JP5094688B2 - モータ付波動歯車減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、波動歯車減速装置に係り、特にモータと波動歯車減速装置の結合機構に関する。

波動歯車減速装置においては、ウエイブジェネレータとサーキュラスプラインの内歯車の中心軸が一致しないと回転むらが発生する。
従って、従来の波動歯車減速装置においては、特許文献１に示すように、波動歯車滅速装置を駆動するモータの出力軸とウエイプジェネレータをオルダムカップリング等を介して結合し、ウエイブジェネレータと内歯車の中心軸が自動的に一致する構造としていた。

しかし、波動歯車減速装置の出力軸の回転角を精密に制御するためには、モータの回転角とウエイブジェネレータの回転角を精密に一致させる必要があり、ウエイブジェネレータと内歯車の中心軸を自動的に一致させるためにオルダムカップリングを使用した場合、摺動部のがたつきを特別に小さくしたオルダムカップリングが必要になるという問題があった。
実用新案登録第２５３５４９５号公報

本発明の目的は、上記摺動部のがたつきを特別に小さくしたオルダムカップリングを使わずに、モータ付波動歯車減速装置の出力軸の回転角を精密に制御でき、かつ回転むらが少ないモータ付波動歯車減速装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の請求項１記載の発明は、略円筒状のハウジングと、前記ハウジングの一端に取り付けられ、内周に内歯車が形成されたサーキュラスプラインと、前記ハウジングの内側に回動自在に支持されるとともに、一部に前記内歯車に噛合する外歯車を有する弾性変形可能なフレクスプラインと、前記フレクスプラインの内側に回動自在に支持され、外周の一部に略楕円形状をしたウエイブジェネレータを形成したロータと、前記ロータの略楕円形状をしたウエイブジェネレータ外周に内輪内周が嵌合し、外輪外周が前記フレクスプライン内周に嵌合する薄肉ベアリングと、前記ハウジングに固定されたモータとを有し、前記モータを回転させて、モータのモータ軸に固定された前記ロータを回転させることにより、前記ウエイブジェネレータおよび前記薄肉ベアリングを介して略楕円形状に変形されたフレクスプラインの長軸を回転させ、該長軸の両端の外歯車が、前記サーキュラスプラインの内歯車と噛合する位置を回転させることにより、前記フレクスプラインをロータに比較し遅い回転数で反対方向に回転させるように構成されたモータ付波動歯車減速装置において、前記ロータは、モータ軸に固定されロータの中心部に形成された高剛性のハブ、ロータの外周部に形成された高剛性の前記ウエイブジェネレータおよびハブとウエイブジェネレータを接続する薄肉低剛性のカップ状の継手部から構成され、かつハブとウエイブジェネレータと継手部が一体に形成されたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は請求項１記載の発明において、前記ロータは、前記モータのモータ軸を回動自在に支持する複数の軸受の間に配置され、かつ少なくも一個の軸受の外周が前記フレクスプラインにより支持されたことを特徴とする。

上記構成によれば、モータ付波動歯車減速装置の出力軸の回転角を精密に制御でき、かつ回転むらが少ないモータ付波動歯車減速装置を実現できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は本発明によるモータ付波動減速機の実施の形態を示す断面図である。
波動歯車減速装置は、略円筒状のハウジング１，ハウジング１の一端に取り付けられ、内周に内歯車４ａが形成されたサーキュラスプライン４，ハウジング１の内側に軸受１０を介して回動自在に支持されるとともに一部に内歯車４ａに噛合する外歯車３ｃを有する弾性変形可能なフレクスプライン３，フレクスプライン３の内側に回動自在に支持され、外周の一部に略楕円形状をしたウエイブジェネレータ２ｄを形成したロータ２およびウエイブジェネレータ２ｄの外周に内輪内周が嵌合し、外輪外周がフレクスプライン３の内周に嵌合する薄肉ベアリング２０から構成される。

モータ１０１は、サーキュラスプライン４を介してハウジング１に固定される。ハウジング１の内側の軸受１０は、外輪がハウジング１に圧入された後、ハウジング１と螺合する外輪固定ねじ１１により固定される。
軸受１０の内輪は筒状のフレクスプライン３の一端と嵌合し、フレクスプライン３と螺合する内輪固定ねじ９により固定される。
フレクスプライン３の他端は、弾性変形可能な中心部の底に孔の開いたカップ状に形成され、カップの縁には外歯車３ｃが形成される。
フレクスプライン３の軸受１０と嵌合する側の端部の内側には出力軸８が圧入接着等により固定される。

フレクスプライン３の外歯車３ｃが形成された部分の内側には、楕円状に弾性変形可能な薄肉ベアリング２０の外輪外周が嵌合する。
薄肉ベアリング２０の内輪内周には、中空で外周が略楕円形状をした高剛性のウエイブジェネレータ２ｄが圧入嵌合される。

ウエイブジェネレータ２ｄはロータ２の一部をなし、ロータ２はウエイブジェネレータ２ｄ，薄肉カップ状の弾性変形可能な低剛性の継手部２ｃおよび中空円筒状のハブ部２ｂから構成される。ウエイブジェネレータ２ｄ，継手部２ｃおよびハブ部２ｂは、同一材の削出しや数体の部品の溶接により一体に形成される。また、数体の部品間を溶接ではなくねじ止めなどで固着して一体に形成することもできる。

ハブ部２ｂの中心にはモータ１０１の出力軸であるモータ軸１０２が貫通する。モータ軸１０２とハブ部２ｂは止ねじ５１により固定される。
フレクスプライン３の外歯車３ｃはウエイブジェネレータ２ｄにならって楕円状に変形し、外歯車３ｃの楕円の長軸部に位置する部分は、サーキュラスプライン４の内歯車４ａと噛合する。一方で、外歯車３ｃの楕円の短軸部に位置する部分と内歯車４ａの歯先は完全に離れる。

本発明はこのように構成されているので、モータ１０１のモータ軸１０２を回転させて、モータ軸１０２に固定されたロータ２を回転させることにより、ウェイブジェネレータ２ｄおよび薄肉ベアリング２０を介して略楕円形状に変形されたフレクスプライン３のカップ状部３ｂ，外歯車３ｃの長軸を回転させ、長軸の両端部の外歯車３ｃが、サーキュラスプライン４の内歯車４ａと噛合する位置を回転させることにより、フレクスプライン３，出力軸８をロータ２に比較し遅い回転数で反対方向に回転させる。
この時、モータ軸１０２とサーキュラスプライン４の偏心等に起因してフレクスプライン３の外歯車３ｃとサーキュラスプライン４の内歯車４ａの中心がずれて偏心した場合、内歯車４ａに対する外歯車３ｃの回転角がある特定のところで、内歯車４ａと外歯車３ｃの楕円の長軸に相当する部分が深く噛込み、外歯車３ｃを中心方向に押し戻す力が発生するとともにロータ２の回転抵抗が大きくなる。

一方、外歯車３ｃを中心方向に押し戻す力は、薄肉ベアリング２０を介してウエイブジェネレータ２ｄに伝わる。
ウエイブジェネレータ２ｄに力がかかると、軽い力で薄肉の継手部２ｃが変形してモータ軸１０２とウエイブジェネレータ２ｄ，外歯車３ｃの半径方向の相対位置が変化するので、外歯車３ｃと内歯車４ａの噛み込みが緩和され、ロータ２の回転抵抗の変動が小さくなる。
従って、本発明によれば波動歯車減速装置の回転抵抗の変動が低減するため、出力軸の回転角を精密に制御でき、かつ回転むらの少ないモータ付波動歯車減速装置を実現することができる。

図２は本発明によるモータ付波動歯車減速装置の他の実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態においては、ロータ２は、モータ２０１のモータ軸２０２を支持する複数の軸受２０４ａ，２０４ｂの間に配置される。
モータ軸２０２を支持する一方の軸受２０４ｂの外周は、フレクスプライン３により支持され、他方の軸受２０４ａの外周はモータ２０１により支持される。
軸受２０４ａとロータ２の間にはモータ２０１の永久磁石回転子２０５が配置され、永久磁石回転子２０５の外周には狭いエアギャップを介してコイル２０６，ヨーク２０７が配置される。

ロータ２の構造は図１の実施の形態と同じである。
本実施の形態でも、モータ軸２０２とサーキュラスプライン４の偏心等によリウエイブジエネレータ２ｄに力がかかると、軽いカでモータ軸２０２とウエイブジェネレータ２ｄの半径方向の相対位置が変化し、フレクスプライン３の外歯車３ｃとサーキュラスプライン４の内歯車４ａの噛み込みを緩和することができる。
従って、波動歯車減速装置の回転抵抗の変動が低減されるため、出力軸の回転角を精密に制御でき、かつ回転むらの少ないモータ付波動歯車減速装置を実現することができる。。
また、図１において永久磁石回転子とロータ２の間のモータ内に配置されていたモータ軸１０２の軸受１０４ｂを図２の実施の形態ではフレクスプライン３の内部に配置したので、図１の実施の形態に比較して全長を短縮することが可能になる。

小型ロボットや精密位置決め装置の駆動装置として利用可能である。

本発明によるモータ付渡動歯車減速装置の実施の形態を示す断面図である。 本発明によるモータ付波動歯車減速装置の他の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ ロータ
２ｂ ハブ部
２ｃ 継手部
２ｄ ウエイブジェネレータ
３ フレクスプライン
３ｂ カップ状部
３ｃ 外歯車
４ サーキュラスプライン
４ａ 内歯車
８ 出力軸
９ 内輪固定ねじ
１０ 軸受
１１ 外輪固定ねじ
２０ 薄肉ベアリング
５１ 止ねじ
１０１ モータ
１０２ モータ軸
１０４ｂ，２０４ａ，２０４ｂ 軸受
２０５ 永久磁石回転子
２０６ コイル
２０７ ヨーク

Claims (2)

1. 略円筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの一端に取り付けられ、内周に内歯車が形成されたサーキュラスプラインと、
   前記ハウジングの内側に回動自在に支持されるとともに、一部に前記内歯車に噛合する外歯車を有する弾性変形可能なフレクスプラインと、
   前記フレクスプラインの内側に回動自在に支持され、外周の一部に略楕円形状をしたウエイブジェネレータを形成したロータと、
   前記ロータの略楕円形状をしたウエイブジェネレータ外周に内輪内周が嵌合し、外輪外周が前記フレクスプライン内周に嵌合する薄肉ベアリングと、
   前記ハウジングに固定されたモータとを有し、
   前記モータを回転させて、モータのモータ軸に固定された前記ロータを回転させることにより、前記ウエイブジェネレータおよび前記薄肉ベアリングを介して略楕円形状に変形されたフレクスプラインの長軸を回転させ、該長軸の両端の外歯車が、前記サーキュラスプラインの内歯車と噛合する位置を回転させることにより、前記フレクスプラインをロータに比較し遅い回転数で反対方向に回転させるように構成されたモータ付波動歯車減速装置において、
   前記ロータは、
   モータ軸に固定されロータの中心部に形成された高剛性のハブ、ロータの外周部に形成された高剛性の前記ウエイブジェネレータおよびハブとウエイブジェネレータを接続する薄肉低剛性のカップ状の継手部から構成され、
   かつハブとウエイブジェネレータと継手部が一体に形成されたことを特徴とするモータ付波動歯車減速装置。
2. 請求項１において、
   前記ロータは、
   前記モータのモータ軸を回動自在に支持する複数の軸受の間に配置され、
   かつ少なくも一個の軸受の外周が前記フレクスプラインにより支持されたことを特徴とするモータ付波動歯車滅速装置。

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