JP5984606B2 - 入力軸受付き波動歯車ユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータを簡単に組み付け可能な入力軸受付き波動歯車ユニットに関する。

入力軸受付き波動歯車ユニットとしては、特許文献１に開示されているカップ形状の可撓性外歯歯車を備えたユニット型波動歯車装置が知られている。このユニット型波動歯車装置においては、波動発生器の剛性カム板の一方の端面に入力軸が形成され、剛性カム板の他方の端面に軸部が形成されている。入力軸は、ユニットケース端板に取り付けた第１軸受によって支持され、反対側の軸部の先端は、可撓性外歯歯車の円盤状のボスに取り付けた第１入力軸受によって支持されている。

これら一対の入力軸受によって波動発生器は軸方向に固定されており、剛性内歯歯車と波動発生器が軸方向に位置決めされた状態となっている。したがって、モータのモータ軸にユニット型波動歯車装置を連結してアクチュエータを構成する際には、入力軸にモータ軸を連結固定するだけでよく、組み付け作業が簡単である。

また、ユニット型波動歯車装置では、カップ形状の可撓性外歯歯車の円盤状のボスにおける一方の端面に軸受装着用の凹部を形成し、他方の端面に出力軸を一体形成してある。構造を簡素化し、部品点数を低減することで、組立作業を簡単に行うことができる。

特許文献２には、波動歯車装置とモータとが一体化された構成のアクチュエータが開示されている。このアクチュエータに組み込まれている波動歯車装置では、ハウジングの端板の中心貫通穴に、装置軸線に沿った一方向から、カップ形状の可撓性外歯歯車の円環状のボスをねじ込み固定し、このボスに装置軸線に沿った同一方向から円環状の軸受ベアリングを圧入固定し、この軸受ベアリングに軸受を装着している。また、モータ軸と波動歯車装置の入力軸とが単一の中空軸として形成されている。中空軸の一端が軸受ベアリングに装着した軸受によって支持され、波動歯車装置とモータの間を仕切っている仕切壁に取り付けた軸受によって、中空軸の軸方向の途中の部位が支持されている。

特開２００２−２１９４８号公報 特開２００２−２４３０００号公報

ここで、特許文献１に開示のユニット型波動歯車装置では、切削加工によって製造される可撓性外歯歯車のボスに軸受装着用の凹部等が形成されている。このため、可撓性外歯歯車の加工工数が増加する。特許文献２に開示のアクチュエータにおいては、ハウジングの端板の中心貫通穴に、装置軸線に沿った方向から、カップ形状の可撓性外歯歯車の円環状のボスをねじ込み固定し、このボスに同一方向から円環状の軸受ベアリングを圧入固定している。このため、軸受部分が軸線方向に長くなり、装置を軸方向に短縮化するには不利である。また、端板にねじ込み固定するネジ部を備えたボスを加工する必要があるので、可撓性外歯歯車の加工工数も増加する。

本発明の課題は、製作及び組み付けが簡単な軸受機構によって入力軸が支持されている入力軸受付き波動歯車ユニットを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の入力軸受付き波動歯車ユニットは、
筒状ケーシングと、
この筒状ケーシングの入力側開口端に固定した端板と、
前記筒状ケーシングの出力側開口端に回転自在の状態で取り付けた出力用円盤と、
前記筒状ケーシングの内側に組み込まれているカップ型の波動歯車機構と、
前記端板に形成した中心貫通穴を貫通して延びる入力軸と、
前記波動歯車機構のカップ形状の可撓性外歯歯車を、前記出力用円盤に締結固定する固定機構と、
前記入力軸を支持する第１入力軸受および第２入力軸受と、
を有し、
前記可撓性外歯歯車は、前記出力用円盤における前記端板の側を向く内側端面に、同軸に重ねた円環状ボスを備え、
前記固定機構は、前記円環状ボスにおける前記端板の側を向く円環状端面に、同軸に重ねた円環状の軸受ハウジングと、この軸受ハウジングを、前記円環状ボスを挟み、前記出力用円盤に締結固定する複数本の締結ボルトとを備え、
前記入力軸は、モータ軸連結用の軸装着穴を備えた中空軸部と、この中空軸部における前記軸受ハウジングの側の封鎖軸端部から同軸に突出して当該軸受ハウジングの内部まで延びる中実軸部とを備え、
前記波動歯車機構の波動発生器は、前記入力軸と、この入力軸の前記中空軸部の外周に装着された剛性カム板と、この剛性カム板の外周面に装着したウエーブベアリングとを備え、
前記第１入力軸受は、前記端板の前記中心貫通穴の内周面と前記中空軸部の外周面との間に装着され、
前記第２入力軸受は、前記円環状ボスに対して前記出力用円盤とは反対側である前記波動歯車機構の前記可撓性外歯歯車の内部において、前記軸受ハウジングの内周面と前記中実軸部の外周面との間に装着されていることを特徴とする。

波動発生器の入力軸は、その入力側の部位および出力側の部位において、それぞれ第１入力軸受および第２入力軸受によって支持されている。よって、波動発生器は、これら第１、第２入力軸受によって、軸方向において固定されており、モータ組み付け時に、これらの部材の軸方向の位置決めが実質的に不要である。

また、可撓性外歯歯車の円環状ボスは、出力側端板と軸受ハウジングの間に挟まれている。これら三部材は、この状態で、締結ボルトによって締結固定されている。円環状ボスは、ねじ切り加工、軸受用の凹部加工などが不要である。よって、可撓性外歯歯車の加工工数の増加を抑制できる。また、三部材を締結ボルトで共締めしているので、これら三部材の固定機構を少ない部品点数で構成できる。したがって、製作及び組み付けが簡単な軸受機構によって入力軸６が支持されている入力軸受付き波動歯車ユニットが得られる。

ここで、三部材を精度良く組み付けるためには次のようにすればよい。可撓性外歯歯車の円環状ボスの中心貫通穴と出力用円盤に形成した中心貫通穴とを、同一内径の貫通穴とする。また、軸受ハウジングに、円環状ボスの中心貫通穴および出力用円盤の中心貫通穴に圧入固定される圧入円筒を一体形成しておく。このようにすれば、圧入円筒によって、三部材を芯ずれ無く締結固定できる。

本発明の実施の形態に係る波動歯車ユニットを示す縦断面図および出力側の端面図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る波動歯車ユニットを説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係る波動歯車ユニットにモータを組み付けた状態を示す縦断面図である。図１（ｂ）はその出力側の端面図である。

波動歯車ユニット１は、円筒状ケーシング２と、この円筒状ケーシング２の入力側開口端２ａに固定した端板３と、円筒状ケーシング２の反対側の出力側開口端２ｂに回転自在の状態で取り付けた出力用円盤４を備えている。

これら円筒状ケーシング２、端板３および出力用円盤４の内部には、カップ型の波動歯車機構５が組み込まれている。また、端板３には中心貫通穴３ａが形成されており、この中心貫通穴３ａには、入力軸６が同軸状態に貫通している。

入力軸６は、端板３の中心貫通穴３ａの内周面に装着した第１入力軸受７によって回転自在の状態で支持されている。また、入力軸６は、波動歯車機構５の内部において第２入力軸受８によって回転自在の状態で支持されている。端板３の外側端面３ｂには、円環状の取付けフランジ９を介して、モータ１０が同軸に組み付けられ、モータ軸１０ａは入力軸６に対して同軸に連結固定される。モータ１０および波動歯車ユニット１によって回転アクチュエータＡが構成される。

モータ１０を回転駆動すると、モータ回転が波動歯車機構５によって減速され、減速回転が出力用円盤４から取り出される。出力用円盤４に連結固定される負荷側の部材（図示せず）が回転駆動される。

波動歯車ユニット１の各部の構成を詳細に説明する。円筒状ケーシング２は、その入力側開口端２ａの部位が大径フランジ部となっており、この円環状端面に、全体として円盤形状の端板３の外周側の部位が、締結ボルト１１によって固定されている。円筒状ケーシング２の出力側開口端２ｂには、クロスローラベアリング１２を介して出力用円盤４が回転自在の状態で取り付けられている。クロスローラベアリング１２の外輪１２ａは、円筒状ケーシング２の出力側開口端２ｂの円環状端面に対して、締結ボルト１３によって固定されている。外輪１２ａの内側に同軸に配置されている出力用円盤４の外周縁部分がクロスローラベアリング１２の内輪として機能する。すなわち、出力用円盤４の円形外周面にはローラ１２ｂの内輪側の軌道面１２ｃが形成されている。

波動歯車機構５は、円環状の剛性内歯歯車１４と、カップ形状の可撓性外歯歯車１５と、波動発生器１６を備えている。剛性内歯歯車１４は、円筒状ケーシング２の入力側開口端２ａの内周面部分に固定されている。可撓性外歯歯車１５は、円筒状胴部１５ａと、この円筒状胴部１５ａの一端から半径方向の内側に延びている円環状のダイヤフラム１５ｂと、このダイヤフラム１５ｂの内周縁に連続して内側に延びている円環状ボス１５ｃを備えている。円筒状胴部１５ａの他方の端は開口端となっており、この開口端の外周面部分に外歯１５ｄが形成されている。

可撓性外歯歯車１５は、外歯１５ｄが形成されている開口端の側が入力側（モータ組み付け側）を向く状態に配置されている。外歯１５ｄは、剛性内歯歯車１４の内歯１４ａに対峙した位置にあり、内歯１４ａにかみ合い可能である。

波動発生器１６は、入力軸６と、この入力軸６の外周面に装着した剛性カム板１６ａと、この剛性カム板１６ａの外周面に装着したウエーブベアリング１６ｂとを備えている。剛性カム板１６ａはオルダムカップリング１６ｃからなる調芯機構を介して入力軸６に取り付けられている。ウエーブベアリング１６ｂは、半径方向に撓み可能な外輪および内輪を備えたボールベアリングである。本例の剛性カム板１６ａは楕円形輪郭のものであり、ウエーブベアリング１６ｂは、剛性カム板１６ａと、可撓性外歯歯車１５の円筒状胴部１５ａにおける外歯形成部分の内周面との間に装着されている。したがって、可撓性外歯歯車１５の外歯形成部分は楕円状に撓められており、楕円状の形状の長軸方向の両端に位置する外歯の部分が、剛性内歯歯車１４の内歯にかみ合っている。

可撓性外歯歯車１５は出力用円盤４に同軸に固定されている。すなわち、可撓性外歯歯車１５の円環状ボス１５ｃの出力側の円環状端面は出力用円盤４の内側端面に固定されている。円環状ボス１５ｃを出力用円盤４に固定している固定機構は、円環状ボス１５ｃにおける内側の円環状端面に同軸に重ねた円環状の軸受ハウジング２１と、この軸受ハウジング２１を、円環状ボス１５ｃを挟み、出力用円盤４に締結固定する複数本の締結ボルト２２とを備えている。軸受ハウジング２１の内周面に、入力軸６の軸端部を支持している第２入力軸受８が装着されている。

このように、可撓性外歯歯車１５の円環状ボス１５ｃは、出力用円盤４と軸受ハウジング２１の間に挟まれている。また、これら三部材は、この状態で、締結ボルト２２によって締結固定されている。可撓性外歯歯車１５の円環状ボス１５ｃには、ねじ切り加工、軸受用の凹部加工などが不要であり、可撓性外歯歯車の加工工数の増加を抑制できる。また、三部材を締結ボルト２２で共締めしているので、これら三部材の固定機構を少ない部品点数で構成できる。したがって、製作及び組み付けが簡単な軸受機構によって入力軸６が支持されている波動歯車ユニットが得られる。

ここで、出力用円盤４には、可撓性外歯歯車１５の円環状ボス１５ｃの中心貫通穴１５ｅと同一内径の中心貫通穴４ａが形成されている。軸受ハウジング２１には圧入円筒２１ａが形成されている。圧入円筒２１ａは、軸受ハウジング２１の出力側の円環状端面の内周縁部分から出力側に同軸状態で突出している。圧入円筒２１ａは、円環状ボス１５ｃの中心貫通穴１５ｅおよび出力用円盤４の中心貫通穴４ａに圧入固定される。圧入円筒２１ａによって、三部材１５、２１、４を軸ずれ無く締結固定できる。

次に、入力軸６は、モータ軸連結用の軸装着穴６ａを備えた中空軸部６ｂと、これよりも小径の中実軸部６ｃとを備えている。中実軸部６ｃは、中空軸部６ｂにおける軸受ハウジング２１の側の封鎖軸端部から同軸に突出している。中実軸部６ｃの軸端部は、軸受ハウジング２１の内部に同軸状態で延びている。軸受ハウジング２１の内側に装着した第２入力軸受８は、入力軸６の中実軸部６ｃの軸端部を支持している。

入力軸６の中空軸部６ｂには波動発生器１６が装着されている。中空軸部６ｂは、端板３の中心貫通穴３ａを貫通して入力側に突出している軸端部を備えている。この軸端部の端は開口しており、モータ軸装着穴となっている。モータ軸１０ａが当該モータ軸装着穴から軸方向に挿入され、当該中空軸部６ｂに同軸に連結固定される。端板３の中心貫通穴３ａの内周面には第１入力軸受７が装着されており、入力軸６の中空軸部６ｂを支持している。なお、第１入力軸受７の外側にはオイルシール２３が装着されている。

このように、波動発生器１６が装着されている入力軸６は、第１入力軸受７および第２入力軸受８によって支持されている。よって、波動発生器１６は、その軸方向の位置が固定されている。モータ組み付け時に、波動発生器１６の軸方向の位置決めが実質的に不要である。よって、モータ組み付け作業が容易である。

１ 波動歯車ユニット
２ 円筒状ケーシング
２ａ 入力側開口端
２ｂ 出力側開口端
３ 端板
３ａ 中心貫通穴
３ｂ 外側端面
４ 出力用円盤
４ａ 中心貫通穴
５ 波動歯車機構
６ 入力軸
６ａ 軸装着穴
６ｂ 中空軸部
６ｃ 中実軸部
７ 第１入力軸受
８ 第２入力軸受
９ 取り付け用フランジ
１０ モータ
１０ａ モータ軸
Ａ 回転アクチュエータ
１１ 締結ボルト
１２ クロスローラベアリング
１２ａ 外輪
１２ｂ ローラ
１２ｃ 内輪側の軌道面
１３ 締結ボルト
１４ 剛性内歯歯車
１４ａ 内歯
１５ 可撓性外歯歯車
１５ａ 円筒状胴部
１５ｂ ダイヤフラム
１５ｃ 円環状ボス
１５ｄ 外歯
１５ｅ 中心貫通穴
１６ 波動発生器
１６ａ 剛性カム板
１６ｂ ウエーブベアリング
１６ｃ オルダムカップリング
２１ 軸受ハウジング
２１ａ 圧入円筒
２２ 締結ボルト
２３ オイルシール

Claims (2)

1. 筒状ケーシング（２）と、
   この筒状ケーシング（２）の入力側開口端（２ａ）に固定した端板（３）と、
   前記筒状ケーシング（２）の出力側開口端（２ｂ）に回転自在の状態で取り付けた出力用円盤（４）と、
   前記筒状ケーシング（２）の内側に組み込まれているカップ型の波動歯車機構（５）と、
   前記端板（３）に形成した中心貫通穴（３ａ）を貫通して延びる入力軸（６）と、
   前記波動歯車機構（５）のカップ形状の可撓性外歯歯車（１５）を前記出力用円盤（４）に締結固定する固定機構と、
   前記入力軸（６）を支持する第１入力軸受（７）および第２入力軸受（８）と、
   を有し、
   前記波動歯車機構（５）の前記可撓性外歯歯車（１５）は、前記出力用円盤（４）における前記端板（３）の側を向く内側端面に同軸に重ねた円環状ボス（１５ｃ）を備え、
   前記固定機構は、前記円環状ボス（１５ｃ）における前記端板（３）の側を向く円環状端面に同軸に重ねた円環状の軸受ハウジング（２１）と、この軸受ハウジング（２１）を、前記円環状ボス（１５ｃ）を挟み、前記出力用円盤（４）に締結固定する複数本の締結ボルト（２２）とを備え、
   前記入力軸（６）は、モータ軸連結用の軸装着穴（６ａ）を備えた中空軸部（６ｂ）と、この中空軸部（６ｂ）における前記軸受ハウジング（２１）の側の封鎖軸端部から同軸に突出して当該軸受ハウジング（２１）の内部まで延びる中実軸部（６ｃ）とを備え、
   前記波動歯車機構（５）の波動発生器（１６）は、前記入力軸（６）と、この入力軸（６）の前記中空軸部（６ｂ）の外周に装着された剛性カム板（１６ａ）と、この剛性カム板（１６ａ）の外周面に装着したウエーブベアリング（１６ｂ）とを備え、
   前記第１入力軸受（７）は、前記端板（３）の前記中心貫通穴（３ａ）の内周面と前記中空軸部（６ｂ）の外周面との間に装着され、
   前記第２入力軸受（８）は、前記円環状ボス（１５ｃ）に対して前記出力用円盤（４）とは反対側である前記波動歯車機構（５）の前記可撓性外歯歯車の内部において、前記軸受ハウジング（２１）の内周面と前記中実軸部（６ｃ）の外周面との間に装着されていることを特徴とする入力軸受付き波動歯車ユニット（１）。
2. 請求項１において、
   前記出力用円盤（４）は、前記円環状ボス（１５ｃ）の中心貫通穴（１５ｅ）と同一内径の中心貫通穴（４ａ）を備え、
   前記軸受ハウジング（２１）は、前記円環状ボス（１５ｃ）の前記中心貫通穴（１５ｅ）および前記出力用円盤（４）の前記中心貫通穴（４ａ）に圧入固定する圧入円筒（２１ａ）を備えている入力軸受付き波動歯車ユニット（１）。

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