(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれた波動発生器とを有し、当該波動発生器は前記可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて部分的に前記剛性内歯歯車に噛み合わせると共に、当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させることにより、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車の間に歯数差に応じた相対回転を発生させるようになっている波動歯車装置において、
前記波動発生器は、所定の輪郭形状をした剛性カム板と、この剛性カム板の中心に開けた挿入孔に挿入したハブとを備えており、
当該波動発生器は、更に、当該波動発生器を経由して前記可撓性外歯歯車の側に伝達されるトルクを制限するためのトルクリミット機構を備えており、
当該トルクリミット機構は、前記剛性カム板と前記ハブの間を、所定値以上のトルク伝達によって回転方向に滑りが発生するように締結することにより構成されており、
前記波動発生器は、前記ハブとして、前記剛性カム板の中心に開けた嵌入孔に嵌め込まれたオルダム機構付きの外側環状ハブと、この外側環状ハブの内側に挿入された内側環状ハブとを備えており、
前記トルクリミット機構は、前記内側環状ハブにおける軸線方向の一方の端に形成した半径方向の外側に広がった環状フランジと、当該内側環状ハブの軸線方向の他方の端の外周面に形成した雄ねじと、この雄ねじに螺合可能な雌ねじが内周面に形成されたナットとを備え、当該ナットにより前記外側環状ハブは前記環状フランジの側に押しつけられていることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項２】
環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれた波動発生器とを有し、当該波動発生器は前記可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて部分的に前記剛性内歯歯車に噛み合わせると共に、当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させることにより、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車の間に歯数差に応じた相対回転を発生させるようになっている波動歯車装置において、
前記波動発生器は、所定の輪郭形状をした剛性カム板と、この剛性カム板の中心に開けた挿入孔に挿入したハブとを備えており、
当該波動発生器は、更に、当該波動発生器を経由して前記可撓性外歯歯車の側に伝達されるトルクを制限するためのトルクリミット機構を備えており、
当該トルクリミット機構は、前記剛性カム板と前記ハブの間を、所定値以上のトルク伝達によって回転方向に滑りが発生するように締結することにより構成されており、
前記トルクリミット機構は、前記ハブにおける軸線方向の一方の端に形成した半径方向の外側に広がった環状フランジと、当該環状ハブの軸線方向の他方の端の外周面に形成した雄ねじと、この雄ねじに螺合可能な雌ねじが内周面に形成されたナットとを備え、当該ナットにより前記剛性カム板は前記環状フランジの側に押しつけられていることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項３】
請求項２において、前記ハブは、当該ハブが連結される入力軸に一体化されていることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項４】
請求項３において、前記雄ねじと前記ナットの代わりに、前記入力軸の端面に形成した軸線方向に延びるボルト孔と、このボルト孔にねじ込み可能な締結用ボルトとを有し、当該締結用ボルトによって前記剛性カム板は前記環状フランジの側に押しつけられていることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項５】
環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれた波動発生器とを有し、当該波動発生器は前記可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて部分的に前記剛性内歯歯車に噛み合わせると共に、当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させることにより、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車の間に歯数差に応じた相対回転を発生させるようになっている波動歯車装置において、
前記波動発生器は、所定の輪郭形状をした剛性カム板と、この剛性カム板の中心に開けた挿入孔に挿入したハブとを備えており、
当該波動発生器は、更に、当該波動発生器を経由して前記可撓性外歯歯車の側に伝達されるトルクを制限するためのトルクリミット機構を備えており、
当該トルクリミット機構は、前記剛性カム板と前記ハブの間を、所定値以上のトルク伝達によって回転方向に滑りが発生するように締結することにより構成されており、
前記波動発生器は、前記ハブとして、前記剛性カム板の中心に開けた嵌入孔に嵌め込まれたオルダム機構付きの外側環状ハブと、この外側環状ハブの内側に挿入された内側環状ハブとを備えており、
前記トルクリミット機構は、前記内側環状ハブの外周面に形成された係合孔と、前記外側環状フランジに形成された軸線方向に延びる貫通孔と、この貫通孔に挿入され前記係合孔に係合しているボールと、このボールを前記係合孔に向けて押しつけている弾性部材とを有することを特徴とする波動歯車装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記内側環状ハブを、ここに連結される入力軸と一体化してあることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項７】
請求項５または６において、前記外側環状ハブと前記剛性カム板が一体化されていることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項８】
環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれた波動発生器とを有し、当該波動発生器は前記可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて部分的に前記剛性内歯歯車に噛み合わせると共に、当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させることにより、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車の間に歯数差に応じた相対回転を発生させるようになっている波動歯車装置において、
前記波動発生器は、所定の輪郭形状をした剛性カム板と、この剛性カム板の中心に開けた挿入孔に挿入したハブとを備えており、
当該波動発生器は、更に、当該波動発生器を経由して前記可撓性外歯歯車の側に伝達されるトルクを制限するためのトルクリミット機構を備えており、
当該トルクリミット機構は、前記剛性カム板と前記ハブの間を、所定値以上のトルク伝達によって回転方向に滑りが発生するように締結することにより構成されており、
前記トルクリミット機構は、前記ハブの外周面に形成した係合孔と、前記剛性カム板に形成した半径方向に延びる貫通孔と、この貫通孔に挿入され前記係合孔に係合しているコロと、このコロを半径方向の内側に押しつけている弾性部材とを備えており、
前記係合孔の軸線方向の両端面と前記コロの両端面との係合によって、前記剛性カムと前記環状ハブが軸線方向にずれないことを特徴とする波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波動歯車装置に関し、さらに詳しくは、過剰なトルク伝達を阻止するためのトルクリミット機構を備えた波動歯車装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットアーム等に組み込まれているアクチュエータとしては、その駆動源であるモータの回転力を減速するための減速機構として波動歯車装置を備えたものが知られている。
【０００３】
波動歯車装置は、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌めた波動発生器とから基本的に構成されている。波動発生器は楕円形等の輪郭形状をしており、可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて剛性内歯歯車に対して部分的に噛み合わせた状態を形成している。また、波動発生器が、モータ等の高速回転入力軸が連結されて高速回転すると、両歯車の噛み合い位置が円周方向に移動して、両歯車の歯数差に応じた相対回転運動が両歯車の間に発生する。一般的には剛性内歯歯車が固定され、可撓性外歯歯車から減速回転出力が得られる。
【０００４】
ロボットアーム等の被駆動側の部材が動作中に他の部材に衝突すると、モータから波動歯車装置等を経由して被駆動側の部材に到る動力伝達経路を経由して、衝突により発生したトルクが逆向きに伝達する。動力伝達経路を構成している各部材には、モータ等の入力側イナーシャを含む回転力が作用しているので、過剰なトルクが発生することになる。この結果、例えば、波動歯車装置の可撓性外歯歯車の部分が過剰トルクによって破損してしまう等の弊害が発生するおそれがある。
【０００５】
このような弊害を回避するためには、一般的な手法として、モータ出力軸等の部分にトルクリミッターを介在させて、限度を超えるトルク伝達を阻止することにより、上記のような弊害を回避している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トルクリミッターを取りつけるということは、その分、動力伝達経路を構成する部品が増加し、設置スペースを多く必要とすることになる。また、その分、コストアップにも繋がってしまう。
【０００７】
本発明の課題は、このような弊害を回避するために、波動歯車装置自体にコンパクトなトルクリミット機構を構成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に、図面を参照して本願の各発明を説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付してある。
【０００９】
まず、図１を参照して、本願の請求項１に係る発明を適用した波動歯車装置を説明する。この波動歯車装置１は、環状の剛性内歯歯車２と、この内側に配置された環状の可撓性外歯歯車３と、この内側に嵌め込まれた波動発生器４とを有し、当該波動発生器４は前記可撓性外歯歯車３を半径方向に撓めて部分的に前記剛性内歯歯車２に噛み合わせると共に、当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させることにより、前記剛性内歯歯車２と前記可撓性外歯歯車３の間に歯数差に応じた相対回転を発生させるようになっている。
【００１０】
図示の波動歯車装置１は、可撓性外歯歯車３としてカップ状のものを採用しており、円筒状の胴部３１と、この胴部３１の一端を封鎖している環状のダイヤフラム３２と、このダイヤフラムの内周縁に一体形成された肉厚の環状ボス３３と、胴部３１の他方の開口端の外周面に形成された外歯３４とを備えた構成となっている。環状ボス３３には被駆動側の出力軸等が連結される。この場合、環状の剛性内歯歯車２は、固定側の部材に固着される。
【００１１】
前記波動発生器４は、所定の輪郭形状をした剛性カム板４１と、この剛性カム板４１の中心に開けた挿入孔４２に挿入されたハブ４３とを備えている。典型的な例としては、剛性カム板４１は楕円形の輪郭をしており、この場合には、可撓性外歯歯車３の外歯３４は、その楕円形の長軸の両端位置において、剛性内歯歯車２の内周面に形成されている内歯２４に対して噛み合い状態が形成されることになる。
【００１２】
ここで、当該波動発生器４を経由して前記可撓性外歯歯車３の側に伝達されるトルクを制限するためのトルクリミット機構が、前記剛性カム板４１と前記ハブ４３の間に形成されている。すなわち、一定以上のトルク伝達状態が発生すると、剛性カム板４１とハブ４３の間に回転方向の滑りが発生して、伝達トルクが一定限度に制限される。
【００１３】
このように、本発明によれば、トルクリミッターを別途配置する必要がないので、本発明の波動歯車装置を用いれば、ロボットアーム等を駆動するアクチュエータを小型でコンパクトに構成することができ、また、コストも低減することができる。
【００１４】
本願の請求項１に係る発明による波動歯車装置１では、図１に示すように、その波動発生器４は、前記ハブ４３として、前記剛性カム板４１の中心に開けた嵌入孔４２に嵌め込まれた外側環状ハブ４４と、この外側環状ハブ４４の内側に挿入された内側環状ハブ４５とを備えている。この内側環状ハブ４５に、入力軸（図示せず。）が差し込み固定される。外側環状ハブ４４はインサート４４ａを介して剛性カム板４１の側に連結されているオルダム機構付きのものである。
【００１５】
ここで、トルクリミット機構は、前記内側環状ハブ４５における軸線方向１ａの一方の端に形成した半径方向の外側に広がった環状フランジ４５ａと、当該内側環状ハブ４５の軸線方向１ａの他方の端の外周面に形成した雄ねじ４５ｂと、この雄ねじ４５ｂに螺合可能な雌ねじ４６ａが内周面に形成されたナット４６とを備え、当該ナット４６により前記外側環状ハブ４４は前記環状フランジ４５ａの側に押しつけられている。
【００１６】
このように構成した波動歯車装置１のトルクリミット機構では、ナット４６の締結力により発生する外側環状ハブ４４と内側環状ハブ４５の間の摩擦係合力によって、これらの部材を介して伝達されるトルクの上限値が規定され、当該上限値を超えるトルクが伝達される場合には、外側環状ハブ４４と内側環状ハブ４５の間に回転方向の滑りが発生する。
【００１７】
図２には、本願の請求項２に係る発明を適用した波動歯車装置５を示してある。この波動歯車装置５の基本的な構成は図１に示す波動歯車装置１と同様であるので、それらの説明は省略する。この波動歯車装置５の波動発生器１４は、所定の輪郭形状をした剛性カム板１４１と、この剛性カム板１４１の中心に開けた嵌入孔１４２に嵌め込まれた環状ハブ１４３とを備えている。
【００１８】
トルクリミット機構は、波動発生器１４の前記環状ハブ１４３における軸線方向１ａの一方の端に形成した半径方向の外側に広がった環状フランジ１４３ａと、当該環状ハブ１４３の軸線方向１ａの他方の端の外周面に形成した雄ねじ１４３ｂと、この雄ねじ１４３ｂに螺合可能な雌ねじ１４６ａが内周面に形成されたナット１４６とを備え、当該ナット１４６により前記剛性カム板１４１は前記環状フランジ１４３ａの側に押しつけられている。
【００１９】
この場合のトルクリミット機構では、環状ハブ１４３と剛性カム板１４１の間の摩擦係合力はナット１４６によるこれらの部材の締結力により規定され、従って、この締結力によって、これらの部材を介して伝達されるトルクの上限値が規定され、当該上限値を超えるトルクが伝達される場合には、環状ハブ１４３と剛性カム板１４１の間に回転方向の滑りが発生する。
【００２０】
ここで、図３に示すように、本願の請求項３に係る発明では、上記の環状ハブ１４３は、当該ハブが連結される入力軸Ａに一体化してある。従って、入力軸Ａの先端には小径の嵌入部Ａ１が形成され、この嵌入部Ａ１と他の部分との間には環状の端面Ａ２が形成されており、この環状の端面Ａ２が前述した環状フランジ４５ａ、１４３ａと同様に機能する。また、小径の嵌入部Ａ１の端の外周面には雄ねじ１４３ｂが形成され、ここに、ナット１４６がねじ込まれている。
【００２１】
次に、本願の請求項４に係る発明では、図４に示すように、図３の雄ねじ１４３ａとナット１４６の代わりに、入力軸Ａの端面Ａ３に形成した軸線方向に延びるボルト孔Ａ４と、このボルト孔Ａ４にねじ込み可能な締結用ボルト１４７とを有し、当該締結用ボルト１４７によって剛性カム板１４１は、環状フランジとして機能する端面Ａ２の側に押しつけられている。
【００２２】
なお、図示の例では、締結用ボルト１４７の頭部と剛性カム板１４１の端面の間にはワッシャ１４８を介在させてあるが、締結用ボルト１４７とワッシャーとを一体化した構成としてもよい。
【００２３】
図５には、本願の請求項５に係る発明を適用した波動歯車装置を示してある。この波動歯車装置１０の基本的な構成は図１に示すものと同様である。この装置１０の波動発生器１０４は、そのハブ１０４３として、剛性カム板１０４１の中心に開けた嵌入孔１０４２に嵌め込まれた外側環状ハブ１０４４と、この外側環状ハブ１０４４の内側に挿入された内側環状ハブ１０４５とを備えている。
【００２４】
トルクリミット機構は、前記内側環状ハブ１０４５の外周面に形成された係合孔１０４６と、前記外側環状フランジに形成された軸線方向１ａに延びる貫通孔１０４７と、この貫通孔１０４７に挿入され前記係合孔１０４６に係合しているボール１０４８と、このボール１０４８を前記係合孔１０４６に向けて押しつけている弾性部材１０４９とを有している。ここで、弾性部材１０４９の先端には、先端面が４５度傾斜した傾斜面となっている押さえ具１０５０が挿入されている。従って、弾性部材１０４９による軸線方向１ａへの押しつけ力は、当該押さえ具１０５０を介して半径方向の内側に向かう押しつけ力となってボール１０４８を押しつけることになる。
【００２５】
なお、内側環状ハブ１０４５を、ここに連結される入力軸に一体化することも可能である。また、ボールがハブ１０４４の軸線方向の抜け止めとして機能するので、当該内側環状ハブ１０４４の端部に形成した環状フランジ１０４５ａを省略可能である。
【００２６】
図６には、内側環状ハブ１０４４の端部に形成されている環状フランジ１０４５ａを省略して、外側環状ハブ１０４４に止め輪１０４４ａを取りつけた構成の波動歯車装置を示してある。
【００２７】
一方、図７には、図６における剛性カム板１０４１と外側環状ハブ１０４４を一体化した構成の波動歯車装置を示してある。
【００２８】
次に、図８には、本願の請求項８に係る発明を適用した波動歯車装置を示してある。この波動歯車装置１３の基本的な構成は、図１に示すものと同様であり、その波動発生器１４３０は、剛性カム板１４３１と、この剛性カム板１４３１に形成した挿入孔１４３２に挿入された環状ハブ１４３３とを備えている。
【００２９】
トルクリミット機構は、前記環状ハブ１４３３の外周面に形成した係合孔１４３６と、前記剛性カム板１４３１に形成した半径方向に延びる貫通孔１４３７と、この貫通孔１４３７に挿入され前記係合孔１４３６に係合している円柱状のコロ１４３８と、このコロ１４３８を半径方向の内側に押しつけている弾性部材１４３９とを備えている。
【００３０】
ここで、前記係合孔１４３６の軸線方向１ａの両端面ａ、ｂと前記コロの両端面ｃ、ｄとの係合によって、前記剛性カム板１４３１と前記環状ハブ１４３３が軸線方向１ａにずれないようになっている。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波動歯車装置においては、その波動発生器を構成している剛性カム板とハブを、一定値を超えるトルク伝達により双方の部材に回転方向に滑りが発生するように締結し、これにより、当該部分をトルクリミット機構として作用させるようにしている。従って、従来のように、トルクリミッターを動力伝達機構に別途介在させる必要がなくなるので、動力伝達系を小型でコンパクトに構成でき、しかも、製造コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願の請求項１に係る発明を適用した波動歯車装置の概略構成図である。
【図２】  本願の請求項２に係る発明を適用した波動歯車装置の概略構成図である。
【図３】  本願の請求項３に係る発明を適用した波動歯車装置の概略構成図である。
【図４】  本願の請求項４に係る発明を適用した波動歯車装置の概略構成図である。
【図５】  本願の請求項５に係る発明を適用した波動歯車装置の概略構成図である。
【図６】  図５の波動歯車装置の変形例を示す概略構成図である。
【図７】  図５の波動歯車装置の別の変形例を示す概略構成図である。
【図８】  本願の請求項８に係る発明を適用した波動歯車装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  波動歯車装置
２  剛性内歯歯車
３  可撓性外歯歯車
４  波動発生器
４１  剛性カム板
４２  挿入孔
４３  ハブ
４４  外側環状ハブ
４５  内側環状ハブ
４５ａ  環状フランジ
４６  ナット
Ａ  入力軸
Ａ２  環状の端面
１４６  ナット
１４７  締結用ボルト
【図１】
0003887762.tif 000002
【図２】
0003887762.tif 000003
【図３】
0003887762.tif 000004
【図４】
0003887762.tif 000005
【図５】
0003887762.tif 000006
【図６】
0003887762.tif 000007
【図７】
0003887762.tif 000008
【図８】
0003887762.tif 000009