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JPH0225732B2 - - Google Patents
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JPH0225732B2 - - Google Patents

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JPH0225732B2
JPH0225732B2 JP6809185A JP6809185A JPH0225732B2 JP H0225732 B2 JPH0225732 B2 JP H0225732B2 JP 6809185 A JP6809185 A JP 6809185A JP 6809185 A JP6809185 A JP 6809185A JP H0225732 B2 JPH0225732 B2 JP H0225732B2
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JP
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wave
rigid
rolling
wave gear
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Takayuki Kondo
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/08Profiling
    • F16H55/0833Flexible toothed member, e.g. harmonic drive

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear Processing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、波動歯車装置を用いた増減速駆動機
用歯車の創成歯切法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a generating gear cutting method for a gear for an increasing/decelerating drive machine using a wave gear device.

[従来の技術] C.W.Musser氏の発明(米国特許第2906143号
明細書、1959)による、いわゆるハーモニツク・
ドライブ(波動歯車装置)は、たわみ材のたわみ
を利用した駆動装置で、その構成要素であるサー
キユラスプライン(剛歯車)及びフレクススプラ
イン(波動歯車)の歯形としては、直線歯形ある
いはインボリユート歯形が用いられてきた。
[Prior Art] The so-called harmonic
A drive (wave gear device) is a drive device that utilizes the deflection of a flexible material, and its constituent elements, circular splines (rigid gears) and flex splines (wave gears), have linear or involute tooth profiles. has been used.

しかしながら、その歯形は、厳密な歯車のかみ
あい理論に基づいて決定されたものではなく、減
速比が大きい場合の近似的解析結果によるもので
ある。現状のハーモニツク・ドライブの効率が低
い理由の一つに、不適正な歯形による無理なかみ
あいがある。減速比が小さくなつた場合、歯形が
特に問題となる。
However, the tooth profile is not determined based on a strict gear mesh theory, but is based on an approximate analysis result when the reduction ratio is large. One of the reasons for the low efficiency of current harmonic drives is the forced meshing caused by improper tooth profiles. Tooth profile becomes a particular problem when the reduction ratio becomes smaller.

このように、ハーモニツク・ドライブを含め、
一般的に波動運動をする歯車に関しては、まだ一
般の歯車に比べて研究は少なく、より円滑なかみ
あいを得るためには、波動運動をする歯車の幾何
学的運動及び歯のかみあいについて十分な解析を
行い、それにより歯形を決定する必要がある。
In this way, including harmonic drive,
Regarding gears that move in a wave motion, there is still less research compared to general gears, and in order to obtain smoother meshing, sufficient analysis of the geometric motion of gears that move in a wave motion and the meshing of teeth is required. It is necessary to determine the tooth profile accordingly.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、増減速駆動機に用いる波動歯
車装置の歯車を、十分な解析のもとに決定した適
切な歯形となるように加工するための創成歯切法
を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] The purpose of the present invention is to create a method for processing the gears of a wave gear device used in an acceleration/deceleration drive machine so that the gears have an appropriate tooth profile determined based on sufficient analysis. The objective is to provide a tooth cutting method.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明の創成歯切法
は、一方を変形しない剛体の歯車(この明細書に
おいては「剛歯車」と呼ぶ。)とすると共に、他
方を波状の運動をする歯車(この明細書において
は「波動歯車」と呼ぶ。)とし、その波動歯車に
波動運動を発生させる機構(この明細書において
は「波動発生器」と呼ぶ。)により、上記剛歯車
と波動歯車をその複数の波状凸部でかみあわせ、
このとき隣接する凸部と凸部との間の剛歯車と波
動歯車の歯数に差を設けることによつて、かみあ
い部の移動と共に剛歯車と波動歯車との間に相対
的移動を可能とした波動歯車装置における歯車の
創成歯切りに際し、互いにかみあう剛歯車と波動
歯車の一対の歯のそれぞれと同じ相対運動を行う
仮想的運動板(この明細書においては「ころがり
運動板」と呼ぶ。)の形状を、歯の相対運動の瞬
間中心がそれぞれの歯に固定した平面上に描く軌
跡とし、歯のかみあい点における両歯形の共通法
線が上記ころがり運動板の接触点を通るという条
件のもとに、上記剛歯車および波動歯車の歯形を
決定し、それらの剛歯車あるいは波動歯車の歯切
りに際し、両歯車のかみあい点において両歯車と
共通に接するカツターの切刃と、両歯車のころが
り運動板と同じ接触点で接触する第3のころがり
運動板とは、相対的に同じ運動をするものとし
て、剛歯車あるいは波動歯車のころがり運動板と
上記第3のころがり運動板がころがり接触すると
きの相対運動を上記切刃に与えることにより、そ
の創成歯切りを行うものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the generating gear cutting method of the present invention uses a rigid gear (referred to as a "rigid gear" in this specification) that does not deform on one side, and , the other is a gear that moves in a wave-like manner (referred to as a "wave gear" in this specification), and a mechanism that generates wave motion in the wave gear (referred to as a "wave generator" in this specification). By this, the rigid gear and the wave gear are meshed with their plurality of wavy convex portions,
At this time, by creating a difference in the number of teeth between the rigid gear and the wave gear between adjacent convex parts, relative movement between the rigid gear and the wave gear is made possible as well as movement of the meshing part. During generation gear cutting of a gear in a strain wave gear device, a virtual motion plate (referred to as a "rolling motion plate" in this specification) performs the same relative movement as each of a pair of teeth of a rigid gear and a wave gear that mesh with each other. Let the shape be a trajectory drawn by the instantaneous center of the relative movement of the teeth on a plane fixed to each tooth, and the condition that the common normal of both tooth profiles at the meshing point of the teeth passes through the contact point of the rolling plate. In addition, the tooth profiles of the rigid gear and wave gear are determined, and when cutting the rigid gear or wave gear, the cutting edge of the cutter that commonly contacts both gears at the meshing point of both gears and the rolling motion of both gears are determined. The third rolling motion plate that makes contact with the plate at the same contact point is defined as the rolling contact between the rolling motion plate of the rigid gear or wave gear and the third rolling motion plate, assuming that the plate and the third rolling motion plate make relatively the same motion. Generative gear cutting is performed by applying relative motion to the cutting blade.

[実施例] 以下、本発明の創成歯切法を解析の過程に沿つ
てさらに詳細に説明する。
[Example] Hereinafter, the generative tooth cutting method of the present invention will be explained in more detail along the analysis process.

第1図aに示す波動歯車装置は、歯数の僅かに
異なる内歯車と外歯車とを備え(内歯の歯数>外
歯の歯数)、それらの歯車の一方の内歯車を変形
しない剛歯車1とし、いまこれを固定したとし
て、他方の外歯車を径方向にたわみ変形可能な薄
肉中空円筒状の波動歯車2となし、その波動歯車
2を、その内部に回転可能に配設したカムとして
機能する波動発生器3のローラ4,4により、放
射方向にたわみ変形させて、上記剛歯車1と複数
の凸部でかみあわせると共に、それらのかみあい
部を波動発生器3の回転によつて移動させること
により、波動歯車を波動発生器の回転と反対の方
向に回転させることができる。
The wave gear device shown in Fig. 1a includes an internal gear and an external gear with slightly different numbers of teeth (number of internal teeth > number of external teeth), and does not deform one of the internal gears. Assuming that a rigid gear 1 is now fixed, the other external gear is a thin-walled hollow cylindrical strain wave gear 2 that can be flexibly deformed in the radial direction, and the strain wave gear 2 is rotatably disposed inside it. The rollers 4, 4 of the wave generator 3, which function as cams, flex and deform in the radial direction to mesh with the rigid gear 1 at a plurality of convex portions, and the meshing portions are rotated by the rotation of the wave generator 3. By moving the wave gear, the wave gear can be rotated in a direction opposite to the rotation of the wave generator.

第1図bは、波動歯車装置の異種例を示すもの
で、同図aのものとは逆に、外歯車を剛歯車11
とし、内歯車を波動歯車12とし(内歯の歯数>
外歯の歯数)、波動歯車12の外側にローラ14,
14を備えた波動発生器13を回転可能に設けた
ものである。剛歯車を固定した場合、波動歯車は
波動発生器と同じ方向に回転する。
Fig. 1b shows a different example of a strain wave gear device, in which the external gear is replaced by a rigid gear 11, contrary to that shown in Fig. 1a.
and the internal gear is wave gear 12 (number of internal teeth >
number of external teeth), a roller 14 on the outside of the wave gear 12,
A wave generator 13 equipped with a wave generator 14 is rotatably provided. If the rigid gear is fixed, the wave gear rotates in the same direction as the wave generator.

基礎条件 上記波動歯車装置において、いま、波動歯車
が薄板のたわみ材でできている場合を考える
と、歯底の部分の板厚は歯の部分に比べて極端
に薄いため、変形はもつぱら歯底の部分で生じ
ていると考えられる。即ち、相異なる歯は相対
的に移動するが、一歯一歯は剛体と考えること
ができる。これをさらにわかりやすく説明する
ならば、波動歯車の動きは、歯の部分をリンク
とし、歯底の部分をヒンジとするチエーンの運
動とまさに同じである。また、薄板が弾性変形
するとき、変形前と同じ長さを保つ中立線が存
在するが、これはチエーンのヒンジの中心をな
めらかに結んだ線と同じと考えてよい。
Basic conditions In the wave gear device described above, if we consider the case where the wave gear is made of a thin flexible material, the plate thickness at the bottom of the tooth is extremely thin compared to the tooth area, so deformation occurs only when the teeth are bent. It is thought that this occurs at the bottom. That is, although different teeth move relative to each other, each tooth can be considered to be a rigid body. To explain this more clearly, the motion of a strain wave gear is exactly the same as that of a chain, with the teeth serving as links and the tooth bottoms serving as hinges. Also, when a thin plate is elastically deformed, there is a neutral line that maintains the same length as before deformation, and this can be thought of as the same line that smoothly connects the centers of the hinges of a chain.

そこで、いま第2図に示すように、波動歯車
の一歯一歯に固定した座標系で、中立線上の点
Miにおける接線uiを横座標、法線vi(これは歯
の中央を通るものとする。)を縦座標とする直
交座標系(Mi−ui,vi:iは歯の番号)を考え
る。このとき、次のような仮定を置く。
Therefore, as shown in Figure 2, in a coordinate system fixed to each tooth of the strain wave gear, a point on the neutral line is
A rectangular coordinate system (M i −u i , v i : i is the tooth number )think of. At this time, we make the following assumptions.

『波動歯車が運動するとき、歯に固定した座
標(M−u,v)からその歯を観察したとき歯
形は変らない。また、中立線上において、各歯
のピツチMi,M⌒i+1は一定である。』 波動歯車の変形量が小さい場合、この仮定は
妥当であると考えられる。
``When a wave gear moves, the tooth profile does not change when the tooth is observed from the coordinates (M-u, v) fixed to the tooth. Further, on the neutral line, the pitches M i and M⌒ i+1 of each tooth are constant. ” This assumption is considered valid if the amount of deformation of the strain wave gear is small.

一歯一歯を剛体と考えるならば、一般的な歯
形解法に従つて歯の運動を調べ、歯形を決定す
ることができる。即ち、第3図に示すように、
歯形C1及びころがり運動板P1を一体のものと
し、歯形C2及びころがり運動板P2を一体のも
のとすると、歯のかみあい点Cにおける歯形の
共通法線Tは、同じ相対運動を行うころがり運
動板P1,P2のころがり接触点(瞬間中心)P
を通る、という機構学的必要条件を与えて歯形
を決定することができる。
If we consider each tooth as a rigid body, we can determine the tooth profile by examining the motion of the tooth using the general tooth profile solving method. That is, as shown in Figure 3,
If the tooth profile C 1 and the rolling motion plate P 1 are integrated, and the tooth profile C 2 and the rolling motion plate P 2 are integrated, the common normal T of the tooth profiles at the meshing point C of the teeth will perform the same relative motion. Rolling contact point (instantaneous center) P of rolling motion plates P 1 and P 2
The tooth profile can be determined by giving the mechanistic requirement that the tooth pass through.

波動歯車の運動 波動歯車を使つた装置には、平面運動として
直線運動をさせるものと回転運動をさせるもの
が考えられる。ここでは回転運動について調べ
るが、それによつて直線運動は容易に理解でき
る。
Movement of wave gears Devices using wave gears can be thought of as those that perform linear motion in the form of planar motion or those that perform rotary motion. Here we will examine rotational motion, which makes linear motion easier to understand.

いま、剛歯車と波動歯車は、それぞれ同じ固
定中心のまわりに回転運動できるものとする。
そして、波動歯車は、回転運動と同時に波動発
生器の回転に起因して波動運動を行い、且つn
個の凸部をもち、それぞれの凸部の頂点近傍で
剛歯車とかみあつているとする。ここで、剛歯
車は、基準ピツチ円直径d0、歯数ZRの円筒歯車
であり、そして、波動歯車は、変形前において
中立線が直径dn、歯数ZWの円筒歯車であり、
且つ、上記中立線は変形によつてその長さを変
えることなく、基準ピツチ曲線になり、剛歯車
の基準ピツチ円上のピツチと同じピツチでかみ
合つているものとする。普通、歯数ZWと歯数
ZRは等しくなく、第1図aはZW<ZRの場合で
あり、同図bはZW>ZRの場合である。
Now, it is assumed that the rigid gear and the wave gear can each rotate around the same fixed center.
The wave gear performs a wave motion due to the rotation of the wave generator at the same time as the rotational motion, and n
Assume that the gear has several convex parts and is meshed with a rigid gear near the apex of each convex part. Here, the rigid gear is a cylindrical gear with a reference pitch circle diameter d 0 and the number of teeth Z R , and the strain wave gear is a cylindrical gear whose neutral line has a diameter d n and the number of teeth Z W before deformation.
Further, it is assumed that the neutral line does not change its length due to deformation, becomes a reference pitch curve, and meshes at the same pitch as the pitch on the reference pitch circle of the rigid gear. Normally, number of teeth Z W and number of teeth
Z R are not equal, and FIG. 1a is the case when Z W <Z R , and FIG. 1 b is the case when Z W >Z R.

なお、ここでは、波動発生器はn個の凸部を
もつ非円形カムと考え、薄肉の波動歯車の内側
にその中立線を伸縮させることなく嵌入させ、
カムの回転によつて波動歯車に波動運動を発生
させる第1図aの場合を想起しながら考察す
る。また、カムと波動歯車との間に摩擦力はな
いものと考える。
In addition, here, the wave generator is considered to be a non-circular cam with n convex parts, and its neutral line is fitted inside the thin wave gear without expanding or contracting.
Consider the case shown in FIG. 1a in which a wave motion is generated in a wave gear by the rotation of a cam. Also, it is assumed that there is no frictional force between the cam and the wave gear.

さて、いまある時点において、第4図に示す
ように、軸の回転中心Oを原点とする剛歯車に
固定した直交座標(O−x,y)を考え、y軸
は波動歯車の中立線の凸部頂点M0を通るもの
とする。この状態から数えて、剛歯車の歯数Z
分だけ凸部頂点が移動するよう非円形カム(波
動発生器)を回転させ、そのとき頂点M0が点
Mに移動したとして、この軌跡を調べる。
Now, at a certain point in time, as shown in Figure 4, consider orthogonal coordinates (O-x, y) fixed to a rigid gear whose origin is the rotation center O of the shaft, and the y-axis is the neutral line of the wave gear. Assume that it passes through the convex vertex M 0 . Counting from this state, the number of teeth of the rigid gear Z
Assuming that the non-circular cam (wave generator) is rotated so that the apex of the convex portion moves by the same amount, and that the apex M 0 moves to point M, this trajectory is examined.

カムの回転に伴つて波動歯車の中立線の凸部
頂点が点Qに移動したとすると、始め(O−
x,y)に一致していたカムに固定した座標
(O−X,Y)は、第4図に示すように回転し、
剛歯車に対するカムの回転角φは角M0OQに等
しく、 φ=2π/ZR×Z …(1) となる。
Assuming that the peak of the convex portion of the neutral line of the strain wave gear moves to point Q as the cam rotates, at the beginning (O-
The coordinates (O-X, Y) fixed on the cam, which corresponded to x, y), rotate as shown in Figure 4,
The rotation angle φ of the cam with respect to the rigid gear is equal to the angle M 0 OQ, and φ=2π/Z R ×Z (1).

次に、中立線MQ⌒の弧の長さSを求めると、
点Mと点Qの間の波動歯車の歯数は同じくZで
あり、そのピツチは中立線l上でπdn/ZWであ
るから、 S=πdn/ZW×Z …(2) (1)式と(2)式より、 S=ZR/ZW×dn/2×φ …(3) となる。
Next, finding the arc length S of the neutral line MQ⌒, we get
The number of teeth of the wave gear between point M and point Q is also Z, and the pitch is πd n /Z W on the neutral line l, so S = πd n /Z W ×Z … (2) ( From equations 1) and (2), S=Z R /Z W ×d n /2×φ (3).

ここで変形後の中立線lの形状は、軸の回転
中心Oを原点とし、凸部頂点Qと点Oを結ぶ軸
(以下長軸と呼ぶ)からの角度をθ、原点Oか
らの距離をrとする、次のような極座標で表わ
されるものとする。
Here, the shape of the neutral line l after deformation has the rotation center O of the shaft as its origin, θ as the angle from the axis connecting the convex apex Q and point O (hereinafter referred to as the long axis), and the distance from the origin O as the origin. Let r be expressed in the following polar coordinates.

r=f(θ) …(4) いま、非円形カムはn個の凸部をもち、f
(θ)は2π/nを周期とする関数であるとする
と、これを一般にフーリエ級数で表わせば、次
のようになる。
r=f(θ) ...(4) Now, the non-circular cam has n convex parts, and f
Assuming that (θ) is a function with a period of 2π/n, this can be generally expressed as a Fourier series as follows.

f(θ)=a0/2+k=1 {akcos(knθ)+bksin(knθ)} …(5) ここで、 この曲線の凸部頂点から角度θまでの弧の長
さをSとすると、 S=∫〓0√{()}2+{()}2dθ …(7) となる。
f(θ)=a 0 /2+ k=1 {a k cos(knθ)+b k sin(knθ)} …(5) Here, If the length of the arc from the vertex of the convex part of this curve to the angle θ is S, then S=∫〓 0 √{()} 2 + {()} 2 dθ...(7).

結局、(3)式と(7)式を等しいと置き、符号を含
めて表わすと、 S=ZR/ZW×dn/2×|φ| =∫|〓|0√{()}2+{′()}2dθ…(8
) となる。
After all, if we consider equations (3) and (7) to be equal and express them including the sign, we get S=Z R /Z W ×d n /2×|φ| =∫|〓| 0 √{()} 2 + {′()} 2 dθ…(8
) becomes.

ただし、これから以後、角度は時計回りを正
とし、φはy軸を基準として長軸のなす角度、
θは長軸を基準として動径MOのなす角度とす
る。
However, from now on, the angle is positive clockwise, and φ is the angle formed by the long axis with the y-axis as the reference.
θ is the angle formed by the radius vector MO with the long axis as the reference.

(8)式から、角度θと角度φの関係を簡単な初
等関数で表わすことはできないが、数値積分に
よつて必ず求めることができる。
From equation (8), the relationship between angle θ and angle φ cannot be expressed by a simple elementary function, but it can definitely be determined by numerical integration.

さて、中立線l上の点Mの(x,y)座標を
(xM,yM)とすると、 xM=rsin(φ+θ) yM=rcos(φ+θ) …(9) となる。
Now, if the (x, y) coordinates of point M on the neutral line l are (x M , y M ), then x M = rsin (φ+θ) y M = rcos (φ + θ) (9).

次に第4図において、歯に固定した座標、即
ち、中立線l上M点における接線uを横座標、法
線vを縦座標とする直交座標(M−u,v)と、
剛歯車に固定した座標(O−x,y)との相対運
動を調べる。
Next, in FIG. 4, the coordinates fixed to the tooth, that is, the orthogonal coordinates (M-u,v) with the tangent u at point M on the neutral line l as the abscissa and the normal v as the ordinate,
Examine the relative movement with the coordinates (O-x, y) fixed to the rigid gear.

y軸を基準にv軸とy軸となす角度をψとする
と、 ψ=φ+θ+μ …(10) となる。
Letting ψ be the angle between the v-axis and the y-axis with the y-axis as a reference, ψ=φ+θ+μ...(10).

ただし、動径MOを基準としてv軸のなす角度
をμとすると、 −tanμ=1/r dr/dθ …(11) よりμを求めることができる。
However, if μ is the angle formed by the v-axis with reference to the radius vector MO, then μ can be found from -tanμ=1/r dr/dθ (11).

結局、(M−u,v)座標は(O−x,y)
座標に対して(xM,yM)だけ並進し、ψだけ
回転する。
In the end, the (M-u,v) coordinates are (O-x,y)
Translate by (x M , y M ) and rotate by ψ with respect to the coordinates.

座標変換式は、 u=(x−xM)cos(−ψ)+(y−yM)sin(−ψ) v=(y−yM)cos(−ψ)−(x−xM)sin(−ψ) …(12) となる。 The coordinate conversion formula is: u=(x- xM )cos(-ψ)+(y- yM )sin(-ψ)v=(y- yM )cos(-ψ)-(x- xM ) sin(−ψ) …(12).

歯形の解法 第5図において、剛歯車CRと波動歯車CW
C点でかみあつているとする。いま、カムをわ
ずか動かしたとき、両歯車はP点を中心(瞬間
中心)として相対運動するものとすれば、この
P点は、剛歯車CRに固定した座標(O−x,
y)から観察しても、波動歯車CWに固定した
座標(M−u,v)から観察しても、止まつて
見えるはずである。
Tooth profile solution In Figure 5, assume that rigid gear C R and wave gear C W mesh at point C. Now, when we move the cam slightly, we assume that both gears move relative to each other with point P as the center (instantaneous center), and this point P is based on the coordinates (O-x,
y) or from the coordinates (M-u,v) fixed to the wave gear C W , it should appear to be stationary.

これを式で表わすと、P点の(x,y)座標
値(xP,yP)及び(u,v)座標値(uP,vP
を定点と考え、(12)式をφで微分すると、 duP/dφ=−dxM/dφcos(−ψ)+(xP−x
M)dψ/dφsin(−ψ) −dyM/dφsin(−ψ)−(yP−yM)dψ/
dφcos(−ψ)=0 dvP/dφ=−dyM/dφcos(−ψ)+(yP−y
M)dψ/dφsin(−ψ) +dxM/dφsin(−ψ)+(xP−xM)dψ/
dφcos(−ψ)=0…(13) (13)式から、 となる。これを(12)式のx,yに代入すれば、
(uP,vP)も求まる。
Expressing this in a formula, the (x, y) coordinate values (x P , y P ) and (u, v) coordinate values (u P , v P ) of point P
is a fixed point and differentiating equation (12) with respect to φ, du P / dφ = −dx M / dφcos (−ψ) + (x P −x
M ) dψ/dφsin(−ψ) −dy M /dφsin(−ψ)−(y P −y M )dψ/
dφcos(−ψ)=0 dv P /dφ=−dy M /dφcos(−ψ)+(y P −y
M ) dψ/dφsin (−ψ) +dx M /dφsin (−ψ) + (x P −x M ) dψ/
dφcos(−ψ)=0…(13) From equation (13), becomes. Substituting this into x and y in equation (12), we get
(u P , v P ) can also be found.

いま、波動発生器(カム)を回転させ、この
P点がそれぞれの歯に固定した座標に描く軌跡
を求めれば、これが、それぞれの歯と同じ相対
運動を行うころがり運動板PR,PWの形状とな
る。
Now, if we rotate the wave generator (cam) and find the trajectory drawn by this point P at the coordinates fixed to each tooth, this will be the trajectory of the rolling motion plates P R and P W that make the same relative movement as each tooth. It becomes the shape.

結局、歯形の解法は、いま求めた一方のころ
がり運動板に固定された歯形を与えたときに、
それと共役な相手の歯形を求める問題に帰着さ
れる。そのときの機構学的必要条件は、歯のか
みあい点Cにおける共通法線Tが、ころがり運
動板の接触点Pを通ることである。
In the end, the solution for the tooth profile is that when we give the tooth profile fixed to one of the rolling motion plates we just found,
This comes down to the problem of finding the tooth profile of the conjugate partner. The mechanical requirement then is that the common normal T at the engagement point C of the teeth passes through the contact point P of the rolling plate.

ここで、上記ころがり運動板についての説明
を補足する。
Here, the explanation regarding the above-mentioned rolling movement plate will be supplemented.

いま、普通の内歯車と外歯車のかみ合い状態
を考えると、それらの歯車においては、互いに
ころがり接触するピツチ円が存在する。上記こ
ろがり接触板はこのピツチ円に相当するもので
ある。波動歯車装置の場合、剛歯車の歯は円筒
の上に等間隔に並び、波動歯車の歯は凸非円形
の中立線(柔基準ピツチ曲線)の上に等間隔に
並ぶが、かみあう一対の歯の相対運動は、円筒
と柔基準ピツチ曲線とのころがり運動では表わ
せない。すなわち、一対の歯の相対運動をころ
がり接触運動に置き換えるためには、別のころ
がり接触する曲線(ころがり運動板)を考える
必要がある。
Now, if we consider the meshing state of ordinary internal gears and external gears, there are pitch circles in these gears that roll into contact with each other. The rolling contact plate described above corresponds to this pitch circle. In the case of a wave gear device, the teeth of a rigid gear are arranged at equal intervals on a cylinder, and the teeth of a wave gear are arranged at equal intervals on a convex, non-circular neutral line (soft standard pitch curve), but a pair of meshing teeth The relative motion of cannot be expressed by the rolling motion between the cylinder and the soft pitch curve. That is, in order to replace the relative motion of a pair of teeth with rolling contact motion, it is necessary to consider another curve (rolling motion plate) that causes rolling contact.

かみあつている歯車間にある一定の相対運動
が与えられたとき、それらの歯車の運動は、そ
れぞれの歯車と同じ運動を行う曲線板のころが
り運動に置き換えることができる。その曲線板
がころがり運動板であつて、その形状は二つの
歯車の相対運動の瞬間中心(ピツチ点)がそれ
ぞれの歯車の座標系に描く軌跡として表わされ
る。
When a certain relative motion is given between meshing gears, the motion of those gears can be replaced by the rolling motion of a curved plate that performs the same motion as each gear. The curved plate is a rolling plate, and its shape is expressed as a locus drawn by the instantaneous center (pitch point) of the relative motion of the two gears in the coordinate system of each gear.

いま、簡単のため、第5図において剛歯車
CRおよびころがり運動板PRは静止しているも
のと考えると、波動歯車CWおよびころがり運
動板PWはP点を中心として回転しようとする。
このとき、波動歯車CWのC点近傍の微小線分
は直線と直角な方向に運動しようとする。
For simplicity, rigid gears are used in Fig. 5.
If C R and rolling plate P R are assumed to be stationary, wave gear C W and rolling plate P W try to rotate around point P.
At this time, the minute line segment near point C of the wave gear C W attempts to move in a direction perpendicular to the straight line.

ここで、もし、C点において接触している剛
歯車CRの微小線分と波動歯車CWの微小線分が、
直線に対して直角でないとすると、CWがわ
ずか運動したとき、CRの線分とCWの線分は互
いに離れることになる。すなわち、C点におい
て2個の歯と歯は互いに離れるか、相手の実質
部分に食い込むことになり、歯車のかみあいの
過程が成り立たない。
Here, if the minute line segment of rigid gear C R and the minute line segment of wave gear C W that are in contact at point C,
If it is not perpendicular to the straight line, when C W moves a little, the C R line segment and the C W line segment will move away from each other. That is, at point C, the two teeth separate from each other or bite into the substantial part of the other, and the process of meshing the gears does not hold.

結局、かみあい点Cにおいて、剛歯車CR
波動歯車CWは直線に対して直角でなければ
ならない。また、このとき、かみあい点Cにお
いて、剛歯車CRと波動歯車CWは直線と直角
な方向に滑つていることがわかる。
After all, at the meshing point C, the rigid gear C R and the wave gear C W must be at right angles to the straight line. Also, it can be seen that at this time, at the meshing point C, the rigid gear C R and the strain wave gear C W are sliding in a direction perpendicular to the straight line.

こうして、先に説明したような歯車のかみあ
いに関する重要な機構学的必要条件が得られ
る。
This provides the important mechanical requirements for gear meshing as explained above.

具体的計算例 ―1 ころがり運動板の形状 これまでの解析の結果、(4)式あるいは(5)
式、(6)式で波動歯車の変形後の中立線lの形
状が与えられると、(8)式から剛歯車と波動歯
車の相対的回転角の関係がわかり、(14)式、
(12)式からころがり運動板の形状が求まること
がわかつた。
Specific calculation example - 1 Shape of rolling plate As a result of the analysis so far, equation (4) or (5)
When the shape of the neutral line l after deformation of the strain wave gear is given by equation (6), the relationship between the relative rotation angles of the rigid gear and the wave gear can be found from equation (8), and equation (14),
It was found that the shape of the rolling plate can be found from equation (12).

そこで、現在、ハーモニツク・ドライブに
使用されているカムの形状を例に、具体的計
算を行つてみる。
Therefore, we will perform a specific calculation using the shape of the cam currently used in harmonic drives as an example.

2個の凸部をもつ非円形カムの形状は楕円
に似ており、いま負荷によつて波動歯車(フ
レクススプライン)とカムとの間にすき間は
生じないものと仮定すると、波動歯車の中立
線の形状は次のような極座標で表わされる。
The shape of a non-circular cam with two convex parts resembles an ellipse, and assuming that no gap is created between the wave gear (flexspline) and the cam due to load, the neutral position of the wave gear The shape of the line is expressed in polar coordinates as shown below.

r=d/2+δ/2cos2θ …(15) これは長軸に関して対称で、πを周期とす
る偶関数であり、(5)式の最も単純な形であ
る。
r=d/2+δ/2cos2θ...(15) This is an even function that is symmetrical about the long axis and has a period of π, and is the simplest form of equation (5).

波動歯車が変形する前の中立線の直径dn
を求めると、 となる。
Diameter of the neutral line before the wave gear is deformed d n
When you ask for becomes.

次に、剛歯車(サーキユラスプライン)の
基準ピツチ円上のピツチt0=πd0/ZRと波動
歯車の中立線上のピツチtn=πdn/ZWは等し
いので、 d0=ZR/ZW×dn …(17) なる関係がある。
Next, the pitch on the reference pitch circle of the rigid gear (circular spline), t 0 = πd 0 /Z R , and the pitch on the neutral line of the wave gear, t n = πd n /Z W , are equal, so d 0 = Z R /Z W ×d n …(17) There is a relationship.

ここで、波動歯車の中立線の最大径d+δ
と剛歯車の基準ピツチ円直径d0とは、次のよ
うに係数λで結ばれているものとする。
Here, the maximum diameter of the neutral line of the strain wave gear d+δ
and the reference pitch circle diameter d 0 of the rigid gear are connected by a coefficient λ as follows.

d+δ=λd0 …(18) λ=1.0のとき、すなわち、剛歯車の基準
ピツチ円が中立線とその最大径の点で接する
状態は、ちようど、インボリユート歯車の標
準歯車に相当し、また、λ≠1の状態は転位
歯車のかみあいに相当する。
d+δ=λd 0 …(18) When λ=1.0, that is, the state where the reference pitch circle of the rigid gear touches the neutral line at its maximum diameter point, it just corresponds to the standard gear of the involute gear, and , λ≠1 corresponds to meshing of shifted gears.

(17)、(18)式より、 δ/d=λZR/ZW×dn/d−1 …(19) となり、変形量δを与える式が求まる。 From equations (17) and (18), δ/d=λZ R /Z W ×d n /d−1 (19), and an equation giving the amount of deformation δ can be found.

(14)式はφで微分した形になつている
が、これはθで微分しても同じなので、結
局、 となり、ころがり運動板の形状が求まる。
Equation (14) is in the form differentiated with respect to φ, but this is the same even if differentiated with respect to θ, so in the end, Then, the shape of the rolling plate can be found.

第6図a,b,cは歯数比ZR/ZW=1.1を
例に、それぞれλ=1.0、λ<1.0、λ>1.0に
ついて、剛歯車と波動歯車のころがり運動板
PR,PWを示したもので、波動歯車の歯が凸
部頂点に位置していた時点から、凸非円形カ
ムを剛歯車に対してφ(=200)だけ回転させ
た状態を示す。このころがり運動板は(20)
式、(21)式からわかるように、dψ/dθ→0
においてある漸近線に近づく形状をしてい
る。そして、これらは滑りなくころがり接触
運動を行い、第6図a,b,cではP点がそ
の接触点である。また、波動歯車が変形する
前、すなわち、中立線が円形のとき、歯に固
定した座標(M−u,v)における歯車の回
転中心Oの座標位置をO′として、Mおよび
O′の剛歯車に対する軌跡LM,L0′を示す。こ
のとき、M点、O′点はPWと同じ相対運動を
行うので、それぞれM点あるいはO′点に立
てた軌跡LMあるいはL0′の法線はP点を通る
ことになる。
Figure 6 a, b, and c show rolling motion plates of rigid gears and strain wave gears for λ=1.0, λ<1.0, and λ>1.0, respectively, taking the tooth ratio Z R /Z W = 1.1 as an example.
This shows P R and P W , and shows the state in which the convex non-circular cam has been rotated by φ (=20 0 ) relative to the rigid gear from the time when the tooth of the wave gear was located at the apex of the convex part. . This rolling motion board is (20)
As can be seen from equation (21), dψ/dθ→0
It has a shape that approaches a certain asymptote at . Then, these perform a rolling contact movement without slipping, and the contact point is at point P in FIGS. 6a, b, and c. Also, before the strain wave gear is deformed, that is, when the neutral line is circular, let the coordinate position of the rotation center O of the gear in the coordinates (Mu, v) fixed to the teeth be O', and M and
The trajectories L M and L 0 ′ for the rigid gear of O′ are shown. At this time, since point M and point O' perform the same relative movement as P W , the normal to the locus L M or L 0 ' set at point M or O', respectively, passes through point P.

―2 剛歯車がインボリユート歯形のときの波
動歯車の歯形 歯車の歯形は無数に考えられるが、ここで
は実用上、現在最も広く用いられているイン
ボリユート曲線を剛歯車の歯形として与え、
それと共役な相手歯形を波動歯車の歯形とす
る例について述べる。
-2 Tooth profile of wave gear when rigid gear has involute tooth profile There are countless tooth profiles for gears, but here we will give the involute curve, which is currently the most widely used in practice, as the tooth profile for rigid gears.
An example in which the mating tooth profile conjugate with this is the tooth profile of a strain wave gear will be described.

第7図において、歯形CRは剛歯車の歯形
であつて、基礎円半径をrgRとするインボリ
ユート曲線とする。そして、それとかみあう
波動歯車の歯形を歯形CWとし、いま、歯形
CRと歯形CWは点Cにおいてかみあつている
ものとすると、点Cに立てた歯形の共通法線
Tは、歯形CR及び歯形CWと同じ相対運動を
行うころがり運動板のころがり接触点Pを通
ると同時に、インボリユート歯車の基礎円と
点Eで接する。
In FIG. 7, the tooth profile C R is the tooth profile of a rigid gear, and is an involute curve with a base circle radius r gR . The tooth profile of the wave gear that meshes with it is defined as the tooth profile C W , and now the tooth profile
Assuming that C R and tooth profile C W are in mesh at point C, the common normal T of the tooth profile set at point C is the rolling contact of a rolling plate that performs the same relative movement as tooth profile C R and tooth profile C W. At the same time as it passes through point P, it touches the base circle of the involute gear at point E.

いま、歯の中央を通る軸をy軸とする剛歯
車の歯に固定した座標を(O−x,y)とし
て、その座標におけるC点の座標値(xc
yc)を求める。
Now, let us assume that the coordinates fixed to the teeth of the rigid gear with the axis passing through the center of the teeth as the y-axis are (O-x, y), and the coordinate values of point C at those coordinates (x c ,
Find yc ).

がy軸となす角度γRは、 γR=tan-1(xP/yP) …(22) 角POEをτRとすると、 τR=cos-1(rgR/√P 2P 2) …(23) となる。ただし、xP,yPはP点の(x,y)
座標値で、(20)式で与えられる。
The angle γ R with the y axis is γ R = tan -1 (x P /y P )...(22) If the angle POE is τ R , τ R = cos -1 (r gR /√ P 2 + P 2 ) …(23) becomes. However, x P , y P are (x, y) of point P
The coordinate value is given by equation (20).

また、基礎円上の歯溝幅半角をσRとする
と、 σR=π/2ZR+invα0+2tanα0/ZRxR …(24) ただし、α0はインボリユート歯形の基準圧
力角、xRは転位係数である。
Also, if the half angle of the tooth groove width on the base circle is σ R , then σ R = π/2Z R + invα 0 + 2tanα 0 /Z R x R …(24) However, α 0 is the standard pressure angle of the involute tooth profile, x R is the dislocation coefficient.

インボリユートの性質から、 =BE⌒=rgR(±γR+τR+σR) …(25) また、 =rgRtan(±γR+τR〓νR) …(26) 故に、 νR=γR±{τR−tan-1(±γR+τR +σR)} …(27) 結局、 xC=sinνR =rgR√1+(±RRR2sinνR yC=cosνR =rgR√1+(±RRR2cosνR …(28) となる。 From the properties of involutes, =BE⌒=r gR (±γ RRR ) …(25) Also, =r gR tan (±γ RR 〓ν R ) …(26) Therefore, ν R = γ R ±{τ R −tan -1 (±γ RRR )} …(27) After all, x C = sinν R = r gR √1+ (± R + R + R ) 2 sinν R y C = cosν R = r gR √1 + (± R + R + R ) 2 cosν R …(28).

複号は上号が左歯面、下号が右歯面に対応
する。
For double numbers, the upper number corresponds to the left tooth flank, and the lower number corresponds to the right tooth flank.

この座標xC,yCを波動歯車に固定した座標
(M−u,v)から観察すると、波動歯車の
歯形が求まる。すなわち、(12)式のx,yに座
標値xC,yCを代入したときのu,vが求める
歯形となる。
When these coordinates x C and y C are observed from the coordinates (M-u, v) fixed to the wave gear, the tooth profile of the wave gear can be determined. That is, when the coordinate values x C and y C are substituted for x and y in equation (12), u and v become the tooth profile to be found.

第8図に、歯数ZR=22、圧力角20゜の標準
インボリユート歯形CRの剛歯車に対して、
バツクラツシなし、且つλ=1の状態でかみ
あう歯数ZW=20の波動歯車の歯形CWを、計
算例に基づいたものとして示す。
Figure 8 shows a rigid gear with a standard involute tooth profile C R with the number of teeth Z R = 22 and a pressure angle of 20°.
The tooth profile C W of a strain wave gear with the number of meshing teeth Z W =20 in the state of no backlash and λ=1 is shown based on a calculation example.

なお、同図に、剛歯車とかみあう歯数20、
圧力角20゜標準インボリユート歯車の歯形CS
を点線で示す。これから、波動歯車の歯形
CWは標準インボリユート歯形CSに比べて歯
先と歯元で歯厚が減少しているのがわかる。
In addition, in the same figure, the number of teeth meshing with the rigid gear is 20,
Pressure angle 20° Standard involute gear tooth profile C S
is shown by a dotted line. From now on, the tooth profile of the wave gear
It can be seen that the tooth thickness of C W is reduced at the tooth tip and root compared to the standard involute tooth profile C S.

第8図の歯形について、波動歯車の運動し
ている状態を第9図に示す。第9図中で、点
線は、剛歯車と基礎円上でかみあう点の運動
の軌跡を示す。実際に歯車を製作するとき
は、歯が干渉しないように適当な設計する必
要がある。
FIG. 9 shows the state in which the strain wave gear is in motion with respect to the tooth profile shown in FIG. 8. In FIG. 9, the dotted line indicates the trajectory of the motion of the point that meshes with the rigid gear on the base circle. When actually manufacturing gears, it is necessary to design them appropriately so that the teeth do not interfere.

波動歯車装置の創成歯切法 ―1 歯切法概説 これまでの結果、剛歯車と波動歯車の運動
から、それぞれのころがり運動板PR,PW
形状が求まり、また、ころがり運動板PR
PWと同じ相対運動を行う歯形CR,CWを求め
ることができた。
Generating gear cutting method for wave gear devices - 1 Overview of gear cutting method As a result of the results so far, the shapes of the rolling motion plates P R and P W can be found from the motion of the rigid gear and the wave gear, and the shapes of the rolling motion plates P R
We were able to find the tooth profiles C R and C W that have the same relative motion as P W.

さて、第10図において、両ころがり運動
板PR,PWところがり接触を行う第3のころ
がり運動板PKを考え、これらのころがり運
動板PR,PW,PKは同じP点でころがり接触
するものとする。この場合、どちらが実質側
かは考えなくてよい。また、ころがり運動板
PKと同じ相対運動を行う歯形をCKとし、そ
れらの歯形CR,CW,CKは同じC点ですべり
接触するものとすると、歯形CR,CW,CK
互いにかみあうことになる。
Now, in Fig. 10, consider a third rolling plate P K that makes rolling contact with both rolling plates P R , P W , and these rolling plates P R , P W , P K are at the same point P. It is assumed that there is rolling contact. In this case, there is no need to consider which side is the real one. Also, rolling exercise board
Assuming that C K is a tooth profile that makes the same relative movement as P K , and that these tooth profiles C R , C W , and C K are in sliding contact at the same point C, tooth profiles C R , C W , and C K mesh with each other. become.

ここで、歯形CKを歯切りカツターの切刃
とし、カツターと被削材との間にころがり運
動板PRとPKとがころがり運動するときと、
あるいはころがり運動板PWとPKとがころが
り運動するときとそれぞれ同じ相対運動を与
えれば、上記切刃によつて剛歯車あるいは波
動歯車の歯形CR,CWが創成される。
Here, when the tooth profile C K is the cutting edge of the gear cutter and the rolling motion plates P R and P K are rolling between the cutter and the workpiece,
Alternatively, if the rolling plates P W and P K are given the same relative motion as when rolling, the tooth profiles C R and C W of a rigid gear or wave gear are created by the cutting blades.

カツターの切刃の形状は無数に考えられ、
例えば、かみあう相手歯車の歯形をそのまま
切刃形状とすることもできるが、実用的には
直線歯形のカツターがよく用いられるので、
次に、直線歯形のカツターによる創成歯切法
について述べる。
There are countless shapes of cutter blades,
For example, it is possible to use the tooth profile of the mating gear to form the cutting edge shape, but for practical purposes, a cutter with a straight tooth profile is often used.
Next, we will discuss the generation tooth cutting method using a cutter with a straight tooth profile.

―2 直線歯形のカツターによる創成歯切法 先ず、直線歯形のカツターのころがり運動
板の形状を求める。
-2 Generating tooth cutting method using a linear tooth profile cutter First, find the shape of the rolling plate of the linear tooth profile cutter.

第11図において、剛歯車とカツターの相
対運動を考え、剛歯車に固定した座標を(O
−x,y)、カツターに固定した座標を(K
−ξ,η)とする。両ころがり運動板PR
PKは点Pでころがり接触し、歯形CRとカツ
ター切刃CKは点Cで接触しているものとす
る。
In Figure 11, considering the relative motion between the rigid gear and the cutter, the coordinates fixed to the rigid gear are (O
-x, y), and the coordinates fixed to the cutter are (K
−ξ, η). Both rolling motion plates P R and
It is assumed that P K is in rolling contact at point P, and tooth profile C R and cutter cutting edge C K are in contact at point C.

いま、波動発生器(ウエーブジエネレー
タ)を剛歯車に対して角度dφだけ微小回転
させたとき、ころがり接触点Pは両ころがり
曲線上、微小量dSだけ移動し、それぞれ点
P1および点P2にくるものとする。剛歯車の
ころがり運動板の形状は、剛歯車に対するウ
エーブジエネレータの回転角φを媒介変数と
して、 x=xP(φ),y=yP(φ) …(29) で与えられているとすると、微小移動量dS
と角度dφとの関係は次式で与えられる。
Now, when the wave generator is minutely rotated by an angle dφ with respect to the rigid gear, the rolling contact point P moves by a minute amount dS on both rolling curves, and the rolling contact point P moves by a minute amount dS on both rolling curves.
Assume that it comes to P 1 and point P 2 . The shape of the rolling motion plate of a rigid gear is given by x=x P (φ), y=y P (φ) ...(29) with the rotation angle φ of the wave generator with respect to the rigid gear as a parameter. Then, the minute movement dS
The relationship between and the angle dφ is given by the following equation.

次に、点Pにおける両ころがり運動板の共
通法線がη軸となす角度をΩ〓、カツターの
ころがり運動板の点Pにおける曲率半径をρK
とすると、 dΩ〓/dS=1/ρK …(31) となる。また、 dξ/dS=cosΩ〓,dη/dS=sinΩ〓 …(32) なる関係があるから、結局、点Pの(ξ,
η)座標値を(ξP,ηP)とすると、 あるいは、 となり、曲率半径ρKが求まれば、カツターの
ころがり運動板の形状も求まる。
Next, the angle between the common normal of both rolling plates at point P and the η axis is Ω〓, and the radius of curvature of the cutter's rolling plate at point P is ρ K
Then, dΩ〓/dS=1/ρ K (31). Also, since there is the relationship dξ/dS=cosΩ〓, dη/dS=sinΩ〓 …(32), in the end, the point P (ξ,
η) If the coordinate values are (ξ P , η P ), then or, Therefore, if the radius of curvature ρ K is found, the shape of the rolling plate of the cutter can also be found.

ここで、剛歯車のころがり運動板の点Pに
おける曲率半径をρR、また、C点における歯
形CRおよび切刃CKの曲率半径をRRおよびRK
としたとき、Euler―Savaryの公式によつ
て、次のような関係が成り立つ。
Here, the radius of curvature at point P of the rolling plate of the rigid gear is ρ R , and the radius of curvature of the tooth profile C R and cutting edge C K at point C are R R and R K
Then, according to the Euler-Savary formula, the following relationship holds true.

1/ρR−1/ρK=(1/RK−r−1/RR−r)sin
β …(34) ただし、rはPCの長さ、βは点Pにおけ
るころがり運動板の共通接線とPCのなす角
度であり、ρRは次式で与えられる。
1/ρ R −1/ρ K = (1/R K −r−1/R R −r) sin
β...(34) where r is the length of PC, β is the angle between PC and the common tangent of the rolling plate at point P, and ρ R is given by the following equation.

また、直線歯形のカツターの場合半径RK
=∞であり、半径RR、長さr、角度βは剛
歯車の歯形が決まると角度φの関数で与えら
れるので、結局、曲率半径ρKは角度φの関数
で与えられる。
In addition, in the case of a cutter with a straight tooth profile, the radius R K
=∞, and since the radius R R , length r, and angle β are given as a function of the angle φ once the tooth profile of the rigid gear is determined, the radius of curvature ρ K is given as a function of the angle φ.

次に、節で述べた例と同様に、剛歯車が
インボリユート歯形の場合について具体的に
計算を行つてみる。
Next, as in the example described in Section 1, we will specifically calculate the case where the rigid gear has an involute tooth profile.

第11図において、点Pおよび点Cの
(x,y)座標値(xP,yP)および(xC,yC
は(20)式、(28)式から既知なので、 r=√(PC2+(PC2 …(36) RRは(25)式のCEと同じであり、 RR=CE=rgr(±γR+τR+σR) …(37) として表わされ、また、点Pにおける両ころ
がり運動板の共通法線がy軸となす角度をΩ
とすると、 Ωy=π/2−tan-1(−dxP/dφ/dyP/dφ)…(38) なので、 β=γR+τR−Ωv …(39) となり、(34)式より、 1/ρK=1/ρR+sinβ/RR−r …(40) となり、(40)式、(30)式を(33)′式に代
入して直線歯形のカツターのころがり運動板
PKの形状が求まる。
In Fig. 11, the (x, y) coordinate values of point P and point C (x P , y P ) and (x C , y C )
is known from equations (20) and (28), so r=√( PC ) 2 + ( PC ) 2 …(36) R R is the same as CE in equation (25), and R R =CE=r gr (±γ RRR ) …(37) Also, the angle between the common normal of both rolling motion plates at point P and the y-axis is Ω.
If y , Ω y = π/2−tan -1 (−dx P /dφ/dy P /dφ)…(38), so β=γ RR −Ω v …(39), and (34) From the equation, 1/ρ K = 1/ρ R + sinβ/R R −r …(40), and by substituting equations (40) and (30) into equation (33)′, we can calculate the rolling motion of the linear tooth-shaped cutter. board
Find the shape of P K.

なお、(33)′の積分は、φ=0のときの点
Pの(ξ,η)座標値を(ξP0,ηP0)、また、
そのときのΩ〓をΩ〓0として0からφまで積
分すればよい。このようにして求めた直線歯
形のカツターのころがり運動板と、剛歯車あ
るいは波動歯車のころがり運動板とのころが
り運動と同じ相対運動を、カツターと被削歯
車に与えれば、剛歯車あるいは波動歯車の歯
形を創成することができる。計算に基づい
て、直線歯形のカツターのころがり運動板を
第12図に示す。なお、カツターを固定し
て、剛歯車を運動させたときの様子も示し
た。剛歯車のころがり運動板PRがカツター
のころがり運動板PKに対して滑らずにころ
がるとき、剛歯車の歯形CRが直線歯形のカ
ツターCKと滑りながら接触している。
In addition, the integral of (33)' converts the (ξ, η) coordinate values of point P when φ=0 to (ξ P0 , η P0 ), and
It is sufficient to integrate from 0 to φ by setting Ω〓 at that time to Ω〓0 . If the same relative motion as that between the rolling motion plate of the cutter with the linear tooth profile obtained in this way and the rolling motion plate of the rigid gear or wave gear is applied to the cutter and the workpiece gear, the rigid gear or wave gear A tooth profile can be created. Based on the calculations, the rolling motion plate of the cutter with a linear tooth profile is shown in FIG. The figure also shows the situation when the cutter is fixed and the rigid gear is moved. When the rolling plate P R of the rigid gear rolls without slipping against the rolling plate P K of the cutter, the tooth profile C R of the rigid gear is in sliding contact with the cutter C K , which has a linear tooth profile.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図a,bはそれぞれ異なる波動歯車装置の
一部を示す断面図、第2図は波動歯車の座標につ
いての説明図、第3図は歯形ところがり運動板の
関係を示す説明図、第4図は波動歯車の1歯の運
動を示す説明図、第5図は剛歯車と波動歯車のか
みあいを示す説明図、第6図a〜cは剛歯車と波
動歯車のそれぞれのころがり運動板の異種例を示
す説明図、第7図はインボリユート歯形を有する
剛歯車と波動歯車のかみあいを示す説明図、第8
図はインボリユート歯形を有する剛歯車とかみあ
う波動歯車の歯形を示す説明図、第9図は剛歯車
とかみあう波動歯車の運動を示す説明図、第10
図は剛歯車、波動歯車及びカツターの歯形ところ
がり運動板の関係を示す説明図、第11図は剛歯
車とカツターの位置関係を示す説明図、第12図
は直線歯形のカツターに対するインボリユート歯
形をした剛歯車の運動を示す説明図である。 1,11…剛歯車、2,12…波動歯車、3,
13…波動発生器。
Figures 1a and b are cross-sectional views showing parts of different wave gear devices, Figure 2 is an explanatory diagram of the coordinates of the wave gear, Figure 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the tooth profile and the rolling motion plate, Figure 4 is an explanatory diagram showing the movement of one tooth of the wave gear, Figure 5 is an explanatory diagram showing the meshing of the rigid gear and the wave gear, and Figures 6 a to c are the rolling movement plates of the rigid gear and the wave gear. An explanatory diagram showing a different example; Fig. 7 is an explanatory diagram showing the meshing of a rigid gear with an involute tooth profile and a wave gear; Fig. 8
The figure is an explanatory diagram showing the tooth profile of a wave gear that meshes with a rigid gear having an involute tooth profile. Figure 9 is an explanatory diagram showing the motion of the wave gear that meshes with the rigid gear.
The figure is an explanatory diagram showing the relationship between the tooth profile of the rigid gear, the wave gear, and the cutter, and the rolling motion plate. Figure 11 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the rigid gear and the cutter. Figure 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the tooth profile of the rigid gear and the cutter. Figure 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the tooth profile of the rigid gear and the cutter. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the motion of a rigid gear. 1,11...rigid gear, 2,12...wave gear, 3,
13...Wave generator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一方を変形しない剛体からなる剛歯車とする
と共に、他方を波状の運動をする波動歯車とし、
その波動歯車に波動運動を発生させる波動発生器
により、上記剛歯車と波動歯車をその複数の波状
凸部でかみあわせ、このとき隣接する凸部と凸部
との間の剛歯車と波動歯車の歯数に差を設けるこ
とによつて、かみあい部の移動と共に剛歯車と波
動歯車との間に相対的移動を可能とした波動歯車
装置における歯車の創成歯切りに際し、互いにか
みあう剛歯車と波動歯車の一対の歯のそれぞれと
同じ相対運動を行うころがり運動板の形状を、歯
の相対運動の瞬間中心がそれぞれの歯に固定した
平面上に描く軌跡とし、歯のかみあい点における
両歯形の共通法線が上記ころがり運動板の接触点
を通るという条件のもとに、上記剛歯車および波
動歯車の歯形を決定し、それらの剛歯車あるいは
波動歯車の歯切りに際し、両歯車のかみあい点に
おいて両歯車と共通に接するカツターの切刃と、
両歯車のころがり運動板と同じ接触点で接触する
第3のころがり運動板とは、相対的に同じ運動を
するものとして、剛歯車あるいは波動歯車のころ
がり運動板と上記第3のころがり運動板がころが
り接触するときの相対運動を上記切刃に与えるこ
とにより、創成歯切りを行うことを特徴とする増
減速駆動機用歯車の創成歯切法。
1 One side is a rigid gear made of a rigid body that does not deform, and the other side is a wave gear that moves in a wave-like manner,
A wave generator that generates a wave motion in the wave gear meshes the rigid gear and the wave gear with their plurality of wavy convex portions, and at this time, the rigid gear and the wave gear between the adjacent convex portions are engaged with each other. By setting a difference in the number of teeth, a rigid gear and a wave gear can be meshed with each other during generation gear cutting in a wave gear device that allows relative movement between the rigid gear and wave gear as well as the movement of the meshing part. The shape of a rolling plate that makes the same relative movement as each of a pair of teeth is a locus drawn on a plane where the instantaneous center of the relative movement of the teeth is fixed to each tooth, and the common method of both tooth profiles at the meshing point of the teeth is calculated. Under the condition that the line passes through the contact point of the rolling plate, determine the tooth profile of the rigid gear and wave gear, and when cutting the rigid gear or wave gear, the line passes through the contact point of the rolling plate, and when cutting the rigid gear or wave gear, the line passes through the contact point of the rolling plate. The cutting edge of the cutter is in common contact with the
A third rolling motion plate that contacts the rolling motion plates of both gears at the same contact point is defined as a rolling motion plate of a rigid gear or a strain wave gear and the third rolling motion plate mentioned above, assuming that the rolling motion plates of the rigid gear or wave gear and the third rolling motion plate of the gears move in the same manner relative to each other. A generating gear cutting method for a gear for an acceleration/deceleration drive machine, characterized in that generating gear cutting is performed by applying relative motion to the cutting blade when rolling contact occurs.
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