(57)【要約】【課題】      軽量・高モーメント剛性で、かつ大きい許容モーメント容量を持ち、大きいトルクを伝達できるシルクハット型波動歯車装置を提供する。【解決手段】  波動歯車装置１０は、内歯２１が形成され環状のサーキュラスプライン２０と、内歯２１に部分的に噛み合う外歯３１が形成された外歯部３１を有し、可撓性の薄肉のシルクハット状のフレクスプライン３０と、フレクスプライン３０を撓ませながらサーキュラスプライン２０に対して回転させるウェーブジェネレー夕４０と備えている。薄型クロスローラーベアリング５０は内輪５１と外輪５２を有する止めリング６０をサーキュラスプライン２０の側面に止めて内輪５１を軸方向に固定し、ボス３２を通るボルト７で端板８０をケース７０の側面に締結して外輪５２を軸方向に固定している。止めリング６０、ケース７０および端板８０としてアルミ、ナイロン、樹脂などの軽量材料を使用する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯が形成された環状の内歯歯車と、該内歯歯車の内側に配置され、前記内歯に部分的に噛み合う外歯が形成された外歯部を有する可撓性の外歯歯車と、該外歯歯車の内側に配置されて該外歯歯車を撓ませながら前記内歯歯車に対して回転させる波動発生器とを備えており、
前記外歯歯車は、外部部材に固定するためのボス部と、前記外歯部および前記ボス部を接続する接続部とを有し、
前記内歯歯車の半径方向外側位置に軸受鋼材製の内輪と外輪とを有する薄型クロスローラーベアリングが配置され、
前記内歯歯車と別部材の止めリングを前記ベアリング内輪を挟むように配置し、該止めリングをボルトで前記内歯歯車の側面に固定して前記クロスローラーベアリングの内輪を軸方向に固定し、前記クロスローラーベアリングの外輪をケースの軸方向側方に挿入し、該ベアリング外輪を挟むようにして前記外歯車のボス部を通るボルトで端板を前記ケースの側面に固定して前記クロスローラーベアリングの外輪を軸方向に固定したことを特徴とするシルクハット型波動歯車装置。
【請求項２】
分離された前記止めリング、前記ケースおよび前記端板の材料として、アルミ、ナイロン、樹脂などの軽量材料を使用したことを特徴とする請求項１に記載のシルクハット型波動歯車装置。
【請求項３】
前記薄型クロスローラーベアリングとして、少なくとも片側シール付きタイプのクロスロ−ラーペアリングを使用したことを特徴とする請求項１または２に記載のシルクハット型波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量化し且つ高負荷容量を持つシルクハット型波動歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来知られているシルクハット型波動歯車装置では、主軸受の外輪がケースとして使われるとともに主軸受の内輪の内周面に内歯歯車が形成されている。（例えば、特許文献１、２参照）
【特許文献１】特開平９−２８０３２５公報
【特許文献２】特開平９−２５０６０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のシルクハット型波動歯車装置においては、主軸受内輪の内周面に内歯歯車を加工するために、内輪の材料は内歯歯車用材の鋳物材に限定されてしまい、同時に外輪も鋳物材となってしまう。
クロスローラーベアリングの内・外輪が鋳物材であると、普通の軸受鋼材ベアリングより強度が弱くなる。このため、クロスロ−ラーベアリングのモーメント剛性や許容モーメント容量も軸受鋼材ベアリングより小さくなることがわかった。
更に、従来のシルクハット型波動歯車装置においては、内・外輪はそれぞれ一体物であり、分割できず、装置全体の重さの中で重要な割合を占め、しかも強度が必要なためこれらの材料としてアルミ、ナイロン、樹脂などの軽量材料を使用することができない。そのため、装置全体の更なる軽量化を図ることが困難である。
【０００４】
本発明は、従来装置より軽量化し且つ高モーメント剛性と高許容モーメント容量を持つ波動歯車装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の波動歯車装置は、内歯が形成された環状の内歯歯車と、該内歯歯車の内側に配置され、前記内歯に部分的に噛み合う外歯が形成された外歯部を有する可撓性の外歯歯車と、該外歯歯車の内側に配置されて該外歯歯車を撓ませながら前記内歯歯車に対して回転させる波動発生器とを備えており、
前記外歯歯車は、外部部材に固定するためのボス部と、前記外歯部および前記ボス部を接続する接続部とを有し、
前記内歯歯車の半径方向外側位置に軸受鋼材製の内輪と外輪とを有する薄型クロスローラーベアリングが配置され、
前記内歯歯車と別部材の止めリングを前記ベアリング内輪を挟むように配置し、該止めリングをボルトで前記内歯歯車の側面に固定して前記クロスローラーベアリングの内輪を軸方向に固定し、前記クロスローラーベアリングの外輪をケースの軸方向側方に挿入し、該ベアリング外輪を挟むようにして前記外歯車のボス部を通るボルトで端板を前記ケースの側面に固定して前記クロスローラーベアリングの外輪を軸方向に固定したことを特徴とするシルクハット型波動歯車装置により上述した目的を達成する。
【０００６】
従来の主軸受、内歯歯車およびケースが一体構造であったのに対し、本発明の波動歯車装置においては、止めリング、ケースおよび端板を配置することにより、内歯歯車、止めリング、薄型クロスローラーベアリング、ケースおよび端板に分けられ、分離された止めリング、ケースおよび端板の材料は鋼材や鋳物材にこだわらず、アルミ、ナイロン、樹脂などの軽量材料を使用することにより装置の軽量化を図ることができた。
【０００７】
また、この分離構造により、クロスローラーベアリングの内・外輪材料は軸受鋼材のままとすることができたので、従来の鋳物材からなる内・外輪のクロスローラーベアリング波動歯車装置構造の低モーメント剛性や低許容モーメント容量問題を克服し、波動歯車装置により大きいモーメント剛性と大きい許容モーメントを持たせることができた。
【０００８】
本発明においては、シール付きタイプの薄型クロスローラーベアリングを使用することができるので、この場合は端板と内歯歯車との間にオイルシールを配置することが不要となる。
【０００９】
本発明の外歯車は、外歯車の歯とボス部を円弧で繋ぐ新構造を使用することができるので、この場合には従来よりトルク容量アップすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来のシルクハット型波動歯車装置よりも軽量化し且つ高モーメント剛性と高許容モーメント容量を持つ波動歯車装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。本発明の実施形態に係る波動歯車装置の構成について先ず説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態に係るシルクハット型波動歯車装置１０は、内歯２１が形成された環状の内歯歯車からなる厚肉のサーキュラスブライン２０と、サーキュラスプライン２０の内側に配置され、内歯２１に部分的に噛み合う外歯３１が形成された外歯部３１を有する可撓性の外歯歯車からなる薄肉のシルクハット状のフレクスプライン３０と、フレクスプライン３０の内側に配置されてフレクスプライン３０を撓ませながらサーキュラスプライン２０に対して回転させる波動を発生するウェーブジェネレータ４０とを備えている。
【００１３】
フレクスプライン３０は、外部部材（図示せず）に固定するためのボス部３２並びにボス部３２および外歯部３１を接続する接続部３３を有している。
【００１４】
ウェーブジェネレータ４０は、楕円形状のカム４１と、カム４１の外周部に組み込まれた薄肉ベアリング４２とからなっている。
【００１５】
サーキュラスプライン２０の半径方向外側位置に内輪５１と外輪５２とからなる薄型クロスローラーベアリング５０が配置されている。サーキュラスプライン２０の軸方向側方に、止めリング６０を配置し、ボルト６１で止めリング６０を内歯歯車２０の側面に止めてクロスローラーベアリング５０の内輪５１を軸方向に固定している。
また、ベアリングの外輪５２を軸方向に固定するために、フレクスプライン３０のボス部３２の側方にケース７０および端板８０を配置し、ベアリング外輪５２をケース７０の内側凹部に挿入し、ボス３２を貫通したボルト７１により端板８０をケース７０の側面に締結してクロスローラーベアリング５０の外輪５２を軸方向に固定する。
クロスローラーベアリング５０として内・外輪の両側、または片側にシール５３が付いているシール付ベアリングを用いてもよく、このようにすると、端板８０とサーキュラスプライン２０との間にオイルシールを配置する必要がなくなる。
【００１６】
本発明の波動歯車装置１０では、従来装置のようにクロスローラーベアリング５０の内・外輪を機械加工しないので、クロスローラーベアリング５０として軸受鋼材製の内輪５１および外輪５２を使用できる。このため、内・外輪を鋳物材とした従来装置に比較し、より大きいモーメント剛性と大きな許容モーメント容量を持たせることが可能となる。また、内・外輪以外の止めリング６０、ケース７０および端板８０の材料をアルミ、ナイロン、樹脂などの軽量材料を使用することにより、従来よりかなり軽量化することが可能である。
【００１７】
更に本発明の波動歯車装置１０は円弧状接続部３３を有するフレクスプライン３０を使用し、この円弧状接続部３３の形状寸法や肉厚さの分布に対して最適化設計を行うことにより、従来より大きいトルクを伝達することができる。
【００１８】
次に、本実施例のシルクハット型波動歯車装置１０の動作について説明する。
【００１９】
例えば、シルクハット型波動歯車装置１０、サーキュラスプライン２０、フレクスプライン３０のボス部３２、ウェーブジェネレータ４０のカム４１がそれぞれ産業ロボットのケーシング、出力軸、入力軸に固定された状態で、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力軸から回転運動が入力されると、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力された回転運動をシルクハット型波動歯車装置の内部で減速しフレクスブライン３０のボス部３２から出力軸に出力する。
【００２０】
また、産業ロボットのアームから負荷モーメントが出力軸であるケース７０に掛けられると想定すると、この負荷モーメントはクロスローラーベアリング５０を通して、内歯歯車２０に伝えられる。内歯歯車は側面にあるタップ穴でケーシングに固定されているので、負荷モーメントはケーシングに掛けられるようになる。
【００２１】
シルクハット型波動歯車装置１０は、ウェーブジェネレータ４０のカム４１に入力された回転運動を内部で減速しフレクスプライン３０のボス部３２から出力するとき、サーキュラスプライン２０からフレクスプライン３０にトルクが伝達される。本実施例においては、図１および図２に示すように、フレクスプライン３０の回転軸３０ａを通る平面で切断したときのフレクスプライン３０の接続部３３の断面形状は、大きな半径の曲線からなる略１／４得んの長さとなっており、外歯部３１およびボス部３２側から略中央に向けて厚みが漸減する円弧状としている。これにより、サーキュラースプライン２０からフレクスプライン３０に伝達されたトルクによってフレクスプライン３０の一部に応力が集中することが従来装置より抑制することができる。
【００２２】
クロスローラーベアリング５０にかけられる負荷モーメントはクロスローラーベアリング５０のモーメント剛性により受けられるが、本発明のクロスローラーベアリング５０の内・外輪５１と５２の材料は軸受鋼材であるので、鋳物材を用いた従来構造よりかなり高い接触強度とモーメント剛性を持つので、従来より大きい負荷モーメントを受けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明に係る波動歯車装置は、従来のものより軽量・高モーメント剛性で且つ大きい負荷トルクと大きい許容モーメントを伝達できる効果を有し、産業ロボット分野、航空宇宙分野、半導体分野、医療機器分野等に使用される波動歯車装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の波動歯車装置の側面断面図である。
【図２】本発明の波動歯車装置の主軸受部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  シルクハット型波動歯車装置
２０  サーキュラスプライン（内歯歯車）
２１  内歯
３０  フレクスプライン（外歯歯車）
３０ａ  回転軸
３１  外歯部
３２  ボス部
３３  接続部
４０  ウェーブジェネレータ（波動波生器）
４１  カム
４２  玉軸受
５０  クロスローラーベアリング
５１  クロスローラーベアリングの内輪
５２  クロスローラーベアリングの外輪
５３  クロスローラーベアリングのシール
６０  止めリング
６１  ボルト
７０  ケース
７１  ボルト
８０  端板
【図１】
2007016838.tif 000003
【図２】
2007016838.tif 000004