50年のあゆみ

【技術史】

目次
技術史

総括

第1 章

第2 章

4

ハーモニックドライブ® 導入の黎明期

40

2-2-5 制御装置群の開発

42

1-1 マッサーの発明

7

2-2-6 ダイレクトドライブモータKDUシリーズの開発

43

1-2 長谷川歯車の技術導入

9

2-2-7 レーザースキャナ用LSAの開発

44

1-3 国産1号機の生産

10

2-2-8 エンコーダ
（センサ）
の開発

45

1-4 量産の開始

11

2-2-9 精密遊星減速機アキュドライブ®のアクチュエータ展開

46

2-2-10 メカトロニクス製品の変遷

47

50年の技術概要

3. アキュドライブ®
（遊星歯車）
製品群

1. ハーモニックドライブ® 製品群

2-3-1 初期の遊星減速機BP、MHシリーズの開発

48

2-3-2 HPシリーズの開発

49

2-3-3 HP-Aシリーズの開発

50

2-3-4 HP-Cシリーズの開発

51

2-3-5 HP-F小型シリーズの開発

51

2-3-6 HPGシリーズの開発

52

2-3-7 HPNシリーズの開発と海外展開

54

2-3-8 アキュドライブ®の変遷

55

2-1-1 カップ型CSシリーズの開発（型番20 ～ 100）

132-1-2 大型型番の開発（型番130 ～ 200）

15

2-1-3 小型化製品の開発（型番17、14、11、8、5、3）

15

2-1-4 特別用途向けの開発

17

2-1-5 ロボット用Rシリーズの開発（型番20 ～ 100）

19

2-1-6 高強度Sシリーズの開発

20

2-1-7 薄型CSFシリーズの開発

21

2-1-8 超薄型CSDシリーズの開発

22

2-1-9 シルクハット型SHシリーズの開発

23

技術年表

56

2-1-10 パンケーキ型の開発（フラット型）（FB、FR、FD、FH、デファレンシャル、J）

23

用途

60

2-1-11 ユニット型の開発

26

2-1-12 ベントサブ（石油掘削用）の開発

28

技 術 に 関 する 表 彰・受 賞 一 覧

62

2-1-13 車載型の開発

30

編集後記

63

2-1-14 宇宙用ハーモニックドライブ®

30

2-1-15 ハーモニックドライブ®の変遷

32

凡例

2. メカトロニクス製品群

2 ◦目次

2-2-4 位置決め装置群の開発

2-2-1 サーボアクチュエータの開発

34

2-2-2 レスポンシンの開発

37

2-2-3 FH2000シリーズの開発

38

1. 本史は技術史、技術年表、用途、技術関する表彰・受賞一覧に分けて構成した。
2. 掲載内容は原則として2020（令和2）年11月までとし、一部については発行までの内容を掲載した。
3. 年号は西暦と和歴の併記を基本とした。
4. 数字は原則として算用数字を用い、億・万の補助単位を用いた。
5. 自社名については原則として「当社」と表記した。
6. 企業名については
（株）
、
（有）
を用い、原則掲載当時の名称とした上で、一部については適宜慣用句を用いた。
7. 用字用語は常用漢字、現代仮名づかいを用いた。ただし専門用語、固有名詞、慣用句などにはこれによらないものもある。

3

総括

卓越した技術の結晶が、今、ここに。
ハーモニックドライブ ®
それは、ユニークな波動歯車装置。
ロボットや半導体製造装置、FA 機器・・・。
さらに人類の夢を育む宇宙までもハーモニックドライブ ® は活躍している。
そして、精密なモーションを生む
メカトロニクス製品の数々。
光学測定機器、医療機器、印刷機械など
産業や科学技術の重要な一翼を担っている。
ハーモニック・ドライブ・システムズは、さらに今後の世界的な技術進歩に貢献し21 世紀を支える技術の開発を図り、たゆまぬ前進を続けていく。

4 ◦技術史

5

1

1-1

︱

章

ハーモニックドライブ 導入の黎明期®

原理説明の動画が特長

ご覧いただけます●高回転精度・高位置決め精度●高効率

第●小型・軽量●高減速比●高トルク容量●ノンバックラッシ●静かな運転構造
金属の弾性力学を応用した独創的な動作原理と、わずか3つの基本部品（ウェーブ・ジェネレータ、フレクス
プライン、サーキュラ・スプライン）で 構成されている波動歯車装置であるハーモニックドライブ（登録商標）
は、他の歯車装置にはない優れた特長がある。

マッサーの発明

技術的な発明はある日突然に現れることはまれ
で、先行発明から見いだされるのが一般的であろう。ハーモニックドライブ®も例外ではない。先駆的な発明の一例として、米国技師オットー・ル

ハーモニックドライブ ® 単体（コンポネントタイプ）の構造

ドルフ・ギショー氏による1925（大正14）年の英国

フレクスプライン
薄肉のカップ型形状をした金属弾性体の部品。カップの開口部外周に歯が刻まれている。フレクスプラインの底をダイヤフラムと呼び、通常出力軸に取り付ける。
ウェーブ・ジェネレータ
楕円カムの外周に、薄肉のボール・ベアリングがはめられ、全体が楕円形状をした部品。ベアリングの内輪はカムに固定されているが、外輪はボールを介して弾性変形する。一般には入力軸に取り付ける。

特許が挙げられる。歯数差をもつ2個の円板状歯車を向かい合わせたもので、薄肉で可撓性のある一方を接触片で厚板の他方に押し付け、その接触

図2

片を回転して歯のかみ合い位置をずらしていくことによって、歯数差による両円板をゆっくりとした相対回転を得る機構である（図1）。

サーキュラ・スプライン

このようにハーモニックドライブ®には先行的な発明が存在していたが、その事実は決して発明者であるC.ウォルトン・マッサーの創造力と、そ剛体リング状の部品。内周にフレクスプラインと同じ大きさの歯が刻まれており、フレクスプラインより歯数が2枚多くなっている。一般にはケー
シングに固定される。

の卓越した着想を疑わせるものではない。先行発
明は芽生えのような状態にあったものである。そ動作原理

れらに新しい光を当てることで驚くほど豊かな発

0°

90°

展性を見出し、それを現実のものとしたのはマッ360°

サーの功績といえる。

サーキュラ・スプライン
ウェーブ・ジェネレータ
フレクスプライン
ウェーブ・ジェネレータ1回転

基本部品3点を組み合わせる。フレクスプラ

サーキュラ・スプラインを固定し、ウェ－ブ・ジェ

ウェーブ・ジェネレータが1回転すると、フレク

インは、ウェーブ・ジェネレータによって楕円状にたわめられ、楕円の長軸の部分でサーキュラ・
スプラインと歯がかみ合い、短軸の部分で歯が完全に離れた状態になる。

ネレ－タ（入力）を時計方向へ回すと、フレク
スプラインは弾性変形し、サーキュラ・スプラ
インとの歯のかみ合い位置が順次移動していく。

スプラインはサーキュラ・スプラインより歯数が2枚少ないため、ウェーブ・ジェネレータの回転方向とは逆方向へ、すなわち反時計方
向へ、歯数差2枚分だけ移動する。
一般には、この動きを出力として取り出す。

図1

また、英国のアーネスト・ホイル氏による1930

歯の動きとかみ合い（昭和5）年の英国特許も先行発明といえる。固定
サーキュラ・スプライン

ハーモニックドライブ®は、一般的な歯車の動きとは異なり、その独された薄肉円筒の内周が、これにはまり合う内側

自宅実験室で作業中のマッサー

つまみの円筒部の外周よりもわずかに大きく、こ特な歯の動き（動作原理）により、ノンバックラッシで、微小角送り（1パルス送りに追従）、位置決め精度に優れている。また、180度対称の両者を外側つまみに取り付けた3カ所のローラ

ハーモニックドライブ®は1950年代半ばに米国の2箇所で、全歯数の30%以上の歯が同時にかみ合うため、高トルクで接触させる構造を考案している。この発明は可のUSM（ユナイテッド・シュー・マシナリー）社

伝達が可能となる。

撓性の薄肉円筒を使うという点で、ハーモニック

で開発された。発明者のマッサーは15年間国防省®

フレクスプライン

6 ◦技術史ドライブ の原型ともみられるが、歯のかみ合いの研究顧問を務め、無反動砲、航空機パーソナル

ではなく摩擦伝動を利用したものである（図2）。

カタパルト、機雷試験装置などを含む 250もの発

7ニックドライブ を発明した当時はUSM社の研究

図3、4、5は同特許の明細書に示されている説
明図であり、現在のハーモニックドライブ®の出顧問を務めていた。
®

ハ ー モ ニ ッ ク ド ラ イ ブ の 発 明 は「Strain

発点となったものである。

そのハーモニックドライブ®は、以下の3部品をこの構造によって以下の特長を実現していた。

組み合わせたものが基本構造である。

・1段で大きな減速比が得られる。

①楕円状で転がり軸受を備えた波動発生器のウェ・トルク容量が大きい。

ーブ・ジェネレータ

・ バックラッシを非常に小さくすることができ

Wave Gearing（たわみ波動歯車装置）」として1960（昭和35）
年4月には米国の技術誌『Machine

1955（昭和30）年に米国で特許出願され、1959（昭Design』にマッサーが寄稿した記事が掲載され・速比が大きいにもかかわらず効率が高い。

た。機構や作動原理、特性、多くの応用、設計例

・歯の滑りがきわめて小さい。

が詳しく解説された記事であった。

・完全な機密機構が可能という独特の構造が容易る。

また、機械試験所（当時）の高田・矢田両氏が翻に実現できる。

訳した記事が1961（昭和36）年1月から4月にかけて
日本の『マシナリー』誌に掲載されたため、日本でも知られるようになった。

図6②薄肉で可撓性があり、外側に歯を刻んだ弾性歯
車のフレクスプライン

1-2︱

ハーモニックドライブ 導入の黎明期®

和34）年米国特許となった。

第１章

明発見を行うという天才肌の人物だった。ハーモ®

長谷川歯車の技術導入（株）長谷川歯車とUSM社が技術導入契約を結んだのは1964（昭和39）年6月である。契約内容は
ハーモニックドライブ®機構に関する基礎理論、原理、設計法、応力計算法、材料および品質管理法、一般市場向け製品の見本・仕様・能力・特性・作動技術・設計仕様書・製作法・検査と試験法・

図3

エンジニアリングおよび楕円研削装置を含む製造
図7③剛性のある内歯車のサーキュラ・スプライン

上の諸技術であった。
同年 11月に日本政府から「ハーモニックドラ
イブ®実施権契約」が正式に認可され、1965（昭和40）年1月にはUSM社で技術研修が行われた。「ハーモニックドライブ®技術研修団」として団長の『Machine Design』誌

長谷川喜一郎副社長、亀田博開発部長、石川昌一
技術課長、在田光夫生産技術課長の4名が参加し、ハーモニックドライブ®の原理、特許、強度計算、
図8

具体的にはフレクスプラインの内周にはめ込ん

図4

設計法、製作方法、検査・測定方法などの技術全般を分担して習得した。

だウェーブ・ジェネレータが時計方向に 1回転す石川昌一は技術研修中の最も印象深かったこと

ると、フレクスプラインは弾性変形し、サーキュ

として、フレクスプラインの撓みに関するエピソ

ラ・スプラインとの歯数差2枚分だけ反時計回り

ードを語っている。

に移動する。

「マッサーは講義のとき、話のはじめに金属のコップを取り出し、コップの開口部に内径よりわ『マシナリー』誌

ずかに長いスティックを挟んだものを示し、コッ

図58 ◦技術史さらに当時のソ連でも1962（昭和37）年に『ベスプを指で変形させ、スティックをコップの底に落トニク・マシノストロエニア』に要約が掲載された。

とすように私たちに言いました。私たちはスティ

独創的なマッサーの発明は、マッサーをはじめックに対して直角にコップの縁を押して、少しコとするUSM社の技術陣の非常な努力によって、ップを楕円にすれば、スティックがコップの底に実用的な製品へと開発がすすめられた。

図9

落ちるものと思って、懸命に押しましたが落ちま9月下旬に納品した。その頃には実際に使ってみよ

1967（昭和42）年に図12の製品群がそろった。他にコップを受け取って、少しコップの縁を押したら

年10月20日に「歯面の接触位置を偏位させたハーうと考えたユーザーから、型番や減速比を指定しハーモニックカップリングを標準品とした。減速

難なくスティックはコップの底に落ちました。そモニックドライブ®」を発明し、1970（昭和45）年2た見積依頼が非常に増えてきていた。またすでに、機、ハーモニックモートル®には2型、または準標

して種明かしをしてくれました。それはコップの月24日に特許となり、通称「偏位ハーモニックド

8月8日時点で84台の受注が決定していた。

準とした2A型のコンポネントが組み込まれてい®

底板の厚さのせいでした。コップの底板がある程

ライブ 」として、後の当社の新製品に多く適用

度厚ければ、コップを直径方向に押すとそれとはされた。また1967（昭和42）年の日本機械学会国際

45度方向にちょうど四角になるように変形するのシンポジウムでも発表された。

でした。底板が薄ければ楕円になるのです。ハー1991（平成3）年10月24日、当社穂高工場で開催

モニックドライブ®のコップの底板であるダイヤ

さ れ た 日 本 機 械 学 会RC97分 科 会 の 技 術 講演会

1-4

︱

量産の開始

る。標準型コンポネント2型のフレクスプライン
は、ステンレス製薄肉パイプの胴部にステンレス製の薄肉円板をTIG溶接した構造であった。量産開始の当時はこの構造が製作しやすかった。
この構造のコンポネントはその後の多様な用途

®

フラムは、
薄いことが本質的に必要だったのです。

「極限をめざすハーモニックドライブ 」の中での中で様々な技術課題が発生していくことにな

しかし出力トルクには十分に耐えなければなりまも、この分野で特筆すべきものと評されている。

る。

ハーモニックドライブ 導入の黎明期

石川昌一は技術研修の9カ月後の1965（昭和40）

第１章

せん。すると貸してごらんと言って、マッサーが®

せん。ダイヤフラムの構造にも深い検討がいるのでした」。

HDUC- ×× -2
ゴムボンディング

胴部

図11

1-3

ダイヤフラム︱国産1号機の生産

TIG 溶接１ サーキュラ・スプライン

図12２ ウェーブ・ジェネレータ ベアリング
３ ウェーブ・ジェネレータ プラグ

研修を受けた技術団が帰国した後、国産標準型

技 術 導 入 当 時、USM社 に はPRの た め のハーモニックドライブ®を商品化する第一歩を踏

ILLUSTRATED APPLICATIONSがあり、様々

また、石川昌一は、当初はこの発明に矛盾があみ出したが、実は研修団を派遣する前の1964（昭な種類のウェーブ・ジェネレータ、フレクスプラ

ることを見出していたため、講義の合間、マッサ

和39）年12 月11日、長谷川歯車は試作に成功してイン、サーキュラ・スプラインの図と、それらをーに直接疑問をぶつけたことがあった。石川昌一

いた。USM社から具体的な設計図や設計法、ノ組み合わせたコンポネントを使った多くのアプリ

が矛盾を感じていたのは、明細書に図示されていウハウなどを習得する前だったが、技術研修団にケーションと説明があった。その中でも技術導入

たサーキュラ・スプラインに対するフレクスプラ

よる技術習得前の予備知識獲得と、ハセックウオ

当時完成度が高かったのがカップ型であり、長谷量産開始時の機種表示は、USM社の標準表示

インの歯の移動軌跡である。どう考えてもその図

ーム減速機製造設備の改造を目的として試作に取川歯車の製品化能力を考え、それを標準シリーズと同じHDUC-100のように、4文字のアルファベのようなサイン曲線でフレクスプラインの歯が動り組んだところ、わずか1カ月半で完成させることして量産を開始した。サイズはUSM社標準とットにしていた。

くとは思えなかった。また、フレクスプラインのとができたのである。

同じ、型番（フレクスプライン歯車のピッチ円径

【例】

図10

圧力角計算式の根拠にも疑問をもっていた。

４ ウェーブ・ジェネレータ ハブ
５ フレクスプライン

2 型コンポネント
図13

そのような技術的なベースもあったため、技術[インチ]の10倍）20番から100番の8サイズである。

HDUC：ハーモニックドライブ®

石川昌一の問いにマッサーはすぐに「これは間取得後に着手した標準製品の第1号機製作は順調

機種は、コンポネント標準型の2型、入・出力軸

HDUI：ハーモニックカップリング （位相調違い」と言った。そしてジョークで「特許庁の役に進んだ。国産1号機は（株）日立製作所からベン付き減速機2機種、二段型減速機、誘導電動機付

人は頭がrigid（硬直している）だから、rigid な頭ディングローラー用減速機として受注したもの

きハーモニックモートル®2機種、ギアヘッド型減HDUP：プラスチック・ハーモニックドライブ®

でも分かるように書いたのだ」と言われたという。

で、型番100番、減速比1/96で、1965（昭和40）年8速機2機種を1965（昭和40）年から順次標準化しHDUH：シールド型減速機

10 ◦技術史整継手）

11

最初の3文字HDU（ハーモニックドライブ®）を共通にし、4文字目を機種によって変えていた。

第

2

章

50年の技術概要

ただし、USM社では例外的にレスポンシン（電磁式）
はHDMと3文字にしていた。
当社も量産開始後、1972（昭和47）年まではこの表示にしていたが、独自の新機種の製品化が進む

1．ハーモニックドライブ 製品群®

につれて、機種が増えたこともあり、HDUの共通表示を廃止し、最初の1文字、または2文字で機種を表すことに変更した。同じタイプのハーモニ®

ックドライブ コンポネントで機種の多いものは2文字とした。

2-1-1︱

カップ型CSシリーズの開発（型番20 ～100）

開発の始まり【例】

この2型、すなわちステンレス製フレクスプラ
インの改良対策の過程で、成型加工技術の先端技
術を蓄えることができた。
当時の用途で生じた問題から特筆すべき技術®

CS ：カップ型（C）
1段（Single）
減速機

ハーモニックドライブ の国産化はカップ型のは、USM社で標準としていたウェーブ・ジェネ

CD ：カップ型2段（Double）
減速機

標準品シリーズから始まったが、国内ではカタロ

レータの構造を大きく変えたことである。技術導CG ：ギアヘッド型（Gear head）

グ標準通りの要求は少なく、多くは小型・軽量、入時の構造はモータ等の入力軸側とウェーブ・ジ

FB ：フラット型（F）
ボールベアリングウェーブ・

高減速比の特徴を生かしたコンポネントを組み込ェネレータ・プラグの締結部の傾きや偏心誤差をんだ客先要求の特殊な駆動装置（2-1-4項）向けで吸収するために、弾力性のあるゴムによる調芯機あった。

構を取り入れていた。ゴムボンディング方式と称

ジェネレータ（B）
FH：フラット型手動入力（H）
低速回転入力: ハーモニックカップリング（位相調整継手

ILLUSTRATED APPLICATIONSには同様のし、入力軸（モータ軸）に取り付ける鉄製部材（ハPhase Adjustment 商品名：ジャスト）装置の図も多くあるが、USM社での販売実績は

ブ）とウェーブ・ジェネレータ側の鉄製部材（プラHDM：レスポンシン（USM社表示）なかった。日本市場の要求は、多種・多様であり、グ）の間に加硫ゴムを配し、ゴム面と鉄製部材面等である。

標準仕様では想定しなかった使用条件や環境条件を接着剤で固定するものである（図１）。

第2章以降では変更後の表示とするが、ハーモもあり、稼働中に異常な現象や故障が発生した。

この構造において、特殊用途のシャッターアク

ニックドライブ®コンポネントの形状が同じでその解決のためのカップ型の改良や対策が開発のチュエータでゴムボンディング部の破損による故も、新歯形発明など技術の進化で、強度や精度が始まりとなった。

障が多発した。調査の結果、四季を通した屋外使格段に向上していったことから、3文字での表示

技術概要

用条件に選定した高温から低温環境に適するグリ

J

になった。

12 ◦技術史

技術導入品のフレクスプラインには2型と2A型

ースの成分によって接着剤が劣化、ゴム面と鉄製の2種類があり、生産性の面からステンレス製溶

部材面が剥離し、動力が伝達できなくなることが接構造の2型を標準に位置付けていた。2A型はフ判明した。開発段階の屋外の高温環境も含めた耐レクスプラインの材質がニッケルクロムモリブデ

久試験では目標時間を満足していた。しかし、長ン鋼で、胴部とダイヤフラムを一体加工したもの

期間稼働している間に前記の現象が進行したので

で強力型と位置付けた。

あった。応急対策として金属製ピンを追加して動特殊用途の駆動装置には、2型のコンポネント

力伝達だけは可能とし、製品供給した。恒久対策を主に組み込んだが、溶接部分が特定の負荷条件

として、USM社がその頃開発したオルダム型ウや装置構造では強度が十分に確保できないこと、ェーブ・ジェネレータを実験した。しかし、爪部

溶接工程での変形による精度の悪さとバラツキがの摩耗が激しく、独自のオルダム型ウェーブ・ジ

大きいなど問題が多かった。強度や精度確保のたェネレータを開発し、これによって1974（昭和49）

めの、技術面、生産技術面の研究・開発を続けた

年にゴムボンディング方式に代わり、潤滑剤の成が解決に至らなく、徐々に2A型を使用していく

分や温度変化の影響を受けない機構に変更するこことになり、2型は後に廃止製品となった。

とができた。この構造は現在も型番8 ～ 100の標

13

量を表す表現方法が歯車減速機の分野になかった外輪の破壊

じて、型番45番、58番、90番を特殊製品として開ためである。ロストモーション値は、入力軸を固③大きな騒音発・供給し、順次標準品に組み入れている。

定し、定格出力トルクの3 ～ 5％を出力軸に加え④大きな温度上昇

一方、歯車減速機で重要な特性にバックラッシ

これらの対策として、熱処理、材料試験、ダブ

量があるが、ハーモニックドライブ はバックラ

このロストモーションという言葉はNC装置関ルエキセントリック型ウェーブ・ジェネレータ等

ッシが小さくできることも大きな特長である。

連の定義用語として使用されていたため、歯車分の改良をしながら製品を供給していったが解決に国産化当初はバックラッシ1.7分～ 6分の仕様に

野では厳密には正しい表現ではなく、専門家など至らなく、1971（昭和46）年に3型番すべての販売

していたが、精密な位置決めが必要な装置や産業から異議が生じたことがある。しかし、精密制御を中止、廃番とした。

®

用ロボット分野から、バックラッシの小さい仕様

用減速機としてハーモニックドライブ が認知さの要求が多くなり、バックラッシ3分以内を保証れるにともない定着し、他社精密減速機でも性能したBL3シリーズを準標準品として製品化した。

表示の指標として用いられるようになった。

歯車のかみ合いバックラッシはゼロにしたが、バ
図1

ックラッシを測定するときに、きわめて小さい値

2-1-2のトルクを出力側に加える。その際ハーモニック®

ドライブ 特有の歯車かみ合い部の弾性変形による微小なねじれ量が発生する。そのためバックラ

採用市場

開発の始まり長谷川歯車は大型の歯車を製造していたため、製鉄・鋼板メーカーのコイルコンベヤやスケー
ルコンベヤ、厚板シャーライン、ターニングロー
ラ用として採用された。その他コンテナ駆動や放射線治療装置など。
製品展開
取り付けたギヤヘッド型や、天井取り付け型、ブレーキ付きなどの特殊仕様品を投入した。

その後、さらに微小ねじれ量を含めたバックラ

した型番100番のサイズでは対応できない大きな

その他の特筆点

ッシの小さい仕様の要求に応え、バックラッシ1

出力トルクを必要とする市場の用途があった。そ廃番後の一時期、代替品として平歯車列の組み分以内を保証するBL1仕様の開発を進めた。加工のため導入した技術をベースに大容量の型番130

合わせによるハーモニックドライブ®と同じ減速精度の向上と、組み合わせ加工などによって特殊

番、160番、200番の3型番を開発した。

比の減速機を製造して市場への供給保証を行っ仕様品として供給した。

技術概要

た。これは長谷川歯車の歯車技術を生かした対応

一方で、バックラッシと微小トルク領域のねじ

USM社からの導入技術をベースにして、ほぼ策であったが、代替が完全にはできなく、企業責

れ量を含め、定格トルク領域までのトルクねじれ

比例設計によって開発を始め、1966（昭和41）年に任としてその後数年間、大型型番ハーモニックド

線図データをワインドアップカーブ特性として提市場導入、大出力減速機としてカタログ製品に加ライブ®の部品供給を続け、そのために大型型番供した。ハーモニックドライブ®のフレクスプラ

えた（図3）。

用の設備を保有し続けなければならなかった。

インが薄肉のカップ形状であることから、剛性が

当初は新たな用途への納入実績を築くことがで︱

小型化製品の開発

2-1-3 （型番17、14、11、8、5、3）

低い印象をもたれていたことへの対応であった。

第1章に記述したように、1965（昭和40）年8月に

実際は、フレクスプラインの胴部は円筒状で、ダ

国産1号機を（株）日立製作所に出荷した。広告宣

イヤフラム部は円板状であることから、剛性は他

伝によって当初84台の受注が決まり、2-1-4項で記の減速機構と変わらないことを示したものであ1970（昭和45）年頃から型番20番より小さいサイ

述する特別用途向けなど、さまざまな市場で採用る。後に、トルク領域毎のばね定数として定量化

ズの特殊用途が日本、ヨーロッパで複数現れ、16されていった。

してカタログに示すようにした。

番、14番を検討、型番14番を開発した。多種の要

製品展開
1965
（昭和40）
年の国産化の翌年1966（昭和41）
年には、型番100番以上の130、160、200番を市場に導入

開発の始まりまた、BL1は後にロボット用ハーモニックドラ

求仕様に合わせて、ステンレス製やプラスチック®

イブ Rシリーズのベースになった。
ちなみにBLという表示は、その後「ロストモ®

図3製、またウェーブ・ジェネレータは標準型に加え、ツーローラ型、遊星ローラ型等も並行して検討しきた。しかし、型番100番以下とは異なって次のた。そして1972（昭和47）
年にステンレス製の標準

独自の性能表示に改めた。これは歯車部分のかみような故障が相次いだ。

2型コンポネント（CS-14-2）が完成した。特殊用途

イズの要求に応える製品開発を始めた。小型型番

合いのバックラッシが実質ゼロでありながら､ 小①フレクスプライン歯底の疲労破壊向け装置やアクチュエータに使用したが、継続しの展開については2-1-3項に記す。

さい値の測定トルクを加えることによるねじれの②ウェーブ・ジェネレータ・ベアリングの内輪、た用途開拓は進まなかった。

した。この大型型番については次項（2-1-2項）に記す。

ーション（LM）」というハーモニックドライブ

1970（昭和45）年頃から、型番20番より小さいサ

14 ◦技術史R

特定顧客の要求に応えて歯車減速機を入力軸に製鉄や鋼板メーカーのコンベヤ用など、技術導入

ッシゼロという表現は避けた。

図2︱

大型型番の開発（型番130 ～200）

採用市場

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

たときに生じる出力軸側のねじれ量と定義した。

®

50

年の技術概要

また、型番20 ～ 100番の中間サイズの要求に応

第２章準品に使用している（図2）。

15

CS-14-2の市場導入後、航空機関係の用途からさらに次の段階として、そのアクチュエータを

減速機を探している」との話を頂き、最小型番の組み込んだ指機構の検討を進めることになった。

®

ハーモニックドライブ 5番をもって訪問した。

ンド関連で当社と、他大学の研究者との研究交流が広がっていった。

指機構に関連する世界の特許を調べながら構造設

その後、このアクチュエータは2006（平成18）年て合金鋼製の胴部・ダイヤフラム一体型フレクス

当時、石川研究室ではハンド付きロボットアー計をした。大きな課題となったのが、アクチュエにRSF-3としてメカトロニクス製品の標準製品にプラインの2A型を開発、特殊用途として納入しムを利用して、ビジョンセンサのフィードバック

ータ出力軸の回転運動を直角方向に変える関節部

組み入れた。RSF-3は「今年のロボット大賞2007」

た。これが長期間採用されたため、1978（昭和53）からモータを制御する高速で精密なモーションコの機構である。その部分にバックラッシがあっての「中小企業基盤整備機構理事長賞」を受賞した。

年にCS-14-2Aを標準型番とした。

ントロール技術の研究を進めていた。ロボットア

はハーモニックドライブ を使った効果が発揮で一連の取り組みは事業的に売上に大きく貢献した製品展開

ームの先端にはリンク機構のハンドが付いていたきない。当時はワイヤ方式の関節機構が一般的でわけではないが、日本の展示会で、このハンドの

型番14番の市場導入後も、小型分野での新規用が、その指関節にはガタがあり、ビジョンセンサ

あったが、ワイヤの伸びによる剛性と、大きさに展示を見たドイツの機器メーカーがハンドシステ

途開拓を目指した。当時USM社では10番が製品の性能が発揮できなかった。そのため小型の減速問題があった。そこで歯車技術者の発想から、傘ムを開発、特殊アクチュエータの受注に結び付く化されていたが、サイズと出力トルクのシリーズ

機を探していたのであった。

歯車方式を提案した。しかし傘歯車には一般的になどアプリケーション拡大にも寄与している。

バランスから、11番と8番を1982（昭和57）年、5番

ハーモニックドライブ®はバックラッシがない

バックラッシが必要で、また歯面の摩耗が進行し2007（平成19）年からは当社のハンドと東京大学を1985（昭和60）年に市場導入した。すべて2A型

点は評価されたが、大人の人指し指位の大きさが指機構にガタが生じる恐れがあり、大学では反対のビジョンシステムを組み合わせたボールのキャである。

要求された。指を測ると13mmくらい、持参した意見もあった。ワイヤ方式と比較検討した結果、ッチング装置が、ハーモニックドライブ®コンポ

5番は外形20mm、太すぎた。そのため3番の開発

目標の外形寸法と高速性を満たすためには、傘歯

ネントとその原理説明とともに日本科学未来館を決めた。

車が適すると考え採用を決めた。

に、5年間常設展示された。

1986（昭和61）年には配管内部検査装置用として
外径14mm以下の減速機が要求されたため、4番を開発、1987（昭和62）年に特殊用途として納入し設計するとフレクスプラインのカップ部厚さ

傘歯車のバックラッシ除去機構の考案や、摩耗

ちなみに3番は小型ゆえにコンポネントとして顧た。2年間で200台納入したが、需要と安定生産ま

0.07㎜、歯車高さ0.065㎜となった。未経験の寸法を極力減らす材料と熱処理、特殊加工工程を取り客が組み込むことが困難なため、フレクスプライでの投資を比較した結果、メリットが見いだせな領域であり、正確な測定手段もなかったが、技能入れるなどして一本の指モジュールが完成した。

ンは出力軸一体型、ケーシング付きのユニットタ

く標準化しなかった。

者の官能に頼りながら試作と実験を繰り返し、試実験の結果、想像していた以上の高応答性の動き

イプを標準として、2006（平成18）年に標準製品に作品を完成させた（図4）。

であった。その成果が2002（平成14）年10月8日、

した
（図6）
。

その後、
20番と14番の中間サイズの要求があり、1989（平成元）年に17番を市場導入した。この間に、東京大学での記者会見で「超高速ロボットハンド

市場での小型装置や設備の小型化・高精度化、まの開発」として発表された。そして当社ではUT/

た、計測機市場への用途が拓けていた。

HDSハンドと称し、長く大学での研究に使われ1978（ 昭和53）年頃から型番14 ～ 25番の小さい

さらに大学の要求に応じ、3本指の手首モジュへの展開も始まり、型番5番を除き、一定の売りールから、他型番のハーモニックドライブ®アク

上げに結び付くようになった。

チュエータを使い、肘関節までのハンドへと展開

1985（昭和60）年に開発した5番は当時最小型番
きない状況であった。しかしメカトロニクス製品

CS-17

CS-14

CS-11

（図5）、人間の動作を超える精密モーションコン
図4のリニアアクチュエータの展開ができ新市場が拓並行して石川研究室でモータを調べたところ、けた。この展開についてはメカトロニクス製品群

小型・高速でパワーのあるモータがないことが課に記載する。

題となった。そこで3番に適するモータを検討し、その他の特筆点
極小ハーモニックドライブ®型番3番の開発

世界最小のハーモニックドライブ®を搭載したトロールの研究に使われた。これをきっかけにハ

CS-8

CS-5

CSF-5

CSF-3

図6 小型コンポネントの標準シリーズ

2-1-4

︱

特別用途向けの開発

開発の始まりACサーボアクチュエータの開発目標を設定した。

国産化後の用途は殆どが顧客要求の装置に合わ

2020（令和2）年現在の最も小さいサイズは型番3

モータは高速・高トルク仕様の巻き線設計からせた特殊設計であったことは、先に記したが、こ番だが、その市場導入の経緯は2000（平成12）年に始め、技術者の手巻きによって試作した。エンコ

こにその事例とハーモニックドライブ®の特長、さかのぼる。

ーダは、協力企業の協力を得て搭載、指用アクチ

挑戦した技術などを一覧表に示す。この状況は当時、当社と交流のあった大阪大学の金子真教

16 ◦技術史

Rる基本構造となった。

サイズが、メカトロニクス製品のアクチュエータ

であったが、減速機としては用途があまり開拓で

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群®

50

年の技術概要同サイズの要求がきた。これには信頼性を考慮し授（当時）から、「東京大学の石川研究室で小型の

第２章

技術概要

ュエータを完成させた。

図5

1970年代中頃まで続いた。

17

開発製品・部品

HD: ハーモニックドライブ®
C/S：サーキュラ・スプライン
F/S：フレクスプライン
開発製品・部品

ダブルエキセントリック型
W/Gの 慣 性 モ ー メ ン ト 低
W/G
減、高速対応工作機械
トリプルエキセントリック
ダブルエキセントリック型
型W/G
W/Gの高負荷トルク化
工作機械
ツーローラ型W/G
低価格汎用用途

W/Gの低コスト化

すべり軸受け式W/G

HDの不可逆性、高負荷容低速回転（手動入力）限定コ
量、低速回転数入力
ンポネント
重量シャッターアクチュエータ
小型・軽量、高トルク重量
大型ビル、倉庫シャッター 比、高トルク体積比
開閉

小型巻き上げ機

小型軽量、巻き上げ機内部
ポータブルタイプの巻き上 への組み込み容易 C/S出
力回転で構造シンプル化
げ機
ブランド用アクチュエータ

小型・軽量、高減速比、細家庭用ブラインドの電動開型アクチュエータ構造可能
閉
医療用牽引モータ付きユニット
むち打ち症治療器、脊椎・腰椎引き伸ばし用

フラット型機構、調整軸間動力循環式試験装置、印刷 に容易に取り付け可能、容易な位相調整機、カップリング
油圧モータユニット

コップ・ハーモニック

高減速比減速機と無段変速
ハーモニックモートルの可機の組み合わせ変速減速機市場

小型・軽量、高トルク、入出力同軸で装置への組み込
み容易

ボルト締結用電動工具

ックドライブ®の開発に取り組んだ。

ム型ウェーブ・ジェネレータがある。

技術概要

2-1-5

クレーム分析、ロボットメーカーとの打ち合わ︱ロボット用Rシリーズの開発（型番20 ～100）を小さくした初期のロボット用途向けRシリーズ

開発の始まりを1977（昭和52）年に市場導入した。このときの定

産業用電動ロボットへの採用は、1971（昭和46）

格表は従来通りであったが、順次サーボモータを年ドイツのKleinwächter社が年間10台程度の使動力源として、ロボット用途に適応するように、

用量、1972（昭和47）年のKUKA社の試作採用、起動停止時の許容ピークトルク表示などに変更し本格的な量産ロボットには1973（昭和48）年のスウ

た（1982［ 昭和57］年ロボット用途仕様確定）。性ェーデンのASEA社とフランスのRenault（ルノ

能面ではロボットアームを模した振動試験を標準ー）社から始まった。そしてこれを契機に1980年化するとともに社内規格を制定した。これらの規®

格制定にあたっては、実際のロボットの性能との代から産業用ロボットがハーモニックドライブ

顕微鏡用ノブユニット

図7 軽量シャッターアクチュエータ

トルクコントローラ（図8） 基 本 部 品3点 のHD構 造 を過負荷防止装置、ボルト締 生かしたトルク検出機構が容易な構造
結機、ホッパーゲート
クラリファイヤ用ハーモニ
ックモートル、トルクリミ 高減速で超低速24時間連
ッター装置
続回転

ヨーロッパで産業用ロボットの関節にハーモニ®

Rシリーズは性能を高め、ロボットでの振動はックドライブ が採用された背景には、1970年代改善されたものの十分ではなく、耐衝撃性が小さか らHarmonic Drive System GmbH社 が、 大 学

い、ねじれ剛性が低い、ダイヤフラム部の破損なや企業に製品の宣伝とともに積極的に献品していどの課題も残っていた。
ダイヤフラム部の破損には2つあり、そのひとつはダイヤフラムに設けた油穴に起因する破損で

しかし当時のハーモニックドライブ のカタログあった。技術導入からの標準品はオイル潤滑で、には産業用ロボットの用途を想定した仕様の表示

潤滑油を循環させるため、ダイヤフラム部分に6はなく、三相誘導電動機に準じたモータの回転数

カ所の油穴を設けていた。その油穴が起点となるごとの定格トルクと入力馬力、想定される衝撃度

破損があった。この解析には1980（昭和55）年に合によるサービスファクターを示し、一般産業用

ASEA社の技術者であるBack氏から、スウェーの動力伝達市場を前提にしていたものであった。

デン王立科学研究所の応力集中理論を適用した数

ロボットメーカーではこのカタログ表示を基値化の示唆を受け、当社で解析、当該部分の穴を®

に、ハーモニックドライブ の型番を選定してい廃止することを1981（昭和56）年に決定した。オイた。このことが後にハーモニックドライブ®で多ル循環機能は、他部品も含めた油道の設計で維持

くの破損が生じる一因ともなった。ロボットの関した。

節は常に往復動作を繰り返し、起動・停止時にはもうひとつは、ダイヤフラム部とボス部の応力

衝撃負荷がかかる。ロボットの使い方が初期段階

集中による破損である。ロボットの衝突による過®

ということもあり、ハーモニックドライブ には

大負荷、コンポネントが組み込まれるロボット側

ローカルフルート液面計用
可逆回転性、高効率、用途
コンポネントに合わせたバックラッシ量
タンカーのオイル液面高さ
の設定容易
計測

仕様を超えた負荷が加わり、フレクスプラインのケーシングの軽量化に伴う剛性・精度不足、出力破損、歯のかみ合いのはずれ現象（ラチェッティ

軸受けのスキマなどにより、出力軸の傾きが発生、ングと称す）などが発生した。

応力が過大になるものであった。

高真空用回転導入機

18 ◦技術史

完全密封構造、入力側と出力側の隔壁動力伝達可能構造

図8 トルクコントローラ

R

相関を取るなどロボットメーカーの協力を得た。

の主要市場となった。

下水処理場の処理槽の撹拌

シールド型HD50

せなどを通して、加工精度を上げ、バックラッシ®

UHFテ レ ビ の ア ン テ ナ 方 W/G部で約1/10減速比
向調整

こうした課題解決に向け、ロボット用ハーモニ

在でも基本部品として継続している技術にオルダ

当初、ロボット用にはBLシリーズを供給した。

アンテナ駆動アクチュエー
タ・遊星ローラ型W/G
高減速比、小型、軽量

粗・微動機構の構造が容易
光学顕微鏡の手動焦点合わ にコンパクトに組み込み可能、入出力同軸せ

これらの対応品から、基本的な改良ができ、現たことが寄与している。

手動式バルブアクチュエー 入・出力同軸、低速入力回
タ・W/Gすべり軸受け式
転（手動入力）、高トルク不
短胴F/S使用コンポネント

F/S内部空間に油圧モータ

小型高トルクアクチュエー 組み込み小型油圧ユニット
可能タ

家庭ガレージ、商店シャッ 比、高トルク体積比
ター開閉

可逆性

増速性、高効率、低騒音

ファインジャスター ®

軽量シャッターアクチュエータ（図7）
小型・軽量、高トルク重量バタフライバルブ開閉

小型、ドラム内への組み込
み容易

求された。

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

用途

主に生かしたハーモニック
ドライブ®の特長

大型重量物巻き上げ機

その他の特筆点

年の技術概要W/G：ウェーブ・ジェネレータ

用途
HD内蔵ウインチ

主に生かしたハーモニック
ドライブ®の特長

第２章

記号

また、ロボットメーカーからは、ねじれ剛性向FEM解析などを通して、ダイヤフラム部に流上、ロボットアーム先端での振動の低減が強く要線プロファイル（Stream Line Fillet）の応力集中

19面状態や摩耗形状の測定と石川昌一による数式をはじめとする標準カップ型のフレクスプライン

化、理論式への展開などを行った。

んどであった。

IH歯形による性能改良

グリース潤滑には、寿命時間の長期化、使用温度範囲の拡大、漏れにくさが要求されたため、数しかしこの間に、ハーモニックドライブⓇが抱析と歯の移動軌跡から、多くの歯を同時にかみ合

十種類の市販グリースを実機評価した。しかしえている問題点や、ロボットに発生している現象

わせる方式を考案した。その結果、長軸から短軸

寿命と温度特性、かつ漏れにくさを同時に満足すが、競合減速機の開発目標となった。そして1986に至る歯車のかみ合い領域が3倍になる歯形が生る適切なものを選定することができなかった。そこれによって大きい型番の多くを市場で失っ

まれ、ハーモニックドライブ の負荷容量と剛性を大きく向上させることができた（図9）。

Flexspline 歯底疲労強度

た。

ボット用Rシリーズの完成度を高めていった。

従来歯形30°インボリュート

IH歯形（Sシリーズ）

製品展開
ハーモニックドライブ®のウェーブ・ジェネレ
カーでのハーモニックドライブ®選定の課題のひげたGRシリーズを1985（昭和60）年に標準化した。

2-1-6

︱

高強度 S シリーズの開発

開発の始まり図9とにした。
それまでに多くの市販グリースを評価してきた経験とデータを蓄積していたため、グリース専門

たことでその式が適用できなくなり、IH歯形にメーカーとの共同研究であれば、長い期間を要さ適した式化を進めた。このときに構築した式は現ずに完成できると考えていた。しかし、先に挙げ在でも使用している。

た諸特性は相反する特性であった。また、一般的採用市場なグリース評価基準に基づく試験データと、ハー

産業用ロボット、半導体製造装置など多岐にわータのイナーシャが大きいことが、ロボットメー
とつでもあった。そのため、イナーシャを30%下

ねじり剛性

図10

これらの他にも日本国内、ヨーロッパ各国のロ
ボットメーカーから多くのことを学びながら、ロ

こで1974（昭和49）年に専用グリースを開発するこ関関係が見いだせなく、すべて実機での長時間のその他の特筆点評価が必要ということもあり、8年間もの期間を要した。

この歯形はS字形の形状であったため、当初はASME（アメリカ機械学会）主催の「第5回世界ト

その結果1982（昭和57）年に完成したのがSK-1、S歯形と呼んだ。その後、IH歯形（Ishikawa Harmonic）

ランスミッション・歯車学会」が開催され、「IH

SK-2（SKは開発者である2名の頭文字から）であとし、1986（昭和61）年に特許出願、1995（平成7）歯形ハーモニックドライブ®」を発表した。開発

る。このグリースによってロボットのメンテナン

年に登録された。

本部の清澤芳秀マネージャー（当時）は、新しい歯ス間隔の延長要求に応えられるようになり、また®

1985（昭和60）年頃に、21世紀における科学技術

IH歯形の考案にはハーモニックドライブ 専用形の開発背景とその理論について説明した後、従IH歯形の実現にも寄与した。その後も使用温度の進歩を予測したデルファイ調査（1982年第3回調グリースの完成が大きく寄与している。それは耐来のハーモニックドライブ®と比較しながら、実領域の拡大などを目標としてグリースの研究を継査版、科学技術発展の将来展望を専門家に問うア

久試験での歯面の異常な摩耗の進行が抑えられ、

験データを提示、IH歯形の優れた性能を説明し続、1988（昭和63）年に低温特性を改良したHC-1

ンケート）の結果に触れる機会があった。それに正常摩耗の経過が計測（可視化）できるようになた。発表後の質疑ではユーザーや歯車研究者から、を開発した。

よると21世紀には、アクチュエータはほぼ10倍のり、解析と数式化に結び付けることができたため歯車理論や性能についての数々の質問が出され、性能向上が可能と予測されていた。そこでハーモである。グリースに関しては、その他特筆点で後出席者の関心の高さがうかがえた。

ニックドライブ®についても、10年後にどのレベ

述する。

なお、IH歯形実現には前述したようにハーモ®

さらに1997（平成9）年に後述する薄型カップタ
イプ用の4BNo.2が完成した。4BNo.2はHC-1 の特性以上であったため、HC-1は同時に廃止とした。
その後も潤滑の研究を続け、2018（平成30）年にルまで性能の向上が可能かを短時間ながら数人のこうして1988（昭和63）年にIH歯形を採用した技術者で討論した。材料では？設計面では？応力

ハーモニックドライブ®として、Rシリーズ比で集中は？熱処理では？などと思いつくままに項目

トルク容量と剛性がほぼ2倍のCSSシリーズを市

ここでグリースの開発史にも触れておく。

成、ハーモニックドライブ®の用途開拓に貢献しと数値を挙げて概略を予測した。その結果、動力場導入した（図10）。シリーズ名は「CS（カップ型）

1965（昭和40）年からのハーモニックドライブ®

ている。

伝達能力10倍達成の可能性が見えてきた。

のS歯形シリーズ」という意味である。

ニックドライブ 専用グリースの存在が大きく寄与した。

しかし、トルク容量と剛性が高まったにもかかったが、短時間定格（10分、負荷時間率（％ ED：（SHD）」と名付け、プロジェクト方式で追究しわらず、外観、寸法が変わらずインパクトが少な10％）であった。グリース、オイルとも市販品かていく研究に着手した。

かったためか、ロボットでの従来シリーズからのら選定していた。

技術概要

切り替えは期待通りには進まなかった。

こ れ を「 ス ー パ ー ハ ー モ ニ ッ ク ド ラ イ ブ

市場要求に対応した食品用グリースHFL-1を完

はオイル潤滑が標準であった。グリース潤滑もあ

®

2-1-7

︱

薄型CSFシリーズの開発

開発の始まり1970年代初めから、オイル潤滑よりもメンテナ

IH歯形の採用によって強度と剛性面で改良がプロジェクトでは多くの実験と数値計算を重ね

なお、RシリーズまではUSM社が確立した設計

ンス性が優れたグリース潤滑の要求が多くなって進んだCSSシリーズではあったが、前述のようにた。また、耐久試験後の破断面観察、摩耗面の表計算式を活用してきた。しかし、IH歯形を使っきた。とくにロボット用途はグリース潤滑がほと期待通りには普及しなかった。一方で競合のRV

20 ◦技術史R

モニックドライブ®実機での耐久試験結果に、相たる。
1989（平成元）年4月24 ～ 27日、米国シカゴで１ ハ.ーモニックドライブ 製品群（昭和61）
年に競合減速機のRV減速機が出現した。

®

50

年の技術概要その過程の中で、石川昌一は歯の摩耗形状の解で全面的に採用し、問題を解決した。

第２章

緩和形状を適用、1986（昭和61）年からRシリーズ

21長かったため、フレクスプラインの短胴化に挑戦

スーパーミニシリーズ（型番5 ～14）や、CSFミニした。

ユニットシリーズ（型番8～14）を市場導入した。

技術概要

1992（平成4）年に確立した、フレクスプライン

2-1-9

︱

シルクハット型
SHシリーズの開発

開発の始まりカップ型と並ぶ主力製品に成長した。
製品展開
当初は技術導入時のカップ型と同じインボリュ
ート歯形を採用していたが、直後にIH歯形が完®

の長さを短縮する技術は、IH歯形と並び、精密ハーモニックドライブ は入出力軸が同一軸上成し、同歯形を採用したSHSを1988（昭和63）年に、イブⓇの技術と製品は、USM社が多額の資本を投減速機としてのハーモニックドライブⓇの発展ににあることから、その構造を生かして入力軸側か

続いて胴部を短くしたSHFを1995（平成7）年に市入し、多くの技術者の努力によって築かれた技術大きく寄与している。

ら出力軸側までを中空で通せる特長があり、カッ場導入した。また、超扁平のSHDも2003（平成プ型で実現していた。しかし、ダイヤフラムがフ15）年に開発した。これらは、カップ型で培ってレクスプライン胴部の内径側にあり、中空径の大きた技術をSH型に展開、応用することで達成できさに制限があった。また、カップの内側にモーきたものである。

を基にしている。
Ⓡ

USM社のハーモニックドライブ の基準には、

2-1-8

設計仕様と基本寸法変更可能範囲が明確にマニュアルに定められており、それにしたがって技術の検討を行うのが通常であった。

︱

超薄型CSDシリーズの開発

開発の始まりタやブレーキなど他の機構を入れて有効に活用す

小型ロボットでの認知度が高まる中、カップ型

ることも試されていたが、組み込みにくさがあっの特長をもちながら、パンケーキ型（2-1-10項）並の短縮（短胴化）である。USM社が標準化した、みの超薄型カップ型ハーモニックドライブ®に挑

こうした中で顧客の技術者との話から、カップ

ハーモニックドライブ の外形と長さは美しいバ戦した。背景にはロボット以外の新用途を開拓すのダイヤフラムが外側に広がったハーモニックド

ランスとなっている。通常はこのバランスの寸法るという狙いがあった。

ライブ®があれば、フレクスプラインの内部空間を適用するのが基準であった。しかし、この基準

技術概要が利用しやすくなり、用途が広がるのではないかⓇ

を外した特殊用途限定の事例が1975（昭和50）年の最初の試作品は回転もしない現象から始まった

ボルトランナー用のコンポネントにあった。これが、試作と実験結果の設計へのフィードバックとUSM社の資料にも、類似のものが示されていは、制約された計算式を応用しながらの20%の短技術解析を通して完成にこぎ着けた。CSSに対したが、応力集中が大きくなりUSM社は製品化を胴化で、その特殊用途水準の強度が実験で確認でて1/3、CSFに対して1/2の長さが実現できた。長

推奨しなかった。

きた例で、1990（平成2）年当時まで、25年間の短さが短くなったことで動力伝達力がやや低下した胴化の唯一の実績であった。

が、CSFの70％を確保することができ、CSDとしめた。

て2001（平成13）年にシリーズ化した（図11）。

技術概要

しかし、CSSが期待通りに普及していかない
1990（平成2）年頃、標準シリーズとして短胴化の研究開発に取り組むことにした。
既にFEM解析やコンピュータシミュレーショ
ンの技術蓄積もあり、1992（平成4）年に短胴フレ
クスプラインの技術が確立、CSFシリーズとして初めて標準品を市場導入できた。ちなみにFはとの感触を得た。

しかし、需要開拓につながると考え、開発を進シリーズ名のDはDishの頭文字で、皿のように最初に作りやすさから、カップ型で溶接構造の薄いという意味である。カップ型の特長をもちな

CS-2型のフレクスプラインのように胴部の外側

がら、パンケーキ型のFBタイプと同じ薄さを実に薄板リングのダイヤフラムを溶接して試作し現したためにこの名とした。

た。実験すると短時間で破損し溶接構造はあきら

ちなみにCSDは、意匠登録しデザインを保護し
ている。

R

た。

その制約のひとつは、フレクスプラインの長さ

図12 SH型︱

パンケーキ型の開発（フラット型）

2-1-10 （FB、FR、FD、FH、デファレンシャル、J）

めた。
その後、NC旋盤などの導入が進んだこともあ

図13 パンケーキ型減速機

Flat（平らな）の頭文字である。

り、合金鋼で胴部・ダイヤフラム部一体形状が製採用市場作できるようになった。カップ型で蓄積した解析

図13に示したパンケーキ型減速機は、USM社の産業用ロボットや、普及し始めたヒューマノイ

技術の活用や実験を繰り返し、1986（昭和61）年にカタログ製品を長谷川歯車がカタログに掲載したドロボットなどで採用され、Sシリーズよりも普SHシリーズとして市場導入した。シリーズ名はものであるが、販売実績はなかった。

及速度は速かった。
製品展開
さらにCSFの強度向上研究に取り組み、2000（平

図11

CSS

→

CSF

→

CSD

採用市場

形がSilk hatに似ているため、その頭文字を付けパンケーキ型は、ダイナミックスプラインを併

シルクハットSH型とした（図12）。

用した特殊なハーモニックドライブ®である。ダ

採用市場

イナミックスプラインは一般のスプラインと同様

成12）年に材料の強度、歯形などを変え、トルク

新たな用途の開拓を目指して開発したが、結局

主にロボットで使われた。入力側から出力側へに、軸を結合して同一の回転数とトルクを伝達す

容量を30％高めたCSGシリーズを開発した。このはロボットに使われた。米国では医療関連の手術の中空径が大きく取れること、フレクスプライン

る継手である。普通のスプラインと違う点は、同製品化には4BNo.2グリースが貢献している。

ロボットなどで使われた。

内部の空間を利用しやすい構造であることから、歯数のフレクスプラインとサーキュラ・スプライ

22 ◦技術史

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

1965（昭和40）年に国産化したハーモニックドラ

50

年の技術概要

この短胴化技術を小型シリーズに展開し、CSF

第２章

減速機やサイクロ減速機に比べて軸方向の長さが23

と同じとした。

クドライブ®を2個採用した理由としては、減速機

このFD型は、70年代中頃には、ビニールの敷物、懸念のひとつであったダイナミックスプライン

を一直線に配置することにより、他の歯車列の装買い物袋などの6色印刷工程などカップ型に置きしたフレクスプラインの長軸部分の歯だけがサーの歯車かみ合い域の応力は、偏位ハーモニックド

置に較べ場所をとらなく、騒音の少ない装置とな

換わり、用途が広がっていった（図17）。

キュラ・スプラインとかみ合ってトルクを伝達し、ライブ®（石川昌一の特許）の効果により分散さるなどであった。

しかもそのかみ合い位置が、楕円形状の移動につれ、耐摩耗や疲労限も実用水準を確保することがれて円周方向に次第に移っていくというダイナミできた。
1972（昭和47）年、FBシリーズとして、FB-20、スプラインを使えば、カップ型の胴の部分が不要

25、32を市場導入、順次シリーズを拡大していっになり、軸方向長さが短縮でき、コンパクトで高

た
（図14）
。

®

トルク、高剛性のハーモニックドライブ 機構が
できる。

出力

入力

調整用

なお、シリーズ名FBのFはFlat、Bはball bearingに由来するが、当社ではこれをパンケーキ型

USM社ではカップ型に比べて平らに（flat as apancake）できることからこのように呼んだもの

ハーモニックドライブ®として発売した。
図17

採用市場

と思われる。

図15

後に、当社では円筒状で、長さが短いフレクス
プライン（サーキュラ・スプライン2個分程度の長そのような時期に、ドイツの中堅印刷機械製造®

さ）の薄型ハーモニックドライブ をフラット型

会社から印刷機のドラム位相調整用としてのデフと呼び製品展開をしてきた。

ァレンシャルギアの製造提案が寄せられた。

開発の始まりその他遠心分離機、ブレーキテスタ、トルクリ
砥石研磨装置などさまざまな用途につながった。
■FR型
このデファレンシャル型に組み込まれていたハーモニックドライブ®を、カップ型と同じトルク

継続する用途がない1970（昭和45）年初めに、用

ントに、ウェーブ・ジェネレータとサーキュラ・

容量をもつ薄型減速機とし、フラット型コンポネ

途開発と受注確保のため、低コストのハーモニッ

スプライン間の支持軸受け2個、サーキュラ・ス

ントFRシリーズとして標準化、1979（昭和54）年

プラインと一体にしたケーシングとユーザー側調に市場導入した（図18）。

クドライブ の実現を目指した。そのためパンケーキ型に挑戦した。

図14 FB型

整軸間との支持軸受け2個、計４個の軸受けを内USM社のパンケーキ型では、ウェーブ・ジェ

カップ型と比較してロストモーションが大きい

ネレータ・ベアリングを、両サーキュラ・スプラなどの難点があったため、とくに目立った用途はイン用に2個使用していた。

なかった。しかし、量は少ないものの、幅広い用開発するパンケーキ型は低価格にするために、を維持している。

ようとする構想であり、当時 Single-wave Pancake

製品展開

Harmonic Driveと呼んで開発に取り組んだ。

■FD型

位置に、ウェーブ・ジェネレータ・ベアリングのボールの中心があり、ベアリングへの荷重の加わ蔵し、機械装置への組み込みが簡単になるユニットであった（図16）。

途ができたために、改良を重ねながらも商品寿命

ウェーブ・ジェネレータ・ベアリングを1個にしこれは、2つのサーキュラ・スプラインの中間

図18 FR型

FB型と並行して位相調整デファレンシャルユ
ニットのFD型を開発した。

■FH型
また、特別用途で製品化した、バルブアクチュ

ヨーロッパの印刷機械会社などは、印刷機の位り方、歯車かみ合い部の荷重の偏りなどから通常

相調整用として、カップ型と平歯車を組み合わせは無理な設計と考えられた。そのため、実用になた位相調整装置や、カップ型ハーモニックドライ

るかを実験で実証することから始めた。

ブ®を2個使い、フレクスプラインを背中合わせに

技術概要

つなぎ、デファレンシャル装置にした用途が多く®

図16 FD型

Harmonic Drive System GmbHは こ の 提 案 を購入し、標準化を構想。

エータのコンポネント部分を、1972（昭和47）年に
FH2型（手動による低速入力回転）を市場導入した（図19）。これはウェーブ・ジェネレータが、転が

日本で1972（昭和47）年に製品化したのが位相調り軸受ではなく、滑り軸受を使用し、型番20、

目標はカップ型コンポネント比で30％のコストあった（図15）。これはハーモニックドライブ を整デファレンシャルユニットFD型である。製品

25、32をシリーズ化したものである。許容入力最ダウン、定格トルクでの短時間・間欠運転の使用

減速装置としてではなく、位相調整、タイミング

化には、FB型同様偏位ハーモニックドライブ®の大回転数は40 r/minとした。

制限、ただし許容トルク、入力回転数はカップ型調整装置として使用するものである。ハーモニッ

技術が生かされた。

24 ◦技術史Rミッタ、絨毯の取り扱い用ローラ調整、研磨機のその構造は、USM社パンケーキ型のコンポネ®

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

ックな機能を有する点である。このダイナミック

50

年の技術概要

べてかみ合っているのではなく、楕円形状に変形

第２章

ンとから成り立っていて、それらの歯が同時にす

自動車の手動シートアジャスタなどへの引き合25動機構に使われた。

とつとしてユニット展開してきた。しかし、コン

この機構部にはエンジンの爆発力がそのままか胴部などの部位によってロボットメーカーの選択

パクトなユニットにはなったが、構造的にコンパかるため、バックラッシがある普通の歯車では短肢を広げ、小型ロボットの全軸当社ユニット採用

クトにすると、競合減速機と重量があまり変わら

時間で破損する。音が低く抑えられ、汚れたエンを狙ったものである。

ないようになった。そこで、性能を極力落とさず、

そして1991（平成3）年にCSSコンポネントを使形状は同じであるが、さらなる軽量化を目指して、な減速機が試される中、CSD型が試験され機能を用したユニットタイプを開発し、「より組み込み

軽量材料の採用、剛性を保ちながらの肉抜き設計達成した。

易さ」、「よりトータルコストの低減」を追究した

構造のLWシリーズを2012（平成24）年に市場導入

UXシリーズとして市場導入した（図21）。

した。シリーズ名はLight Weightに由来する。

その後当社との共同開発がすすめられ、高減速比と高すぎない効率が評価されデュアル型が採用
図19 FH型

2020（令和2）年にはさらに軽量化を狙った30 ～された。

■デュアル型

50％重量減のユニット型のULW（Ultra-light Weight）

ラインと回転取り出し側サーキュラ・スプライン︱にそれぞれ異なる速比（図20 R1、R2）をもたせ開発の始まりデュアル型はFR型の減速側サーキュラ・スプ

2-1-11を市場導入した（図23）。

ユニット型の開発

これは、ユニットの主力である、CSF-2UHの構造と設計を一新し、これまでにない軽量化と扁平化を実現したものである。

ることで超高減速比・超低減速比が1段で可能に

ロボット向けのユニット型の開発としては、な る 機 構 で あ り、USM社 のILLUSTRATED

1984（昭和59）年に試作品を4機種展示会に出展し

APPLICATIONSにもあった。

たのが最初であった。出力軸受けのクロスローラ

パンケーキ型のダイナミックスプラインの働き

ベアリング（CRB）は市販の汎用品を採用した。こ図 21 UX シリーズではないが、薄型構造であることから、当社ではれは、マーケティングと開発部門の企画で始めた製品展開

この分類に入れている。超高減速比タイプを太陽ものであったが、「価格がコンポネントの倍ほど

1992（平成4）年にCSF型コンポネントを組み込

追尾装置用などで試作したことはあったが、出力になり、振動対策も盛り込めずに売れるものではんだよりコンパクトなCSF-2UHを市場導入したの回転がスムーズでなく、また効率が低かったこない」との会社方針で開発を途中で停止した経緯（図22）。

とから実用には結びつかなかった。

があった。

R2

ILLUSTRATED APPLICATIONS より

その他の特筆点■CRBの開発®

ト減速機としてハーモニックドライブ コンポネ

1970年代からロボットの関節に使われていたハ

ントは振動などの問題を抱えながらも、多くの実ーモニックドライブ®コンポネントの出力軸側軸績を残していた。そしてその頃から、ロボットメ

受けは、当初は2列の単列深溝形軸受けや、アンーカーではハード面は専門メーカーに任せ、ソフ

ギュラコンタクト軸受けが主であり、徐々に、関ト面の強化に力を入れる傾向がみられた。実際、節部の小型化のためにCRBが使われるようにな

複数のロボットメーカーの要求で、特殊形状のユっていた。UXシリーズも出力側の主軸受けはニットの納入実績もでていた。また、競合のRV

CRBの特殊仕様として、専業メーカーから供給

減速機、サイクロ減速機もユニット形状であった。

図 20

図22 2UHシリーズを受けてスタートした。しかし、特殊仕様のCRB

そのような背景から、特殊要求に対応していた

1995（平成7）年にはSHF-2UHを市場導入した。

ではあったが、転動部のスキマ調整量やモーメン

ユニットを、さらに軽量化し、組み込みの容易さ、

CSG、SHDのユニットも継続して市場導入した。

ト剛性などの影響で、コンポネントと同じ性能を低価格化、部品の共通化を追究し、標準ユニット

それぞれ重量は15%程度の軽量化にすぎない

発揮するまでには至らなく、CRBの自社開発が開発プロジェクトを1989（平成元）年に立ち上げ®

が、軽量化要求から徐々に浸透してきた。

必要になった。
技術概要

デュアル型が初めて実用化されたのは日産自動た。ハーモニックドライブ はCSS型の型番20 ～

車
（株）
のVCT
（Variable Compression Turbo Engine）

50、FRS型の型番14 ～ 50、性能はSシリーズコンで2016（平成28）年に採用された。リンクを動かす

ポネントの性能が発揮できることを基本とした。

ハーモニックドライブ®は精密制御の減速機とるため、低速回転に限定、転動部スキマもゼロ以ことで圧縮比が変えられる装置であるが、その作CSS型とFRS型の2種同時に企画したのは、垂して、軽量・コンパクトをセールスポイントのひ下の与圧とした。それまでに、他目的で蓄積して26 ◦技術史R

図23 ULWシリーズ

その後、1980年代末頃までには、産業用ロボッ
R1

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

ジンオイルと高温環境下でも作動できるさまざま

50

年の技術概要直多関節型、水平多関節型2種のロボットの手首、第２章いがあったが、採用にはならなかった。

コンポネントの進化とユニットの展開について
は、2-1-15項に要約する。

CRBの開発目標は、減速機の出力軸専用であ

27

ばれ、
当社ではX Contact Ball Bearingを略し「XCB」

始めた。

と称した。

けた。ベントサブの外径は掘る穴の太さで決まる

XCBは前述したCRBと並んで製品の特長を生削機の方向が変えられるという原理に基づく考えである。

が、装置の内側にはビットを回すためのパイプがプロジェクトは1992（平成4）年にスタートし、み出すことに大きく貢献している。

通っていた。そのパイプと外径の間のドーナツ形

まずはビットシャフトから大中空ハーモニックド

最初は全く同一寸法の部品を試作して組み上げ採用市場をした狭小空間に、掘削機の正確な駆動に必要なライブ®の駆動源を得て、電磁クラッチブレーキ

さまざまな機器を納める必要があった。従来の技でコントロールするアイデアを具体化した。これ術では難しいことであったが、ハーモニックドラ

がベントサブの基本特許となった。後に二重偏心

イブ®は大きな中空を確保できるという特長があ板を採用するなどして、最終的な機構が完成した。

た。その試作品を手回ししながら、スキマ量やス
ティックスリップなどを、技術者と技能者が一緒

産業用ロボット。
その他の特筆点に、手の感触で検査、設計修正と試作を繰り返し、

CRBの量産は当初、自社生産と協力企業への

内・外輪の寸法変更、角度の調整、ローラの選択・委託生産、さらにCRB専門メーカーからの平行

組み合わせなどに反映させていった。

調達を経て、専門の自社工場を設けた。効率的な掘削機の先端の方向を変える機構は、ハーモニ

削井が曲げられることが実証された。後にこの技同時にCRBのモーメント剛性、特性評価装置

生産方式の確立を追究しつつ、1999（平成11）年7ックドライブ®の出力回転に偏心板を組み合わせ術は採用を決めたSSDS社（スペリー・サン・ドリなども製作し、独自の低速回転用CRBの製造技

月にはCRBの製造会社、（株）ハーモニック プレ

ることとした。これは偏心板によって中心の位置

リング・サービス社、現ハリバートン社）で実用術が獲得できた。その後、性能評価と耐久試験を

シジョンを設立した。

が変えられるため、偏心板を2つ使えば自在に掘化されることとなり、大きな市場になった。

経て、1995（平成7）年にユニット製品への採用に
この新CRBを採用したユニット型は、コンポ︱

ネントに比べ容易に関節部に取り付けられること開発の始まり移行、全ユニットシリーズに採用していった。

2-1-12

ベントサブ（石油掘削用）の開発

や、ロボットの付加価値がシステム化の方向に移

石油掘削現場の主役が陸上油田から海底油田にったこともあり、徐々にコンポネントからユニッ

移る中、掘削方式は海上のプラットホームから降ト型が主力製品に移り現在に至っている。

ろした掘削機で海底の地中を四方八方に掘り進む■XCBの開発

方式が主流になった。これはプラットホームの設

一方、CSFスーパーミニシリーズの開発でも、短胴化したコンポネントを生かすための小型で薄2列の深溝玉軸受では軸方向に長く、CSFのフレ

クというくさびを打ち込む方式を採用していた。

クスプラインの短胴化が生かされなかった。そこ

地層に沿って掘削機が自然に曲がる原理を応用しでCRBの採用を考えたが、コロ径が小さく組みたもので、くさびを打ち込んでは掘削する作業を立ての難しさもあり、4 点接触玉軸受けを採用す

水平になるまで繰り返す必要があり、職人技と莫ることにした。軸受けメーカーには対応してもら

大な時間を要していた。

曲げ機構部外観

曲げ機構部内部構造図

こうした背景から当時の石油公団（2004［平成16］年に廃止）
は、新技術の石油掘削装置を研究開

従来、汎用的に使われてきた深溝玉軸受やアン発するプロジェクトを企画する。その進行を託さ

ギュラベアリングは、ラジアル、スラスト、モーれた住友金属工業（株）と、1990（平成2）年に当社工

メント荷重を受けるには2個のベアリングを組み場で打ち合わせをもち、要求されたのが掘削機の合わせて使う必要があった。それに対してXCB

先端の方向を自在に変える機構の開発であった。

は、ボールが内・外輪の軌道溝に対して4点で接技術概要触しているため、１個で全方向の負荷荷重を支持

機構的にはハーモニックドライブ®の大中空のできた。CSFスーパーミニシリーズのユニット構

特長と偏心板を組み合わせることで可能との提案

造のコンパクト化には最適である。4カ所の接触をした。開発費の問題などがあったが、機構の優点を結ぶとXの形になることからX Contactと呼位性が評価され開発に着手した。

28 ◦技術史R

ベントサブ曲げ機構部

カ所も掘削リグを設置できないためである。
当時、掘削井を曲げるためにはホイップストッ

4 点接触玉軸受け「XCB」を完成させた。

2期8年にわたる石油公団でのプロジェクトで掘置には莫大な資金が必要となり、地上のように何型の出力支持ベアリングが必要となった。従来のえず、自社開発に挑戦、2002（平成14）年に独自のったため、最適な構造の減速機であった。

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

い中、市販のCRBの分解、寸法測定から、図面化、50

年の技術概要当時はCRBに関する設計技術も製造技術もな

この機構にはベントサブ（Bending Sub）と名付

第２章

いた研削技術を応用し、1992（平成4）年に開発を

二重偏心板

大中空ハーモニックドライブ®

図24

29

®

ハーモニックドライブ が、温度165℃、1,200気圧、VFで車載市場を初めて開拓した後、電動スタビライザー制御用のVC（ビークル用カップタイ

も使えることをアピールすることができた。

2-1-13

市場とは考えておらず、国産開始20年後も実績は製品展開

車載型の開発開発の始まり®

小型・軽量の特長のあるハーモニックドライブ

を車載用途に使いたいとの要求は1970年代前半か

主には、材料の選択、軽量化、温度変化に対する特性の把握、真空環境での潤滑・寿命等の技術

そのような中、1983（昭和58）年に国内電機メー確立である。

®

プ）も開発した。当時、スタビライザーの剛性制

カーから宇宙用ハーモニックドライブ の開発依

御を油圧で行う方式が実用化されていたが、メー頼があり、覚書を交換し開発に着手した。それはカーではよりきめ細やかな制御を行うために電動同社が、宇宙開発事業団（当時。後に宇宙航空研

宇宙用機器は、地上での製造完了から、宇宙空化を目指していた。小さなモータで大きな力を出究開発機構（JAXA）に統合）の業務委託で、太陽間に届くまでの期間が長くなり、保存時の耐食性す目的で、高減速比のハーモニックドライブ に

電池パドル（以下パドル）駆動機構の開発を約5年からステンレス鋼とした。

問い合わせがきたものである。

間かけて実施する計画であった。同電機メーカー

軽量化：

®

材料：

らあった。エアコンのルーバー、パワーステアリ

要求は、小径、大トルク、高減速比、耐衝撃性、はこの開発を進めるにあたり、1982（昭和57）年ま宇宙用機器では、打ち上げの燃料消費の面からング、パワーウインドウ、シートアジャスタ、ワ組立の簡便さなどであった。要求の数値目標に合でに約4年間を費やし海外の事例および将来の動

1ｇでも軽いことが求められる。ハーモニックド

イパー用など多種の用途があったが、いずれも低

わせ、専用設計で対応した。特殊な加工方法も取向を調査し、目標仕様を設定していた。ハーモニ

ライブ®は産業用としては小型で軽量の特徴があ

価格が求められ実現しなかった。

り入れ、要求を満足でき電動スタビライザーにックドライブ®CS-20-2A型が、このパドルを駆動るが、さらに軽くするために徹底して各部品を肉2005（平成17）年にVC型として採用され、数車種する機構として同社と当社の協力関係で試作、評抜き構造とし、CSS型標準品に対し、50 ～ 60％に展開された。

価試験が開始された。

の軽量化が図れた。肉抜き構造の部品は、たわみ

しかし、21世紀になってまもなく、可変ステア
リングアクチュエータでの採用が決まった。
技術概要

車載用途としては、パンケーキ型の項に記した

従来この用途には油圧や遊星歯車を使っていたものがあったが、これらの電動化を目指したのがように、2016（平成28）年のVCT用途もある。
いずれも、国産ハーモニックドライブ®開始か「VGRS（Variable Gear Ratio Steering）」であっ

ら、35年以上の技術蓄積と新技術で対応できたこ

た。

とである。

そして、1992（平成4）年に国産ハーモニックド

やすくハーモニックドライブ®の特性にも影響をライブ®を搭載した地球資源衛星1号が打ち上げ与えるが、難削材のステンレス鋼を精度よく加工られた。その後も同社のさまざまな宇宙用機器にする技術も確立した。

®

ハーモニックドライブ が搭載されていった。
さらに、1987（昭和62）年には、米国でUSM社®

特性の把握：

開発し、数多くの実績をもっていた宇宙機器メー

ングトルク、起動トルク、増速起動トルク等の特ことができ、速度が速いときは大きな角度のハン︱－20℃～＋80℃の範囲での剛性、効率、ランニ

カーから、宇宙用ハーモニックドライブ の引き性を把握し、最適な各部のクリアランス、締め代

ドル操作でも大きく曲がらないシステムを狙った開発の始まり合いがあり開発に着手した。そして、1990（平成2）などを設定した。また、それらの特性が潤滑剤の技術導入時のUSM社カタログには、流星探知

年 に、 宇 宙 用 ロ ボ ットFTS（Flight Telerobotic

粘性抵抗に比例するなどの結果から潤滑剤の選定

人工衛星ペガサスの翼調整駆動にハーモニックド

Servicer）のアーム（14カ所）、姿勢保持用脚（5カにも反映させることができた。
真空環境における潤滑：

ときは少しの角度のハンドル操作で大きく曲がるものである。そのシステムにメーカーではハーモ®

ニックドライブ のカップ型を組み込み、研究を

2-1-14

宇宙用ハーモニックドライブ®

®

進めていた。しかしカップ型はフレクスプライン

ライブ を使用していたことが写真、イラストレ所）の関節部への採用が決定、1991（平成3）年に49のカップの底（ダイヤフラム）が破損すると、ハンーション入りで紹介されていた。これを長谷川歯台を納入した。

®

真空用潤滑剤の仕様と軸受け保持器への潤滑剤

ドルがフリーになり操舵できなくなる。そのため車が国内向け日本語版ハーモニックドライブ カ

既に1980（昭和55）年中頃には、USM社製ハー破損しても動力が伝達できるようにする必要があ

タログに添付していた。日本語版には、USM社は、モニックドライブ®は、米国の宇宙飛行のモーシ

った。また、
要求トルクが大きかったこともあり、

米国防省、米国航空宇宙局（NASA）で人工衛星、

ョンコントロール用ユニットやアクチュエータ

宇宙用は、厳しい品質管理とトレーサビリティ

専用のパンケーキFB型を開発することとした。

軍事関係の重要部品として秘密扱いにしていたが、デファクトスタンダードになっていた中でのが要求されるため、公差管理と、製造履歴の厳密

軽量、コンパクト、静粛、高信頼性、組立の簡便が、最近米国内でハーモニックドライブ®の一般

国産品の採用であった。

な記録が必要で、宇宙用品質保証体系を整え順守さなどの要求仕様をクリアし、2002（平成14）年に市販が開始されたと紹介している。

®

この頃、当社でも、宇宙用ハーモニックドライ

真空含侵処理を施すなどして耐久性を確認した。
品質管理：

している。

USM社では、当初ハーモニックドライブ®は商ブ®の確立を目指し、技術開発と品質管理の構築

サイズは型番17相当で、シリーズ名はVF型（ビ品としての実績が限られており、軽量さ、コンパに取り組み、1991（平成3）年に当社主催の国際シ

このような技術蓄積をしながら、実用途では、

ークル用フラットタイプ）とした。このVGRS用

クトさが絶対的なメリットをもつ航空・宇宙衛星

ンポジウムで国内外に発表した。その成果が、当カスタマイズされたコンポネントに対し顧客でののVFは、その後数車種に採用され、初めて車載機器向けを優先させており、1960年代から実績が時製品化直後であった高強度CSS型コンポネント

潤滑処理や耐久性評価、その他多大なご協力をい用途の量産につながり、専用ラインを設けて量産あった。

をカスタマイズし先のFTS に生かされた。

ただきながら実用化が図られてきた。

採用された。

30 ◦技術史R

温度変化に対するハーモニックドライブ®

製ハーモニックドライブ を搭載した宇宙機器を自動車の走行安全性を高める上で、速度が低い

50

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

︱

なかった。

技術概要

年の技術概要常時25Gの衝撃・振動といった過酷な土木作業に

しかし技術導入当時当社は、日本国内では有望するようになった。

第２章

これまで精密減速機といったイメージであった

31

第２章

製品展開

減速装置の強度に関連する重要な指標のひとつがトルク容量/容積比である。図26にハーモニッ

型CSFシリーズ、極限まで扁平化したCSDシリー

クドライブ®の大きな特長である小型軽量の追求

ズや、当社で初めて製品化したシルクハット型

結果を形状の側面から示した。
この間、同一型番のハーモニックドライブ®にいてカスタマイズされ、日米欧のさまざまな宇宙

おいて、トルク容量/容積比は３～４倍に向上し機器で数多く実績を残し、現在もその取り組みがてきた。技術面からの解析を通しての細部形状の継続している。

探求、材料関連の改革などで達成できたものであ2008（平成20）年には、JAXAの開発仕様に基づいて開発したSHF-20、CSD-20 がJAXA機構部品のコンポネント部品に登録された（図25）。

コンポネントの進展とユニット型への展開る。それに加え、加工精度の飛躍的な高精度化も1992
CSF-2UH

達成し、回転精度を約10倍に向上させた。

2015
CSF-2UP

高強度化すなわちコンパクト化と、高精度化の実現は当初の動力伝達用途向けのハーモニックド

2020
CSF-ULW

１ ハ.ーモニックドライブ 製品群

SHFシリーズ（図26参照）などが使用条件に基づ50年の技術概要精密制御用減速機として進化した、扁平カップ

R

ライブ®を精密制御用途向けに進化させ、市場創

1991
UX

出に大きく寄与したものである。

2002
CSG-2UH2012
CSF/CSG-2UH-LW

さらにマッサーが構想しながら、実用化していなかったILLUSTRATED APPLICATIONSに示されていた多様な構想のハーモニックドライブ®
2008
CSD-2UH

も、本稿に記述したように実用化して市場要求に貢献してきた。
これは当社の技術と技能のスパイラルアップによって達成できた記録であり、これからも継続し

2003
SHD-2UH®

ハーモニックドライブ を進化させていくことが図25 JAXA機構部品登録のSHF-20

2012
SHD-2UH-LW

当社の役割である。

特記事項
社史本誌で紹介している、当社主催の国際シン

1995
SHF-2UH

2002
SHG-2UH1995
SHF-2UJ

2002
SHG-2UJ2012
SHF/SHG-2UH-LW

ポジウムにおいては、日、米、欧の各国宇宙機器
関連メーカーや、公的機関などによる講演発表でその時代の宇宙関係開拓の過去、現在、そして未来展望などをご紹介いただいた。社内はもとより、お客さまへの情報公開をしていただけたことは誠に有意義であり、この国際シンポジウムは今後も継続していきたい。

2-1-15︱

ハーモニックドライブ ®の変遷

図26

1965（昭和40）年の国産化から2020（令和2）年現在まで、継続してハーモニックドライブ®の強度と回転精度を追究してきたことを中心に前項までに述べた。

32 ◦技術史33

合、減速比が割り切れなく、制御的に扱いにくい

2-2-1

くの問題が摘出され、短期間での解決は困難と判

サーボアクチュエータの開発

断し、開発を断念した。

図1 HTシリーズ■HTシリーズ
前述したDCサーボモータとハーモニックドラ

DCサーボアクチュエータ®

イブ を一体化した「ハーモニックサーボモータ」

開発の背景

は、「Hi.T Drive（ハイティドライブ）」として、1977（昭和52）年の経営方針の中で、当社の生産、®

販売、開発の活動を、ハーモニックドライブ 単

翌1978（昭和53）年に商品化した。
同時に、これを主力製品とするアクチュエータ

製品展開
図2 RAシリーズ■RAシリーズ
市場要求に合わせて1984（昭和59）年に軸方向の長さを「Hi.T Drive」比で約50％短くしたRAシ「Hi.T Drive」に、RAシリーズで自社開発した

リーズ（ロボドライブ）を商品化した（図2）。

モータ、エンコーダを採用した製品で、RAと同®

体以外の製品分野に拡大することを今後の方針とプロダクトグループ（APグループ）を新たに組織

同時にハーモニックドライブ はRシリーズをすることが発表された。

した。1978（昭和53）年度の経営計画に同グループ採用した。以後の各種アクチュエータも随時ハー®

®

長期的な観点からハーモニックドライブ を第の役割は「アクチュエータ商品を新しい商品の柱

モニックドライブ の新しいシリーズが適用され一の柱とし、それに次ぐ第二の柱を求めようといとして育てるために、商品計画と開発、市場とユていく。

うものである。

ーザーの開拓から、最適販売法の研究と確保まで

HTシリーズは、サーキュラ・スプラインをケ

ハーモニックドライブ も国内発売されてからの総合的開発プロジェクト」におかれ、後のメカーシングに固定し、フレクスプラインを出力にしすでに12年が過ぎ、市場における評価はユニーク

トロニクス事業の第一歩となる活動であった。

た一般的な減速機部の構造である。

な減速機としてある程度認められるようになって

技術概要

®

いた。しかし、不況の中で伸び悩み、価格面での競合が激しくなってきたことも現実であった。

RAシリーズでは、軸方向長さを大幅に短くす

モータは、当時主流のDCサーボモータとし、るために、フレクスプラインを固定、サーキュラ・

エンコーダと共に外部調達とした。それにハーモ

スプラインを出力にする設計とした。そして、出

®

■RHシリーズ®

このような点を認識し、ハーモニックドライブ

ニックドライブ を組み合わせてアクチュエータ

をサーボ系動力伝達装置に位置づけて、サーボアを開発、「Hi.T Drive（ハイティドライブ）」とし

また、減速機部分の全体の長さを短くするため

クチュエータの開発に踏み切ることを決定した。

た。HT-14、HT-20、HT-25を1978（昭和53）年にに、出力となるサーキュラ・スプラインの支持軸

上記の方針から、1977（昭和52）年12月の開発完

シリーズ化し、その後、HT-8を1982（昭和57）年

受けもフレクスプラインの外周側に配置、長さに了を目標に、DCサーボモータとハーモニックドに市場導入した。Hi.Tの名はハイトルクに由来す

影響を及ぼさない構造とした。

ライブ®を一体化した「ハーモニックサーボモーる（図1）。

じ1984（昭和59）年にRH-20、25、32の3型番を市場導入した（図3）。
減速機部はHTシリーズ同様、フレクスプライ
ン出力の軸形状出力である。薄型構造ではないが、円筒形状のアクチュエータとして以後発展していくことになる。
続けて1987（昭和62）年にマイクロ&スーパーミ
ニシリーズとしてRH-5、8、11、14を市場導入した。

力は軸形状ではなくフランジ形状とした。

さらに、アクチュエータのケース取付フランジ

図3 RHシリーズ■RK-Jシリーズ

低速性能（最高80 r/minから超低速領域までのの位置をモータ本体の近くにしたり、壁取付構造

この間に産業用ロボットが普及し、ロボットメ

同時に油圧モータとハーモニックドライブ を

優れた回転精度、位置決め精度）、高出力トルク、にするなど、ロボット用アクチュエータとしてのーカーがロボットを販売する中、ロボットのユー一体化した「油圧-電気サーボアクチュエータ」

軽量コンパクト、トータルコストの有利さ（低電

使いやすさのバリエーション拡大を狙った。

ザーも自社で使うロボットを独自に開発するようの製品化も設定した。

流入力のため制御装置が安価）をセールスポイン

タ」の開発テーマを設定し、製品化に着手した。
®

この2つのテーマは、サーボ系への当社の第一トとした。

歩として取り上げたもので、用途を主として、制御システムとしては他社製のドライバを当社

NC工作機械、専用機、ロボット等の精密制御分

ブランドで販売し、システムとしての商品群展開

野を対象とした。
2テーマのうち、「油圧-電気サーボアクチュエ

減速機部分の短縮構造とともに、それまで社外になった。このようなロボットユーザーから関節調達であった、モータとエンコーダを初めて自社部分のアクチュエータニーズが生まれつつあっ

開発した。

た。

以後、モータ技術、エンコーダ技術を蓄積し、こうした背景から、ロボット関節に用いられるを開始した。

自社開発品と社外調達品を適宜選択していくこと

アクチュエータを関節モジュールRK-Jシリーズ

採用市場

になった。

（ROBOT MODULE）として1984（昭和59）年に商ータ」は、当社と油圧機器メーカー、サーボモー

半導体製造装置のウェハ搬送装置、各種工作機

このようにして、市場導入したRAシリーズでタメーカーとの3社で共同開発を進めた。しかし、械、専用機、ガス溶接・溶断機、レーダー、試験あったが、サーキュラ・スプライン出力の構造にしかし、ロボットメーカーがロボットをコスト

試作完了時点で、振動、騒音、伝達トルク等で多器、巻取機など。

は、①外観の割には、重量が重い、②HTシリー

ダウンして販売しはじめ、ユーザーが独自にロボ34 ◦技術史２ メ.カトロニクス製品群︱

50

年の技術概要などの課題があり発展しなかった。

第２章

2.メカトロニクス製品群

ズと同じ歯数比のハーモニックドライブ®の場品化した（図4）。

35

RSF-3アクチュエータは、2007（平成19）年の「今当社も将来の新市場開拓の取り組みとして人間機会を失い廃止製品とした。

り、ステッピングモータ専門メーカーのモータを

年のロボット大賞2007」の「中小企業基盤整備機

支援型アクチュエータの標準品の開発を2017（平取り付け、1979（昭和54）年にHT-14P、HT-20Pを構理事長賞」を受賞した。RSF-3誕生の詳細経緯

成29）年に企画した。マーケティング活動から使カタログ製品として販売するようになった。そのはハーモニックドライブ®製品群の2-1-3項に記載

用方法の特長を捉え、ハーモニックドライブ®タ

後DCサーボモータを取り除いた、ハーモニック

した（図6）。

イプ、ハーモニックプラネタリ®遊星減速機タイ■RFシリーズプの2種にプラシレスDCモータを組み合わせた、ーに納入するようになり現在に至っている。

扁平・軽量・低価格のアクチュエータシリーズを当社では、先に述べたように、DCサーボモー

開発、2018（平成30）年にFLA-11、14、17、20をタとACサーボモータは社内開発・生産をするよ市場導入した（図7）。用途限定設計で、出力軸側うになったが、ステッピングモータは現在まで外の主軸受けは深溝玉軸受けの単列、エンコーダレ

部調達を続けている。

スなど、一般産業用途や、産業用ロボットなどのRFシリーズはRHシリーズの軸出力形状をフラなお、ステッピングモータの制御装置は次項のンジ出力形状に変更し、ロボットなどへの出力接

2-2-2レスポンシン用に開発したドライバユニッ

続の選択肢を広げたシリーズで、1989（平成元）年

トが共通であったことから一時当社製も納入して

に販売した
（図5）。

いた。
ステッピングモータは、Hi.T Driveの回転型アクチュエータだけではなく、後述する直動アクチ
ュエータなどでも要求があるが、それらも外部調達品を採用している。

ACサーボアクチュエータ■RSシリーズ
図5 RFシリーズ

1980（昭和55）年頃より、DCサーボモータがAC

当社従来アクチュエータとは異なるコンセプトとしたシリーズである。
図6 RSF-3

2-2-2
ブラシレスDCアクチュエータ■FLAシリーズ量で高減速比のハーモニックドライブ®が研究用ルを基に、日本国内でのマーケティング調査を行途で使われるようになった。リハビリテーションった。1978（昭和53）年にAPグループを発足したや重量物の搬送、介護・福祉用途などの目的であ際、「レスポンシン」を重点商品に位置付けた（図った。以後研究機関や複数の企業から、ハーモニ

8）。

®

に製品化されたハーモニックドライブ のSシリを使用し、RSシリーズとして角フランジ形状のきた。

ーズと自社開発のDCサーボモータを組み合わせ

RS-14、20、25、32を製品化した。丸フランジ形て、同年に軸出力形状のRHSを開発した。その後、状のミニシリーズRS-8、11、14は、ハーモニック

フランジ出力形状のRFSを1990（平成2）年に市場

ドライブ®のサイズに適合するモータが市場にな導入した。

く自社開発し、1989（平成元）年に市場導入した。

その後も、ハーモニックドライブ の小型化、

その後、Sシリーズハーモニックドライブ®を組

超小型製品の開発とともに、マイクロシリーズ、

み合わせてDCサーボモータ系と同様、軸出力形

スーパーミニシリーズのDCサーボアクチュエー

状のRSS-17、20、25、32とフランジ出力形状のタの製品拡大を継続していった。

RKS-20、25、32を展開した。

ステップアクチュエータ■ステッピングモータ付アクチュエータの展開
Hi.T Drive商品化直後に、DCサーボモータを36 ◦技術史「レスポンシン」はUSM社が開発・製造していモータタイプの2種があった。USM社のマニュア

エータの要求が続き、特殊設計の製品を供給して®

開発の始まりの研究が始まり、2000（平成12）年頃から、小型軽1987（昭和62）年に、外部調達のACサーボモータ®

レスポンシンの開発た製品であり、ステッピングモータタイプと交流

ックドライブ コンポネント、ユニット、アクチュ

RHシリーズの進化版である。1989（平成元）年︱

1990年代、研究機関による人間支援型ロボット

サーボモータに切り替わり始めたため、当社も■RHS、RFSシリーズ

技術概要

図8

パルスモータ機構とハーモニックドライブ®をSシリーズハーモニックドライブ®の薄型CSF

組み合わせた電磁式ハーモニックドライブ®であシリーズを組み合わせて、RSF-17、20、25、32

り、レスポンス（応答）が速く、電源周波数とシンとミニシリーズのRSF-8、11、14を2003（平成15）

ク ロ ナ ス（ 同 期 ）な 回 転 が 得 ら れ る こ と か ら、年、RSF-5を2005（平成17）年、RSF-3を2006（平成USM社によってこの名が付けられていた。

18）年に市場導入、シリーズの拡大を図った。

２ メ.カトロニクス製品群

図4 RK-Jシリーズ

ドライブ®減速機部をステッピングモータメーカ

50

年の技術概要ステッピングモータに置き換えた製品の要求があ

第２章

ットを開発することが少なくなり、まもなく販売

図7 FLAシリーズ

フレクスプラインは一般的なハーモニックドラ37

やすくしている。フレクスプラインの内周には珪素鋼板を巻き込んでいる。胴部外周と僅かのギャップを介して、励磁巻き線を有するステータが配︱FH2000 シリーズの開発

中空扁平を追究し、超薄型のハーモニックドラ
イ ブ®CSDシ リ ー ズ を 使 用 し たFHA-17C、25C、開発の始まり40Cを2000（平成12）年に発売後、FHA-32Cを追加

置され、サーキュラ・スプラインがステータ内周1984（昭和59）年頃、低速・高トルクのダイレク端部に固定されている。励磁巻き線の磁界の回転

トドライブモータ（DDモータ）が、「減速機のもつによって、フレクスプライン内周の珪素鋼板が吸バックラッシや摩耗がなく、高い位置決め精度が性能特性をよりアップしたシリーズである。

引され楕円にたわみ、波動が発生する。

可能なサーボモータ」として脚光を浴び始め、と■FHA-C ミニシリーズ

くに水平多関節型のロボットに使われ始めた。ま較して、ロータの等価慣性モーメントがきわめてた、中空・薄型であることも大きな特徴であった。

小さく、かつロータとスプラインステータがハー将来の駆動装置と位置づけ注目、調査しながら、®

モニックドライブ と同じように、長軸上でスプ中空構造が容易にできる特長のあるハーモニック®

全長をさらに短縮、中空穴をさらに大きくし、

光産業用機械および医療用機器などへの市場の図10拡大を狙い、FHAシリーズのミニ版の開発に着手した。サーキュラ・スプラインとハウスの一体化、その後、販売促進プロジェクトを立ち上げ、開クロスローラベアリングとフレクスプラインおよラインかみ合いを行うため、過渡応答にきわめてドライブ を生かせる中空サーボモータを開発す

発技術者が13カ月間、全国にPR、市場調査をした。

びハウスの締結を締結ボルトではなくネジ式とす

優れたステップ駆動を実現している。また、プルることとした。それを一体化し、フラット型中空半導体製造装置、工作機械メーカーなどを訪問し、ることで軸方向の縮小
（扁平）
を図った
（図11）
。

イントルクが大きく、比較的大きな慣性負荷を負ACサーボアクチュエータFH2000シリーズの製品

良好な市場の感触を得、1年間で250台の販売実績えることや、低速領域での共振現象がないことも化を目指したものである。DDモータの特長をもを築いた。

特長であった。

ち、かつ高トルクのACサーボアクチュエータで国内販売にあたり、駆動回路DU-200シリーズを開発し販売した。
採用市場
新聞社向けなどの業務用ファクシミリの送り機ある。
シリーズ名のFはFlat（扁平）、HはHollow（中空）、2000は21世紀の主流製品という意味である。
技術概要

FHA-25Aは中空でありながら、DDモータに較完成した。現在もこの製品はバリエーションを拡充している。

客装置の小型化にも寄与した。
後に、中空モータはモデルチェンジを機にコスト低減、性能向上を図るとともに、シリーズ拡大

1987（昭和62）年にFHA-25Aの開発からスターのミラー駆動・紙送り、放電加工機の電極昇降・トした。ACサーボモータは当社が巻線方法など

技術蓄積を続けている。

XYテーブル、連続鋳造装置ロール間隙制御、放を提示する形で、外部メーカーと共同開発、試作

採用市場

電加工機電極駆動、ウォッチケース研磨機など。

を繰り返し、中空モータを開発することができた。

製品展開

扁平中空のハーモニックドライブ®と組み合わ療用機器など。

■モータ

せ、1990（平成2）年3月末にFHA-25Aを発売した

製品展開（図9、図10）。

2003（平成15）年にキュービック状のシリーズがべ高トルク、軽量コンパクトであることから、顧構、輪転機、自動製図器のXY駆動、写真植字機

HDM-15/155/170/175/185シリーズの開発期間を短縮するために、社内単独開発とし、ロボット、半導体製造装置、光産業用機械、医FHA-25Aの市場導入後、小型化、高トルク化、

図11 FHA-8C（上）とRSF-8A（下）の比較図

さらなる大中空、ブレーキ付きなどの要望があり、■ドライバユニット
DU-200/200A/200B/200E/200Hシリーズ

シリーズ拡大の開発を進めた。

■SHAシリーズ■ドライバモジュール

1992（平成4）年にFHA-40Aを市場導入後、自社

FHA-Cシリーズでは採用されなかった産業用

DM-100/200シリーズ

開発したモータを組み合わせたFHA-14A、17A、ロボット用途を目指し開発した。そのため、高ト

25B、32B、40B、50Aと順次シリーズの拡大とオ

ルクハーモニックドライブ®のSHGシリーズを使

プション仕様の拡充を図り、市場の要求に応えて用、よりコンパクト化、耐環境性を強化したシリいった。高速軸側の内部にラビリンスシールを採ーズである。

■パルスジェネレータモジュール
PGM-100シリーズ
その他の特筆点
販売は1990（平成2）年頃まで続いた。

用し、内部損失を低減したことも本シリーズの大しかし、磁気音と歯車部のかみ合い音の問題がきな特長である。

あった。これは製品の構造に起因しているもので以降、FHAシリーズは、現在まで30年間、メ解消できなかった。販売の伸びもみられなく、
1991
（平成3）
年頃に廃止製品とした。

38 ◦技術史２ メ.カトロニクス製品群

特長のひとつが一般のステッピングモータと比

した。

50

年の技術概要

2-2-3■FHA-Cシリーズ

第２章

イブ®よりも胴部が長く、剛性を下げて、たわみ

カトロニクス事業の主力製品となっている。
図9 FHA-25A

構成要素のモジュール設計によって、組み合わせの自由度、バリエーションの拡大が図りやすいコンセプトとした。
また、エンコーダは自社開発の磁気式アブソリュートエンコーダを搭載している。

39

度が必要で、高減速比で優れた角度伝達精度のハ®

をもって用途の相談をした。そして「出力軸にネ射出成形機、サーボプレス機、印刷機など。
製品展開

ーモニックドライブ コンポネントが使われ始め

ジを取り付けて直動駆動にしてみると、このよう

拡大、オプション拡大などを展開している（図ていた。

な用途があるかもしれない」とのアドバイスをい12）。

そのような中、顧客からユニット化の要求も出てくるようになり、精密位置決め装置やアクチュ■LBC
推 力 の 大 き い 用 途 と し て、 ド イ ツHarmonic

顧客装置では、より薄型の高精度化した特殊パ

たせなかった。その後、ねじの計測や芯出し、ね

Drive System GmbH社で開発したリニアアクチ

ンケーキ型（FB型）ハーモニックドライブ®を採用

じハウジングの改良、測定方法、加工方法などにュエータを1992（平成4）年から輸入販売していた。

していた。

ついて工夫を重ねながら関連技術を蓄積、1989（平しかし、価格低減と国内市場の要求を満たすため

しかし、高い位置決め精度と、テーブル上面の成元）年にリニアアクチュエータLA-30が完成しに、国産化を進め1995（平成7）年に、ハーモニッ

振れ精度、平行度が求められるユニット製品であた。これが伊藤弘昌教授のアドバイス通り、電子

クドライブ® CSF-25を採用した最大推力12,000Nったため、より精度のよいカップ型（CS型）を組顕微鏡への採用に繋がった。その後ハーモニックのLBC-25Aを市場導入した。用途は油圧から電®

み込んだ回転テーブルの製品化を目指した。回転ドライブ のサイズに合わせてストローク、推力動に変わりつつあった射出成形機、サーボプレス

テーブル部は、当社が培ってきた精密研削加工技を拡大し、直動シリーズ製品に展開されていった。

機、印刷機などであった。

術と生産技術面の工夫から、スラストニードルベ

技術概要

その他の特筆点

また、中空モータが評価され、顧客要求に応じアリングの転動面の高精度な加工面を実現するこ

LA-30は、CS-5の高い減速比と精密リードネジ

1985（昭和60）年の精密小型割り出しテーブルてFHAシリーズのモータ単体をMAAシリーズととで、テーブル上面の目標振れ精度を達成するこの 組 み 合 わ せ で 分 解 能0.0174μm（17.4ナノメー（FIU-20）、1989（平成元）年のリニアアクチュエ

して1993（平成5）年から販売している。

とができた。そして、1985（昭和60）年に精密小型

タ）、ストローク10ｍｍが実現できた。当時、リニータ（LA-30）の市場導入を通して、高精度位置決割り出しテーブル「ファイン・インデックスθテアアクチュエータは外国製品が輸入されていたが、め装置市場が開拓できた。

ーブルFIU-20」を市場に導入した。（図14）

公称精度が保証されたものはほとんどなかった。

SHAシリーズのモータも、モータ単体での取り扱い易さの改良を加え、2018（平成30）年から

その後、精度向上のために、精密リードねじを

HMAシリーズとして販売している（図13）。

さらに電子機器、光学機器産業では、高精度化、高精密化の要求が高まっていた。

ボールねじに切り替えたLA-30Bを1994（平成6）年

そのような背景のもと、精密位置決めを意味す

テーブルに開発した（図15）。以降もボールねじのタイプをるファイン・ポジショニング・システム（FPS）を

スラストニードルベアリング

主体にシリーズの拡大が継続されている。

事業展開する目的で、1990（平成2）年に、FPSチ

テーブル上面50

２ メ.カトロニクス製品群■中空モータの単体販売

早速開発に取りかかったが、高精度なねじを取LAH-80など市場要求に基づき展開。

り付けてもそのままでは目標の位置決め精度を満

エータの製品化に取り組むこととした。

図12 SHAシリーズ

ただいた。

長 ス ト ロ ー ク のLA-32、 高 推 力 型 のLAH-46、年の技術概要の後、SHA-20を市場導入し、現在までシリーズ第２章

2009（平成21）年にSHA-25 ～ 65を市場導入、そームを組織した。同チームはリニアアクチュエー

取付けベース

タLA-30を応用した精密位置決め装置として、各精密級ハーモニックドライブ®

種のステージを開発した。1990（平成2）年にXY2

5相ステッピングモータ

軸の「ナノメータステージ」（図16）、1991（平成3）年に高精度・高分解能の性能を利用した有限回転の「ナノラジアンステージ」、1992（平成4）年に

図14 FIU

XYZ3軸の「ナノオートステージ」、1993（平成5）図13 HMAシリーズ

2-2-4

︱

位置決め装置群の開発

開発の始まり以降はシリーズ拡大を図るとともに、顧客要求

年に高い垂直度をもつ小型・軽量な1軸ユニットに対応した特殊割り出しテーブルも製品化しながの「ナノポジショナ」などである。いずれも薄型

ら、1989（平成元）年にFIU-14 ～ FIU32のシリーで高剛性・高精度の特長をもっていた。

ズ化が完成した。

図15 LA-30B■直動位置決め装置
1984（昭和59）年に製品化した当時最小型番のハ®

採用市場ーモニックドライブ CS-5の用途開拓が進まない

電子顕微鏡の試料微動装置用。すばる望遠鏡で測定装置、光学機器、半導体・液晶製造装置で中、交流のあった東北大学電気通信研究所の伊藤は鏡の平面度調整にLA-30Bをベースとした特殊は、高い分解能と、高精度な繰り返し位置決め精弘昌教授（当時）にCS-5 のコンポネントと減速機品の採用。その他、バリエーションの拡大により、■回転位置決め装置

40 ◦技術史

これらを含めた精密位置決め装置は、大きな市場を形成すると思われたが、市況の悪化による事
業構成の組織変更にともない、開発製品と組織をメカトロニクス本部に組み込み専任チームを解散
した。
その後、先に記述したFIUインデックステーブ

41

他社が展開したDDモータの精度向上にともない、価格競争力も失い回転を直動にするというリニアアクチュエータ

PWM制御方式採用の高精度位置決め制御、高進化型ドライバHA-800を市場導入した。

の市場を見通し、減速機をもたない、直動および■サーボモータメーカードライバとのコラボレー

回転型のDDモータを探索していた。

安定速度コントロールとして、アナログ入力対応、ション対応の展開

デジタル入力対応、データ通信入力対応などを順一般的に、産業機器メーカーはシステムやコス出身の技術者から、同国の研究所がDDモータをそのような中、当社に在籍していたスロベニア

次展開していった。

トに適したACサーボモータを選定し、それを上研究、特許を取得している情報を得た。特許内容

ンに応用されるという新しい用途に生かされてい製品展開

位コントローラで制御する。上位コントローラとを検討した結果、DDモータとして優れた特長をる。

■DCサーボアクチュエータ用HSシリーズ

モータを制御するサーボドライバは省配線、信頼もっていることが分かった。そこで特許の専用実■HS-90、HS-100シリーズ

性、使いやすさを実現するために、各サーボモー

施権取得と発明者の協力を得る契約を締結、1996

タメーカー独自の通信プロトコルやオープンフィ（平成8）年に開発を開始、2006（平成18）年のKDU-

ールドネットワークに接続される。このような背13の製品化に結び付いた。

HS-90シリーズは駆動回路にサイリタスイッチ

景の中で当社のアクチュエータを産業機器メーカ

技術概要

ング方式を、HS-100シリーズはトランジスタリ

ーに広く使用していただくためには、サーボドラ

KDUは独特な構造と巻き線方式から当時市販

ニア方式を採用したドライバユニットである。

イバが各通信プロトコルに対応する必要がある。

されていたDDモータよりもパワーが大きかっ

アクチュエータHTシリーズ用にOEM供給を受け1978（昭和53）年に発売した。

■HS-200シリーズ（DCサーボモータ用）

図16 ナノメータステージ

2-2-5

︱

制御装置群の開発

開発の始まりサーボアクチュエータの駆動には、アクチュエ
ータを制御するドライバユニットが必要であり、当初はサーボモータメーカーからのOEM供給で対応した。

このニーズに対し、2006（平成18）年から2009（平た。

1982（昭和57）年にHS-200シリーズの自社開発

成21）年 に か け て、 当 社 サ ー ボ ド ラ イ バHA-

しかし、独特の設計の巻線は、一般のモータのに着手。トランジスタリニア方式を採用し、同年

800/680シリーズでは、数社の通信プロトコルに巻き線機では効率良く巻くことができなかった。

からHS-220、HS-240およびHS-250を順次市場導対応したモデルを市場導入した。

そのようなとき、トランスの巻線技術に関する大入した。

2012（平成24）年には、当社開発の中空ACサー

学教授の論文を知り、モータに限っての実施権を1984（昭和59）年にシリアルパルス指令のHS-

ボモータを他社サーボモータメーカーのドライバ取得、教授の支援を受けながら専用の巻線機を開300シリーズ、1987（昭和62）年にはPCコマンドにで駆動する要求があった。これに対し、中空サー

発、KDUの生産が可能となった。

よりモータ制御するHS-400シリーズを市場導入

ボモータのエンコーダ通信プロトコルを他社仕様

KDUは、超高分解能のエンコーダ（838万分割）

し、当時急成長した半導体製造の分野での需要にに変更し接続可能とした。これが、他社サーボモを使用し、絶対位置精度10秒、繰り返し位置決め応えた。

ータメーカーのドライバとのコラボレーションの精度±0.5秒、モータ出力面の振れ精度を2μm以■HAシリーズ（ACサーボモータ用）

始まりとなった。その後、数社のサーボモータメ

下の高精度を達成した。当社の精密加工技術も生1987（昭和62）年から販売したACサーボアクチ

ーカーとのコラボレーションに展開され、現在もかされ達成できたもので、中空穴径が大きい特長

ュエータ用ドライバユニットHAシリーズのHA-

新たなコラボレーション活動を継続している。

のあるDDモータとなった。KDUの名称は、Kがしかし、精密な位置精度、回転精度を特長とす

200/300はモータメーカーからのOEM品であっこの展開によって、産業機器メーカーやエンド

開発者の頭文字、Dが発明者で開発に参加した

る、Hi.T Driveにはアクチュエータを最適に制御た。1993（平成5）年にはワンチップマイコンやユーザーの当社アクチュエータの選択肢が広がスロベニア人技術者の頭文字、UがUnitに由来すする専用のドライバをセットで供給することが、IPMが市販されたことから、小型で位置・速度・り、アクチュエータを主とするメカトロニクス事る。

アクチュエータ拡販に必須であり、自社開発の展トルク制御が一台で可能なHA-600を制御機器メ業の拡大に貢献している。

製品展開

開も始めた。

ーカーと共同開発し市場導入した。

最初は、USM社から輸入販売していた「レス2000（平成12）年にはRISCマイコンを採用しさポンシン」用としてDUシリーズを1978（昭和53）

らに性能を向上させ、新規開発した省配線エンコ

年に開発販売し、技術蓄積をした。

ー ダ 搭 載 のFHA-Cシ リ ー ズ と の 組 み 合 わ せ の同年に市場導入のHTシリーズも、当初、OEM

HA-650を市場導入。

2-2-6

︱

ダイレクトドライブモータ
KDUシリーズの開発

開発の始まり2010（平成22）年にセンサの品質およびサーボア
ンプの保守性の改良のため、モデルチェンジを実施し、より高分解能（1,184万分割）のKDU-13SB/
WBを市場導入した（図17、図18）。

1984（昭和59）年頃に、ダイレクトドライブモー

2011（平成23）年には特定顧客から繰り返し位置製品であったが、前記方針のもと開発を始め、2003（平成15）年にFHA-C ミニシリーズに合わタ（DDモータ）が脚光を浴び始める中、扁平中空決め精度±0.35秒の要求があり、エンコーダシス

1982（昭和57）年に自社製ドライバ「DCサーボモ

せ、14本線エンコーダにも対応できるようASIC

アクチュエータFH2000シリーズを開発し現在まテムをデュアルヘッド化することにより達成し、ータ用HSシリーズ」を販売した。HSはハーモニを搭載したHA-655を市場導入。2008（平成20）年で展開していることは、2-2-3項に記述した。

KDU-13SCとして販売した。

ックドライブ®のサーボモータ用ドライバユニッにはSHAシリーズとの組み合わせで、Aフォーマ

同時に、さらに高精度化が進展する半導体製造トという意味である。

ットエンコーダにも対応できるFPGAを搭載した装置、フラットパネルディスプレイ製造装置など

42 ◦技術史２ メ.カトロニクス製品群の技術は2005（平成17）年に、車のスポット溶接ガ

50年の技術概要1995（平成7）
年に廃止製品とした。

技術概要

第２章

ルと、各種ステージ類は43

度が目標値に到達しない、位置決め精度が安定し使う）のレーザー光の振り角を変える部分で採用ない、応答性が悪い、等目標性能が達成できなくされた。

開発を断念した。

製品展開を採用して発売した。しかし、エンコーダはアクものである。
このエンコーダを組み込んだ有限角モータは特許を取得した。
開発途上では、温度ドリフトによる原点が狂うなど課題も出てきたが、さらに新しい技術を考案

図18するなどして1994（平成６）年にガルバノ式光学ス

採用分野

キャナとしてLSA-50A（図19、図20）を市場導入した。併せてドライバ2機種を市場導入した。

リーズはビームサーボ の商標を登録している。

チュエータの重要な技術のひとつであることか

その他の特筆点

ら、1984（昭和59）年のRHシリーズのアクチュエ■レンズ駆動用リニアモータータ開発を契機に、自社開発する方針も併せて持当社のLSAを2軸使っていたレーザーマーカー

った。

メーカーから、2004（平成16）年に新たな要求があ

自社アクチュエータに適切な技術方式の適用、った。それはX-Yの平面走査に加え、レンズを移技術蓄積、新技術の取得をしながら、自社開発と動させ、アクティブなフォーカスを行うことによ専業メーカーからのOEM製品の採用を選択する

り立体的な印字をさせるためのZ軸用リニア駆動

ようになった。

モータの要求であった。

技術概要

高速、高応答、高精度の要求仕様で、当時市場にないモータであり独自開発することとした。

RHシリーズ用として、当初はフォトトランジ
スタを使ったが、精度が出なく、フォトダイオー

モータは、高推力ボイスコイルモータ、エンコドを用いた差動方式のエンコーダを開発すること

ル部、半導体光学部品の精密測定装置、エンコーーダはLSAセンサの原理を用いた直動センサをとした。しかし、フォトダイオードの生産はイニ

ダ基準原点の検査装置など。

開発した（図21）。

シャルコストがかかるため、エンコーダ専業メー

半導体メーカー組立装置のインデックステーブ

2-2-7

カーと共同開発することとした。

︱

レーザースキャナ用
LSAの開発製品展開■マイクロエンコーダMEシリーズ

開発の始まりサーボアクチュエータRHシリーズに使うエン®

ハーモニックドライブ は減速機としての機能コーダとして、1984（昭和59）年にMEシリーズをに加え、優れた増速機としての特性をもっている。

開発した。モータに組み込むマイクロエンコーダ

この増速特性を生かした高応答タイプのマイクロの共同開発を進めたもので、専業メーカーで製造

ステップアクチュエータ（MSA）の開発が工作機

しOEM製品を搭載した。

図19

単体販売する製品としては、OEM供給を受け、械メーカーから依頼された。
®

MES-6、MES-9 を販売した。

ハーモニックドライブ の低速軸から、可動域

鉄道の軌道幅を測定する専用装置の要求に特殊がきわめて狭いピエゾアクチュエータの微小変位
図21を回転増幅させ、高精度な角度操作とともに、最品を開発するなど、特殊用途で使われた。

大10度の大きな回転角が得られるものである。こミクロン単位の位置決めを数百Hzの速度で実

また、MES-6は当時世界最小のエンコーダであの動きでレーザースキャナのミラーを高速駆動現するために、軸受け寿命の課題と共振抑制制御

り、先に記載したアクチュエータRSF-3 の実現にし、レーザー光を振るものであった。

に取り組み要求仕様を達成、2006（平成18）年からも大きく寄与した。

納入を開始した。

MSAは国内では製品化されていなかったレー
ザースキャナ用として開発し、1990（平成２）年に44 ◦技術史２ メ.カトロニクス製品群

取付固定部

1978（昭和53）年に市場導入したアクチュエータ

高応答の要求目標を達成し採用に至った。LSAシ®

50

開発の始まりとしたレーザースキャニングアクチュエータ

考案によって、MSAの問題が解決できる見通し

クロスローラベアリングにLSA-10Aを製品化した。

エンコーダ（センサ）の開発

HTシリーズのエンコーダは外部調達のOEM製品が立ち、新型アクチュエータの開発に切り替えた

エンコーダ

1999（平成11）年にLSA-20A、2004（平成16）年︱

2002（平成14）年には、特定顧客向けLSA-20Bが有限角回転サーボモータ用の特殊エンコーダの

ステータ

2-2-8

来から培ってきたモータやエンコーダ技術を基盤（LSA）の開発に着手した。

ロータ

品販売に大きく貢献している。

年の技術概要レーザーマーカー（ペットボトルの印字などにMSAの技術上の問題が解決できない中で、従出力回転部を取得し、回転型LSAとともにメカトロニクス製

しかし、製品の組立時に調整が難しい、回転角

技術概要

図17 KDU

採用市場

第２章

展示会などに出展して市場の反応を見た。

図20 LSA

この機構は、リニアアクチュエータとして特許最初に述べたが、センサはモーションコントロールの重要な要素であり、また当社メカトロニク

45

大きくなる難点がある。

いたDC、ACサーボアクチュエータに使用してい®

一方、ハーモニックドライブ のフレクスプラ

モニックシン®の商標登録し単体販売もしている。

インは薄肉であるため、負荷トルクから発生する■磁気式エンコーダ

ねじれ応力を検出しやすく、その部分に歪ゲージ

御でありながら低価格での提供を狙いとした。しるモータを転用し、アキュドライブ HPシリーズ

かし、狙い通りには普及せず2000（平成12）年に製と組み合わせたアクチュエータを開発した。

造中止とした。

DCサーボモータ仕様のCPDタイプ、ACサーボ

SHAの高速化シリーズとして、扁平中空遊星を取り付ければトルクが測定できる。小形・軽量を必要とする減速機とモータの組み合わせであ

でねじれ部材を付加する必要もなく、全体の剛性

一方、同時に進めていた遊星減速機HPシリー

減速機HPFシリーズと中空サーボモータを組みる。このため、光学式エンコーダへの潤滑剤の油が下がらなく、また減速機と一体で装置に組み込ズの高トルクタイプHP-Aは、モータメーカーへの合わせた製品でSHA-25とSHA-32を2011（平成23）の付着という問題があった。これを解決するため

みやすい等の特長を出すことができる。

OEM採用が決まり減速機単体の供給が始まった。

年に市場導入した。エンコーダは磁気式である。

®

ハーモニックドライブ のフレクスプラインをそのことによりアキュドライブ HP減速機はギ利用したこの方式は、鹿児島大学の橋本稔教授がアヘッド販売に特化することとし、CPD、CPA

2005（平成17）年に特定顧客向けの産業用ロボッ研究を始められ、当社との共同研究につながった。

の販売は個別対応製品とした。

ト用アクチュエータにこの磁気式エンコーダを搭

橋本稔教授は後に信州大学に移られた。共同研究

しかし、シリーズの拡大は必要と判断し、1993載した。このアクチュエータは、センサ検出部をと応用開発を近年まで長く継続している。当社で（平成5）年に、このモータメーカーが販売するア

ハーモニックドライブ®内部に配置することでコは、2000（平成12）年にトルクセンサ内蔵ハーモニ

クチュエータを逆にOEMで一括購入し、販売すに、耐環境性のある磁気式エンコーダを自社開発した。

ンパクト化を図ることができた。しかし、グリー®

ックドライブ ユニットとして製品化した（図22）。

ることになった。
シリーズ名はCPMシリーズとし、型番は14、

ス浸漬による部品の劣化や、センサリード線から

16、20、25、32、40番を揃えた（図23）。

の油分漏れなどの課題も発生したが、改善し対応■FLAシリーズ
2-2-1項に記したFLAシリーズにも遊星減速機
シリーズがある。

2-2-10︱

メカトロニクス製品の変遷

1977（昭和52）年の経営方針から始まったサーボ
アクチュエータの開発を皮切りに、それまでの減速機や機械要素のメカニカルな技術・技能領域に

CPMシリーズは市場要求価格に対応できず、加え、モータ、制御装置、センサなどのモーショ

この課題を解決すると同時に、フェールセーフ、

また制御面でのサービスも当社では十分に行えな

ンコントロールに必要な技術領域の獲得、蓄積、

温度・速度の異常検知、バッテリによる常時多回いなどの問題点もあり販売は思うように伸びなか拡大を図りながら製品展開をしてきた。

転カウント等の機能向上を図っていった。

った。

した。

磁気式エンコーダは2009（平成21）年のアクチュ
エータSHAシリーズ用に改良され、センサマグ
ネ ッ ト の 多 極 化 に よ っ て 位 置 検 出 分 解 能 は、配置した。至近に配置される電磁ブレーキからの磁気ノイズの影響を受ける課題がでたが、複数の当初は、ハーモニックドライブ®の小型・軽量を生かしたサーボモータ直結型のサーボアクチュ
エータであったが、さらに中空構造が容易なハー

図22 トルクセンサユニット

13bitから17bitに向上した。しかし、前記課題解決のためにSHAはセンサ検出部をモータ後方に

2-2-9

モニックドライブ®の特長を生かすことができる
中空サーボモータ、中空センサなども開発し、新︱精密遊星減速機アキュドライブ®
のアクチュエータ展開

機軸のアクチュエータの市場展開が図れた。そして回転型アクチュエータから直動型アクチュエー

開発の始まりタに展開、制御運動領域の拡大から新市場参入もセンサを用いて補償する方法で解決した。このエハーモニックドライブ®とサーボモータを組み

ンコーダはその後、他社サーボアンプに接続する合わせたサーボアクチュエータは、ハーモニック

蓄積したモータ技術やセンサ技術と市場要求製

ため、各社のシリアル通信フォーマットに対応すドライブ®の高減速比の特長から、低速出力回転

品を結び付ける発想から、独特の光学スキャナなる機能拡充を行い、アクチュエータの発展に寄与

で優れた性能をもっている。その中で、高速化対ども実現でき、事業領域の拡大に寄与してきたのしている。

応のアクチュエータとして、低減速比のアキュド

図23 CPMシリーズ■トルクセンサユニット

ライブ®を組み込み、アクチュエータシリーズと■RJ-16動力伝達系のトルク管理や制御に使われるトル

して、幅広い市場要求に対応できることを狙った図ることができた。

CPMの市場導入後、低価格要求の対応として、

クセンサは、細長い軸状のねじれ易い部品に、ねものである。

低価格ACサーボモータを使用したアクチュエー

じれ応力を測定するストレインゲージなどを取り製品展開

タ型番16番に限定したRJ-16を1997（平成9）年に市付けてトルク測定するのが一般的である。専用の■CPMシリーズ場導入した。

ユニットもあり、高精度ではあるが、動力伝達系に付加して取り付けなければならなく、伝達系が46 ◦技術史２ メ.カトロニクス製品群

当社のアクチュエータは、グリース等の潤滑剤®

モータ仕様のCPAタイプである。

■SHA-25、32-HP

50

年の技術概要続して技術開発に取り組んでいる。MES-6はハー®

第２章

ス製品の特性にも大きく影響を及ぼすために、継高速回転速度（80 r/mim以上）の市場向けとし®

て、1992（平成4）年にハーモニックドライブ を用

ステッピングモータ付きを超える製品として、
大きな加速トルク、脱調のないフィードバック制

が、メカトロニクス製品群である。
これは、当社のもつメカニカルなノウハウと、新たに蓄積してきたソフトを含んだエレクトロニ
クス技術の融合で実現できたことである。
今後ますます、技術の向上を図り、トータル・モーション・コントロールの要であるメカトロニ
クス技術を向上、拡大し、精密制御市場に製品を提供していく。

47

®

ハーモニックドライブ は、小型軽量で高減速

ら6枚程度の、いわゆる小歯数差遊星歯車減速機のユーザーから、価格低減と効率改善が要求され機構である。

ており、車輪に入れやすいMH減速機を提案し、づく方式（後にMH減速機と称した）の技術を取得

2段型では、前・後段歯車歯数の選定によって、して開発を始めた。1987（昭和62）年からは、再入減速比を20 ～1,000以上とすることができる技術社した亀田博が開発に参画した。

である。

技術概要

開発の始まり応用した車輪アクチュエータを納入していた。こ開 発 目 標 は 減 速 比25～60、 低 慣 性、 高 剛 性、
低振動、高効率、小型軽量とした。

■BPシリーズ

開発を進めた。
W機構のピン孔方式によってコンパクトになり、回転内歯車を出力として車輪に固定する構造ができた。
構造メリットが評価され1986（昭和61）年頃から比という特長をセールスポイントとして販売活動

本方式の特長は、外部から軸間距離を調整する

試作品は減速比40、後段の歯数差は0、すなわ

十数社からの引き合いがあり、改良を重ねながらを行っていた。市場では高減速比を評価する一方ことでバックラッシを解消するという技術である。

ち後段は前段遊星歯車の偏心運動を定位置回転軸

1987（昭和62）年試作品を納入した。数社の継続採で、アプリケーションの高速化にともなって低減

1988（昭和63）年にバックラッシ1分以下の、減に取り出す一種の継手とした。しかし、後段の強用につながったが価格低減ができなく、また市場速比が要求されるようになってきた。また、他減

速 比7.2と9.0の2機 種 をBPシ リ ー ズ と し て 発 売、度不足や低効率、バックラッシが大きいなどの問

拡大の見通しも立たず、拡販活動を停止、継続顧

速機を使っている分野からも、低減速比のハーモ

ステッピングモータ付きと両軸型減速機を標準化

題が発生。そのため、後段の歯数差0方式を、す客に限定して2015（平成27）年頃まで納入した（図した（図1）。

でに他への応用が決まっていた“ピン孔”方式の3）。

®

ニックドライブ に対する要求が多くなってい50

３ ア.キュドライブ （遊星歯車）製品群︱

本方式は、内歯車と遊星歯車の歯数差が0枚か年の技術概要2-3-1

初期の遊星減速機BP、MHシリーズの開発

この用途には、既にハーモニックドライブ®を第２章

3.アキュドライブ（遊星歯車）製品群■MHシリーズ®

R

W機構に変更した。

た。
®

当初のハーモニックドライブ は減速比80が一W機構とは、平行軸の間で回転を1：1で取り出

番小さかったが、それらの要求に応えるべくハーす機構の総称であり、ユニバーサルジョイント式、

モニックドライブ®の低減速比について研究を重オルダムカップリング式、ピン孔方式などがあり、ね、1982（昭和57）年に減速比60、50シリーズを製

当社では、ピン孔方式がMH遊星減速機の原型と品化することができた。

なった（図2）。

しかし、減速機市場はさらに低減速比の市場規模が圧倒的に大きかった。
ハーモニックドライブ®では、機構上容易では

図3 車輪アクチュエータ

なく、
1980
（昭和55）年頃から全世界を対象として、低減速比が可能な減速機の調査を開始した。十数

2-3-2

点のユニークで興味深いものがあったが、モーションコントロールには適していないものばかりであった。
®

そのような時期、ハーモニックドライブ の導入と発展に関わった後、1978（昭和53）年から筑波︱

HP シリーズの開発

開発の始まり図1 BPシリーズ

ハーモニックドライブ®以外の遊星歯車減速機®

®

図2 ピン孔方式W機構

BPシリーズはトルク容量があまり高くなかった。そのため、市場にある既存製品の特性、構造製品として、アキュドライブ （AccuDrive ）の商

W機構の採用も含めて、両角宗晴教授の設計法、を調査しながら、バックラッシ調整機構をもつ独況を話すと、「ハーモニックドライブ の実情や標権を1987（昭和62）年に取得し歯車減速機事業を

強度計算法を用いながら改良を続けた。しかし、

自の遊星減速機を開発した。そのデザイン・構造（株）長谷川歯車の技術蓄積を考えると、オーソド開始した。

課題解決に至らなかったため、1988（昭和63）年9の特長は、ックスではあるが遊星減速機が向いている」とのその他の特筆点

月に制御用減速機としてのシリーズ化を中止し①出力の軸受けを後段減速部の両側に配置して、大学で構造工学系の教官を務めていた亀田博に状®

アドバイスを受けた。

BPシリーズは高負荷容量に不向きであり、位た。

薄型構造とするとともに、出力のモーメント剛

採用市場性を高めた。

そして、1986（昭和61）年から遊星歯車減速機に置決め精度や速度変動の改善が困難な製品でもあ絞って検討を始め、マシンエンジニアリング社のった。そのため製品の発展はなく、後に他の遊星制御用減速機としては目標を達成できなかった②BPシリーズと同様、組立後に外からバックラ

特許に基づく方式（後にBP減速機と称した）と信減速機シリーズを製品化したこともあり、1999（平が、無人搬送用車輪アクチュエータの用途が残っ

ッシ調整ができるようにした。なお、遊星歯車

州大学両角宗晴教授の「転位内歯車」の特許に基成11）年に廃止製品とした。

た。

の個数は4個で、バックラッシ調整によって正48 ◦技術史49

がトルク分担する。
③減速機の出力はフランジ形状を標準とし、軸出力が要求される場合はフランジに軸を取り付ける方式とした。

︱

HP-A シリーズの開発

開発の始まり2-3-4︱

HP-C シリーズの開発

保できなかったため、1998（平成10）年に販売を中止した。

開発の始まり2-3-5︱

HP-F 小型シリーズの開発

国内のサーボモータメーカーは数社が市場を分④遊星減速機構の1段目をモータ取付側から遠いが、画期的な小型サーボモータを製品化した。そけ合っていた。そのような中、高精度位置決め用

減速機の出力側に配置し、2段目をモータ取付のサーボモータとHPシリーズを組み合わせる場

ギヤヘッドとしてHP-Aを採用していたサーボモ

開発の始まり側に配置することで、モータ出力軸と1段目太合、モータとの形状バランスと高容量化を図る必ータメーカーから、よりコストダウンを図った汎

サーボモータメーカーの小型モータ（5w/10w）の

陽歯車の締結に必要な長さを減速機内部に収め要があり、HPの改良に取り組んだ。

用減速機の開発が要求された。バックラッシは製品化に対応できる小型のギヤヘッドを開発した。

た。これによって全体的に扁平になる構造を採技術概要

HP-Aシリーズ程の精度は必要なかった。

技術概要

用した。
1990（平成2）年にHPシリーズとして型番16、20、25、32番を製品化した（図4、図5）。

図4 HPバックラッシ調整機構図

HPシリーズでは、モータに対して減速機の外技術概要

モータと組み合わせてバランスの良い形状であ径が大きく、トルク容量が足りないという問題が開発は1995（平成7）年頃にスタートした。目標あった。そこで遊星減速機の形状を丸形から角形を低コストに置き、バックラッシ15分以下の汎用へ変更し、1段目をモータ取付側に配置することタイプとした。構造は遊星歯車機構とし、バック構造は同じ遊星減速機構を直列に配置し、出力でトルク容量を向上した。

ラッシ調整機構なし、出力軸とキャリアの一体設

軸には玉軸受を2個直列で使うオーソドックスなサーボモータメーカーに採用されたが、騒音が計、ハウスのダイカスト化、内歯車の取り付けボ構造であった。バックラッシ調整機構をもたず、大きい課題が残り、歯車加工や軸受け構造の変更

ルト廃止、内歯車、遊星歯車、ピニオン歯車のそかつ小型ということもあり、バックラッシは30分などを続けた。その結果、従来の小型サーボモー

れぞれの歯数を、前段と後段とも同一歯数によるで市場導入した。

タ用遊星減速機に比べて軽量・コンパクトで、高部品の共通化などでコスト低減を図り、1996（平負荷容量、高精度、高剛性、そして独自のバック

成8）年に市場導入した（図7、図8）。

ラッシ調整機能を有するHP-Aシリーズが開発で既存のユーザー以外にも採用されたこともあ

きた。ちなみに、減速機単体をHP-A、モータフ

り、一時は広がりを期待した。しかし、目標としるHP-11Fを1997（平成9）年に、HP-8Fを2003（平成15）年に製品化した（図9）。

３ ア.キュドライブ （遊星歯車）製品群

HPシリーズを製品化する中、モータメーカー

50

年の技術概要

2-3-3ていた製造コストを維持できるほどの受注量が確

第２章

転・逆転それぞれ対向する2個ずつの遊星歯車

Rランジを取り付けた形状をCPと呼称した（図6）。

図9 HP-Fシリーズ

採用市場
図7 HP-Cシリーズ

することはなかった。理由は減速比5と25の2種類

図5 HPシリーズ

採用市場
半導体ウェハのハンドリング用途などで型番16が多く使用された。
大型光学赤外線望遠鏡「すばる」に採用された。
製品展開
1991（平成3）年に大型の型番40、50、65番を製品化した。

50 ◦技術史HP-Fを製品化したものの、販売は大きく増加しかなく、また当時の小型サーボモータの市場が

図6 HP-Aシリーズ

それほど大きくなかったこともあった。

採用市場

その他の特筆点

自動機械の精密駆動部、走行駆動用途、スカラ

その後2003（平成15）年頃、HP-Fの機構を流用

ロボットの手首駆動等に採用された。

したことで、遊星減速機事業に大きく貢献した製製品展開品がある。航空機用のLCD（液晶パネル）開閉機

型番14、16、20、25、32、40、50番を製品化し
た。

構である。
図8

開発のきっかけは航空機アメニティ関係の計装

51

技術概要

め、両軸タイプや、大型型番のHPG-50A、65Aなカトロ製品として中空アクチュエータに展開されどを開発したほか、以下のようなさまざまなタイている。スピードが速く、トルク容量が小さい開発にあたっては、力を伝える遊星歯車を2個もっていたことであった。減速機の展示会で当社から3個にすることによりトルク容量向上を、ハープを製品化した。

DDモータと、トルク容量は大きいが、スピードのブースに立ち寄った際、開発が打診された。

モニックドライブ®で培ってきた弾性歯車（フレク■HPG-RA直交が遅いハーモニックドライブ®と中空モータとを位置決め精度など必要ない用途ではあったが、ファクトリーオートメーション以外の航空機分野た。

ラッシを実現した。
構造はHP-A、HP-Cで採用していた複合遊星減速機構ではなく、直列に遊星減速機構を並べたタ

機械のレイアウト上、モータの回転軸を直角に組み合わせた、中空アクチュエータ（FHAアクチ

曲げる要求があり、モータと減速機の間に傘歯車ュエータ）の中間領域を補完できる製品である。

を利用し、直交ユニットを開発した（図12）。
市場の広がりはあまりなかったが、特定用途でが提供できる基礎技術を構築することができた。

当初は減速機のみが求められたが、やがて従来ンデム型とした。前段の内歯車と後段の内歯車がの開閉機構の課題を顧客と共有するようになっ

同歯数で一体となっている構造である。この内歯HPGシリーズのさらなる高トルク化を目標に、た。
このような交流から減速機単体だけではなく、車を、薄肉弾性内歯車とすることで、バックラッ

HPGPを開発し2012（平成24）年に市場導入した。

モータとクラッチ、ブレーキを含めたシステム開シ調整機構なしで小バックラッシ（3分以下、特殊

HPGPは、遊星歯車の数を3個から4個に増やすこ

発に着手することとなった。

対応品1分以下）を狙った製品である。弾性内歯車とで、従来製品比1.3倍のトルクアップを実現しトータルコストと減速比を考えてHP-Fをベーの加工技術の確立とともに、他部分の加工精度もている。

スにシステム全体を設計したものの、従来品より上げ、小バックラッシで高トルクのHPGシリー■HPG-Rヘリカル

もコスト高となった。しかし、動きのなめらかさ

ズを1999（平成11）年に市場導入した（図11）。

と信頼性が向上したことから2005（平成17）年から

HPGは出力軸にキャリア一体型クロスローラ

LCD駆動ユニットHP-11Fとして納入開始、好評

ベアリング（CRB）を取り入れ小型化したことも特を博し現在まで継続して多数採用され、遊星減速長である。CRBはハーモニックドライブ®のユニ

機事業の業績拡大に貢献している（図10）。

ット型で培ってきた技術が生かされている。
HPGは多くのメーカーで採用されるようになり現在に到っている。

納入している。

HPFの開発によって、さまざまな中空減速機

図12 HPG-RA直交■HPF中空遊星減速機
構造上、遊星減速機は中心に太陽歯車があるため、中空構造にしにくい。しかし、減速機の中に配線や配管を通す要求が出てきた。

採用した減速機の開発に着手した。技術的に難易度が高かった薄肉ヘリカル内歯車の加工技術を確立した結果、1段型のヘリカル減速機のHPG-Rを製品化することができ、2015（平成27）年に市場導入した。
従来のHPGシリーズ1段型減速機では減速比がこの製品群に対して2000（平成12）年に「Harmonic

精度と強度を維持しながらの中空構造は困難な2種類しかなかったが、市場要求に応えて、1段型

Planetary®」／「ハーモニックプラネタリ®」のこともあったが、減速比と歯数の工夫から太陽歯ヘリカル減速機では8種類の減速比（減速比3 ～ 10

商標権を取得した。

車を大きくし、その中央に穴を通す設計とした。

までを1速比毎）をラインアップした。

のHPFを市場に導入した（図13）。

図10 LCD駆動ユニットHP-11F

R

静音化と高トルク化を目指し、ヘリカル歯車を2011（平成23）年にHPGをベースに扁平・中空

2-3-6

■HPGP

３ ア.キュドライブ （遊星歯車）製品群

で採用される可能性があったことから開発を決め

スプライン）技術を応用することにより小バック

50

年の技術概要

対して開閉のスムーズさや、開閉音などの問題を第２章を行う電機メーカーが、自社のLCD開閉機構にHPFは、中空モータと組み合わせて当社のメ

高減速比用の2段型ヘリカル減速機は、2020（令和2）年に開発完了、2021（令和3）年3月に市場導入した（図14）。ヘリカル歯車は歯すじがねじれてい︱

HPG シリーズの開発

開発の始まり遊星減速機は販売先がほぼ固定しており、コスト低減要求が厳しかった。
一方、サーボモータの高トルク化も進み、減速機にはより高トルクで、小バックラッシの要求が強まってきた。
高トルク化したモータに対応すべくトルク容量を向上させ、かつ小バックラッシの減速機の開発に着手した。

52 ◦技術史

図11 HPGシリーズ

製品展開
HPGシリーズのバリエーションを拡充するた

図13 HPF

図14

53

し、回転しながら前進後退といった軸方向変位をまた、2004（平成16）年にはグッドデザイン賞を

ル減速機では、太陽歯車とそれに連結するキャリ
アを、両端から2個の軸受で支持することでバッ

2-3-7

ロニクスアクチュエータにも展開されていること︱

HPNシリーズの開発と海外展開

2-3-8

開発の始まり日本の遊星歯車減速機市場にHPGを導入したの軸方向変位抑制を1個の軸受で行っている他社

結果、国内の主要サーボモータメーカーで使われ減速機と比べ、軸方向振動の抑制に優れている。

るようになった。

︱

アキュドライブ®の変遷

高減速比のハーモニックドライブ®を展開する
中、より低減速比領域の市場に進出すべく、小バ

しかし、海外市場には浸透していかなかった。

ックラッシ低減速比のアキュドライブ®を開発しラインアップし、減速比の充実を図った。

海外の遊星歯車減速機市場では、HPGよりも精その他の特筆点

度が低く、バックラッシが大きい用途が多かった。

現在の主力である、HPGは3世代目のシリーズ

HPGは2001（平成13）年に「精密工学会技術賞」

こうした背景から2011（平成23）
年に日本を除くアジ

であるが、それぞれの減速機は、市場の高トルクを獲得した（図15）。従来品に比べ高い伝達トルク

ア市場向けの汎用遊星歯車減速機の検討を始めた。

化の要求に対応しながら進化してきた。この間、

容量と、角度伝達精度がよいことで、各種産業機

その結果、当社製品の代理店だった三益HDS

小バックラッシを実現するため、独特な機構を開械の小型・軽量化、低振動・低騒音化、長寿命化（株）との合弁で、2013（平成25）年2月に生産会社発したり、それまでは難しかった中空構造の遊星に貢献することなどが評価されて受賞に至った。

の三益ADM（株）（SAMICK ADM CO.,LTD.）を設

減速機構を完成させるなど、顧客の新たなニーズ立した。

に対応してきた。これは、独自の設計と当社が長技術概要年培ってきた精密加工技術によって精密制御用減早期に市場を獲得するため、競合製品と取り付け寸法の互換性がある仕様とするとともに、価格競争力のあることを開発目標とした。
歯車は他社と同様のヘリカル歯車とした。ミドてきた結果、HPシリーズとなった。

３ ア.キュドライブ （遊星歯車）製品群

クラッシ3分を実現した。この構造は、太陽歯車

なお、2段型では減速比15 ～ 50までを5速比毎には2-2-9項に記した。

50

年の技術概要クラッシ3分実現の課題であったが、2段型ヘリカ

特記事項
アキュドライブ®遊星減速機が、当社のメカト受賞した（図16、図17）。

生じる。この太陽歯車の軸方向変位の抑制がバッ

第２章ることから、太陽歯車はネジと同様のふるまいをR

速機に成長してきたものである。
今後も、2020（令和2）年に開発を終えたHPG-R
シリーズを発展させながら、新機軸のアキュドラ
イブ®にむけた研究・開発を継続していく。

ルクラスの製品であり、薄肉内歯車を使う必要がなかったため容易に実現することができ、2013（平
成25）
年からHPNシリーズを市場導入した（図18）。
性能は減速機の寿命時間まで使い続けてもバッ
図15

図16

クラッシが増えないなど、信頼性の高さを重視した。
こうして完成したHPNは市場導入後に信頼性が評価され、次第に採用実績が増えた。
HPN-RA直交をバリエーション展開している（図19）。

図17 HPGシリーズ

54 ◦技術史

図18 HPN

図19 HPN-RA直交

55

●ハーモニックドライブ®製品群●メカトロニクス製品群（遊星歯車）
製品群●アキュドライブ®

技術年表
西暦

和暦

1955
1959
1960
1964

昭和30
昭和34
昭和35
昭和39

1965

昭和40

1966

昭和41

1967
1968

昭和42
昭和43

1969
1970

昭和44
昭和45

1972

昭和47

1973
1974

昭和48
昭和49

1975
1977

昭和50
昭和52

1978

昭和53

1979

昭和54

1980
1982

昭和55
昭和57

1983

昭和58

1984

昭和59

1985

昭和60

1986

昭和61

1987

56 ◦技術年表

昭和62

西暦

和暦

1987

昭和62

1988

昭和63

1989

平成元

1990

平成2

1991

平成3

1992

平成4

1993

平成5

1994

平成6

1995

平成7

技術概要・製品概要・市場導入製品
Strain Wave Gearing（以下ハーモニックドライブ®） 発明特許出願
ハーモニックドライブ® 特許登録
米国技術誌『Machine Design』にハーモニックドライブ®の記事が掲載
長谷川歯車がハーモニックドライブ® 技術導入契約実施権認可を受ける●ハーモニックドライブ® 試作成功
●ハーモニックドライブ® 型番20 ～ 100 8型番、8機種の標準化開始●ハーモニックドライブ® 国産1号機納入●偏位ハーモニックドライブ® 発明特許出願（準標準） 市場導入
●ハーモニックドライブ® 標準型番20 ～ 100 8型番のコンポネント 2型、2A型●誘導電動機付きハーモニックモートル® 3型、4型 市場導入
●ハーモニックドライブ® 入・出力軸付き減速機 0、0A、1、1A型 市場導入
●大型型番130、160、200番 市場導入
4型番 製造開始●ハーモニック・カップリング（後のファインジャスター ®）●レスポンシン 市場導入
●2段型ハーモニックドライブ® CD型、前段ギア付きCG型 市場導入
●ダブルエキセントリック型ウェーブ・ジェネレータ、特殊用途に使用●顕微鏡用ノブユニット 市場導入
●シャッターアクチュエータ（三和シヤッター）
販売基本契約締結●ハーモニックドライブ® 型番20番より小さい型番の開発開始●偏位ハーモニックドライブ® 特許登録
●重量シャッターアクチュエータ 市場導入
●バルブアクチュエータ VBシリーズ 市場導入
●ステンレス製の標準2型コンポネントCS-14-2 市場導入
●ファインジャスター ® J-16 市場導入
●低速用フラット型 FH-32 市場導入
●位相調整デファレンシャルユニット FD-20、25、32、40、50 市場導入
●パンケーキFBシリーズ FB-20、25、32 市場導入
●コップ無段変速機付きハーモニックドライブ® 市場導入
●UHFテレビ用アンテナ駆動アクチュエータ 市場導入
●トルクコントローラ付きハーモニックドライブ® 市場導入
●オルダム型ウェーブ・ジェネレータ 開発●軽量シャッターアクチュエータ SG15 市場導入
●低速油圧モータ付きハーモニックドライブ® 市場導入
●ハーモニックドライブ® 専用グリース 開発開始
●クラリファイヤ用ハーモニックドライブ® 市場導入
●低速用手動入力コンポネント FH-25、32、40シリーズ化 市場導入
●ハーモニックドライブ® 初期Rシリーズ CS-20 ～ 100 市場導入
●ハイドロリック・ウェーブ・ジェネレータ 開発●ハーモニックドライブ® CS-14-2A 市場導入
●電磁式ハーモニックドライブ® レスポンシンHDM-15、155、175、170 重点製品として輸入販売●電磁式ハーモニックドライブ® レスポンシン用ドライバユニットDU-200 自社開発
●DCサーボアクチュエータ Hi.T Drive（ハイティドライブ） HT-14、20、25 市場導入
●フラット型ハーモニックドライブ® FRシリーズ 市場導入
●Hi.T Driveのモータをステッピングモータに置き換えたHT-14P、20P 市場導入
●低減速比減速機構調査開始●ハーモニックドライブ® CS-8、11-2A 市場導入
（ロボット用途仕様確定） 市場導入
●ハーモニックドライブ® Rシリーズ CS-20 ～ 100●ハーモニックグリース® SK-1、SK-2 開発完了
●低減速比ハーモニックドライブ® 1/50、1/60シリーズ 市場導入
●DCサーボドライバ HS-200シリーズ 市場導入
●宇宙用ハーモニックドライブ® 開発受注
●DCサーボドライバユニット拡充 以降順次HS-300シリーズ、HS-400シリーズ等 市場導入
●レスポンシンHDM-185 市場導入
●DCサーボアクチュエータ用光学エンコーダMEシリーズ 開発●ハーモニックドライブ® ユニット型試作品 展示会出品●HTシリーズの軸方向長さ短縮したDCサーボアクチュエータ RAシリーズ 市場導入
●自社開発DCサーボモータ及び光学エンコーダ採用DCサーボアクチュエータ RH-20、25、32 市場導入
●ロボット関節アクチュエータ RK-Jシリーズ 市場導入
●シリアルパルス指令DCサーボドライバユニット HS300シリーズ 市場導入
●最小サイズハーモニックドライブ® CS-5-2A 市場導入
●低慣性ウェーブ・ジェネレータ採用ハーモニックドライブ® GRシリーズ 市場導入
●ファイン・インデックスθテーブル FIU-20 市場導入
●シルクハット型ハーモニックドライブ® SHシリーズ 市場導入
●ストームライン（ダイヤフラム形状） 開発●IH歯形 特許出願
●ハーモニックドライブ® CS-4 開発●遊星歯車減速機 検討開始
●アキュドライブ® BPシリーズ 開発開始 マシンエンジニアリング社と開発及び販売提携●車輪アクチュエータMH遊星減速機 市場導入
●マイクロ＆スーパーミニアクチュエータ RH-5、8、11、14 市場導入

技術概要・製品概要・市場導入製品●PCコマンド指令DCサーボユニットHS-400シリーズ 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSシリーズ RS-14、20、25、32 市場導入
●ステッピングモータ付きアクチュエータ RP-14、20 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-25A 開発開始®
®
） 商標権取得●アキュドライブ（AccuDrive●IH歯形採用高強度 CSSシリーズ 型番20、25、32、40、50 市場導入
●IH歯形採用高強度シルクハット型 SHSシリーズ 市場導入
●IH歯形採用 FRS/FDSシリーズ 型番20、25、32、40、50 市場導入
●ハーモニックグリース® HC-1 開発完了
●バックラッシ調整機構付き遊星減速機 アキュドライブ® BPシリーズ 市場導入
●IH歯形採用高強度 CSS/FRSシリーズ 型番65、80、100 市場導入
●ハーモニックドライブ® CS-17-2A 市場導入
●パルスモータ付きリニアアクチュエータ LA-P 市場導入
●フランジ型形状出力DCサーボアクチュエータ RFシリーズ 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RS-8、11、14 市場導入
●DCサーボアクチュエータ RHS-20、25、32 市場導入
●ファイン・インデックスθテーブル FIU-14 ～ 32
（ドライバUDX含む） 市場導入
●リニアアクチュエータ LA-30 市場導入
●ステッピングモータ付きアクチュエータ RP-8、11（ドライバUDX含む） 市場導入
●高強度CSS-50、65、80、100-2A 減速比1/50シリーズ 市場導入
●フラット型ハーモニックドライブ® FB、FR-17 市場導入
●ハーモニックドライブ® ユニットタイプ CSS、FRS-20、25、32、40、50-2UH 市場導入
●ハーモニックドライブ® CS-8 ～ 20 減速比1/72 市場導入
●宇宙用ハーモニックドライブ® 米国FTS採用●扁平中空アクチュエータ FHA-25A 市場導入
●ACサーボドライバ HA-220 市場導入
●車輪アクチュータ WAC-MH 市場導入
●DCサーボアクチュエータ RFS-20、25、32 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSS-20、25、32 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RKS-20、25、32 市場導入
●DCサーボドライバ HSシリーズ 9A仕様 市場導入
●XY2軸ナノメータステージ LXY-100-10 市場導入
●リニアアクチュエータ LA-32（ストローク30㎜、50㎜） 市場導入
●アキュドライブ® HP-16 ～ 32-F 市場導入
CSS-17減速比1/50 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSS-14 減速比1/50、1/80●ハーモニックドライブ® 中間型番 CSS、FRS-45、58、90-2A、2UH 市場導入
●ハーモニックドライブ® 小型ユニットタイプ CS-14、17-2UH 市場導入
●超高真空回転導入機 ロータリーフィードスルー HDRF-8 市場導入
●ハーモニックドライブ® SH-17 市場導入
●XY2軸ナノメータステージ用コントローラ NSC-2A 市場導入
●有限角ナノラジアンステージ LFI-80-6 市場導入
●DCサーボアクチュエータ RHS-14、17 市場導入
●DCサーボアクチュエータ RFS-14、17 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSS-14、17 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RKS-14、17 市場導入
●アキュドライブ® HP-40、50、65 市場導入
●薄型ハーモニックドライブ® CSF-20 ～ 100-2A 市場導入
●薄型ハーモニックドライブ® CSF-20 ～ 100-2UH/2UJ 市場導入
●ハーモニックグリース® SK-3 開発完了
●ハーモニックグリース® SK-1A 開発完了
●ハーモニックグリース® HC-1A 開発完了
●クロスローラベアリング 開発開始
●ベントサブプロジェクト スタート
●国産のハーモニックドライブ® 搭載衛星の打上げ●高推力リニアアクチュエータ LAH-46 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-40A 市場導入
●2軸位置決めコントローラ MC-20A 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-17A、25B 市場導入
●薄型ハーモニックドライブ® CSF-14、17-2A 市場導入
●薄型ハーモニックドライブ® CSF-14、17-2UH、2UJ 市場導入
●扁平中空アクチュエータ アブソリュートエンコーダ付き FHA-25B、40A-S248 市場導入
●扁平中空モータ MAA(FHA用モータ単体） 市場導入
●ナノメータポジショナ LNP-5065-10 市場導入
●汎用高推力リニアアクチュエータ HDPL 市場導入
●ACサーボドライバ HA-600 市場導入
●アキュドライブ® HP、CP-14、16、20、25、32、40A 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-32B、40B 市場導入
●ガルバノ式光学スキャナ LSA-50A ドライバ PSC-20A、PSM-100 市場導入
●リニアアクチュエータ LA-30B-10-F 市場導入
●アキュドライブ® HP-16B 市場導入
●シルクハット型ハーモニックドライブ® SHF-14 ～ 58-2A 市場導入
●シルクハット型ハーモニックドライブ® SHF-14 ～ 58-2UH、2UJ 市場導入

57

西暦

和暦

1995

平成7

1996

平成8

1997

平成9

1998
1999

平成10
平成11

2000

平成12

2001

平成13

2002

平成14

2003

58 ◦技術年表

平成15

技術概要・製品概要・市場導入製品●クロスローラベアリング 製造技術確立、製品化●IH歯形 特許登録
●ACサーボドライバ HA-700 市場導入
●リニアアクチュエータ LBC-25A 市場導入
●RHスーパーミニシリーズ Bタイプ 市場導入
●リニアアクチュエータ LBN-25A 市場導入
●リニアアクチュエータ（パルスモータ付き） LA-30B-10-F-P 市場導入
●アキュドライブ® HP、CP-50A 市場導入
●RHスーパーミニシリーズ Cタイプ 市場導入
●ACサーボドライバ HA-750 市場導入
●ダイレクトドライブモータ 開発開始
●アキュドライブ® HP、CP-14、16、20、25、32、40、50C 市場導入
●ハーモニックドライブ® CS-5 減速比1/50、1/100 市場導入
●ハーモニックグリース® 4B-No.2 開発完了
●扁平中空アクチュエータ FHA-50A 市場導入
●ガルバノ式光学スキャナ用ドライバ PSM-100-SP 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-17A、25B、32B、40B-HC 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-14A 市場導入
●アキュドライブ® 使用ACサーボアクチュエータ RJ-16 市場導入
●アキュドライブ® HP-11F 市場導入
●リニアアクチュエータ LAH-80 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSS-8 減速比1/30 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSF-8 ～ 17 減速比1/30 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSG-20 ～ 40 市場導入
●カム式リニアアクチュエータ LACH-25、35、45 市場導入
●ガルバノ式光学スキャナ LSA-20A 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-14A、20A、32A 減速比1/5、1/11、１/21、1/33 市場導入
●トルクセンサ内蔵ハーモニックドライブ® ユニット製品化●ハーモニックドライブ® CSF-8、11 減速比1/50、1/80、1/100 2A型 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSF-20 ～ 32-2A、2UH 減速比1/30 市場導入
●DCサーボドライバ HS-360 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-17C、25C、40C 市場導入
●ACサーボドライバ HA-650/670 市場導入®
®
） 商標権取得●ハーモニックプラネタリ（HarmonicPlanetary●超扁平ハーモニックドライブ® CSD-20 ～ 50-2A 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-32C 市場導入
●RHスーパーミニシリーズ Dタイプ 市場導入
●アブソリュート角度センサシステム MITシリーズ 市場導入
●自動センタリングシステム ACSシリーズ 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG型 精密工学会技術賞獲得●ハーモニックドライブ® CSF-5 ～ 14-1U、2XH、2XJ 市場導入
●ベントサブ用8インチハーモニックドライブ® 市場導入
●ベントサブ用12インチハーモニックドライブ® 市場導入
●車載用 VF-17-50-S1 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSG-14 ～ 40-2A、2UH改良追加 市場導入
●ハーモニックドライブ® SHG-14 ～ 40-2A、2UH、2UJ 市場導入
●シルクハット型ハーモニックドライブ® SHF-14 ～ 32 減速比１/30 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-17C ～ 40C-S248 市場導入
●ACサーボドライバ HA-655-2、4 市場導入
●ACサーボドライバ HA-675-2、4 市場導入
●ガルバノ式光学スキャナ LSA-20B（-D-K1、K2） ドライバ PSM-120 市場導入
●マイクロエンコーダ MESシリーズ 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-50A 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-20A、32A 仕様バックラッシ1分以下 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSF-14、20、32、45、65-GH 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSG-45 ～ 65 市場導入
●ハーモニックドライブ® SHG-45 ～ 65 市場導入
●超扁平ハーモニックドライブ® CSD-14、17-2A 市場導入
●超扁平ハーモニックドライブ® SHD-14 ～ 40-2UH (2A含む） 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSF-8A、11A、14A 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSF-17A、20A、25A、32A 市場導入
●ACサーボドライバ HA-520 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RKF-20A、25A、32A 市場導入
●ステッピングモータ付きアクチュエータ RP-11B、14B、20B 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-8C、11C、14C 市場導入
●ACサーボドライバ HA-655-1 市場導入
●ACサーボドライバ HA-675-1 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-17C ～ 40C-D250、US250（14本線） 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-14A 仕様バックラッシ1分以下 市場導入
●アキュドライブ® HP-8F 市場導入

西暦

和暦

2004

平成16

2005

平成17

2006

平成18

2007

平成19

2008

平成20

2009
2010

平成21
平成22

2011

平成23

2012

平成24

2013

平成25

2014

平成26

2015

平成27

2016

平成28

2017

平成29

2018

平成30

2019

令和元

2020

令和2

技術概要・製品概要・市場導入製品●扁平中空アクチュエータ FHA-8C、11C、14C-E、-E-SP（24V） 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-8C、11C、14C-D200、US200（14本線） 市場導入
●ACサーボドライバ HA-680 市場導入
●ガルバノ式光学スキャナ LSA-10A ドライバ PSM-130 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-U1 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG型 グッドデザイン賞受賞●車載用 VC-32-200-S1 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSF-5A、5B 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-11A、B 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-65A （-RA 直交軸除く） 市場導入
●LCD駆動ユニット HP-11F-2100-5UM 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSF-3、3B 市場導入
●車載用 VF-17-50-S2 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSF-5 ～ 14-1U、2XH、2XJ モデルチェンジ 市場導入
●車載用 VF-14-85-S1 市場導入
●車載用 VC-25-200-S1 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSF-3A、3B、3C 市場導入
●ダイレクトドライブモータ KDU-13 市場導入
●レンズ駆動リニアモータ PSM-125 市場導入
●通信プロトコル対応ドライバ HA-800/680 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-14A ～ 50A-3 市場導入
●ACサーボドライバ HA-680 ML（メカトロリンク） 市場導入
●ACサーボドライバ HA-680 CL（CCリンク） 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSF-8B、11B、14B 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-32、50、52、65A-RA 直交軸 市場導入
●超扁平ハーモニックドライブ® CSD-2UH、2UF 市場導入
JAXA機構部品登録●宇宙用ハーモニックドライブ® （SHF、CSD）●ACサーボドライバ HA-800-1、3、6（中容量） 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHA-25、32、40、58、65 市場導入
●ACサーボドライバ HA-800-24（大容量） 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHA-25P、32P、40P、58P、65P Panasonic フォーマット対応 市場導入
●シルクハット型ハーモニックドライブ® SHF-11 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHA-25、32中空遊星減速機付き 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® 扁平中空遊星 HPF 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSF-17-GH 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSG-GH 市場導入
●軽量ハーモニックドライブ® CSF、CSG-2UH-LW 市場導入
●軽量ハーモニックドライブ® SHF、SHG-2UH-LW 市場導入
●軽量ハーモニックドライブ® SHD-2UH-LW 市場導入
●ACサーボドライバ HA-690 市場導入
●エンコ－ダ通信プロトコル他社仕様変更 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® 高トルク化 HPGPシリーズ 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHA-25M、32M、40M、58M、65M 三菱電機コラボ 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHA-20 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPN-14A、20A、32A 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSG-2UK 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHA-25、32、40、58、65-CG(KHA) 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPN-11A、40A 市場導入
●ハーモニックドライブ® CSF-2UP 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHAシリーズ 安川電機コラボ 市場導入
●扁平中空アクチュエータ 高精度FHA-C-PR 市場導入
（低減速比） 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPG-R ヘリカル1段型●車載用 VCT用FRS-25 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-8C、11C、14C 三菱電機コラボ 市場導入
●ACサーボアクチュエータ RSF-3C、5B 三菱電機コラボ 市場導入
●超扁平ハーモニックドライブ® CSD、SHDシリーズ速比追加 市場導入
扁平中空アクチュエータ SHA-20P Panasonicコラボ 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPNシリーズ 2段型による速比拡充 市場導入
●食品用ハーモニックグリース® HFL-1 開発完了
●超扁平ブラシレスDCアクチュエータ FLA-14、17、20 市場導入
●扁平中空アクチュエータ FHA-C 減速比80、120 市場導入
●扁平中空モータ HMA（SHA用モータ単体） 市場導入
●扁平中空モータ HMA三菱電機コラボ 市場導入
（フェースマウント式取付、北米向け） 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPN-L●ロボット用大中空、扁平FBSユニット 市場導入
●扁平中空モータ HMA安川電機コラボ 市場導入
●扁平中空モータ HMAパナソニックコラボ 市場導入
●扁平中空アクチュエータ SHA-45 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPNシリーズ 直交軸タイプ 市場導入
●超軽量・扁平ハーモニックドライブ® ユニット CSF、CSD-ULWシリーズ 市場導入
●ハーモニックプラネタリ® HPGヘリカル2段型 市場導入

59

用途

9 空飛ぶクルマ（イメージ）

10 油田・ガス田向け

11 協働ロボット（co-bot）Courtesy of Halliburton/ Sperry Drilling Services

Techman Robot Inc.社提供

掘削操舵装置12 手術用ロボット（イメージ）

13 小型指ロボットモジュール

1 宇宙産業

【月面車】

1
2

9

3

東京大学大学院石川研究室提供

4

2 宇宙産業10【火星探査車】

14 ヒューマノイドロボット

5
11
本田技研工業（株）提供

Rover image created by Dan Maas,copyrightand provided courtesy NASA/JPL-Caltech

6

3 宇宙産業13【はやぶさ・はやぶさ 2 】

715 パワーアシストスーツ

12
15
14

JAXA提供
信州大学 橋本研究室提供

4 ハワイ島マウナケア山の大型光学赤外線望遠鏡
【すばる】

8

5 半導体ウェハ搬送用
ロボット

6 産業用ロボット

7 モビリティ

8 無人搬送車（AGV）

国立天文台提供（株）
ダイヘン提供●XXX
60 ◦用途00（イメージ）

トヨタ自動車（株）提供（イメージ）

6100

技術に関する表彰・受賞一覧
年月日

表彰、受賞名

授与団体

内容

2001年

◦精密工学会技術賞

公益社団法人
精密工学会

高性能小バックラッシ遊星歯車装置の開発

2003年◦The Massillon Plaque Company
2003 R&D100 Awards Winners

トヨタ自動車株式会社

VGRS Variable Gear Ratio Steering System(Mechanical Devices)

編集後記

創立50周年記念事業の一環として編纂を進めてまいりました50
年史と併せて技術史が刊行の運びとなりました。
この技術史は、これからの当社を担う社員たちのガイドブックとPrimary Developer: Toyota Motor Co.

2004年◦2004年度グッドデザイン賞

公益財団法人
日本デザイン
振興会

Codevelopers: Harmonic Drive Systems Inc.,
Toyoda Machine Works, Ltd.

なればとの思いで制作いたしました。また、産業史の資料として活遊星歯車減速機

がりが解るようにし、その時々の開発秘話も盛り込むことができま

サーボモータ用高性能ギヤヘッド「ハーモニックプラネタリ® HPGシリーズ」（株式会社ハーモニック・エイディ）
商品デザイン部門／（作業工具、産業機械、搬送機器・車両、試験機器）

2004年
9月16日

◦精密工学会髙城賞

公益社団法人
精密工学会

ロータリーエンコーダの角度標準とトレーサビリティに関
する研究

2006年
2月24日

◦技術開発賞

トヨタ自動車株式会社

中央発條株式会社、アイシン精機株式会社との共同開発「電動アクティブスタビライザー」

2006年
9月20日

◦優秀製品賞

一般社団法人
日本機械学会

ニューハーモニックドライブ®SHFシリーズ、SHGシリーズ

2007年
5月26日

◦論文賞

公益社団法人
日本設計工学会

優れた技術力が社会及び産業界で高い評価を受け、機械工学・機械技術発展に寄与
受賞者：山㟢宏 岸佐年
清澤芳秀 賀勢晋司

吉田嘉太郎

®

用されることを念頭に、ハーモニックドライブ 減速機の進化や広した。
C.ウォルトン・マッサー氏の発明したこの機構が、当社において開発、製品化、市場導入を繰り返し、産業界の精密位置決め機構に幅広く使用されてきた歴史をご理解いただければ幸いです。
最後になりましたが、編纂にあたり特にご協力をいただきました
笹原顧問をはじめ、役員、従業員、OBの皆様、そして技術史完成まで全力を尽くしてくれた編纂室員諸氏に、この場を借りて、心より感謝申し上げます。
2021（令和3）年7月

堀内富雄「非インボリュート内歯車用ピニオンカッタの設計製作法
の研究」
2007年
12月20日◦経済産業省「今年のロボット」大賞
中小企業基盤整備機構理事長賞

経済産業省

超小型高精度高出力トルク ACサーボアクチュエータ

2007年
12月20日◦経済産業省「今年のロボット」大賞
優秀賞／部品・ソフトウェア部門

経済産業省

超小型高精度高出力トルク ACサーボアクチュエータ

2008年
6月6日

◦技術業績賞／ロボティクス・
メカトロニクス部門

一般社団法人
日本機械学会

ロボティクス・メカトロニクス分野発展への技術的貢献

2016年
5月28日

◦功績賞

公益社団法人
日本設計工学会

受賞者：石川昌一
ハーモニックドライブ® 減速機の実用化と高性能化により、ヒューマノイドロボット等の実現に貢献



社史編纂室

大橋政勝

笹原政勝（顧小野牧子

関本雅一（広報室）

永年にわたり北陸信越支部の発展に寄与

鈴木まどか

◦感謝状

日産自動車
株式会社

新型QX50のハーモニックドライブ®の開発目標達成

2018年
7月

◦Nissan Global Supplier Awardグローバルイノベーション賞

日産自動車
株式会社

2018年
9月6日

◦精密工学会技術賞

公益社団法人
精密工学会

波動歯車装置を内在する位置決め機構に対する高速高精度制御系設計の研究と製品開発

2018年
11月9日

◦一般社団法人 日本歯車工業会
創立80周年記念 学識経験者功労賞

一般社団法人日本歯車工業会

受賞者：石川昌一

2020年
3月18日

◦感謝状

公益社団法人精密工学会賛助会員としての長年にわたる学会への協力

62 ◦技術に関する表彰・受賞一覧

問）

一志友二郎
多賀朱里

2018年
2月15日

寛

編纂協力

受賞者：清澤芳秀

◦貢献賞

小沢

社史編纂室

一般社団法人
日本機械学会
北陸信越支部

2017年
3月9日

室長

長年の歯車に関する研究への貢献

63

道程 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 50 年のあゆみ［技術史］
2021 年 7 月発行
発行

株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ〒 140-0013 東京都品川区南大井六丁目 25 番 3 号
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