JP7535449B2 - Wave gear device, actuator and cover body - Google Patents
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Description
本開示は、一般に波動歯車装置、アクチュエータ及びカバー体に関し、より詳細には、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車と波動発生器とを備える波動歯車装置、アクチュエータ及びカバー体に関する。 The present disclosure generally relates to a wave gear device, an actuator, and a cover body, and more specifically to a wave gear device, an actuator, and a cover body that include a rigid internal gear, a flexible external gear, and a wave generator.
特許文献1には、波動歯車装置(撓み噛み合い式歯車装置)における可撓性外歯歯車の表面処理を、窒化処理にて行うことの開示がある。 Patent Document 1 discloses that the surface of a flexible external gear in a strain wave gear device (flexible meshing gear device) is treated by nitriding.
波動歯車装置は、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置されたカップ形の可撓性外歯歯車と、この内側にはめ込まれた楕円形の波動発生器とを有している。可撓性外歯歯車は、円筒状の胴部と、胴部の外周面に形成された外歯とを備えている。可撓性外歯歯車は、波動発生器によって楕円形に撓められ、その楕円形状の長軸方向の両端に位置する外歯の部分が、剛性内歯歯車の内周面に形成した内歯に噛み合っている。 The wave gear device has an annular rigid internal gear, a cup-shaped flexible external gear placed inside it, and an elliptical wave generator fitted inside it. The flexible external gear has a cylindrical body and external teeth formed on the outer circumferential surface of the body. The flexible external gear is bent into an elliptical shape by the wave generator, and the external teeth located at both ends of the long axis of the elliptical shape mesh with the internal teeth formed on the inner circumferential surface of the rigid internal gear.
波動発生器がモータ等により回転すると、両歯車の噛み合い位置が円周方向に移動し、内歯と外歯との歯数差(2N(Nは正の整数))に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。ここで、剛性内歯歯車の側が固定されていると、可撓性外歯歯車の側から、両歯車の歯数差に応じて大幅に減速された回転出力が得られる。 When the wave generator is rotated by a motor or the like, the meshing positions of the two gears move in the circumferential direction, and a relative rotation occurs between the two gears according to the difference in the number of teeth between the internal and external teeth (2N (N is a positive integer)). Here, when the rigid internal gear side is fixed, a rotational output is obtained from the flexible external gear side that is significantly reduced in accordance with the difference in the number of teeth between the two gears.
しかし、波動歯車装置は、可撓性外歯歯車を撓ませながら、内歯と外歯との噛み合いによる動力の伝達がなされるため、特に、長期間の使用になれば、例えば、内歯と外歯との間で生じる摩耗等により金属粉又は窒化物等の異物が発生し得る。このような異物が、波動発生器のベアリングに入り込むことがあれば、ベアリングの外輪、内輪及び転動体(ボール)のいずれかの表面に損傷が生じ、波動歯車装置の信頼性に影響する可能性がある。 However, because the wave gear device transmits power by meshing the internal and external teeth while bending the flexible external gear, foreign matter such as metal powder or nitrides may be generated due to wear between the internal and external teeth, especially after long-term use. If such foreign matter gets into the bearings of the wave generator, damage may occur to the surfaces of the outer ring, inner ring, or rolling elements (balls) of the bearings, which may affect the reliability of the wave gear device.
本開示は上記事由に鑑みてなされており、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置、アクチュエータ及びカバー体を提供することを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned reasons, and aims to provide a strain wave gear device, actuator, and cover body that are less susceptible to deterioration in reliability.
本開示の一態様に係る波動歯車装置は、内歯を有する環状の剛性内歯歯車と、外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備える。前記波動歯車装置は、回転軸を中心とする前記波動発生器の回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる。前記波動発生器は、前記回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカムと、前記カムの外周面と前記可撓性外歯歯車の内周面との間に配置されるベアリングと、を有する。前記波動歯車装置は、前記回転軸の一方側から前記ベアリングに対向するように配置されるカバー部材を更に備える。前記カバー部材は、前記ベアリングの外輪との間に隙間を確保した状態で前記ベアリングと対向しており、前記回転軸の一方側から前記外輪の内側への異物の進入を阻害する。 A wave gear device according to one aspect of the present disclosure includes an annular rigid internal gear having internal teeth, an annular flexible external gear having external teeth and arranged inside the rigid internal gear, and a wave generator arranged inside the flexible external gear to cause a deflection in the flexible external gear. The wave gear device deforms the flexible external gear as the wave generator rotates about a rotation axis, meshes a part of the external teeth with a part of the internal teeth, and rotates the flexible external gear relative to the rigid internal gear according to the difference in the number of teeth with the rigid internal gear. The wave generator has a non-circular cam that is driven to rotate about the rotation axis, and a bearing arranged between the outer peripheral surface of the cam and the inner peripheral surface of the flexible external gear. The wave gear device further includes a cover member arranged to face the bearing from one side of the rotation axis. The cover member faces the bearing with a gap between it and the outer ring of the bearing, preventing foreign matter from entering the inside of the outer ring from one side of the rotating shaft.
本開示の一態様に係るアクチュエータは、前記波動歯車装置と、前記カムを回転させる駆動源と、前記可撓性外歯歯車の回転力を出力として取り出す出力部と、を備える。 The actuator according to one aspect of the present disclosure includes the wave gear device, a drive source that rotates the cam, and an output section that extracts the rotational force of the flexible external gear as an output.
本開示の一態様に係るカバー体は、前記波動歯車装置に前記カバー部材として用いられる。 The cover body according to one aspect of the present disclosure is used as the cover member for the strain wave gear device.
本開示によれば、信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。 The present disclosure has the advantage that reliability is less likely to decrease.
(実施形態1)
(1)概要
以下、本実施形態に係る波動歯車装置1の概要について、図1A~図4を参照して説明する。本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。例えば、図2A~図3Bにおける、内歯21及び外歯31の歯形、寸法及び歯数等は、いずれも説明のために模式的に表しているに過ぎず、図示されている形状に限定する趣旨ではない。
(Embodiment 1)
(1) Overview Below, an overview of the wave gear device 1 according to this embodiment will be described with reference to Figures 1A to 4. All of the drawings referred to in this disclosure are schematic diagrams, and the ratios of size and thickness of each component in the drawings do not necessarily reflect the actual dimensional ratios. For example, the tooth shapes, dimensions, number of teeth, etc. of the internal teeth 21 and external teeth 31 in Figures 2A to 3B are merely shown schematically for the purpose of explanation, and are not intended to be limited to the shapes shown in the drawings.
本実施形態に係る波動歯車装置1は、剛性内歯歯車2と、可撓性外歯歯車3と、波動発生器4と、を備える歯車装置である。この波動歯車装置1は、環状の剛性内歯歯車2の内側に、環状の可撓性外歯歯車3が配置され、さらに、可撓性外歯歯車3の内側には波動発生器4が配置される。波動発生器4は、可撓性外歯歯車3を非円形状に撓ませることにより、剛性内歯歯車2の内歯21に対して可撓性外歯歯車3の外歯31を部分的に噛み合わせる。波動発生器4が回転すると、内歯21と外歯31との噛み合い位置が、剛性内歯歯車2の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車3を剛性内歯歯車2との歯数差に応じた相対回転が両歯車(剛性内歯歯車2及び可撓性外歯歯車3)の間に発生する。ここで、剛性内歯歯車2が固定されているとすれば、両歯車の相対回転に伴って、可撓性外歯歯車3が回転することになる。その結果、可撓性外歯歯車3からは、両歯車の歯数差に応じて、比較的高い減速比で減速された回転出力が得られる。 The wave gear device 1 according to this embodiment is a gear device including a rigid internal gear 2, a flexible external gear 3, and a wave generator 4. In this wave gear device 1, an annular flexible external gear 3 is arranged inside an annular rigid internal gear 2, and a wave generator 4 is arranged inside the flexible external gear 3. The wave generator 4 bends the flexible external gear 3 into a non-circular shape, thereby partially meshing the external teeth 31 of the flexible external gear 3 with the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2. When the wave generator 4 rotates, the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 moves in the circumferential direction of the rigid internal gear 2, and a relative rotation according to the difference in the number of teeth between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2 is generated between the two gears (rigid internal gear 2 and flexible external gear 3). If the rigid internal gear 2 is fixed, the flexible external gear 3 will rotate in response to the relative rotation of the two gears. As a result, the flexible external gear 3 produces a rotational output that is reduced at a relatively high reduction ratio according to the difference in the number of teeth between the two gears.
また、可撓性外歯歯車3に撓みを生じさせる波動発生器4は、入力側の回転軸Ax1(図1A参照)を中心に回転駆動される非円形状のカム41と、ベアリング42と、を有している。ベアリング42は、カム41の外周面411と可撓性外歯歯車3の内周面301との間に配置される。ベアリング42の内輪422は、カム41の外周面411に固定され、ベアリング42の外輪421は、ボール状の転動体423を介して、カム41に押されて弾性変形する。ここで、転動体423が転がることで外輪421は内輪422に対して相対的に回転可能であるので、非円形状のカム41が回転すると、内輪422の回転は外輪421には伝わらず、カム41に押された可撓性外歯歯車3の外歯31には、波動運動が発生する。外歯31の波動運動が発生することで、上述したように内歯21と外歯31との噛み合い位置が剛性内歯歯車2の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車3を剛性内歯歯車2との間に相対回転が発生する。 The wave generator 4, which causes the flexible external gear 3 to bend, has a non-circular cam 41 that is driven to rotate around the input rotation axis Ax1 (see FIG. 1A) and a bearing 42. The bearing 42 is disposed between the outer peripheral surface 411 of the cam 41 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3. The inner ring 422 of the bearing 42 is fixed to the outer peripheral surface 411 of the cam 41, and the outer ring 421 of the bearing 42 is elastically deformed by being pressed by the cam 41 via the ball-shaped rolling body 423. Here, the outer ring 421 can rotate relative to the inner ring 422 by the rolling of the rolling body 423, so when the non-circular cam 41 rotates, the rotation of the inner ring 422 is not transmitted to the outer ring 421, and a wave motion is generated in the external teeth 31 of the flexible external gear 3 pressed by the cam 41. As a result of the wave motion of the external teeth 31, the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 moves in the circumferential direction of the rigid internal gear 2 as described above, and relative rotation occurs between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2.
要するに、この種の波動歯車装置1においては、ベアリング42を有する波動発生器4が可撓性外歯歯車3を撓ませながら、内歯21と外歯31との噛み合いによる動力の伝達が実現される。そのため、特に、長期間の使用になれば、例えば、内歯21と外歯31との間で生じる摩耗等により金属粉又は窒化物等の異物X1(図5A参照)が発生し得る。このような異物X1が、ベアリング42に進入するようなことがあれば、ベアリング42の外輪421、内輪422及び転動体423のいずれかの表面に損傷が生じ、波動歯車装置1の信頼性に影響する可能性がある。本実施形態に係る波動歯車装置1は、以下の構成により、主として、ベアリング42への異物X1の進入を抑制して、信頼性の低下を生じにくくする。 In short, in this type of wave gear device 1, the wave generator 4 having the bearing 42 bends the flexible external gear 3, while the internal teeth 21 and the external teeth 31 mesh to transmit power. Therefore, particularly with long-term use, foreign matter X1 such as metal powder or nitrides (see FIG. 5A) may be generated due to wear between the internal teeth 21 and the external teeth 31. If such foreign matter X1 enters the bearing 42, damage may occur to the surface of any of the outer ring 421, the inner ring 422, and the rolling element 423 of the bearing 42, which may affect the reliability of the wave gear device 1. The wave gear device 1 according to this embodiment has the following configuration, which mainly suppresses the entry of foreign matter X1 into the bearing 42 and makes it less likely to cause a decrease in reliability.
すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置1は、図1A~図3Bに示すように、内歯21を有する環状の剛性内歯歯車2と、外歯31を有する環状の可撓性外歯歯車3と、波動発生器4と、を備えている。可撓性外歯歯車3は、剛性内歯歯車2の内側に配置される。波動歯車装置1は、回転軸Ax1を中心とする波動発生器4の回転に伴って可撓性外歯歯車3を変形させ、外歯31の一部を内歯21の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車3を剛性内歯歯車2との歯数差に応じて回転させる。波動発生器4は、非円形状のカム41と、ベアリング42と、を有する。カム41は、回転軸Ax1を中心に回転駆動される。ベアリング42は、カム41の外周面411と可撓性外歯歯車3の内周面301との間に配置される。この波動歯車装置1は、カバー部材5を更に備える。カバー部材5は、回転軸Ax1の一方側からベアリング42に対向するように配置される。カバー部材5は、ベアリング42の外輪421との間に隙間G1(図1B参照)を確保した状態でベアリング42と対向しており、回転軸Ax1の一方側から外輪421の内側への異物X1の進入を阻害する。 That is, as shown in Figures 1A to 3B, the wave gear device 1 according to this embodiment includes an annular rigid internal gear 2 having internal teeth 21, an annular flexible external gear 3 having external teeth 31, and a wave generator 4. The flexible external gear 3 is arranged inside the rigid internal gear 2. The wave gear device 1 deforms the flexible external gear 3 in accordance with the rotation of the wave generator 4 about the rotation axis Ax1, meshing a part of the external teeth 31 with a part of the internal teeth 21, and rotating the flexible external gear 3 according to the difference in the number of teeth with the rigid internal gear 2. The wave generator 4 includes a non-circular cam 41 and a bearing 42. The cam 41 is driven to rotate about the rotation axis Ax1. The bearing 42 is arranged between the outer peripheral surface 411 of the cam 41 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3. This wave gear device 1 further includes a cover member 5. The cover member 5 is disposed so as to face the bearing 42 from one side of the rotating shaft Ax1. The cover member 5 faces the bearing 42 with a gap G1 (see FIG. 1B) secured between the cover member 5 and the outer ring 421 of the bearing 42, and prevents foreign matter X1 from entering the inside of the outer ring 421 from one side of the rotating shaft Ax1.
この態様によれば、回転軸Ax1の一方側からベアリング42に対向するように配置されたカバー部材5にて、回転軸Ax1の一方側からベアリング42の外輪421の内側への異物X1の進入が阻害される。そのため、例えば、波動歯車装置1の長期間の使用により、内歯21と外歯31との間で生じる摩耗等により金属粉又は窒化物等の異物X1が発生することがあっても、このような異物X1のベアリング42内(外輪421の内側)への進入が抑制される。結果的に、異物X1によるベアリング42の外輪421、内輪422及び転動体423等の表面に損傷が生じにくく、ベアリング42の損傷による波動歯車装置1の信頼性の低下が生じにくくなる。よって、本実施形態に係る波動歯車装置1によれば、信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。そして、本実施形態に係る波動歯車装置1は、特に長期間の使用に際しても信頼性の低下が生じにくいため、ひいては、波動歯車装置1の長寿命化、及び高性能化にもつながる。 According to this aspect, the cover member 5 arranged to face the bearing 42 from one side of the rotating shaft Ax1 prevents the foreign matter X1 from entering the inside of the outer ring 421 of the bearing 42 from one side of the rotating shaft Ax1. Therefore, even if foreign matter X1 such as metal powder or nitrides is generated due to wear between the internal teeth 21 and the external teeth 31 due to long-term use of the wave gear device 1, the entry of such foreign matter X1 into the bearing 42 (inside the outer ring 421) is suppressed. As a result, damage to the surfaces of the outer ring 421, inner ring 422, rolling element 423, etc. of the bearing 42 due to the foreign matter X1 is unlikely to occur, and the reliability of the wave gear device 1 is unlikely to decrease due to damage to the bearing 42. Therefore, the wave gear device 1 according to this embodiment has the advantage that the reliability is unlikely to decrease. And, since the wave gear device 1 according to this embodiment is unlikely to decrease in reliability even when used for a long period of time, this leads to a longer life and higher performance of the wave gear device 1.
また、本実施形態に係る波動歯車装置1は、図4に示すように、駆動源101及び出力部102と共に、アクチュエータ100を構成する。言い換えれば、本実施形態に係るアクチュエータ100は、波動歯車装置1と、駆動源101と、出力部102と、を備えている。駆動源101は、カム41を回転させる。出力部102は、可撓性外歯歯車3の回転力を出力として取り出す。 As shown in FIG. 4, the wave gear device 1 according to this embodiment constitutes an actuator 100 together with a driving source 101 and an output unit 102. In other words, the actuator 100 according to this embodiment includes the wave gear device 1, a driving source 101, and an output unit 102. The driving source 101 rotates the cam 41. The output unit 102 extracts the rotational force of the flexible external gear 3 as an output.
また、本実施形態に係る波動歯車装置1のカバー部材5は、カバー体10(図1A参照)を構成する。言い換えれば、本実施形態に係るカバー体10は、波動歯車装置1にカバー部材5として用いられる。つまり、カバー体10は、カバー部材5である。 The cover member 5 of the strain wave gear device 1 according to this embodiment constitutes the cover body 10 (see FIG. 1A). In other words, the cover body 10 according to this embodiment is used as the cover member 5 for the strain wave gear device 1. In other words, the cover body 10 is the cover member 5.
これら、本実施形態に係るアクチュエータ100及びカバー体10によれば、波動歯車装置1の信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。 The actuator 100 and cover body 10 according to this embodiment have the advantage that the reliability of the strain wave gear device 1 is less likely to deteriorate.
(2)定義
本開示でいう「環状」は、少なくとも平面視において、内側に囲まれた空間(領域)を形成する輪(わ)のような形状を意味し、平面視において真円とある円形状(円環状)に限らず、例えば、楕円形状及び多角形状等であってもよい。さらに、例えば、カップ状の可撓性外歯歯車3のように底部322を有するような形状であっても、その胴部321が環状であれば、「環状」の可撓性外歯歯車3という。
(2) Definition In the present disclosure, "annular" means a ring-like shape that forms an enclosed space (region) at least in a plan view, and is not limited to a circular shape (annular shape) that is a perfect circle in a plan view, but may be, for example, an elliptical shape, a polygonal shape, etc. Furthermore, even if the shape has a bottom 322, such as a cup-shaped flexible external gear 3, if its body 321 is annular, it is called an "annular" flexible external gear 3.
本開示でいう「阻害」は、邪魔したり、妨げたりすることを意味するのであって、完全に遮断する、というような意味ではない。すなわち、外輪421の内側への異物X1の進入を阻害するカバー部材5は、外輪421の内側への異物X1の進入を邪魔すればよく、異物X1を完全に遮断することは必須ではない。言い換えれば、カバー部材5があることで、外輪421の内側への異物X1の進入が抑制されればよく、結果的に、外輪421の内側に進入する異物X1の量が低減すればよい。もちろん、カバー部材5によって、外輪421の内側への異物X1の進入が完全に遮断されてもよい。 In this disclosure, "hinder" means to impede or hinder, and does not mean to completely block. In other words, the cover member 5 that hinders the intrusion of the foreign object X1 into the inside of the outer ring 421 only needs to hinder the intrusion of the foreign object X1 into the inside of the outer ring 421, and does not necessarily need to completely block the foreign object X1. In other words, the presence of the cover member 5 only needs to suppress the intrusion of the foreign object X1 into the inside of the outer ring 421, and as a result, the amount of the foreign object X1 that intrudes into the inside of the outer ring 421 needs to be reduced. Of course, the cover member 5 may completely block the intrusion of the foreign object X1 into the inside of the outer ring 421.
本開示でいう「異物」は、波動歯車装置1の本来の構成要素以外の物質を意味し、その一例として、内歯21と外歯31との間の摩耗等により発生する金属粉又は窒化物等がある。つまり、カバー部材5にて外輪421の内側への進入が阻害される異物X1は、波動歯車装置1の内部で摩耗等により発生する物質に限らず、例えば、波動歯車装置1の外部から進入するゴミ、砂塵又は塵埃等を含む。 In this disclosure, "foreign matter" refers to a substance other than the original components of the harmonic gear device 1, and examples include metal powder or nitrides that are generated due to wear between the internal teeth 21 and the external teeth 31. In other words, the foreign matter X1 that is prevented from entering the inside of the outer ring 421 by the cover member 5 is not limited to substances that are generated due to wear inside the harmonic gear device 1, but also includes, for example, dirt, sand, dust, etc. that enter from the outside of the harmonic gear device 1.
本開示でいう「剛性」は、物体に外力が加わり物体が変形しようとするとき、物体がその変形に抵抗する性質のことを意味する。言い換えれば、剛性を持つ物体は、外力が加わっても変形しにくい。また、本開示でいう「可撓性」は、物体に外力が加わったときに、物体が弾性変形する(撓む)性質のことを意味する。言い換えれば、可撓性を持つ物体は、外力が加わったときに弾性変形しやすい。したがって、「剛性」と「可撓性」とは相反する意味である。 In this disclosure, "rigidity" refers to the property of an object to resist deformation when an external force is applied to the object and the object attempts to deform. In other words, an object that has rigidity is less likely to deform even when an external force is applied to it. In addition, in this disclosure, "flexibility" refers to the property of an object to elastically deform (bend) when an external force is applied to it. In other words, an object that has flexibility is more likely to elastically deform when an external force is applied to it. Therefore, "rigidity" and "flexibility" have opposing meanings.
特に、本開示においては、剛性内歯歯車2の「剛性」と、可撓性外歯歯車3の「可撓性」とは、相対的な意味で用いている。すなわち、剛性内歯歯車2の「剛性」は、少なくとも可撓性外歯歯車3に比較して相対的に、剛性内歯歯車2が高い剛性を持つ、つまり外力が加わっても変形しにくいことを意味する。同様に、可撓性外歯歯車3の「可撓性」は、少なくとも剛性内歯歯車2に比較して相対的に、可撓性外歯歯車3が高い可撓性を持つ、つまり外力が加わったときに弾性変形しやすいことを意味する。 In particular, in this disclosure, the "rigidity" of the rigid internal gear 2 and the "flexibility" of the flexible external gear 3 are used in a relative sense. In other words, the "rigidity" of the rigid internal gear 2 means that the rigid internal gear 2 has a high rigidity, at least relatively compared to the flexible external gear 3, meaning that it is less likely to deform even when an external force is applied. Similarly, the "flexibility" of the flexible external gear 3 means that the flexible external gear 3 has a high flexibility, at least relatively compared to the rigid internal gear 2, meaning that it is more likely to elastically deform when an external force is applied.
また、本開示では、回転軸Ax1の一方側(図1Aの右側)を「入力側」といい、回転軸Ax1の他方側(図1Aの左側)を「出力側」という場合がある。つまり、図1Aの例では、カバー部材5は、回転軸Ax1の「入力側」からベアリング42に対向するように配置されていることになる。ただし、「入力側」及び「出力側」は、説明のために付しているラベルに過ぎず、波動歯車装置1から見た、入力及び出力の位置関係を限定する趣旨ではない。 In addition, in this disclosure, one side of the rotating shaft Ax1 (the right side in FIG. 1A) may be referred to as the "input side," and the other side of the rotating shaft Ax1 (the left side in FIG. 1A) may be referred to as the "output side." In other words, in the example of FIG. 1A, the cover member 5 is disposed so as to face the bearing 42 from the "input side" of the rotating shaft Ax1. However, the "input side" and "output side" are merely labels used for explanation, and are not intended to limit the positional relationship between the input and output when viewed from the strain wave gear device 1.
本開示でいう「非円形状」とは、真円ではない形状を意味し、例えば、楕円形状及び長円形状等を含む。本実施形態では一例として、波動発生器4の非円形状のカム41は、楕円形状であることとする。つまり、本実施形態では、波動発生器4は、可撓性外歯歯車3を楕円形状に撓ませることになる。 In this disclosure, "non-circular" means a shape that is not a perfect circle, and includes, for example, an elliptical shape and an oval shape. As an example in this embodiment, the non-circular cam 41 of the wave generator 4 is elliptical. In other words, in this embodiment, the wave generator 4 bends the flexible external gear 3 into an elliptical shape.
本開示でいう「楕円形状」は、真円が押し潰されて、互いに直交する長軸と短軸との交点が中心に位置するような形状全般を意味し、一平面上のある2定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線である数学的な「楕円」に限らない。つまり、本実施形態におけるカム41は、数学的な「楕円」のように一平面上のある2定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線状であってもよいし、数学的な「楕円」ではなく長円のような楕円形状であってもよい。上述したように、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。そのため、例えば、図2A及び図2Bでは、波動発生器4のカム41の形状を、やや大げさな楕円形状としているが、実際のカム41の形状を限定する趣旨ではない。 In this disclosure, the term "elliptical shape" refers to any shape in which a perfect circle is compressed and the intersection of the major and minor axes perpendicular to each other is located at the center, and is not limited to a mathematical "ellipse" which is a curved line consisting of a set of points whose sum of distances from two fixed points on a plane is constant. In other words, the cam 41 in this embodiment may be a curved line consisting of a set of points whose sum of distances from two fixed points on a plane is constant, like a mathematical "ellipse," or may be an elliptical shape such as an oval rather than a mathematical "ellipse." As mentioned above, all of the drawings referred to in this disclosure are schematic diagrams, and the ratios of the sizes and thicknesses of the components in the drawings do not necessarily reflect the actual dimensional ratios. Therefore, for example, in Figures 2A and 2B, the shape of the cam 41 of the wave generator 4 is a somewhat exaggerated elliptical shape, but this is not intended to limit the actual shape of the cam 41.
本開示でいう「回転軸」は、回転体の回転運動の中心となる仮想的な軸(直線)を意味する。つまり、回転軸Ax1は、実体を伴わない仮想軸である。波動発生器4は、回転軸Ax1を中心として回転運動を行う。 In this disclosure, the "axis of rotation" refers to a virtual axis (straight line) that is the center of the rotational motion of a rotating body. In other words, the axis of rotation Ax1 is a virtual axis that does not have a physical entity. The wave generator 4 performs rotational motion around the axis of rotation Ax1.
本開示でいう「内歯」及び「外歯」は、それぞれ単体の「歯」ではなく、複数の「歯」の集合(群)を意味する。つまり、剛性内歯歯車2の内歯21は、剛性内歯歯車2の内周面に形成された複数の歯の集合からなる。同様に、可撓性外歯歯車3の外歯31は、可撓性外歯歯車3の外周面に形成された複数の歯の集合からなる。 In this disclosure, "internal teeth" and "external teeth" do not refer to individual "tooths," but rather to a collection (group) of multiple "teeth." In other words, the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 are made up of a collection of multiple teeth formed on the inner peripheral surface of the rigid internal gear 2. Similarly, the external teeth 31 of the flexible external gear 3 are made up of a collection of multiple teeth formed on the outer peripheral surface of the flexible external gear 3.
(3)構成
以下、本実施形態に係る波動歯車装置1及びアクチュエータ100の詳細な構成について、図1A~図4を参照して説明する。
(3) Configuration Hereinafter, the detailed configuration of the strain wave gear device 1 and the actuator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1A to 4.
図1Aは、波動歯車装置1の概略構成を示す断面図であって、図1Bは、図1Aの領域Z1の拡大図である。図2Aは、カバー部材5を外した状態の波動歯車装置1を回転軸Ax1の入力側(図1Aの右側)から見た概略図である。図2Bは、カバー部材5を含む波動歯車装置1を回転軸Ax1の入力側から見た概略図である。図3Aは、波動歯車装置1を回転軸Ax1の出力側(図1Aの左側)から見た概略の分解斜視図である。図3Bは、波動歯車装置1を回転軸Ax1の入力側から見た概略の分解斜視図である。図4は、波動歯車装置1を含むアクチュエータ100の概略構成を示す断面図である。 Figure 1A is a cross-sectional view showing the schematic configuration of the wave gear device 1, and Figure 1B is an enlarged view of region Z1 in Figure 1A. Figure 2A is a schematic view of the wave gear device 1 with the cover member 5 removed, viewed from the input side of the rotation axis Ax1 (right side of Figure 1A). Figure 2B is a schematic view of the wave gear device 1 including the cover member 5, viewed from the input side of the rotation axis Ax1. Figure 3A is a schematic exploded perspective view of the wave gear device 1, viewed from the output side of the rotation axis Ax1 (left side of Figure 1A). Figure 3B is a schematic exploded perspective view of the wave gear device 1, viewed from the input side of the rotation axis Ax1. Figure 4 is a cross-sectional view showing the schematic configuration of an actuator 100 including the wave gear device 1.
(3.1)波動歯車装置
本実施形態に係る波動歯車装置1は、上述したように、剛性内歯歯車2と、可撓性外歯歯車3と、波動発生器4と、カバー部材5と、を備えている。本実施形態では、波動歯車装置1の構成要素である剛性内歯歯車2、可撓性外歯歯車3、波動発生器4及びカバー部材5の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。ここでいう金属は、窒化処理等の表面処理が施された金属を含む。
(3.1) Harmonic Gearing As described above, the harmonic gearing 1 according to this embodiment includes the rigid internal gear 2, the flexible external gear 3, the wave generator 4, and the cover member 5. In this embodiment, the materials of the components of the harmonic gearing 1, that is, the rigid internal gear 2, the flexible external gear 3, the wave generator 4, and the cover member 5, are metals such as stainless steel, cast iron, carbon steel for machine construction, chromium molybdenum steel, phosphor bronze, aluminum bronze, etc. The metals referred to here include metals that have been subjected to surface treatment such as nitriding.
また、本実施形態では、波動歯車装置1の一例として、カップ型の波動歯車装置を例示する。つまり、本実施形態に係る波動歯車装置1では、カップ状に形成された可撓性外歯歯車3を用いている。波動発生器4は、カップ状の可撓性外歯歯車3内に収容されるように、可撓性外歯歯車3と組み合わされる。 In addition, in this embodiment, a cup-type wave gear device is exemplified as an example of the wave gear device 1. That is, the wave gear device 1 according to this embodiment uses a flexible external gear 3 formed in a cup shape. The wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3 so as to be housed within the cup-shaped flexible external gear 3.
また、本実施形態では一例として、波動歯車装置1は、剛性内歯歯車2が入力側ケース111(図4参照)及び出力側ケース112(図4参照)等に固定された状態で使用される。これにより、剛性内歯歯車2と可撓性外歯歯車3との相対回転に伴って、固定部材(入力側ケース111等)に対して、可撓性外歯歯車3が相対的に回転することになる。 In addition, in this embodiment, as an example, the strain wave gear device 1 is used with the rigid internal gear 2 fixed to the input side case 111 (see FIG. 4) and the output side case 112 (see FIG. 4), etc. As a result, in conjunction with the relative rotation between the rigid internal gear 2 and the flexible external gear 3, the flexible external gear 3 rotates relative to the fixed member (the input side case 111, etc.).
さらに、本実施形態では、波動歯車装置1をアクチュエータ100に用いる場合に、波動発生器4に入力としての回転力が加わることで、可撓性外歯歯車3から出力としての回転力が取り出される。つまり、波動歯車装置1は、波動発生器4の回転を入力回転とし、可撓性外歯歯車3の回転を出力回転として動作する。これにより、波動歯車装置1では、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。 Furthermore, in this embodiment, when the wave gear device 1 is used in the actuator 100, a rotational force is applied as an input to the wave generator 4, and a rotational force is extracted as an output from the flexible external gear 3. In other words, the wave gear device 1 operates with the rotation of the wave generator 4 as the input rotation and the rotation of the flexible external gear 3 as the output rotation. As a result, the wave gear device 1 can obtain an output rotation that is reduced at a relatively high reduction ratio compared to the input rotation.
さらに、本実施形態に係る波動歯車装置1では、入力側の回転軸Ax1と、出力側の回転軸Ax2とは、同一直線上にある。言い換えれば、入力側の回転軸Ax1と、出力側の回転軸Ax2とは、同軸である。ここで、入力側の回転軸Ax1は、入力回転が与えられる波動発生器4の回転中心であって、出力側の回転軸Ax1は、出力回転を生じる可撓性外歯歯車3の回転中心である。つまり、波動歯車装置1では、同軸上において、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。 Furthermore, in the wave gear device 1 according to this embodiment, the input side rotation axis Ax1 and the output side rotation axis Ax2 are on the same straight line. In other words, the input side rotation axis Ax1 and the output side rotation axis Ax2 are coaxial. Here, the input side rotation axis Ax1 is the rotation center of the wave generator 4 to which the input rotation is applied, and the output side rotation axis Ax1 is the rotation center of the flexible external gear 3 which generates the output rotation. In other words, in the wave gear device 1, an output rotation that is slowed down at a relatively high reduction ratio compared to the input rotation on the same axis is obtained.
剛性内歯歯車2は、サーキュラスプライン(circular spline)ともいい、内歯21を有する環状の部品である。本実施形態では、剛性内歯歯車2は、少なくとも内周面が平面視において真円となる、円環状を有している。円環状の剛性内歯歯車2の内周面には、内歯21が、剛性内歯歯車2の円周方向に沿って形成されている。内歯21を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、剛性内歯歯車2の内周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、内歯21のピッチ円は、平面視において真円となる。また、剛性内歯歯車2は、回転軸Ax1の方向に所定の厚みを有している。内歯21は、いずれも剛性内歯歯車2の厚み方向の全長にわたって形成されている。内歯21の歯筋は、いずれも回転軸Ax1と平行である。 The rigid internal gear 2 is also called a circular spline and is an annular part having internal teeth 21. In this embodiment, the rigid internal gear 2 has an annular shape, with at least the inner peripheral surface being a perfect circle in a plan view. The inner peripheral surface of the annular rigid internal gear 2 has internal teeth 21 formed along the circumferential direction of the rigid internal gear 2. The multiple teeth constituting the internal teeth 21 all have the same shape and are provided at equal pitch over the entire circumferential area of the inner peripheral surface of the rigid internal gear 2. In other words, the pitch circle of the internal teeth 21 is a perfect circle in a plan view. In addition, the rigid internal gear 2 has a predetermined thickness in the direction of the rotation axis Ax1. All of the internal teeth 21 are formed over the entire length of the rigid internal gear 2 in the thickness direction. All of the tooth traces of the internal teeth 21 are parallel to the rotation axis Ax1.
剛性内歯歯車2は、上述したように、入力側ケース111(図4参照)及び出力側ケース112(図4参照)等に固定される。そのため、剛性内歯歯車2には、固定用の複数の固定孔22が形成されている。 As described above, the rigid internal gear 2 is fixed to the input side case 111 (see FIG. 4) and the output side case 112 (see FIG. 4), etc. Therefore, the rigid internal gear 2 has a plurality of fixing holes 22 for fixing.
可撓性外歯歯車3は、フレックススプライン(flex spline)ともいい、外歯31を有する環状の部品である。本実施形態では、可撓性外歯歯車3は、比較的薄肉の金属弾性体(金属板)にて、カップ状に形成された部品である。つまり、可撓性外歯歯車3は、その厚みが比較的小さい(薄い)ことで可撓性を持つ。可撓性外歯歯車3は、カップ状の本体部32を有している。本体部32は、胴部321及び底部322を有している。胴部321は、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じていない状態において、少なくとも内周面301が平面視で真円となる、円筒状を有している。胴部321の中心軸は、回転軸Ax1と一致する。底部322は、胴部321の一方の開口面に配置され、平面視において真円となる、円盤状を有している。底部322は、胴部321の一対の開口面のうち、回転軸Ax1の出力側の開口面に配置されている。上記より、本体部32は、胴部321及び底部322の全体で、回転軸Ax1の入力側に開放された、有底の円筒状、つまりカップ状の形状が実現される。本実施形態では、胴部321及び底部322は1つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスな本体部32が実現される。 The flexible external gear 3 is also called a flex spline and is an annular part having external teeth 31. In this embodiment, the flexible external gear 3 is a part formed in a cup shape from a relatively thin-walled metal elastic body (metal plate). In other words, the flexible external gear 3 has flexibility due to its relatively small (thin) thickness. The flexible external gear 3 has a cup-shaped main body 32. The main body 32 has a body 321 and a bottom 322. The body 321 has a cylindrical shape in which at least the inner circumferential surface 301 is a perfect circle in a plan view when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3. The central axis of the body 321 coincides with the rotation axis Ax1. The bottom 322 is arranged on one opening surface of the body 321 and has a disk shape that is a perfect circle in a plan view. The bottom 322 is disposed on the opening on the output side of the rotation axis Ax1, out of a pair of openings on the body 321. As described above, the body 32, consisting of the body 321 and the bottom 322, has a bottomed cylindrical shape, i.e., a cup shape, that is open to the input side of the rotation axis Ax1. In this embodiment, the body 321 and the bottom 322 are integrally formed from a single metal member, thereby realizing a seamless body 32.
ここで、可撓性外歯歯車3に対しては、胴部321の内側に、非円形状(楕円形状)の波動発生器4が嵌め込まれるようにして、波動発生器4が組み合わされる。これにより、可撓性外歯歯車3は、内側から外側に向けて、波動発生器4からラジアル方向(回転軸Ax1に直交する方向)の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。本実施形態では、波動発生器4が可撓性外歯歯車3に組み合わされることにより、可撓性外歯歯車3は、胴部321が楕円形状に弾性変形する。つまり、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じていない状態とは、可撓性外歯歯車3に波動発生器4が組み合わされていない状態を意味する。反対に、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じている状態とは、可撓性外歯歯車3に波動発生器4が組み合わされた状態を意味する。 Here, the wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3 such that the non-circular (elliptical) wave generator 4 is fitted inside the body 321. As a result, the flexible external gear 3 elastically deforms into a non-circular shape when it receives an external force from the wave generator 4 in the radial direction (direction perpendicular to the rotation axis Ax1) from the inside to the outside. In this embodiment, by combining the wave generator 4 with the flexible external gear 3, the body 321 of the flexible external gear 3 elastically deforms into an elliptical shape. In other words, a state in which no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 means a state in which the wave generator 4 is not combined with the flexible external gear 3. Conversely, a state in which elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 means a state in which the wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3.
また、胴部321の外周面のうち少なくとも底部322とは反対側(回転軸Ax1の入力側)の端部には、外歯31が、胴部321の円周方向に沿って形成されている。外歯31を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、可撓性外歯歯車3の外周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、外歯31のピッチ円は、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じていない状態で、平面視において真円となる。外歯31は、胴部321の開口側(回転軸Ax1の入力側)の端縁から一定幅の範囲にのみ形成されている。外歯31の歯筋は、いずれも回転軸Ax1と平行である。 In addition, external teeth 31 are formed along the circumferential direction of the body 321 at least on the end of the outer peripheral surface of the body 321 opposite the bottom 322 (the input side of the rotation axis Ax1). The multiple teeth constituting the external teeth 31 are all of the same shape and are arranged at equal pitch over the entire circumferential area of the outer peripheral surface of the flexible external gear 3. In other words, the pitch circle of the external teeth 31 is a perfect circle in a plan view when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3. The external teeth 31 are formed only within a certain width from the edge of the opening side (the input side of the rotation axis Ax1) of the body 321. All of the tooth traces of the external teeth 31 are parallel to the rotation axis Ax1.
本実施形態では、上述したように、可撓性外歯歯車3の回転が出力回転として取り出される。そのため、可撓性外歯歯車3には、アクチュエータ100の出力部102(図4参照)が取り付けられる。可撓性外歯歯車3の底部322には、出力部102としてのシャフトを取り付けるための複数の取付孔33が形成されている。さらに、底部322の中央部には、透孔34が形成されている。底部322における透孔34の周囲は、底部322の他の部位よりも肉厚である。 In this embodiment, as described above, the rotation of the flexible external gear 3 is extracted as the output rotation. For this reason, the output section 102 (see FIG. 4) of the actuator 100 is attached to the flexible external gear 3. A plurality of mounting holes 33 are formed in the bottom section 322 of the flexible external gear 3 for mounting a shaft serving as the output section 102. Furthermore, a through hole 34 is formed in the center of the bottom section 322. The area around the through hole 34 in the bottom section 322 is thicker than other parts of the bottom section 322.
このように構成される可撓性外歯歯車3は、剛性内歯歯車2の内側に配置される。ここで、可撓性外歯歯車3は、胴部321の外周面のうち底部322とは反対側(回転軸Ax1の入力側)の端部のみが、剛性内歯歯車2の内側に挿入されるように、剛性内歯歯車2と組み合わされる。ここで、可撓性外歯歯車3の外周面には外歯31が形成され、剛性内歯歯車2の内周面には内歯21が形成されている。そのため、剛性内歯歯車2の内側に可撓性外歯歯車3が配置された状態では、外歯31と内歯21とは、互いに対向することになる。 The flexible external gear 3 configured in this manner is placed inside the rigid internal gear 2. Here, the flexible external gear 3 is combined with the rigid internal gear 2 so that only the end of the outer circumferential surface of the body 321 opposite the bottom 322 (the input side of the rotation axis Ax1) is inserted inside the rigid internal gear 2. Here, external teeth 31 are formed on the outer circumferential surface of the flexible external gear 3, and internal teeth 21 are formed on the inner circumferential surface of the rigid internal gear 2. Therefore, when the flexible external gear 3 is placed inside the rigid internal gear 2, the external teeth 31 and the internal teeth 21 face each other.
ここで、剛性内歯歯車2における内歯21の歯数は、可撓性外歯歯車3の外歯31の歯数よりも2N(Nは正の整数)だけ多い。本実施形態では一例として、Nが「1」であって、可撓性外歯歯車3の(外歯31の)歯数は、剛性内歯歯車2の(内歯21の)歯数よりも「2」多い。このような可撓性外歯歯車3と剛性内歯歯車2との歯数差は、波動歯車装置1での入力回転に対する出力回転の減速比を規定する。 Here, the number of teeth of the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 is 2N (N is a positive integer) more than the number of teeth of the external teeth 31 of the flexible external gear 3. In this embodiment, as an example, N is "1", and the number of teeth (of the external teeth 31) of the flexible external gear 3 is "2" more than the number of teeth (of the internal teeth 21) of the rigid internal gear 2. Such a difference in the number of teeth between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2 determines the reduction ratio of the output rotation to the input rotation in the strain wave gear device 1.
また、本実施形態では一例として、外歯31の歯筋方向(回転軸Ax1に平行な方向)の寸法は、内歯21の歯筋方向(回転軸Ax1に平行な方向)の寸法よりも小さい。言い換えれば、回転軸Ax1に平行な方向においては、内歯21の歯筋の範囲内に、外歯31が収まることになる。 In addition, in this embodiment, as an example, the dimension of the outer teeth 31 in the tooth trace direction (direction parallel to the rotation axis Ax1) is smaller than the dimension of the inner teeth 21 in the tooth trace direction (direction parallel to the rotation axis Ax1). In other words, in the direction parallel to the rotation axis Ax1, the outer teeth 31 are contained within the range of the tooth trace of the inner teeth 21.
ただし、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じていない状態(可撓性外歯歯車3に波動発生器4が組み合わされていない状態)で、真円を描く外歯31のピッチ円は、同じく真円を描く内歯21のピッチ円に比べて一回り小さくなるように設定されている。つまり、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じていない状態では、外歯31との内歯21とは、隙間を介して対向することになり、互いに噛み合ってはいない。 However, when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 (when the wave generator 4 is not combined with the flexible external gear 3), the pitch circle of the external teeth 31, which form a perfect circle, is set to be slightly smaller than the pitch circle of the internal teeth 21, which also form a perfect circle. In other words, when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3, the external teeth 31 and the internal teeth 21 face each other with a gap between them and do not mesh with each other.
一方で、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じた状態(可撓性外歯歯車3に波動発生器4が組み合わされた状態)では、胴部321が楕円形状(非円形状)に撓むので、剛性内歯歯車2の内歯21に対して可撓性外歯歯車3の外歯31が部分的に噛み合う。つまり、可撓性外歯歯車3(の胴部321)が楕円形状に弾性変形することで、図2Aに示すように、楕円形状の長軸方向の両端に位置する外歯31が、内歯21に噛み合うこととなる。言い換えれば、楕円を描く外歯31のピッチ円の長径は、真円を描く内歯21のピッチ円の直径に一致し、楕円を描く外歯31のピッチ円の短径は、真円を描く内歯21のピッチ円の直径より小さくなる。このようにして、可撓性外歯歯車3が弾性変形すると、外歯31を構成する複数の歯のうちの一部の歯が、内歯21を構成する複数の歯のうちの一部の歯に噛み合うことになる。結果的に、波動歯車装置1では、外歯31の一部を内歯21の一部に噛み合わせることが可能となる。 On the other hand, when the flexible external gear 3 is elastically deformed (when the wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3), the body 321 bends into an elliptical shape (non-circular shape), so that the external teeth 31 of the flexible external gear 3 partially mesh with the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2. In other words, when the flexible external gear 3 (body 321) is elastically deformed into an elliptical shape, the external teeth 31 located at both ends of the long axis direction of the elliptical shape mesh with the internal teeth 21, as shown in FIG. 2A. In other words, the major axis of the pitch circle of the external teeth 31 that draws an ellipse coincides with the diameter of the pitch circle of the internal teeth 21 that draws a perfect circle, and the minor axis of the pitch circle of the external teeth 31 that draws an ellipse is smaller than the diameter of the pitch circle of the internal teeth 21 that draws a perfect circle. In this way, when the flexible external gear 3 is elastically deformed, some of the teeth that make up the external teeth 31 mesh with some of the teeth that make up the internal teeth 21. As a result, in the wave gear device 1, it is possible to mesh a portion of the external teeth 31 with a portion of the internal teeth 21.
波動発生器4は、ウェーブジェネレータ(wave generator)ともいい、可撓性外歯歯車3に撓みを生じさせて、可撓性外歯歯車3の外歯31に波動運動を生じさせる部品である。本実施形態では、波動発生器4は、平面視において外周形状が非円形状、具体的には楕円形状となる部品である。 The wave generator 4, also known as a wave generator, is a component that causes deflection in the flexible external gear 3, generating wave motion in the external teeth 31 of the flexible external gear 3. In this embodiment, the wave generator 4 is a component whose outer periphery is non-circular in plan view, specifically, elliptical.
波動発生器4は、非円形状(ここでは楕円形状)のカム41と、カム41の外周に装着されるベアリング42と、を有している。つまり、ベアリング42に対しては、ベアリング42の内輪422の内側に非円形状(楕円形状)のカム41が嵌め込まれるようにして、カム41が組み合わされる。これにより、ベアリング42は、内輪422の内側から外側に向けて、カム41からラジアル方向(回転軸Ax1に直交する方向)の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。つまり、ベアリング42に弾性変形が生じていない状態とは、ベアリング42にカム41が組み合わされていない状態を意味する。反対に、ベアリング42に弾性変形が生じている状態とは、ベアリング42にカム41が組み合わされた状態を意味する。 The wave generator 4 has a non-circular (elliptical) cam 41 and a bearing 42 attached to the outer periphery of the cam 41. In other words, the non-circular (elliptical) cam 41 is fitted inside the inner ring 422 of the bearing 42, and is combined with the cam 41. As a result, the bearing 42 elastically deforms into a non-circular shape when it receives an external force from the cam 41 in the radial direction (direction perpendicular to the rotation axis Ax1) from the inside to the outside of the inner ring 422. In other words, a state in which no elastic deformation occurs in the bearing 42 means a state in which the cam 41 is not combined with the bearing 42. Conversely, a state in which elastic deformation occurs in the bearing 42 means a state in which the cam 41 is combined with the bearing 42.
カム41は、入力側の回転軸Ax1を中心に回転駆動される、非円形状(ここでは楕円形状)の部品である。カム41は、外周面411(図1B参照)を有しており、少なくとも外周面411が、平面視において楕円形状となる金属板からなる。カム41は、回転軸Ax1の方向に所定の厚みを持つ。これにより、カム41は、剛性内歯歯車2と同程度の剛性を持つ。ただし、カム41の厚みは、剛性内歯歯車2の厚みに比べて小さい(薄い)。本実施形態では、上述したように、波動発生器4の回転を入力回転とする。そのため、波動発生器4には、アクチュエータ100の入力部103(図4参照)が取り付けられる。波動発生器4のカム41の中央部には、入力部103としてのシャフトを取り付けるためのカム孔43が形成されている。 The cam 41 is a non-circular (elliptical here) part that is driven to rotate around the input side rotation axis Ax1. The cam 41 has an outer circumferential surface 411 (see FIG. 1B), and at least the outer circumferential surface 411 is made of a metal plate that is elliptical in plan view. The cam 41 has a predetermined thickness in the direction of the rotation axis Ax1. As a result, the cam 41 has the same rigidity as the rigid internal gear 2. However, the thickness of the cam 41 is smaller (thinner) than the thickness of the rigid internal gear 2. In this embodiment, as described above, the rotation of the wave generator 4 is the input rotation. Therefore, the input part 103 (see FIG. 4) of the actuator 100 is attached to the wave generator 4. A cam hole 43 for attaching a shaft as the input part 103 is formed in the center of the cam 41 of the wave generator 4.
ベアリング42は、外輪421と、内輪422と、複数の転動体423と、を有している。本実施形態では一例として、ベアリング42は、転動体423としてボールを用いて深溝玉軸受からなる。 The bearing 42 has an outer ring 421, an inner ring 422, and a number of rolling elements 423. In this embodiment, as an example, the bearing 42 is a deep groove ball bearing using balls as the rolling elements 423.
外輪421及び内輪422は、いずれも環状の部品である。外輪421及び内輪422は、いずれも比較的薄肉の金属弾性体(金属板)にて、環状に形成された部品である。つまり、外輪421及び内輪422の各々は、その厚みが比較的小さい(薄い)ことで可撓性を持つ。本実施形態では、外輪421及び内輪422は、ベアリング42に弾性変形が生じていない状態(ベアリング42にカム41が組み合わされていない状態)において、いずれも平面視で真円となる、円環状を有している。内輪422は、外輪421よりも一回り小さく、外輪421の内側に配置される。ここで、外輪421の内径は内輪422の外径よりも大きいため、外輪421の内周面と内輪422の外周面との間には隙間が生じる。 The outer ring 421 and the inner ring 422 are both annular parts. The outer ring 421 and the inner ring 422 are both made of a relatively thin elastic metal body (metal plate) and are formed into an annular shape. In other words, the outer ring 421 and the inner ring 422 are flexible because they are relatively small (thin). In this embodiment, the outer ring 421 and the inner ring 422 have an annular shape that is a perfect circle in a plan view when no elastic deformation occurs in the bearing 42 (when the cam 41 is not combined with the bearing 42). The inner ring 422 is one size smaller than the outer ring 421 and is disposed inside the outer ring 421. Here, since the inner diameter of the outer ring 421 is larger than the outer diameter of the inner ring 422, a gap is generated between the inner peripheral surface of the outer ring 421 and the outer peripheral surface of the inner ring 422.
複数の転動体423は、外輪421と内輪422との間の隙間に配置されている。複数の転動体423は、外輪421の円周方向に並べて配置されている。複数の転動体423は、全て同一形状の金属球(ボール)であって、外輪421の円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。ここでは特に図示しないが、ベアリング42は保持器を更に有しており、複数の転動体423は、保持器にて外輪421と内輪422との間に保持されている。 The multiple rolling elements 423 are disposed in the gap between the outer ring 421 and the inner ring 422. The multiple rolling elements 423 are arranged in a line in the circumferential direction of the outer ring 421. The multiple rolling elements 423 are all metal balls of the same shape, and are provided at equal pitches over the entire circumferential area of the outer ring 421. Although not specifically shown here, the bearing 42 further has a retainer, and the multiple rolling elements 423 are held between the outer ring 421 and the inner ring 422 by the retainer.
また、本実施形態では一例として、内輪422の幅方向(回転軸Ax1に平行な方向)の寸法は、カム41の厚みと同一である。外輪421の幅方向(回転軸Ax1に平行な方向)の寸法は、内輪422の幅方向の寸法に比べて大きい。本実施形態では、外輪421及び内輪422は、図1Bに示すように、回転軸Ax1の出力側の端面が面一となるような位置関係にあるため、回転軸Ax1の入力側には外輪421が内輪422に対して突出する。さらに、外輪421の幅方向の寸法は、剛性内歯歯車2の厚みに比べて小さい。 In addition, in this embodiment, as an example, the dimension in the width direction (direction parallel to the rotation axis Ax1) of the inner ring 422 is the same as the thickness of the cam 41. The dimension in the width direction (direction parallel to the rotation axis Ax1) of the outer ring 421 is larger than the dimension in the width direction of the inner ring 422. In this embodiment, the outer ring 421 and the inner ring 422 are positioned such that the end faces on the output side of the rotation axis Ax1 are flush, as shown in FIG. 1B, so that the outer ring 421 protrudes relative to the inner ring 422 on the input side of the rotation axis Ax1. Furthermore, the dimension in the width direction of the outer ring 421 is smaller than the thickness of the rigid internal gear 2.
このようなベアリング42の構成により、カム41がベアリング42に組み合わされることにより、ベアリング42は、内輪422がカム41に固定されることになり、カム41の外周形状に倣った楕円形状に内輪422が弾性変形する。このとき、ベアリング42の外輪421は、複数の転動体423を介して、内輪422に押されて楕円形状に弾性変形する。よって、ベアリング42は、外輪421及び内輪422のいずれもが、楕円形状に弾性変形する。このようにベアリング42に弾性変形が生じている状態(ベアリング42にカム41が組み合わされた状態)で、外輪421及び内輪422は、互いに相似形となる楕円形状をなす。 With this configuration of the bearing 42, when the cam 41 is assembled to the bearing 42, the inner ring 422 of the bearing 42 is fixed to the cam 41, and the inner ring 422 elastically deforms into an elliptical shape following the outer peripheral shape of the cam 41. At this time, the outer ring 421 of the bearing 42 is pressed by the inner ring 422 via the multiple rolling elements 423 and elastically deforms into an elliptical shape. Therefore, both the outer ring 421 and the inner ring 422 of the bearing 42 elastically deform into an elliptical shape. In this state where the bearing 42 is elastically deformed (when the cam 41 is assembled to the bearing 42), the outer ring 421 and the inner ring 422 form elliptical shapes that are similar to each other.
ベアリング42に弾性変形が生じている状態であっても、外輪421と内輪422との間には、複数の転動体423が介在することで、外輪421と内輪422との間の隙間は外輪421の全周にわたって略一定に維持されている。そして、この状態で、外輪421と内輪422との間の複数の転動体423が転がることで、外輪421は内輪422に対して相対的に回転可能である。よって、ベアリング42に弾性変形が生じている状態で、カム41が回転軸Ax1を中心に回転すると、カム41の回転は外輪421には伝わらず、内輪422の弾性変形が複数の転動体423を介して外輪421に伝わることになる。つまり、波動発生器4においては、カム41が回転軸Ax1を中心に回転すると、外輪421によって象られる楕円形状の長軸が回転軸Ax1を中心に回転するように外輪421が弾性変形する。そのため、波動発生器4全体としては、回転軸Ax1の入力側から見た、楕円形状をなす波動発生器4の外周形状は、その長軸が回転軸Ax1を中心に回転するように、カム41の回転に伴って変化する。 Even when the bearing 42 is elastically deformed, the gap between the outer ring 421 and the inner ring 422 is maintained substantially constant over the entire circumference of the outer ring 421 due to the presence of multiple rolling elements 423 between the outer ring 421 and the inner ring 422. In this state, the outer ring 421 can rotate relative to the inner ring 422 due to the rolling of multiple rolling elements 423 between the outer ring 421 and the inner ring 422. Therefore, when the cam 41 rotates around the rotation axis Ax1 while the bearing 42 is elastically deformed, the rotation of the cam 41 is not transmitted to the outer ring 421, and the elastic deformation of the inner ring 422 is transmitted to the outer ring 421 via the multiple rolling elements 423. In other words, in the wave generator 4, when the cam 41 rotates around the rotation axis Ax1, the outer ring 421 is elastically deformed so that the major axis of the elliptical shape formed by the outer ring 421 rotates around the rotation axis Ax1. Therefore, as a whole, the outer peripheral shape of the wave generator 4, which is elliptical when viewed from the input side of the rotation axis Ax1, changes with the rotation of the cam 41 so that its major axis rotates around the rotation axis Ax1.
このように構成される波動発生器4は、可撓性外歯歯車3の内側に配置される。ここで、可撓性外歯歯車3は、胴部321の内周面301のうち底部322とは反対側(回転軸Ax1の入力側)の端部のみが、波動発生器4に嵌め合わされるように、波動発生器4と組み合わされる。このとき、波動発生器4のベアリング42は、カム41の外周面411と可撓性外歯歯車3の内周面301との間に配置されることになる。ここで、ベアリング42に弾性変形が生じていない状態(ベアリング42にカム41が組み合わされていない状態)での外輪421の外径は、同じく弾性変形が生じていない状態での可撓性外歯歯車3(胴部321)の内径と同一である。そのため、波動発生器4における外輪421の外周面は、可撓性外歯歯車3の内周面301に対して隙間なく接する。よって、可撓性外歯歯車3に弾性変形が生じた状態(可撓性外歯歯車3に波動発生器4が組み合わされた状態)では、胴部321は楕円形状(非円形状)に撓むことになる。この状態で、可撓性外歯歯車3はベアリング42の外輪421に対して固定される。 The wave generator 4 configured in this manner is disposed inside the flexible external gear 3. Here, the flexible external gear 3 is combined with the wave generator 4 so that only the end of the inner circumferential surface 301 of the body 321 opposite the bottom 322 (the input side of the rotation axis Ax1) is fitted into the wave generator 4. At this time, the bearing 42 of the wave generator 4 is disposed between the outer circumferential surface 411 of the cam 41 and the inner circumferential surface 301 of the flexible external gear 3. Here, the outer diameter of the outer ring 421 in a state where no elastic deformation occurs in the bearing 42 (a state where the cam 41 is not combined with the bearing 42) is the same as the inner diameter of the flexible external gear 3 (body 321) in a state where no elastic deformation occurs. Therefore, the outer circumferential surface of the outer ring 421 in the wave generator 4 contacts the inner circumferential surface 301 of the flexible external gear 3 without any gap. Therefore, when elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 (when the flexible external gear 3 is combined with the wave generator 4), the body 321 bends into an elliptical (non-circular) shape. In this state, the flexible external gear 3 is fixed to the outer ring 421 of the bearing 42.
カバー部材5は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から少なくともベアリング42に対向するように配置される。カバー部材5は、ベアリング42の外輪421との間に隙間G1(図1B参照)を確保した状態でベアリング42と対向しており、回転軸Ax1の一方側(入力側)から外輪421の内側への異物X1(図5A参照)の進入を阻害する。カバー部材5については、「(3.3)カバー部材」の欄で詳しく説明する。 The cover member 5 is disposed so as to face at least the bearing 42 from one side (input side) of the rotating shaft Ax1. The cover member 5 faces the bearing 42 with a gap G1 (see FIG. 1B) secured between it and the outer ring 421 of the bearing 42, and prevents foreign matter X1 (see FIG. 5A) from entering the inside of the outer ring 421 from one side (input side) of the rotating shaft Ax1. The cover member 5 will be described in detail in the section "(3.3) Cover member".
上述した構成の波動歯車装置1では、図2Aに示すように、可撓性外歯歯車3の胴部321が楕円形状(非円形状)に撓むことで、剛性内歯歯車2の内歯21に対して可撓性外歯歯車3の外歯31が部分的に噛み合う。つまり、可撓性外歯歯車3(の胴部321)が楕円形状に弾性変形することで、その楕円形状の長軸方向の両端に相当する2箇所の外歯31が、内歯21に対して噛み合うこととなる。そして、カム41が回転軸Ax1を中心に回転すると、カム41の回転は外輪421及び可撓性外歯歯車3には伝わらず、内輪422の弾性変形が複数の転動体423を介して外輪421及び可撓性外歯歯車3に伝わることになる。したがって、回転軸Ax1の入力側から見た、楕円形状をなす可撓性外歯歯車3の外周形状は、その長軸が回転軸Ax1を中心に回転するように、カム41の回転に伴って変化する。 In the wave gear device 1 having the above-mentioned configuration, as shown in FIG. 2A, the body 321 of the flexible external gear 3 bends into an elliptical shape (non-circular shape), so that the external teeth 31 of the flexible external gear 3 partially mesh with the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2. In other words, the flexible external gear 3 (body 321) elastically deforms into an elliptical shape, so that the external teeth 31 at two locations corresponding to both ends of the long axis direction of the elliptical shape mesh with the internal teeth 21. Then, when the cam 41 rotates around the rotation axis Ax1, the rotation of the cam 41 is not transmitted to the outer ring 421 and the flexible external gear 3, but the elastic deformation of the inner ring 422 is transmitted to the outer ring 421 and the flexible external gear 3 via multiple rolling elements 423. Therefore, the outer peripheral shape of the flexible external gear 3, which has an elliptical shape when viewed from the input side of the rotation axis Ax1, changes with the rotation of the cam 41 so that its major axis rotates around the rotation axis Ax1.
その結果、可撓性外歯歯車3の外周面に形成された外歯31には、波動運動が発生する。外歯31の波動運動が発生することで、内歯21と外歯31との噛み合い位置が剛性内歯歯車2の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車3を剛性内歯歯車2との間に相対回転が発生する。つまり、外歯31は、可撓性外歯歯車3(の胴部321)がなす楕円形状の長軸方向の両端において内歯21と噛み合っているので、この楕円形状の長軸が回転軸Ax1を中心に回転することで、内歯21と外歯31との噛み合い位置が移動する。このように、本実施形態に係る波動歯車装置1は、回転軸Ax1を中心とする波動発生器4の回転に伴って可撓性外歯歯車3を変形させ、外歯31の一部を内歯21の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車3を剛性内歯歯車2との歯数差に応じて回転させる。 As a result, a wave motion is generated in the external teeth 31 formed on the outer peripheral surface of the flexible external gear 3. The generation of the wave motion of the external teeth 31 causes the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 to move in the circumferential direction of the rigid internal gear 2, and a relative rotation occurs between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2. In other words, the external teeth 31 mesh with the internal teeth 21 at both ends in the major axis direction of the elliptical shape formed by the flexible external gear 3 (body portion 321), so that the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 moves as the major axis of this elliptical shape rotates around the rotation axis Ax1. In this way, the wave gear device 1 according to this embodiment deforms the flexible external gear 3 in accordance with the rotation of the wave generator 4 around the rotation axis Ax1, meshing a part of the external teeth 31 with a part of the internal teeth 21, and rotating the flexible external gear 3 according to the difference in the number of teeth with the rigid internal gear 2.
ところで、波動歯車装置1においては、上述したように、可撓性外歯歯車3と剛性内歯歯車2との歯数差は、波動歯車装置1での入力回転に対する出力回転の減速比を規定することになる。つまり、剛性内歯歯車2の歯数を「V1」、可撓性外歯歯車3の歯数を「V2」とした場合、減速比R1は、下記式1で表される。 As described above, in the wave gear device 1, the difference in the number of teeth between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2 determines the reduction ratio of the output rotation to the input rotation in the wave gear device 1. In other words, if the number of teeth of the rigid internal gear 2 is "V1" and the number of teeth of the flexible external gear 3 is "V2," the reduction ratio R1 is expressed by the following formula 1.
R1=V2/(V1-V2)・・・(式1)
要するに、剛性内歯歯車2と可撓性外歯歯車3との歯数差(V1-V2)が小さいほど、減速比R1は大きくなる。一例として、剛性内歯歯車2の歯数V1が「202」、可撓性外歯歯車3の歯数V2が「200」、その歯数差(V1-V2)が「2」であるので、上記式1より、減速比R1は「100」となる。この場合、回転軸Ax1の入力側から見て、カム41が回転軸Ax1を中心に時計回りに1周(360度)回転すると、可撓性外歯歯車3は回転軸Ax1を中心に歯数差「2」の分(つまり3.6度)だけ反時計回りに回転する。
R1=V2/(V1-V2)...(Formula 1)
In other words, the smaller the difference (V1-V2) in the number of teeth between the rigid internal gear 2 and the flexible external gear 3, the larger the reduction ratio R1. The number of teeth V2 of the flexible external gear 3 is "202", the difference in the number of teeth (V1-V2) is "2", so from the above formula 1, the reduction ratio R1 is "100". In this case, when the cam 41 rotates one revolution (360 degrees) clockwise around the rotation axis Ax1 as viewed from the input side of the rotation axis Ax1, the flexible external gear 3 rotates one revolution (360 degrees) around the rotation axis Ax1. It rotates counterclockwise by the number difference of "2" (i.e. 3.6 degrees).
本実施形態に係る波動歯車装置1によれば、このように高い減速比R1が、1段の歯車(剛性内歯歯車2及び可撓性外歯歯車3)の組み合わせで実現可能である。 With the wave gear device 1 according to this embodiment, such a high reduction ratio R1 can be achieved with a combination of one gear stage (rigid internal gear 2 and flexible external gear 3).
また、波動歯車装置1は、少なくとも、剛性内歯歯車2と、可撓性外歯歯車3と、波動発生器4と、カバー部材5と、を備えていればよく、例えば、「(3.2)アクチュエータ」の欄で説明するスプラインブッシュ113等を構成要素として更に備えていてもよい。 The wave gear device 1 only needs to include at least the rigid internal gear 2, the flexible external gear 3, the wave generator 4, and the cover member 5, and may further include components such as the spline bush 113 described in the "(3.2) Actuator" section.
(3.2)アクチュエータ
次に、本実施形態に係るアクチュエータ100の構成について、より詳細に説明する。
(3.2) Actuator Next, the configuration of the actuator 100 according to this embodiment will be described in more detail.
本実施形態に係るアクチュエータ100は、図4に示すように、本実施形態に係る波動歯車装置1と、駆動源101と、出力部102と、を備えている。つまり、アクチュエータ100は、波動歯車装置1を構成する剛性内歯歯車2、可撓性外歯歯車3、波動発生器4及びカバー部材5に加えて、駆動源101及び出力部102を備えている。また、アクチュエータ100は、波動歯車装置1、駆動源101及び出力部102に加え、入力部103、入力側ケース111、出力側ケース112、スプラインブッシュ113、スペーサ114、第1留め具115、第2留め具116及び取付板117を更に備える。また、本実施形態では、アクチュエータ100は、入力側ベアリング118,119、入力側オイルシール120、出力側ベアリング121,122及び出力側オイルシール123を更に備えている。 As shown in FIG. 4, the actuator 100 according to this embodiment includes the wave gear device 1 according to this embodiment, a drive source 101, and an output unit 102. That is, the actuator 100 includes the drive source 101 and the output unit 102 in addition to the rigid internal gear 2, flexible external gear 3, wave generator 4, and cover member 5 that constitute the wave gear device 1. The actuator 100 also includes an input unit 103, an input side case 111, an output side case 112, a spline bush 113, a spacer 114, a first fastener 115, a second fastener 116, and an attachment plate 117 in addition to the wave gear device 1, the drive source 101, and the output unit 102. In this embodiment, the actuator 100 also includes input side bearings 118 and 119, an input side oil seal 120, output side bearings 121 and 122, and an output side oil seal 123.
本実施形態では、アクチュエータ100における駆動源101、入力側オイルシール120及び出力側オイルシール123以外の部品の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。 In this embodiment, the materials of the components of the actuator 100 other than the driving source 101, the input side oil seal 120, and the output side oil seal 123 are metals such as stainless steel, cast iron, carbon steel for mechanical construction, chromium molybdenum steel, phosphor bronze, or aluminum bronze.
駆動源101は、モータ(電動機)等の動力の発生源である。駆動源101で発生した動力は、波動歯車装置1における波動発生器4のカム41に伝達される。具体的には、駆動源101は入力部103としてのシャフトにつながっており、駆動源101で発生した動力は入力部103を介してカム41に伝達される。これにより、駆動源101は、カム41を回転させることが可能である。 The driving source 101 is a power generating source such as a motor (electric motor). The power generated by the driving source 101 is transmitted to the cam 41 of the wave generator 4 in the wave gear device 1. Specifically, the driving source 101 is connected to a shaft serving as the input unit 103, and the power generated by the driving source 101 is transmitted to the cam 41 via the input unit 103. This enables the driving source 101 to rotate the cam 41.
出力部102は、出力側の回転軸Ax2に沿って配置された円柱状のシャフトである。出力部102としてのシャフトの中心軸は、回転軸Ax2と一致する。出力部102は、回転軸Ax2を中心として回転可能となるように、出力側ケース112にて保持される。出力部102は、可撓性外歯歯車3における本体部32の底部322に固定されており、回転軸Ax2を中心に可撓性外歯歯車3と共に回転する。つまり、出力部102は、可撓性外歯歯車3の回転力を出力として取り出す。 The output unit 102 is a cylindrical shaft arranged along the rotation axis Ax2 on the output side. The central axis of the shaft serving as the output unit 102 coincides with the rotation axis Ax2. The output unit 102 is held in the output side case 112 so that it can rotate around the rotation axis Ax2. The output unit 102 is fixed to the bottom 322 of the main body 32 of the flexible external gear 3, and rotates together with the flexible external gear 3 around the rotation axis Ax2. In other words, the output unit 102 extracts the rotational force of the flexible external gear 3 as an output.
入力部103は、入力側の回転軸Ax1に沿って配置された円柱状のシャフトである。入力部103としてのシャフトの中心軸は、回転軸Ax1と一致する。入力部103は、回転軸Ax1を中心として回転可能となるように、入力側ケース111にて保持される。入力部103は、波動発生器4のカム41に取り付けられており、回転軸Ax1を中心にカム41と共に回転する。つまり、入力部103は、駆動源101で発生した動力(回転力)を入力としてカム41に伝達する。本実施形態では、上述したように、入力側の回転軸Ax1と、出力側の回転軸Ax2とは、同一直線上にあるので、入力部103と出力部102は同軸上に位置することになる。 The input unit 103 is a cylindrical shaft arranged along the input side rotation axis Ax1. The central axis of the shaft as the input unit 103 coincides with the rotation axis Ax1. The input unit 103 is held by the input side case 111 so that it can rotate around the rotation axis Ax1. The input unit 103 is attached to the cam 41 of the wave generator 4 and rotates together with the cam 41 around the rotation axis Ax1. In other words, the input unit 103 transmits the power (rotational force) generated by the drive source 101 as an input to the cam 41. In this embodiment, as described above, the input side rotation axis Ax1 and the output side rotation axis Ax2 are on the same straight line, so the input unit 103 and the output unit 102 are located on the same axis.
入力側ケース111は、入力部103が回転可能となるように、入力側ベアリング118,119を介して入力部103を保持している。一対の入力側ベアリング118,119は、回転軸Ax1に沿って、間隔を空けて並べて配置されている。本実施形態では、入力部103としてのシャフトは、入力側ケース111を貫通しており、入力側ケース111における回転軸Ax1の入力側の端面(図4の右端面)からは、入力部103の先端部が突出する。入力側ケース111の回転軸Ax1の入力側の端面における、入力部103との間の隙間は、入力側オイルシール120にて塞がれている。 The input side case 111 holds the input part 103 via input side bearings 118, 119 so that the input part 103 can rotate. The pair of input side bearings 118, 119 are arranged side by side with a gap between them along the rotation axis Ax1. In this embodiment, the shaft serving as the input part 103 penetrates the input side case 111, and the tip of the input part 103 protrudes from the input side end face of the rotation axis Ax1 of the input side case 111 (the right end face in FIG. 4). The gap between the input part 103 and the input side end face of the rotation axis Ax1 of the input side case 111 is sealed by an input side oil seal 120.
出力側ケース112は、出力部102が回転可能となるように、出力側ベアリング121,122を介して出力部102を保持している。一対の出力側ベアリング121,122は、回転軸Ax2に沿って、間隔を空けて並べて配置されている。本実施形態では、出力部102としてのシャフトは、出力側ケース112を貫通しており、出力側ケース112における回転軸Ax1の出力側の端面(図4の左端面)からは、出力部102の先端部が突出する。出力側ケース112の回転軸Ax1の出力側の端面における、出力部102との間の隙間は、出力側オイルシール123にて塞がれている。 The output side case 112 holds the output part 102 via output side bearings 121, 122 so that the output part 102 can rotate. The pair of output side bearings 121, 122 are arranged side by side with a gap between them along the rotation axis Ax2. In this embodiment, the shaft serving as the output part 102 penetrates the output side case 112, and the tip of the output part 102 protrudes from the end face (left end face in FIG. 4) of the output side of the rotation axis Ax1 in the output side case 112. The gap between the output part 102 and the end face of the output side of the rotation axis Ax1 of the output side case 112 is sealed by an output side oil seal 123.
ここで、入力側ケース111及び出力側ケース112は、図4に示すように、波動歯車装置1の剛性内歯歯車2を回転軸Ax1に平行な方向の両側から挟んだ状態で、互いに結合される。具体的には、入力側ケース111は、剛性内歯歯車2に対して回転軸Ax1の入力側から接触し、出力側ケース112は、剛性内歯歯車2に対して回転軸Ax1の出力側から接触する。このように、入力側ケース111は、出力側ケース112との間に、剛性内歯歯車2を挟んだ状態で、複数の固定孔22を通して、ねじ(ボルト)にて出力側ケース112に対して締め付け固定される。これにより、入力側ケース111、出力側ケース112及び剛性内歯歯車2は、互いに結合されて一体化される。言い換えれば、剛性内歯歯車2は、入力側ケース111及び出力側ケース112と共に、アクチュエータ100の外郭を構成する。 Here, as shown in FIG. 4, the input side case 111 and the output side case 112 are connected to each other in a state in which the rigid internal gear 2 of the wave gear device 1 is sandwiched from both sides in a direction parallel to the rotation axis Ax1. Specifically, the input side case 111 contacts the rigid internal gear 2 from the input side of the rotation axis Ax1, and the output side case 112 contacts the rigid internal gear 2 from the output side of the rotation axis Ax1. In this way, the input side case 111 is fastened and fixed to the output side case 112 by screws (bolts) through the multiple fixing holes 22 with the rigid internal gear 2 sandwiched between the input side case 111 and the output side case 112. As a result, the input side case 111, the output side case 112, and the rigid internal gear 2 are connected to each other and integrated. In other words, the rigid internal gear 2, together with the input side case 111 and the output side case 112, constitute the outer shell of the actuator 100.
スプラインブッシュ113は、入力部103としてのシャフトをカム41に対して連結するための筒状の部品である。スプラインブッシュ113は、カム41に形成されたカム孔43に挿入され、スプラインブッシュ113には、入力部103としてのシャフトがスプラインブッシュ113を貫通するように挿入されている。ここで、スプラインブッシュ113は、回転軸Ax1を中心とする回転方向においては、カム41及び入力部103の両方に対する移動が規制されており、回転軸Ax1に平行な方向においては、少なくとも入力部103に対して移動可能である。これにより、入力部103とカム41との連結構造として、スプライン連結構造が実現される。よって、カム41は、入力部103に対して回転軸Ax1に沿って移動可能であって、回転軸Ax1を中心に入力部103と共に回転する。 The spline bush 113 is a cylindrical part for connecting the shaft serving as the input part 103 to the cam 41. The spline bush 113 is inserted into the cam hole 43 formed in the cam 41, and the shaft serving as the input part 103 is inserted into the spline bush 113 so as to pass through the spline bush 113. Here, the movement of the spline bush 113 relative to both the cam 41 and the input part 103 is restricted in the rotation direction centered on the rotation axis Ax1, and in the direction parallel to the rotation axis Ax1, it is movable at least relative to the input part 103. This realizes a spline connection structure as a connection structure between the input part 103 and the cam 41. Therefore, the cam 41 is movable along the rotation axis Ax1 relative to the input part 103, and rotates together with the input part 103 around the rotation axis Ax1.
本実施形態では、スプラインブッシュ113は、入力部103としてのシャフトを、カム41だけでなく、カバー部材5に対しても連結する。そのため、スプラインブッシュ113は、カム孔43だけでなく、カバー部材5に形成されたカバー孔53にも挿入される。ここで、スプラインブッシュ113は、回転軸Ax1を中心とする回転方向においては、カバー部材5及び入力部103の両方に対する移動が規制されており、回転軸Ax1に平行な方向においては、少なくとも入力部103に対して移動可能である。これにより、入力部103とカバー部材5との連結構造として、スプライン連結構造が実現される。よって、カバー部材5は、入力部103に対して回転軸Ax1に沿って移動可能であって、回転軸Ax1を中心に入力部103と共に回転する。 In this embodiment, the spline bushing 113 connects the shaft as the input portion 103 not only to the cam 41 but also to the cover member 5. Therefore, the spline bushing 113 is inserted not only into the cam hole 43 but also into the cover hole 53 formed in the cover member 5. Here, the movement of the spline bushing 113 relative to both the cover member 5 and the input portion 103 in the rotation direction centered on the rotation axis Ax1 is restricted, and in the direction parallel to the rotation axis Ax1, it is movable at least relative to the input portion 103. This realizes a spline connection structure as a connection structure between the input portion 103 and the cover member 5. Therefore, the cover member 5 is movable along the rotation axis Ax1 relative to the input portion 103 and rotates together with the input portion 103 around the rotation axis Ax1.
スペーサ114は、スプラインブッシュ113とカム41との隙間を埋める部品である。第1留め具115は、カム41及びカバー部材5からのスプラインブッシュ113の抜け止めを行う部品である。第1留め具115は、例えば、Eリングからなり、カバー部材5に対して回転軸Ax1の入力側から接触するように、スプラインブッシュ113に取り付けられる。第2留め具116は、スプラインブッシュ113からの入力部103の抜け止めを行う部品である。第2留め具116は、例えば、Eリングからなり、スプラインブッシュ113に対して回転軸Ax1の出力側から接触するように、入力部103に取り付けられる。 The spacer 114 is a part that fills the gap between the spline bushing 113 and the cam 41. The first fastener 115 is a part that prevents the spline bushing 113 from coming off the cam 41 and the cover member 5. The first fastener 115 is, for example, an E-ring, and is attached to the spline bushing 113 so as to contact the cover member 5 from the input side of the rotation axis Ax1. The second fastener 116 is a part that prevents the input part 103 from coming off the spline bushing 113. The second fastener 116 is, for example, an E-ring, and is attached to the input part 103 so as to contact the spline bushing 113 from the output side of the rotation axis Ax1.
取付板117は、可撓性外歯歯車3の底部322に出力部102としてのシャフトを取り付けるための部品である。具体的には、取付板117は、出力部102のフランジ部との間に、底部322における透孔34の周囲の部分を挟んだ状態で、複数の取付孔33を通して、ねじ(ボルト)にてフランジ部に対して締め付け固定される。これにより、可撓性外歯歯車3の底部322には、出力部102としてのシャフトが固定される。 The mounting plate 117 is a part for attaching the shaft serving as the output part 102 to the bottom part 322 of the flexible external gear 3. Specifically, the mounting plate 117 is fastened to the flange part of the output part 102 with screws (bolts) passing through the multiple mounting holes 33, with the area around the through hole 34 in the bottom part 322 sandwiched between the mounting plate 117 and the flange part of the output part 102. In this way, the shaft serving as the output part 102 is fixed to the bottom part 322 of the flexible external gear 3.
(3.3)カバー部材
次に、本実施形態に係る波動歯車装置1のカバー部材5(カバー体10)の構成について、図1A~図3Bを参照して、より詳細に説明する。
(3.3) Cover Member Next, the configuration of the cover member 5 (cover body 10) of the strain wave gear device 1 according to this embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1A to 3B.
カバー部材5は、ベアリング42を回転軸Ax1の一方側(入力側)からカバーする板状の部品である。カバー部材5は、非円形状(ここでは楕円形状)の部品である。カバー部材5は、少なくとも外周面が、平面視において楕円形状となる金属板からなる。カバー部材5は、回転軸Ax1の方向に所定の厚みを持つ。ただし、カバー部材5の厚みは、剛性内歯歯車2の厚みに比べて小さい(薄い)。これにより、カバー部材5は、可撓性外歯歯車3よりも高く、剛性内歯歯車2よりも低い剛性を持つ。 The cover member 5 is a plate-shaped part that covers the bearing 42 from one side (input side) of the rotation axis Ax1. The cover member 5 is a non-circular (elliptical) part. The cover member 5 is made of a metal plate with at least the outer circumferential surface that is elliptical in plan view. The cover member 5 has a predetermined thickness in the direction of the rotation axis Ax1. However, the thickness of the cover member 5 is smaller (thinner) than the thickness of the rigid internal gear 2. As a result, the cover member 5 has a higher rigidity than the flexible external gear 3 and a lower rigidity than the rigid internal gear 2.
カバー部材5は、ベース部51と、傘部52と、を有している。ベース部51は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、楕円形状となる金属板である。傘部52は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、カバー部材5の外周部となる環状の部位である。言い換えれば、傘部52の内側にベース部51が位置することになる。本実施形態では、傘部52についても、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、少なくともその外周形状が楕円形状に形成されている。本実施形態では、傘部52の外周形状及びベース部51の外周形状は、いずれもカム41の外周形状と相似形となる。また、ベース部51及び傘部52は1つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスなカバー部材5が実現される。 The cover member 5 has a base portion 51 and an umbrella portion 52. The base portion 51 is a metal plate that is elliptical when viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1. The umbrella portion 52 is an annular portion that is the outer periphery of the cover member 5 when viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1. In other words, the base portion 51 is located inside the umbrella portion 52. In this embodiment, the umbrella portion 52 is also formed with at least an elliptical outer periphery when viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1. In this embodiment, the outer periphery of the umbrella portion 52 and the outer periphery of the base portion 51 are both similar to the outer periphery of the cam 41. In addition, the base portion 51 and the umbrella portion 52 are integrally formed from a single metal member, thereby realizing a seamless cover member 5.
カバー部材5は、回転軸Ax1の入力側から少なくともベアリング42に対向するように配置されることで、ベアリング42を回転軸Ax1の入力側からカバーする。つまり、カバー部材5は、波動発生器4に対して、回転軸Ax1の入力側から重ね合わせるように組み合わされる。本実施形態では、回転軸Ax1に平行な方向において、カバー部材5の大部分が剛性内歯歯車2の厚み方向の両面間に収まるように、カバー部材5が波動発生器4と組み合わされる。図1Aに示すように、カバー部材5の厚み方向の一部のみが、剛性内歯歯車2から回転軸Ax1の入力側に突出する。これにより、カバー部材5は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から外輪421の内側への異物X1の進入を阻害する。ただし、カバー部材5は、ベアリング42の外輪421との間に一定以上の隙間G1を確保して、ベアリング42と対向するように配置される。そのため、カバー部材5は外輪421に接触することはない。 The cover member 5 is disposed so as to face at least the bearing 42 from the input side of the rotation axis Ax1, thereby covering the bearing 42 from the input side of the rotation axis Ax1. In other words, the cover member 5 is combined with the wave generator 4 so as to overlap from the input side of the rotation axis Ax1. In this embodiment, the cover member 5 is combined with the wave generator 4 so that most of the cover member 5 fits between both sides of the rigid internal gear 2 in the thickness direction in a direction parallel to the rotation axis Ax1. As shown in FIG. 1A, only a part of the thickness direction of the cover member 5 protrudes from the rigid internal gear 2 to the input side of the rotation axis Ax1. As a result, the cover member 5 prevents the foreign object X1 from entering from one side (input side) of the rotation axis Ax1 to the inside of the outer ring 421. However, the cover member 5 is disposed so as to face the bearing 42, with a certain or more gap G1 secured between the cover member 5 and the outer ring 421 of the bearing 42. Therefore, the cover member 5 does not come into contact with the outer ring 421.
本実施形態では、カバー部材5は、回転軸Ax1の一方側から見て、少なくとも波動発生器4の全体を覆うような形状及び大きさを有している。さらに、カバー部材5は、可撓性外歯歯車3と同等の外周形状を有している。そのため、カバー部材5は、図2Bに示すように、回転軸Ax1の入力側から見て、ベアリング42だけでなく、カム41も含めた波動発生器4の全体、更には可撓性外歯歯車3についても覆うことになる。 In this embodiment, the cover member 5 has a shape and size that covers at least the entire wave generator 4 when viewed from one side of the rotation axis Ax1. Furthermore, the cover member 5 has an outer peripheral shape that is the same as that of the flexible external gear 3. Therefore, as shown in FIG. 2B, when viewed from the input side of the rotation axis Ax1, the cover member 5 covers not only the bearing 42, but also the entire wave generator 4 including the cam 41, and also the flexible external gear 3.
このように、カバー部材5は、ベアリング42に対向する部位に、回転軸Ax1の一方側からみて、カム41に対応する非円形状の部位を有する。本実施形態では、ベース部51及び傘部52からなるカバー部材5の全体が、回転軸Ax1の一方側からみて、カム41と相似形となる非円形状(ここでは楕円形状)である。そのため、カバー部材5は、回転軸Ax1の入力側から見て、波動発生器4の全体を覆いながらも、波動発生器4からほとんどはみ出さない。さらに、カバー部材5から波動発生器4がはみ出すこともない。言い換えれば、カバー部材5と波動発生器4(カム41及びベアリング42)とは、図2Bに示すように、回転軸Ax1の一方側からみて、互いに相似形でかつ同一方向に長軸を持つ楕円形状を有する。 In this way, the cover member 5 has a non-circular portion corresponding to the cam 41 at a portion facing the bearing 42 when viewed from one side of the rotation axis Ax1. In this embodiment, the entire cover member 5 consisting of the base portion 51 and the umbrella portion 52 has a non-circular shape (here, an elliptical shape) similar to the cam 41 when viewed from one side of the rotation axis Ax1. Therefore, while the cover member 5 covers the entire wave generator 4 when viewed from the input side of the rotation axis Ax1, it hardly protrudes from the wave generator 4. Furthermore, the wave generator 4 does not protrude from the cover member 5. In other words, the cover member 5 and the wave generator 4 (cam 41 and bearing 42) have elliptical shapes that are similar to each other and have major axes in the same direction when viewed from one side of the rotation axis Ax1, as shown in FIG. 2B.
また、本実施形態では、上述したように、カバー部材5は、スプラインブッシュ113によって、入力部103としてのシャフトに連結される。そのため、ベース部51の中央部には、入力部103としてのシャフトを取り付けるためのカバー孔53が形成されている。カバー孔53は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、カム41のカム孔43と同一の形状を有している。 In addition, in this embodiment, as described above, the cover member 5 is connected to the shaft serving as the input portion 103 by the spline bushing 113. Therefore, a cover hole 53 for attaching the shaft serving as the input portion 103 is formed in the center of the base portion 51. The cover hole 53 has the same shape as the cam hole 43 of the cam 41 when viewed from one side (the input side) of the rotation axis Ax1.
本実施形態では、カバー部材5は、カム41と等速で回転する。つまり、カバー部材5は、カム41と共に、剛性内歯歯車2に対して相対的に回転する。そのため、回転軸Ax1の入力側から見て、カム41が回転軸Ax1を中心に時計回りに1周(360度)回転すると、カバー部材5についても回転軸Ax1を中心に時計回りに1周(360度)回転する。本実施形態では、上述したように、入力部103とカム41及びカバー部材5との連結構造として、スプライン連結構造が用いられており、これにより、カバー部材5は、カム41と等速で回転する。さらに、カバー部材5とカム41とが等速で回転することで、カバー部材5と波動発生器4(カム41及びベアリング42)とは、回転軸Ax1の一方側からみて、互いに相似形でかつ同一方向に長軸を持つ楕円形状を維持することになる。 In this embodiment, the cover member 5 rotates at the same speed as the cam 41. That is, the cover member 5 rotates together with the cam 41 relative to the rigid internal gear 2. Therefore, when the cam 41 rotates one revolution (360 degrees) clockwise around the rotation axis Ax1 as viewed from the input side of the rotation axis Ax1, the cover member 5 also rotates one revolution (360 degrees) clockwise around the rotation axis Ax1. In this embodiment, as described above, a spline connection structure is used as the connection structure between the input part 103, the cam 41, and the cover member 5, so that the cover member 5 rotates at the same speed as the cam 41. Furthermore, by rotating the cover member 5 and the cam 41 at the same speed, the cover member 5 and the wave generator 4 (cam 41 and bearing 42) maintain an elliptical shape that is similar to each other and has a major axis in the same direction as viewed from one side of the rotation axis Ax1.
次に、ベース部51の形状について更に詳しく説明する。ベース部51は、回転軸Ax1の出力側の表面の外周部に窪み部511を有している。窪み部511は、図3Aに示すように、ベース部51の外周部において、回転軸Ax1の出力側の表面が凹むような段差を形成する。窪み部511は、ベース部51の周方向の全周にわたって形成されている。ここで、窪み部511の側面と底面とは互いに直交する。そのため、窪み部511内には、図1Bに示すように、断面視において直角となる「入隅」が形成される。 Next, the shape of the base portion 51 will be described in more detail. The base portion 51 has a recessed portion 511 on the outer periphery of the surface on the output side of the rotation axis Ax1. As shown in FIG. 3A, the recessed portion 511 forms a step on the outer periphery of the base portion 51 such that the surface on the output side of the rotation axis Ax1 is recessed. The recessed portion 511 is formed around the entire circumferential direction of the base portion 51. Here, the side and bottom surfaces of the recessed portion 511 are perpendicular to each other. Therefore, an "inner corner" that is a right angle in cross section is formed within the recessed portion 511, as shown in FIG. 1B.
ベース部51は、このような窪み部511内に、ベアリング42の外輪421の角部が収まるように、波動発生器4と組み合わされる。つまり、図1Bに示すように、ベース部51の窪み部511には、外輪421における回転軸Ax1の入力側の端面における内側の角部が、収容されることになる。本実施形態では、カバー部材5とベアリング42の外輪421との隙間G1は、窪み部511内において最小となる。ただし、カバー部材5は、ベアリング42の外輪421との間に隙間G1を確保した状態でベアリング42と対向しており、窪み部511内においても、カバー部材5と外輪421とが接触することはない。より詳細には、窪み部511の側面と外輪421の内周面424との間には、ラジアル方向(回転軸Ax1に直交する方向)の隙間G11が存在する。さらに、窪み部511の底面と外輪421における回転軸Ax1の入力側の端面との間には、スラスト方向(回転軸Ax1に平行な方向)の隙間G12が存在する。カバー部材5と外輪421との間の隙間G1は、これらの隙間G11及び隙間G12を含んでいる。 The base part 51 is combined with the wave generator 4 so that the corners of the outer ring 421 of the bearing 42 are accommodated in the recess 511. That is, as shown in FIG. 1B, the recess 511 of the base part 51 accommodates the inner corners of the input side end face of the rotation axis Ax1 of the outer ring 421. In this embodiment, the gap G1 between the cover member 5 and the outer ring 421 of the bearing 42 is smallest in the recess 511. However, the cover member 5 faces the bearing 42 with the gap G1 secured between the cover member 5 and the outer ring 421 of the bearing 42, and the cover member 5 and the outer ring 421 do not come into contact with each other even in the recess 511. More specifically, a radial gap G11 (perpendicular to the rotation axis Ax1) exists between the side surface of the recess 511 and the inner peripheral surface 424 of the outer ring 421. Furthermore, a gap G12 in the thrust direction (direction parallel to the rotation axis Ax1) exists between the bottom surface of the recess 511 and the input side end face of the rotation axis Ax1 of the outer ring 421. The gap G1 between the cover member 5 and the outer ring 421 includes these gaps G11 and G12.
隙間G11及び隙間G12は、いずれも各部品の加工誤差及び組立誤差を考慮しても干渉しない程度の寸法に設定され、一例として、0.05mm以上1.0mm以下に設定される。隙間G11及び隙間G12は、いずれも0.1mm以上であることがより好ましく、0.5mm以下であることがより好ましい。 The gaps G11 and G12 are both set to dimensions that do not interfere with each other even when taking into account the processing and assembly errors of each part, and are set to 0.05 mm or more and 1.0 mm or less, for example. It is more preferable that the gaps G11 and G12 are both 0.1 mm or more, and more preferably 0.5 mm or less.
そして、窪み部511は、ベース部51の周方向の全周にわたって形成されている。また、本実施形態では、カバー部材5の全体が、回転軸Ax1の一方側からみて、カム41と相似形となる楕円形状である。そのため、外輪421の周方向の全周にわたって、上述したような隙間G1が確保されることになる。つまり、外輪421の周方向においては、隙間G1は略均一に確保される。 The recessed portion 511 is formed around the entire circumference of the base portion 51. In this embodiment, the entire cover member 5 has an elliptical shape similar to the cam 41 when viewed from one side of the rotation axis Ax1. Therefore, the above-mentioned gap G1 is ensured around the entire circumference of the outer ring 421. In other words, the gap G1 is ensured approximately uniformly around the circumference of the outer ring 421.
また、ベース部51は、回転軸Ax1の出力側の表面のうち、窪み部511の内側となる領域にくびれ部512を有している。くびれ部512は、図3Aに示すように、ベース部51の中央部を除き、回転軸Ax1の出力側の表面を窪ませることで、ベース部51の厚みをベース部51の中央部よりも小さく(薄く)した部分である。くびれ部512は、ベース部51の周方向の全周にわたって形成されている。くびれ部512によれば、カバー部材5として必要な剛性を確保しながらも、カバー部材5の軽量化を図ることができる。 The base portion 51 also has a constricted portion 512 in the area inside the recessed portion 511 on the surface on the output side of the rotation axis Ax1. As shown in FIG. 3A, the constricted portion 512 is a portion in which the thickness of the base portion 51 is made smaller (thinner) than the central portion of the base portion 51 by recessing the surface on the output side of the rotation axis Ax1 except for the central portion of the base portion 51. The constricted portion 512 is formed around the entire circumferential direction of the base portion 51. The constricted portion 512 makes it possible to reduce the weight of the cover member 5 while ensuring the rigidity required for the cover member 5.
さらに、ベース部51は、回転軸Ax1の入力側の表面のうち、カバー孔53の周囲の環状の領域に凹部513を有している。凹部513は、図3Bに示すように、ベース部51の中央部を除き、回転軸Ax1の入力側の表面を窪ませることで、ベース部51の厚みをベース部51の中央部よりも小さく(薄く)する。凹部513は、ベース部51の周方向の全周にわたって形成されている。凹部513によれば、カバー部材5として必要な剛性を確保しながらも、カバー部材5の軽量化を図ることができる。 Furthermore, the base portion 51 has a recess 513 in an annular region around the cover hole 53 on the surface on the input side of the rotation axis Ax1. As shown in FIG. 3B, the recess 513 is formed by recessing the surface on the input side of the rotation axis Ax1 except for the center of the base portion 51, making the thickness of the base portion 51 smaller (thinner) than that of the center of the base portion 51. The recess 513 is formed around the entire circumferential circumference of the base portion 51. The recess 513 allows the cover member 5 to be made lighter while still ensuring the rigidity required for the cover member 5.
次に、傘部52の形状について更に詳しく説明する。傘部52は、図1Bに示すように、ベアリング42側から回転軸Ax1の一方側(入力側)に向けて、回転軸Ax1からの距離が徐々に大きくなるように形成されている。つまり、傘部52は、ベアリング42から離れるほどに、回転軸Ax1からの距離(半径)が徐々に大きくなるように、回転軸Ax1に対して傾斜した外周面521を有している。そのため、傘部52は、図1Bに示すように、断面視において三角形状となる。このような傘部52は、カバー部材5の周方向の全周にわたって形成されている。 Next, the shape of the umbrella portion 52 will be described in more detail. As shown in FIG. 1B, the umbrella portion 52 is formed so that the distance from the rotation axis Ax1 gradually increases from the bearing 42 side toward one side (input side) of the rotation axis Ax1. In other words, the umbrella portion 52 has an outer peripheral surface 521 that is inclined with respect to the rotation axis Ax1 so that the distance (radius) from the rotation axis Ax1 gradually increases the farther away from the bearing 42. Therefore, the umbrella portion 52 has a triangular shape in cross section as shown in FIG. 1B. Such an umbrella portion 52 is formed around the entire circumference of the cover member 5 in the circumferential direction.
カバー部材5は、傘部52においても、ベアリング42の外輪421、更には可撓性外歯歯車3及び剛性内歯歯車2に対して、所定の隙間を確保するように構成されている。外輪421、可撓性外歯歯車3及び剛性内歯歯車2のうち、傘部52との隙間が最も狭くなるのは、剛性内歯歯車2に設けられた案内部23である。案内部23は、傘部52と一定以上の隙間を介して対向する。案内部23は、図1Bに示すように、剛性内歯歯車2の内歯21における回転軸Ax1の入力側の端面から、回転軸Ax1の入力側に突出した部位である。 The cover member 5 is configured to ensure a predetermined gap even in the umbrella portion 52 with respect to the outer ring 421 of the bearing 42, and further with respect to the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2. Of the outer ring 421, the flexible external gear 3, and the rigid internal gear 2, the guide portion 23 provided on the rigid internal gear 2 has the narrowest gap with the umbrella portion 52. The guide portion 23 faces the umbrella portion 52 with a certain gap or more between it and the guide portion 23. As shown in FIG. 1B, the guide portion 23 is a portion that protrudes from the end face of the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 on the input side of the rotation axis Ax1 toward the input side of the rotation axis Ax1.
案内部23は、回転軸Ax1の一方側(入力側)に向けて、回転軸Ax1からの距離(半径)が徐々に大きくなるように、回転軸Ax1に対して傾斜した傾斜面231を有している。案内部23の傾斜面231は、傘部52の外周面521と平行である。これにより、傘部52は、案内部23において剛性内歯歯車2との隙間を狭めつつも、剛性内歯歯車2との間に一定以上の隙間を確保することができる。傘部52と案内部23との間の隙間(間隔)は、各部品の加工誤差及び組立誤差を考慮しても干渉しない程度の寸法に設定され、一例として、0.05mm以上1.0mm以下に設定される。傘部52と案内部23との間の隙間(間隔)は、0.1mm以上であることがより好ましく、0.5mm以下であることがより好ましい。本実施形態では、案内部23及び剛性内歯歯車2は1つの金属部材にて一体に形成されている。 The guide portion 23 has an inclined surface 231 inclined with respect to the rotation axis Ax1 so that the distance (radius) from the rotation axis Ax1 gradually increases toward one side (input side) of the rotation axis Ax1. The inclined surface 231 of the guide portion 23 is parallel to the outer peripheral surface 521 of the umbrella portion 52. As a result, the umbrella portion 52 can secure a certain amount of gap between the rigid internal gear 2 and the guide portion 23 while narrowing the gap between the rigid internal gear 2 and the guide portion 23. The gap (spacing) between the umbrella portion 52 and the guide portion 23 is set to a dimension that does not interfere with each other even when considering the processing error and assembly error of each part, and is set to 0.05 mm or more and 1.0 mm or less, as an example. The gap (spacing) between the umbrella portion 52 and the guide portion 23 is more preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.5 mm or less. In this embodiment, the guide portion 23 and the rigid internal gear 2 are integrally formed from one metal member.
ところで、本実施形態では、カバー部材5は、液体を通さないように構成されている。言い換えれば、液体はカバー部材5にて遮蔽され、カバー部材5を透過しない。本開示でいう「液体」は、液状又はゲル状の物質を含む。ここでいう「ゲル状」は、液体と固体との中間の性質を有する状態を意味し、液相と固相との2つの相からなるコロイド(colloid)の状態を含む。例えば、分散媒が液相であって、分散質が液相であるエマルション(emulsion)、分散質が固相であるサスペンション(suspension)等の、ゲル(gel)又はゾル(sol)と呼ばれる状態が「ゲル状」に含まれる。また、分散媒が固相であって、分散質が液相である状態も、「ゲル状」に含まれる。つまり、カバー部材5で遮蔽される液体は、温度と圧力が一定ならば体積は一定であって、定まった形状を持たない流体としての性質を持つ物体である。言い換えれば、カバー部材5で遮蔽される液体は、気体以外の流体(流動体)である。ここでいう「流体」は、ニュートン流体と非ニュートン流体との両方を含む。 In this embodiment, the cover member 5 is configured to not allow liquid to pass through. In other words, the liquid is blocked by the cover member 5 and does not pass through the cover member 5. In this disclosure, the "liquid" includes liquid or gel-like substances. The "gel-like" here means a state having intermediate properties between liquid and solid, and includes a colloidal state consisting of two phases, a liquid phase and a solid phase. For example, the "gel-like" includes a state called a gel or sol, such as an emulsion in which the dispersion medium is in a liquid phase and the dispersoid is in a liquid phase, and a suspension in which the dispersoid is in a solid phase. The "gel-like" also includes a state in which the dispersion medium is in a solid phase and the dispersoid is in a liquid phase. In other words, the liquid blocked by the cover member 5 is an object that has a constant volume if the temperature and pressure are constant and has the properties of a fluid that does not have a fixed shape. In other words, the liquid blocked by the cover member 5 is a fluid (fluid) other than a gas. "Fluid" here includes both Newtonian and non-Newtonian fluids.
波動歯車装置1において、例えば、内歯21と外歯31との噛み合い部位、及びベアリング42の外輪421と内輪422との間等には、液状又はゲル状の潤滑剤54(図5A参照)が注入されている。潤滑剤54は液体であるため、カバー部材5は、少なくとも潤滑剤54を遮蔽することになる。そのため、カバー部材5への潤滑剤54の浸潤が生じにくくなる。 In the wave gear device 1, for example, liquid or gel-like lubricant 54 (see FIG. 5A) is injected into the meshing portions between the internal teeth 21 and the external teeth 31, and between the outer ring 421 and the inner ring 422 of the bearing 42, etc. Since the lubricant 54 is a liquid, the cover member 5 at least blocks the lubricant 54. This makes it difficult for the lubricant 54 to seep into the cover member 5.
また、本実施形態では、カバー部材5は、撥油性を有する。カバー部材5は、全体に撥油性を有していてもよいが、少なくとも一部に撥油性を有してればよい。本実施形態では、カバー部材5に対して、部分的に、例えば、フッ素化合物による撥油コーティングが施されており、カバー部材5のうち撥油コーティングされた部位が撥油性を有することになる。具体的には、カバー部材5のうち傘部52の外周面521は、撥油性を有している。一例として、カバー部材5の撥油性を有する部位に、潤滑剤54としての潤滑油(オイル)を付着させた際に、潤滑剤54の液滴に対するカバー部材5の静的接触角、つまりカバー部材5の対油接触角は25度以上になることが好ましい。ここでいう「対油接触角」は、油に対する接触角、つまり、潤滑剤54(潤滑油)からなる油滴が、固体表面(カバー部材5の撥油性を有する部位の表面)に付着したときに、油滴と固体表面とで形成される角度を意味する。 In addition, in this embodiment, the cover member 5 has oil repellency. The cover member 5 may have oil repellency in its entirety, but at least a part of it may have oil repellency. In this embodiment, the cover member 5 is partially coated with an oil repellent coating, for example, a fluorine compound, and the oil repellent coated part of the cover member 5 has oil repellency. Specifically, the outer peripheral surface 521 of the umbrella portion 52 of the cover member 5 has oil repellency. As an example, when a lubricant (oil) as the lubricant 54 is applied to the oil repellent part of the cover member 5, the static contact angle of the cover member 5 with the droplet of the lubricant 54, that is, the contact angle of the cover member 5 with the oil, is preferably 25 degrees or more. The "oil contact angle" here means the contact angle with oil, that is, the angle formed by the oil droplet and the solid surface when the oil droplet made of the lubricant 54 (lubricant) adheres to the solid surface (the surface of the part of the cover member 5 with oil repellency).
(4)作用
次に、本実施形態に係る波動歯車装置1の作用について、図5A及び図5Bを参照して説明する。
(4) Operation Next, the operation of the strain wave gear device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
図5A及び図5Bは、図1Bにおけるカバー部材5の傘部52周辺の拡大図である。図5A及び図5Bにおいては、カバー部材5の機能を説明するために、カバー部材5にて外輪421の内側への進入が阻害される異物X1を例示しているが、波動歯車装置1の構成要素に異物X1を含む趣旨ではない。また、図5A及び図5Bにおいては、外輪421とカバー部材5との間に保持された潤滑剤54を図示しているが、潤滑剤54の形状及び量を図示する態様に規定する趣旨ではない。 Figures 5A and 5B are enlarged views of the periphery of the umbrella portion 52 of the cover member 5 in Figure 1B. In order to explain the function of the cover member 5, Figures 5A and 5B illustrate a foreign object X1 that is prevented from entering the inside of the outer ring 421 by the cover member 5, but this is not intended to include the foreign object X1 as a component of the wave gear device 1. Also, Figures 5A and 5B illustrate a lubricant 54 held between the outer ring 421 and the cover member 5, but this is not intended to stipulate the shape and amount of the lubricant 54 in the manner illustrated.
カバー部材5は、上述したように、回転軸Ax1の入力側から少なくともベアリング42に対向するように配置されることで、ベアリング42を回転軸Ax1の入力側からカバーしている。これにより、カバー部材5は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から外輪421の内側への異物X1の進入を阻害する。したがって、例えば、内歯21と外歯31との間で生じる摩耗等により金属粉又は窒化物等の異物X1が生じることがあっても、外輪421の内側(外輪421と内輪422との間)への異物X1の進入が生じにくい。 As described above, the cover member 5 is disposed so as to face at least the bearing 42 from the input side of the rotating shaft Ax1, thereby covering the bearing 42 from the input side of the rotating shaft Ax1. As a result, the cover member 5 prevents the intrusion of foreign matter X1 from one side (the input side) of the rotating shaft Ax1 into the inside of the outer ring 421. Therefore, even if foreign matter X1 such as metal powder or nitrides is generated due to wear or the like occurring between the internal teeth 21 and the external teeth 31, the foreign matter X1 is unlikely to intrude into the inside of the outer ring 421 (between the outer ring 421 and the inner ring 422).
特に、波動歯車装置1においては、内歯21と外歯31との噛み合いによる動力伝達は、歯形方向にも歯筋方向にも滑りを伴うため、摩耗による異物X1が発生しやすい。さらに、潤滑剤54が用いられているものの、波動歯車装置1で使用される回転数領域での潤滑剤54の流れる速度は比較的低く、発生した異物X1が潤滑剤54で洗い流される効果も期待しにくい。このような異物X1が、ベアリング42内に進入するようなことがあれば、ベアリング42の外輪421、内輪422及び転動体423のいずれかの表面に損傷が生じ、波動歯車装置1の信頼性に影響する可能性がある。つまり、異物X1がベアリング42の外輪421と内輪422との間に進入すると、転動体423による異物X1の噛み込みが生じ、外輪421、内輪422及び転動体423のいずれかの表面に損傷を生じる可能性がある。本実施形態に係る波動歯車装置1は、カバー部材5により、ベアリング42への異物X1の進入を抑制するので、信頼性の低下が生じにくくなる。 In particular, in the wave gear device 1, power transmission by meshing between the internal teeth 21 and the external teeth 31 involves slippage in both the tooth profile direction and the tooth trace direction, so that foreign matter X1 is likely to be generated due to wear. Furthermore, although a lubricant 54 is used, the flow speed of the lubricant 54 in the rotational speed range used in the wave gear device 1 is relatively low, and it is difficult to expect the effect of washing away the generated foreign matter X1 with the lubricant 54. If such foreign matter X1 enters the bearing 42, damage will occur to the surface of any of the outer ring 421, inner ring 422, and rolling element 423 of the bearing 42, which may affect the reliability of the wave gear device 1. In other words, if the foreign matter X1 enters between the outer ring 421 and inner ring 422 of the bearing 42, the foreign matter X1 will be caught by the rolling element 423, and damage may occur to the surface of any of the outer ring 421, inner ring 422, and rolling element 423. In the wave gear device 1 according to this embodiment, the cover member 5 prevents foreign matter X1 from entering the bearing 42, making it less likely that reliability will decrease.
一例として、外輪421の内周面(転動面)に、異物X1の噛み込みによるフレーキングが生じた場合、ベアリング42としての機能に障害が発生し、波動歯車装置1としての動作に支障が出る可能性がある。本実施形態に係る波動歯車装置1では、カバー部材5により、このようなベアリング42内での異物X1の噛み込みを圧倒的に減らすことができるため、波動歯車装置1の信頼性の向上につながる。特に長期間の使用に際しても信頼性の低下が生じにくいため、ひいては、波動歯車装置1の長寿命化、及び高性能化にもつながる。 As an example, if flaking occurs on the inner circumferential surface (rolling surface) of the outer ring 421 due to the ingress of foreign matter X1, this may impair the function of the bearing 42 and interfere with the operation of the harmonic gear device 1. In the harmonic gear device 1 according to this embodiment, the cover member 5 can drastically reduce the ingress of foreign matter X1 into the bearing 42, which leads to improved reliability of the harmonic gear device 1. In particular, reliability is less likely to decrease even during long-term use, which ultimately leads to a longer life and higher performance of the harmonic gear device 1.
しかも、カバー部材5は、ベアリング42の外輪421との間に一定以上の隙間G1を確保しており、外輪421に接触することはない。そのため、波動歯車装置1の駆動時において、カバー部材5とベアリング42の外輪421との間に相対的な移動が生じたとしても、カバー部材5と外輪421との間に摩擦抵抗、及びカバー部材5又は外輪421の摩耗等が生じにくい。つまり、本実施形態では、カバー部材5はカム41と共に回転し、外輪421は可撓性外歯歯車3と共に回転するため、カバー部材5と外輪421との間には、カム41と可撓性外歯歯車3との間の回転数の差(減速比)に応じた相対的な回転が生じる。このとき、カバー部材5と外輪421との間に隙間G1を確保されていることで、摩擦抵抗、及びカバー部材5又は外輪421の摩耗等が生じにくく、カバー部材5を設けたことによる波動歯車装置1の動作への不具合が生じにくい。 Moreover, the cover member 5 secures a certain gap G1 between the cover member 5 and the outer ring 421 of the bearing 42, and does not come into contact with the outer ring 421. Therefore, even if a relative movement occurs between the cover member 5 and the outer ring 421 of the bearing 42 when the harmonic gear device 1 is driven, frictional resistance between the cover member 5 and the outer ring 421 and wear of the cover member 5 or the outer ring 421 are unlikely to occur. In other words, in this embodiment, the cover member 5 rotates with the cam 41, and the outer ring 421 rotates with the flexible external gear 3, so that a relative rotation occurs between the cover member 5 and the outer ring 421 according to the difference in the number of rotations (reduction ratio) between the cam 41 and the flexible external gear 3. At this time, since the gap G1 is secured between the cover member 5 and the outer ring 421, frictional resistance and wear of the cover member 5 or the outer ring 421 are unlikely to occur, and the provision of the cover member 5 is unlikely to cause a malfunction in the operation of the harmonic gear device 1.
カバー部材5と外輪421との間の相対的な回転数は、カム41と可撓性外歯歯車3との間の回転数の差(減速比)にもよるが、比較的高い減速比であれば、カバー部材5と外輪421との間の相対的な回転数も大きくなる。その結果、カバー部材5と外輪421との間に摩擦抵抗が生じると、波動歯車装置1における動力伝達効率が著しく低下し、寒冷地等の過酷な環境下では始動性能にも影響が出る可能性がある。本実施形態に係る波動歯車装置1では、カバー部材5と外輪421との間の隙間G1により、このような摩擦抵抗による不具合が生じにくく、波動歯車装置1としての信頼性が大幅に向上する。 The relative rotational speed between the cover member 5 and the outer ring 421 depends on the difference in rotational speed between the cam 41 and the flexible external gear 3 (reduction ratio), but if the reduction ratio is relatively high, the relative rotational speed between the cover member 5 and the outer ring 421 will also be large. As a result, if frictional resistance occurs between the cover member 5 and the outer ring 421, the power transmission efficiency of the wave gear device 1 will decrease significantly, and starting performance may also be affected in harsh environments such as cold regions. In the wave gear device 1 of this embodiment, the gap G1 between the cover member 5 and the outer ring 421 makes it less likely for such frictional resistance to cause problems, and the reliability of the wave gear device 1 is greatly improved.
ところで、本実施形態に係る波動歯車装置1においては、上述したように、例えば、内歯21と外歯31との噛み合い部分、及びベアリング42の外輪421と内輪422との間等には、液状又はゲル状の潤滑剤54が注入されている。一例として、潤滑剤54は、液状の潤滑油(オイル)である。そして、波動歯車装置1の使用時においては、潤滑剤54は、図5A及び図5Bに示すように、ベアリング42の外輪421とカバー部材5との間にも入り込む。具体的には、潤滑剤54は、外輪421とカバー部材5との間の隙間G1(図1B参照)の少なくとも一部に入り込み、隙間G1の少なくとも一部を封止する。要するに、本実施形態では、外輪421とカバー部材5との間の隙間G1の少なくとも一部に潤滑剤54が充填されている。 In the strain wave gear device 1 according to this embodiment, as described above, for example, the meshing portion between the internal teeth 21 and the external teeth 31, and between the outer ring 421 and the inner ring 422 of the bearing 42, etc., are filled with a liquid or gel-like lubricant 54. As an example, the lubricant 54 is a liquid lubricant (oil). When the strain wave gear device 1 is in use, the lubricant 54 also enters between the outer ring 421 of the bearing 42 and the cover member 5, as shown in Figures 5A and 5B. Specifically, the lubricant 54 enters at least a part of the gap G1 (see Figure 1B) between the outer ring 421 and the cover member 5, and seals at least a part of the gap G1. In short, in this embodiment, at least a part of the gap G1 between the outer ring 421 and the cover member 5 is filled with the lubricant 54.
図5A及び図5Bの例では、潤滑剤54は、外輪421とカバー部材5との間のラジアル方向の隙間G11、及びスラスト方向の隙間G12との両方を埋めるように、隙間G1の全体に充填されている。さらに、本実施形態では、外輪421の周方向の全周にわたって形成された隙間G1の全体に、潤滑剤54が充填されている。カバー部材5に対して、回転軸Ax1の入力側(図5Aの右側)の空間と、回転軸Ax1の出力側(図5Aの左側)の空間とは、隙間G1を通してつながり得る。このように、カバー部材5の内側と外側とをつなぐ隘路を形成する隙間G1が、潤滑剤54で埋められることになる。そのため、回転軸Ax1の入力側の空間と、回転軸Ax1の出力側の空間とは、潤滑剤54にて遮蔽されることになる。したがって、回転軸Ax1の一方側(入力側)から外輪421の内側への異物X1の進入が、より確実に阻害されることになる。 5A and 5B, the lubricant 54 is filled in the entire gap G1 so as to fill both the radial gap G11 between the outer ring 421 and the cover member 5 and the thrust gap G12. Furthermore, in this embodiment, the lubricant 54 is filled in the entire gap G1 formed around the entire circumference of the outer ring 421. The space on the input side (right side of FIG. 5A) of the rotating shaft Ax1 and the space on the output side (left side of FIG. 5A) of the rotating shaft Ax1 can be connected through the gap G1 with respect to the cover member 5. In this way, the gap G1 forming a bottleneck connecting the inside and outside of the cover member 5 is filled with the lubricant 54. Therefore, the space on the input side of the rotating shaft Ax1 and the space on the output side of the rotating shaft Ax1 are shielded by the lubricant 54. Therefore, the intrusion of the foreign matter X1 from one side (input side) of the rotating shaft Ax1 to the inside of the outer ring 421 is more reliably prevented.
ここで、潤滑剤54は、外輪421とカバー部材5との間の隙間G1に毛細管現象により保持されている。つまり、外輪421とカバー部材5との間の隙間G1は、比較的狭く、この隙間G1に潤滑剤54が充填された状態では、毛細管現象によって、潤滑剤54は隙間G1内に保持されることになる。そのため、隙間G1が潤滑剤54で埋められた状態が維持される。毛細管現象による保持力の大きさは、外輪421及びカバー部材5と潤滑剤54との間の「ぬれ性」によっても変化する。そこで、カバー部材5のうち、少なくとも隙間G1に面する部位、つまり窪み部511の側面及び窪み部511の底面は、撥油性を有しないことが好ましい。 Here, the lubricant 54 is held in the gap G1 between the outer ring 421 and the cover member 5 by capillary action. In other words, the gap G1 between the outer ring 421 and the cover member 5 is relatively narrow, and when the gap G1 is filled with the lubricant 54, the lubricant 54 is held in the gap G1 by capillary action. Therefore, the gap G1 is maintained in a state filled with the lubricant 54. The magnitude of the holding force due to the capillary action also changes depending on the "wettability" between the outer ring 421 and the cover member 5 and the lubricant 54. Therefore, it is preferable that at least the portion of the cover member 5 facing the gap G1, that is, the side surface of the recessed portion 511 and the bottom surface of the recessed portion 511, does not have oil repellency.
また、本実施形態に係る波動歯車装置1では、カバー部材5が傘部52を有するので、遠心力によって異物X1を外方へ振り切る作用も期待できる。つまり、傘部52は、ベアリング42側から回転軸Ax1の入力側に向けて、回転軸Ax1からの距離が徐々に大きくなるように形成されている。そのため、例えば、内歯21と外歯31との間で生じる摩耗等により金属粉又は窒化物等の異物X1が生じ、この異物X1が傘部52の外周面521に付着することがあっても、異物X1を外方(回転軸Ax1の入力側)へ振り切ることが可能である。 In addition, in the wave gear device 1 according to this embodiment, the cover member 5 has an umbrella portion 52, so that the umbrella portion 52 is expected to have the effect of shaking off the foreign matter X1 outward by centrifugal force. In other words, the umbrella portion 52 is formed so that the distance from the rotation axis Ax1 gradually increases from the bearing 42 side toward the input side of the rotation axis Ax1. Therefore, even if foreign matter X1 such as metal powder or nitride is generated due to wear or the like that occurs between the internal teeth 21 and the external teeth 31 and this foreign matter X1 adheres to the outer peripheral surface 521 of the umbrella portion 52, it is possible to shake off the foreign matter X1 outward (to the input side of the rotation axis Ax1).
つまり、傘部52の外周面521に付着した異物X1には、カバー部材5の回転に伴って、回転軸Ax1から離れる向きの遠心力が作用する。これにより、傘部52の外周面521に付着した異物X1は、図5Aに示すように、外周面521に沿って回転軸Ax1から離れる向き、つまり回転軸Ax1の入力側に向けて移動する。結果的に、異物X1は、ベアリング42から離れる向きに移動することになり、最終的には、図5Bに示すように、カバー部材5よりも回転軸Ax1の入力側へと排出される。このとき、異物X1は、傘部52の外周面521と案内部23の傾斜面231との間を通って排出される。言い換えれば、傘部52と案内部23との間の隙間は、異物X1の排出路を構成する。このような傘部52の機能によれば、発生した異物X1を、カバー部材5の外方へと振り切ることができるため、カバー部材5の内側に異物X1がたまりにくくなる。 In other words, as the cover member 5 rotates, centrifugal force acts on the foreign object X1 attached to the outer peripheral surface 521 of the umbrella portion 52 in a direction away from the rotation axis Ax1. As a result, the foreign object X1 attached to the outer peripheral surface 521 of the umbrella portion 52 moves along the outer peripheral surface 521 in a direction away from the rotation axis Ax1, that is, toward the input side of the rotation axis Ax1, as shown in FIG. 5A. As a result, the foreign object X1 moves in a direction away from the bearing 42, and is finally discharged to the input side of the rotation axis Ax1 from the cover member 5, as shown in FIG. 5B. At this time, the foreign object X1 is discharged through between the outer peripheral surface 521 of the umbrella portion 52 and the inclined surface 231 of the guide portion 23. In other words, the gap between the umbrella portion 52 and the guide portion 23 forms a discharge path for the foreign object X1. According to such a function of the umbrella portion 52, the generated foreign object X1 can be shaken off to the outside of the cover member 5, so that the foreign object X1 is less likely to accumulate inside the cover member 5.
さらに、カバー部材5は、上述したように、傘部52の外周面521に撥油性を有している。そのため、特に、潤滑剤54等により油分を帯びた異物X1にあっては、傘部52上にとどまりにくくなり、カバー部材5の外方へと振り切りやすくなる。 Furthermore, as described above, the cover member 5 has oil-repellent properties on the outer peripheral surface 521 of the umbrella portion 52. Therefore, foreign matter X1 that is oily due to the lubricant 54 or the like is less likely to remain on the umbrella portion 52 and is more likely to be shaken off to the outside of the cover member 5.
(5)適用例
次に、本実施形態に係る波動歯車装置1及びアクチュエータ100の適用例について、図6を参照して説明する。
(5) Application Examples Next, application examples of the strain wave gear device 1 and the actuator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.
図6は、本実施形態に係る波動歯車装置1を用いたロボット9の一例を示す断面図である。このロボット9は、水平多関節ロボット、いわゆるスカラ(SCARA:Selective Compliance Assembly Robot Arm)型ロボットである。 Figure 6 is a cross-sectional view showing an example of a robot 9 using the strain wave gear device 1 according to this embodiment. This robot 9 is a horizontal articulated robot, a so-called SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) type robot.
図6に示すように、ロボット9は、2つの波動歯車装置1と、リンク91と、を備えている。2つの波動歯車装置1は、ロボット9における2箇所の関節部にそれぞれ設けられている。リンク91は、2箇所の関節部を連結する。図6の例では、波動歯車装置1は、カップ型ではなく、シルクハット型の波動歯車装置からなる。つまり、図6に例示する波動歯車装置1では、シルクハット状に形成された可撓性外歯歯車3を用いている。また、図6では、カバー部材5の図示を省略する。 As shown in FIG. 6, the robot 9 is equipped with two wave gear devices 1 and a link 91. The two wave gear devices 1 are provided at two joints in the robot 9, respectively. The link 91 connects the two joints. In the example of FIG. 6, the wave gear device 1 is a top hat type wave gear device, not a cup type. In other words, the wave gear device 1 illustrated in FIG. 6 uses a flexible external gear 3 formed in a top hat shape. Also, the cover member 5 is not illustrated in FIG. 6.
(6)変形例
実施形態1は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。以下、実施形態1の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
(6) Modifications The first embodiment is merely one of various embodiments of the present disclosure. Various modifications of the first embodiment are possible depending on the design, etc., as long as the object of the present disclosure can be achieved. In addition, all drawings referred to in this disclosure are schematic drawings, and the ratios of the sizes and thicknesses of the components in the drawings do not necessarily reflect the actual dimensional ratios. Modifications of the first embodiment are listed below. The modifications described below can be applied in appropriate combination.
波動歯車装置1は、実施形態1で説明したカップ型に限らず、例えば、シルクハット型、リング型、ディファレンシャル型、フラット型(パンケーキ型)又はシールド型等であってもよい。 The wave gear device 1 is not limited to the cup type described in the first embodiment, but may be, for example, a top hat type, a ring type, a differential type, a flat type (pancake type), or a shield type.
また、カバー部材5は、回転軸Ax1の一方側からベアリング42に対向するように配置されていればよく、実施形態1のように、ベアリング42に対して回転軸Ax1の入力側に配置されることは必須ではない。つまり、カバー部材5は、回転軸Ax1の出力側からベアリング42に対向するように配置されていてもよい。この場合、カバー部材5は、回転軸Ax1の出力側から外輪421の内側への異物X1の進入を阻害する。 The cover member 5 only needs to be arranged so as to face the bearing 42 from one side of the rotating shaft Ax1, and is not required to be arranged on the input side of the rotating shaft Ax1 with respect to the bearing 42 as in the first embodiment. In other words, the cover member 5 may be arranged so as to face the bearing 42 from the output side of the rotating shaft Ax1. In this case, the cover member 5 prevents the intrusion of the foreign object X1 from the output side of the rotating shaft Ax1 into the inside of the outer ring 421.
さらに、カバー部材5は、回転軸Ax1の一方側からベアリング42に対向するように配置されていればよく、一対のカバー部材5が、ベアリング42に対して回転軸Ax1の入力側及び出力側にそれぞれ配置されていてもよい。この場合、カバー部材5は、回転軸Ax1の入力側及び出力側のそれぞれから外輪421の内側への異物X1の進入を阻害する。 Furthermore, the cover member 5 may be arranged so as to face the bearing 42 from one side of the rotating shaft Ax1, and a pair of cover members 5 may be arranged on the input side and output side of the rotating shaft Ax1 with respect to the bearing 42, respectively. In this case, the cover members 5 prevent the intrusion of the foreign object X1 from the input side and output side of the rotating shaft Ax1 into the inside of the outer ring 421.
また、アクチュエータ100の構成についても、実施形態1で説明した構成に限らず、適宜の変更が可能である。例えば、入力部103と、カム41及びカバー部材5との連結構造については、スプライン連結構造に限らず、オルダム継手等が用いられてもよい。入力部103と、カム41及びカバー部材5との連結構造としてオルダム継手が用いられることで、入力側の回転軸Ax1と波動発生器4(カム41)との間の芯ずれを相殺し、さらには、剛性内歯歯車2と可撓性外歯歯車3との芯ずれを相殺することができる。さらに、カム41及びカバー部材5は、入力部103に対して回転軸Ax1に沿って移動可能でなくてもよい。 The configuration of the actuator 100 is not limited to the configuration described in the first embodiment, and can be modified as appropriate. For example, the connection structure between the input section 103 and the cam 41 and cover member 5 is not limited to a spline connection structure, and an Oldham coupling or the like may be used. By using an Oldham coupling as the connection structure between the input section 103 and the cam 41 and cover member 5, it is possible to offset the misalignment between the input side rotation axis Ax1 and the wave generator 4 (cam 41), and further to offset the misalignment between the rigid internal gear 2 and the flexible external gear 3. Furthermore, the cam 41 and cover member 5 do not need to be movable along the rotation axis Ax1 relative to the input section 103.
また、本実施形態に係る波動歯車装置1及びアクチュエータ100の適用例は、上述したような水平多関節ロボットに限らず、例えば、水平多関節ロボット以外の産業用ロボット、又は産業用以外のロボット等であってもよい。水平多関節ロボット以外の産業用ロボットには、一例として、垂直多関節型ロボット又はパラレルリンク型ロボット等がある。産業用以外のロボットには、一例として、家庭用ロボット、介護用ロボット又は医療用ロボット等がある。 In addition, application examples of the harmonic gear device 1 and actuator 100 according to this embodiment are not limited to the horizontal multi-joint robot described above, but may be, for example, industrial robots other than horizontal multi-joint robots, or non-industrial robots. Examples of industrial robots other than horizontal multi-joint robots include vertical multi-joint robots and parallel link robots. Examples of non-industrial robots include domestic robots, nursing robots, and medical robots.
また、ベアリング42は、深溝玉軸受に限らず、例えば、アンギュラ玉軸受等であってもよい。さらには、ベアリング42は、玉軸受に限らず、例えば、転動体423がボール状でない「ころ」からなる、円筒ころ軸受、針状ころ軸受又は円錐ころ軸受等のころ軸受であってもよい。 The bearing 42 is not limited to a deep groove ball bearing, but may be, for example, an angular contact ball bearing. Furthermore, the bearing 42 is not limited to a ball bearing, but may be, for example, a roller bearing, such as a cylindrical roller bearing, a needle roller bearing, or a tapered roller bearing, in which the rolling elements 423 are not ball-shaped "rollers."
また、波動歯車装置1又はアクチュエータ100の各構成要素の材質は、金属に限らず、例えば、エンジニアリングプラスチック等の樹脂であってもよい。 In addition, the material of each component of the strain wave gear device 1 or the actuator 100 is not limited to metal, but may be, for example, a resin such as engineering plastic.
また、カバー部材5がカム41と等速で回転することは、波動歯車装置1に必須の構成ではなく、例えば、カバー部材5は剛性内歯歯車2に対して相対的に回転しなくてもよい。 Furthermore, it is not essential for the wave gear device 1 that the cover member 5 rotate at the same speed as the cam 41; for example, the cover member 5 does not have to rotate relative to the rigid internal gear 2.
また、案内部23は、剛性内歯歯車2に設けられていればよく、1つの金属部材にて剛性内歯歯車2と一体に形成されていることは、波動歯車装置1に必須の構成ではない。例えば、剛性内歯歯車2とは別部品である案内部23が、剛性内歯歯車2に対して接合等により固定されることで、剛性内歯歯車2に設けられていてもよい。さらに、剛性内歯歯車2が固定される入力側ケース111の内周面に板材が固定され、この板材が案内部23として機能してもよい。 Furthermore, it is sufficient that the guide portion 23 is provided on the rigid internal gear 2, and it is not essential for the wave gear device 1 that the guide portion 23 is formed integrally with the rigid internal gear 2 from a single metal member. For example, the guide portion 23, which is a separate part from the rigid internal gear 2, may be provided on the rigid internal gear 2 by being fixed to the rigid internal gear 2 by bonding or the like. Furthermore, a plate material may be fixed to the inner peripheral surface of the input side case 111 to which the rigid internal gear 2 is fixed, and this plate material may function as the guide portion 23.
また、潤滑剤54は、潤滑油(オイル)等の液状の物質に限らず、グリス等のゲル状の物質であってもよい。 The lubricant 54 is not limited to a liquid substance such as lubricating oil (oil), but may be a gel-like substance such as grease.
(実施形態2)
本実施形態に係る波動歯車装置1Aは、図7A及び図7Bに示すように、カバー部材5Aの構成が実施形態1に係る波動歯車装置1と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
(Embodiment 2)
7A and 7B, the wave gear device 1A according to this embodiment differs from the wave gear device 1 according to embodiment 1 in the configuration of a cover member 5A. Hereinafter, configurations similar to those in embodiment 1 will be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
図7Aは、波動歯車装置1Aの概略構成を示す断面図であって、図7Bは、図7Aの要部(図1Aの領域Z1に相当する範囲)の拡大図である。 Figure 7A is a cross-sectional view showing the schematic configuration of strain wave gear device 1A, and Figure 7B is an enlarged view of a main portion of Figure 7A (the range corresponding to area Z1 in Figure 1A).
本実施形態では、波動歯車装置1Aは、一対のカバー部材5Aを有している。一対のカバー部材5Aのうち、一方のカバー部材5Aは、回転軸Ax1の入力側からベアリング42に対向し、他方のカバー部材5Aは、回転軸Ax1の出力側からベアリング42に対向する。言い換えれば、波動歯車装置1Aは、ベアリング42に対して回転軸Ax1の入力側及び出力側にそれぞれ配置された、一対のカバー部材5Aを有している。 In this embodiment, the wave gear device 1A has a pair of cover members 5A. Of the pair of cover members 5A, one cover member 5A faces the bearing 42 from the input side of the rotation shaft Ax1, and the other cover member 5A faces the bearing 42 from the output side of the rotation shaft Ax1. In other words, the wave gear device 1A has a pair of cover members 5A that are respectively arranged on the input side and output side of the rotation shaft Ax1 with respect to the bearing 42.
この構成によれば、ベアリング42は、回転軸Ax1に平行な方向において一対のカバー部材5Aにて挟まれることになる。したがって、一対のカバー部材5Aは、回転軸Ax1の両側からの外輪421の内側への異物X1の進入を阻害する。 With this configuration, the bearing 42 is sandwiched between the pair of cover members 5A in a direction parallel to the rotation axis Ax1. Therefore, the pair of cover members 5A prevent the intrusion of foreign matter X1 into the inside of the outer ring 421 from both sides of the rotation axis Ax1.
また、各カバー部材5Aの形状についても、実施形態1におけるカバー部材5とは相違する。本実施形態では、一対のカバー部材5Aは、回転軸Ax1に平行な方向において対称な形状を有するため、以下では、一対のカバー部材5Aの一方の形状について説明する。 The shape of each cover member 5A also differs from the cover member 5 in embodiment 1. In this embodiment, the pair of cover members 5A have symmetrical shapes in a direction parallel to the rotation axis Ax1, so the following describes the shape of one of the pair of cover members 5A.
すなわち、本実施形態では、カバー部材5Aは、図7Bに示すように、ベース部51と、凸部55と、を有している。ベース部51は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、楕円形状となる金属板である。凸部55についても、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、少なくともその外周形状が楕円形状に形成されている。本実施形態では、凸部55の外周形状及びベース部51の外周形状は、いずれもカム41の外周形状と相似形となる。また、ベース部51及び凸部55は1つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスなカバー部材5Aが実現される。 That is, in this embodiment, the cover member 5A has a base portion 51 and a protruding portion 55, as shown in FIG. 7B. The base portion 51 is a metal plate that is elliptical when viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1. The protruding portion 55 also has at least an elliptical outer periphery when viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1. In this embodiment, the outer periphery of the protruding portion 55 and the outer periphery of the base portion 51 are both similar to the outer periphery of the cam 41. In addition, the base portion 51 and the protruding portion 55 are integrally formed from a single metal member, thereby realizing a seamless cover member 5A.
ベース部51は、可撓性外歯歯車3の内側に配置される。回転軸Ax1に直交する方向において対向するベース部51の外周面514と可撓性外歯歯車3の内周面301との間には、第1の隙間G21が形成される。すなわち、ベース部51は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、その外周形状が可撓性外歯歯車3の内周面301よりもわずかに小さい楕円形状をなす。そのため、可撓性外歯歯車3の内側に配置されるベース部51の外周面514は、可撓性外歯歯車3の内周面301との間に第1の隙間G21を確保した状態で可撓性外歯歯車3と対向し、可撓性外歯歯車3に接触することはない。より詳細には、ベース部51の外周面514と可撓性外歯歯車3の内周面301との間には、ラジアル方向(回転軸Ax1に直交する方向)の第1の隙間G21が存在する。 The base portion 51 is disposed inside the flexible external gear 3. A first gap G21 is formed between the outer peripheral surface 514 of the base portion 51 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3, which face each other in a direction perpendicular to the rotation axis Ax1. That is, the base portion 51 has an elliptical shape whose outer peripheral shape is slightly smaller than the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3, as viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1. Therefore, the outer peripheral surface 514 of the base portion 51 disposed inside the flexible external gear 3 faces the flexible external gear 3 with the first gap G21 secured between it and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3, and does not come into contact with the flexible external gear 3. More specifically, a first gap G21 exists in the radial direction (direction perpendicular to the rotation axis Ax1) between the outer peripheral surface 514 of the base portion 51 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3.
凸部55は、ベース部51から突出し外輪421の内側に挿入される。回転軸Ax1に直交する方向において対向する凸部55の外周面551と外輪421の内周面424との間には、第2の隙間G22が形成される。すなわち、凸部55は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、その外周形状が外輪421の内周面424よりもわずかに小さい楕円形状をなす。そのため、外輪421の内側に配置される凸部55の外周面551は、外輪421の内周面424との間に第2の隙間G22を確保した状態で外輪421と対向し、外輪421に接触することはない。より詳細には、凸部55の外周面551と外輪421の内周面424との間には、ラジアル方向(回転軸Ax1に直交する方向)の第2の隙間G22が存在する。 The convex portion 55 protrudes from the base portion 51 and is inserted inside the outer ring 421. A second gap G22 is formed between the outer peripheral surface 551 of the convex portion 55 and the inner peripheral surface 424 of the outer ring 421, which face each other in a direction perpendicular to the rotation axis Ax1. That is, the convex portion 55 has an elliptical shape whose outer peripheral shape is slightly smaller than the inner peripheral surface 424 of the outer ring 421 when viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1. Therefore, the outer peripheral surface 551 of the convex portion 55 arranged inside the outer ring 421 faces the outer ring 421 while securing the second gap G22 between it and the inner peripheral surface 424 of the outer ring 421, and does not come into contact with the outer ring 421. More specifically, a second gap G22 in the radial direction (direction perpendicular to the rotation axis Ax1) exists between the outer peripheral surface 551 of the convex portion 55 and the inner peripheral surface 424 of the outer ring 421.
また、回転軸Ax1の方向において対向するベース部51と外輪421との間には、第3の隙間G23が形成される。第1の隙間G21と第2の隙間G22とは、第3の隙間G23を通じてつながっている。すなわち、ベース部51は、外輪421の回転軸Ax1の方向の端面との間に第3の隙間G23を確保した状態で外輪421と対向し、外輪421に接触することはない。より詳細には、ベース部51と外輪421との間には、スラスト方向(回転軸Ax1に平行な方向)の第3の隙間G23が存在する。そして、図7Bに示すように、ラジアル方向の第1の隙間G21及び第2の隙間G22の間が、第3の隙間G23にてつながっている。カバー部材5Aと外輪421及び可撓性外歯歯車3との間の隙間G2は、これらの第1の隙間G21、第2の隙間G22及び第3の隙間G23を含んでいる。 In addition, a third gap G23 is formed between the base portion 51 and the outer ring 421, which face each other in the direction of the rotation axis Ax1. The first gap G21 and the second gap G22 are connected through the third gap G23. That is, the base portion 51 faces the outer ring 421 while securing the third gap G23 between the end face of the outer ring 421 in the direction of the rotation axis Ax1, and does not contact the outer ring 421. More specifically, a third gap G23 in the thrust direction (direction parallel to the rotation axis Ax1) exists between the base portion 51 and the outer ring 421. And, as shown in FIG. 7B, the first gap G21 and the second gap G22 in the radial direction are connected by the third gap G23. The gap G2 between the cover member 5A and the outer ring 421 and the flexible external gear 3 includes the first gap G21, the second gap G22, and the third gap G23.
第1の隙間G21、第2の隙間G22及び第3の隙間G23は、いずれも各部品の加工誤差及び組立誤差を考慮しても干渉しない程度の寸法に設定され、一例として、0.05mm以上1.0mm以下に設定される。第1の隙間G21、第2の隙間G22及び第3の隙間G23は、いずれも0.1mm以上であることがより好ましく、0.5mm以下であることがより好ましい。 The first gap G21, the second gap G22, and the third gap G23 are all set to dimensions that do not interfere with each other even when taking into account the processing errors and assembly errors of each part, and are set to 0.05 mm or more and 1.0 mm or less, as an example. It is more preferable that the first gap G21, the second gap G22, and the third gap G23 are all 0.1 mm or more, and more preferably 0.5 mm or less.
つまり、カバー部材5Aと外輪421及び可撓性外歯歯車3との間には、第1の隙間G21、第2の隙間G22及び第3の隙間G23にて、断面視においてクランク状の隙間G2が形成される。カバー部材5Aに対して、回転軸Ax1の入力側(図7Aの右側)の空間と、回転軸Ax1の出力側(図7Aの左側)の空間とは、隙間G2を通してつながり得る。このように、カバー部材5Aの内側と外側とをつなぐ隘路を形成する隙間G2が、上記のように入り組んだラビリンス構造を採用することで、カバー部材5Aによる封止性能が向上する。これにより、回転軸Ax1の一方側(入力側又は出力側)から外輪421の内側への異物X1の進入が、より確実に阻害されることになる。しかも、特に、スラスト方向の第3の隙間G23については、外輪421及び可撓性外歯歯車3の弾性変形によらずに、一定の最小限の隙間に維持され、隙間G2を異物X1が通過することを防止しやすい。ラジアル方向の第1の隙間G21及び第2の隙間G22についても、外輪421及び可撓性外歯歯車3の弾性変形によらずに、一定の最小限の隙間に維持可能であって、隙間G2を異物X1が通過することを防止できる。 That is, a crank-shaped gap G2 is formed in cross section between the cover member 5A and the outer ring 421 and the flexible external gear 3 by the first gap G21, the second gap G22, and the third gap G23. The space on the input side (right side of FIG. 7A) of the rotating shaft Ax1 and the space on the output side (left side of FIG. 7A) of the rotating shaft Ax1 can be connected through the gap G2 with respect to the cover member 5A. In this way, the gap G2 forming a narrow passage connecting the inside and outside of the cover member 5A adopts a complex labyrinth structure as described above, thereby improving the sealing performance of the cover member 5A. This more reliably prevents the intrusion of the foreign object X1 from one side (input side or output side) of the rotating shaft Ax1 to the inside of the outer ring 421. Moreover, the third gap G23 in the thrust direction is particularly maintained at a constant minimum gap without elastic deformation of the outer ring 421 and the flexible external gear 3, making it easy to prevent the foreign object X1 from passing through the gap G2. The first gap G21 and the second gap G22 in the radial direction can also be maintained at a constant minimum gap without elastic deformation of the outer ring 421 and the flexible external gear 3, making it possible to prevent the foreign object X1 from passing through the gap G2.
さらに、本実施形態では、カバー部材5Aは、カバー孔53の周囲の領域にくびれ部515(図10A参照)を有している。くびれ部515は、図7Aに示すように、厚み方向(回転軸Ax1に平行な方向)の両面を窪ませることで、カバー部材5Aの厚みをカバー部材5Aの中央部よりも小さく(薄く)した部分である。くびれ部515は、カバー部材5Aの周方向の全周にわたって形成されている。くびれ部515によれば、カバー部材5Aとして必要な剛性を確保しながらも、カバー部材5Aの軽量化を図ることができる。 Furthermore, in this embodiment, the cover member 5A has a constricted portion 515 (see FIG. 10A) in the area surrounding the cover hole 53. As shown in FIG. 7A, the constricted portion 515 is a portion in which the thickness of the cover member 5A is made smaller (thinner) than the center portion of the cover member 5A by recessing both sides in the thickness direction (direction parallel to the rotation axis Ax1). The constricted portion 515 is formed around the entire circumference of the cover member 5A in the circumferential direction. The constricted portion 515 makes it possible to reduce the weight of the cover member 5A while ensuring the rigidity required for the cover member 5A.
また、本実施形態においても、隙間G2には、潤滑剤54が充填されていることが好ましい。 In this embodiment, it is also preferable that the gap G2 is filled with lubricant 54.
図8Aは、実施形態2の第1変形例に係る波動歯車装置1Bの概略構成を示す断面図であって、図8Bは、図8Aの要部(図1Aの領域Z1に相当する範囲)の拡大図である。実施形態2の第1変形例に係る波動歯車装置1Bでは、実施形態2で説明した一対のカバー部材5Aのうち、回転軸Ax1の入力側からベアリング42に対向する一方のカバー部材5Aに代えて、実施形態1で説明したカバー部材5を採用する。この構成では、回転軸Ax1の入力側からベアリング42に対向する一方のカバー部材5にあっては、傘部52の機能により、発生した異物X1を、カバー部材5の外方へと振り切ることができるため、カバー部材5の内側に異物X1がたまりにくくなる。 Figure 8A is a cross-sectional view showing the schematic configuration of a wave gear device 1B according to a first modified example of embodiment 2, and Figure 8B is an enlarged view of a main part of Figure 8A (the range corresponding to region Z1 in Figure 1A). In the wave gear device 1B according to the first modified example of embodiment 2, the cover member 5 described in embodiment 1 is used instead of one of the pair of cover members 5A described in embodiment 2 that faces the bearing 42 from the input side of the rotation axis Ax1. In this configuration, the umbrella portion 52 of the one cover member 5 that faces the bearing 42 from the input side of the rotation axis Ax1 can shake off the generated foreign matter X1 to the outside of the cover member 5, making it difficult for the foreign matter X1 to accumulate inside the cover member 5.
図9Aは、実施形態2の第2変形例に係る波動歯車装置1Cの概略構成を示す断面図であって、図9Bは、図9Aの要部(図1Aの領域Z1に相当する範囲)の拡大図である。実施形態2の第2変形例に係る波動歯車装置1Cでは、実施形態2で説明した一対のカバー部材5Aのうち、回転軸Ax1の入力側からベアリング42に対向する一方のカバー部材5Aに代えて、形状が異なるカバー部材5Cを採用する。カバー部材5Cは、カバー部材5Aと同様のベース部51及び凸部55に加えて、傘部52を更に有している。 Figure 9A is a cross-sectional view showing the schematic configuration of a strain wave gear device 1C according to a second modified example of embodiment 2, and Figure 9B is an enlarged view of a main portion of Figure 9A (the range corresponding to region Z1 in Figure 1A). In the strain wave gear device 1C according to the second modified example of embodiment 2, of the pair of cover members 5A described in embodiment 2, one cover member 5A that faces the bearing 42 from the input side of the rotation axis Ax1 is replaced with a cover member 5C having a different shape. In addition to the base portion 51 and protrusion portion 55 similar to those of cover member 5A, cover member 5C further has an umbrella portion 52.
カバー部材5Cの傘部52は、図9Bに示すように、ベース部51における厚み方向のベアリング42とは反対側の表面から突出する。傘部52は、ベアリング42側から回転軸Ax1の一方側(入力側)に向けて、回転軸Ax1からの距離が徐々に大きくなるように形成されている。つまり、傘部52は、ベアリング42から離れるほどに、回転軸Ax1からの距離(半径)が徐々に大きくなるように、回転軸Ax1に対して傾斜した外周面521を有している。このような傘部52は、カバー部材5の周方向の全周にわたって形成されている。この構成では、回転軸Ax1の入力側からベアリング42に対向する一方のカバー部材5Cにあっては、傘部52の機能により、発生した異物X1を、カバー部材5Cの外方へと振り切ることができるため、カバー部材5Cの内側に異物X1がたまりにくくなる。 As shown in FIG. 9B, the umbrella portion 52 of the cover member 5C protrudes from the surface of the base portion 51 on the opposite side of the bearing 42 in the thickness direction. The umbrella portion 52 is formed so that the distance from the rotation axis Ax1 gradually increases from the bearing 42 side toward one side (input side) of the rotation axis Ax1. In other words, the umbrella portion 52 has an outer peripheral surface 521 inclined with respect to the rotation axis Ax1 so that the distance (radius) from the rotation axis Ax1 gradually increases as it moves away from the bearing 42. Such an umbrella portion 52 is formed around the entire circumference of the cover member 5 in the circumferential direction. In this configuration, in one cover member 5C facing the bearing 42 from the input side of the rotation axis Ax1, the umbrella portion 52 functions to shake off the generated foreign matter X1 to the outside of the cover member 5C, so that the foreign matter X1 is less likely to accumulate inside the cover member 5C.
図10A、図10B及び図10Cは、それぞれ実施形態2の第3、第4及び第5変形例に係る波動歯車装置1D,1E,1Fの概略構成を示す要部の断面図である。 Figures 10A, 10B, and 10C are cross-sectional views of essential parts showing the schematic configurations of strain wave gear devices 1D, 1E, and 1F according to the third, fourth, and fifth modified examples of embodiment 2, respectively.
実施形態2の第3変形例に係る波動歯車装置1Dでは、図10Aに示すように、カバー部材5Dの形状が実施形態2で説明したカバー部材5Aと相違する。カバー部材5Dでは、凸部55に代えて、ベース部51の表面における外輪421との対向部位に溝部56を有している。溝部56は、ベース部51の周方向の全周にわたって形成されている。さらに、外輪421は、回転軸Ax1の方向の端面から突出するリブ425を有している。リブ425は、外輪421の周方向の全周にわたって形成されている。リブ425は溝部56内に挿入される。ここで、リブ425と溝部56との間を含めて、カバー部材5Dと外輪421との間には隙間G3が確保される。隙間G3は、リブ425及び溝部56にて、上記隙間G2と同様に入り組んだラビリンス構造をなすので、カバー部材5Dによる封止性能が向上する。 In the wave gear device 1D according to the third modified example of the second embodiment, as shown in FIG. 10A, the shape of the cover member 5D is different from that of the cover member 5A described in the second embodiment. Instead of the convex portion 55, the cover member 5D has a groove portion 56 on the surface of the base portion 51 at a portion facing the outer ring 421. The groove portion 56 is formed around the entire circumference of the base portion 51 in the circumferential direction. Furthermore, the outer ring 421 has a rib 425 protruding from the end face in the direction of the rotation axis Ax1. The rib 425 is formed around the entire circumference of the outer ring 421 in the circumferential direction. The rib 425 is inserted into the groove portion 56. Here, a gap G3 is secured between the cover member 5D and the outer ring 421, including between the rib 425 and the groove portion 56. The gap G3 has a labyrinth structure similar to the gap G2 at the rib 425 and the groove portion 56, so that the sealing performance of the cover member 5D is improved.
実施形態2の第4変形例に係る波動歯車装置1Eでは、図10Bに示すように、カバー部材5Eの形状が実施形態2で説明したカバー部材5Aと相違する。カバー部材5Eでは、ベース部51自体が外輪421の内側に配置される。すなわち、ベース部51は、回転軸Ax1の一方側(入力側)から見て、その外周形状が外輪421の内周面424よりもわずかに小さい楕円形状をなす。ここで、カバー部材5Eは、ベース部51の外周面514から突出するリブ57を有している。リブ57は、ベース部51の周方向の全周にわたって形成されている。さらに、外輪421は、内周面に溝部426を有している。溝部426は、外輪421の周方向の全周にわたって形成されている。リブ57は溝部426内に挿入される。ここで、リブ57と溝部426との間を含めて、カバー部材5Eと外輪421との間には隙間G4が確保される。隙間G4は、リブ57と溝部426にて、上記隙間G2と同様に入り組んだラビリンス構造をなすので、カバー部材5Eによる封止性能が向上する。さらに、隙間G4には、潤滑剤54が充填されている。 In the wave gear device 1E according to the fourth modified example of the second embodiment, as shown in FIG. 10B, the shape of the cover member 5E is different from that of the cover member 5A described in the second embodiment. In the cover member 5E, the base portion 51 itself is disposed inside the outer ring 421. That is, when viewed from one side (input side) of the rotation axis Ax1, the base portion 51 has an elliptical shape whose outer peripheral shape is slightly smaller than the inner peripheral surface 424 of the outer ring 421. Here, the cover member 5E has a rib 57 protruding from the outer peripheral surface 514 of the base portion 51. The rib 57 is formed over the entire circumference of the base portion 51 in the circumferential direction. Furthermore, the outer ring 421 has a groove portion 426 on its inner peripheral surface. The groove portion 426 is formed over the entire circumference of the outer ring 421 in the circumferential direction. The rib 57 is inserted into the groove portion 426. Here, a gap G4 is secured between the cover member 5E and the outer ring 421, including between the rib 57 and the groove portion 426. Gap G4 has a complex labyrinth structure with rib 57 and groove 426, similar to gap G2, improving the sealing performance of cover member 5E. Furthermore, gap G4 is filled with lubricant 54.
実施形態2の第5変形例に係る波動歯車装置1Fでは、図10Cに示すように、カバー部材5Fの形状が実施形態2の第6変形例のカバー部材5Eと相違する。カバー部材5Fでは、ベース部51の外周面514から突出するリブ58を有している。リブ58は、その外周形状が外輪421の幅方向における内径よりもわずかに小さい。リブ58は、ベース部51の周方向の全周にわたって形成されている。さらに、外輪421は、内周面に溝部427を有している。溝部427は、外輪421の周方向の全周にわたって形成されている。外輪421の内径は、溝部427を挟んで内側と外側とで異なっており、溝部427の外側の方が大きくなる。リブ58は溝部427に対向する。ここで、リブ58と溝部427との間を含めて、カバー部材5Fと外輪421との間には隙間G5が確保される。隙間G5は、リブ58と溝部427にて、上記隙間G2と同様に入り組んだラビリンス構造をなすので、カバー部材5Fによる封止性能が向上する。さらに、隙間G5には、潤滑剤54が充填されている。 In the wave gear device 1F according to the fifth modified example of the second embodiment, as shown in FIG. 10C, the shape of the cover member 5F is different from that of the cover member 5E according to the sixth modified example of the second embodiment. The cover member 5F has a rib 58 protruding from the outer peripheral surface 514 of the base portion 51. The outer peripheral shape of the rib 58 is slightly smaller than the inner diameter in the width direction of the outer ring 421. The rib 58 is formed around the entire circumference of the base portion 51 in the circumferential direction. Furthermore, the outer ring 421 has a groove portion 427 on the inner peripheral surface. The groove portion 427 is formed around the entire circumference of the outer ring 421 in the circumferential direction. The inner diameter of the outer ring 421 is different on the inside and outside with the groove portion 427 in between, and is larger on the outside of the groove portion 427. The rib 58 faces the groove portion 427. Here, a gap G5 is secured between the cover member 5F and the outer ring 421, including between the rib 58 and the groove portion 427. Gap G5 has a labyrinth structure with ribs 58 and grooves 427, similar to gap G2, improving the sealing performance of cover member 5F. Furthermore, gap G5 is filled with lubricant 54.
また、実施形態2で説明した各種のカバー部材5A~5Fは、一対設けられることは必須ではなく、回転軸Ax1の一方側からベアリング42に対向するように、1つのみ設けられていてもよい。 Furthermore, it is not essential that the various cover members 5A to 5F described in embodiment 2 are provided in pairs, and only one may be provided so as to face the bearing 42 from one side of the rotation axis Ax1.
実施形態2の構成(変形例を含む)は、実施形態1で説明した構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて適用可能である。 The configuration of embodiment 2 (including modifications) can be applied in appropriate combination with the configuration described in embodiment 1 (including modifications).
(実施形態3)
本実施形態に係る波動歯車装置1Gは、図11A及び図11Bに示すように、カバー部材5Gの構成が実施形態2に係る波動歯車装置1Aと相違する。以下、実施形態2と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
(Embodiment 3)
11A and 11B, the strain wave gear device 1G according to this embodiment differs from the strain wave gear device 1A according to embodiment 2 in the configuration of a cover member 5G. Hereinafter, configurations similar to those in embodiment 2 will be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
図11Aは、波動歯車装置1Gの概略構成を示す断面図であって、図11Bは、図11Aの要部(図1Aの領域Z1に相当する範囲)の拡大図である。 Figure 11A is a cross-sectional view showing the schematic configuration of the strain wave gear device 1G, and Figure 11B is an enlarged view of a main portion of Figure 11A (the range corresponding to area Z1 in Figure 1A).
本実施形態では、一対のカバー部材5Gは、回転軸Ax1に平行な方向において対称な形状を有するため、以下では、一対のカバー部材5Gの一方の形状について説明する。 In this embodiment, the pair of cover members 5G have symmetrical shapes in a direction parallel to the rotation axis Ax1, so the following describes the shape of one of the pair of cover members 5G.
すなわち、本実施形態では、カバー部材5Gは、回転軸Ax1の一方側から波動発生器4のうちのベアリング42のみに対向する。つまり、カバー部材5Gは、ベアリング42と同様の環状に形成された部品である。カバー部材5Gは、ベアリング42の内輪422に対して固定される。 That is, in this embodiment, the cover member 5G faces only the bearing 42 of the wave generator 4 from one side of the rotation axis Ax1. In other words, the cover member 5G is a part formed in an annular shape similar to the bearing 42. The cover member 5G is fixed to the inner ring 422 of the bearing 42.
具体的には、カバー部材5Gは、主板501と、第1側板502と、第2側板503と、を有している。主板501は、回転軸Ax1の一方側から見て環状に形成される板状の部材である。第1側板502は、主板501の内周縁から、回転軸Ax1に沿ってベアリング42側に突出する。第2側板503は、主板501の外周縁から、回転軸Ax1に沿ってベアリング42側に突出する。言い換えれば、第1側板502及び第2側板503は、ラジアル方向において互いに対向し、主板501にて連結されている。主板501、第1側板502及び第2側板503は1つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスなカバー部材5Gが実現される。 Specifically, the cover member 5G has a main plate 501, a first side plate 502, and a second side plate 503. The main plate 501 is a plate-shaped member formed in an annular shape when viewed from one side of the rotation axis Ax1. The first side plate 502 protrudes from the inner peripheral edge of the main plate 501 toward the bearing 42 along the rotation axis Ax1. The second side plate 503 protrudes from the outer peripheral edge of the main plate 501 toward the bearing 42 along the rotation axis Ax1. In other words, the first side plate 502 and the second side plate 503 face each other in the radial direction and are connected by the main plate 501. The main plate 501, the first side plate 502, and the second side plate 503 are integrally formed from a single metal member, thereby realizing a seamless cover member 5G.
カバー部材5Gは、その厚みが比較的小さい(薄い)ことで可撓性を持つ。したがって、カバー部材5Gが内輪422に固定された状態で、内輪422が弾性変形すれば、カバー部材5Gは、内輪422の変形に伴って弾性変形する。 The cover member 5G is flexible due to its relatively small (thin) thickness. Therefore, if the inner ring 422 elastically deforms while the cover member 5G is fixed to the inner ring 422, the cover member 5G will elastically deform in response to the deformation of the inner ring 422.
ここでは、主板501は、ベアリング42に対して回転軸Ax1の一方側から、ベアリング42の端面に対して隙間をあけた状態で対向する。そして、第1側板502が内輪422とカム41との隙間に圧入され、カバー部材5Gは、第1側板502にて内輪422に固定される。一方、第2側板503は外輪421と可撓性外歯歯車3との隙間に挿入されるものの、第2側板503においては、外輪421と可撓性外歯歯車3との間に隙間G6が確保される。 Here, the main plate 501 faces the bearing 42 from one side of the rotation axis Ax1 with a gap between the end face of the bearing 42. Then, the first side plate 502 is pressed into the gap between the inner ring 422 and the cam 41, and the cover member 5G is fixed to the inner ring 422 by the first side plate 502. Meanwhile, the second side plate 503 is inserted into the gap between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, but the second side plate 503 ensures a gap G6 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3.
上記構成によれば、カバー部材5Gは、ベアリング42の外輪421との間に隙間G6を確保した状態でベアリング42と対向する。このカバー部材5Gであっても、回転軸Ax1の一方側(入力側)から外輪421の内側への異物X1の進入を阻害する機能がある。 According to the above configuration, the cover member 5G faces the bearing 42 with a gap G6 secured between the cover member 5G and the outer ring 421 of the bearing 42. Even this cover member 5G has the function of preventing foreign matter X1 from entering the inside of the outer ring 421 from one side (input side) of the rotating shaft Ax1.
また、実施形態3で説明したカバー部材5Gは、一対設けられることは必須ではなく、回転軸Ax1の一方側からベアリング42に対向するように、1つのみ設けられていてもよい。 Furthermore, it is not essential that a pair of cover members 5G are provided as described in embodiment 3, and only one may be provided so as to face the bearing 42 from one side of the rotation axis Ax1.
実施形態3の構成(変形例を含む)は、実施形態1又は実施形態2で説明した構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて適用可能である。 The configuration of embodiment 3 (including modifications) can be applied in appropriate combination with the configurations (including modifications) described in embodiment 1 or embodiment 2.
(まとめ)
以上説明したように、第1の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)は、内歯(21)を有する環状の剛性内歯歯車(2)と、外歯(31)を有し、剛性内歯歯車(2)の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車(3)と、波動発生器(4)と、を備える。波動発生器(4)は、可撓性外歯歯車(3)の内側に配置され、可撓性外歯歯車(3)に撓みを生じさせる。波動歯車装置(1,1A~1G)は、回転軸(Ax1)を中心とする波動発生器(4)の回転に伴って可撓性外歯歯車(3)を変形させ、外歯(31)の一部を内歯(21)の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車(3)を剛性内歯歯車(2)との歯数差に応じて剛性内歯歯車(2)に対して相対的に回転させる。波動発生器(4)は、回転軸(Ax1)を中心に回転駆動される非円形状のカム(41)と、カム(41)の外周面(411)と可撓性外歯歯車(3)の内周面(301)との間に配置されるベアリング(42)と、を有する。波動歯車装置(1,1A~1G)は、回転軸(Ax1)の一方側からベアリング(42)に対向するように配置されるカバー部材(5,5A~5G)を更に備える。カバー部材(5,5A~5G)は、ベアリング(42)の外輪(421)との間に隙間(G1~G6)を確保した状態でベアリング(42)と対向しており、回転軸(Ax1)の一方側から外輪(421)の内側への異物(X1)の進入を阻害する。
(summary)
As described above, the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the first aspect includes an annular rigid internal gear (2) having internal teeth (21), an annular flexible external gear (3) having external teeth (31) and arranged inside the rigid internal gear (2), and a wave generator (4). The wave generator (4) is arranged inside the flexible external gear (3) and causes a deflection in the flexible external gear (3). The wave gear device (1, 1A to 1G) deforms the flexible external gear (3) in accordance with the rotation of the wave generator (4) about the rotation axis (Ax1), meshing a part of the external teeth (31) with a part of the internal teeth (21), and rotating the flexible external gear (3) relative to the rigid internal gear (2) in accordance with the difference in the number of teeth between the rigid internal gear (2) and the flexible external gear (3). The wave generator (4) has a non-circular cam (41) that is driven to rotate about a rotation shaft (Ax1), and a bearing (42) that is arranged between an outer peripheral surface (411) of the cam (41) and an inner peripheral surface (301) of the flexible external gear (3). The wave gear device (1, 1A to 1G) further includes a cover member (5, 5A to 5G) that is arranged to face the bearing (42) from one side of the rotation shaft (Ax1). The cover member (5, 5A to 5G) faces the bearing (42) with gaps (G1 to G6) secured between the cover member (5, 5A to 5G) and an outer ring (421) of the bearing (42), and prevents a foreign object (X1) from entering the inside of the outer ring (421) from one side of the rotation shaft (Ax1).
この態様によれば、波動歯車装置(1,1A~1G)での長期間の使用により、内歯(21)と外歯(31)との間で生じる摩耗等により異物(X1)が発生することがあっても、このような異物(X1)のベアリング(42)内への進入が抑制される。したがって、信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。 According to this embodiment, even if foreign matter (X1) is generated due to wear or the like that occurs between the internal teeth (21) and the external teeth (31) when the strain wave gear device (1, 1A-1G) is used for a long period of time, the intrusion of such foreign matter (X1) into the bearing (42) is suppressed. Therefore, there is an advantage in that a decrease in reliability is unlikely to occur.
第2の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第1の態様において、カバー部材(5,5A~5G)は、カム(41)と等速で回転する。 In the first embodiment of the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the second aspect, the cover member (5, 5A to 5G) rotates at the same speed as the cam (41).
この態様によれば、ベアリング(42)が弾性変形しても、カバー部材(5,5A~5G)にてベアリング(42)の弾性変形を追従することができる。 According to this embodiment, even if the bearing (42) elastically deforms, the cover member (5, 5A to 5G) can follow the elastic deformation of the bearing (42).
第3の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第2の態様において、カバー部材(5,5A~5G)は、ベアリング(42)側から回転軸(Ax1)の一方側に向けて、回転軸(Ax1)からの距離が徐々に大きくなるように形成された傘部(52)を有する。 In the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the third aspect, in the second aspect, the cover member (5, 5A to 5G) has a cap portion (52) that is formed so that the distance from the rotating shaft (Ax1) gradually increases from the bearing (42) side toward one side of the rotating shaft (Ax1).
この態様によれば、遠心力により傘部(52)に付着した異物(X1)をベアリング(42)から離れる向きに移動させることができる。 According to this embodiment, the foreign matter (X1) attached to the umbrella portion (52) can be moved in a direction away from the bearing (42) by centrifugal force.
第4の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第3の態様において、剛性内歯歯車(2)に設けられ、傘部(52)と一定以上の隙間を介して対向する案内部(23)を更に備える。 The wave gear device (1, 1A to 1G) according to the fourth aspect is the same as the third aspect, but further includes a guide portion (23) that is provided on the rigid internal gear (2) and faces the bevel portion (52) with a certain gap or more between them.
この態様によれば、遠心力による傘部(52)に付着した異物(X1)の移動をガイドできる。 According to this embodiment, the movement of the foreign matter (X1) attached to the umbrella portion (52) due to centrifugal force can be guided.
第5の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第1~4のいずれかの態様において、カバー部材(5,5A~5G)は、ベアリング(42)に対向する部位に、回転軸(Ax1)の一方側からみて、カム(41)に対応する非円形状の部位を有する。 In the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the fifth aspect, in any of the first to fourth aspects, the cover member (5, 5A to 5G) has a non-circular portion that corresponds to the cam (41) when viewed from one side of the rotating shaft (Ax1) at a portion facing the bearing (42).
この態様によれば、カバー部材(5,5A~5G)の波動発生器(4)からのはみ出し量を比較的小さく抑えられる。 According to this embodiment, the amount of protrusion of the cover member (5, 5A to 5G) from the wave generator (4) can be kept relatively small.
第6の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第1~5のいずれかの態様において、外輪(421)とカバー部材(5,5A~5G)との間の隙間(G1~G6)の少なくとも一部に潤滑剤(54)が充填されている。 In the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the sixth aspect, in any of the first to fifth aspects, at least a portion of the gap (G1 to G6) between the outer ring (421) and the cover member (5, 5A to 5G) is filled with a lubricant (54).
この態様によれば、潤滑剤(54)を用いた封止が実現可能である。 According to this embodiment, sealing using a lubricant (54) can be achieved.
第7の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第6の態様において、潤滑剤(54)は、外輪(421)とカバー部材(5,5A~5G)との間の隙間(G1~G6)に毛細管現象により保持されている。 In the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the seventh aspect, in the sixth aspect, the lubricant (54) is held in the gap (G1 to G6) between the outer ring (421) and the cover member (5, 5A to 5G) by capillary action.
この態様によれば、潤滑剤(54)を保持するための部材が不要となる。 According to this embodiment, there is no need for a member to hold the lubricant (54).
第8の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第1~7のいずれかの態様において、カバー部材(5,5A~5G)は、可撓性外歯歯車(3)の内側に配置されるベース部(51)を有する。回転軸(Ax1)に直交する方向において対向するベース部(51)の外周面(514)と可撓性外歯歯車(3)の内周面(301)との間には、第1の隙間(G21)が形成される。 In the strain wave gear device (1, 1A to 1G) according to the eighth aspect, in any of the first to seventh aspects, the cover member (5, 5A to 5G) has a base portion (51) that is arranged inside the flexible external gear (3). A first gap (G21) is formed between the outer peripheral surface (514) of the base portion (51) and the inner peripheral surface (301) of the flexible external gear (3), which face each other in a direction perpendicular to the rotation axis (Ax1).
この態様によれば、第1の隙間(G21)にて隘路を形成し、外輪(421)の内側への異物(X1)の進入を阻害しやすくなる。 According to this embodiment, a bottleneck is formed at the first gap (G21), making it easier to prevent the foreign object (X1) from entering the inside of the outer ring (421).
第9の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第8の態様において、カバー部材(5,5A~5G)は、ベース部(51)から突出し外輪(421)の内側に挿入される凸部(55)を更に有する。回転軸(Ax1)に直交する方向において対向する凸部(55)の外周面(551)と外輪(421)の内周面(424)との間には、第2の隙間(G22)が形成される。 In the strain wave gear device (1, 1A to 1G) according to the ninth aspect, in the eighth aspect, the cover member (5, 5A to 5G) further has a protrusion (55) that protrudes from the base portion (51) and is inserted inside the outer ring (421). A second gap (G22) is formed between the outer peripheral surface (551) of the protrusion (55) that faces the inner peripheral surface (424) of the outer ring (421) in a direction perpendicular to the rotation axis (Ax1).
この態様によれば、第2の隙間(G22)にて隘路を形成し、外輪(421)の内側への異物(X1)の進入を阻害しやすくなる。 According to this embodiment, a bottleneck is formed at the second gap (G22), making it easier to prevent the foreign object (X1) from entering the inside of the outer ring (421).
第10の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第9の態様において、回転軸(Ax1)の方向において対向するベース部(51)と外輪(421)との間には、第3の隙間(G23)が形成される。第1の隙間(G21)と第2の隙間(G22)とは、第3の隙間(G23)を通じてつながっている。 In the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the tenth aspect, a third gap (G23) is formed between the base portion (51) and the outer ring (421) that face each other in the direction of the rotation axis (Ax1) in the ninth aspect. The first gap (G21) and the second gap (G22) are connected through the third gap (G23).
この態様によれば、第1の隙間(G21)、第2の隙間(G22)及び第3の隙間(G23)にて隘路を形成し、外輪(421)の内側への異物(X1)の進入を阻害しやすくなる。 According to this aspect, the first gap (G21), the second gap (G22), and the third gap (G23) form a bottleneck, making it easier to prevent the foreign matter (X1) from entering the inside of the outer ring (421).
第11の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第1~10のいずれかの態様において、カバー部材(5,5A~5G)は、液体を通さないように構成されている。 In the strain wave gear device (1, 1A to 1G) according to the eleventh aspect, in any of the first to tenth aspects, the cover member (5, 5A to 5G) is configured to be impermeable to liquids.
この態様によれば、カバー部材(5,5A~5G)にて液体を遮蔽できる。 According to this embodiment, the cover member (5, 5A to 5G) can block the liquid.
第12の態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)では、第1~11のいずれかの態様において、カバー部材(5,5A~5G)は、撥油性を有する。 In the wave gear device (1, 1A to 1G) according to the twelfth aspect, in any of the first to eleventh aspects, the cover member (5, 5A to 5G) has oil repellency.
この態様によれば、カバー部材(5,5A~5G)に油分を帯びた異物(X1)が付着しにくくなる。 According to this embodiment, oily foreign matter (X1) is less likely to adhere to the cover member (5, 5A to 5G).
第13の態様に係るアクチュエータは、第1~12のいずれかの態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)と、カム(41)を回転させる駆動源(101)と、可撓性外歯歯車(3)の回転力を出力として取り出す出力部(102)と、を備える。 The actuator according to the thirteenth aspect includes a wave gear device (1, 1A-1G) according to any one of the first to twelfth aspects, a drive source (101) that rotates the cam (41), and an output section (102) that extracts the rotational force of the flexible external gear (3) as an output.
この態様によれば、信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。 This has the advantage that reliability is less likely to decrease.
第14の態様に係るカバー体(10)は、第1~12のいずれかの態様に係る波動歯車装置(1,1A~1G)にカバー部材(5,5A~5G)として用いられる。 The cover body (10) according to the fourteenth aspect is used as a cover member (5, 5A to 5G) for the wave gear device (1, 1A to 1G) according to any one of the first to twelfth aspects.
この態様によれば、信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。 This has the advantage that reliability is less likely to decrease.
第2~12の態様に係る構成については、波動歯車装置(1,1A~1G)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configurations according to the second to twelfth aspects are not essential to the wave gear device (1, 1A to 1G) and may be omitted as appropriate.
1,1A~1G 波動歯車装置
2 剛性内歯歯車
3 可撓性外歯歯車
4 波動発生器
5,5A~5G カバー部材
10 カバー体
21 内歯
23 案内部
31 外歯
41 カム
42 ベアリング
51 ベース部
52 傘部
54 潤滑剤
55 凸部
100 アクチュエータ
101 駆動源
102 出力部
411 外周面
421 外輪
Ax1 回転軸
G1~G6 隙間
G21 第1の隙間
G22 第2の隙間
G23 第3の隙間
X1 異物
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1A to 1G Harmonic gear device 2 Rigid internal gear 3 Flexible external gear 4 Wave generator 5, 5A to 5G Cover member 10 Cover body 21 Internal teeth 23 Guide portion 31 External teeth 41 Cam 42 Bearing 51 Base portion 52 Convex portion 54 Lubricant 55 Convex portion 100 Actuator 101 Driving source 102 Output portion 411 Outer peripheral surface 421 Outer ring Ax1 Rotating shaft G1 to G6 Gap G21 First gap G22 Second gap G23 Third gap X1 Foreign object
Claims (14)
外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、
前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備え、
回転軸を中心とする前記波動発生器の回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる波動歯車装置であって、
前記波動発生器は、
前記回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカムと、
前記カムの外周面と前記可撓性外歯歯車の内周面との間に配置されるベアリングと、を有し、
前記回転軸の一方側から前記ベアリングに対向するように配置されるカバー部材を更に備え、
前記カバー部材は、前記ベアリングの外輪との間に隙間を確保した状態で前記ベアリングと対向しており、前記回転軸の一方側から前記外輪の内側への異物の進入を阻害する、
波動歯車装置。 an annular rigid internal gear having internal teeth;
an annular flexible external gear having external teeth and disposed inside the rigid internal gear;
a wave generator disposed inside the flexible external gear and causing the flexible external gear to deflect;
a wave gear device in which the flexible external gear is deformed in accordance with rotation of the wave generator about a rotation axis, a portion of the external teeth is meshed with a portion of the internal teeth, and the flexible external gear is rotated relative to the rigid internal gear in accordance with a difference in the number of teeth between the flexible external gear and the rigid internal gear,
The wave generator includes:
A non-circular cam that is driven to rotate around the rotation shaft;
a bearing disposed between an outer circumferential surface of the cam and an inner circumferential surface of the flexible external gear;
a cover member disposed on one side of the rotating shaft so as to face the bearing,
the cover member faces the bearing with a gap between the cover member and the outer ring of the bearing, and prevents foreign matter from entering the inside of the outer ring from one side of the rotating shaft.
Wave gear device.
請求項1に記載の波動歯車装置。 The cover member rotates at the same speed as the cam.
The strain wave gear device according to claim 1 .
請求項2に記載の波動歯車装置。 The cover member has an umbrella portion formed so that the distance from the rotating shaft gradually increases from the bearing side toward one side of the rotating shaft.
The strain wave gear device according to claim 2.
請求項3に記載の波動歯車装置。 The rigid internal gear further includes a guide portion that faces the bevel portion with a certain gap therebetween.
The strain wave gear device according to claim 3.
請求項1~4のいずれか1項に記載の波動歯車装置。 the cover member has a non-circular portion, which corresponds to the cam when viewed from one side of the rotation shaft, at a portion facing the bearing;
The wave gear device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5のいずれか1項に記載の波動歯車装置。 At least a portion of the gap between the outer ring and the cover member is filled with a lubricant.
The wave gear device according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の波動歯車装置。 The lubricant is held in the gap between the outer ring and the cover member by capillary action.
The strain wave gear device according to claim 6.
前記回転軸に直交する方向において対向する前記ベース部の外周面と前記可撓性外歯歯車の内周面との間には、第1の隙間が形成される、
請求項1~7のいずれか1項に記載の波動歯車装置。 The cover member has a base portion disposed inside the flexible external gear,
a first gap is formed between an outer circumferential surface of the base portion and an inner circumferential surface of the flexible external gear, the outer circumferential surface of the base portion and the inner circumferential surface of the flexible external gear facing each other in a direction perpendicular to the rotation axis;
The wave gear device according to any one of claims 1 to 7.
前記回転軸に直交する方向において対向する前記凸部の外周面と前記外輪の内周面との間には、第2の隙間が形成される、
請求項8に記載の波動歯車装置。 the cover member further includes a protrusion protruding from the base portion and inserted into the inner side of the outer ring,
a second gap is formed between an outer circumferential surface of the convex portion and an inner circumferential surface of the outer ring that face each other in a direction perpendicular to the rotation axis;
The strain wave gear device according to claim 8.
前記第1の隙間と前記第2の隙間とは、前記第3の隙間を通じてつながっている、
請求項9に記載の波動歯車装置。 a third gap is formed between the base portion and the outer ring which face each other in a direction of the rotation axis,
The first gap and the second gap are connected through the third gap.
The strain wave gear device according to claim 9.
請求項1~10のいずれか1項に記載の波動歯車装置。 The cover member is configured to be impermeable to liquids.
The wave gear device according to any one of claims 1 to 10.
請求項1~11のいずれか1項に記載の波動歯車装置。 The cover member has oil repellency.
The wave gear device according to any one of claims 1 to 11.
前記カムを回転させる駆動源と、
前記可撓性外歯歯車の回転力を出力として取り出す出力部と、を備える、
アクチュエータ。 A wave gear device according to any one of claims 1 to 12,
A drive source that rotates the cam;
and an output section that outputs the rotational force of the flexible external gear as an output.
Actuator.
カバー体。 A cover member is used in the wave gear device according to any one of claims 1 to 11.
Cover body.
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