(57)【要約】【課題】複数ローラー式波動ドライバのソケット輪廓の設計方法を提供する。【解決手段】単位時間等比例に基づいてローラーがカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及びその円面切点が順に取得され、片側歯車歯面輪廓が描かれて形成され、さらに片側歯車歯面輪廓が鏡映されて前記ソケット輪廓が構成される工程を含む。また、本発明は前記ソケット輪廓の設計に基づいてソケットホイール輪廓を形成する方法をさらに含む。なお、本発明は、前記径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に基づいてカム輪廓を形成する設計方法をさらに含み、従来のスピン波ドライバの伝動精度が欠落する問題を改善させる。【選択図】図３
2017015239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間の等比例に基づいてローラーがカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点を順に取得する工程と、
前記複数の円面切点が連接されてソケットの歯先面と歯底との間の片側歯車歯面輪廓が形成される工程と、
歯底の中心線により前記片側歯車歯面輪廓が鏡映されて対応辺歯車歯面輪廓となり、片側歯車歯面輪廓と対応辺歯車歯面輪廓との間に歯底部輪廓に連結されて前記ソケット輪廓が構成される工程とを含むことを特徴とする複数ローラー式波動ドライバのソケット輪廓の設計方法。
【請求項２】
前記複数の軌跡円の円心は、以下の式により円心座標(Ｘｎ，Ｙｎ)が取得され：
2017015239.tif 000018
ここでは、Ｌｆはカムのカム軸のローラーの軌跡円の円心とカムのカム軸との間の最も離れる距離を表し、Ｎはソケットの片側歯車歯面輪廓が分割される等分量を表し、△ｙは有効径方向変移量が等分される各ローラーの軌跡円の径方向変移量を表し、△θは有効移動回転角度が等分される各ローラーの軌跡円の移動回転角度を表すことを特徴とする、請求項１に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪廓の設計方法。
【請求項３】
前記複数の軌跡円の円面切点(Ｘ’ｎ’Ｙ’ｎ)は、以下の下式で表され：
2017015239.tif 000019
ここでは、ｎはローラー移動の軌跡円の番号を表し、ｎは>０の自然数であり、Ｒｄはローラーの直径を表し、Ｘｎ−１、Ｙｎ−１は第ｎ号軌跡円の円心座標を表し、ｎ−１は第ｎ号ローラーの軌跡円の番号を表すことを特徴とする、請求項１または２の何れか１項に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪廓の設計方法。
【請求項４】
スプライン曲線が前記複数の円面切点に連接されることで片側歯車歯面輪廓が形成されることを特徴とする、請求項３に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪廓の設計方法。
【請求項５】
前記歯底部輪廓は片側歯車歯面輪廓と対応辺歯車歯面輪廓との間の最も近接する２つの軌跡円の円面切点が連接されることで形成され、前記歯底部輪廓は前記複数の軌跡円のカム面に干渉しないことを特徴とする、請求項１に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪廓の設計方法。
【請求項６】
請求項１或いは２の前記ソケット輪廓の設計方法が応用され、且つカムのカム軸が回転中心となり、前記ソケット輪廓の等円周間隔で配列されてソケットホイールの内面を包囲させ、前記ソケットホイール輪廓が形成される工程を含むことを特徴とする複数ローラー式波動ドライバのソケットホイール輪廓の設計方法。
【請求項７】
前記歯先面は片側歯車歯面輪廓と対応辺歯車歯面輪廓との間の最も離れる２つの対応し合う軌跡円の円面切点の円角が連接され、歯先面輪廓が形成され、前記歯先面輪廓により前記ローラーが案内されて隣接するソケット内に移動されてソケット輪廓に接触されることを特徴とする、請求項６に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケットホイール輪廓の設計方法。
【請求項８】
単位時間の等比例に基づいてローラーがカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点が順に取得される工程と、
前記複数の円面切点が連接されてカム輪廓中の単位カム面輪廓となる工程と、
カムのカム軸のＸ軸線及びＹ軸線により前記単位カム面輪廓がそれぞれ鏡映されて前記カム輪廓が構成される工程とを含むことを特徴とする複数ローラー式波動ドライバのカム輪廓の設計方法。
【請求項９】
前記複数の軌跡円の円心は、以下の式により円心座標(Ｘｍ，Ｙｍ)が取得され：
2017015239.tif 000020
ここでは、Ｌｆはカムのカム軸のローラーの軌跡円の円心とカムのカム軸との間の最も離れる距離を表し、Ｍはローラーの複数の軌跡円が分割される等分量を表し、△ｙ’は有効径方向変移量が等分される各ローラーの軌跡円の径方向変移量を表し、△αは有効移動回転角度が等分される各ローラーの軌跡円の移動回転角度を表すことを特徴とする、請求項８に記載の複数ローラー式波動ドライバのカム輪廓の設計方法。
【請求項１０】
前記複数の軌跡円の円面切点(Ｘ’ｍ，Ｙ’ｍ)は以下の式で表し：
2017015239.tif 000021
ここでは、ｍはローラー移動の軌跡円の番号を表し、ｍは>０の自然数であり、Ｒｄはローラーの直径を表し、Ｘｍ−１及びＹｍ−１は第ｍ号軌跡円の円心座標を表し、ｍ−１は第ｍ号ローラーの軌跡円の番号を表すことを特徴とする、請求項８または９の何れか１項に記載の複数ローラー式波動ドライバのカム輪廓の設計方法。
【請求項１１】
スプライン曲線が前記複数の円面切点に連接されることで単位カム面輪廓が形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の複数ローラー式波動ドライバのカム輪廓の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭、ソケットホイール輪郭及びカム輪郭の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では本発明に係る波動式ドライバ(wave-motion)は公開されておらず、従来の技術で相似しているのは、正弦或いは余弦の伝動波形を発生させるスピン波ドライバ(spin-wave driver)である。
【０００３】
従来のスピン波ドライバ及び遊星歯車組は典型的な減速ドライバ機構である。スピン波ドライバはスピン波を発生させる減速機構である。スピン波ドライバの原理は、初期はアメリカ合衆国Ｃ．Ｗ．Ｍｕｓｓｅｒが１９５５年に提唱し、例えば、特許文献１に記載されている高調波ドライバ(harmonic driver)がある。その後、不断の進化を遂げ、例えば、特許文献２に記載されているスピン波ドライバ(或いは、スピン波減速と称される)機構の部材がある。従来の遊星歯車に比べ、従来のスピン波ドライバ機構はより多くの噛合歯数及びより大きな伝動範囲を提供することで、全体の減速比の出力値では、従来のスピン波ドライバは相対的に好ましい伝動精度及び伝動効率を有する。
【０００４】
従って、一般的な従来のスピン波ドライバの構成では、内から外にかけて、同軸で配置されるカム(cam)(或いは波形発生器wave generatorと称される)と、複数のローラー(rollers)と、ソケットホイール(特殊な内歯型スプラインホイールcircular spline wheelを有する)等を備える。前記カムは通常入力軸となり、前記複数のローラーはカムとソケットホイールとの間に包囲するように配置され、且つソケットホイールにはローラーに噛み合わされて収納される複数のソケットが環状を呈して敷設され、カムにより入力されて複数のローラー中の一部のローラーが駆動されてソケットホイールの対応するソケットに噛み合わされ、ベアリングが駆動されて減速比を発生させて出力回転する。
【０００５】
さらに、上述の特許に記載される技術から分かるように、従来のスピン波ドライバの各ソケットは、歯底の二側からそれぞれ延伸されて形成される傾斜状の歯面を備え、且つ二側の歯面は延伸されて二側の歯先面に連接され、各ソケットの輪郭形状は概ねＶ字型を呈する。従来のスピン波ドライバの過程では前記複数のローラーの中の一部のローラーのみがカム面により駆動されてソケットの歯面に噛み合わされ、これによりソケットの歯面がローラーの駆動力を伝動させる有効接触面となる。次に、例えば、特許文献２に示すように、前記カムとソケットホイールとの間には複数のローラーが載設されるベアリング(rollers ring)がさらに配置され、一部の実施において前記ベアリングが出力端となり、カムの駆動力がソケットの歯面を経由して伝動されてローラーにより分力が提供されてベアリングを推進させ減速比を発生させて出力回転させる。
【０００６】
そこで、上述のように、ソケットの歯面は作用力を伝動させる有効接触面となるのみならず、ローラーにカムが発生させる分力を提供する有効接触面となる。このほか、スピン波ドライバの過程では、さらに、カム面がローラーを引っ張りソケット歯面に接触させる過程において、引っ張られる前記ローラーは、カムのカム軸の径方向及び円周角方向に向けて変移させて前記歯面が充分或いは実際に伝動されるか否かに影響を与える作用力、及びカムが発生させる分力を提供する有効接触面を備える。全体の減速比の出力値では、従来のスピン波ドライバは良好な伝動精度及び伝動効率を維持させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】アメリカ特許出願公開第２９０６１４３号明細書
【特許文献２】アメリカ特許出願公開第５６４３１２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術では、記載されているソケットの輪郭は概ねＶ字型を呈するもののみであり、前記ソケット及びカムの輪郭の形成技術が有効的に作用力を伝動させる否かは検討或いは教示されておらず、例えば、入力軸が半周回転するとローラーが次のソケット位置に進入する過程での速度がＶ字型のために定義が不明になり、ローラーが次のソケットに進入する速度が不安定になり、従来のスピン波ドライバの出力端が微細回転角度で伝動する精度に影響を与える。そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明の目的は、従来のスピン波ドライバのＶ字型ソケットの歯面輪郭の形成を改善させ、ローラーのソケット中での移動方式は考慮せず、ローラーの駆動力の伝動させてローラーに対してカムが発生させる分力を提供するための有効接触面とならず、出力端の微細回転角度での伝動精度に影響を与える。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭の設計方法は、単位時間の等比例に基づいてローラーがカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点を順に取得する工程と、前記複数の円面切点が連接されてソケットの歯先面と歯底との間の片側歯車歯面輪廓が形成される工程と、歯底の中心線により前記片側歯車歯面輪廓が鏡映されて対応辺歯車歯面輪廓となり、片側歯車歯面輪廓と対応辺歯車歯面輪廓との間に歯底部輪廓に連結されて前記ソケット輪廓が構成される工程とを含む。前記複数の軌跡円の円面切点（Ｘ’ｎ，Ｙ’ｎ）は、以下の式で表される：
【００１１】
【数１】
2017015239.tif 000003
ここでは、ｎはローラーが移動する軌跡円の番号を表し、ｎは>０の自然数であり、Ｒｄはローラーの直径を表し、Ｘｎ−１及びＹｎ−１は第ｎ号軌跡円の円心座標を表し、ｎ−１は第ｎ号ローラーの軌跡円の番号を表す。
【００１２】
また、好ましい実施形態では、特に前記複数の軌跡円の円面切点の取得前に、以下の式により円心座標（Ｘｎ，Ｙｎ）が取得される：
【００１３】
【数２】
2017015239.tif 000004
ここでは、Ｌｆはカムのカム軸のローラーの軌跡円の円心とカムのカム軸との間の最も離れる距離を表し、Ｎはソケットの片側歯車歯面輪郭が分割される等分量を表し、△ｙは各ローラーの軌跡円の有効径方向変移量のＮ等分の変移量を表し、△θは各ローラーの軌跡円の有効回転角度のＮ等分の回転角度を表す。
【００１４】
本発明の他の目的は、従来のスピン波ドライバの複数のＶ字型ソケットが包囲させることで形成されるソケットホイール輪郭の形成を改善させ、ローラーのソケット中での移動方式が考慮されず、伝動精度及び伝動効率に影響するという技術的課題を解決させる。
【００１５】
従って、本発明の複数ローラー式波動ドライバのソケットホイール輪郭の設計方法は、上述のソケット輪郭の設計方法が応用され、且つカムのカム軸が回転中心となり、前記ソケット輪廓が等円周間隔で配列されてソケットホイールの内面を包囲させ、前記ソケットホイール輪廓が形成される工程を含む。
【００１６】
本発明のさらなる他の目的は、従来のスピン波ドライバのカム面輪郭の形成を改善させ、ローラーのソケット中での移動方式が考慮されず、伝動精度及び伝動効率に影響を及ぼすという技術的課題を解決させる。
【００１７】
さらに、本発明の複数ローラー式波動ドライバのカム輪郭の設計方法は、単位時間の等比例に基づいてローラーがカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点が順に取得される工程と、前記複数の円面切点が連接されてカム輪廓中の単位カム面輪廓となる工程と、カムのカム軸のＸ軸線及びＹ軸線により前記単位カム面輪廓がそれぞれ鏡映されて前記カム輪廓が構成される工程とを含む。前記複数の軌跡円の円面切点(Ｘ’ｍ，Ｙ’ｍ)は、以下の式で表示される：
【００１８】
【数３】
2017015239.tif 000005
ここでは、ｍはローラーが移動する軌跡円の番号を表し、ｍは>０の自然数であり、Ｒｄはローラーの直径を表し、Ｘｍ−１及びＹｍ−１は第ｍ号軌跡円の円心座標を表し、ｍ−１は第ｍ号ローラーの軌跡円の番号を表す。
【００１９】
また、好ましい実施形態では、特に前記複数の軌跡円の円面切点の取得前に、以下の式により円心座標(Ｘｍ，Ｙｍ)が取得される：
【００２０】
【数４】
2017015239.tif 000006
ここでは、Ｌｆはカムのカム軸のローラーの軌跡円の円心とカムのカム軸との間の最も離れる距離を表し、Ｍはローラーの複数の軌跡円が分割される等分量を表し、△ｙ’は各ローラーの軌跡円の有効径方向変移量のＭ等分の変移量を表し、△αは各ローラーの軌跡円の有効回転角度のＭ等分の回転角度を表す。
【発明の効果】
【００２１】
上述の技術手段により、本発明の技術効果は、複数ローラー式波動ドライバのローラーの理想的な移動方式に基づいて、Ｖ字型ソケットの歯面輪郭を設計し、ソケットホイールのカム面輪郭をさらに設計する。また、複数ローラー式波動ドライバのローラーの理想的な移動方式に基づいて、ソケットホイールのソケットに対応するカム面を設計し、カム面がローラーを引っ張りソケット歯面に接触させる過程で、前記歯面により充分に且つ実際にローラーが発生させる駆動力を伝動させる。また、前記歯面はローラーに対してカムが発生させる分力を提供させるための有効接触面となり、複数ローラー式波動ドライバの全体の減速比の出力値の伝動精度及び伝動効率を維持させつつ、複数ローラー式波動ドライバの出力端の伝動精度をさらに高める。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る複数ローラー式波動ドライバを示す展開図である。
【図２】図１に示す断面模式図である。
【図２ａ】図２に示すソケット、カム及びロ−ラ−の間を説明する拡大図である。
【図３】本発明のソケット輪郭の設計工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明のソケット輪郭及びカム輪郭の設計を説明する図である。
【図５】図４に示すソケットにおけるロ−ラ−による円形軌の有効移動範囲を説明する拡大図である。
【図６】図５に示すロ−ラ−による円形軌の有効移動範囲の等比例描画の展開図で、ソケット輪郭の設計を説明する。
【図７】本発明のソケットホイール輪郭の設計工程を示すフローチャートである。
【図８】本発明のカム輪郭の設計工程を示すフローチャートである。
【図９】本発明のカム周囲のロ−ラ−による円形軌跡の効果的な移動範囲を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【００２４】
図１及び図２は、それぞれ本発明に係る複数ローラー式波動ドライバの構成部材及びその配置の設計を図示し、前記波動式ドライバの台座５とカバー６との間には同心円が採用されて内から外に配置され、カム１と、複数のローラー２と、ベアリング４と、ソケットホイール３とを備える。前記カム１のカム軸の位置には入力軸１４が形成されて波動式ドライバの入力端となり、前記入力軸１４は動力源に接続されて入力を行ってカム１を駆動させて自転させ、前記カム１のカム面１０は、カム軸１１に対して離れると共にスプライン曲線(spline)で構成される少なくとも１つの弧凸部１２を備え、前記弧凸部１２は力を掛けてローラーを押して伝動させる動力の有効作用区となり、包囲することでカム輪郭１３がさらに構成される。前記ローラー２は本実施形態ではローラピンであり、但し、ボール等のローラー部材の使用も排除しない。前記ソケットホイール３は環体状を呈し、カム１のカム面１０の外囲に同軸で配置され、且つソケットホイール３の内環壁面には複数のソケット３０が周設され、前記複数のローラー２はカム１のカム面１０とソケットホイール３のソケット３０との間に周設される。前記ベアリング４はカム１とソケットホイール３との間に配置され、ベアリング４のカム軸の位置には出力軸４１が形成されて波動式ドライバの出力端となる。また、前記ベアリング４の四周には複数のベアリング溝４０が等間隔で周設され、ローラー２の形状に対応してローラー２の一部が内部に可動に収納される。ベアリングの強度を維持させるために、実施においては、ローラー２の数量は実際のベアリング溝４０の数量の１／２で実施される。
【００２５】
図２ａは上述のソケット３０、カム１及びローラー２の間の拡大配置概略図である。本実施では、カム面１０の弧凸部１２により一部のローラー２が駆動されて対応するソケット３０内まで移動してソケット輪郭３１に接触され、駆動の作用力が伝動されてベアリング４が連動されて既定の減速比の出力回転が発生する。
【００２６】
説明のために、本発明では以下の実施の仔細においては、カム１の入力軸１４が入力端となり、且つソケットホイール３が固定されてベアリング４のカム軸の位置に形成される出力軸４１が出力端となる方式について解説する。但し、本発明が包括する範囲は、ベアリング４が固定されてソケットホイール３が出力端となる実施方式をさらに含む。説明が必要な点は、ソケットホイール３或いはベアリング４のどちらを出力端としても、本発明の下述するソケット輪郭、ソケットホイール輪郭及びカム輪郭の形成結果に影響を与えない点である。
【００２７】
上述の前記ソケット輪郭３１は片側歯車歯面輪郭３１ａ及びそれが鏡映される対応端に形成される対応辺歯車歯面輪郭３１ｂを備え、且つ片側歯車歯面輪郭３１ａと対応辺歯車歯面輪郭３１ｂとの間には歯底部輪郭３３が連結される。配列されるソケット輪郭３１により包囲されることでソケットホイール輪郭３４が構成される(図１参照)。ソケットホイール輪郭３４が形成された後、各ソケット輪郭３１の片側歯車歯面輪郭３１ａ及び対応辺歯車歯面輪郭３１ｂの互いから離れる端部は歯先面輪郭３２にそれぞれ連接され、完全な前記ソケットホイール輪郭３４が形成される。また、本発明の前記ソケットホイール輪郭３４は前記ソケットホイール３の内環壁面の特徴的な輪郭を指す。
【００２８】
図１及図２に示す配置を実際に明確に実施するため、まず、本発明では上述のソケット輪郭３１に対して好ましい設計方法を提供し、下述の工程Ｓ１乃至Ｓ５の実施を含む(図３参照)。
【００２９】
工程Ｓ１：ローラーの移動軌跡の分析。
カム輪郭１３及びソケット輪郭３１が判明する前に、本発明では先にローラー２の移動軌跡に対して分析を行う。より具体的には、ローラー２がカム面１０の弧凸部１２に漸近されて押されると、対応するソケット３０内に同時に２つの移動速度が発生し、前述の２つの移動速度は、カムのカム軸１１の径方向に向けて発生する径方向移動速度ｖ及びカム１の円周方向に向けて発生する角速度ωを含む(図２ａに図示する)。本発明の具体的な手段は単位時間ｔにより前記径方向変移量Ｌが等比例で分割されて径方向変移速度ｖ(△Ｌ＝ν×△ｔ)となり、同時に前記単位時間ｔにより前記円周方向の有効的回転角度θが等比例で分割されて円周方向の角速度ω(△θ＝ω×△ｔ)となる。これにより、ソケット３０内にローラー２の移動経路が模擬されて複数の軌跡円が描画される(詳しくは後述の工程２乃至工程４)。
【００３０】
工程Ｓ２：初期設定。
本発明は減速比及び配置サイズの需要に応じて、以下の例の設定データに基づいて徐々に描画されて図４のように形成される。図４はＸ−Ｙ座標系の４つの象限中に作図され、特に以下の設定データに従って第二象限中にローラー２の複数の軌跡円が描画され、前記設定データは、以下を含む。
１． 前記複数のローラーの数量はＲｎ＝４０に予め設定され、ベアリング４の各ベアリング溝４０の剛性を確保させるため、実際のローラー及びベアリング溝の数量は共に１／２になる。
２．カム１のカム面の弧凸部１２の数量がＣｎ＝２に予め設定される。
３．ソケットの数量はＳｎ＝Ｒｎ−Ｃｎ＝４０−２＝３８である。
４．ローラーの直径はＲｄ＝２．０ｍｍである。
５．ローラーの有効作用数量は非整数に設定され、例えばＥｎ＝５．３である。
【００３１】
工程Ｓ３：ソケットのローラーの軌跡円の描画。
工程２に基づいて設定された後、本発明はさらに以下の例のパラメータの定義に基づいて図５に示すローラーの軌跡円の有効移動範囲図面が描画される(図４参照)。
６．カムのカム軸１１のローラーの軌跡円の円心とカムのカム軸１１との間の最も離れる距離はＬｆであり、座標(０、Ｌｆ)が予め設定され、Ｌｆ＝１４．６ｍｍである。
７．本実施形態では、初期の２つの軌跡円の間の切線角度は４４．５°〜４５．５°に設定される。
８．ローラーの有効作用変移は０.５２ ｍｍである。
９．ローラーの有効作用円周角度は
【００３２】
【数５】
2017015239.tif 000007
である(図３参照)。
１０．上述からソケット及びローラーの対応する角度差△β即ち
【００３３】
【数６】
2017015239.tif 000008
が算出される(図示せず）。
１１．さらにソケット３０の片側歯車歯面輪郭３１ａの有効作用範囲の移動回転角度がδθに設定され、即ち、
【００３４】
【数７】
2017015239.tif 000009
となる。
【００３５】
続いて、本発明はローラー２の有効移動範囲内(有効径方向変移量δｙ及び有効円周移動回転角度δθを含む)から適合する等分量Ｎが分割され、前記等分量Ｎがソケットの片側歯車歯面輪郭３１ａが分割される等分量となり、図６に示すように、前記等分量Ｎ(例えばＮ＝１００)により有効径方向変移量の各軌跡円の径方向変移量
【００３６】
【数８】
2017015239.tif 000010
が等比例分割され、発生する弧線は外から内にかけてＬ０、Ｌ１、．．．．．、ＬＮと順に番号が付けられ、その後設定される等分量Ｎにより有効回転角の各ローラーの軌跡円の回転角度
【００３７】
【数９】
2017015239.tif 000011
が等比例分割され、発生する放射状の線は左から右にかけてＡ０、Ａ１、．．．．．、ＡＮと順に番号が付けられる。
【００３８】
次に、上述の弧線Ｌ０、Ｌ１、．．．．．、ＬＮ及びその番号が対応する同じ放射状の線Ａ０、Ａ１、．．．．．、ＡＮの各交点(例えばＬ０及びＡ０の交点等)がローラーの軌跡円の円心となり、複数の軌跡円(ローラーの直径Ｒｄ＝２.０ ｍｍ)が順に描画される。前記複数の軌跡円の円心座標(Ｘｎ，Ｙｎ)は式(一)により取得される：
【００３９】
【数１０】
2017015239.tif 000012
ここでは、ｎはローラーが移動する軌跡円の番号を表し、ｎは>０の自然数である。
【００４０】
これにより、第一点の円心座標[Ｘ０，Ｙ０］＝[０、Ｌｆ］＝［０、１４．６］及び第二点の円心座標[Ｘ１、Ｙ１]＝[０.００５１８８ 、 １４.５９４７９９]が順に取得され、且つここから第ｎ+１号軌跡円の円心座標
［Ｘｎ，Ｙｎ］＝［０．５００４３３,１４．０７１１０４］ (ｎ＝Ｎ＝１００の等比例分割の場合)が取得される。
【００４１】
工程Ｓ４：ソケットの片側歯車歯面輪郭の描画。
上述の工程Ｓ３に続いて、隣接する２つの各軌跡円の間は切線Ｔとなり、その後各切線Ｔの最初の円面切点が選択されて取得され、以下の式により各円面切点座標[Ｘ’ｎ，Ｙ’ｎ]が計算され、式(二)に示す：
【００４２】
【数１１】
2017015239.tif 000013
ここでは、Ｘｎ−１及びＹｎ−１は第ｎ号軌跡円の円心座標を表し、ｎ−１は第ｎ号ローラーの軌跡円の番号を表す。
【００４３】
これにより、第一軌跡円の切点座標[Ｘ’０，Ｙ’０]＝[０.７０７９５９、 １５.３０６２５４］及び第二軌跡円の切点座標[Ｘ’１，Ｙ’１]＝[ ０.７１３５２４、 １５.３００６７５]が順に取得され、且つここから第ｎ＋１号軌跡円の切点座標[Ｘ’ｎ，Ｙ’ｎ] ＝[１.２４５２６６、１４.７３８３５４] (ｎ＝Ｎ＝１００の等比例分割の場合)が取得される。
【００４４】
その後、スプライン曲線 (spline)が前記複数の円面切点に連接されて一体となり、即ち、ソケット３０の歯先面と歯底との間の片側歯車歯面輪郭３１ａが形成される。ちなみに、このさい、歯先面及び歯底とは保留空間であるが実際の輪郭線が未形成である仮想部位を指し、通常知識を有する者ならば一般的なソケット歯面の二端は共に歯先面及び歯底を有することは承知しており、且つ前述の工程Ｓ２の初期設定のソケット数量Ｓｎ、ローラーの数量Ｒｎ及びローラーの直径Ｒｄ等のデータに基づいて、ソケットホイール３の保留される歯先面及び歯底の距離を知ることができ、片側歯車歯面輪郭３１ａ及び対応辺歯車歯面輪郭３１ｂが形成された後に歯先面及び歯底の輪郭が形成される(後述する)。
【００４５】
工程Ｓ５：ソケット輪郭の描画。
工程Ｓ４に続いて、図２に示すように、仮想の歯底の中心線Ｙ(実質上は図６に示す第０号軌跡円の円心とカムのカム軸１１との間の連接線)により前記片側歯車歯面輪郭３１ａが鏡映されて対応辺歯車歯面輪郭３１ｂとなる。
【００４６】
次に、片側歯車歯面輪郭３１ａと対応辺歯車歯面輪郭３１ｂとの間の最も近接する２つの軌跡円の円面切点が連接され、仮想の歯底位置には実際の歯底部輪郭３３が形成され、前記歯底部輪郭３３は前記複数の軌跡円のカム面に干渉しないため、例えば、凹型或いは弧凹型の輪郭線が連接されて形成される。これにより、片側歯車歯面輪郭３１ａと対応辺歯車歯面輪郭３１ｂとの間に歯底部輪郭３３が連結されて完全なソケット輪郭３１が構成される。このほか、上述の仮想の歯先面部位はソケットホイール輪郭３４全体が形成された後に描画される(後述する)。
【００４７】
本発明の他の設計方法は、ソケットホイール輪郭３４の描画の実施について、具体的には、本発明は上述の工程Ｓ５に従ってソケット輪郭３１が描画された後、下述の工程Ｓ６がさらに実施される(図７参照)。
【００４８】
工程Ｓ６：ソケットホイール輪郭の描画。
上述の工程Ｓ５の後、本発明はカムのカム軸１１を回転中心とし(図４参照)、前記ソケット輪郭３１は上述の既定のソケット数量Ｓｎに基づいてソケットホイール３の内面に等円周間隔で配列されて包囲させ、前記ソケットホイール輪郭３４が形成される。前記等円周間隔は、上述の仮想の歯先面に保留されて形成される距離を指す。
【００４９】
さらに、前記歯先面部位には実際の歯先面輪郭３２が描画されて形成され、各ソケット輪郭３１の片側歯車歯面輪郭３１ａ及び対応辺歯車歯面輪郭３１ｂの互いから離れる端部の間が逆円角方式で連接され、実際の歯先面輪郭３２が形成されることを含む(図２参照)。前記互いから離れる端部の間は逆円角で連接され、各ソケット輪郭３１の片側歯車歯面輪郭３１ａと対応辺歯車歯面輪郭３１ｂとの間の最も離れる対応する２つの軌跡円の円面切点が円角で連接され、各ソケット輪郭３１の間に連接される歯先面輪郭３２が形成され、完全な前記ソケットホイール輪郭３４が形成される。前記歯先面輪郭３２は前記ローラー２を案内して隣接するソケット３０内に移動させてソケット輪郭３１に接触させるために用いられる。前述の案内は、持続接触式の案内及び非持続接触或いは非接触式の護持を含む。
【００５０】
本発明の他の設計方法は、カム輪郭１３の描画の実施について、具体的には、上述の工程Ｓ１乃至Ｓ２の後に工程Ｓ３０乃至工程Ｓ５０を実施することを含む(図８参照)：
【００５１】
工程Ｓ３０：カムのローラーの軌跡円の描画。
上述の工程２に基づいて設定された後、本発明はさらに以下のパラメータの定義に基づいて図９に示すカム１の外囲のローラーの軌跡円の有効移動範囲の図面の描画を行う。
【００５２】
図９では、本発明はＸ−Ｙ座標系の第二象限中に作図され、ローラー２の有効移動範囲内(有効径方向変移量δｙ及び有効円周移動回転角度δθを含む)に適合する等分量Ｍが分割され、且つ前記等分量Ｍはカム輪郭１３が分割される等分量となり、例えばＭ＝３００で有効径方向変移量の各軌跡円変移量△ｙ’が等比例分割され、
【００５３】
【数１２】
2017015239.tif 000014
となり、且つ発生する弧線は外から内にかけてＬ’０、Ｌ’１、．．．．．、Ｌ’Ｍ(Ｍ＝３００)と順に番号が付けられ、その後設定される等分量Ｍに基づいて有効回転角の各ローラーの軌跡円の回転角Δαが等比例分割され、
【００５４】
【数１３】
2017015239.tif 000015
となり、発生する放射状の線は右から左にかけてＡ’０、Ａ’１、．．．．．、Ａ’Ｍ(Ｍ＝３００)と順に番号が付けられる。  
【００５５】
続いて、上述の弧線Ｌ’０、Ｌ’１、．．．．．、Ｌ’Ｍ及びその番号が対応する同じ放射状の線Ａ’０、Ａ’１、．．．．．、Ａ’Ｍの各交点(例えばＬ’０及びＡ’０の交点等)がローラーの軌跡円の円心となり、複数の軌跡円(ローラーの直径Ｒｄ＝２.０ ｍｍ)が順に描画される。ローラー２とカム面１０との間の裕度を考慮し、例えば、本案はローラーの直径Ｒｄ＋予め設定される裕度＝２.０＋０.０４＝２.０４ ｍｍとなり、複数の軌跡円の円心座標[Ｘｍ’Ｙｍ］が描画され、前記円心座標[Ｘｍ，Ｙｍ］が以下の式(三)により取得される：
【００５６】
【数１４】
2017015239.tif 000016
これにより、第一点円心座標[Ｘ０，Ｙ０]＝[０、Ｌｆ]＝［０,１４．６]及び第二点円心座標[Ｘ１，Ｙ１]＝[−０.０３２８６８ 、 １４.５９８２３０]が順に取得され、且つここから第ｍ+１号軌跡円の円心座標
［Ｘｍ，Ｙｍ］＝［−８．８０３４１６６，１０．９８８４６０］ (ｍ＝Ｍ＝３００の等比例分割の場合)が取得される。
【００５７】
工程Ｓ４０：カムの単位カム面輪郭の描画。
その後、上述の隣接する２つの各軌跡円の間に切線Ｔ’が形成され、各切線Ｔ’の最初の円面切点が選択されて取得され、以下の式により各円面切点座標[Ｘ’ｍ，Ｙ’ｍ］が算出され、以下の式(四)で表す：
【００５８】
【数１５】
2017015239.tif 000017
ここでは、Ｘｍ−１及びＹｍ−１は第ｍ号軌跡円の円心座標を表し、ｍ−１は第ｍ号ローラーの軌跡円の番号を表す。
【００５９】
これにより、第一軌跡円の切点座標[Ｘ’０，Ｙ’０] ＝[０.０５３７８５、１３.６０１４４７］及び第二軌跡円の切点座標[Ｘ’１，Ｙ’１]＝[０.０２３１７１、 １３.５９９８０１]が順に取得され、且つここから第ｍ＋１号軌跡円の切点座標[Ｘ’ｍ，Ｙ’ｍ]＝[−８.１３５６５７、１０.２４４０８３](ｍ＝Ｍ＝３００の等比例分割の場合)が取得される。そして、スプライン曲線が第二象限中の前記複数の円面切点に連接されて一体となり、即ち、カム輪郭１３の単位カム面輪郭１３ａが形成される。切線Ｔ’が連接されて包括される複数の切点位置は、即ち、カム１が第二象限の一部の弧凸部１２のスプライン曲線輪郭位置に形成され、スプライン曲線が連接されて形成される単位カム面輪郭１３ａの範囲は、前記一部の弧凸部１２のスプライン曲線輪郭及び他の弧凸部１２に属しないカム面輪郭を含む。
【００６０】
工程Ｓ５０：カム輪郭の描画。
図２及び図９に示すように、工程Ｓ４０では第二象限の単位カム面輪郭１３ａが描画されて形成され(図９参照)、カムのカム軸１１のＸ軸線及びＹ軸線が他の３つの象限(第一象限と、第三象限と、第四象限とを含む)にそれぞれ鏡映されて前記カム輪郭１３が構成される。前述のそれぞれの鏡映は、先にＸ軸線に対して鏡映が行われた後にＹ軸線に対して鏡映が行われ、或いは先にＹ軸線に対して鏡映が行われた後にＸ軸線に対して鏡映が行われ、Ｘ−Ｙ座標の４つの象限の内の何れか１つの象限に存在する単位カム面輪郭１３ａを含み、他の３つの象限に順に鏡映され、Ｘ−Ｙ座標の４つの象限を満たし、完全なカム輪郭１３が包囲されて構成される(図２参照)。各単位カム面輪郭１３ａはＹ軸線の交点(即ち、弧凸部位置)に発生する余剰の線段及び尖点に、逆円角処理或いは小円弧のトリミングが施される。
【００６１】
上述の実施方式の前述の有効とは、ローラー２、ソケット３、カム１及びベアリング４が同時に接触するさいの角度範囲が有効であることを指し、この範囲以外の角度は無効となる。
【００６２】
上述の実施形態は複数ローラー式波動ドライバのローラーの理想的な移動方式に基づいて設計されて形成され、これにより入力端のカム面１０が前記複数のローラー２の一部のローラーを対応するソケット３０内に引っ張り、同時に径方向及び円周方向の移動が発生すると、上述の描画により形成されるソケット輪郭３１、ソケットホイール輪郭３４及びカム輪郭１３により動力が充分且つ実際に伝動され、既定の減速比が維持される伝動を含む。さらには、入力軸が半周回転するとローラーが次のソケット位置に進入し、この過程での速度は等速であり、本発明の方法で設計されて形成される波動式ドライバは、従来のスピン波ドライバに比べて伝動精度がさらに向上する。
【００６３】
従って、本明細書に開示された実施形態は、本発明を限定するものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【符号の説明】
【００６４】
１１  カム
１０カム面
１１カム軸
１２弧凸部
１３  カム輪廓
１３ａ  単位カム面輪廓
１４  入力軸
２  ローラー
３  ソケットホイール
３０  ソケット
３１  ソケット輪廓
３１ａ  片側歯車歯面輪廓
３１ｂ  対応辺歯車歯面輪廓
３２  歯先面輪廓
３３  歯底部輪廓
３４  ソケットホイール輪廓
４  ベアリング
４０  ベアリング溝
４１  出力軸
５  台座
６  カバー
Ｓ１乃至Ｓ５  ソケット輪廓設計プロセスの工程説明
Ｓ５乃至Ｓ６  ソケットホイール輪廓設計プロセスの工程説明
Ｓ１、Ｓ２及びＳ３０乃至Ｓ５０  カム輪廓設計プロセスの工程説明
【図１】
2017015239.tif 000022
【図２】
2017015239.tif 000023
【図２ａ】
2017015239.tif 000024
【図３】
2017015239.tif 000025
【図４】
2017015239.tif 000026
【図５】
2017015239.tif 000027
【図６】
2017015239.tif 000028
【図７】
2017015239.tif 000029
【図８】
2017015239.tif 000030
【図９】
2017015239.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月9日(2016.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭の設計方法は、単位時間の等比例に基づいてローラーがカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点を順に取得する工程と、前記複数の円面切点が連接されてソケットの歯先面と歯底との間の片側歯車歯面輪郭が形成される工程と、歯底の中心線により前記片側歯車歯面輪郭が鏡映されて対応辺歯車歯面輪郭となり、片側歯車歯面輪郭と対応辺歯車歯面輪郭との間に歯底部輪郭に連結されて前記ソケット輪郭が構成される工程とを含む。前記複数の軌跡円の円面切点（Ｘ’ｎ，Ｙ’ｎ）は、以下の式で表される：
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
従って、本発明の複数ローラー式波動ドライバのソケットホイール輪郭の設計方法は、上述のソケット輪郭の設計方法が応用され、且つカムのカム軸が回転中心となり、前記ソケット輪郭が等円周間隔で配列されてソケットホイールの内面を包囲させ、前記ソケットホイール輪郭が形成される工程を含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
さらに、本発明の複数ローラー式波動ドライバのカム輪郭の設計方法は、単位時間の等比例に基づいてローラーがカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点が順に取得される工程と、前記複数の円面切点が連接されてカム輪郭中の単位カム面輪郭となる工程と、カムのカム軸のＸ軸線及びＹ軸線により前記単位カム面輪郭がそれぞれ鏡映されて前記カム輪郭が構成される工程とを含む。前記複数の軌跡円の円面切点(Ｘ’ｍ，Ｙ’ｍ)は、以下の式で表示される：
これにより、第一点の円心座標[Ｘ０，Ｙ０］＝[０、Ｌｆ］＝［０、１４．６］及び第二点の円心座標[Ｘ１、Ｙ１]＝[０.００５１８８ 、 １４.５９４７９９]が順に取得され、且つここから第ｎ+１号軌跡円の円心座標［Ｘｎ，Ｙｎ］＝［０．５００４３３,１４．０７１１０４］ (ｎ＝Ｎ＝１００の等比例
分割の場合)が取得される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
１１        カム
１０        カム面
１１        カム軸
１２        弧凸部
１３        カム輪郭
１３ａ      単位カム面輪郭
１４        入力軸
２          ローラー
３          ソケットホイール
３０        ソケット
３１        ソケット輪郭
３１ａ      片側歯車歯面輪郭
３１ｂ      対応辺歯車歯面輪郭
３２        歯先面輪郭
３３        歯底部輪郭
３４        ソケットホイール輪郭
４          ベアリング
４０        ベアリング溝
４１        出力軸
５          台座
６          カバー
Ｓ１乃至Ｓ５  ソケット輪郭設計プロセスの工程説明
Ｓ５乃至Ｓ６  ソケットホイール輪郭設計プロセスの工程説明
Ｓ１、Ｓ２及びＳ３０乃至Ｓ５０  カム輪郭設計プロセスの工程説明
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間の等比例に基づいてローラーの移動軌跡がカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点を順に取得する工程と、前記複数の円面切点が連接されてソケットの歯先面と歯底との間の片側歯車歯面輪郭が形成される工程と、歯底の中心線により前記片側歯車歯面輪郭が鏡映されて対応辺歯車歯面輪郭となり、片側歯車歯面輪郭と対応辺歯車歯面輪郭との間に歯底部輪郭に連結されて前記ソケット輪郭が構成される工程とを含むことを特徴とする複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭の設計方法。
【請求項２】
前記複数の軌跡円の円心は、以下の式により円心座標(Ｘｎ，Ｙｎ)が取得され：
2017015239.tif 000032
ここでは、Ｌｆはカムのカム軸のローラーの軌跡円の円心とカムのカム軸との間の最も離れる距離を表し、Ｎはソケットの片側歯車歯面輪郭が分割される等分量を表し、△ｙは有効径方向変移量が等分される各ローラーの軌跡円の径方向変移量を表し、△θは有効移動回転角度が等分される各ローラーの軌跡円の移動回転角度を表すことを特徴とする、請求項１に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭の設計方法。
【請求項３】
前記複数の軌跡円の円面切点(Ｘ’ｎ’Ｙ’ｎ)は、以下の下式で表され：
2017015239.tif 000033
ここでは、ｎはローラー移動の軌跡円の番号を表し、ｎは>０の自然数であり、Ｒｄはローラーの直径を表し、Ｘｎ−１、Ｙｎ−１は第ｎ号軌跡円の円心座標を表し、ｎ−１は第ｎ号ローラーの軌跡円の番号を表すことを特徴とする、請求項１または２の何れか１項に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭の設計方法。
【請求項４】
スプライン曲線が前記複数の円面切点に連接されることで片側歯車歯面輪郭が形成されることを特徴とする、請求項３に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭の設計方法。
【請求項５】
前記歯底部輪郭は片側歯車歯面輪郭と対応辺歯車歯面輪郭との間の最も近接する２つの軌跡円の円面切点が連接されることで形成され、前記歯底部輪郭は前記複数の軌跡円のカム面に干渉しないことを特徴とする、請求項１に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケット輪郭の設計方法。
【請求項６】
請求項１或いは２の前記ソケット輪郭の設計方法が応用され、且つカムのカム軸が回転中心となり、前記ソケット輪郭の等円周間隔で配列されてソケットホイールの内面を包囲させ、前記ソケットホイール輪郭が形成される工程を含むことを特徴とする複数ローラー式波動ドライバのソケットホイール輪郭の設計方法。
【請求項７】
前記歯先面は片側歯車歯面輪郭と対応辺歯車歯面輪郭との間の最も離れる２つの対応し合う軌跡円の円面切点の円角が連接され、歯先面輪郭が形成され、前記歯先面輪郭により前記ローラーが案内されて隣接するソケット内に移動されてソケット輪郭に接触されることを特徴とする、請求項６に記載の複数ローラー式波動ドライバのソケットホイール輪郭の設計方法。
【請求項８】
単位時間の等比例に基づいてローラーの移動軌跡がカムとソケットとの間の径方向移動軌跡及び円周回転軌跡に分割され、ローラーの移動過程での複数の軌跡円の円心及び円面切点が順に取得される工程と、前記複数の円面切点が連接されてカム輪郭中の単位カム面輪郭となる工程と、カムのカム軸のＸ軸線及びＹ軸線により前記単位カム面輪郭がそれぞれ鏡映されて前記カム輪郭が構成される工程とを含むことを特徴とする複数ローラー式波動ドライバのカム輪郭の設計方法。
【請求項９】
前記複数の軌跡円の円心は、以下の式により円心座標(Ｘｍ，Ｙｍ)が取得され：
2017015239.tif 000034
ここでは、Ｌｆはカムのカム軸のローラーの軌跡円の円心とカムのカム軸との間の最も離れる距離を表し、Ｍはローラーの複数の軌跡円が分割される等分量を表し、△ｙ’は有効径方向変移量が等分される各ローラーの軌跡円の径方向変移量を表し、△αは有効移動回転角度が等分される各ローラーの軌跡円の移動回転角度を表すことを特徴とする、請求項８に記載の複数ローラー式波動ドライバのカム輪郭の設計方法。
【請求項１０】
前記複数の軌跡円の円面切点(Ｘ’ｍ，Ｙ’ｍ)は以下の式で表し：
2017015239.tif 000035
ここでは、ｍはローラー移動の軌跡円の番号を表し、ｍは>０の自然数であり、Ｒｄはローラーの直径を表し、Ｘｍ−１及びＹｍ−１は第ｍ号軌跡円の円心座標を表し、ｍ−１は第ｍ号ローラーの軌跡円の番号を表すことを特徴とする、請求項８または９の何れか１項に記載の複数ローラー式波動ドライバのカム輪郭の設計方法。
【請求項１１】
スプライン曲線が前記複数の円面切点に連接されることで単位カム面輪郭が形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の複数ローラー式波動ドライバのカム輪郭の設計方法。