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JP2014084989A - Wave gear device, driving apparatus, and robot equipment - Google Patents

Wave gear device, driving apparatus, and robot equipment Download PDF

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JP2014084989A
JP2014084989A JP2012236247A JP2012236247A JP2014084989A JP 2014084989 A JP2014084989 A JP 2014084989A JP 2012236247 A JP2012236247 A JP 2012236247A JP 2012236247 A JP2012236247 A JP 2012236247A JP 2014084989 A JP2014084989 A JP 2014084989A
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gear
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wave
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JP2012236247A
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Katsuhide Hasegawa
勝英 長谷川
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a lifetime and reduce loss torque.SOLUTION: A wave gear device 150 includes: two rigid inner gears 20 and 30; a flexible outer gear 40 disposed inside the rigid inner gears 20 and 30; and a wave generator 50 disposed inside the flexible outer gear 40. The wave gear device 150 has an input rotary shaft 51 disposed inside the rigid inner gears 20 and 30 coaxially with the rigid inner gears 20 and 30. Further, the wave gear device 150 has a disk group 601 comprising two disks 61 and 62 disposed corresponding to the rigid inner g ear 20 and mounted eccentrically on the input rotary shaft 51 in different directions from each other. Furthermore, the wave gear device 150 has a disk group 602 comprising two disks 63 and 64 arranged corresponding to the rigid inner gear 30 and mounted eccentrically on the input rotary shaft 51 in different directions from each other.

Description

本発明は、回転モータの回転速度を減速可能な波動歯車装置、この波動歯車装置を備えた駆動装置、及びこの駆動装置を備えたロボット装置に関する。   The present invention relates to a wave gear device that can reduce the rotation speed of a rotary motor, a drive device that includes the wave gear device, and a robot device that includes the drive device.

産業用ロボット等の関節駆動には、高速低トルクの電動の回転モータの出力を、減速機構を用いて低速大トルクに変換して適用することが一般的である。減速機構としては、多種の方式が実用されているが、比較的小出力のもので大きな減速比が得られ、比較的小型軽量な波動歯車装置が多く用いられている。   For joint driving of industrial robots and the like, it is common to apply the output of a high-speed, low-torque electric rotary motor to low-speed, large torque using a reduction mechanism. Various types of speed reduction mechanisms have been put into practical use, but a relatively small output and large reduction gear ratio can be obtained, and a relatively small and light wave gear device is often used.

波動歯車装置は、外周が略楕円形に形成されたカム板を有する波動発生器を、可撓性外歯車の内側に嵌め込んで楕円状に変形させ、円環状の剛性内歯車とその長軸部の2か所で噛み合わせるものである。この剛性内歯車と歯数が2nだけ異なるもう1つの剛性内歯車を可撓性外歯車に噛み合わせて出力とすると、歯数差に応じた差動回転により、例えば50:1の大きな減速比が一段で得られる。   A wave gear device is a ring-shaped rigid internal gear and its long axis, which is formed by fitting a wave generator having a cam plate with an outer periphery formed into an elliptical shape into an elliptical shape by fitting it inside a flexible external gear. It meshes at two places of the part. When this rigid internal gear and another rigid internal gear whose number of teeth is different by 2n are meshed with a flexible external gear for output, a large reduction ratio of, for example, 50: 1 is obtained by differential rotation according to the number of teeth difference. Is obtained in one step.

しかしながら、波動発生器として薄肉の玉軸受の内周に楕円形のカム板を嵌め込んで玉軸受を変形させて用いるため、この玉軸受は特殊な専用品である。すなわち、この軸受は、特に外周が内周の1回転につき2回の屈曲変形を受けるため、非常に薄肉でなければならない。また、薄肉の可撓性外歯車に直接外周を嵌め込まなければならないため、入力トルクが小さいにもかかわらず軸受の直径が大きくなる。したがって、入力最大回転数が制限され、軸受のピッチ円径に比例する損失トルクも大きい。さらには可撓性外歯車の変形に要する力と負荷トルクによる力を受けるために波動歯車装置の寿命はこの変形する軸受で制限されている。   However, since the ball bearing is deformed and used by inserting an elliptical cam plate on the inner periphery of a thin ball bearing as a wave generator, this ball bearing is a special dedicated product. In other words, this bearing must be very thin because the outer periphery is subjected to bending deformation twice per one rotation of the inner periphery. Further, since the outer periphery must be directly fitted into the thin flexible external gear, the diameter of the bearing is increased despite the small input torque. Therefore, the maximum input rotational speed is limited, and the loss torque proportional to the diameter of the pitch circle of the bearing is large. Furthermore, since the force required for the deformation of the flexible external gear and the force due to the load torque are received, the life of the wave gear device is limited by the deforming bearing.

そこで、2枚の円板を入力回転軸に対して偏心させた2枚の円板を有する波動発生器を用いることで、通常の変形しない円環状の軸受を用いるものが提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1に記載されている可撓性外歯車は、フランジを有するカップ状のものである。   In view of this, there has been proposed one that uses an ordinary ring bearing that does not deform by using a wave generator having two discs in which the two discs are eccentric with respect to the input rotating shaft (patent). Reference 1). The flexible external gear described in Patent Document 1 has a cup shape having a flange.

特開昭60−14634号公報Japanese Patent Laid-Open No. 60-14634

上記特許文献1では、長軸では軸受に対して単純なラジアル荷重となると考えられるが、実際には圧力の集中を避けるため、可撓性外歯車と円板とは長軸部付近でできるだけ広い角度範囲にわたって接触させなければならない。ところが、可撓性外歯車の変形は単純な楕円円錐筒ではなく、軸方向の傾きが長軸方向から短軸方向にわたって変化する、いわゆるコーニングが発生する。したがって、円板は可撓性外歯車の内面を軸方向に滑りながら周方向に転がり運動することになるので、円板には長軸方向を軸としたモーメント力が作用することになる。結果として円板と可撓性外歯車との滑りによる損失が発生し、また円板を支持する軸受にはフランジの影響で増大する圧力とモーメント力の複合的な負荷がかかり、波動歯車装置の寿命が短くなる問題があった。   In the above-mentioned Patent Document 1, it is considered that the long shaft is a simple radial load with respect to the bearing. However, in order to avoid pressure concentration, the flexible external gear and the disc are as wide as possible near the long shaft. Must be contacted over an angular range. However, the deformation of the flexible external gear is not a simple elliptical conical cylinder, and so-called coning occurs in which the inclination in the axial direction changes from the major axis direction to the minor axis direction. Therefore, the disk rolls in the circumferential direction while sliding in the axial direction on the inner surface of the flexible external gear, so that a moment force about the major axis acts on the disk. As a result, loss due to slippage between the disc and the flexible external gear occurs, and the bearing supporting the disc is subjected to a combined load of pressure and moment force that increases due to the influence of the flange. There was a problem of shortening the service life.

そこで、本発明は、高負荷作用時においても安定したトルク伝達が可能であり、波動発生器の入力回転軸に作用する回転モーメントを減少させることで、波動歯車装置の長寿命化を達成することを目的とする。   Therefore, the present invention is capable of stable torque transmission even under a high load action, and achieves a long life of the wave gear device by reducing the rotational moment acting on the input rotation shaft of the wave generator. With the goal.

本発明の波動歯車装置は、環状の第1の剛性内歯車と、前記第1の剛性内歯車と同軸に前記第1の剛性内歯車に隣接して配置され、前記第1の剛性内歯車よりも歯数が少ない環状の第2の剛性内歯車と、前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車の内側に配置された環状の可撓性外歯車と、前記可撓性外歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯車を撓ませて前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車に対して周方向に複数箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車と前記可撓性外歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を備え、前記波動発生器は、前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車の内側であって、前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車と同軸に配置された入力回転軸と、前記第1の剛性内歯車に対応して配置され、前記入力回転軸に対して互いに異なる方向に偏心して装着された、前記噛み合い位置の数と同数の複数の円板からなる第1の円板群と、前記第2の剛性内歯車に対応して配置され、前記入力回転軸に対して互いに異なる方向に偏心して装着された、前記噛み合い位置の数と同数の複数の円板からなる第2の円板群と、を有することを特徴とする。   The wave gear device according to the present invention is arranged adjacent to the first rigid internal gear, coaxially with the annular first rigid internal gear, and coaxially with the first rigid internal gear. An annular second rigid internal gear having a small number of teeth, an annular flexible external gear disposed inside the first rigid internal gear and the second rigid internal gear, and the flexible external gear. The flexible external gear is disposed inside the gear, and is partially meshed with the first rigid internal gear and the second rigid internal gear at a plurality of locations in the circumferential direction. A wave generator that moves a meshing position of the first rigid internal gear and the second rigid internal gear and the flexible external gear in the circumferential direction, and the wave generator includes the first rigid internal gear. Inside the gear and the second rigid internal gear, the first rigid internal gear and the second rigid internal gear The same number of meshing positions as the number of the meshing positions arranged corresponding to the first rigid internal gear and eccentrically mounted in different directions with respect to the input rotating shaft. And a number of meshing positions arranged corresponding to the second rigid internal gear and eccentrically mounted in different directions with respect to the input rotation shaft. And a second disk group made up of the same number of disks.

本発明によれば、各剛性内歯車について、可撓性外歯車を各噛み合い位置に複数の円板からなる円板群で均一に押し付けているので、噛み合わせが強固になり、負荷容量を大きくできる。さらに、各円板を介して入力回転軸が受ける荷重は、主にラジアル荷重となり、入力回転軸にかかる回転モーメントを低減できるので、波動歯車装置の剛性が高くなり、長寿命となる。   According to the present invention, for each rigid internal gear, the flexible external gear is uniformly pressed to each meshing position by the disk group consisting of a plurality of disks, so that the meshing is strengthened and the load capacity is increased. it can. Further, the load received by the input rotary shaft via each disk is mainly a radial load, and the rotational moment applied to the input rotary shaft can be reduced. Therefore, the rigidity of the wave gear device is increased and the life is extended.

第1実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a robot apparatus according to a first embodiment. 図1の各関節を駆動する駆動装置の断面図である。It is sectional drawing of the drive device which drives each joint of FIG. 第1実施形態に係る波動歯車装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the wave gear apparatus which concerns on 1st Embodiment. 弾性部材の斜視図である。It is a perspective view of an elastic member. 第1の剛性内歯車及び第2の剛性内歯車の要部を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the principal part of a 1st rigid internal gear and a 2nd rigid internal gear. 第2実施形態に係る波動歯車装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wave gear apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す斜視図である。図1に示すロボット装置500は、例えば組立作業等を行う産業ロボットである。ロボット装置500は、垂直多関節(6つ関節)のロボットアーム100と、ロボットアーム100の先端に設けられ、ワークWに対して把持等の作業を行うエンドエフェクタとしてのロボットハンド200とを備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the robot apparatus according to the first embodiment of the present invention. A robot apparatus 500 illustrated in FIG. 1 is an industrial robot that performs, for example, assembly work. The robot apparatus 500 includes a vertically articulated (six-joint) robot arm 100 and a robot hand 200 as an end effector that is provided at the tip of the robot arm 100 and performs operations such as gripping the workpiece W. Yes.

ロボットアーム100は、ロボット本体として、関節J1〜J6で連結されたベース111及び複数のリンク101〜106を有している。また、ロボットアーム100は、各関節J1〜J6に設けられ、対応する関節J1〜J6を駆動する駆動装置120を複数(6つ)備えている。   The robot arm 100 includes a base 111 and a plurality of links 101 to 106 connected by joints J1 to J6 as a robot body. The robot arm 100 includes a plurality (six) of driving devices 120 that are provided at the joints J1 to J6 and drive the corresponding joints J1 to J6.

図2は、図1の各関節を駆動する駆動装置の断面図である。駆動装置120は、回転モータである電磁モータとしてのサーボモータ130と、サーボモータ130の出力、つまりサーボモータ130の回転軸131の回転速度を減速する波動歯車装置150と、を有している。波動歯車装置150は、第1の剛性内歯車としての円環状の剛性内歯車20、第2の剛性内歯車としての円環状の剛性内歯車30、円環状の可撓性外歯車40及び波動発生器50を備えている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of a drive device that drives each joint of FIG. The drive device 120 includes a servo motor 130 as an electromagnetic motor that is a rotary motor, and a wave gear device 150 that reduces the output of the servo motor 130, that is, the rotational speed of the rotary shaft 131 of the servo motor 130. The wave gear device 150 includes an annular rigid internal gear 20 as a first rigid internal gear, an annular rigid internal gear 30 as a second rigid internal gear, an annular flexible external gear 40, and wave generation. A container 50 is provided.

図3は、本発明の第1実施形態に係る波動歯車装置の概略構成を示す説明図である。図3(a)は波動歯車装置の軸方向に沿った断面図、図3(b)は波動歯車装置の右側面図、図3(c)は波動歯車装置の左側面図、図3(d)は波動歯車装置の波動発生器の構成の一部の分解斜視図である。なお、波動歯車装置150の内部をわかりやすくするために、カバーや入出力軸を支持する軸受は省略し、また軸受のリテーナ等の詳細は省略して要部のみを示してある。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the wave gear device according to the first embodiment of the present invention. 3A is a cross-sectional view of the wave gear device along the axial direction, FIG. 3B is a right side view of the wave gear device, FIG. 3C is a left side view of the wave gear device, and FIG. ) Is an exploded perspective view of a part of the configuration of the wave generator of the wave gear device. In addition, in order to make the inside of the wave gear device 150 easy to understand, the bearings for supporting the cover and the input / output shaft are omitted, and details such as the retainer of the bearing are omitted, and only the main parts are shown.

図3において、剛性内歯車20は、内歯21の歯数が例えば102の固定内歯車であって、不図示のハウジングに固定されている。   In FIG. 3, the rigid internal gear 20 is a fixed internal gear having 102 teeth, for example, 102, and is fixed to a housing (not shown).

剛性内歯車30は、内歯31の歯数が、剛性内歯車20の内歯21の歯数よりも少ない、例えば100の出力内歯車であって、剛性内歯車20と同軸に剛性内歯車30に隣接して配置されている。これら2つの剛性内歯車20,30は、歯先円径及び歯元円径がほぼ同一である。   The rigid internal gear 30 is, for example, 100 output internal gears in which the number of teeth of the internal teeth 31 is smaller than the number of teeth of the internal teeth 21 of the rigid internal gear 20, and the rigid internal gear 30 is coaxial with the rigid internal gear 20. It is arranged adjacent to. These two rigid internal gears 20 and 30 have substantially the same tip diameter and root diameter.

可撓性外歯車40は、外歯41の歯数が剛性内歯車30の内歯31の歯数と同数の100の可撓性外歯車であって、剛性内歯車20,30の内側に配置されている。   The flexible external gear 40 is a 100 flexible external gear in which the number of teeth of the external teeth 41 is the same as the number of teeth of the internal teeth 31 of the rigid internal gear 30, and is disposed inside the rigid internal gears 20 and 30. Has been.

波動発生器50は、可撓性外歯車40の内側に配置されている。そして、波動発生器50は、可撓性外歯車40を撓ませて剛性内歯車20,30に対して周方向に複数箇所(本実施形態では、2箇所)で部分的に噛み合わせると共に、剛性内歯車20,30と可撓性外歯車40との噛み合い位置を周方向に移動させるものである。   The wave generator 50 is disposed inside the flexible external gear 40. The wave generator 50 bends the flexible external gear 40 and partially meshes with the rigid internal gears 20 and 30 at a plurality of locations (two locations in the present embodiment) in the circumferential direction, and is rigid. The meshing position of the internal gears 20 and 30 and the flexible external gear 40 is moved in the circumferential direction.

なお、可撓性外歯車40の軸方向の位置は、不図示のハウジングに囲われることによって保たれている。この可撓性外歯車40の真円状態における直径は、図3(c)及び図3(d)の組立状態において、紙面上下方向近傍が噛み合うと同時に、左右方向の一定角度範囲で噛み合いが十分はずれるような大きさに設定されている。   The position of the flexible external gear 40 in the axial direction is maintained by being surrounded by a housing (not shown). The diameter of the flexible external gear 40 in the perfect circle state is sufficiently meshed in a certain angular range in the left-right direction at the same time as meshing in the vicinity in the vertical direction of the paper surface in the assembled state of FIGS. 3 (c) and 3 (d). It is set to a size that will deviate.

波動発生器50は、剛性内歯車20,30の内側であって、剛性内歯車20,30と同軸に配置され、サーボモータ130の回転軸131(図2)に連結され、回転軸131と一体に回転する入力回転軸51を有している。この入力回転軸51は、サーボモータ130の回転軸131と一体に形成されていているが、別体に形成されていてもよい。   The wave generator 50 is disposed inside the rigid internal gears 20 and 30 and coaxially with the rigid internal gears 20 and 30, connected to the rotation shaft 131 (FIG. 2) of the servo motor 130, and integrated with the rotation shaft 131. An input rotation shaft 51 that rotates in a straight line is provided. The input rotation shaft 51 is formed integrally with the rotation shaft 131 of the servo motor 130, but may be formed separately.

また、波動発生器50は、剛性内歯車20に対応して配置され、入力回転軸51に対して互いに異なる方向に偏心して装着された、噛み合い位置の数と同数の複数(2つ)の円板61,62からなる第1の円板群としての円板群601を有している。   The wave generator 50 is arranged corresponding to the rigid internal gear 20 and is mounted eccentrically in different directions with respect to the input rotation shaft 51 and has a plurality (two) of circles as many as the number of meshing positions. A disk group 601 as a first disk group including the plates 61 and 62 is provided.

また、波動発生器50は、剛性内歯車30に対応して配置され、入力回転軸51に対して互いに異なる方向に偏心して装着された、噛み合い位置の数と同数の複数(2つ)の円板63,64からなる第2の円板群としての円板群602を有している。   The wave generator 50 is arranged corresponding to the rigid internal gear 30 and is mounted eccentrically in different directions with respect to the input rotation shaft 51 and has a plurality (two) of the same number as the number of meshing positions. A disk group 602 as a second disk group composed of the plates 63 and 64 is provided.

ここで、噛み合い位置の数をn(nは2以上の整数)としたとき、円板群601は、n個の円板からなり、円板群602は、n個の円板からなる。そして、円板群601の数をm(mは正の整数)個とし、円板群602の数をm(mは正の整数)個とする。すると、剛性内歯車20に対しては、n×m個の円板が配置され、剛性内歯車30に対しては、n×m個の円板が配置されることになる。本第1実施形態では、n=2,m=1,m=1としている。 Here, when the number of meshing positions is n (n is an integer of 2 or more), the disk group 601 is composed of n disks, and the disk group 602 is composed of n disks. The number of disk groups 601 is m 1 (m 1 is a positive integer), and the number of disk groups 602 is m 2 (m 2 is a positive integer). Then, n × m 1 discs are arranged for the rigid internal gear 20, and n × m 2 discs are arranged for the rigid internal gear 30. In the first embodiment, n = 2, m 1 = 1, and m 2 = 1.

つまり、剛性内歯車20については、1つの円板群601、つまり、2つの円板61,62が相対して配置され、剛性内歯車30については、1つの円板群602、つまり2つの円板63,64が相対して配置されている。より具体的には、各円板群601,602は、それぞれの剛性内歯車20,30の内歯21,31に可撓性外歯車40を介して相対して配置されている。   That is, for the rigid internal gear 20, one disk group 601, that is, two disks 61 and 62 are arranged to face each other, and for the rigid internal gear 30, one disk group 602, that is, two circles. Plates 63 and 64 are disposed relative to each other. More specifically, each of the disk groups 601 and 602 is disposed to be opposed to the internal teeth 21 and 31 of the rigid internal gears 20 and 30 via the flexible external gear 40.

可撓性外歯車40は、4つの円板61,62,63,64によって紙面上下方向に撓められて、上下の一定角度範囲にある複数枚の外歯41が、各剛性内歯車20,30の内歯21,31と噛み合わされている。   The flexible external gear 40 is bent in the vertical direction of the paper by the four discs 61, 62, 63, 64, and a plurality of external teeth 41 in a certain upper and lower angular range are connected to each rigid internal gear 20, 30 internal teeth 21 and 31 are meshed with each other.

4つの円板61,62,63,64は、2つの剛性内歯車20,30と同軸に回転可能に支持された入力回転軸(クランク軸)51に軸受611,621,631,641を介して取り付けられている。   The four discs 61, 62, 63, 64 are connected to an input rotation shaft (crankshaft) 51 supported coaxially with the two rigid internal gears 20, 30 via bearings 611, 621, 631, 641. It is attached.

本第1実施形態では、剛性内歯車20から剛性内歯車30に向かって、円板61、円板62、円板63、円板64の順に軸方向に並んで配置されており、円板61及び円板63が同一方向に偏心し、円板62及び円板64が同一方向に偏心している。なお、円板61と円板62とは、互いに異なる方向、即ち互いに反対方向に偏心しており、円板63と円板64とは、互いに異なる方向、即ち互いに反対方向に偏心している。円板61,62,63,64は、円環状に形成されており、円板61,62,63,64の内側に入力回転軸51が挿通して配置されている。   In the first embodiment, the disc 61, the disc 62, the disc 63, and the disc 64 are arranged in this order in the axial direction from the rigid internal gear 20 toward the rigid internal gear 30. And the disc 63 is eccentric in the same direction, and the disc 62 and the disc 64 are eccentric in the same direction. The disc 61 and the disc 62 are eccentric in different directions, that is, opposite directions, and the disc 63 and the disc 64 are eccentric in different directions, that is, opposite directions. The discs 61, 62, 63, 64 are formed in an annular shape, and the input rotating shaft 51 is inserted inside the discs 61, 62, 63, 64.

入力回転軸51には、軸方向と直交する偏心方向に平行に延びる一対の平面(側面)51a,51bが形成され、平面51aと平面51bとの間に凹部51c,51dが形成されている。   The input rotation shaft 51 is formed with a pair of flat surfaces (side surfaces) 51a and 51b extending in parallel to an eccentric direction orthogonal to the axial direction, and concave portions 51c and 51d are formed between the flat surfaces 51a and 51b.

入力回転軸51には、偏心方向にスライド可能に支持部材612,622,632,642が配置されている。   Support members 612, 622, 632, and 642 are arranged on the input rotation shaft 51 so as to be slidable in the eccentric direction.

支持部材612,622,632,642は、外周が円形状に形成されている。そして、支持部材612,622,632,642には、入力回転軸51の平面51a,51bに面接触する一対のスライド面60a,60bを有する切欠部60が形成されている。切欠部60は、略矩形状に形成されている。   The outer periphery of the support members 612, 622, 632, and 642 is formed in a circular shape. The support members 612, 622, 632, and 642 are formed with notches 60 having a pair of slide surfaces 60 a and 60 b that are in surface contact with the flat surfaces 51 a and 51 b of the input rotation shaft 51. The notch 60 is formed in a substantially rectangular shape.

各支持部材612,622,632,642は、切欠部60が入力回転軸51に嵌められ、切欠部60の一対のスライド面60a,60bがそれぞれ入力回転軸51の平面51a,51bに面接触して配置されている。これにより、各支持部材612,622,632,642は、一対の平面51a,51bに案内されて偏心方向にスライド可能となっている。   In each of the support members 612, 622, 632, and 642, the notch portion 60 is fitted to the input rotation shaft 51, and the pair of slide surfaces 60 a and 60 b of the notch portion 60 are in surface contact with the flat surfaces 51 a and 51 b of the input rotation shaft 51, respectively. Are arranged. As a result, the support members 612, 622, 632, and 642 are guided by the pair of flat surfaces 51a and 51b and can slide in the eccentric direction.

軸受611,621,631,641は、円環状のラジアル軸受である。また、軸受611,621,631,641は、玉軸受である。軸受611,621,631,641は、外輪(アウターレース)が円板61,62,63,64の内側に圧入又は接着剤によって固着され、内輪(インナーレース)が支持部材612,622,632,642の外周に固着されている。したがって、支持部材612,622,632,642は、軸受611,621,631,641を介して円板61,62,63,64を支持している。   The bearings 611, 621, 631, 641 are annular radial bearings. Further, the bearings 611, 621, 631, 641 are ball bearings. In the bearings 611, 621, 631, 641, outer rings (outer races) are fixed inside the disks 61, 62, 63, 64 by press-fitting or adhesive, and inner rings (inner races) are supported by the support members 612, 622, 632. It is fixed to the outer periphery of 642. Therefore, the support members 612, 622, 632, 642 support the disks 61, 62, 63, 64 via the bearings 611, 621, 631, 641.

支持部材612,622,632,642は、入力回転軸51の一対の平面51a,51bに規制されて、偏心方向にのみ移動可能に入力回転軸51に支持された規制部材である。入力回転軸51の軸方向の一端には、突起部54が形成されており、他端には、止め輪53が取り付けられる溝531が形成されている。これら突起部54及び止め輪53により、支持部材612,622,632,642は、軸方向への移動が規制されている。   The supporting members 612, 622, 632, and 642 are regulating members that are regulated by the pair of flat surfaces 51a and 51b of the input rotating shaft 51 and are supported by the input rotating shaft 51 so as to be movable only in the eccentric direction. A protrusion 54 is formed at one end of the input rotation shaft 51 in the axial direction, and a groove 531 to which a retaining ring 53 is attached is formed at the other end. The protrusions 54 and retaining rings 53 restrict the support members 612, 622, 632, and 642 from moving in the axial direction.

支持部材612,622,632,642の切欠部60と入力回転軸51との間には、弾性部材613,623,633,643が配置されている。本第1実施形態では、弾性部材613,623,633,643は、バネ鋼製の円管状の部材である。なお、支持部材612,622,632,642は、弾性部材613,623,633,643より剛性の大きい。各弾性部材613,623,633,643は、各円板61,62,63,64をそれぞれの偏心方向に付勢する。   Elastic members 613, 623, 633, 643 are disposed between the notch 60 of the support members 612, 622, 632, 642 and the input rotation shaft 51. In the first embodiment, the elastic members 613, 623, 633, and 643 are circular tubular members made of spring steel. The support members 612, 622, 632, and 642 are more rigid than the elastic members 613, 623, 633, and 643. Each elastic member 613, 623, 633, 643 urges each disk 61, 62, 63, 64 in the eccentric direction.

支持部材612,622,632,642の切欠部60一対のスライド面60a,60bの間の当接面(底面)60cには、更に凹部66が形成されている。各弾性部材623,643は、各支持部材622,642の凹部66と、入力回転軸51の凹部51cとの間に嵌り込むように配置されている。また、各弾性部材613,633は、各支持部材612,632の凹部66と、入力回転軸51の凹部51dとの間に嵌り込むように配置されている。   A recess 66 is further formed on the contact surface (bottom surface) 60c between the pair of slide surfaces 60a, 60b. The elastic members 623 and 643 are disposed so as to be fitted between the recesses 66 of the support members 622 and 642 and the recesses 51 c of the input rotation shaft 51. The elastic members 613 and 633 are arranged so as to be fitted between the recesses 66 of the support members 612 and 632 and the recesses 51 d of the input rotation shaft 51.

これにより、各弾性部材613,623,633,643は、軸方向に直交し、かつ偏心方向に直交する方向へのずれが規制されている。つまり、各弾性部材613,623,633,643は、各円板61,62,63,64の軸方向中央の位置に保持されている。   Thereby, each elastic member 613, 623, 633, 643 is restricted from shifting in a direction orthogonal to the axial direction and orthogonal to the eccentric direction. That is, each elastic member 613, 623, 633, 643 is held at a position in the axial center of each disk 61, 62, 63, 64.

弾性部材613,623,633,643の外径は、図3(a)〜図3(c)の状態に組み立てたときの支持部材612,622,632,642の凹部66と入力回転軸51の凹部51c,51dとの間の空隙より若干大きい寸法に設定されている。従って、弾性部材613,623,633,643は、組立状態では所定量、弾性変形する。これにより、円板61,62,63,64は、偏心方向には弾性部材613,623,633,643によって弾性的に支持され、これと直交する方向には支持部材612,622,632,642等によって剛に支持されている。つまり、支持部材612,622,632,642は、弾性部材613,623,633,643による円板61,62,63,64の変位を偏心方向に規制する。   The outer diameters of the elastic members 613, 623, 633, and 643 are such that the recesses 66 of the support members 612, 622, 632, and 642 and the input rotary shaft 51 when assembled in the state shown in FIGS. The dimension is set slightly larger than the gap between the recesses 51c and 51d. Therefore, the elastic members 613, 623, 633, and 643 are elastically deformed by a predetermined amount in the assembled state. Thereby, the discs 61, 62, 63, 64 are elastically supported by the elastic members 613, 623, 633, 643 in the eccentric direction, and the support members 612, 622, 632, 642 in the direction orthogonal to the elastic members 613, 623, 633, 643. And so on. That is, the support members 612, 622, 632, and 642 restrict the displacement of the disks 61, 62, 63, and 64 by the elastic members 613, 623, 633, and 643 in the eccentric direction.

このような構成により、弾性部材613,623の付勢力により、円板61,62が可撓性外歯車40を剛性内歯車20に押し付け、弾性部材633,643の付勢力により、円板63,64が可撓性外歯車40を剛性内歯車30に押し付けている。   With such a configuration, the disks 61 and 62 press the flexible external gear 40 against the rigid internal gear 20 by the biasing force of the elastic members 613 and 623, and the disks 63 and 62 are pressed by the biasing force of the elastic members 633 and 643. 64 presses the flexible external gear 40 against the rigid internal gear 30.

円板61,62,63,64が可撓性外歯車40に加えるこれらの力は、接触している範囲の分布荷重であり、その積分したものは紙面上下方向の力になる。これを図3中にベクトルF1,F2,F3,F4として示す。ここで、これら力F1〜F4は、ほぼ同一の大きさで上下逆方向であるため、入力回転軸51にはラジアル荷重がほとんどかからず、若干のモーメント荷重のみがかかった状態になっている。   These forces applied to the flexible external gear 40 by the discs 61, 62, 63, and 64 are distributed loads in a range where they are in contact with each other, and an integrated result thereof is a force in the vertical direction on the paper surface. This is shown as vectors F1, F2, F3, and F4 in FIG. Here, since these forces F1 to F4 are substantially the same magnitude and in the upside down direction, the input rotary shaft 51 is hardly subjected to a radial load, and only a slight moment load is applied. .

次に波動歯車装置150の動作について説明する。入力回転軸51に動力源であるサーボモータ130(図2)からの回転力を入力して、入力回転軸51を回転させると、円板61,62,63,64の偏心方向が回転し、可撓性外歯車40と剛性内歯車20,30との噛み合い位置も同時に回転移動する。入力回転軸51が一回転すると、剛性内歯車30は剛性内歯車20より歯数が2歯少ないため、入力回転軸51と逆方向に2歯分回転する。したがって、入力回転軸51が50回転すると、ちょうど1回転逆転することになり、50分の1に減速された出力が取り出せる。   Next, the operation of the wave gear device 150 will be described. When the rotational force from the servo motor 130 (FIG. 2), which is a power source, is input to the input rotation shaft 51 and the input rotation shaft 51 is rotated, the eccentric directions of the disks 61, 62, 63, and 64 are rotated. The meshing position between the flexible external gear 40 and the rigid internal gears 20 and 30 also rotates at the same time. When the input rotation shaft 51 makes one rotation, the rigid internal gear 30 has two teeth less than the rigid internal gear 20 and thus rotates by two teeth in the opposite direction to the input rotation shaft 51. Therefore, when the input rotation shaft 51 rotates 50 times, the rotation is reversed by exactly one rotation, and an output reduced by 1/50 can be extracted.

続いて、弾性部材613,623,633,643の作用について詳述する。減速機の性能指標は種々あるが、ロボットの制御の観点で特に重要なのは応答特性に関係する剛性とバックラッシュ、それに効率である。   Next, the operation of the elastic members 613, 623, 633, 643 will be described in detail. Although there are various performance indicators for the speed reducer, the rigidity, backlash and efficiency related to response characteristics are particularly important from the viewpoint of robot control.

可撓性外歯車40は、薄い円環状のため、図3のように撓ませるために必要な力は、従来例で述べたようなフランジを有する可撓性外歯車(カップ状又はシルクハット状の可撓性外歯車)に比べれば小さくて良い。また、原理的に軸方向への滑りが発生しないので、損失トルクが小さく効率がよい。   Since the flexible external gear 40 has a thin annular shape, the force required to bend as shown in FIG. 3 is a flexible external gear (cup shape or top hat shape) having a flange as described in the conventional example. Compared to the flexible external gear), it may be small. Further, since slip in the axial direction does not occur in principle, the loss torque is small and the efficiency is good.

本第1実施形態では、弾性部材によりさらに若干大きな力を発生させて可撓性外歯車40と2つの剛性内歯車20,30との噛み合い部分に予圧を与えることで隙間を無くし、バックラッシュをゼロにする、或いはゼロに近づけている。   In the first embodiment, a slightly larger force is generated by the elastic member to apply a preload to the meshing portion between the flexible external gear 40 and the two rigid internal gears 20 and 30, thereby eliminating the gap and preventing backlash. Zero or close to zero.

図3(b)及び図3(c)において、矢印で示した力F11,F12,F21,F22,F31,F32,F41,F42は、弾性部材による予圧によって2つの剛性内歯車20,30の歯面に生じる反力を示している。これらの力は、紙面上下方向の偏心方向頂点から左右に4歯分ずれた位置の歯に生じるものを代表して示したもので、噛み合っている範囲のすべての歯には大きさと方向が少しずつ異なる同様の反力が生じることは明らかである。   3 (b) and 3 (c), the forces F11, F12, F21, F22, F31, F32, F41, and F42 indicated by the arrows are the teeth of the two rigid internal gears 20 and 30 due to the preload by the elastic member. It shows the reaction force generated on the surface. These forces are representative of those that occur on the teeth that are shifted by four teeth to the left and right from the top of the eccentric direction in the vertical direction of the paper. All teeth in the meshing range have a small size and direction. It is clear that the same reaction force varies from one to the other.

円板61からの力F1によって下方に加えられた力は、可撓性外歯車40を撓ませた残りの力で剛性内歯車20に加わる。剛性内歯車20の内歯21は、可撓性外歯車40の外歯41よりも歯数が多く、わずかにそのピッチが小さいため、偏心方向に近い側の歯面が可撓性外歯車40の歯面と噛み合う。したがって、歯面に生じる反力はF11,F12のようになる。円板62からの力F2に対しても同様にF21,F22のようになる。   The force applied downward by the force F <b> 1 from the disc 61 is applied to the rigid internal gear 20 by the remaining force obtained by bending the flexible external gear 40. Since the internal teeth 21 of the rigid internal gear 20 have more teeth than the external teeth 41 of the flexible external gear 40 and have a slightly smaller pitch, the tooth surface on the side close to the eccentric direction is the flexible external gear 40. It meshes with the tooth surface. Accordingly, the reaction force generated on the tooth surface is F11 and F12. The same applies to the force F2 from the disc 62 as F21 and F22.

一方、円板63からの力F3によって下方に加えられた力は、可撓性外歯車40を撓ませた残りの力で剛性内歯車30に加わる。剛性内歯車30の内歯31は、可撓性外歯車40の外歯41と歯数が同じで周長が大きいのでわずかにそのピッチが大きいため、偏心方向から遠い側の歯面が可撓性外歯車40の歯面と噛み合う。歯面に生じる反力はF31,F32のようになる。力F4に対しても同様にF41,F42のようになる。反力F11と反力F31、反力F12と反力F32は、それぞれ可撓性外歯車40の同じ歯を挟み込むように働く。他の歯についても同様であって、これらの反力を積分したものと可撓性外歯車40の撓みに対する反力が4つの力F1〜F4と釣り合っている。   On the other hand, the force applied downward by the force F <b> 3 from the disc 63 is applied to the rigid internal gear 30 by the remaining force obtained by bending the flexible external gear 40. Since the internal teeth 31 of the rigid internal gear 30 have the same number of teeth as the external teeth 41 of the flexible external gear 40 and have a large circumferential length, the pitch is slightly larger, so the tooth surface on the side far from the eccentric direction is flexible. Meshes with the tooth surface of the external external gear 40. The reaction force generated on the tooth surface is F31 and F32. The same applies to the force F4 as F41 and F42. The reaction force F11 and the reaction force F31, and the reaction force F12 and the reaction force F32 work so as to sandwich the same tooth of the flexible external gear 40, respectively. The same applies to the other teeth, and the reaction force against the deflection of the flexible external gear 40 is balanced with the four forces F1 to F4.

このように最適な予圧を与えるために、円管状の弾性部材613,623,633,643の直径がわずかに異なるものを数種類用意して、各部材の寸法誤差に合わせて適切な撓みとなるものを選択して挿入する。このように弾性部材613,623,633,643の直径を調整することで、容易に精度よく予圧を設定できる。なお、弾性部材613,623,633,643の付勢力の調整は他の方法、例えば調整部としての不図示の調整機構を入力回転軸51か支持部材612,622,632,642に設けてもよい。また、図3(d)に破線で示すように、調整部としての薄板状の調整部材650を凹部66と凹部51c(又は凹部51d)の間に挿入してもよい。このように、調整部材65を挿入することにより、弾性部材613,623,633,643による円板61,62,63,64の偏心量を調整している。   In order to give such an optimal preload, several types of cylindrical elastic members 613, 623, 633, and 643 having slightly different diameters are prepared, and the appropriate deflection is achieved in accordance with the dimensional error of each member. Select and insert. Thus, by adjusting the diameters of the elastic members 613, 623, 633, and 643, the preload can be easily set with high accuracy. The urging force of the elastic members 613, 623, 633, 643 may be adjusted by another method, for example, an adjustment mechanism (not shown) as an adjustment unit may be provided on the input rotary shaft 51 or the support members 612, 622, 632, 642. Good. Further, as indicated by a broken line in FIG. 3D, a thin plate-like adjustment member 650 as an adjustment portion may be inserted between the recess 66 and the recess 51c (or the recess 51d). Thus, by inserting the adjusting member 65, the eccentric amount of the discs 61, 62, 63, 64 by the elastic members 613, 623, 633, 643 is adjusted.

ここで減速機としての剛性を考察するために、入力軸である入力回転軸51を固定して出力軸である剛性内歯車30に負荷トルクを加えたときの撓みについて考える。   Here, in order to consider the rigidity as a speed reducer, the bending when a load torque is applied to the rigid internal gear 30 that is the output shaft while the input rotation shaft 51 that is the input shaft is fixed will be considered.

剛性内歯車30側から見て時計回りのトルクTがかかったとすると、このトルク分だけ力F32,F42が増大し、剛性内歯車20は強固にハウジングに固定されているため、これに対応して反力F12,F22も増大する。一方、力F31,F41は減少し、反力F11,F21も減少する。すなわち、可撓性外歯車40の図3(c)で右上と左下の歯に加わる力が増大し、左上と右下の歯に加わる力は減少する。これらの力は各円板61,62,63,64の中心方向に作用するので、円板61,62,63,64の偏心のためにわずかながら入力回転軸51を反時計回りに回転させる方向のトルクが生じることになる。この状態で入力回転軸51は固定されている。剛性内歯車30は、軸受611〜641の隙間寄せ方向の変化による僅かな円板61〜64の移動と支持部材612〜642と入力回転軸51との隙間のガタ寄せ分、各部材の歪み量の変化分を合わせただけ剛性内歯車20に対してわずかに回転する。この回転量をトルクで割ったものが剛性であり、非常に高い剛性が実現される。   If a clockwise torque T as viewed from the rigid internal gear 30 side is applied, the forces F32 and F42 increase by this torque amount, and the rigid internal gear 20 is firmly fixed to the housing. The reaction forces F12 and F22 also increase. On the other hand, the forces F31 and F41 decrease, and the reaction forces F11 and F21 also decrease. That is, the force applied to the upper right and lower left teeth in FIG. 3C of the flexible external gear 40 increases, and the force applied to the upper left and lower right teeth decreases. Since these forces act in the center direction of each of the disks 61, 62, 63, 64, the direction in which the input rotating shaft 51 is rotated slightly counterclockwise due to the eccentricity of the disks 61, 62, 63, 64. Torque will be generated. In this state, the input rotation shaft 51 is fixed. The rigid internal gear 30 has a slight movement of the discs 61 to 64 due to a change in the clearance direction of the bearings 611 to 641, a backlash of the clearance between the support members 612 to 642 and the input rotating shaft 51, and a distortion amount of each member. A slight rotation with respect to the rigid internal gear 20 is made by adjusting the amount of change. The rotation amount divided by the torque is the rigidity, and a very high rigidity is realized.

負荷されるトルクTがさらに増大してその合力の偏心方向成分が力F1〜F4以上になると、弾性部材613〜643が弾性変形し始め、円板61〜64の偏心量が減少することで剛性内歯車30が回転する。このように比較的大きな負荷トルクがかかった状態では、弾性部材613〜643の弾性係数によって剛性を設定できるので、必要な剛性に合わせた弾性部材613〜643を用いればよい。   When the applied torque T is further increased and the eccentric direction component of the resultant force becomes equal to or greater than the forces F1 to F4, the elastic members 613 to 643 start to elastically deform, and the eccentric amount of the discs 61 to 64 decreases, resulting in rigidity. The internal gear 30 rotates. In such a state where a relatively large load torque is applied, the rigidity can be set by the elastic coefficient of the elastic members 613 to 643. Therefore, the elastic members 613 to 643 that match the required rigidity may be used.

弾性部材613〜643の弾性係数を大きくすることで高い剛性が得られるが、その場合、各弾性部材613〜643の精度を高めておく必要がある。比較的低い剛性で良い場合には、弾性係数を低くすることで各弾性部材613〜643の精度を緩和することも可能である。   High rigidity can be obtained by increasing the elastic coefficient of the elastic members 613 to 643. In that case, it is necessary to increase the accuracy of the elastic members 613 to 643. When relatively low rigidity is sufficient, it is possible to reduce the accuracy of the elastic members 613 to 643 by reducing the elastic coefficient.

なお、弾性部材613〜643は、円環状以外の形状、例えば図4(a)の楕円環形状、図4(b)のU字形状、図4(c)の三角形状などでもよい。要は必要な弾性係数と弾性変形量(撓み量)が得られる形状と材質のものを用いればよいのである。   The elastic members 613 to 643 may have a shape other than an annular shape, for example, an elliptical ring shape in FIG. 4A, a U shape in FIG. 4B, a triangular shape in FIG. In short, it is only necessary to use a material having a shape and a material capable of obtaining a necessary elastic coefficient and elastic deformation amount (deflection amount).

ここで、円板61,62,63,64の材質は剛性内歯車20,30と熱膨張係数がほぼ等しいものが好適である。歯車としては熱処理や表面処理によって高い歯面強度が得られる鋳鉄や鋼鉄、ステンレスなどの高強度の鉄系金属が一般的であり、円板61,62,63,64も鉄系金属が望ましい。しかし、弾性部材613,623,633,643によって熱膨張差を吸収できる場合は、円板61,62,63,64をアルミなどの軽金属合金、樹脂やCFRPなどの複合材料などの軽量なものが使用可能である。これにより、高回転数側の慣性を小さくでき、応答特性をさらに改善可能である。   Here, the material of the discs 61, 62, 63 and 64 is preferably a material whose thermal expansion coefficient is substantially equal to that of the rigid internal gears 20 and 30. As the gear, a high-strength iron-based metal such as cast iron, steel, or stainless steel that can obtain high tooth surface strength by heat treatment or surface treatment is generally used, and the disks 61, 62, 63, and 64 are also preferably iron-based metals. However, when the elastic members 613, 623, 633, and 643 can absorb the difference in thermal expansion, the discs 61, 62, 63, and 64 can be made of a lightweight material such as a light metal alloy such as aluminum or a composite material such as resin or CFRP. It can be used. Thereby, the inertia on the high rotation speed side can be reduced, and the response characteristics can be further improved.

図5は、剛性内歯車20及び剛性内歯車30の要部を示す部分拡大図である。図5(a)は、剛性内歯車20,30と可撓性外歯車40との噛み合い部分を軸方向から見た図、図5(b)〜図5(d)は、剛性内歯車20,30の2歯分のみを示す斜視図である。   FIG. 5 is a partially enlarged view showing the main parts of the rigid internal gear 20 and the rigid internal gear 30. 5A is a view of the meshing portion of the rigid internal gears 20 and 30 and the flexible external gear 40 viewed from the axial direction, and FIGS. 5B to 5D are diagrams showing the rigid internal gears 20 and 30. It is a perspective view which shows only 2 teeth of 30.

本第1実施形態では、剛性内歯車20の内歯21及び剛性内歯車30の内歯31には、互いに近接する側の端部の歯面211,211及び歯面311,312に、エンドレリーフ加工が施されている。   In the first embodiment, the internal teeth 21 of the rigid internal gear 20 and the internal teeth 31 of the rigid internal gear 30 are end reliefs on the tooth surfaces 211 and 211 and the tooth surfaces 311 and 312 on the ends close to each other. Processing has been applied.

本第1実施形態においては、可撓性外歯車40の外歯41を2つの剛性内歯車20,30の内歯21,31の間に押し付けることでバックラッシュを無くしているが、この押し付け力によって歯面に生じる力F91,F92は歯筋方向に分布を持っている。   In the first embodiment, the backlash is eliminated by pressing the external teeth 41 of the flexible external gear 40 between the internal teeth 21 and 31 of the two rigid internal gears 20 and 30, but this pressing force Thus, the forces F91 and F92 generated on the tooth surface have a distribution in the tooth trace direction.

図5(b)〜図5(d)の右側にこの力F91,F92の分布の模式図を示す。図5(b)には内歯21,31の断面形状が一定の場合を示している。図5(b)において、可撓性外歯車40の歯41は、剛性内歯車20の歯21の片側の歯面211と接しており、剛性内歯車30の歯31とは反対側の歯面312と接している。したがって、歯筋方向に可撓性外歯車40の歯41の長さにわたって接触力F91,F92が生じ、その分布は模式図のように2つの剛性内歯車20,30の対向面側の端部213,313にピークを持つ。   A schematic diagram of the distribution of the forces F91 and F92 is shown on the right side of FIGS. 5 (b) to 5 (d). FIG. 5B shows a case where the cross-sectional shapes of the internal teeth 21 and 31 are constant. In FIG. 5B, the tooth 41 of the flexible external gear 40 is in contact with the tooth surface 211 on one side of the tooth 21 of the rigid internal gear 20, and the tooth surface on the opposite side to the tooth 31 of the rigid internal gear 30. 312 is in contact. Accordingly, contact forces F91 and F92 are generated in the tooth trace direction over the length of the teeth 41 of the flexible external gear 40, and the distribution thereof is the end portions on the opposite surface side of the two rigid internal gears 20 and 30 as shown in the schematic diagram. It has peaks at 213 and 313.

そこで、本第1実施形態では、図4(c)のように、ピークに相当するところ、即ち互いに近接する側の端部213,313の歯面211,211及び歯面311,312に、エンドレリーフ加工を施すことで、最大面圧を緩和している。これにより、歯面211,211及び歯面311,312の耐久性を増すことができる。   Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 4C, the ends corresponding to the peaks, that is, on the tooth surfaces 211 and 211 and the tooth surfaces 311 and 312 of the end portions 213 and 313 on the side close to each other, By applying relief processing, the maximum surface pressure is relaxed. Thereby, durability of the tooth surfaces 211 and 211 and the tooth surfaces 311 and 312 can be increased.

なお、図4(d)のように、クラウニング加工を施すことでも同様の効果がある。他の方法、例えば連続的に転位を施すことで対向面側の歯厚を細くすることでも同様に適用可能である。   As shown in FIG. 4D, the same effect can be obtained by applying crowning. Other methods such as reducing the tooth thickness on the opposite surface side by continuously performing dislocation are also applicable.

以上、本第1実施形態によれば、各剛性内歯車20,30について、可撓性外歯車40を各噛み合い位置に複数の円板からなる円板群601,602で均一に押し付けているので、噛み合わせが強固になり、負荷容量を大きくできる。さらに、各円板61〜64を介して入力回転軸51が受ける荷重は、主にラジアル荷重となり、入力回転軸51にかかる回転モーメントを低減できるので、波動歯車装置150の剛性が高くなり、長寿命となる。   As described above, according to the first embodiment, the flexible external gear 40 is uniformly pressed to the meshing positions of the rigid internal gears 20 and 30 by the disk groups 601 and 602 composed of a plurality of discs. The meshing becomes firm and the load capacity can be increased. Further, the load received by the input rotary shaft 51 via the respective disks 61 to 64 is mainly a radial load, and the rotational moment applied to the input rotary shaft 51 can be reduced. Life is reached.

また、軸受611,621,631,641は、変形させる必要がなく、また単純なラジアル負荷にのみ対応すればよいので、剛性が高く品質の安定した安価な量産品を使用でき、寿命の点でも有利である。   The bearings 611, 621, 631, 641 do not need to be deformed and only need to deal with a simple radial load. Therefore, it is possible to use inexpensive mass-produced products with high rigidity and stable quality, and also in terms of life. It is advantageous.

また、軸受611,621,631,641の外径を可撓性外歯車40の内径よりも小さくできるので、高い入力回転数に対応可能で、損失トルクも小さくすることが可能である。   Further, since the outer diameters of the bearings 611, 621, 631, 641 can be made smaller than the inner diameter of the flexible external gear 40, it is possible to cope with a high input rotational speed and to reduce the loss torque.

更に、複数の円板61,62,63,64を各々弾性的に支持する弾性部材613,623,633,643を用いたことで、最適な予圧を与えることができる。これにより、バックラッシュを小さく、或いはゼロにすることができ、かつ剛性と損失トルクを最適なバランスに設定することができる。   Furthermore, the use of the elastic members 613, 623, 633, and 643 that elastically support the plurality of discs 61, 62, 63, and 64, respectively, makes it possible to give an optimum preload. Thereby, the backlash can be reduced or zero, and the rigidity and the loss torque can be set to an optimum balance.

更に、弾性部材613,623,633,643の弾性変形による円板61,62,63,64の変位を偏心方向に規制する支持部材612,622,632,642を用いたことにより、負荷トルクに対する各円板の変位量を小さくすることができる。これにより、波動歯車装置150の剛性が高くなる。   Furthermore, by using the support members 612, 622, 632, and 642 that restrict the displacement of the disks 61, 62, 63, and 64 due to the elastic deformation of the elastic members 613, 623, 633, and 643 in the eccentric direction, The amount of displacement of each disk can be reduced. Thereby, the rigidity of wave gear device 150 becomes high.

更に、円板61,62,63,64の偏心量を各々調整する調整部材650を用いたことにより、各弾性部材613,623,633,643の誤差の影響を最小にすることが可能になる。   Furthermore, by using the adjusting member 650 that adjusts the eccentric amounts of the discs 61, 62, 63, and 64, it is possible to minimize the influence of errors of the elastic members 613, 623, 633, and 643. .

更に、剛性内歯車20,30の互いに近接して対向している側の端部213,313の歯面211,212,311,312にエンドレリーフ加工またはクラウニング加工が施されているので、歯面の応力のピークを緩和することができる。これにより、負荷能力をさらに高め、寿命を改善することが可能となる。   Further, since the tooth surfaces 211, 212, 311 and 312 of the end portions 213 and 313 on the opposite sides of the rigid internal gears 20 and 30 are opposed to each other, end relief processing or crowning processing is performed. The stress peak can be relaxed. Thereby, it is possible to further increase the load capacity and improve the life.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態の波動歯車装置について説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係る波動歯車装置を示す断面図である。なお、本第2実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、差異のみについて説明する。
[Second Embodiment]
Next, a wave gear device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a wave gear device according to a second embodiment of the present invention. Note that in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only differences will be described.

本第2実施形態の波動歯車装置150Aでは、円板61,62,63,64の配置が上記第1実施形態と異なっており、円板61と円板64とが紙面上方に同一方向に偏心し、円板62と円板63とが紙面下方に同一方向に偏心している。なお、円板61と円板62とは入力回転軸51に対して互いに反対方向に偏心し、円板63と円板64とは入力回転軸51に対して互いに反対方向に偏心している。   In the wave gear device 150A of the second embodiment, the arrangement of the discs 61, 62, 63, 64 is different from that of the first embodiment, and the disc 61 and the disc 64 are eccentric in the same direction above the paper surface. However, the disc 62 and the disc 63 are eccentric in the same direction downward in the drawing. The disc 61 and the disc 62 are eccentric in the opposite directions with respect to the input rotation shaft 51, and the disc 63 and the disc 64 are eccentric in the opposite directions with respect to the input rotation shaft 51.

このように配置することで、入力回転軸51にかかる荷重がラジアル方向のラジアル荷重だけでなく、モーメント荷重も相殺することができる。したがって、軸受611,621,631,641の負荷を軽減でき、また振動や騒音の点で有利である。   By arranging in this way, the load applied to the input rotary shaft 51 can cancel not only the radial load in the radial direction but also the moment load. Therefore, the load on the bearings 611, 621, 631, 641 can be reduced, and it is advantageous in terms of vibration and noise.

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention.

上記第2実施形態では、円板62と円板63とを別体に形成しているが、円板62と円板63とを一体に形成して、部品点数を減らしてもよい。その場合、軸受や弾性部材にかかる力が大きくなるので、それらを負荷に応じたものに変更すればよい。   In the second embodiment, the disc 62 and the disc 63 are formed separately, but the disc 62 and the disc 63 may be integrally formed to reduce the number of parts. In that case, since the force applied to the bearing and the elastic member becomes large, it is sufficient to change them according to the load.

また、上記第1,第2実施形態では、円板を支持する軸受として玉軸受を用いているが、円筒ころ軸受や含油軸受などのすべり軸受でも本発明は適用可能である。   In the first and second embodiments, a ball bearing is used as a bearing for supporting the disc. However, the present invention can also be applied to a sliding bearing such as a cylindrical roller bearing or an oil-impregnated bearing.

また、上記第1及び第2実施形態では、剛性内歯車20,30にエンドレリーフ加工又はクラウニング加工が施されている場合について説明したが、これら加工は、性能改善の効果があるものであるが、必須ではない。要求される性能とコストに応じてこれら加工を適用するか否かは任意である。   In the first and second embodiments, the case where the internal relief gears 20 and 30 are subjected to end relief processing or crowning processing has been described. However, these processing have an effect of improving performance. ,Not required. Whether or not to apply these processes according to required performance and cost is arbitrary.

また、上記第1,第2実施形態では、垂直型のロボットアームの関節を駆動する駆動装置に適用される波動歯車装置ついて説明したが、水平型のロボットアームや、パラレルリンクのロボット等の駆動装置についても本発明の波動歯車装置は適用可能である。   In the first and second embodiments, the wave gear device applied to the driving device for driving the joint of the vertical robot arm has been described. However, the driving of a horizontal robot arm, a parallel link robot, or the like is described. The wave gear device of the present invention can also be applied to the device.

20…剛性内歯車(第1の剛性内歯車)、30…剛性内歯車(第2の剛性内歯車)、40…可撓性外歯車、50…波動発生器、51…入力回転軸、61,62…円板、63,64…円板、120…駆動装置、130…サーボモータ(回転モータ)、150…波動歯車装置、500…ロボット装置、601…板群(第1の円板群)、602…円板群(第2の円板群) DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Rigid internal gear (1st rigid internal gear), 30 ... Rigid internal gear (2nd rigid internal gear), 40 ... Flexible external gear, 50 ... Wave generator, 51 ... Input rotary shaft, 61, 62 ... disc, 63, 64 ... disc, 120 ... drive device, 130 ... servo motor (rotary motor), 150 ... wave gear device, 500 ... robot device, 601 ... plate group (first disc group), 602 ... Disc group (second disc group)

Claims (9)

環状の第1の剛性内歯車と、
前記第1の剛性内歯車と同軸に前記第1の剛性内歯車に隣接して配置され、前記第1の剛性内歯車よりも歯数が少ない環状の第2の剛性内歯車と、
前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車の内側に配置された環状の可撓性外歯車と、
前記可撓性外歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯車を撓ませて前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車に対して周方向に複数箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車と前記可撓性外歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を備え、
前記波動発生器は、
前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車の内側であって、前記第1の剛性内歯車及び前記第2の剛性内歯車と同軸に配置された入力回転軸と、
前記第1の剛性内歯車に対応して配置され、前記入力回転軸に対して互いに異なる方向に偏心して装着された、前記噛み合い位置の数と同数の複数の円板からなる第1の円板群と、
前記第2の剛性内歯車に対応して配置され、前記入力回転軸に対して互いに異なる方向に偏心して装着された、前記噛み合い位置の数と同数の複数の円板からなる第2の円板群と、を有することを特徴とする波動歯車装置。
An annular first rigid internal gear;
An annular second rigid internal gear disposed adjacent to the first rigid internal gear coaxially with the first rigid internal gear and having fewer teeth than the first rigid internal gear;
An annular flexible external gear disposed inside the first rigid internal gear and the second rigid internal gear;
Arranged inside the flexible external gear, the flexible external gear is bent to partially mesh with the first rigid internal gear and the second rigid internal gear at a plurality of locations in the circumferential direction. And a wave generator that moves the meshing position of the first rigid internal gear and the second rigid internal gear and the flexible external gear in the circumferential direction,
The wave generator is
An input rotation shaft disposed inside the first rigid internal gear and the second rigid internal gear and coaxially with the first rigid internal gear and the second rigid internal gear;
A first disc comprising a plurality of discs having the same number as the number of meshing positions, arranged corresponding to the first rigid internal gear and mounted eccentrically in different directions with respect to the input rotation shaft. Group,
A second disk composed of a plurality of disks having the same number as that of the meshing positions, which are arranged corresponding to the second rigid internal gear and are eccentrically mounted in different directions with respect to the input rotation shaft. A wave gear device comprising: a group;
前記波動発生器は、
前記第1の円板群及び前記第2の円板群のそれぞれの前記円板を偏心方向に付勢する弾性部材を有することを特徴とする請求項1に記載の波動歯車装置。
The wave generator is
2. The wave gear device according to claim 1, further comprising an elastic member that biases each of the first disk group and the second disk group in an eccentric direction.
前記波動発生器は、
前記弾性部材による前記円板の変位を前記偏心方向に規制する規制部材を有することを特徴とする請求項2に記載の波動歯車装置。
The wave generator is
The wave gear device according to claim 2, further comprising a regulating member that regulates displacement of the disk by the elastic member in the eccentric direction.
前記入力回転軸の外周には、一対の平面が前記偏心方向に平行に形成され、
前記規制部材には、前記一対の平面に接する一対のスライド面を有する切欠部が形成され、
前記弾性部材は、前記切欠部と前記入力回転軸との間に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の波動歯車装置。
On the outer periphery of the input rotation shaft, a pair of planes are formed in parallel to the eccentric direction,
The regulating member is formed with a notch portion having a pair of slide surfaces in contact with the pair of flat surfaces,
The wave gear device according to claim 3, wherein the elastic member is disposed between the notch and the input rotation shaft.
前記規制部材は、外周が円形状に形成され、軸受を介して前記円板を支持することを特徴とする請求項3又は4に記載の波動歯車装置。   5. The wave gear device according to claim 3, wherein the regulating member has a circular outer periphery and supports the disk via a bearing. 前記波動発生器は、前記弾性部材による前記円板の偏心量を調整する調整部を有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の波動歯車装置。   6. The wave gear device according to claim 2, wherein the wave generator includes an adjustment unit that adjusts an eccentric amount of the disk by the elastic member. 前記第1の剛性内歯車の内歯及び前記第2の剛性内歯車の内歯には、互いに近接する側の端部の歯面に、エンドレリーフ加工又はクラウニング加工が施されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の波動歯車装置。   The internal teeth of the first rigid internal gear and the internal teeth of the second rigid internal gear are subjected to end relief processing or crowning processing on the tooth surfaces of the end portions close to each other. The wave gear device according to any one of claims 1 to 6. 回転モータと、
前記回転モータの回転速度を減速する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の波動歯車装置と、を備えた駆動装置。
A rotary motor;
A drive device comprising: the wave gear device according to claim 1, which reduces a rotation speed of the rotary motor.
関節を有するロボット本体と、
前記関節を駆動する請求項8に記載の駆動装置と、を備えたロボット装置。
A robot body having a joint;
A robot apparatus comprising: the drive device according to claim 8 that drives the joint.
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