(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸状態に配列された第１の撓み噛み合い式歯車装置および第２の撓み噛み合い式歯車装置を有し、
前記第１の撓み噛み合い式歯車装置は、環状の第１の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の第１の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれ当該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これらの噛み合わせ位置を円周方向に移動させる第１の波動発生器とを備え、
前記第２の撓み噛み合い式歯車装置は、環状の第２の剛性内歯歯車と、この内側に配置された環状の第２の可撓性外歯歯車と、この内側に嵌め込まれ当該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これらの噛み合わせ位置を円周方向に移動させる第２の波動発生器とを備え、
前記第１および第２の波動発生器は、装置軸線に対して同軸状に配列された回転軸に連結されて一体となって回転するようになっており、
前記第１の可撓性外歯歯車は固定側歯車であり、
前記第１の剛性内歯歯車は、前記第２の剛性内歯歯車に対して一体回転するように連結された連結側歯車であり、
当該連結側歯車には、装置軸線に対して同軸状に配列された第１の回転部材が連結され、
前記第２の可撓性外歯歯車には、装置軸線に対して同軸状態に配列された第２の回転部材が連結されており、
前記回転軸が回転入力要素とされ、
前記第１および第２の回転部材が回転出力要素とされていることを特徴とする増減速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２台の撓み噛み合い式歯車装置を用いて、１つの回転入力で異なった速度の２つの回転出力を得ることができ、２つの異なった速度の回転入力で１つの回転出力を得ることが可能な増減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械の分野では、１入力から異なる速度の回転出力を得るように動力伝達経路が構成された増減速装置が利用されている。例えば、同軸状に配列された２つのターンテーブルを差動回転させて各種の作業等を行うための動力伝達機構、２重反転プロペラ駆動用の動力伝達機構、２重反転プロペラによる発電機駆動用の動力伝達機構等においてこのような増減速装置が利用されている。
【０００３】
一方、本願人は、減速装置として撓み噛み合い式歯車装置に関する各種の提案を行っている。この撓み噛み合い式歯車装置は、環状の第１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当該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これらの噛み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えた構成となっている。
【０００４】
典型的な撓み噛み合い式歯車装置では、波動発生器は楕円形の輪郭形状をしており、可撓性外歯歯車を楕円形に撓めて、その形状の長軸方向の両端部分の外歯を剛性内歯歯車の側の内歯に噛み合わせるようにしている。波動発生器にはモータ等の回転源が連結されており、波動発生器を回転させると、両歯車の噛み合い位置が円周方向に移動する。ここで、両歯車の歯数には差を付けてある。２ヵ所の位置で両歯車を噛み合わせる場合には、歯数差を２ｎ枚（ｎは正の整数）とし、通常は２枚としてある。従って、噛み合い位置が円周方向に移動すると、これらの両歯車の歯数差に起因した相対回転が両歯車の間に発生する。よって、一方の歯車を固定側歯車とすれば、他方の歯車から歯数差に応じて大幅に減速された減速回転を出力できる。
【０００５】
ここで、撓み噛み合い式歯車装置の減速比ｉは、装置の速比をＲとすると、剛性内歯歯車（サーキュラースプライン）、可撓性外歯歯車（フレックスプライン）、および波動発生器（ウェーブ・ジェネレータ）の何れを入力、出力および固定とするのかに応じて、図１に示すようになる。この図における正および負の符号は、入力回転に対する出力回転の回転方向を表しており、正の場合には同一方向の回転であり、負の場合は逆回転を意味している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、撓み噛み合い式歯車装置の減速特性に着目し、この撓み噛み合い式歯車装置を２台用いることにより、同軸状態に配列された３つの回転部材の１つあるいは２つを回転入力要素とし、残りの２つあるいは１つを回転出力要素として、入力回転に対して等速逆転出力、同方向倍速回転出力等といった各種の形態での出力を得ることのできる増減速装置を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の増減速装置は次のように構成されている。
【０００８】
すなわち、図２に示すように、増減速装置４Ａは、同軸状態に配列された第１の撓み噛み合い式歯車装置１および第２の撓み噛み合い式歯車装置２を有している。前記第１の撓み噛み合い式歯車装置１は、環状の第１の剛性内歯歯車１１と、この内側に配置された環状の第１の可撓性外歯歯車１２と、この内側に嵌め込まれ当該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これらの噛み合わせ位置を円周方向に移動させる第１の波動発生器１３とを備えている。同様に、前記第２の撓み噛み合い式歯車装置２は、環状の第２の剛性内歯歯車２１と、この内側に配置された環状の第２の可撓性外歯歯車２２と、この内側に嵌め込まれ当該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これらの噛み合わせ位置を円周方向に移動させる第２の波動発生器２３とを備えている。
【０００９】
また、前記第１および第２の波動発生器１３、２３は、装置軸線１ａに対して同軸状に配列された回転軸３に連結されて一体となって回転するようになっている。
【００１０】
さらに、前記第１の可撓性外歯歯車１２は固定側歯車１０とされ、前記第１の剛性内歯歯車１１は、前記第２の剛性内歯歯車２１に対して一体回転するように連結した連結側歯車２０とされている。これに対して、前記連結側歯車２０には、装置軸線１ａに対して同軸状に配列された第１の回転部材４が連結され、前記第２の可撓性外歯歯車２２には、装置軸線１ａに対して同軸状態に配列された第２の回転部材５が連結されている。
【００１１】
そして、前記回転軸３、前記第１および第２の回転部材４、５のうちの１つ、あるいは２つが回転入力要素とされ、残りの２つ、あるいは１つが回転出力要素とされるようになっている。
【００１２】
ここで、前記第１の撓み噛み合い式歯車装置１の速比をＲ、第２の撓み噛み合い式歯車装置２の速比をＲ１とし、回転軸３の回転数をｎ１、第１の可撓性外歯歯車１２の回転数（すなわち、第１の回転部材４の回転数）をｎ２、第２の剛性内歯歯車２１の回転数（すなわち、第２の回転部材５の回転数）をｎ３とすれば、回転軸３から入力された回転数をｎ１＝１とすると、第１および第２の回転部材４、５の回転数（減速比）は次のようになる。
【００１３】
ｎ２＝１−｛Ｒ／（Ｒ＋１）｝
ｎ３＝１−｛Ｒ／（Ｒ＋１）｝｛（Ｒ１＋１）／Ｒ１｝
【００１４】
ここで、例えば、第１および第２の回転部材４、５を等速で逆回転させるためには、ｎ３＝−ｎ２とすればよい。この場合には、Ｒ１＝Ｒ／２となるようにすればよい。Ｒ＝１６０の場合にはＲ１＝８０となる。
【００１５】
これに対して、第２の回転部材５を第１の回転部材４に対して同方向に２倍の速度で回転させるためには、ｎ３＝２ｎ２とすればよい。この場合には、Ｒ＝Ｒ１／２となるようにすればよい。Ｒ＝１６０の場合にはＲ１＝３２０となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図３は、上記の図２に示す増減速装置４Ａの実施の形態を示す断面図である。この図に示す増減速装置６Ａにおいて図２に示す各部分に対応する部分には同一の符号を付してある。
【００１７】
増減速装置６Ａにおいては、第１および第２の撓み噛み合い式歯車装置１、２としてカップ形のものを採用しており、波動発生器は楕円形の輪郭形状をしたものを使用している。カップ形の撓み噛み合い式歯車装置１、２は、その可撓性外歯歯車１２、２２が、外歯１２ａ、２２ａが外周面に形成された円筒状の胴部１２ｂ、２２ｂと、この胴部の一方の開口を封鎖する状態に一体形成された環状のダイヤフラム１２ｃ、２２ｃと、ダイヤフラムの中心に一体形成されている厚肉の円板状のボス１２ｄ、２２ｄとを備えたカップ形状をしている。
【００１８】
第１の撓み噛み合い式歯車装置１においては、その第１の波動発生器１３には、第１の可撓性外歯歯車１２のカップ底面を貫通して延びる回転軸３が連結されている。この回転軸３はモータ６の出力軸である。増減速装置６Ａは、全体として円筒状をしていると共に一端側が端壁６２によって封鎖された形状のハウジング６１を備えており、このハウジング６１の端壁６２の外側面にモータ６のフランジ６ａが固定されている。
【００１９】
この円筒状のハウジング６１の内側には、当該ハウジング６１の内周面に対して一対の軸受け６３、６４を介して、装置軸線１ａと同軸状に円筒状の第１の回転部材４が支持されている。この第１の回転部材４の一方の端は、第１および第２の剛性内歯歯車１１、２１に連結され、他方の端はハウジング６１の端側開口から突出している。
【００２０】
一方、この円筒状の第１の回転部材４の内側には、当該回転部材４の内周面に対して一対の軸受け６５、６６を介して、装置軸線１ａと同軸状に第２の回転部材５が支持されている。この第２の回転部材５の一端は第２の可撓性外歯歯車２２のカップ底面を規定しているボス２２ｄに連結され、他端は、第１の回転部材４の端側開口から突出している。
【００２１】
このように構成した増減速装置６Ａにおいては、第１および第２の撓み噛み合い式歯車装置１、２の速比を調整することにより、第１および第２の回転部材４、５からモータ回転入力に対して異なる速度あるいは同一速度の回転出力を得ることができ、また、第１および第２の回転部材の出力を同一回転方向として取り出すこともできる。さらには、第１および第２の回転部材の出力を等速で逆回転として得ることもできる。従って、これら第１および第２の回転部材４、５を、例えば、同心円状に配列されたターンテーブル等の被駆動部材に連結すれば、中心側のターンテーブルに対して外周側のターンテーブルを差動回転、同一回転、あるいは逆回転させる等、必要に応じた回転形態で駆動させることができる。
【００２２】
次に、図４も、上記の図２に示す増減速装置４Ａの実施の形態を示す断面図である。この図に示す増減速装置７Ａにおいて図２に示す各部分に対応する部分には同一の符号を付してある。
【００２３】
増減速装置７Ａにおいては、第１および第２の撓み噛み合い式歯車装置１、２として中空形のものを採用しており、波動発生器は楕円形の輪郭形状をしたものを使用している。中空形の撓み噛み合い式歯車装置１０Ａ、２０Ａでは、その可撓性外歯歯車１２Ａ、２２Ａが、外歯１２ａ、２２ａが外周面に形成された円筒状の胴部１２ｂ、２２ｂと、この胴部の一方の開口縁から半径方向の外側に広がった環状のダイヤフラム１２ｅ、２２ｅと、ダイヤフラムの外周縁に連続して形成された厚肉の環状のボス１２ｆ、２２ｆとを備えたシルクハット形状をしている。このために中空部分が形成されている。
【００２４】
第１の撓み噛み合い式歯車装置１０Ａにおいては、その第１の波動発生器１３は装置軸線１ａの方向に貫通している中空軸７１の外周面に一体的に形成されている。この中空軸７１の端は、ハウジング７２に取り付けたモータ６の出力軸である回転軸３に連結されている。回転軸３は、装置中空部７３を貫通して延びている。
【００２５】
第２の撓み噛み合い式歯車装置２０Ａにおいても、同様にその第２の波動発生器２３は装置軸線１ａの方向に貫通している中空軸７４の外周面に一体的に形成されている。この中空軸７４の端は、装置中空部７３を貫通して延びている回転軸３の他端に固定されている。
【００２６】
ここで、第２の撓み噛み合い式歯車装置２０Ａは、第１の撓み噛み合い式歯車装置１０Ａとは逆向きの状態で配列されている。従って、その第２の可撓性外歯歯車２２Ａのボス２２ｆは装置の端に面しており、ここには、装置軸線１ａと同軸状態に円板状の第２の回転部材（ターンテーブル）５が連結されている。また、この第２の回転部材５の外側を囲むように同軸状に第１の回転部材（ターンテーブル）４が配置されており、この第１の回転部材４は、円板状部分４ａと、この内周縁に連続している円筒状の胴部４ｂと、この胴部４ｂの他端に連続して半径方向の内側に延びている環状フランジ４ｃとを備えた形状をしており、環状フランジ４ｃの部分が、第１および第２の剛性内歯歯車１１、２１に連結されている。
【００２７】
このように構成した増減速装置７Ａにおいても、図３の増減速装置６Ａと同様な作用効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の増減速装置では、第１および第２の撓み噛み合い式歯車装置の速比を調整することにより、モータ等から回転部材に入力される回転入力に対して、第１および第２の回転部材から、異なる速度あるいは同一速度の回転出力を得ることができ、また、第１および第２の回転部材の出力を同一回転方向として取り出すことができ、さらには、第１および第２の回転部材の出力を等速で逆回転として取り出すこともできる。従って、これら第１および第２の回転部材を、例えば、同心円状に配列されたターンテーブル等の被駆動部材に連結すれば、中心側のターンテーブルに対して外周側のターンテーブルを差動回転、同一回転、あるいは逆回転させる等、必要に応じた回転形態で駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  撓み噛み合い式歯車装置の各回転要素の状態と減速比の関係を示す説明図である。
【図２】  本発明による増減速装置の構成を示す構成図である。
【図３】  図２に示す増減速装置の実施の形態を示す断面図である。
【図４】  図２に示す増減速装置の実施の形態の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    第１の撓み噛み合い式歯車装置
１ａ  装置軸線
１１  第１の剛性内歯歯車
１２  第１の可撓性外歯歯車
１３  第１の波動発生器
２    第２の撓み噛み合い式歯車装置
２１  第２の剛性内歯歯車
２２  第２の可撓性外歯歯車
２３  第２の波動発生器
３    回転軸
４    第１の回転部材
５    第２の回転部材
１０  固定側歯車
２０  連結側歯車
【図１】
0003888482.tif 000002
【図２】
0003888482.tif 000003
【図３】
0003888482.tif 000004
【図４】
0003888482.tif 000005