JP2023076100A - 可撓性外歯歯車、波動減速機、およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】波動減速機の可撓性外歯歯車と内歯歯車とをより滑らかに噛み合わせる。【解決手段】可撓性外歯歯車は、筒状の胴部と、ダイヤフラム部とを有する。胴部は、中心軸方向の成分を含む方向に延びる。ダイヤフラム部は、胴部の軸方向一方端部から径方向の成分を含む方向に延びる。胴部は、第１胴部と、第２胴部とを有する。第１胴部は、胴部のうちの軸方向一方側に配置され、可撓性を有する。第２胴部は、第１胴部よりも軸方向他方側に配置される。第２胴部は、複数の外歯を有する。複数の外歯は、それぞれ、径方向外方に突出し、周方向に配列される。ダイヤフラム部の厚みの最大値は、外歯の径方向外端から第２胴部の径方向内側面までの長さの２倍以下であり、第１胴部の厚みの最小値は、ダイヤフラム部の厚みの最大値の半分以下である。これにより、ダイヤフラム部および第２胴部の剛性を確保しつつ、第１胴部の径方向に良好に撓ませることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、可撓性外歯歯車、波動減速機、およびロボットに関する。

従来、可撓性外歯歯車と内歯歯車とを備える波動歯車装置が知られている。この種の波動歯車装置は、主に減速機として用いられる（特許文献１）。
特開平０２－２８３９４１号公報

特許文献１のひずみウエーブギヤ装置は、外歯（２０）を有するカップ形のひずみギヤ（１０）と、内歯（２２）を有するリングギヤ（１４）と、ひずみギヤ（１０）とリングギヤ（１４）との間で相対回転を生じさせるウエーブジェネレータ（１２）とを有する。ひずみギヤ（１０）は、０．０１５Ｄ～０．０３Ｄ（Ｄ：ひずみギヤの内径）の均一の厚さを持ったひずみギヤブランクで形成される。また、ひずみギヤ（１０）は、開口端のまわりに外歯（２０）が形成された円筒部と、円筒部の厚さの半分の厚さを持つダイアフラム（３５）からなる端部と、を有する。

また、ひずみギヤ（１０）の開口端は、ウエーブジェネレータ（１２）と接触して楕円形に変形する。これにより、ひずみギヤ（１０）の外歯（２０）が、楕円形の長軸の各側に沿ってリングギヤ（１４）の内歯（２２）と係合する。ここで、ひずみギヤ（１０）の外歯（２０）の数とリングギヤ（１４）の内歯（２２）の数とは、互いに異なる。これにより、ウエーブジェネレータ（１２）の回転によって、ひずみギヤ（１０）とリングギヤ（１４）とが、互いに相対移動する。ただし、上記のとおり、ひずみギヤ（１０）の円筒部は、ダイアフラム（３５）よりも厚い構造であるため、撓み難いと考えられる。

本発明の目的は、可撓性外歯歯車をより良好に撓ませ、これにより、外歯と内歯歯車の内歯とを、より滑らかに噛み合わせることができる技術を提供することである。

本発明は、可撓性外歯歯車であって、中心軸方向の成分を含む方向に延びる筒状の胴部と、前記胴部の軸方向一方端部から径方向の成分を含む方向に延びるダイヤフラム部と、を有し、前記胴部は、軸方向一方側に配置され、可撓性を有する第１胴部と、前記第１胴部よりも軸方向他方側に配置される第２胴部と、を有し、前記第２胴部は、径方向外方に突出し、周方向に配列される複数の外歯を有し、前記ダイヤフラム部の厚みの最大値は、前記外歯の径方向外端から前記第２胴部の径方向内側面までの長さの２倍以下であり、前記第１胴部の厚みの最小値は、前記ダイヤフラム部の厚みの最大値の半分以下である。

本発明によれば、第１胴部を含む胴部全体を良好に撓ませることができる。

図１は、ロボットの概要図である。 図２は、波動減速機の縦断面図である。 図３は、波動減速機の横断面図である。 図４は、可撓性外歯歯車の部分縦断面図である。 図５は、変形例に係る可撓性外歯歯車の部分縦断面図である。 図６は、図３の一部を拡大した図である。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜１．ロボットについて＞
図１は、一実施形態に係る波動減速機１を搭載したロボット１００の概要図である。ロボット１００は、例えば、工業製品の製造ラインにおいて、部品の搬送、加工、組立等の作業を行う、いわゆる産業用ロボットである。図１に示すように、ロボット１００は、波動減速機１を有する。本実施形態においては、ロボット１００は、ベースフレーム１０１、アーム１０２、モータ１０３、および波動減速機１を有する。これにより、ロボット１００に搭載される波動減速機１において、後述する第１胴部２１１を含む胴部２１全体を良好に撓ませることができる。

アーム１０２は、ベースフレーム１０１に対して、回動可能に支持されている。モータ１０３および波動減速機１は、ベースフレーム１０１とアーム１０２との間の関節部に、組み込まれている。モータ１０３に駆動電流が供給されると、モータ１０３から回転運動が出力される。また、モータ１０３から出力される回転運動は、波動減速機１により減速されて、アーム１０２へ伝達される。これにより、ベースフレーム１０１に対してアーム１０２が、減速後の速さで回動する。

＜２．波動減速機の構成＞
＜２－１．波動減速機の全体の構造＞
続いて、波動減速機１の全体の構造について、説明する。

なお、以下では、波動減速機１の中心軸９と平行な方向を「軸方向」、波動減速機１の中心軸９に直交する方向を「径方向」、波動減速機１の中心軸９を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。また、本願では、後述する図２，図４，および図５において、軸方向を左右方向とし、左側を「軸方向一方側」、右側を「軸方向他方側」として、各部の形状や位置関係を説明する。

図２は、一実施形態に係る波動減速機１の縦断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ位置から見た波動減速機１の横断面図である。図の煩雑化を避けるため、図３においては、断面を示すハッチングが省略されている。上記のとおり、波動減速機１は、ロボット１００の関節部に搭載され、モータ１０３から入力される回転運動を減速して出力させる。より具体的には、波動減速機１は、後述する内歯歯車１０と可撓性外歯歯車２０との差動を利用して、モータ１０３から得られる第１回転速度の回転運動を、第１回転速度よりも低い第２回転速度に減速する装置である。

図２および図３に示すように、波動減速機１は、内歯歯車１０、可撓性外歯歯車２０、および波動発生器３０を有する。また、本実施形態の波動減速機１は、外輪１５１、内輪１５２、および出力部４０をさらに有する。

また、波動減速機１には、モータ１０３から動力を得るための入力部材１０４が設けられている。入力部材１０４は、中心軸９を中心として軸方向に筒状に延びる。入力部材１０４の径方向内側には、モータ１０３の出力シャフトが挿入される。また、入力部材１０４は、モータ１０３の出力シャフトと、互いに相対回転不能に固定される。これにより、入力部材１０４は、モータ１０３の回転部とともに、中心軸９を中心として第１回転速度で回転する。なお、入力部材１０４は、出力シャフトと同一部材であってもよい。

内歯歯車１０は、中心軸９を中心とする円環状の歯車である。内歯歯車１０は、ロボット１００のベースフレーム１０１に対して固定される。内歯歯車１０は、中心軸９と同軸に配置される。また、後述のとおり、可撓性外歯歯車２０は、第２胴部２１２を有する。内歯歯車１０は、第２胴部２１２の径方向外側に配置される。内歯歯車１０の剛性は、可撓性外歯歯車２０の後述する胴部２１の剛性よりも、十分に高い。このため、内歯歯車１０は、実質的に剛体とみなすことができる。内歯歯車１０は、複数の内歯１１を有する。複数の内歯１１は、内歯歯車１０の径方向内側面から、径方向内方へ突出する。複数の内歯１１は、内歯歯車１０の内側面において、周方向に一定のピッチで配列されている。

内歯歯車１０には、複数の貫通孔１１０が、設けられている。本実施形態においては、貫通孔１１０の数は、８である。８つの貫通孔１１０は、それぞれ、内歯歯車１０を軸方向に貫通する。また、８つの貫通孔１１０は、中心軸９を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。内歯歯車１０は、８つの貫通孔１１０のそれぞれを貫通するねじ（図示省略）を、ロボット１００のベースフレーム１０１に締結することにより、ベースフレーム１０１に固定される。また、内歯歯車１０には、複数のねじ穴１１１が、設けられている。複数のねじ穴１１１は、それぞれ、内歯歯車１０の軸方向一方側の端面から軸方向他方側へ向かって凹む。なお、ねじ穴１１１は貫通孔であってもよい。

可撓性外歯歯車２０は、撓み変形可能な有底環状の歯車である。後述のとおり、可撓性外歯歯車２０は、出力部４０および内輪１５２を介して、ロボット１００のアーム１０２に固定される。可撓性外歯歯車２０は、中心軸９を中心として回転可能に支持される。図４は、可撓性外歯歯車２０の一部を拡大した部分縦断面図である。図２～図４に示すように、可撓性外歯歯車２０は、筒状の胴部２１と、ダイヤフラム部２２とを有する。

胴部２１は、中心軸９方向の成分を含む方向に延びる。本実施形態では、胴部２１は、中心軸９を中心として軸方向に筒状に延びる。また、胴部２１は、可撓性を有し、径方向に撓み可能な部位である。特に、胴部２１の軸方向他方側の端部（以下「軸方向他方端部」と称する）は、自由端であるため、他の部分よりも大きく径方向に変位可能である。また、胴部２１の軸方向他方端部は、波動発生器３０の径方向外側、かつ、内歯歯車１０の径方向内側に位置する。

胴部２１は、第１胴部２１１と、第２胴部２１２とを有する。第１胴部２１１は、胴部２１における軸方向一方側に配置され、可撓性を有する。第１胴部２１１は、径方向に撓み可能な筒状の部位である。

第２胴部２１２は、第１胴部２１１よりも軸方向他方側に配置される。また、第２胴部２１２は、内歯歯車１０の径方向内側に位置する。第２胴部２１２は、複数の外歯２３を有する。複数の外歯２３は、周方向に配列される。また、複数の外歯２３は、それぞれ、径方向外方に突出する。また、複数の外歯２３は、周方向に沿って、一定のピッチで配列される。また、詳細を後述するとおり、第２胴部２１２の内周面には、可撓性軸受３２の外輪３２３が接触する。これにより、複数の外歯２３の一部と、複数の内歯１１の一部とが噛み合う。つまり、胴部２１が波動発生器３０によって径方向内側から押されると、複数の外歯２３の一部と、内歯歯車１０の複数の内歯１１の一部とが、互いに噛み合う。なお、内歯歯車１０が有する内歯１１の数と、可撓性外歯歯車２０が有する外歯２３の数とは、僅かに相違する。

ダイヤフラム部２２は、胴部２１の軸方向一方側の端部（以下「軸方向一方端部」と称する）から径方向の成分を含む方向に延びる部位である。つまり、ダイヤフラム部２２は、胴部２１の軸方向一方端部から径方向の成分を含む方向に延びる。本実施形態では、ダイヤフラム部２２は、胴部２１の軸方向一方端部から径方向内側に拡がる。また、ダイヤフラム部２２は、中心軸９を中心として環状に拡がる。ダイヤフラム部２２は、胴部２１よりも撓み難い平板状の部位である。ダイヤフラム部２２が、このような構造を有することにより、可撓性外歯歯車２０を径方向に小型化できる。ダイヤフラム部２２には、複数の貫通孔２２０が形成されている。複数の貫通孔２２０はそれぞれ、ダイヤフラム部２２を軸方向に貫通する。なお、ダイヤフラム部２２は、胴部２１の軸方向一方端部から径方向外側に拡がってもよい。

ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）は、ダイヤフラム部２２の径方向内端から径方向外端にわたって、略一定である。なお、本実施形態においては、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）は、軸方向の幅である。これにより、可撓性外歯歯車２０の製造時において、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）が一定でない場合と比べて、ダイヤフラム部２２を容易に製造できる。

ただし、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）は、ダイヤフラム部２２の径方向内端から径方向外端にわたって、一定でなくてもよい。例えば、図５の変形例に示すように、ダイヤフラム部２２の径方向内側に、ダイヤフラム部２２よりも軸方向の厚みが大きい肉厚部２５が形成されていてもよい。また、ダイヤフラム部２２は、肉厚部２５に近づくにつれて、軸方向の厚みが徐々に大きくなってもよい。上記の複数の貫通孔２２０は、肉厚部２５に設けられていてもよい。

胴部２１は、さらに接続部２４を有する。接続部２４は、軸方向と径方向の両方の成分を有する方向に延びる。接続部２４は、第１胴部２１１の軸方向一方端部とダイヤフラム部２２の径方向端部とを接続する。本実施形態では、接続部２４は、第１胴部２１１の軸方向一方端部と、ダイヤフラム部２２の径方向外側の端部とを、接続する。

なお、可撓性外歯歯車２０のより詳細な構造については、後述する。

波動発生器３０は、胴部２１に、周期的な撓み変形を発生させる機構である。波動発生器３０は、第２胴部２１２の径方向内側に配置される。本実施形態の波動発生器３０は、カム３１と可撓性軸受３２とを有する。カム３１と可撓性軸受３２は、それぞれ、中心軸９を中心として環状に拡がる。カム３１は、入力部材１０４の外側面に、互いに相対回転不能に固定され、中心軸９を中心として回転可能に支持される。本実施形態のカム３１は、楕円形のカムプロフィールを有する。すなわち、カム３１の径方向外側面は、軸方向に視たときに楕円形であり、周方向の位置によって異なる外径を有する。可撓性軸受３２は、撓み変形可能な軸受である。可撓性軸受３２は、カム３１の径方向外側面と、可撓性外歯歯車２０の胴部２１の径方向内側面との間に配置される。したがって、カム３１と胴部２１とは、異なる回転速度で回転できる。

可撓性軸受３２は、内輪３２１と、複数のボール３２２と、弾性変形可能な外輪３２３とを有する。内輪３２１は、カム３１の径方向外側面に接触する。複数のボール３２２は、内輪３２１と外輪３２３との間に介在し、周方向に沿って配列される。外輪３２３は、回転するカム３１のカムプロフィールに沿って、内輪３２１およびボール３２２を介して弾性変形（撓み変形）する。また、外輪３２３は、可撓性外歯歯車２０の胴部２１の径方向内側面に接触する。このため、胴部２１は、カム３１の径方向外側面に沿った楕円形状に変形する。その結果、当該楕円の長軸の両端に相当する２箇所において、可撓性外歯歯車２０の外歯２３と、内歯歯車１０の内歯１１とが噛み合う。しかしながら、周方向の他の位置においては、外歯２３と内歯１１とが噛み合わない。このように、本実施形態の可撓性軸受３２には、ボールベアリングが用いられる。ただし、ボールベアリングに代えて、ローラベアリング等の他方式の軸受が用いられていてもよい。

モータ１０３を駆動させると、カム３１は、モータ１０３の回転部および入力部材１０４とともに、中心軸９を中心として第１回転速度で回転する。これにより、可撓性外歯歯車２０の上記の楕円の長軸も、第１回転速度で回転する。そうすると、外歯２３と内歯１１との噛み合い位置も、周方向に第１回転速度で変化する。また、上記の通り、内歯歯車１０の内歯１１の数と、可撓性外歯歯車２０の外歯２３の数とは、僅かに相違する。この歯数の差によって、カム３１の１回転ごとに、外歯２３と内歯１１とが噛み合う組合せが、周方向に僅かに変化する。ここで、上記のとおり、内歯歯車１０は、ロボット１００のベースフレーム１０１に固定されており、回転しない。この結果、内歯歯車１０およびベースフレーム１０１に対して、可撓性外歯歯車２０が、中心軸９を中心として、第１回転速度よりも低い第２回転速度で回転する。

外輪１５１は、中心軸９を中心として円環状に拡がる部材である。外輪１５１および内輪１５２は、ともに高い剛性を有する。また、外輪１５１には、複数の貫通孔１５３が設けられている。複数の貫通孔１５３は、それぞれ、外輪１５１を軸方向に貫通する。外輪１５１は、複数の貫通孔１５３のそれぞれを貫通する複数のねじ１５４を、外輪１５１の軸方向他方側に隣接する内歯歯車１０の複数のねじ穴１１１に締結することにより、内歯歯車１０に固定される。

外輪１５１の径方向内側には、内輪１５２が配置されている。内輪１５２は、中心軸９を中心として円環状に拡がる部材である。また、内輪１５２には、ロボット１００のアーム１０２が固定される。内輪１５２は、外輪１５１の内径よりも僅かに小さな外径を有する。また、内輪１５２には、複数のねじ孔１５５が設けられている。複数のねじ孔１５５は、それぞれ、内輪１５２の軸方向他方側の端面から、軸方向一方側へ向かって形成されている。

内輪１５２は、外輪１５１に対して、軸受１６によって回転可能に接続される。本実施形態の軸受１６には、クロスローラベアリングが用いられる。図２に示すように、軸受１６は、外輪１５１の内周面と、内輪１５２の外周面との間に、複数の円筒ころ１６１を有する。複数の円筒ころ１６１は、外輪１５１の内周面に設けられた環状のＶ溝と、内輪１５２の外周面に設けられた環状のＶ溝との間に、向きを交互に変えながら配置される。これにより、外輪１５１に対する内輪１５２の回転を許容しながら、外輪１５１と内輪１５２とが高剛性に接続される。このようなクロスローラベアリングは、ボールベアリングのように一対で用いずとも、軸方向および径方向に、十分な剛性を得ることができる。すなわち、クロスローラベアリングを用いることで、波動減速機１に設けられるベアリング（軸受）の数を減らすことができる。これにより、軸受１６の重量を低減できるとともに、軸受１６の軸方向の寸法を抑えることができる。

出力部４０は、減速後の動力を取り出すための部材である。出力部４０は、中心軸９に沿って円筒状に延びる。図２に示すように、出力部４０の軸方向他方端部には、径方向外側へ拡がる出力フランジ部４０１が形成される。また、出力フランジ部４０１には、複数の貫通孔４００が設けられている。複数の貫通孔４００は、それぞれ出力フランジ部４０１を軸方向に貫通する。

図２に示すように、出力フランジ部４０１の軸方向一方側には、可撓性外歯歯車２０のダイヤフラム部２２が配置される。また、ダイヤフラム部２２の軸方向一方側には、ワッシャ１７が介在され、さらに内輪１５２が配置される。なお、配置されるワッシャ１７の枚数は、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。また、ワッシャ１７は、必ずしも配置されなくてもよい。これにより、内輪１５２に対する、可撓性外歯歯車２０および出力部４０の軸方向の位置を容易に調整することができる。

また、ワッシャ１７には、複数の貫通孔１７０が設けられている。複数の貫通孔１７０は、それぞれワッシャ１７を軸方向に貫通する。可撓性外歯歯車２０および出力部４０は、可撓性外歯歯車２０の複数の貫通孔２２０と出力部４０の複数の貫通孔４００とをそれぞれ貫通する複数のねじ１５６を、ワッシャ１７の複数の貫通孔１７０を介して、内輪１５２の複数のねじ孔１５５に締結することにより、内輪１５２に軸方向に固定される。これにより、内輪１５２と、可撓性外歯歯車２０と、出力部４０とが、互いに相対回転不能に連結される。

ここで、上記のとおり、内輪１５２は、外輪１５１および内歯歯車１０に対して、軸受１６を介して回転可能に支持されている。これにより、内輪１５２に固定される可撓性外歯歯車２０と、出力部４０と、ロボット１００のアーム１０２とが、内歯歯車１０が固定されるベースフレーム１０１に対して、中心軸９を中心として回転可能となる。この結果、モータ１０３を駆動させると、可撓性外歯歯車２０と、アーム１０２とが、モータ１０３の出力である第１回転速度よりも低い第２回転速度で、中心軸９を中心として回転する。

＜２－２．可撓性外歯歯車の詳細な構造＞
次に、可撓性外歯歯車２０のより詳細な構造について、説明する。なお、以下の説明において、第１胴部２１１と第２胴部２１２とを含む胴部２１の厚みとは、胴部２１が中心軸９に対して傾斜している場合は、胴部２１が延びる方向に対する法線方向の厚みを示すものとし、胴部２１が中心軸９と平行な場合は、径方向の厚みを示すものとする。

可撓性外歯歯車２０は、例えば、板状の材料を元に、プレス加工によって、筒形状の中間部材を作成した後、しぼり加工または切削加工によって、最終的な形状に成型することができる。また、外歯２３は、上記の中間部材に、ローラを押し付けつつ転がすことによって、成型することができる。本実施形態では、外歯２３として、平歯車のように、軸方向に沿った歯が形成される。なお、外歯２３の径方向外端から径方向内端までの長さｔ（ｄ）は、軸方向および周方向の位置によって変化してもよい。また、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）も、軸方向および周方向の位置によって変化してもよい。

また、本実施形態の可撓性外歯歯車２０の材料には、ステンレスが用いられる。ただし、可撓性外歯歯車２０の材料には、炭素の含有量が比較的少ない鋼鉄、またはアルミニウム等が用いられてもよい。

図６は、図３の一部を拡大した図である。図６に示すように、以下では、可撓性外歯歯車２０における周方向に隣接する２つの外歯２３を、順に「外歯２３ｋ」および「外歯２３（ｋ＋１）」と称することとする。また、「外歯２３ｋ」の周方向中心を「周方向中心２３ｏ」と称し、「外歯２３（ｋ＋１）」の周方向中心を「周方向中心２３（ｏ＋１）」と称することとする。本実施形態では、周方向中心２３ｏと、周方向中心２３（ｏ＋１）との間の、周方向の距離、すなわち、周方向の間隔ｃｐは、図４および図５に示す第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）のうち最も径方向に薄い部位の値の２倍よりも大きい。すなわち、周方向に隣接する外歯２３ｋ，２３（ｋ＋１）において、各々の外歯２３ｋ，２３（ｋ＋１）の周方向中心２３ｏ，２３（ｏ＋１）の、周方向の間隔ｃｐは、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝の２倍よりも大きい。このように、本実施形態では、隣り合う外歯２３ｋ，２３（ｋ＋１）の周方向のピッチがより長いことによって、外歯２３をより容易に成型することができる。

また、本実施形態では、周方向中心２３ｏと、周方向中心２３（ｏ＋１）との間の、周方向の距離、すなわち、周方向の間隔ｃｐは、図４および図５に示すダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）のうち最も軸方向に薄い部位の値よりも大きい。すなわち、周方向に隣接する外歯２３ｋ，２３（ｋ＋１）において、各々の外歯２３ｋ，２３（ｋ＋１）の周方向中心２３ｏ，２３（ｏ＋１）の、周方向の間隔ｃｐは、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ａ）｝よりも大きい。このように、本実施形態では、隣り合う外歯２３ｋ，２３（ｋ＋１）の周方向のピッチがより長いことによって、外歯２３をより容易に成型することができる。

また、本実施形態では、外歯２３の径方向外端から径方向内端までの長さｔ（ｄ）の最大値ｍａｘ｛ｔ（ｄ）｝は、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝よりも大きい。このように、外歯２３の径方向外端から径方向内端までの長さｔ（ｄ）の最大値ｍａｘ｛ｔ（ｄ）｝を、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝よりも大きくする、すなわち、外歯２３を径方向にある程度長く設けることにより、外歯２３と内歯歯車１０の内歯１１とが、良好に噛み合う。これにより、波動減速機１において、トルクをより精度良く伝達できる。

また、本実施形態では、外歯２３の径方向外端と径方向内端との径方向中点ｃｍにおける、外歯２３の歯厚ｃｔの最大値ｍａｘ｛ｃｔ｝は、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝よりも小さい。このように、外歯２３の歯厚ｃｔを抑えることで、外歯２３の成型自由度を向上させることができる。また、外歯２３と内歯歯車１０の内歯１１との噛み合いが、さらに良好となる。なお、歯厚ｃｔは、軸方向によって変化してもよい。軸方向において歯厚ｃｔが最大となる領域での歯厚ｃｔの最大値ｍａｘ｛ｃｔ｝が、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝よりも小さければよい。

また、本実施形態では、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）の最大値ｍａｘ｛ｔ（ｃ）｝は、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝よりも大きく、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝の２倍よりも小さい。このように、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）の最大値ｍａｘ｛ｔ（ｃ）｝を、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝よりも大きくすることによって、内歯歯車１０の内歯１１と良好に噛み合わせるための外歯２３の径方向の長さをある程度確保しつつも、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝の２倍よりも小さくすることで、外歯２３が径方向に過度に長くなることを抑制できる。この結果、外歯２３の剛性を向上させることができる。なお、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）および第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）は、それぞれ、軸方向の位置によって異なる値であってもよい。その場合、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）および第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）のそれぞれが最大または最小となる領域における各々の値を比較すればよい。

また、図４に示すように、本実施形態では、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）は、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）と略同一である。これにより、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）と、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）とが異なる場合と比べて、可撓性外歯歯車２０を容易に製造できる。

また、本実施形態では、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）のうち最も軸方向に厚い部位の値は、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）の２倍以下である。すなわち、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）の最大値ｍａｘ｛ｔ（ａ）｝は、外歯２３の径方向外端から第２胴部２１２の径方向内側面までの長さｔ（ｃ）の２倍以下である。また、可撓性外歯歯車２０の筒状の胴部２１における、ダイヤフラム部２２側に位置する第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）のうち最も径方向に薄い部位の値は、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）のうち最も軸方向に厚い部位の値の半分以下である。すなわち、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝は、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）の最大値ｍａｘ｛ｔ（ａ）｝の半分以下である。このように、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）を抑制することによって、ダイヤフラム部２２および第２胴部２１２の剛性を確保しつつ、第１胴部２１１を、径方向に良好に撓ませることができる。この結果、第１胴部２１１を含む胴部２１全体を、良好に撓ませることができる。また、波動減速機１が可撓性外歯歯車２０を有することにより、第１胴部２１１が良好に撓む波動減速機１を実現できる。

また、本実施形態では、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝は、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）の最大値ｍａｘ｛ｔ（ａ）｝の半分未満である。これにより、ダイヤフラム部２２および第２胴部２１２の剛性を確保しつつ、第１胴部２１１を、径方向により良好に撓ませることができる。さらに、本実施形態では、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ｂ）｝は、ダイヤフラム部２２の厚みｔ（ａ）の最小値ｍｉｎ｛ｔ（ａ）｝の半分以下である。この結果、ダイヤフラム部２２および第２胴部２１２の剛性を確保しつつ、第１胴部２１１を、径方向にさらに良好に撓ませることができる。

また、上記のとおり、本実施形態の可撓性外歯歯車２０の第１胴部２１１とダイヤフラム部２２との間には、さらに接続部２４が設けられている。接続部２４は、第１胴部２１１の軸方向一方端部とダイヤフラム部２２の径方向外側の端部とを接続しつつ、軸方向と径方向の両方の成分を有する方向に延びる。これにより、第１胴部２１１の可撓性とダイヤフラム部２２の剛性を両立させつつ、第１胴部２１１とダイヤフラム部２２とを、強固に接続できる。

また、接続部２４は、中心軸９に沿う断面において、軸方向と径方向の両方の成分を有する方向に湾曲する弧状である。図２，図４，および図５に示すように、本実施形態では、接続部２４は、中心軸９に沿う縦断面において、軸方向と径方向の両方の成分を有する方向に円弧状に湾曲する。また、接続部２４の曲率半径の最大値は、第１胴部２１１の厚みｔ（ｂ）の１０倍以下である。このように、高い曲率でカーブする接続部２４を設けることによって、胴部２１の撓み易さを確保しつつ、接続部２４での応力集中を緩和できる。つまり、接続部２４が上記構成を有することによって、例えば、第１胴部２１１とダイヤフラム部２２とが直角に接続される場合と比べて、接続部２４での応力集中を緩和できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。各部材および各部位の構成は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜組み合わせてもよく、置き換えてもよい。

また、可撓性外歯歯車、波動減速機、およびロボットの細部の形状については、上記の実施形態の各図に示された形状と相違していてもよい。

本願は、可撓性外歯歯車、波動減速機、およびロボットに利用できる。

１ 波動減速機
９ 中心軸
１０ 内歯歯車
１１ 内歯
２０ 可撓性外歯歯車
２１ 胴部
２２ ダイヤフラム部
２３，２３ｋ，２３（ｋ＋１） 外歯
２３ｏ，２３（ｏ＋１） 周方向中心
２４ 接続部
３０ 波動発生器
３１ カム
３２ 可撓性軸受
４０ 出力部
１００ ロボット
１０１ ベースフレーム
１０２ アーム
１０３ モータ
２１１ 第１胴部
２１２ 第２胴部

Claims (14)

1. 中心軸方向の成分を含む方向に延びる筒状の胴部と、
   前記胴部の軸方向一方端部から径方向の成分を含む方向に延びるダイヤフラム部と、
   を有し、
   前記胴部は、
   軸方向一方側に配置され、可撓性を有する第１胴部と、
   前記第１胴部よりも軸方向他方側に配置される第２胴部と、
   を有し、
   前記第２胴部は、径方向外方に突出し、周方向に配列される複数の外歯を有し、
   前記ダイヤフラム部の厚みの最大値は、前記外歯の径方向外端から前記第２胴部の径方向内側面までの長さの２倍以下であり、
   前記第１胴部の厚みの最小値は、前記ダイヤフラム部の厚みの最大値の半分以下である、可撓性外歯歯車。
2. 請求項１に記載の可撓性外歯歯車であって、
   前記ダイヤフラム部の厚みは、前記ダイヤフラム部の径方向内端から径方向外端にわたって略一定である、可撓性外歯歯車。
3. 請求項２に記載の可撓性外歯歯車であって、
   前記ダイヤフラム部の厚みは、前記外歯の径方向外端から前記第２胴部の径方向内側面までの長さと略同一である、可撓性外歯歯車。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
   前記第１胴部の厚みの最小値は、前記ダイヤフラム部の厚みの最小値の半分以下である、可撓性外歯歯車。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
   前記外歯の径方向外端から前記第２胴部の径方向内側面までの長さの最大値は、前記第１胴部の厚みの最小値よりも大きく、前記第１胴部の厚みの最小値の２倍よりも小さい、可撓性外歯歯車。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
   前記外歯の径方向外端から径方向内端までの長さの最大値は、前記第１胴部の厚みの最小値よりも大きい、可撓性外歯歯車。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
   周方向に隣接する前記外歯において、各々の前記外歯の周方向中心の周方向の間隔は、前記第１胴部の厚みの最小値の２倍よりも大きい、可撓性外歯歯車。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
   周方向に隣接する前記外歯において、各々の前記外歯の周方向中心の周方向の間隔は、前記ダイヤフラム部の厚みの最小値よりも大きい、可撓性外歯歯車。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
   前記外歯の径方向外端と径方向内端との径方向中点における前記外歯の歯厚の最大値は、前記第１胴部の厚みの最小値よりも小さい、可撓性外歯歯車。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
    前記胴部は、前記第１胴部の軸方向一方端部と前記ダイヤフラム部の径方向端部とを接続する接続部を有し、
    前記接続部は、軸方向と径方向の両方の成分を有する方向に延びる、可撓性外歯歯車。
11. 請求項１０に記載の可撓性外歯歯車であって、
    前記接続部は、前記中心軸に沿う断面において、軸方向と径方向の両方の成分を有する方向に湾曲する弧状であり、
    前記接続部の曲率半径の最大値は、前記第１胴部の厚みの１０倍以下である、可撓性外歯歯車。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車であって、
    前記第１胴部の厚みの最小値は、前記ダイヤフラム部の厚みの最大値の半分未満である、可撓性外歯歯車。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の可撓性外歯歯車と、
    前記第２胴部の径方向内側に配置された波動発生器と、
    前記第２胴部の径方向外側に配置された内歯歯車と、
    を有する波動減速機であって、
    前記内歯歯車は、径方向内側面から径方向内方へ突出する複数の内歯を有し、
    前記複数の外歯の一部と、前記複数の内歯の一部とが噛み合う、波動減速機。
14. 請求項１３の波動減速機を有する、ロボット。

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