(57)【要約】【課題】ウェーブジェネレータからの径方向入力に対して十分に変形し易く、かつ優れた耐久性を発揮すると共に、製造が容易で安価に得ることができる、新規な構造のフレクスプラインと、それを用いた波動歯車装置を提供すること。【解決手段】波動歯車装置１０用のフレクスプライン１２であって、支持部材１８で周方向に並んで支持された複数のピン部材２０によって外歯を備えた筒状部２４が構成されていると共に、ピン部材２０をウェーブジェネレータ１６の外周面で保持する保持手段２６が設けられており、筒状部２４が周上で部分的にウェーブジェネレータ１６によって外周へ押し広げられることでピン部材２０が傾動せしめられてサーキュラスプライン１４の内歯２８に噛合せしめられると共に、筒状部２４の周上の他の部分ではピン部材２０が保持手段２６によってサーキュラスプライン１４の内歯２８に対して噛合せずに内周へ離れた位置に保持されるようにした。【選択図】図５
2016194315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に並ぶ複数の内歯を内周面に備えた環状のサーキュラスプラインに内挿される筒状部を有しており、該筒状部の外周面には該内歯とは異なる数の複数の外歯が周方向に並んで形成されていると共に、該筒状部に内挿されたウェーブジェネレータによって該筒状部が周上で部分的に外周へ押し広げられて該筒状部の該外歯が該サーキュラスプラインの該内歯と周上で部分的に噛合されるようになっている波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、
前記外歯を備えた前記筒状部が複数のピン部材によって構成されていると共に、それらピン部材が支持部材によって周方向に並んで支持されている一方、
それらピン部材を前記ウェーブジェネレータの外周面で保持する保持手段が設けられており、
該筒状部が周上で部分的に該ウェーブジェネレータによって外周へ押し広げられることで該ピン部材が傾動せしめられて前記サーキュラスプラインの前記内歯に噛合せしめられると共に、
該筒状部の周上の他の部分では該ピン部材が該保持手段によって該サーキュラスプラインの該内歯に対して噛合せずに内周へ離れた位置に保持されるようにしたことを特徴とする波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項２】
前記保持手段が弾性保持体とされて、前記ピン部材が該弾性保持体によって前記ウェーブジェネレータの外周面で弾性的に保持されていると共に、該弾性保持体の弾性変形によって該ピン部材が傾動を許容される請求項１に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項３】
前記弾性保持体が環状とされており、該弾性保持体が複数の前記ピン部材で構成された前記筒状部に外嵌されている請求項２に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項４】
前記ピン部材の軸方向一方の端部が前記支持部材によって支持されている請求項１〜３の何れか一項に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項５】
前記支持部材には複数の支持穴が開口形成されており、前記ピン部材の軸方向一方の端部が該支持穴に挿入支持されていると共に、該支持穴の穴断面形状が開口に向かって大きくされて該ピン部材の傾動が許容されている請求項４に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項６】
前記保持手段が弾性保持体とされており、該弾性保持体が前記支持穴の内周面と前記ピン部材の外周面との間に介在されて、該ピン部材の軸方向一方の端部が前記支持部材によって弾性支持されている請求項５に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項７】
前記ピン部材が前記支持部材に転動不能に支持されている請求項１〜６の何れか一項に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項８】
前記ピン部材が非円形断面を有している請求項７に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項９】
前記筒状部の外周面に重ね合わされる前記サーキュラスプラインの内周面と、該筒状部の内周面に重ね合わされて該筒状部を周上で部分的に外周へ押し広げる前記ウェーブジェネレータの外周面とが、何れも中心軸に対して相互に対応する向きに傾斜している請求項１〜８の何れか一項に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項１０】
前記ピン部材と前記支持部材の少なくとも一方が合成樹脂で形成されている請求項１〜９の何れか一項に記載の波動歯車装置用のフレクスプライン。
【請求項１１】
円環状で内周面に内歯を形成されたサーキュラスプラインを備えていると共に、該サーキュラスプラインの内周にフレクスプラインの筒状部が挿入されており、該フレクスプラインの該筒状部の外周面には該サーキュラスプラインの該内歯とは異なる数の外歯が形成されていると共に、該フレクスプラインの内周にはウェーブジェネレータが挿入されており、該フレクスプラインの該筒状部が該ウェーブジェネレータによって周上で部分的に外周へ押し広げられて、該ウェーブジェネレータによって押し広げられた部分の該外歯が該サーキュラスプラインの該内歯と噛合されている波動歯車装置において、
前記フレクスプラインとして請求項１〜１０の何れか一項に記載のものを用いたことを特徴とする波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波動歯車装置を構成するフレクスプラインと、それを用いた波動歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばロボットの関節駆動などに用いられる精密減速機の一種として、波動歯車装置が知られている。波動歯車装置は、一般的に、サーキュラスプラインにフレクスプラインが内挿され、さらにフレクスプラインにウェーブジェネレータが内挿された構造を有している。また、サーキュラスプラインの内周面に周方向に並ぶ内歯が形成されていると共に、フレクスプラインには、内歯と対応する外歯を内歯とは異なる数で外周面に備えた筒状部が設けられている。このフレクスプラインの筒状部が径方向で弾性的に撓み変形可能とされており、非円形断面の外周面を有するウェーブジェネレータが筒状部に内挿されることにより、筒状部が周上で部分的に外周へ押し広げられて、サーキュラスプラインの内歯とフレクスプラインの外歯がウェーブジェネレータによる筒状部の押広げ部位で噛合されている。
【０００３】
そして、サーキュラスプラインとフレクスプラインの何れか一方を固定した状態で、ウェーブジェネレータをモータなどからの入力によって回転させて、それら内歯と外歯の噛み合い位置を周上で順次に移動させることにより、サーキュラスプラインとフレクスプラインの何れか他方から外歯と内歯の数の差に応じた回転出力が得られるようになっている。例えば、特許第５１６５１２０号公報（特許文献１）や特開平５−２６３０５号公報（特許文献２）などが、それである。
【０００４】
ところで、波動歯車装置のフレクスプラインは、筒状部がウェーブジェネレータによって繰り返し撓み変形せしめられることから、比較的に小さな入力によって変形し得ると共に、繰り返しの入力に対する高度な耐久性が求められる。それ故、従来のフレクスプラインは、一般的に、靱性に優れたニッケル−モリブデン鋼などの金属によって形成されている。
【０００５】
しかしながら、強度に優れるニッケル−モリブデン鋼で形成されたフレクスプラインにおいて、筒状部の弾性的な撓み変形を容易に生ぜしめるためには、筒状部を非常に薄くする必要がある。したがって、現状の波動歯車装置のフレクスプラインは、簡単に量産可能な型成形などでは製造することが難しく、鍛造素材を高精度に切削加工する必要があり、製造が極めて困難であると共に、非常に高価であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１６５１２０号公報
【特許文献２】特開平５−２６３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、ウェーブジェネレータからの径方向入力に対して十分に変形し易く、かつ優れた耐久性を発揮すると共に、製造が容易で安価に得ることができる、新規な構造のフレクスプラインと、それを用いた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】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【０００９】
すなわち、本発明の第一の態様は、周方向に並ぶ複数の内歯を内周面に備えた環状のサーキュラスプラインに内挿される筒状部を有しており、該筒状部の外周面には該内歯とは異なる数の複数の外歯が周方向に並んで形成されていると共に、該筒状部に内挿されたウェーブジェネレータによって該筒状部が周上で部分的に外周へ押し広げられて該筒状部の該外歯が該サーキュラスプラインの該内歯と周上で部分的に噛合されるようになっている波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記外歯を備えた前記筒状部が複数のピン部材によって構成されていると共に、それらピン部材が支持部材によって周方向に並んで支持されている一方、それらピン部材を前記ウェーブジェネレータの外周面で保持する保持手段が設けられており、該筒状部が周上で部分的に該ウェーブジェネレータによって外周へ押し広げられることで該ピン部材が傾動せしめられて前記サーキュラスプラインの前記内歯に噛合せしめられると共に、該筒状部の周上の他の部分では該ピン部材が該保持手段によって該サーキュラスプラインの該内歯に対して噛合せずに内周へ離れた位置に保持されるようにしたことを、特徴とする。
【００１０】
このような第一の態様に従う構造とされた波動歯車装置用のフレクスプラインによれば、外歯を備えた筒状部が周方向に並んで支持された複数のピン部材によって構成されており、それらピン部材が傾動によって内歯と噛み合う構造とされている。このように、外歯を備えた筒状部が、従来のような周方向に連続する構造ではなく、複数のピン部材を実質的に独立して傾動変位可能に配設した構造とされている。それ故、切削加工による高精度な成形を要することなく簡単に得ることができる筒状部によって、内歯との周上部分的な噛合いを実現できると共に、優れた耐久性も得ることができる。
【００１１】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記保持手段が弾性保持体とされて、前記ピン部材が該弾性保持体によって前記ウェーブジェネレータの外周面で弾性的に保持されていると共に、該弾性保持体の弾性変形によって該ピン部材が傾動を許容されるものである。
【００１２】
第二の態様によれば、ピン部材の傾動と傾動状態からの復帰および保持が、例えばゴムや高分子エラストマ、ばね鋼などの弾性によって容易に実現される。
【００１３】
本発明の第三の態様は、第二の態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記弾性保持体が環状とされており、該弾性保持体が複数の前記ピン部材で構成された前記筒状部に外嵌されているものである。
【００１４】
第三の態様によれば、ピン部材の傾動と傾動状態からの復帰および保持が、環状の弾性体を筒状部に外嵌することで、極めて容易に実現される。しかも、弾性保持体が筒状部とは別体とされていることから、筒状部を構成するピン部材には、傾動と傾動状態からの復帰および保持を実現するための特別な構造や材質などが必要とされず、ピン部材もより簡単に形成することができる。
【００１５】
本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか一つの態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記ピン部材の軸方向一方の端部が前記支持部材によって支持されているものである。
【００１６】
第四の態様によれば、ピン部材の軸方向中間部分が支持部材によって支持される場合に比して、ピン部材がウェーブジェネレータで外周へ押し広げられて傾動する際に、ピン部材の長さに対する外周への傾動変位量の比率を大きく設定し易くなる。それ故、外歯と内歯の周上部分的な噛合を比較的に短いピン部材によって実現できて、フレクスプラインを軸方向で小型化することができる。
【００１７】
本発明の第五の態様は、第四の態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記支持部材には複数の支持穴が開口形成されており、前記ピン部材の軸方向一方の端部が該支持穴に挿入支持されていると共に、該支持穴の穴断面形状が開口に向かって大きくなっており、該ピン部材の傾動が許容されているものである。
【００１８】
第五の態様によれば、ピン部材の支持部材への取付け作業が容易である。しかも、支持穴の穴断面形状を開口に向かってピン部材の傾動方向で広がるように設定することにより、ピン部材を筒状部の周方向で位置決めしながら、径方向の傾動を簡単に許容することができる。
【００１９】
本発明の第六の態様は、第五の態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記保持手段が弾性保持体とされており、該弾性保持体が前記支持穴の内周面と前記ピン部材の外周面との間に介在されて、該ピン部材の軸方向一方の端部が前記支持部材によって弾性支持されているものである。
【００２０】
第六の態様によれば、弾性保持体が支持穴とピン部材の径方向間に設けられることで、ピン部材が傾動可能な状態で弾性的に保持されて、ピン部材を筒状部の周上で部分的に内歯と噛み合わせることができる。特に、弾性保持体が支持穴の内周面とピン部材の軸方向一方の端部の外周面との少なくとも一方に固着されるようにすれば、部品点数の削減とそれに伴う組み付け作業の簡略化も図られ得る。
【００２１】
本発明の第七の態様は、第一〜第六の何れか一つの態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記ピン部材が前記支持部材に転動不能に支持されているものである。
【００２２】
第七の態様によれば、ピン部材の転動によるエネルギー損失が回避されて、力の伝達効率を高めることができる。さらに、ピン部材の転動によって音や振動が生じるのも防ぐことができて、静粛性などの向上が図られる。
【００２３】
本発明の第八の態様は、第七の態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記ピン部材が非円形断面を有しているものである。
【００２４】
第八の態様によれば、ピン部材を転動不能に配することで円形以外の断面形状を有するピン部材も選択可能とされて、力の伝達効率や耐久性により優れた断面形状のピン部材を任意に採用することができる。
【００２５】
本発明の第九の態様は、第一〜第八の何れか一つの態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記筒状部の外周面に重ね合わされる前記サーキュラスプラインの内周面と、該筒状部の内周面に重ね合わされて該筒状部を周上で部分的に外周へ押し広げる前記ウェーブジェネレータの外周面とが、何れも中心軸に対して相互に対応する向きに傾斜しているものである。
【００２６】
第九の態様によれば、ウェーブジェネレータによって外周へ押されて傾動したピン部材が、内歯を備えたサーキュラスプラインの内周面に対して軸方向の広い領域に亘って重ね合わされて、応力分散によるピン部材および内歯の耐久性の向上とそれに伴うトルク容量の増大などが図られる。
【００２７】
さらに、ピン部材を傾動させるウェーブジェネレータの外周面が、内歯と噛合する傾動状態のピン部材に沿うように傾斜していることから、傾動状態のピン部材がウェーブジェネレータの外周面で軸方向の広い領域に亘って保持されて、がたつきなく内歯と安定して噛合される。
【００２８】
本発明の第十の態様は、第一〜第九の何れか一つの態様に記載された波動歯車装置用のフレクスプラインにおいて、前記ピン部材と前記支持部材の少なくとも一方が合成樹脂で形成されているものである。
【００２９】
第十の態様によれば、従来は金属製であったフレクスプラインを少なくとも一部において合成樹脂製とすることで、軽量化と製造容易化が図られる。しかも、ピン部材と支持部材は、従来のフレクスプラインに比して形状や寸法の精度に対する要求が比較的に低く、何れも射出成形などによって簡単に形成することが可能である。
【００３０】
また、本発明の第十一の態様は、円環状で内周面に内歯を形成されたサーキュラスプラインを備えていると共に、該サーキュラスプラインの内周にフレクスプラインの筒状部が挿入されており、該フレクスプラインの該筒状部の外周面には該サーキュラスプラインの該内歯とは異なる数の外歯が形成されていると共に、該フレクスプラインの内周にはウェーブジェネレータが挿入されており、該フレクスプラインの該筒状部が該ウェーブジェネレータによって周上で部分的に外周へ押し広げられて、該ウェーブジェネレータによって押し広げられた部分の該外歯が該サーキュラスプラインの該内歯と噛合されている波動歯車装置において、前記フレクスプラインとして第一〜第十の何れか一つの態様に記載されたものを用いたことを、特徴とする。
【００３１】
このような第十一の態様に従う構造とされた波動歯車装置によれば、従来の波動歯車装置において製造が困難で高価であったフレクスプラインが、本発明に係る構造とされることで簡単かつ安価に製造可能となることから、波動歯車装置を従来よりも簡単に製造して安価に提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、波動歯車装置を構成するフレクスプラインにおいて、外歯を備えた筒状部が周方向に並んで支持された複数のピン部材によって構成されており、それらピン部材が傾動することで内歯と噛み合う構造とされている。このように、外歯を備えた筒状部が、従来のような周方向で連続する構造ではなく、複数のピン部材を実質的に独立して傾動変位可能に配設した構造とされていることから、従来のフレクスプラインのように筒状部を切削加工して高精度に成形する必要がなく、フレクスプラインを簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一の実施形態としての波動歯車装置を示す正面図。
【図２】図１に示す波動歯車装置の前蓋部材を取り外した状態を示す正面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図。
【図５】図１に示す波動歯車装置の分解斜視図。
【図６】図１に示す波動歯車装置の分解右側面図。
【図７】図１に示す波動歯車装置を構成するフレクスプラインの斜視図。
【図８】図７に示すフレクスプラインの正面図。
【図９】図７に示すフレクスプラインの右側面図。
【図１０】本発明の別の一実施形態としての波動歯車装置のフレクスプラインを構成するピン部材を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
図１〜４には、本発明の第一の実施形態としての波動歯車装置１０が示されている。波動歯車装置１０は、図５，６に示すように、フレクスプライン１２と、サーキュラスプライン１４と、ウェーブジェネレータ１６とによって構成されている。
【００３６】
フレクスプライン１２は、図７〜９に示すように、環状の支持部材１８によって複数のピン部材２０が支持されて、それらピン部材２０が全周に亘って周方向に配列された構造を有している。
【００３７】
支持部材１８は、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂や鉄などの金属で形成された硬質の部材であって、略円環形状を有していると共に、径方向中間部分には軸方向端面に開口する有底の支持穴２２が周上で複数形成されている。本実施形態の支持穴２２は、開口側へいくに従って次第に孔断面積が大きくなっており、図８に示すように、特に支持部材１８の径方向で支持穴２２の直径が大きくなっている。これにより、支持穴２２は、底側の端部が略円形断面を有していると共に、開口側の端部が略長円形状とされている。
【００３８】
ピン部材２０は、支持部材１８と同様に合成樹脂や金属などで形成された硬質の部材であって、小径の略円柱形状を有している。このピン部材２０の断面は、支持穴２２の底側の端部の穴断面形状と対応する略円形とされている。
【００３９】
そして、ピン部材２０は、軸方向一方の端部が支持部材１８の支持穴２２に差し入れられており、軸方向一方の端部を支持部材１８によって着脱自在に支持されている。また、ピン部材２０は、軸方向に略一定の円形断面で延びていることから、底側の端部よりも断面積を大きくされた略長円断面の支持穴２２の開口部分に対して、少なくとも長軸方向では内周に離隔している。これにより、ピン部材２０は、支持部材１８に対して傾動可能とされており、特に本実施形態では、支持部材１８の径方向での傾動が許容されている一方、支持部材１８の周方向では傾動が制限されて、複数のピン部材２０が相互に位置決めされている。
【００４０】
また、複数（本実施形態では５０個）のピン部材２０が、支持部材１８によって軸方向一方の端部を支持されて、周方向に並んで配置されていることにより、ピン部材２０における支持部材１８の支持穴２２から突出した部位によって、筒状部２４が構成されている。この筒状部２４は、複数のピン部材２０によって構成されていることから、外周面にピン部材２０の断面形状に応じた凹凸が周方向に並んで形成されており、外周面を構成するピン部材２０の外周部分によって外歯が形成されている。要するに、外周面に外歯を備えた筒状部２４が、周方向に並ぶ複数のピン部材２０によって構成されている。本実施形態の外歯は、歯面が略半円筒状とされており、周方向に並んで配置されているが、外歯は半円柱状に限定されず、ピン部材２０の形状に応じて多角柱状などの場合もあり得る。
【００４１】
また、筒状部２４には、保持手段としての弾性保持体２６が取り付けられている。弾性保持体２６は、ゴムやエラストマなどの弾性材料で形成されてリング状とされており、筒状部２４の基端部に外嵌されている。さらに、弾性保持体２６の内径寸法は、ピン部材２０を支持穴２２の中心軸上で延びるように配置した中立状態の筒状部２４の外径寸法よりも僅かに小さくされており、筒状部２４に弾性保持体２６が外嵌されることで、筒状部２４に対して内周向きの力が弾性的に及ぼされるようになっている。
【００４２】
かくの如き構造とされたフレクスプライン１２には、図２〜４に示すように、サーキュラスプライン１４およびウェーブジェネレータ１６が組み付けられる。
【００４３】
サーキュラスプライン１４は、合成樹脂や金属で形成された硬質の部材であって、略円環形状を有していると共に、内周面にはフレクスプライン１２のピン部材２０と対応する形状の内歯２８が形成されている。この内歯２８は、外歯を構成するピン部材２０に対して数が二つ多く形成されており、５２個の内歯２８が周方向に並んで形成されている。また、サーキュラスプライン１４の外周部分には、軸方向に貫通するねじ孔３０が周上で等間隔に複数形成されている。また、サーキュラスプライン１４の内周面は、中心軸に対して傾斜しており、内歯２８およびその歯溝も中心軸に対して傾斜して延びている。
【００４４】
そして、サーキュラスプライン１４の内周には、フレクスプライン１２の筒状部２４が内挿される。なお、サーキュラスプライン１４は、フレクスプライン１２の支持部材１８に対して軸方向で離隔して配置されており、支持部材１８に対する相対回転が摩擦抵抗を生じることなく許容されている。
【００４５】
ウェーブジェネレータ１６は、軸方向中間で外径寸法が変化する段付き円筒形状を有しており、小径部分３１の外径寸法がフレクスプライン１２の支持部材１８の内径寸法と略同じか僅かに小さくされていると共に、軸方向端面に開口する複数のねじ穴３２を周上で分散して備えている。
【００４６】
また、ウェーブジェネレータ１６の大径部分３３は、内周面が略一定の円形断面で軸方向に延びる円筒面とされている一方、外周面が中心軸に対して傾斜するテーパ筒状面３４とされて、小径部分３１から軸方向で離れるにしたがって大径となっている。テーパ筒状面３４は、サーキュラスプライン１４の内周面と対応する向きに傾斜しており、後述する内外挿配置された状態において、テーパ筒状面３４とサーキュラスプライン１４の内周面が少なくとも長軸部分では略平行に対向している。
【００４７】
さらに、ウェーブジェネレータ１６の大径部分３３は、外周面が略楕円筒面とされており、短軸方向の外径寸法が、中立状態の筒状部２４の内径寸法に対して略同じか僅かに小さくされている一方、長軸方向の外径寸法が、中立状態の筒状部２４の内径寸法に対して大きくされている。
【００４８】
そして、ウェーブジェネレータ１６は、フレクスプライン１２に内挿される。すなわち、ウェーブジェネレータ１６は、小径部分３１がフレクスプライン１２の支持部材１８の内周へ挿入されると共に、大径部分３３がフレクスプライン１２の筒状部２４の内周へ挿入されて、サーキュラスプライン１４と全周に亘って径方向で対向して配置される。
【００４９】
なお、フレクスプライン１２とサーキュラスプライン１４とウェーブジェネレータ１６を内外挿状態で組み付けた後、サーキュラスプライン１４に前蓋部材３６を取り付けると共に、ウェーブジェネレータ１６に後蓋部材３８を取り付けることにより、それらフレクスプライン１２とサーキュラスプライン１４とウェーブジェネレータ１６が軸方向で相互に位置決めされる。
【００５０】
前蓋部材３６は、略円環板形状とされており、外周部分に貫通形成された挿通孔４０に挿通される図示しないねじが、サーキュラスプライン１４のねじ孔３０に螺着されることにより、サーキュラスプライン１４に固定されている。そして、サーキュラスプライン１４に固定された前蓋部材３６の内周部分が、サーキュラスプライン１４よりも内周まで突出しており、フレクスプライン１２のピン部材２０の軸方向端面と、ウェーブジェネレータ１６の大径部分３３の軸方向端面に対して、それぞれ軸方向で重ね合わされている。
【００５１】
一方、後蓋部材３８は、前蓋部材３６よりも小径の略円環板形状とされており、厚さ方向に貫通した挿通孔４２に挿通される図示しないねじが、ウェーブジェネレータ１６の小径部分３１のねじ穴３２に螺着されることにより、ウェーブジェネレータ１６に固定されている。そして、ウェーブジェネレータ１６に固定された後蓋部材３８の外周端部が、フレクスプライン１２の支持部材１８に対して軸方向で重ね合わされている。
【００５２】
これらによって、フレクスプライン１２とサーキュラスプライン１４とウェーブジェネレータ１６は、前蓋部材３６および後蓋部材３８の装着状態において軸方向で相互に位置決めされて、本実施形態における波動歯車装置１０を構成している。なお、フレクスプライン１２とサーキュラスプライン１４が軸方向で位置決めされた状態で、ピン部材２０の突出先端面が前蓋部材３６によって覆われることから、ピン部材２０の支持穴２２からの脱落が回避されて、ピン部材２０が支持部材１８によって支持される。
【００５３】
また、フレクスプライン１２の筒状部２４を構成するピン部材２０は、弾性保持体２６によって中立位置から内周へ向かって付勢されることにより、ウェーブジェネレータ１６の大径部分３３の外周面に押し当てられた状態で弾性的に保持されて、ウェーブジェネレータ１６の外周面に沿って並んでいる。本実施形態では、全てのピン部材２０がウェーブジェネレータ１６の外周面に当接して保持されているが、ウェーブジェネレータ１６の長軸方向の両側に位置するピン部材２０がウェーブジェネレータ１６の外周面に当接していれば、ウェーブジェネレータ１６の短軸方向の両側に位置するピン部材２０は、ウェーブジェネレータ１６の外周面から離れて保持されていても良い。
【００５４】
さらに、本実施形態では、外歯を構成するピン部材２０が、弾性保持体２６によってウェーブジェネレータ１６の外周面に押し当てられることで転動を阻止されており、波動歯車装置１０の作動時にピン部材２０が転動しないようになっている。
【００５５】
なお、弾性保持体２６は、フレクスプライン１２の構成部品であるが、ウェーブジェネレータ１６を筒状部２４に差し入れた後で筒状部２４に外嵌装着されることが望ましく、本実施形態のフレクスプライン１２は、ウェーブジェネレータ１６に取り付けられた状態で完成するようになっている。蓋し、ウェーブジェネレータ１６を筒状部２４に挿入する前に筒状部２４に弾性保持体２６を取り付けると、ピン部材２０が弾性保持体２６の弾性によって内周側へ傾動することで筒状部２４の開口が縮小することから、ウェーブジェネレータ１６を筒状部２４に挿入し難くなるからである。図６〜９では、弾性保持体２６がフレクスプライン１２の構成部品であることを示すために、弾性保持体２６が筒状部２４に装着された状態とされているが、弾性保持体２６の付勢力によるピン部材２０の傾動は無視して図示されている。
【００５６】
そして、ピン部材２０は、ウェーブジェネレータ１６の長軸方向の外周面が押し当てられている部分（図２中における上下両側部分）において、筒状部２４が周上で部分的にウェーブジェネレータ１６によって外周へ押し広げられている。すなわち、ウェーブジェネレータ１６の長軸方向の外周面を押し当てられた複数のピン部材２０が、突出先端へいくに従って外周（図２中における上下外方）へ傾斜するように中立位置から傾動せしめられることにより、筒状部２４が周上部分的に外周へ押し広げられている。本実施形態では、ピン部材２０が支持部材１８によって径方向への傾動を許容された態様で支持されていると共に、弾性保持体２６によって径方向で弾性的に保持されていることから、ピン部材２０は、ウェーブジェネレータ１６の長軸部分の当接によって、弾性保持体２６の弾性に抗して外周側へ傾動せしめられるようになっている。
【００５７】
このように、筒状部２４がウェーブジェネレータ１６によって周上部分的に外周へ押し広げられることにより、筒状部２４の押し広げられた部位を構成する複数のピン部材２０が、サーキュラスプライン１４側へ押し込まれて、サーキュラスプライン１４の内歯２８と噛み合わされている。要するに、全周に亘って配されたピン部材２０においてウェーブジェネレータ１６の長軸方向の二箇所に位置する複数が内歯２８に噛み合わされており、筒状部２４の外歯とサーキュラスプライン１４の内歯２８が周上で部分的に噛合している。
【００５８】
さらに、ウェーブジェネレータ１６の大径部分３３の外周面が楕円断面形状とされていることにより、大径部分３３の短軸方向（図２中における左右方向）では、フレクスプライン１２の筒状部２４がウェーブジェネレータ１６によって外周へ押し広げられることなく、ウェーブジェネレータ１６の外周面に沿って保持されている。これにより、ウェーブジェネレータ１６の大径部分３３の短軸方向において、ピン部材２０がサーキュラスプライン１４の内歯２８に対して内周へ離れて位置せしめられており、歯の噛み合いが回避されている。
【００５９】
これらにより、フレクスプライン１２の外歯を構成するピン部材２０と、サーキュラスプライン１４の内歯２８は、周上で部分的に噛み合わされており、本実施形態では、ピン部材２０と内歯２８が、ウェーブジェネレータ１６の長軸方向の両側において噛み合わされている。
【００６０】
本実施形態では、筒状部２４を構成するピン部材２０が軸方向一方の端部を支持部材１８で支持されており、ピン部材２０の傾動による外周側への変位量がピン部材２０の長さに対して大きな比率で得られるようになっている。したがって、ピン部材２０の長さが比較的に短い場合であっても、ピン部材２０と内歯２８がウェーブジェネレータ１６の短軸方向で離れた状態に保持され、かつ長軸方向で噛み合うようにすることができて、波動歯車装置１０を軸方向で小型化することが可能とされている。
【００６１】
このような構造とされた波動歯車装置１０は、例えば、以下のようにして作動せしめられる。すなわち、サーキュラスプライン１４を図示しないケース等に固定して回転不能に支持させる一方、ウェーブジェネレータ１６に図示しない入力軸を固定して、かかる入力軸を電動モータなどによって回転駆動可能とすると共に、フレクスプライン１２に図示しない出力軸を固定して、フレクスプライン１２の回転が出力軸によって外部に出力されるようにする。
【００６２】
そして、ウェーブジェネレータ１６に入力軸を介して回転駆動力を入力して、ウェーブジェネレータ１６をサーキュラスプライン１４に対して相対的に回転させる。これにより、ウェーブジェネレータ１６の回転に伴ってウェーブジェネレータ１６の大径部分３３の長軸の向きが周方向へ変化することから、サーキュラスプライン１４の内歯２８と噛み合うフレクスプライン１２のピン部材２０の位置が、ウェーブジェネレータ１６の回転に伴って周方向で順に変化していく。ここにおいて、外歯を構成するフレクスプライン１２のピン部材２０の数と、サーキュラスプライン１４の内歯２８の数とが互いに異なっていることから、ピン部材２０と内歯２８を周上で順に噛み合わせていくと、ウェーブジェネレータ１６が一周する時点で、フレクスプライン１２は、ピン部材２０と内歯２８の数の差と大きさに応じてウェーブジェネレータ１６の回転方向とは逆向きに回転する。これにより、ウェーブジェネレータ１６への入力に対して、フレクスプライン１２から歯２０，２８の数に応じた比率で減速された出力を得ることができる。なお、本実施形態では、外歯としてのピン部材２０が５０個、サーキュラスプライン１４の内歯２８が５２個とされていることから、減速比は５０：２とされている。
【００６３】
本実施形態では、フレクスプライン１２のピン部材２０とサーキュラスプライン１４の内歯２８が噛み合う部分において、ピン部材２０が筒状部２４の中心軸に対して傾斜するが、サーキュラスプライン１４の内歯２８および歯溝が、傾斜したピン部材２０に沿うようにサーキュラスプライン１４の中心軸に対して傾斜して延びている。それ故、ピン部材２０と内歯２８が軸方向の広い領域で噛み合って、伝達可能なトルク（トルク容量）を大きく設定することができる。しかも、ピン部材２０を外周へ押すウェーブジェネレータ１６の外周面が、傾動したピン部材２０に沿うように中心軸に対して傾斜していることから、ピン部材２０が内歯２８と広い領域で噛み合った状態に安定して保持されて、目的とする動力伝達が安定して実現される。
【００６４】
さらに、本実施形態のピン部材２０は、弾性保持体２６によってウェーブジェネレータ１６の外周面に押し当てられて転動が阻止されていることから、ピン部材２０の転動時の摩擦などによる動力伝達効率の低下なども回避される。
【００６５】
このような本実施形態に従う構造とされた波動歯車装置１０では、フレクスプライン１２の筒状部２４が周方向に並ぶ複数のピン部材２０で構成されており、外歯を構成するピン部材２０が筒状部２４の周上で部分的に傾動せしめられることにより、サーキュラスプライン１４の内歯２８と噛み合うようになっている。このように、フレクスプライン１２の筒状部２４は、周上で実質的に独立して傾動変位可能とされた複数のピン部材２０で構成されていることにより、周方向に連続する筒状部を備えた従来のフレクスプラインのような高精度な加工を必要としない。したがって、従来のフレクスプラインを製造する際に必要とされていた筒状部の高度な加工が、本発明のフレクスプライン１２では不要となって、製造が容易になると共に、製造コストの低減も期待できる。
【００６６】
しかも、筒状部２４をウェーブジェネレータ１６の外周面への当接状態に保持するための保持手段が、筒状部２４とは別体の弾性保持体２６として設けられていることから、従来のように筒状部２４に保持機能を与える必要がない。したがって、筒状部２４を構成するピン部材２０には、歯車の歯に要求される噛合い精度を実現するための寸法精度や、削れなどに対する耐久性を実現し得るものを採用すると共に、弾性保持体２６には、ピン部材２０の適切な保持と繰り返しの弾性変形に対する耐久性とを実現し得るものを採用することにより、優れた性能を有する波動歯車装置１０を簡単に得ることができる。
【００６７】
要するに、従来の金属材を切削して形成されたフレクスプラインでは、歯の形状（寸法）精度や強度と、適度な弾性と、繰り返し入力に対する耐久性とが、一つの金属部材によって実現されていたが、本発明に係るフレクスプライン１２では、同様の機能が、筒状部２４を構成するピン部材２０と、それを保持する弾性保持体２６とによって、分担されて実現される。それ故、従来のフレクスプラインと同等乃至はそれ以上の性能を備えたフレクスプライン１２が、製造容易な硬質棒状のピン部材２０とリング状弾性体の弾性保持体２６とを用いて、簡単に実現される。
【００６８】
さらに、複数のピン部材２０を並べて支持する支持部材１８も、環状の簡単な構造とされており、容易に製造することができる。しかも、本実施形態のピン部材２０は、軸方向一方の端部を支持部材１８の支持穴２２に挿入することにより、支持部材１８に容易に取付け可能とされていることから、組立作業も簡単である。
【００６９】
さらにまた、本実施形態では、ピン部材２０をウェーブジェネレータ１６の外周面に当接する状態で保持し、かつウェーブジェネレータ１６で押圧された場合に外周への傾動を許容する保持手段が、筒状部２４に外嵌されるリング状の弾性保持体２６で構成されている。それ故、弾性保持体２６を筒状部２４に極めて簡単に取り付けることができると共に、複数のピン部材２０を内周へ向かって弾性的に付勢することでウェーブジェネレータ１６の外周面に安定して押し当てることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、フレクスプライン１２とサーキュラスプライン１４とウェーブジェネレータ１６とが、何れも合成樹脂で形成されており、各部品の製造が容易であると共に、波動歯車装置１０の軽量化が簡単に実現される。特に、従来は高い寸法精度や強度が求められて樹脂化が困難であったフレクスプラインについても、本発明に係る構造を採用することで樹脂製とすることができて、さらなる軽量化が可能とされている。さらに、例えばサーキュラスプライン１４とフレクスプライン１２のピン部材２０とを表面の摩擦係数が小さい樹脂材料で形成すれば、歯の噛み合い部分において摩擦抵抗の低減による動力損失の低減も図られ得る。
【００７１】
なお、フレクスプライン１２とサーキュラスプライン１４とウェーブジェネレータ１６の形成材料は、特に限定されるものではなく、金属や合成樹脂、さらにはゴム弾性体や高分子エラストマなどが、単体で或いは複合されて採用され得る。もっとも、従来のフレクスプラインと同様の金属材料を採用する場合であっても、本発明によれば、構造の違いによって寸法誤差の許容範囲が大きいことなどから、各部品を容易に製造することができる。加えて、フレクスプライン１２やサーキュラスプライン１４、ウェーブジェネレータ１６は、例えば、フレクスプライン１２において支持部材１８の形成材料とピン部材２０の形成材料を互いに異ならせるなど、異なる材料で形成された複数の部品を組み合わせて形成することも可能である。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、ピン部材は円柱形状に限定されない。具体的には、図１０に示すピン部材５０のように、多角柱形状などの非円形断面を有する形状であっても良い。なお、支持部材１８におけるピン部材の取付構造（例えば支持穴２２）やサーキュラスプライン１４の内歯２８の形状などは、ピン部材の形状に合わせて適宜に変更される。
【００７３】
また、ピン部材２０の数および内歯２８の数、さらにはそれらの数の差は、ウェーブジェネレータ１６のローブ数（大径部分３３における筒状部２４を外周へ押し広げる部位の数）や、要求される減速比などに応じて、適宜に変更され得る。
【００７４】
さらにまた、前記実施形態のような円形断面のピン部材２０を採用する場合には、ピン部材２０が支持部材１８によって転動可能に支持されていても良い。
【００７５】
また、ピン部材２０を周方向に並んだ状態に位置決めして支持する支持部材は、ピン部材の軸方向中間部分を支持するように取り付けられていても良く、必ずしもピン部材２０の軸方向端部を支持するものには限定されない。さらに、前記実施形態で示したピン部材２０の軸方向端部を支持穴２２に挿入するピン部材２０と支持部材１８の取付構造も、あくまでも例示であって、例えば、ピン部材２０が軸直角方向で嵌め合わされる複数の凹部を内周面又は外周面に備える構造なども採用され得る。
【００７６】
また、弾性保持体の具体的な構造は、前記実施形態に示す筒状部２４に外嵌されるリング状に限定されない。すなわち、支持部材１８の支持穴２２の内周面とピン部材２０の外周面との間に弾性保持体を配しても良く、例えば支持穴２２の内周面をゴム層で覆うことによって実現され得る。さらに、弾性保持体は、必ずしも独立した部品として設けられる必要はなく、例えばピン部材２０自体を弾性体で形成することにより、ピン部材２０が弾性保持体を兼ねる構造とされて、ピン部材２０がそれ自体の弾性によって保持されるようにしても良い。同様に、支持部材１８を弾性体で形成して、支持部材１８が弾性保持体を兼ねる構造とすれば、ピン部材２０が支持部材１８の弾性によって保持される。なお、ピン部材２０は、それ自体が弾性体で形成される場合のほか、支持部材や弾性保持体による支持態様およびウェーブジェネレータ１６の外周面による押圧態様などによっては、ウェーブジェネレータ１６で外周側へ押し広げられた際にも、ピン部材２０の全体が明確な傾斜角度をもって傾斜しない場合もあるが、少なくともピン部材２０の先端が初期位置よりも外周側へ移動することをもって傾動するものと解することができ、例えばピン部材２０の全体が外周側へ移動する場合でもピン部材２０の先端の外周側への移動をもってサーキュラスプライン１４の内歯２８に噛合可能とされる傾動態様として把握できる。
【００７７】
さらにまた、ピン部材２０をウェーブジェネレータ１６の外周面で保持する保持手段としては、部材の弾性によるものに限定されず、例えば、ウェーブジェネレータ１６の外周面とピン部材２０の間で磁気的な吸引力を作用させて、ピン部材２０がウェーブジェネレータ１６の外周面に吸着保持されるようにしても良い。
【００７８】
前記実施形態では、フレクスプライン１２とサーキュラスプライン１４とウェーブジェネレータ１６が、何れも樹脂製とされているが、それらの形成材料は特に限定されるものではなく、たとえば鉄やアルミニウム合金などの金属製であっても良い。
【００７９】
また、ウェーブジェネレータ１６は、例えば、可撓性の内輪と外輪とを備えるボールベアリングの内周に楕円板状のカム板が配されて、カム板がボールベアリングの内輪に固定されている構造なども、採用され得る。このようなボールベアリングを配した構造を採用すれば、ウェーブジェネレータ１６とフレクスプラインとの間で摩擦による動力伝達効率の低下が抑えられる。なお、ウェーブジェネレータ１６のローブ数は３以上であっても良く、一般的に外歯２０と内歯２８の歯数の差がローブ数の整数倍に設定される。
【００８０】
また、前記実施形態では、サーキュラスプライン１４が回転不能に固定されると共に、フレクスプライン１２に出力軸が取り付けられて、フレクスプライン１２の回転が出力として取り出されるようにされているが、フレクスプライン１２が回転不能に固定されると共に、サーキュラスプライン１４に出力軸が取り付けられて、サーキュラスプライン１４の回転が出力として取り出されるようにしても良い。さらに、サーキュラスプライン１４を回転不能に固定し、フレクスプライン１２に入力軸を取り付けると共に、ウェーブジェネレータ１６に出力軸を取り付けることにより、波動歯車装置１０を増速機として機能させることも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０：波動歯車装置、１２：フレクスプライン、１４：サーキュラスプライン、１６：ウェーブジェネレータ、１８：支持部材、２０，５０：ピン部材、２２：支持穴、２４：筒状部、２６：弾性保持体、２８：内歯
【図１】
2016194315.tif 000003
【図２】
2016194315.tif 000004
【図５】
2016194315.tif 000005
【図６】
2016194315.tif 000006
【図７】
2016194315.tif 000007
【図８】
2016194315.tif 000008
【図９】
2016194315.tif 000009
【図１０】
2016194315.tif 000010
【図３】
2016194315.tif 000011
【図４】
2016194315.tif 000012