ハーモニックドライブ

ハーモニックドライブは、ハーモニック・ドライブ・システムズ社の商標（日本では商標登録番号第801166号と第943799号）である。一般名称は後述の通り「波動歯車装置」である。

概要 
楕円と真円の差動を利用した減速機である。波動歯車装置（Strain wave gearing）の機構を用いている。

サーキュラ・スプライン（C/S）、ウェーブ・ジェネレータ（W/G）、フレクスプライン（F/S）から構成される歯車装置であり、特徴として高減速比、軽量、コンパクト、バックラッシュが少ないなどがある。

歴史 
 1957年 - ハーモニックドライブの原理がクラレンス・ウォルトン・マッサー（Clarence Walton Musser）により発明される。
 1964年 - 株式会社長谷川歯車がUSM Co.,Ltdと技術提携を行い、日本で初めてハーモニックドライブの実用化に成功する。
 1970年 - 両社の共同出資により、ハーモニック・ドライブ・システムズ社が創立。

部品 
サーキュラ・スプライン（C/S：circular spline）
剛体リング状の部品。内周に歯が刻まれており、フレクスプラインより歯数が2枚多くなっている。通常、ケーシングに固定される。
ウェーブ・ジェネレータ（W/G：wave generator）
楕円状カムの外周に薄肉のボール・ベアリングを組み合わせた部品。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。通常は入力軸に取り付けられる。
フレクスプライン（F/S：flexspline）
薄肉カップ状の金属弾性体の部品。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、出力軸に取り付けられる。

動作原理 

フレクスプラインは、ウェーブ・ジェネレータにより楕円状にたわめられ、長軸の部分でサーキュラ・スプラインと歯が噛み合い、短軸の部分では歯が完全に離れた状態になる。サーキュラ・スプラインを固定し、ウェーブ・ジェネレータ（入力とする）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噛み合い位置が順次移動していく。ウェーブ・ジェネレータが1回転すると、歯数差2枚分だけフレクスプラインは反時計方向へ移動する。

種類 
 カップ型
 シルクハット型
 デファレンシャル型
 フラット型
 シールド型

減速比 
波動歯車装置の減速比は次のように求められる。

フレクスプラインを出力としたときの減速比  は、サーキュラ・スプラインのピッチ円直径を  、フレクスプラインのピッチ円直径を  とすると、
 
となる。

また、サーキュラ・スプラインの歯数を  、フレクスプラインの歯数を  とすると、減速比  は、
 
となる。

関連項目 
波動歯車装置
サーボモータ
 減速機
 歯車
 ハーモニック・ドライブ・システムズ

外部リンク

(株)ハーモニック・ドライブ・システムズ
Waltmusser.org
Harmonicdrive.net
Chrisdesign.com

減速機