(57)【要約】      （修正有）【課題】一般的な歯切り加工用の加工機械を用いて加工可能な、コーニングによる干渉を回避可能な歯形を備えた波動歯車装置を提案すること。【解決手段】フレクスプライン３がその開口端３０側からの距離に応じて漸減するコーニングと呼ばれる撓み状態を呈するカップ型あるいはシルクハット型の波動歯車装置において、そのサーキュラスプラインおよびフレクスプライン３の歯形として、歯筋方向に沿って歯底面および歯先面が平行な一定歯丈の歯形を基本とし、その開口端３０側の歯筋端側の歯先面部分にテーパ２４ｄ、３４ｄを付けたものを用いている。この形状の歯形を双方のスプライン３に採用することにより、両スプライン３をコーニングによる干渉が生ずることなく噛み合わせることができ、歯車加工も一般的な加工機械を用いて簡単に行うことが可能になる。【選択図】図５
2011007206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形内周面に内歯が形成されている剛性のサーキュラスプラインと、
半径方向に撓み可能な円筒状胴部、この円筒状胴部の後端に一方の端が連続しているダイヤフラム、このダイヤフラムの他方端に形成されている剛性のボス、および、前記円筒状胴部の開口端側の外周面部分に形成された外歯を備え、前記サーキュラスプラインの内側に配置されているフレクスプラインと、
前記フレクスプラインの円筒状胴部を楕円形に撓めて前記外歯を前記サーキュラスプラインの内歯に対して部分的に噛み合わせ、両歯の噛み合い位置を円周方向に移動させて、両歯の歯数差に応じた相対回転を両スプラインの間に発生させるウエーブジェネレータとを有し、
前記ウエーブジェネレータによって楕円形に撓められた前記円筒状胴部における楕円の長軸位置における半径方向への撓み量は、前記後端から前記開口端に向かうに連れて漸増している波動歯車装置において、
前記外歯は、歯底面および歯先面が平行な一定歯丈の歯形を基本歯形とし、その歯筋方向における前記開口端側の歯丈が当該開口端側の歯筋端に向かって漸減するように、当該歯筋端側の歯先面部分がテーパ面となっており、
前記内歯は、歯底面および歯先面が平行な一定歯丈の歯形を基本歯形とし、その歯筋方向における前記開口端側の歯丈が当該開口端側の歯筋端に向かって漸減するように、当該歯筋端側の歯先面部分がテーパ面となっており、
前記外歯および前記内歯に形成した各テーパ面は、前記ウエーブジェネレータによって噛み合い状態とされた前記内歯および外歯における一方の歯の歯先面が他方の歯の歯元面に干渉することの無いように、それらのテーパ面角度および歯筋方向におけるテーパ面形成範囲が設定されていることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波動歯車装置に用いる前記フレクスプラインの加工方法であって、
前記円筒状胴部、前記ダイヤフラム、前記ボス、および外歯形成部分を備えたフレクスプライン用ブランクを製造し、
当該フレクスプライン用ブランクの開口端側の前記外歯形成部分における前記外歯の歯先面となる部分にテーパ加工を施し、
テーパ加工後の前記外歯形成部分に、直線加工による歯切り加工を施して前記外歯を形成することを特徴とするフレクスプラインの加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載の波動歯車装置に用いる前記サーキュラスプラインの加工方法であって、
内周面部分に内歯形成部分を備えた円環状のサーキュラスプライン用ブランクを製造し、
当該サーキュラスプライン用ブランクの前記内歯形成部分における前記開口端側の歯先面となる部分にテーパ加工を施し、
テーパ加工後の前記内歯形成部分に、直線加工による歯切り加工を施して前記内歯を形成することを特徴とするサーキュラスプラインの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップ状あるいはシルクハット状のフレクスプラインを楕円状に撓めてサーキュラスプラインに対して楕円の長軸両端の部分で噛み合わせ、これら両スプラインの噛み合い位置を円周方向に移動させることにより両スプラインの歯数差に応じた相対回転が両スプラインの間に発生する波動歯車装置に関する。さらに詳しくは、開口端側に向けて半径方向の撓み量が漸増する状態に撓められるカップ状あるいはシルクハット状のフレクスプラインの外歯をフレクスプラインの内歯に対して干渉することなく噛み合わせることのできる外歯歯形および内歯歯形を備えた波動歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波動歯車装置として、カップ状のフレクスプラインを備えたカップ型波動歯車装置、および、シルクハット状のフレクスプラインを備えたシルクハット型波動歯車装置が知られている。これらの波動歯車装置におけるサーキュラスプライン、フレクスプラインの基本的な歯形は直線であるが（特許文献１：米国特許第２，９０６，１４３号明細書）、インボリュート歯形も提案されている（特許文献２：特公昭４５−４１１１７１号公報）。さらに、両スプラインの歯末面の歯形を、サーキュラスプラインに対するフレクスプラインの歯のラック近似による移動軌跡上の噛み合い点の限界点から、当該軌跡の所要の範囲を縮比１／２で相似変換して得られる曲線によって規定する方法も提案されている（特許文献３：特開昭６３−１１５９４３号公報）。
【０００３】
ここで、カップ型およびシルクハット型の波動歯車装置において、楕円形輪郭のウエーブジェネレータによって楕円形に撓められたフレクスプラインは、楕円形の長軸を含む縦断面で切断した場合に、そのダイヤフラム側から開口端側にかけてダイヤフラムからの距離に略比例して撓み量が漸増する撓み状態になる（開口端側からダイヤフラム側にかけて開口端からの距離に略比例して撓み量が漸減する撓み状態になる）。この三次元の撓み状態はコーニングと呼ばれている。
【０００４】
このコーニングのために、両スプラインの歯形を一般的な平歯車において採用されているような歯筋方向における歯丈が同一のものとした場合には、フレクスプラインの開口端側において、一方のスプライン歯の歯先面が他方のスプライン歯の歯底面に干渉してしまい、適切な噛み合い状態を得ることができない。
【０００５】
従来においては、コーニングに起因する歯の干渉を回避するために、フレクスプラインの外歯において、その開口端側の歯先部分および歯底部分に、サーキュラスプラインの側から後退するようにエンドリリーフ加工を施すことが提案されている。このような歯形修正は、例えば、特許文献４（国際公開ＷＯ９６／１９６８３号のパンフレット、第１１図）、特許文献５（実用新案登録第２５３５５０３号公報、図１１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２，９０６，１４３号明細書
【特許文献２】特公昭４５−４１１１７１号公報
【特許文献３】特開昭６３−１１５９４３号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ９６／１９６８３号のパンフレット、第１１図
【特許文献５】実用新案登録第２５３５５０３号公報、図１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような歯形修正が施されている歯形を備えたフレクスプラインの歯切り加工は、一般的な平歯車のように直線加工により行うことができないので、利用できる歯車加工方法が制限されるという問題点がある。
【０００８】
本発明の課題は、この点に鑑みて、一般的な歯切り加工用の加工機械を用いて加工可能な、コーニングによる干渉を回避可能な歯形を備えた波動歯車装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、
円形内周面に内歯が形成されている剛性のサーキュラスプラインと、
半径方向に撓み可能な円筒状胴部、この円筒状胴部の後端に一方の端が連続しているダイヤフラム、このダイヤフラムの他方端に形成されている剛性のボス、および、前記円筒状胴部の開口端側の外周面部分に形成された外歯を備え、前記サーキュラスプラインの内側に配置されているフレクスプラインと、
前記フレクスプラインの円筒状胴部を楕円形に撓めて前記外歯を前記サーキュラスプラインの内歯に対して部分的に噛み合わせ、両歯の噛み合い位置を円周方向に移動させて、両歯の歯数差に応じた相対回転を両スプラインの間に発生させるウエーブジェネレータとを有し、
前記ウエーブジェネレータによって楕円形に撓められた前記円筒状胴部における楕円の長軸位置における半径方向への撓み量は、前記後端から前記開口端に向かうに連れて漸増している波動歯車装置において、
前記外歯は、歯底面および歯先面が平行な一定歯丈の歯形を基本歯形とし、その歯筋方向における前記開口端側の歯丈が当該開口端側の歯筋端に向かって漸減するように、当該歯筋端側の歯先面部分がテーパ面となっており、
前記内歯は、歯底面および歯先面が平行な一定歯丈の歯形を基本歯形とし、その歯筋方向における前記開口端側の歯丈が当該開口端側の歯筋端に向かって漸減するように、当該歯筋端側の歯先面部分がテーパ面となっており、
前記外歯および前記内歯に形成した各テーパ面は、前記ウエーブジェネレータによって噛み合い状態とされた前記内歯および外歯における一方の歯の歯先面が他方の歯の歯元面に干渉することの無いように、それらのテーパ面角度および歯筋方向におけるテーパ面形成範囲が設定されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の波動歯車装置に用いるフレクスプラインにおいては、円筒状胴部、ダイヤフラム、ボス、および外歯形成部分を備えたフレクスプライン用ブランクを製造し、当該フレクスプライン用ブランクの開口端側の外歯形成部分における外歯歯先面となる部分にテーパ加工を施し、テーパ加工後の外歯形成部分に、直線加工による歯切り加工を施して外歯を形成することができる。このように、歯車加工を、一般的な直線状の平歯車の加工と同様に直線加工により行うことができる。よって、従来では困難であったコーニングによる干渉回避用のフレクスプラインの歯車加工を、ワイヤー加工機などの一般的な加工機械を用いて行うことが可能になる。
【００１１】
同様に、本発明の波動歯車装置に用いるサーキュラスプラインにおいては、内周面部分に内歯形成部分を備えた円環状のサーキュラスプライン用ブランクを製造し、当該サーキュラスプライン用ブランクの内歯形成部分における開口端側の内歯歯先面となる部分にテーパ加工を施し、テーパ加工後の内歯形成部分に、直線加工による歯切り加工を施して内歯を形成することができる。この場合においても一般的な加工機械を用いて干渉回避用の内歯を加工することが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の波動歯車装置では、そのサーキュラスプラインおよびフレクスプラインの歯形として、歯筋方向に沿って歯底面および歯先面が平行な一定歯丈の歯形を基本とし、その開口端側の歯筋端側の歯先面部分にテーパを付けたものを用いている。この形状の歯形を双方のスプラインに採用することにより、両スプラインをコーニングによる干渉が生ずることなく噛み合わせることができ、歯車加工も一般的な加工機械を用いて簡単に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用したカップ型の波動歯車装置の斜視図および概略正面図である。
【図２】図１の波動歯車装置の縦断面図である。
【図３】図１のカップ状のフレクスプラインのコーニングを示す説明図である。
【図４】（ａ）はコーニングによる両スプラインの干渉状態を示す説明図であり、（ｂ）は本発明を適用した歯形を示す説明図である。
【図５】両スプラインの歯車加工工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明を適用した波動歯車装置を説明する。
【００１５】
図１および図２は、カップ型の波動歯車装置を示す縦断面図および概略正面図である。カップ型の波動歯車装置１は、剛性のサーキュラスプライン２と、この内側に配置されたカップ状のフレクスプライン３と、この内側に装着された楕円形のウエーブジェネレータ４から構成されている。カップ状のフレクスプライン３はウエーブジェネレータ４によって楕円状に撓められた状態にある。ウエーブジェネレータ４が回転すると、これら両スプラインの噛み合い位置を円周方向に移動して、両スプライン２、３の歯数差に応じた相対回転が両スプライン２、３の間に発生する。
【００１６】
図３はコーニングによるフレクスプライン３の撓み状態を示す説明図であり、（ａ）は変形前の状態を示す縦断面図であり、（ｂ）はウエーブジェネレータ４によって楕円状に撓められた場合における楕円形の長軸３ａを含む断面における撓み状態を示す縦断面図であり、（ｃ）は楕円状に撓められた場合における楕円形の短軸３ｂを含む断面における撓み状態を示す縦断面図である。
【００１７】
楕円形の長軸上においては、図３（ｂ）から分かるように、フレクスプライン３は、コーニングによって、その円筒状胴部３１の開口端３０において半径方向外方への撓み量が最大となり、円筒状胴部３１の後端に連続しているダイヤフラム３２に向けて開口端３０からの距離に比例して撓み量が漸減している。楕円形の短軸上においては、図３（ｃ）から分かるように、半径方向の内側への撓み量が漸減している。ダイヤフラム３２の内周縁には円盤状をした剛性のボス３３が一体形成されている。
【００１８】
なお、シルクハット形のフレクスプライン３Ａの場合には、破線で示すように、ダイヤフラム３２Ａが半径方向の外方に広がっており、その外周縁に円環形状をした剛性のボス３３Ａが一体形成されている。この場合においてもフレクスプライン３Ａにはコーニングが発生する。
【００１９】
図４（ａ）はコーニングによる両スプライン２、３の噛み合いの干渉を示す説明図である。ここで、サーキュラスプライン２の内歯２４の歯形２４Ａが、その歯底面２４ａおよび歯先面２４ｂが平行であり、歯筋方向の全体に沿って一定歯丈の直線歯形あるいはインボリュート歯形であるとする。同様に、フレクスプライン３の外歯３４の歯形３４Ａは、その歯底面３４ａおよび歯先面３４ｂが平行であり、歯筋方向の全体に亘って一定歯丈の直線歯形あるいはインボリュート歯形であるとする。この場合には、内歯２４と外歯３４は、コーニングによって、フレクスプライン３の開口端３０の側の歯筋端３４ｃ、２４ｃの側の部分において他方の歯底面３４ａ、２４ａと干渉してしまう。図においては干渉部分を斜線で示してある。
【００２０】
そこで、本例のサーキュラスプライン２においては、図４（ｂ）に示すように、内歯歯形２４Ａにおける開口端３０の側の歯筋端部分の歯先面部分に平坦なテーパ面２４ｄを形成した歯形２４Ｂを用いている。同様に、フレクスプライン３においては、外歯３４における開口端３０の側の歯筋端部分の歯先面部分に平坦なテーパ面３４ｄを形成した歯形３４Ｂを用いている。ここで、各テーパ面２４ｄ、３４ｄの角度θ（２４）、θ（３４）、および、各テーパ面２４ｄ、３４ｄの歯筋端２４ｃ、３４ｃからの歯筋方向の長さＬ（２４）、Ｌ（３４）はコーニングによる干渉を回避できるように設定される。
【００２１】
図５は、外歯３４を備えたフレクスプライン３の加工方法を示す説明図である。まず、図５（ａ）に示すように、円筒状胴部３１、ダイヤフラム３２、ボス３３、および外歯形成部分３６を備えたフレクスプライン用ブランク３７を製造する。次に、図５（ｂ）に示すように、フレクスプライン用ブランク３７の開口端側の外歯形成部分３６における外歯歯先面３４ｂとなる部分にテーパ加工を施して、一定角度の平坦なテーパ面３４ｄを付ける。次に、図５（ｃ）に示すように、ブランク３７におけるテーパ加工後の外歯形成部分３６に、一般的な歯車加工機械を用いて、直線加工による歯切り加工を施して、テーパ付き外歯３４を形成する。この後は所定の表面処理などの後処理が施される。
【００２２】
内歯２４を備えたサーキュラスプライン２の場合も同様であり、図５（ｄ）に示すように、内周面部分に内歯形成部分２６を備えた円環状のサーキュラスプライン用ブランク２７を製造する。次に、図５（ｅ）に示すように、サーキュラスプライン用ブランク２７の内歯形成部分２６におけるフレクスプライン開口端側に位置する歯筋方向の歯先面部分にテーパ加工を施して、一定角度の平坦なテーパ面２４ｄを付ける。この後は、図５（ｆ）に示すように、テーパ加工後の内歯形成部分２６に、直線加工による歯切り加工を施してテーパ付き内歯２４を形成する。
【００２３】
なお、上記の例はカップ型の波動歯車装置についてのものであるが、シルクハット型の波動歯車装置のサーキュラスプラインの内歯およびフレクスプラインの外歯も、上記の例と同様な歯形を用いることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  波動歯車装置
２  サーキュラスプライン
３、３Ａ  フレクスプライン
３ａ  長軸
３ｂ  短軸
４  ウエーブジェネレータ
２４  内歯
２４Ａ  内歯歯形
２４Ｂ  歯形
２４ａ  歯底面
２４ｂ  歯先面
２４ｃ  歯筋端
２４ｄ  テーパ面
２６  内歯形成部分
２７  ブランク
３０  開口端
３１  円筒状胴部
３２、３２Ａ  ダイヤフラム
３３、３３Ａ  ボス
３４  外歯
３４Ａ  歯形
３４Ｂ  歯形
３４ａ  歯底面
３４ｂ  歯先面
３４ｃ  歯筋端
３４ｄ  テーパ面
３６  外歯形成部分
３７  ブランク
θ（２４）、θ（３４）  テーパ面角度
Ｌ（２４）、Ｌ（３４）  テーパ面の長さ
【図１】
2011007206.tif 000003
【図２】
2011007206.tif 000004
【図３】
2011007206.tif 000005
【図４】
2011007206.tif 000006
【図５】
2011007206.tif 000007