(57)【要約】  波動歯車装置（１）の外歯歯車（４）は、静止側の第１内歯（２ａ）にかみ合い可能な第１外歯（７）と、駆動側の第２内歯（３ａ）にかみ合い可能な第２外歯（８）を備え、第１、第２外歯（７，８）の歯数Ｚｆ１、Ｚｆ２が異なる。第１内歯（２ａ）の歯数Ｚｃ１は第１外歯（７）の歯数Ｚｆ１より多い。第２内歯（３ａ）の歯数Ｚｃ２は第２外歯（８）の歯数Ｚｆ２より少ない。歯数の異なる第１、第２外歯（７，８）を備えた外歯歯車（４）を利用して、速比が３０未満の低減速比の波動歯車装置を実現できる。
2015001974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１内歯が形成されている剛性の第１内歯歯車と、
前記第１内歯歯車に同軸に並列配置され、第２内歯が形成されている剛性の第２内歯歯車と、
前記第１、第２内歯歯車の内側に同軸に配置され、半径方向に撓み可能な円筒体の外周面に、前記第１内歯にかみ合い可能な第１外歯および前記第２内歯にかみ合い可能で前記第１外歯とは歯数が異なる第２外歯が形成されている可撓性の外歯歯車と、
前記外歯歯車を半径方向に撓めて、前記第１外歯を前記第１内歯に部分的にかみ合わせ、前記第２外歯を前記第２内歯に部分的にかみ合わせる波動発生器と、
を有しており、
前記第１外歯の歯数は前記第１内歯の歯数とは異なり、前記第２外歯の歯数は前記第２内歯の歯数とは異なる、
デュアルタイプの波動歯車装置。
【請求項２】
前記第１外歯の歯数は前記第１内歯の歯数よりも少なく、
前記第１内歯の歯数と前記第２内歯の歯数は同一である、
請求項１に記載の波動歯車装置。
【請求項３】
前記波動発生器は回転入力要素であり、
前記第１内歯歯車および前記第２内歯歯車のうち、一方は回転しないように固定された静止側内歯歯車であり、他方は減速回転出力要素である駆動側内歯歯車である、
請求項１に記載の波動歯車装置。
【請求項４】
前記波動発生器は、前記外歯歯車を楕円状に撓めて、前記第１外歯を前記第１内歯に対して円周方向の２か所の部位でかみ合わせ、前記第２外歯を前記第２内歯に対して円周方向の２か所の部位でかみ合わせており、
前記第１外歯の歯数と前記第２外歯の歯数の差は、ｎを整数とすると、２ｎ枚である、
請求項１に記載の波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の内歯歯車、半径方向に撓み可能な円筒状の外歯歯車、および、波動発生器を備えた波動歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラット型の波動歯車装置は、一般に、回転しないように固定される静止側内歯歯車と、回転入力要素である波動発生器と、減速回転出力要素である駆動側内歯歯車と、静止側内歯歯車および駆動側内歯歯車にかみ合い可能な半径方向に撓み可能な円筒状の外歯歯車とを備えている。典型的な波動歯車装置では、外歯歯車は楕円状に撓められて静止側および駆動側の内歯歯車に対して楕円形状の長軸両端の位置でかみ合っている。【０００３】
特許文献１には、静止側内歯歯車の歯数が外歯歯車より２枚多く、駆動側内歯歯車の歯数が外歯歯車と同一の一般的な波動歯車装置が記載されている。外歯歯車では、静止側内歯歯車にかみ合う外歯部分と駆動側内歯歯車にかみ合う外歯部分とが歯幅方向に二分されている。波動発生器が回転すると、外歯歯車が、静止側内歯歯車との歯数差に応じた速比で減速回転する。外歯歯車と一体回転する駆動側内歯歯車から、外歯歯車の減速回転が出力される。【０００４】
波動歯車装置は、大きな減速比を得ることが可能であり、バックラッシが無く応答性が良いという特徴を有している。しかし、場合によって、低減速比の波動歯車減速機が望まれる場合がある。波動歯車装置では、速比を小さくすると、外歯歯車の半径方向への撓み量も多くなる。外歯歯車が撓みながら内歯歯車にかみ合う等の波動歯車減速機の機械的特性、機械的性能等を考慮して、一般的に波動歯車減速機の速比は５０以上とされており、３０未満、例えば２０〜１５程度の低い速比を得ることが困難である。【０００５】
特許文献２には、静止側内歯歯車の歯数が外歯歯車よりも２枚多く、駆動側内歯歯車の歯数が外歯歯車よりも２枚少ない波動歯車装置が記載されている。この波動歯車装置では、波動発生器が回転すると、外歯歯車が、静止側内歯歯車との歯数差に応じた速比で減速回転する。外歯歯車の回転は、当該外歯歯車と駆動側内歯歯車との間の歯数差に応じた速比で増速されて、駆動側内歯歯車から出力される。駆動側内歯歯車から出力される回転は、波動発生器への入力回転に対して、速比５０よりも小さな速比で減速された減速回転になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１２２１４号公報
【特許文献２】特開平０２−２７５１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は３０未満の低い速比を容易に実現可能な波動歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の波動歯車装置は、
第１内歯が形成されている剛性の第１内歯歯車と、
前記第１内歯歯車に同軸に並列配置され、第２内歯が形成されている剛性の第２内歯歯車と、
前記第１、第２内歯歯車の内側に同軸に配置され、半径方向に撓み可能な円筒体の外周面に、前記第１内歯にかみ合い可能な第１外歯および前記第２内歯にかみ合い可能で前記第１外歯とは歯数が異なる第２外歯が形成されている可撓性の外歯歯車と、
前記外歯歯車を半径方向に撓めて、前記第１外歯を前記第１内歯に部分的にかみ合わせ、前記第２外歯を前記第２内歯に部分的にかみ合わせる波動発生器と、
を有しており、
前記第１外歯の歯数は前記第１内歯の歯数とは異なり、前記第２外歯の歯数は前記第２内歯の歯数とは異なる、
ことを特徴としている。【０００９】
本明細書においては、撓み可能な円筒体の外周面に、歯数が異なる第１、第２外歯が形成されている外歯歯車を備えた波動歯車装置を、「デュアルタイプの波動歯車装置」と呼ぶものとする。【００１０】
本発明のデュアルタイプの波動歯車装置において、第１内歯の歯数をＺｃ１、第２内歯の歯数をＺｃ２、第１外歯の歯数をＺｆ１、第２外歯の歯数をＺｆ２とすると、第１内歯歯車と第１外歯を備えた外歯歯車との間の速比Ｒ１、第２内歯歯車と第２外歯を備えた外歯歯車との間の速比Ｒ２、および、波動歯車装置の速比Ｒは、それぞれ次のように表される。
Ｒ１＝１／｛（Ｚｆ１−Ｚｃ１）／Ｚｆ１｝
Ｒ２＝１／｛（Ｚｆ２−Ｚｃ２）／Ｚｆ２｝
Ｒ＝（Ｒ１・Ｒ２−Ｒ１）／（−Ｒ１＋Ｒ２）【００１１】
本発明のデュアルタイプの波動歯車装置によれば、５０未満、例えば、３０よりも大幅に低い速比を得ることが可能である。また、従来とは異なり、外歯歯車の外歯として、歯数、モジュールの異なる第１外歯および第２外歯が形成されている。よって、速比設定のための設計の自由度が高く、低い速比の波動歯車装置を従来に比べて、容易に実現できる。【００１２】
ここで、一般的に、第１外歯の歯数Ｚｆ１は第１内歯の歯数Ｚｃ１とは異なり、第２外歯の歯数Ｚｆ２は第２内歯の歯数Ｚｃ２とは異なる。例えば、第１外歯の歯数Ｚｆ１を第１内歯の歯数Ｚｃ１よりも少なくし、第１内歯の歯数Ｚｃ１と第２内歯の歯数Ｚｃ２を同一とすることができる。【００１３】
また、波動発生器が回転入力要素とされ、第１内歯歯車および第２内歯歯車のうち、一方が回転しないように固定された静止側内歯歯車とされ、他方が減速回転出力要素である駆動側内歯歯車とされる。【００１４】
外歯歯車は、波動発生器によって、楕円状、スリーローブ状等の非円形に撓められる。これにより、外歯歯車は、剛性の内歯歯車に対して、円周方向に離れた複数の位置においてかみ合う。一般的には、外歯歯車は楕円状に撓められて、円周方向において１８０度離れた２か所（楕円形状の長軸の両端位置）でかみ合う。この場合には、第１外歯の歯数Ｚｆ１と第２外歯の歯数Ｚｆ２の差は、ｎを整数とすると、２ｎ枚とされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用したデュアルタイプの波動歯車装置の端面図、縦断面図および部分拡大断面図である。
【図２】図１のデュアルタイプの波動歯車装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したデュアルタイプの波動歯車装置の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係るデュアルタイプの波動歯車装置（以下、単に「波動歯車装置」と呼ぶ。）を示す端面図、縦断面図および部分拡大断面図であり、図２はその模式図である。波動歯車装置１は、例えば減速機として用いられ、円環状の剛性の第１内歯歯車２と、円環状の剛性の第２内歯歯車３と、半径方向に撓み可能な円筒状の外歯歯車４と、楕円状輪郭の波動発生器５とを備えている。
【００１８】
第１、第２内歯歯車２、３は、中心軸線１ａの方向に、僅かな隙間で、並列配置されている。第１内歯歯車２は回転しないように固定された静止側内歯歯車であり、その第１内歯２ａの歯数はＺｃ１である。第２内歯歯車３は回転自在の状態に支持された駆動側内歯歯車であり、その第２内歯３ａの歯数はＺｃ２である。第２内歯歯車３は波動歯車装置１の減速回転出力要素である。
【００１９】
外歯歯車４は、第１、第２内歯歯車２、３の内側に同軸に配置されている。外歯歯車４は、半径方向に撓み可能な円筒体６と、この円筒体６の円形外周面に形成した第１外歯７および第２外歯８を備えている。第１外歯７は、円筒体６の円形外周面において、中心軸線１ａの方向における一方の側に形成され、第２外歯８は他方の側に形成されている。
【００２０】
すなわち、第１外歯７は第１内歯２ａに対峙する側に形成され、その歯数はＺｆ１であり、第１内歯２ａにかみ合い可能である。第２外歯８は第２内歯３ａに対峙する側に形成され、その歯数はＺｆ２であり、第２内歯３ａにかみ合い可能である。これらの歯数Ｚｆ１、Ｚｆ２は異なる。第１外歯７と第２外歯８の間は、中心軸線１ａの方向において、僅かに離れている。
【００２１】
波動発生器５は、楕円状輪郭の剛性プラグ９と、この剛性プラグ９の楕円状外周面に装着したウエーブベアリング１０を備えている。ウエーブベアリング１０は半径方向に撓み可能な内外輪を備えたボールベアリングである。波動発生器５は外歯歯車４の円筒体６の内周面に嵌め込まれており、外歯歯車４を楕円状に撓めている。楕円状に撓められた外歯歯車４は、その楕円形状の長軸Ｌ１の両端位置において、第１、第２内歯歯車２、３にかみ合っている。すなわち、第１外歯７が長軸Ｌ１の両端位置において第１内歯２ａにかみ合っており、第２外歯８が長軸の両端位置において第２内歯３ａにかみ合っている。
【００２２】
波動発生器５は波動歯車装置１の入力回転要素である。当該波動発生器５の剛性プラグ９は軸穴９ａを備えており、ここに、入力回転軸１１（図２参照）が同軸に連結固定される。例えば、モーター出力軸が連結固定される。波動発生器５が回転すると、外歯歯車４の第１外歯７と静止側の第１内歯２ａのかみ合い位置、および、外歯歯車４の第２外歯８と駆動側の第２内歯３ａのかみ合い位置が円周方向に移動する。
【００２３】
第１外歯７の歯数Ｚｆ１と第２外歯８の歯数Ｚｆ２とは異なり、本例では第２外歯の歯数Ｚｆ２の方が多い。また、第１内歯２ａの歯数Ｚｃ１は第１外歯７の歯数Ｚｆ１とは異なり、本例では、第１内歯２ａの歯数Ｚｃ１の方が多い。第２内歯３ａの歯数Ｚｃ２と第２外歯８の歯数Ｚｆ２とは異なり、本例では、第２内歯３ａの歯数Ｚｃ２の方が少ない。
【００２４】
本例では、外歯歯車４が楕円状に撓められて円周方向の２か所で内歯歯車２、３にかみ合う。したがって、第１外歯７の歯数Ｚｆ１と第２外歯８の歯数Ｚｆ２との差は、ｎ０を正の整数とすると、２ｎ０枚である。同様に、第１内歯２ａの歯数Ｚｃ１と第１外歯７の歯数Ｚｆ１との差は、ｎ１を正の整数とすると、２ｎ１枚である。第２内歯３ａの歯数Ｚｃ２と第２外歯８の歯数Ｚｆ２との差は、ｎ２を正の整数とすると、２ｎ２枚である。
Ｚｆ１＝Ｚｆ２＋２ｎ０
Ｚｃ１＝Ｚｆ１＋２ｎ１
Ｚｃ２＝Ｚｆ２−２ｎ２
【００２５】
具体例として、各歯数は次のように設定される（ｎ０＝ｎ１＝ｎ２＝１）。
Ｚｃ１＝６２
Ｚｆ１＝６０
Ｚｃ２＝６２
Ｚｆ２＝６４
【００２６】
第１内歯歯車２と第１外歯７の間の速比Ｒ１、第２内歯歯車３と第２外歯８の間の速比Ｒ２は、それぞれ次のようになる。
ｉ１＝１／Ｒ１＝（Ｚｆ１−Ｚｃ１）／Ｚｆ１＝（６０−６２）／６０＝−１／３０
ｉ２＝１／Ｒ２＝（Ｚｆ２−Ｚｃ２）／Ｚｆ２＝（６４−６２）／６４＝１／３２
したがって、Ｒ１＝−３０、Ｒ２＝３２が得られる。
【００２７】
波動歯車装置１の速比Ｒは、速比Ｒ１、Ｒ２を用いて、次式で表される。よって、本発明によれば、大幅に小さな速比（低減速比）の波動歯車装置を実現できる。（なお、速比のマイナス符号は、出力回転の方向が入力回転の方向とは逆方向であることを示す。）
Ｒ＝（Ｒ１・Ｒ２−Ｒ１）／（−Ｒ１＋Ｒ２）
＝（−３０×３２＋３０）／（３０＋３２）
＝−９３０／６２
＝−１５
【００２８】
（その他の実施の形態）
なお、図１、図２の例では、第１内歯歯車２を静止側内歯歯車、第２内歯歯車３を駆動側内歯歯車としている。逆に、第１内歯歯車２を駆動側内歯歯車、第２内歯歯車３を静止側内歯歯車とすることもできる。
【００２９】
また、外歯歯車４は、波動発生器５によって、楕円状以外の非円形形状、例えば、スリーローブ状等の非円形形状に撓めることができる。非円形に撓めた外歯歯車と内歯歯車のかみ合い箇所の数をｈ（ｈ：２以上の正の整数）とすると、両歯車の歯数差は、ｈ・ｐ（ｐ：正の整数）に設定すればよい。
【図１】
2015001974.tif 000003
【図２】
2015001974.tif 000004
【国際調査報告】
2015001974.tif 000005
2015001974.tif 000006
2015001974.tif 000007
2015001974.tif 000008