JP2017072234A

JP2017072234A - 波動歯車減速機

Info

Publication number: JP2017072234A
Application number: JP2015201207A
Authority: JP
Inventors: 洋一花倉; Yoichi Hanakura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2017-04-13

Abstract

【課題】密閉空間の内部に充填された潤滑剤の交換を簡便に行うことができ、装置の寿命を伸ばす波動歯車減速機を提供する。
【解決手段】本発明は、内歯３を有するリング状の内歯車２と、外歯１１を有し内歯車２に噛合する断面楕円形状の可撓性を有する外歯車１０と、を備える波動歯車減速機１であって、内歯車と外歯車とによって仕切られた一の空間を第１の空間Ｓ１とし、外歯車を挟んで第１の空間と対向する位置にある内歯車内の空間を第２の空間Ｓ２としたとき、内歯車の外部空間より潤滑材を内歯車内に給油し得る給油口４と、内歯車内より潤滑材を外部空間に排出し得る排油口５とが、第１の空間および第２の空間にそれぞれ臨み得る位置に内歯車に設けられ、外歯車と内歯車との噛合部分Ｇ１,Ｇ２において、第１の空間から第２の空間への潤滑油の流通を促進するための溝１１Ｄが少なくとも内歯または外歯の何れかに形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、楕円と真円の差動を利用した波動歯車減速機の潤滑機構に関する。

マニピュレータ等には、少ない部品構成で高減速比を実現できる波動歯車減速機が用いられる。波動歯車減速機は、可撓性を有する円筒状の外歯車（フレックススプライン）と、外歯車の歯数より多い歯数を有する剛性を有する内歯車（サーキュラスプライン）と、を備えている。内歯車には、外歯車が楕円状に撓みながら内接して噛合する。波動歯車減速機は、噛合部分を潤滑するために内部に潤滑剤が充填されている。特許文献１には、外歯車の外周面の全周に亘って設けられた溝によって潤滑剤を保持し、内歯車と外歯車との間の潤滑を行う波動歯車減速機が記載されている。

特開２０１１−１１２２１４号公報

波動歯車減速機は、密閉された構造を有しており、長期間稼働させると潤滑剤が劣化する。劣化した潤滑剤を交換するためには定期的に波動歯車減速機を分解してオーバホールを行うか、または波動歯車減速機自体を交換する必要が生じる。特許文献１に記載された波動歯車減速機によると、潤滑剤の交換ができず、波動歯車減速機の寿命が低下する。そのため、特許文献１に記載された波動歯車減速機は、整備または交換作業が煩雑となる。
本発明は、密閉空間の内部に充填された潤滑剤の交換を簡便に行うことができ、装置の寿命を伸ばすことができる波動歯車減速機を提供することを目的とする。

本発明は、内歯を有するリング状の内歯車と、外歯を有し前記内歯車に噛合する断面楕円形状の可撓性を有する外歯車と、を備える波動歯車減速機であって、
前記内歯車と前記外歯車とによって仕切られた一の空間を第１の空間とし、前記外歯車を挟んで前記第１の空間と対向する位置にある前記内歯車内の空間を第２の空間としたとき、前記内歯車の外部空間より潤滑材を前記内歯車内に給油し得る給油口と、前記内歯車内より前記潤滑材を前記外部空間に排出し得る排油口とが、前記第１の空間および前記第２の空間にそれぞれ臨み得る位置に前記内歯車に設けられ、
前記外歯車と前記内歯車との噛合部分において、第１の空間から第２の空間への前記潤滑油の流通を促進するための溝が少なくとも前記内歯または前記外歯の何れかに形成されていることを特徴とする。

本発明にかかる波動歯車減速機は、このような構成により、給油口から新たな潤滑剤を注入すると、新たな潤滑剤は第１の空間に充填されている既存の潤滑剤を圧送しながら第１の空間に充填される。そして、既存の潤滑剤は、外歯車と内歯車との噛合部分に形成された溝を通って第２の空間に圧送される。第２の空間に充填されていた既存の潤滑剤は、排油口から圧出される。給油口から新たな潤滑剤をさらに注入し続けると、新たな潤滑剤は、溝を通って第２の空間に充填される。この時、第２の空間に充填された既存の潤滑剤は、新たな潤滑剤に圧送されて排油口から圧出される。即ち、本発明によると、波動歯車減速機に充填された既存の潤滑剤を新たな潤滑剤に簡便に交換することができる。

本発明にかかる波動歯車減速機によると、密閉空間の内部に充填された潤滑剤の交換を簡便に行うことができ、装置の寿命を伸ばすことができる。

本発明に係る波動歯車減速機の構成を示す断面図である。波動歯車減速機の内部における外歯車と内歯車との噛合部分に形成された流路を示す拡大図である。外歯車と内歯車との噛合部分に形成された流路の変形例を示す拡大図である。外歯車と内歯車との噛合部分に形成された流路の他の変形例を示す拡大図である。

以下、図面を参照して本発明にかかる波動歯車減速機の実施形態について説明する。

図１に示されるように、波動歯車減速機１は、多数の内歯３が形成されたリング状の内歯車（サーキュラスプライン）２と、多数の外歯１１が形成された円筒状の外歯車（フレックススプライン）１０とを有する。リング状の内歯車２の内側に外歯車１０が内歯車２と同心に配置されている。外歯１１の歯数は、内歯３の歯数より僅かに少なくなるように外歯車１０に設けられている。従って外歯車１０の外径は内歯車２の内径よりやや小さく形成されている。外歯車１０は、可撓性を有している。そのため、外歯車１０は、楕円状に撓んだ状態となった場合に、楕円の長軸の両端部分にある外歯１１ａ,１１ｂ及び外歯１１ｃ,１１ｄと内歯３ａ,３ｂ及び内歯３ｃ,３ｄとが噛合部分Ｇ１,Ｇ２でそれぞれ噛合し、内歯車２と内接する。

内歯車２は、リング状の剛体である。内歯車２の内側面には、多数の内歯３が中心Ｐに向かって突出するように形成されている。内歯車２の外側面の一部には、外側面と内側面とが貫通するように給油口４が形成されている。給油口４は、例えばネジ穴であり、ネジ（不図示）で外側面側から塞がれている。内歯車２の外側面の一部には、さらに、給油口４と対角線上の対向する位置に排油口５が形成されている。排油口５は、給油口４と同様の形状を有しており、例えばネジ（不図示）で外側面側から塞がれている。内歯車２の全周に亘って内歯３には、山の頂部の中央に潤滑剤の流路となる溝３Ｄ（図２参照）が形成されている。

外歯車１０は、可撓性を有する円筒状の弾性体である。外歯車１０の外側面には、中心Ｐから外方に向かって突出するように多数の外歯１１が形成されている。外歯車１０の全周に亘って外歯１１には、山の頂部の中央に潤滑剤の流路となる溝１１Ｄ（図２参照）が形成されている。外歯車１０の円筒の内部には、多数のベアリング球Ｂを介して楕円柱状のウェーブジェネレータ２０が配置されている。ウェーブジェネレータ２０によって外歯車１０は、楕円形状に撓んで変形する。

楕円形状に撓んだ外歯車１０は、楕円の長軸の両端で内歯車２に噛合部分Ｇ１,Ｇ２で噛合する。この状態で、内歯車２の内部には、内歯車２と外歯車１０とで仕切られた第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２が形成される。内歯車２の両端面には側壁（不図示）が設けられ、外歯車１０は内部に収容される。従って、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とは密閉空間である。第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とには、グリス等の潤滑剤が充填される。ウェーブジェネレータ２０の中心には、シャフト孔２１が形成されている。シャフト孔２１には、シャフト２５が挿入されている。

シャフト２５を回転させると、ウェーブジェネレータ２０も回転する。ウェーブジェネレータ２０の回転によってベアリング球Ｂが回転する。シャフト２５の回転トルクはウェーブジェネレータ２０およびベアリング球Ｂを介して伝達され、外歯車１０がウェーブジェネレータ２０に対して相対的に回転する。そして、ウェーブジェネレータ２０の回転によって外歯車１０が楕円形に撓みながら内歯車２に内接して内歯車２の内部で回転する。この時、外歯車１０の回転数は、シャフト２５に与えられた回転数よりも小さくなる。外歯車１０の回転に従って潤滑剤も移動し、外歯車１０と内歯車２との噛合部分を潤滑する。

図２に示されるように、外歯車１０を内歯車２との噛合部分Ｇ１では、外歯１１ａ,１１ｂと、内歯３ａ,３ｂとが噛合している。外歯１１ａ,１１ｂと内歯３ａ,３ｂとには、山の頂部の中央に矩形断面を有する溝１１Ｄ及び溝３Ｄがそれぞれ形成されている。溝１１Ｄ及び溝３Ｄによって、噛合部分Ｇ１には、第１の空間Ｓ１（図１参照）と第２の空間Ｓ２（図１参照）とを連通させる流路Ｒ１が形成される。噛合部分Ｇ１に対向する位置にある噛合部分Ｇ２にも同様に流路Ｒ２が形成される。

次に第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とに充填された潤滑剤の交換方法について説明する。波動歯車減速機１を一定期間稼働させると内部に充填された潤滑剤が熱などの影響により劣化する。劣化した潤滑剤には、例えば内歯車２や外歯車１０等の損耗により発生した金属粉や水分が包含され、そのまま波動歯車減速機１を稼働させると波動歯車減速機１の損耗を促進させ、寿命を速める。

劣化した潤滑剤を交換するために、波動歯車減速機１が停止した状態で給油口４（図１参照）と排油口５とを塞いでいるネジ（不図示）をそれぞれ外す。これにより、内歯車２の外部空間と第１の空間Ｓ１とが連通する。同様に内歯車２の外部空間と第２の空間Ｓ２とが連通する。

その後、グリスガン（不図示）等を用いて給油口４からグリス等の新たな潤滑剤を圧入する。圧入された新たな潤滑剤は、矢印Ｆ１,Ｆ２の経路に沿って既存の潤滑剤を圧送しながら第１の空間Ｓ１に充填される。そして、第１の空間Ｓ１に充填されていた既存の潤滑剤は、新たな潤滑剤の圧力によって外歯車１０と内歯車２との噛合部分Ｇ１,Ｇ２に形成された流路Ｒ１,Ｒ２を通って第２の空間Ｓ２に圧送される。第２の空間に充填されていた既存の潤滑剤は、第１の空間Ｓ１から圧送された既存の潤滑剤に押し出されるように、矢印Ｆ３,Ｆ４の経路に沿って排油口５から圧出される。

給油口４から新たな潤滑剤をさらに注入し続けると、新たな潤滑剤は、流路Ｒ１,Ｒ２を通って第２の空間に充填される。第２の空間Ｓ２に充填されていた既存の潤滑剤は、第２の空間Ｓ２に充填された新たな潤滑剤に押し出されるように、矢印Ｆ３,Ｆ４の経路に沿って排油口５から圧出される。給油口４から新たな潤滑剤をさらに注入すると、排油口５から新たな潤滑剤が排出される。作業者は、排油口５から排出される潤滑剤の色が変化したことを確認した際に、新たな潤滑剤の注入を終了すればよい。その後、給油口４と排油口５とをネジ（不図示）でそれぞれ塞ぎ、潤滑剤の交換作業を終了する。

給油口４から新たな潤滑剤を注入する前に、給油口４からディグリーザ等の洗浄液を注入して排油口５から廃液を排出して波動歯車減速機１の内部を洗浄し、該内部を乾燥させた後に給油口４から新たな潤滑剤を注入してもよい。

上述したように波動歯車減速機１によると、内部に充填された既存の潤滑剤を新たな潤滑剤に簡便に交換することができる。波動歯車減速機１によると、潤滑剤の交換に際して装置自体を分解する必要がなく、整備性を向上させることができる。また、波動歯車減速機１は、劣化した既存の潤滑剤を簡便に交換することができるため、装置の寿命を伸ばすことができ、装置の交換サイクルを低減することができる。さらに、波動歯車減速機１によると、潤滑剤の定期交換作業において排出される潤滑剤の状態から波動歯車減速機１の異常を早期に発見することができ、装置の故障を未然に防止し安全性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図３に示されるように、内歯車２側のみに溝３Ｄを形成して流路Ｒ１を設けてもよい。また、図４に示されるように、外歯車１０側のみに溝１１Ｄを形成して流路Ｒ１を設けてもよい。即ち、上記変形例では、外歯車１０と内歯車２との噛合部分Ｇ１,Ｇ２において、第１の空間Ｓ１から第２の空間Ｓ２への潤滑油の流通を促進するための溝３Ｄ,１１Ｄが少なくとも内歯３または外歯１１の何れかに形成されている。

１…波動歯車減速機２…内歯車３…内歯３Ｄ…溝３ａ〜３ｄ…内歯４…給油口５…排油口１０…外歯車１１…外歯１１Ｄ…溝１１ａ〜１１ｄ…外歯２０…ウェーブジェネレータ２１…シャフト孔２５…シャフトＢ…ベアリング球Ｇ１…噛合部分Ｇ２…噛合部分Ｒ１…流路Ｒ２…流路Ｓ１…第１の空間Ｓ２…第２の空間

Claims

内歯を有するリング状の内歯車と、外歯を有し前記内歯車に噛合する断面楕円形状の可撓性を有する外歯車と、を備える波動歯車減速機であって、
前記内歯車と前記外歯車とによって仕切られた一の空間を第１の空間とし、前記外歯車を挟んで前記第１の空間と対向する位置にある前記内歯車内の空間を第２の空間としたとき、前記内歯車の外部空間より潤滑材を前記内歯車内に給油し得る給油口と、前記内歯車内より前記潤滑材を前記外部空間に排出し得る排油口とが、前記第１の空間および前記第２の空間にそれぞれ臨み得る位置に前記内歯車に設けられ、
前記外歯車と前記内歯車との噛合部分において、第１の空間から第２の空間への前記潤滑油の流通を促進するための溝が少なくとも前記内歯または前記外歯の何れかに形成されている、ことを特徴とする波動歯車減速機。