JP4948479B2 - 複合型波動歯車減速機 - Google Patents

Description

本発明は、低減速比を実現可能な複合型波動歯車減速機に関する。

現在入手可能な減速機として低減速比のものはバックラッシがあり、波動歯車減速機のようなバックラッシレスのものが無い。バックラッシレスの波動歯車減速機は、一般的に１／５０以上の高減速比とされており、動作原理上、１／１０程度の低減速比の減速機として用いるには不向きである。特許文献１、２には、カップ型、シルクハット型、フラット型と呼ばれている波動歯車減速機が開示されている。
特許第３９４２２４９号公報 特許第２７９６１０９号公報

本発明の課題は、このような点に鑑みて、低減速比のバックラッシレス減速機として用いることのできる複合型波動歯車減速機を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の複合型波動歯車減速機は、
同軸状に並列配置した第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、
前記第１、第２サーキュラスプラインの双方に噛み合い可能な円筒状のフレクスプラインと、
前記フレクスプラインにおける軸方向の一方の側の第１フレクスプライン部分を半径方向に撓めて前記第１サーキュラスプラインに対して部分的に噛み合わせている第１ウエーブジェネレータと、
前記フレクスプラインにおける軸方向の他方の側の第２フレクスプライン部分を半径方向に撓めて前記第２サーキュラスプラインに対して部分的に噛み合わせている第２ウエーブジェネレータとを有し、
前記第１サーキュラスプラインの歯数をＮｃ１、前記第２サーキュラスプラインの歯数をＮｃ２、前記フレクスプラインの歯数をＮｆとしたときに、
Ｎｃ２＞Ｎｃ１
Ｎｃ１＞Ｎｆ
であることを特徴としている。

この構成の複合型波動歯車減速機を低減速比のバックラッシレス減速機として用いる場合には、前記第１ウエーブジェネレータを回転入力要素とし、前記第２ウエーブジェネレータを減速回転出力要素とし、前記第１、第２サーキュラスプラインを回転不可の状態に拘束すればよい。

また、複合型波動歯車減速機を一般的な波動歯車減速機と同様に高減速比のバックラッシレス減速機として用いる場合には、前記第１ウエーブジェネレータを回転入力要素とし、前記第２サーキュラスプラインを減速回転出力要素とし、前記第２ウエーブジェネレータを回転不可の状態に拘束し、前記第１サーキュラスプラインを回転不可の状態に拘束しておけばよい。

さらに、本発明の複合型波動歯車減速機において、前記フレクスプラインが前記第１、第２ウエーブジェネレータによって楕円形に撓められ、その楕円形の長軸方向の両端位置において前記第１、第２サーキュラスプラインに噛み合っている場合には、各歯車の歯数差は次のように「２」の倍数とすればよい。

Ｎｃ２＝Ｎｃ１＋２ｍ（ｍ：正の整数）
Ｎｃ１＝Ｎｆ＋２ｎ（ｎ：正の整数）

本発明の複合型波動歯車減速機では、フレクスプラインを共通の単一部品とし、サーキュラスプラインおよびウエーブジェネレータをそれぞれ２組配置した複合構造としてある。第１ウエーブジェネレータを回転入力要素とし、第２ウエーブジェネレータを減速回転出力要素に設定することにより、低減速比のバックラッシレス減速機を得ることができる。減速回転出力要素を第２サーキュラスプラインに切り替えると、通常の波動歯車減速機と同様に高減速比のバックラッシレス減速機を得ることができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した複合型波動歯車減速機の実施の形態を説明する。

図１は、本実施の形態に係る複合型波動歯車減速機の概略断面図である。複合型波動歯車減速機１は、同軸状に並列配置した円環状の第１サーキュラスプライン２および第２サーキュラスプライン３を備えている。これら第１、第２サーキュラスプライン２、３の内側には、同軸状に双方に噛み合い可能な円筒状のフレクスプライン４が配置されている。フレクスプライン４の軸方向の幅は、第１、第２サーキュラスプライン２、３を包含する寸法となっている。

フレクスプライン４の内側には楕円形輪郭をした２個の第１ウエーブジェネレータ５および第２ウエーブジェネレータ６が同軸状態に並列配置された状態で嵌め込まれている。第１ウエーブジェネレータ５は第１サーキュラスプライン２に対峙した位置にあり、フレクスプライン４の軸方向の一方の側の第１フレクスプライン部分４ａを楕円形に撓めており、その楕円形の長軸方向の両端位置において、第１フレクスプライン部分４ａを第１サーキュラスプライン２に噛み合わせている。同様に、第２ウエーブジェネレータ６は第２サーキュラスプライン３に対峙した位置にあり、フレクスプライン４の軸方向の反対側の第２フレクスプライン部分４ｂを楕円形に撓めて、その楕円形の長軸方向の両端位置において、第２フレクスプライン部分４ｂを第２サーキュラスプライン３に噛み合わせている。

ここで、第１サーキュラスプライン２の歯数をＮｃ１、第２サーキュラスプライン３の歯数をＮｃ２、フレクスプライン４の歯数をＮｆとしたときに、
Ｎｃ２＞Ｎｃ１
Ｎｃ１＞Ｎｆ
となるように設定されている。

本例では、例えば、各歯車の歯数は２の倍数の差となっており、
Ｎｃ２＝Ｎｃ１＋２ｍ（ｍ：正の整数）
Ｎｃ１＝Ｎｆ＋２ｎ（ｎ：正の整数）
となるように設定されている。

一般的には、歯数差は２枚（ｎ＝１，ｍ＝１）である。

この構成の複合型波動歯車減速機１では、第１ウエーブジェネレータ５が回転入力要素とされ、モータ軸などの高速回転軸に連結される。第２ウエーブジェネレータ６が減速回転出力要素とされ、負荷側の部材に連結される。また、第１、第２サーキュラスプライン２、３は回転不可の状態に拘束される。

このように構成した複合型波動歯車減速機１において、第１ウエーブジェネレータ５が高速回転すると、フレクスプライン４と第１サーキュラスプライン２の噛み合い位置が円周方向に移動し、これらの歯数差に起因して大幅に減速された相対回転が発生する。第１サーキュラスプライン２は固定されているので、フレクスプライン４が回転する。フレクスプライン４の他方の側は、第２ウエーブジェネレータによって、第１サーキュラスプライン２より歯数の多い第２サーキュラスプライン３に噛み合っている。したがって、フレクスプライン４の回転によって、回転出力要素である第２ウエーブジェネレータ６は増速回転し、全体としては、高速入力回転が低減速比で減速された減速回転出力が得られる。

本例の複合型波動歯車減速機１の減速比Ｒは次式によって規定される。
Ｒ＝（Ｎｃ１−Ｎｆ）／（Ｎｃ２−Ｎｆ）

例えば、Ｎｆ＝２００、Ｎｃ１＝２０２、Ｎｃ２＝２０４の場合には、
Ｒ＝（２０２−２００）／（２０４−２００）＝１／２
となり、低減速比でノンバックラッシの減速機が得られる。

（その他の実施の形態）
ここで、上記の複合型波動歯車減速機１を一般的な波動歯車減速機と同様に高減速比のバックラッシレス減速機として用いる場合には、第１ウエーブジェネレータ５を回転入力要素とし、第２サーキュラスプライン３を減速回転出力要素とし、第２ウエーブジェネレータ６を回転不可の状態に拘束しておけばよい。

本発明を適用した複合型波動歯車減速機の概略断面図である。

符号の説明

１ 複合型波動歯車減速機
２ 第１サーキュラスプライン
３ 第２サーキュラスプライン
４ フレクスプライン
４ａ 第１フレクスプライン部分
４ｂ 第２フレクスプライン部分
５ 第１ウエーブジェネレータ
６ 第２ウエーブジェネレータ

Claims (4)

1. 同軸状に並列配置した第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、
   前記第１、第２サーキュラスプラインの双方に噛み合い可能な円筒状のフレクスプラインと、
   前記フレクスプラインにおける軸方向の一方の側の第１フレクスプライン部分を半径方向に撓めて前記第１サーキュラスプラインに対して部分的に噛み合わせている第１ウエーブジェネレータと、
   前記フレクスプラインにおける軸方向の他方の側の第２フレクスプライン部分を半径方向に撓めて前記第２サーキュラスプラインに対して部分的に噛み合わせている第２ウエーブジェネレータとを有し、
   前記第１サーキュラスプラインの歯数をＮｃ１、前記第２サーキュラスプラインの歯数をＮｃ２、前記フレクスプラインの歯数をＮｆとしたときに、
   Ｎｃ２＞Ｎｃ１
   Ｎｃ１＞Ｎｆ
   であることを特徴とする複合型波動歯車減速機。
2. 請求項１に記載の複合型波動歯車減速機において、
   前記第１ウエーブジェネレータは回転入力要素であり、
   前記第２ウエーブジェネレータは減速回転出力要素であり、
   前記第１、第２サーキュラスプラインは回転不可の状態に拘束されていることを特徴とする複合型波動歯車減速機。
3. 請求項１に記載の複合型波動歯車減速機において、
   前記第１ウエーブジェネレータは回転入力要素であり、
   前記第２サーキュラスプラインは減速回転出力要素であり、
   前記第２ウエーブジェネレータは回転不可の状態に拘束されており、
   前記第１サーキュラスプラインは回転不可の状態に拘束されていることを特徴とする複合型波動歯車減速機。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の複合型波動歯車減速機において、
   前記フレクスプラインは前記第１、第２ウエーブジェネレータによって楕円形に撓められ、その楕円形の長軸方向の両端位置において前記第１、第２サーキュラスプラインに噛み合っており、
   Ｎｃ２＝Ｎｃ１＋２ｍ（ｍ：正の整数）
   Ｎｃ１＝Ｎｆ＋２ｎ（ｎ：正の整数）
   であることを特徴とする複合型波動歯車減速機。

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