(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードスクリュー（３）を備えた波動歯車（２）と、前記リードスクリュー（３）に噛み合っているスクリュー溝（４ａ）が内周面に形成されている直動円筒（４）とを有し、前記波動歯車（２）は同軸状態で前記直動円筒（４）の内部に位置しており、
前記波動歯車（２）は、同軸状態で並列配置された第１サーキュラスプライン（５）および第２サーキュラスプライン（６）と、これら第１、第２サーキュラスプライン（５、６）の内側に配置された半径方向に撓み可能な円筒状のフレクスプライン（７）と、このフレクスプライン（７）の内側に嵌め込まれており、当該フレクスプライン（７）を非円形に撓めると共に、円周方向の複数個所において当該フレクスプライン（７）を前記第１、第２サーキュラスプライン（５、６）に噛み合わせているウエーブジェネレータ（８）とを備えており、
前記リードスクリュー（３）は前記第１サーキュラスプライン（５）の円形外周面に形成されており、
前記第１サーキュラスプライン（５）の歯数は、前記フレクスプライン（７）の歯数と同一であり、前記第２サーキュラスプライン（６）の歯数は、前記フレクスプライン（７）よりもｎ枚（ｎは正の整数）多く、前記第２サーキュラスプライン（６）は回転しないように拘束されており、
前記ウエーブジェネレータ（８）の回転に伴い、前記フレクスプライン（７）は前記第２サーキュラスプライン（６）との歯数差に応じた回転速度で当該第２サーキュラスプライン（６）に対して相対的に回転し、前記第１サーキュラスプライン（５）は前記フレクスプライン（７）と一体となって回転し、当該第１サーキュラスプライン（５）の前記リードスクリュー（３）に螺合している前記直動円筒（４）は、当該第１サーキュラスプライン（５）の回転に伴って、その中心軸線の方向に移動するようになっており、
前記ウエーブジェネレータ（８）は、その中心軸線の方向に中空部が貫通して延びている中空型ウエーブジェネレータであり、
前記直動円筒（４）は、前記スクリュー溝（４ａ）が内周面に形成されている円筒体と、この円筒体の一方の端に形成され、半径方向の外方に広がっているフランジ（４ｂ）と、前記円筒体の他方の端を封鎖している端壁（４ｃ）と、この端壁（４ｃ）の中心部分に形成した中心穴（４ｄ）とを備えていることを特徴とする波動歯車式直動機構（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の波動歯車式直動機構（１）において、
前記第１サーキュラスプライン（５）および前記第２サーキュラスプライン（６）は、それらの間に配置したスラスト軸受け部材（１６）によって、相対回転自在の状態に保持されていることを特徴とする波動歯車式直動機構（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の波動歯車式直動機構（１）において、
前記ウエーブジェネレータ（８）は、中空軸（９）と、第１ウエーブプラグ部分（１２）および第２ウエーブプラグ部分（１３）と、前記第１、第２ウエーブプラグ部分（１２、１３）にそれぞれ装着されている第１および第２ウエーブベアリング（１４、１５）とを備え、前記第１、第２ウエーブプラグ部分（１２、１３）は、非円形の輪郭を備え、前記中空軸（９）の外周面においてその軸線方向に一定の間隔をあけて、一体形成されていることを特徴とする波動歯車式直動機構（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラット型の波動歯車を利用して回転運動を直線運動に変換する波動歯車式直動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動を直線往復運動に変換する直動機構としては、カップ型の波動歯車機構と同様な機構を利用した波動式のものが知られており、特許文献１には、このような直動アクチュエータが開示されている。特許文献１に開示の直動アクチュエータは、内周面にねじ溝を有するサーキュラスプラインと、外周面にねじ山を有するフレクスプラインと、波動発生器とを備え、波動発生器を回転すると、サーキュラスプラインおよびフレクスプラインの螺合位置が円周方向に移動して、回転運動が直線運動に変換されるようになっている。
【０００３】
すなわち、カップ型の波動歯車機構におけるカップ形状のフレクスプラインの代わりに、外周面にリードスクリューが形成されているカップ形状のフレキシブルスクリューを用い、サーキュラスプラインの代わりに、リードスクリューに螺合したスクリュー溝が内周面に形成されたサーキュラナットを用いている。波動発生器によってフレキシブルスクリューは楕円形に撓められ、その長軸方向の両端位置においてサーキュラナットに螺合している。波動発生器を回転すると、これらの螺合位置が円周方向に移動すると共に軸方向に移動する。これにより、フレキシブルスクリューの回転運動がサーキュラナットの直線往復運動に変換される。
【特許文献１】特開２００７−１５４９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の波動式直動機構では、撓み可能な薄肉状のフレキシブルスクリューを用いているので、その軸方向の保持力が当該フレキシブルスクリューによって制限されている。すなわち、外力に対してサーキュラーナットを軸方向における所定位置に保持する保持力は、カップ形状をしたフレキシブルスクリューのダイヤフラム部の座屈強さ、及び、リードスクリュー部分のせん断強さにより制限される。
【０００５】
本発明の課題は、この点に鑑みて、軸方向の保持力を高めることのことできる波動歯車式直動機構を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の波動歯車式直動機構は、
リードスクリューを備えた波動歯車と、前記リードスクリューに噛み合っているスクリュー溝が内周面に形成されている直動円筒（サーキュラーナット）とを有し、前記波動歯車は同軸状態で前記直動円筒の内部に位置しており、
前記波動歯車は、同軸状態で並列配置された第１サーキュラスプラインおよび第２サーキュラスプラインと、これら第１、第２サーキュラスプラインの内側に配置された半径方向に撓み可能な円筒状のフレクスプラインと、このフレクスプラインの内側に嵌め込まれており、当該フレクスプラインを非円形に撓めると共に、円周方向の複数個所において当該フレクスプラインを前記第１、第２サーキュラスプラインに噛み合わせているウエーブジェネレータとを備えており、
前記リードスクリューは前記第１サーキュラスプラインの円形外周面に形成されており、
前記第１サーキュラスプラインの歯数は、前記フレクスプラインの歯数と同一であり、前記第２サーキュラスプラインの歯数は、前記フレクスプラインよりもｎ枚（ｎは正の整数）多く、前記第２サーキュラスプラインは回転しないように拘束されており、
前記ウエーブジェネレータの回転に伴い、前記フレクスプラインは前記第２サーキュラスプラインとの歯数差に応じた回転速度で当該第２サーキュラスプラインに対して相対的に回転し、前記第１サーキュラスプラインは前記フレクスプラインと一体となって回転し、当該第１サーキュラスプラインの前記リードスクリューに螺合している前記直動円筒は、当該第１サーキュラスプラインの回転に伴って、その中心軸線の方向に移動するようになっており、
前記ウエーブジェネレータは、その中心軸線の方向に中空部が貫通して延びている中空型ウエーブジェネレータであり、
前記直動円筒は、前記スクリュー溝が内周面に形成されている円筒体と、この円筒体の一方の端に形成され、半径方向の外方に広がっているフランジと、前記円筒体の他方の端を封鎖している端壁と、この端壁の中心部分に形成した中心穴とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の典型的な波動歯車式直動機構においては、
前記フレクスプラインは、前記ウエーブジェネレータによって楕円形に撓められ、当該楕円形の長軸方向の両端部分において前記第１、第２サーキュラスプラインに噛み合っており、
前記第２サーキュラスプラインの歯数は、前記フレクスプラインよりも２ｎ枚多いことを特徴としている。
【０００８】
また、前記第１サーキュラスプラインおよび前記第２サーキュラスプラインは、それらの間に配置したスラスト軸受け部材によって、相対回転自在の状態に保持されていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、前記ウエーブジェネレータは、その中心軸線の方向に中空部が貫通して延びている中空型ウエーブジェネレータであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の波動歯車式直動機構では、フレクスプラインと同一歯数の第１サーキュラスプラインの外周面にリードスクリューを形成し、当該第１サーキュラスプラインから減速回転を出力させ、ここに形成したリードスクリューの回転によってサーキュラナットに推力を発生させるようにしている。カップ状のフレキシブルリードスクリューを用いる場合とは異なり、剛体の第１サーキュラスプラインの外周面にリードスクリューが形成されているので、フレキシブルリードスクリューを用いる場合に比べて推力を高めることができる。また、外部からサーキュラナットに対して軸方向に力が作用する、増速時と同様な逆入力状態においては、サーキュラナットとリードスクリューの間のねじかみ合い部分の逆入力効率の低さにより、大きな軸方向保持力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した波動歯車式直動機構の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は本実施の形態に係る中空型の波動歯車式直動機構を示す概略断面図である。波動歯車式直動機構１は、フラット型の波動歯車２と、この波動歯車２によって回転させられるリードスクリュー３と、このリードスクリュー３に螺合しているスクリュー溝４ａを備えた直動円筒４（サーキュラナット）とを有している。
【００１３】
フラット型の波動歯車２は、同軸状に並列配置された第１サーキュラスプライン５および第２サーキュラスプライン６と、これら第１、第２サーキュラスプライン５、６の内側に配置された半径方向に撓み可能な円筒状のフレクスプライン７と、このフレクスプライン７の内側に同軸状に嵌め込まれているウエーブジェネレータ８とを備えている。
【００１４】
ウエーブジェネレータ８は中空軸９を備えた中空型のものであり、この中空軸９は、ベアリング１０を介して、固定側のハウジング１１によって回転自在の状態で支持されている。中空軸９の外周面には、軸方向に一定の間隔をあけて、楕円形輪郭の第１ウエーブプラグ部分１２および第２ウエーブプラグ部分１３が一体形成されている。これら第１、第２ウエーブプラグ部分１２、１３には、それぞれ、第１ウエーブベアリング１４および第２ウエーブベアリング１５が装着されている。第１、第２ウエーブベアリング１４、１５は、可撓性の内外輪を備えたベアリングである。
【００１５】
円筒状のフレクスプライン７は、ウエーブジェネレータ８によって楕円形に撓められており、その楕円形の長軸方向の両端部分において第１、第２サーキュラスプライン５、６に噛み合っている。ウエーブジェネレータ８の中空軸９は不図示のモータ回転軸に連結されている。ウエーブジェネレータ８が回転すると、フレクスプライン７と、第１、第２サーキュラスプライン５、６の噛み合い位置が円周方向に移動する。
【００１６】
ここで、第１サーキュラスプライン５の歯数はフレクスプライン７の歯数と同一とされている。第２サーキュラスプライン６の歯数はフレクスプライン７の歯数よりも２ｎ（ｎは正の整数）枚だけ多い。通常は２枚多くなるように設定されている。また、第２サーキュラスプライン６は固定側のハウジング１１によって回転不可の状態で支持されており、第２サーキュラスプライン６と第１サーキュラスプライン５は、それらの間に装着されているすべりワッシャ、スラストニードルベアリングなどのスラスト軸受け部品１６によって、相対回転自在の状態に保持されている。
【００１７】
次に、第１サーキュラスプライン５の円形外周面にはリードスクリュー３が形成されている。リードスクリュー３に螺合しているスクリュー溝４ａが内周面に形成されている直動円筒４は、中心軸線１ａの方向にはスライド自在であるが、中心軸線１ａ回りの回転は阻止された状態で支持されている。また、直動円筒４のその一方の開口端には広幅のフランジ４ｂが形成されており、他方の開口端は端壁４ｃによって封鎖されており、当該端壁４ｃの中心部分には中心穴４ｄが形成されている。
【００１８】
この構成の波動歯車式直動機構１の動作を説明する。ウエーブジェネレータ８が回転すると、フレクスプライン７と、第１、第２サーキュラスプライン５、６との間の噛み合い位置が円周方向に移動する。フレクスプライン７と第２サーキュラスプライン６は歯数が異なるので、歯数差に応じた相対回転が発生する。第２サーキュラスプライン６はハウジング１１の側に固定され回転しないので、フレクスプライン７に回転が生ずる。第１サーキュラスプライン５はフレクスプライン７とは歯数が同一であるので、第１サーキュラスプライン５とフレクスプライン７の間には相対回転が発生せず、したがって、第１サーキュラスプライン５はフレクスプライン７と一体回転する。
【００１９】
外周面にリードスクリュー３が形成されている第１サーキュラスプライン５に回転が生ずると、リードスクリュー３に螺合しているスクリュー溝４ａを備えた直動円筒４は、中心軸線１ａの方向にスライドする。入力回転（ウエーブジェネレータ８の回転）の方向に応じて直動円筒４のスライド方向も切り替わる。
【００２０】
以上説明したように、波動歯車式直動機構１は、フラット型の波動歯車を利用しており、剛体からなる第１サーキュラスプライン５の外周面に形成したリードスクリュー３により推力を得る構造となっている。したがって、カップ型のフレキシブルスクリューを用いる場合に比べて逆入力（増速）時の保持力が高い直動機構を得ることができる。また、カップ型のフレキシブルスクルーを用いる場合に比べて、フラット型の波動歯車を利用すると、直動機構の中空部を大径にし易いという利点もある。
【００２１】
なお、上記の例は、フレクスプライン７を楕円形に撓めて円周方向における２ヶ所の位置で第１、第２サーキュラスプライン５、６に噛み合わせているが、フレクスプライン７を３ローブ状に撓めて円周方向の３箇所の位置において噛み合いを形成してもよい。この場合には歯数差を３ｎ枚に設定すればよい。４箇所以上の位置で噛み合いを形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用した波動歯車式直動機構を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    波動歯車式直動機構
２    フラット型の波動歯車
３    リードスクリュー
４    直動円筒
４ａ  スクリュー溝
５    第１サーキュラスプライン
６    第２サーキュラスプライン
７    フレクスプライン
８    ウエーブジェネレータ
９    中空軸
１０  ベアリング
１１  ハウジング
１２  第１ウエーブプラグ部分
１３  第２ウエーブプラグ部分
１４  第１ウエーブベアリング
１５  第２ウエーブベアリング
１６  スラスト軸受け部品
【図１】
0005064300.tif 000002