内周面２５ａとによって、中空アクチュエータ１の中心部を中心軸線１ａの方向に貫通して延びる中空部４が規定されている。
【００３３】
ここで、カップ形状の外歯歯車２２の内側において、プラグ２７と、カップ形状の外歯歯車２２のボス２５とは、中心軸線１ａの方向に離れている。これらの間の隙間は、シール部４０によってシールされている。シール部４０によって、カップ形状の外歯歯車２２の内部の潤滑剤が隙間を通って、中空部４の側、あるいは、中空モーター軸７とスリーブ３１の間を通って中空モーター２の側に漏れ出ることを防止している。
【００３４】
（シール部の構成）
図２はシール部４０を示す部分拡大断面図である。図１、図２を参照して説明すると、シール部４０は、オイルシール４１（第１のオイルシール）と、このオイルシール４１を保持しているオイルシールハウス４２と、オイルシール４１が摺動可能な状態で当接しているシール摺動部４３とを備えている。
【００３５】
オイルシールハウス４２は、外歯歯車２２の円筒状胴部２３の内側に配置され、締結ボルト４４によって、ボス２５に対して同軸に締結固定されている。オイルシールハウス４２とボス２５との間は、Ｏリング４５（第２のオイルシール）によってシールされている。シール摺動部４３は、波動発生器２６のプラグ２７に一体形成されており、ボス２５の側に向けて円筒状に突出している。
【００３６】
更に詳しく説明すると、外歯歯車２２のボス２５は、ダイヤフラム２４の内側端面２４ａに連続する円環状のボス端面２５ｂを備えている。内側端面２４ａおよびボス端面２５ｂは、本例では、中心軸線１ａ（図１参照）に直交する平面である。ボス２５とダイヤフラム２４との境界２５ｃを図２において一点鎖線で示してある。
【００３７】
ボス２５に固定されているオイルシールハウス４２は、円錐台形状のボス取付け部４６と、このボス取付け部４６の外周側の部位からプラグ２７の側に円筒状に突出しているシール保持部４７とを備えている。ボス取付け部４６は、ボス端面２５ｂに当接するハウス端面４８を備えている。ハウス端面４８は、ボス端面２５ｂにほぼ対応した大きさの円環状端面である。ハウス端面４８における外周側の部分には、Ｏリング４５の装着溝４９が形成されている。装着溝４９は、ボス端面２５ｂの側に開口した矩形断面の円環状凹部である。
【００３８】
ここで、ボス取付け部４６のハウス端面４８において、装着溝４９の外周側の外周側端面部分４８ａは、ボス２５に連続しているダイヤフラム２４の付け根部分２４ｂに対峙している。この外周側端面部分４８ａは、ハウス端面４８の他の端面部分４８ｂに比べて、ボス端面２５ｂから所定の距離だけセットバックした平面である。ボス端面２５ｂに当接している端面部分４８ｂが形成されている部位に締結ボルト４４が取り付けられている。ボス取付け部４６の外周側端面部分４８ａの外周縁には、ダイヤフラム２４から離れる方向に傾斜する円錐面５０が連続している。
【００３９】
次に、オイルシール４１の装着部分について説明する。オイルシールハウス４２の円筒状のシール保持部４７の内側に、プラグ２７の側の円筒状のシール摺動部４３が同軸に配置されている。シール保持部４７とシール摺動部４３の間にオイルシール４１が装着されている。オイルシール４１はシール保持部４７に保持され、その円形内周面４１ａは、シール摺動部４３の円形外周面４３ａに対して、摺動可能な状態で押圧され、回転シール部を形成している。
【００４０】
このように構成した中空アクチュエータ１では、中空モーター２を駆動すると、中空モーター軸７が高速回転し、中空モーター軸７に固定されている波動発生器２６も一体となって高速回転する。波動発生器２６が回転すると、外歯歯車２２と内歯歯車２１のかみ合い位置が円周方向に移動する。外歯歯車２２の歯数は内歯歯車２１よりも２ｎ枚（ｎ：正の整数）だけ少ない。通常は２枚少ない。よって、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に生じる。本例では、内歯歯車２１が固定側とされており、外歯歯車２２が回転する。外歯歯車２２の回転は、そこに固定されている出力軸１５から取り出されて、駆動対象の負荷部材（図示せず）に伝達される。
【００４１】
中空波動歯車装置３のカップ形状の外歯歯車２２の内側にシール部４０が組み込まれ、シール部４０によって、ボス２５とプラグ２７との間がシールされている。これにより、外歯歯車２２の側から中空部４に潤滑剤が漏れ出ることが無い。シール部４０には、オイルシール４１およびＯリング４５が用いられているので、ラビリンスシール等のシール構造を用いる場合に比べて、廉価に構成できる。また、粘度の低い潤滑剤であっても、その漏れを確実に防止できるので、シール部４０の信頼性が高い。
【００４２】
ここで、カップ形状の外歯歯車２２を用いたカップ型の中空波動歯車装置３の場合には、大きな中空部４を形成するためには、外歯歯車２２のボス２５に大きな中空部を形成する必要がある。ボス２５に大きな中空部を形成すると、オイルシール４１を保持するオイルシールハウス４２を取り付けるボス端面２５ｂも狭くなる。オイルシールハウス４２をボス２５に締結固定する締結ボルト４４の取付け部を確保すると、オイルシールハウス４２とボス２５の間をシールするＯリング４５の取付け位置を、ボス端面２５ｂにおける外周縁（ダイヤフラム２４との境界２５ｃ）にせざるを得ない。換言すると、Ｏリング４５の装着溝４９をハウス端面４８における外周縁側の部分に形成せざるを得ない。この結果、装着溝４９の外周側のハウス端面４８の部分は、ダイヤフラム２４におけるボス２５に繋がっている付け根部分２４ｂに対峙する。
【００４３】
ダイヤフラム２４は、波動発生器２６の回転に伴って、ボス２５に繋がっている付け根部分２４ｂを中心として繰り返し中心軸線１ａの方向に変位する。ダイヤフラム２４が変位すると、オイルシールハウス４２のハウス端面４８の外周縁側の部分に干渉するおそれがある。本例では、ハウス端面４８の外周側端面部分４８ａをダイヤフラム２４からセットバックさせてある。よって、中心軸線１ａの方向に変位するダイヤフラム２４が、ボス２５に固定したオイルシールハウス４２のハウス端面４８に干渉することがない。
【００４４】
ここで、ハウス端面４８の外周側端面部分４８ａをボス端面２５ｂに対してセットバックさせると、Ｏリング４５の装着溝４９は、外周側端面部分４８ａの側に隙間４９ａができる。しかしながら、中空波動歯車装置３の動作状態においては、カップ形状の外歯歯車２２の内側は温度上昇により内圧が上昇する。この結果、Ｏリング４５は、装着溝４９の内部において、その半径方向の内側の内周面部分に張り付く方向に変形する。これにより、隙間４９ａを形成したことに起因するＯリングのシール効果の低下が防止される。
【００４５】
なお、上記の中空アクチュエータ１では、中空モーター軸（中空入力軸）７に、締結ボルト２９によって波動発生器２６のプラグ２７を締結固定している。この代わりに、中空モーター軸７の外周面部分にプラグ２７を一体形成し、中空モーター軸７とプラグ２７を単一部品から形成することも可能である。上記の中空アクチュエータ１ではスリーブ３１を配置してあるが、場合によっては、スリーブ３１を省略することも可能である。
【００４６】
また、上記の例では、オイルシールハウス４２を締結ボルト４４によって外歯歯車２２のボス２５に固定している。接着剤を用いてオイルシールハウス４２をボス２５に固定することも可能である。この場合には、接着剤の塗布量を精度良く管理する必要がある。塗布量が少ないと接着固定部分の信頼性が低下する。塗布量が多すぎる場合には、過剰な接着剤の拭き取りが必要になる。接着剤の拭き取りのための作業スペースを確保できない場合には困難である。
【図１】
0006052835.tif 000002
【図２】
0006052835.tif 000003