JP7490618B2 - Wave gear device and actuator - Google Patents
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Description
本開示は、一般に波動歯車装置及びアクチュエータに関し、より詳細には、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車と波動発生器とを備える波動歯車装置及びアクチュエータに関する。 The present disclosure relates generally to strain wave gearing and actuators, and more particularly to strain wave gearing and actuators having a rigid internal gear, a flexible external gear, and a strain wave generator.
特許文献１には、波動歯車装置（撓み噛み合い式歯車装置）における可撓性外歯歯車の表面処理を、窒化処理にて行うことの開示がある。 Patent Document 1 discloses that the surface of a flexible external gear in a strain wave gear device (flexible mesh gear device) is treated by nitriding.
波動歯車装置は、環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置されたカップ形の可撓性外歯歯車と、この内側にはめ込まれた楕円形の波動発生器とを有している。可撓性外歯歯車は、円筒状の胴部と、胴部の外周面に形成された外歯とを備えている。可撓性外歯歯車は、波動発生器によって楕円形に撓められ、その楕円形状の長軸方向の両端に位置する外歯の部分が、剛性内歯歯車の内周面に形成した内歯に噛み合っている。 The wave gear device has an annular rigid internal gear, a cup-shaped flexible external gear placed inside it, and an elliptical wave generator fitted inside it. The flexible external gear has a cylindrical body and external teeth formed on the outer circumferential surface of the body. The flexible external gear is bent into an elliptical shape by the wave generator, and the external teeth located at both ends of the long axis of the elliptical shape mesh with the internal teeth formed on the inner circumferential surface of the rigid internal gear.
波動発生器がモータ等により回転すると、両歯車の噛み合い位置が円周方向に移動し、内歯と外歯との歯数差（２Ｎ（Ｎは正の整数））に応じた相対回転が両歯車の間に発生する。ここで、剛性内歯歯車の側が固定されていると、可撓性外歯歯車の側から、両歯車の歯数差に応じて大幅に減速された回転出力が得られる。 When the wave generator is rotated by a motor or the like, the meshing positions of the two gears move in the circumferential direction, and a relative rotation occurs between the two gears according to the difference in the number of teeth between the internal and external teeth (2N (N is a positive integer)). Here, when the rigid internal gear side is fixed, a rotational output is obtained from the flexible external gear side that is significantly reduced in accordance with the difference in the number of teeth between the two gears.
しかし、上述したような波動歯車装置においては、可撓性外歯歯車の内側にはめ込まれた波動発生器が回転するので、特に、長期間の使用になれば、可撓性外歯歯車と波動発生器との接触部位にフレッティング摩耗（fretting wear）が発生し得る。フレッティング摩耗が生じると、表面の荒れ、摩耗粉による錆の発生、及び摩耗粉が波動発生器の内側に進入することによる波動発生器（のベアリング）の損傷等につながり、波動歯車装置の信頼性に影響する可能性がある。 However, in the wave gear device described above, the wave generator fitted inside the flexible external gear rotates, and fretting wear may occur at the contact points between the flexible external gear and the wave generator, especially after long-term use. Fretting wear can lead to rough surfaces, rust caused by wear debris, and damage to the wave generator (or its bearings) due to wear debris penetrating into the inside of the wave generator, which may affect the reliability of the wave gear device.
本開示は上記事由に鑑みてなされており、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置及びアクチュエータを提供することを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned reasons, and aims to provide a strain wave gear device and actuator that are less susceptible to deterioration in reliability.
本開示の一態様に係る波動歯車装置は、剛性内歯歯車と、可撓性外歯歯車と、波動発生器と、を備える。前記剛性内歯歯車は、内歯を有する環状の部品である。前記可撓性外歯歯車は、外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の部品である。前記波動発生器は、回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、並びに、外輪及び複数の転動体を含み前記カムの外側に装着されるベアリングを有する。前記波動発生器は、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる。前記波動歯車装置は、前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる。前記外輪と前記可撓性外歯歯車における前記外歯との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、前記外輪と前記可撓性外歯歯車との間の隙間につながる貫通孔が設けられている。 A wave gear device according to one aspect of the present disclosure includes a rigid internal gear, a flexible external gear, and a wave generator. The rigid internal gear is an annular part having internal teeth. The flexible external gear is an annular part having external teeth and arranged inside the rigid internal gear. The wave generator has a non-circular cam that is driven to rotate about a rotation axis, and a bearing that includes an outer ring and multiple rolling elements and is attached to the outside of the cam. The wave generator is arranged inside the flexible external gear and causes the flexible external gear to deflect. The wave gear device deforms the flexible external gear as the cam rotates, meshes a portion of the external teeth with a portion of the internal teeth, and rotates the flexible external gear relative to the rigid internal gear according to the difference in the number of teeth between the rigid internal gear and the flexible external gear. At least one of the outer ring and the external teeth of the flexible external gear has a through hole that penetrates along the radial direction and connects to the gap between the outer ring and the flexible external gear.
本開示の一態様に係るアクチュエータは、前記波動歯車装置と、駆動源と、出力部と、を備える。前記駆動源は、前記波動発生器を回転させる。前記出力部は、前記剛性内歯歯車及び前記可撓性外歯歯車のいずれか一方の回転力を出力として取り出す。 An actuator according to one aspect of the present disclosure includes the wave gear device, a drive source, and an output unit. The drive source rotates the wave generator. The output unit extracts the rotational force of either the rigid internal gear or the flexible external gear as an output.
本開示によれば、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置及びアクチュエータを提供できる、という利点がある。 The present disclosure has the advantage of being able to provide a wave gear device and actuator that are less susceptible to deterioration in reliability.
（実施形態１）
（１）概要
以下、本実施形態に係る波動歯車装置１の概要について、図１Ａ～図４を参照して説明する。本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。例えば、図２～図３Ｂにおける、内歯２１及び外歯３１の歯形、寸法及び歯数等は、いずれも説明のために模式的に表しているに過ぎず、図示されている形状に限定する趣旨ではない。
(Embodiment 1)
(1) Overview Below, an overview of the wave gear device 1 according to this embodiment will be described with reference to Figures 1A to 4. All of the drawings referred to in this disclosure are schematic diagrams, and the ratios of size and thickness of each component in the drawings do not necessarily reflect the actual dimensional ratios. For example, the tooth shapes, dimensions, number of teeth, etc. of the internal teeth 21 and external teeth 31 in Figures 2 to 3B are merely shown schematically for the purpose of explanation, and are not intended to be limited to the shapes shown in the drawings.
本実施形態に係る波動歯車装置１は、剛性内歯歯車２と、可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備える歯車装置である。この波動歯車装置１は、環状の剛性内歯歯車２の内側に、環状の可撓性外歯歯車３が配置され、さらに、可撓性外歯歯車３の内側には波動発生器４が配置される。波動発生器４は、可撓性外歯歯車３を非円形状に撓ませることにより、剛性内歯歯車２の内歯２１に対して可撓性外歯歯車３の外歯３１を部分的に噛み合わせる。波動発生器４が回転すると、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が、剛性内歯歯車２の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との歯数差に応じた相対回転が両歯車（剛性内歯歯車２及び可撓性外歯歯車３）の間に発生する。ここで、剛性内歯歯車２が固定されているとすれば、両歯車の相対回転に伴って、可撓性外歯歯車３が回転することになる。その結果、可撓性外歯歯車３からは、両歯車の歯数差に応じて、比較的高い減速比で減速された回転出力が得られる。 The wave gear device 1 according to this embodiment is a gear device including a rigid internal gear 2, a flexible external gear 3, and a wave generator 4. In this wave gear device 1, an annular flexible external gear 3 is arranged inside an annular rigid internal gear 2, and a wave generator 4 is arranged inside the flexible external gear 3. The wave generator 4 bends the flexible external gear 3 into a non-circular shape, thereby partially meshing the external teeth 31 of the flexible external gear 3 with the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2. When the wave generator 4 rotates, the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 moves in the circumferential direction of the rigid internal gear 2, and a relative rotation according to the difference in the number of teeth between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2 is generated between the two gears (rigid internal gear 2 and flexible external gear 3). If the rigid internal gear 2 is fixed, the flexible external gear 3 will rotate in response to the relative rotation of the two gears. As a result, the flexible external gear 3 produces a rotational output that is reduced at a relatively high reduction ratio according to the difference in the number of teeth between the two gears.
また、可撓性外歯歯車３に撓みを生じさせる波動発生器４は、入力側の回転軸Ａｘ１（図１Ａ参照）を中心に回転駆動される非円形状のカム４１と、ベアリング４２と、を有している。ベアリング４２は、カム４１の外周面４１１と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間に配置される。ベアリング４２の内輪４２２は、カム４１の外周面４１１に固定され、ベアリング４２の外輪４２１は、ボール状の転動体４２３を介して、カム４１に押されて弾性変形する。ここで、転動体４２３が転がることで外輪４２１は内輪４２２に対して相対的に回転可能であるので、非円形状のカム４１が回転すると、内輪４２２の回転は外輪４２１には伝わらず、カム４１に押された可撓性外歯歯車３の外歯３１には、波動運動が発生する。外歯３１の波動運動が発生することで、上述したように内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が剛性内歯歯車２の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との間に相対回転が発生する。 The wave generator 4, which causes the flexible external gear 3 to bend, has a non-circular cam 41 that is driven to rotate around the input rotation axis Ax1 (see FIG. 1A) and a bearing 42. The bearing 42 is disposed between the outer peripheral surface 411 of the cam 41 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3. The inner ring 422 of the bearing 42 is fixed to the outer peripheral surface 411 of the cam 41, and the outer ring 421 of the bearing 42 is elastically deformed by being pressed by the cam 41 via the ball-shaped rolling body 423. Here, the outer ring 421 can rotate relative to the inner ring 422 by the rolling of the rolling body 423, so when the non-circular cam 41 rotates, the rotation of the inner ring 422 is not transmitted to the outer ring 421, and a wave motion is generated in the external teeth 31 of the flexible external gear 3 pressed by the cam 41. As a result of the wave motion of the external teeth 31, the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 moves in the circumferential direction of the rigid internal gear 2 as described above, and relative rotation occurs between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2.
要するに、この種の波動歯車装置１においては、ベアリング４２を有する波動発生器４が可撓性外歯歯車３を撓ませながら、内歯２１と外歯３１との噛み合いによる動力の伝達が実現される。 In short, in this type of wave gear device 1, a wave generator 4 having a bearing 42 flexes the flexible external gear 3, and power is transmitted by meshing between the internal teeth 21 and the external teeth 31.
この種の波動歯車装置１では、特に、長期間の使用になれば、可撓性外歯歯車３の内側にはめ込まれた波動発生器４の回転に伴い、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位にフレッティング摩耗（fretting wear）が発生し得る。フレッティング摩耗が生じると、表面の荒れ、摩耗粉による錆の発生、及び摩耗粉が波動発生器４の内側に進入することによる波動発生器４（のベアリング４２）の損傷等につながり、波動歯車装置１の信頼性に影響する可能性がある。 In this type of wave gear device 1, especially after long-term use, fretting wear may occur at the contact points between the flexible external gear 3 and the wave generator 4 as the wave generator 4 fitted inside the flexible external gear 3 rotates. Fretting wear may lead to rough surfaces, rust caused by wear debris, and damage to the wave generator 4 (bearings 42) due to wear debris penetrating into the inside of the wave generator 4, which may affect the reliability of the wave gear device 1.
一例として、表面の荒れ、又は錆の発生により、可撓性外歯歯車３の変形追随性が阻害されると、波動発生器４の回転に余分なエネルギーが必要となって、動力伝達効率の低下、又はベアリング４２に掛かる荷重が増加することによる寿命の短縮等につながる。また、摩耗粉がベアリング４２に入り込むと、ベアリング４２の外輪４２１又は内輪４２２と転動体４２３との間への摩耗粉の噛み込みによる圧痕を起点に、外輪４２１、内輪４２２及び転動体４２３のいずれかの表面に損傷が生じ得る。このような損傷（表面起点型のフレーキング）は、波動歯車装置１の品質及び特性等の劣化につながるため、結果的に、波動歯車装置１の信頼性の低下につながる。そこで、本実施形態に係る波動歯車装置１は、以下の構成により、フレッティング摩耗の発生を抑制し、信頼性の低下を生じにくくする。 As an example, if the deformation followability of the flexible external gear 3 is hindered due to surface roughness or rust, extra energy is required to rotate the wave generator 4, leading to a decrease in power transmission efficiency or a shortened lifespan due to an increase in the load on the bearing 42. In addition, if wear debris gets into the bearing 42, damage may occur to the surface of any of the outer ring 421, inner ring 422, and rolling element 423, starting from an indentation caused by wear debris getting caught between the outer ring 421 or inner ring 422 and the rolling element 423 of the bearing 42. Such damage (surface-originating flaking) leads to deterioration of the quality and characteristics of the wave gear device 1, which ultimately leads to a decrease in the reliability of the wave gear device 1. Therefore, the wave gear device 1 according to this embodiment has the following configuration to suppress the occurrence of fretting wear and make it less likely to cause a decrease in reliability.
すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図１Ａ～図３Ｂに示すように、内歯２１を有する環状の剛性内歯歯車２と、外歯３１を有する環状の可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備えている。可撓性外歯歯車３は、剛性内歯歯車２の内側に配置される。波動発生器４は、可撓性外歯歯車３の内側に配置され、可撓性外歯歯車３に撓みを生じさせる。波動発生器４は、回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される非円形状のカム４１、及びカム４１の外側に装着されるベアリング４２を有する。ベアリング４２は、外輪４２１及び複数の転動体４２３を含む。波動歯車装置１は、カム４１の回転に伴って可撓性外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との歯数差に応じて剛性内歯歯車２に対して相対的に回転させる。ここで、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながる貫通孔Ｈ１が設けられている。 That is, as shown in Figures 1A to 3B, the wave gear device 1 according to this embodiment includes an annular rigid internal gear 2 having internal teeth 21, an annular flexible external gear 3 having external teeth 31, and a wave generator 4. The flexible external gear 3 is arranged inside the rigid internal gear 2. The wave generator 4 is arranged inside the flexible external gear 3 and causes deflection in the flexible external gear 3. The wave generator 4 has a non-circular cam 41 that is driven to rotate about the rotation axis Ax1, and a bearing 42 that is attached to the outside of the cam 41. The bearing 42 includes an outer ring 421 and a plurality of rolling elements 423. The wave gear device 1 deforms the flexible external gear 3 in accordance with the rotation of the cam 41, meshing a portion of the external teeth 31 with a portion of the internal teeth 21, and rotates the flexible external gear 3 relative to the rigid internal gear 2 in accordance with the difference in the number of teeth with the rigid internal gear 2. Here, at least one of the outer ring 421 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3 has a through hole H1 that penetrates along the radial direction and connects to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3.
この態様によれば、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通する貫通孔Ｈ１が設けられている。貫通孔Ｈ１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１との少なくとも一方をラジアル方向に沿って貫通し、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながる。つまり、ベアリング４２の外輪４２１における複数の転動体４２３の転動面となる内周面４２５（図５Ａ参照）、及び可撓性外歯歯車３の外歯３１における内歯２１との噛合面となる外周面の少なくとも一方は、貫通孔Ｈ１により隙間Ｘ１に通じることになる。そのため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１には、貫通孔Ｈ１を通して潤滑剤Ｌｂ１（図４参照）が供給可能となる。 According to this embodiment, at least one of the outer ring 421 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3 is provided with a through hole H1 penetrating along the radial direction. The through hole H1 penetrates at least one of the outer ring 421 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3 along the radial direction and connects to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3. In other words, at least one of the inner peripheral surface 425 (see FIG. 5A), which is the rolling surface of the multiple rolling elements 423 in the outer ring 421 of the bearing 42, and the outer peripheral surface, which is the meshing surface with the internal teeth 21 of the external teeth 31 of the flexible external gear 3, communicates with the gap X1 through the through hole H1. Therefore, the lubricant Lb1 (see FIG. 4) can be supplied to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 through the through hole H1.
つまり、本実施形態に係る波動歯車装置１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位において潤滑剤Ｌｂ１が不足又は枯渇する「潤滑剤切れ」を防止することにより、フレッティング摩耗の発生を抑制する。さらに言えば、貫通孔Ｈ１を設けることにより、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位に対して、潤滑剤Ｌｂ１を貫通孔Ｈ１経由で供給可能とすることで、接触部位に十分な潤滑剤Ｌｂ１を維持する。その結果、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位の表面は潤滑剤Ｌｂ１で覆われた状態となり、フレッティング摩耗の発生が抑制される。よって、本実施形態に係る波動歯車装置１では、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間のフレッティング摩耗に起因する不具合が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置１を提供可能である。そして、本実施形態に係る波動歯車装置１は、特に長期間の使用に際しても信頼性の低下が生じにくいため、ひいては、波動歯車装置１の伝達効率の改善、長寿命化、及び高性能化にもつながる。 In other words, the wave gear device 1 according to this embodiment prevents the occurrence of fretting wear by preventing a "lubricant shortage" in which the lubricant Lb1 becomes insufficient or depleted at the contact portion between the outer ring 421 and the flexible external gear 3. Furthermore, by providing the through hole H1, the lubricant Lb1 can be supplied to the contact portion between the flexible external gear 3 and the wave generator 4 via the through hole H1, thereby maintaining sufficient lubricant Lb1 at the contact portion. As a result, the surface of the contact portion between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 is covered with the lubricant Lb1, and the occurrence of fretting wear is suppressed. Therefore, in the wave gear device 1 according to this embodiment, it is possible to provide a wave gear device 1 in which problems caused by fretting wear between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 are unlikely to occur and reliability is unlikely to decrease. Furthermore, the wave gear device 1 according to this embodiment is unlikely to decrease in reliability, especially when used for a long period of time, which ultimately leads to improved transmission efficiency, longer life, and higher performance of the wave gear device 1.
ところで、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１との少なくとも一方に設けられていればよい。本開示において、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１とのそれぞれに設けられる貫通孔Ｈ１を区別する場合には、外輪４２１に設けられる貫通孔Ｈ１を「第１貫通孔」と、可撓性外歯歯車３の外歯３１に設けられる貫通孔Ｈ２（図１０Ｂ参照）を「第２貫通孔」と呼ぶ。本実施形態では一例として、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３における外歯３１とのうちの外輪４２１のみに設けられている。言い換えれば、本実施形態では、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１に設けられた「第１貫通孔」を含む。一方、可撓性外歯歯車３の外歯３１側の貫通孔Ｈ２（第２貫通孔）については、実施形態２及び実施形態３にて説明する。 The through hole H1 may be provided in at least one of the outer ring 421 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3. In this disclosure, when the through holes H1 provided in the outer ring 421 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3 are to be distinguished, the through hole H1 provided in the outer ring 421 is called the "first through hole" and the through hole H2 (see FIG. 10B) provided in the external teeth 31 of the flexible external gear 3 is called the "second through hole". In this embodiment, as an example, the through hole H1 is provided only in the outer ring 421 of the outer ring 421 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3. In other words, in this embodiment, the through hole H1 includes the "first through hole" provided in the outer ring 421. On the other hand, the through hole H2 (second through hole) on the external teeth 31 side of the flexible external gear 3 will be described in the second and third embodiments.
また、本実施形態に係る波動歯車装置１は、図４に示すように、駆動源１０１及び出力部１０２と共に、アクチュエータ１００を構成する。言い換えれば、本実施形態に係るアクチュエータ１００は、波動歯車装置１と、駆動源１０１と、出力部１０２と、を備えている。駆動源１０１は、波動発生器４を回転させる。出力部１０２は、剛性内歯歯車２及び可撓性外歯歯車３のいずれか一方の回転力を出力として取り出す。 As shown in FIG. 4, the wave gear device 1 according to this embodiment constitutes an actuator 100 together with a driving source 101 and an output unit 102. In other words, the actuator 100 according to this embodiment includes a wave gear device 1, a driving source 101, and an output unit 102. The driving source 101 rotates the wave generator 4. The output unit 102 extracts the rotational force of either the rigid internal gear 2 or the flexible external gear 3 as an output.
本実施形態に係るアクチュエータ１００によれば、波動歯車装置１の信頼性の低下が生じにくい、という利点がある。 The actuator 100 according to this embodiment has the advantage that the reliability of the wave gear device 1 is less likely to deteriorate.
（２）定義
本開示でいう「環状」は、少なくとも平面視において、内側に囲まれた空間（領域）を形成する輪（わ）のような形状を意味し、平面視において真円とある円形状（円環状）に限らず、例えば、楕円形状及び多角形状等であってもよい。さらに、例えば、カップ状の可撓性外歯歯車３のように底部３２２を有するような形状であっても、その胴部３２１が環状であれば、「環状」の可撓性外歯歯車３という。
(2) Definition In the present disclosure, "annular" means a ring-like shape that forms an enclosed space (region) at least in a plan view, and is not limited to a circular shape (annular shape) that is a perfect circle in a plan view, but may be, for example, an elliptical shape, a polygonal shape, etc. Furthermore, even if the shape has a bottom 322, such as a cup-shaped flexible external gear 3, if its body 321 is annular, it is called an "annular" flexible external gear 3.
本開示でいう「隙間」は、２つの物体の対向面間に生じ得る空間を意味し、当該２つの物体が離間していなくても両者の間に隙間が生じ得る。つまり、２つの物体が接触するとしても、当該２つの物体の間には、僅かながらにも隙間が生じ得る。可撓性外歯歯車３と可撓性外歯歯車３の内側に嵌め込まれた外輪４２１との間においては、互いに対向している外輪４２１の外周面４２４（図５Ａ参照）と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間に隙間Ｘ１が生じる。ただし、基本的には、外輪４２１の外周面４２４と可撓性外歯歯車３の内周面３０１とは接触するので、両者間に大きな隙間Ｘ１が生じることはない。そのため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１は、外輪４２１の外周面４２４と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間において、部分的に生じ得る僅かな隙間である。一例として、外輪４２１の外周面４２４と可撓性外歯歯車３の内周面３０１には、潤滑剤Ｌｂ１が浸透可能な程度の微視的な隙間Ｘ１が生じる。 In this disclosure, the term "gap" refers to a space that can occur between the opposing surfaces of two objects, and a gap can occur between the two objects even if the two objects are not separated. In other words, even if the two objects are in contact, a small gap can occur between the two objects. Between the flexible external gear 3 and the outer ring 421 fitted inside the flexible external gear 3, a gap X1 occurs between the outer peripheral surface 424 (see FIG. 5A) of the outer ring 421 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3, which face each other. However, basically, the outer peripheral surface 424 of the outer ring 421 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 are in contact with each other, so no large gap X1 occurs between them. Therefore, the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 is a small gap that can occur partially between the outer peripheral surface 424 of the outer ring 421 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3. As an example, a microscopic gap X1 is created between the outer peripheral surface 424 of the outer ring 421 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3, allowing the lubricant Lb1 to penetrate.
本開示でいう「ラジアル方向に沿って貫通」は、ラジアル方向、つまり回転軸Ａｘ１に直交する方向である径方向に沿って貫通することを意味する。すなわち、本実施形態のように外輪４２１に設けられる貫通孔Ｈ１であれば、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１のラジアル方向の両面である内周面４２５及び外周面４２４の間を貫通していればよく、例えば、ラジアル方向に対して傾斜していてもよい。 In this disclosure, "penetrating along the radial direction" means penetrating along the radial direction, that is, the radial direction that is perpendicular to the rotation axis Ax1. In other words, in the case of the through hole H1 provided in the outer ring 421 as in this embodiment, the through hole H1 only needs to penetrate between the inner peripheral surface 425 and the outer peripheral surface 424, which are both radial sides of the outer ring 421, and may be inclined with respect to the radial direction, for example.
本開示でいう「剛性」は、物体に外力が加わり物体が変形しようとするとき、物体がその変形に抵抗する性質のことを意味する。言い換えれば、剛性を持つ物体は、外力が加わっても変形しにくい。また、本開示でいう「可撓性」は、物体に外力が加わったときに、物体が弾性変形する（撓む）性質のことを意味する。言い換えれば、可撓性を持つ物体は、外力が加わったときに弾性変形しやすい。したがって、「剛性」と「可撓性」とは相反する意味である。 In this disclosure, "rigidity" refers to the property of an object to resist deformation when an external force is applied to the object and the object attempts to deform. In other words, an object that has rigidity is less likely to deform even when an external force is applied to it. In addition, in this disclosure, "flexibility" refers to the property of an object to elastically deform (bend) when an external force is applied to it. In other words, an object that has flexibility is more likely to elastically deform when an external force is applied to it. Therefore, "rigidity" and "flexibility" have opposing meanings.
特に、本開示においては、剛性内歯歯車２の「剛性」と、可撓性外歯歯車３の「可撓性」とは、相対的な意味で用いている。すなわち、剛性内歯歯車２の「剛性」は、少なくとも可撓性外歯歯車３に比較して相対的に、剛性内歯歯車２が高い剛性を持つ、つまり外力が加わっても変形しにくいことを意味する。同様に、可撓性外歯歯車３の「可撓性」は、少なくとも剛性内歯歯車２に比較して相対的に、可撓性外歯歯車３が高い可撓性を持つ、つまり外力が加わったときに弾性変形しやすいことを意味する。 In particular, in this disclosure, the "rigidity" of the rigid internal gear 2 and the "flexibility" of the flexible external gear 3 are used in a relative sense. In other words, the "rigidity" of the rigid internal gear 2 means that the rigid internal gear 2 has a high rigidity, at least relatively compared to the flexible external gear 3, meaning that it is less likely to deform even when an external force is applied. Similarly, the "flexibility" of the flexible external gear 3 means that the flexible external gear 3 has a high flexibility, at least relatively compared to the rigid internal gear 2, meaning that it is more likely to elastically deform when an external force is applied.
また、本開示では、回転軸Ａｘ１の一方側（図１Ａの右側）を「入力側」といい、回転軸Ａｘ１の他方側（図１Ａの左側）を「出力側」という場合がある。つまり、図１Ａの例では、可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の「入力側」に開口面３５を有している。ただし、「入力側」及び「出力側」は、説明のために付しているラベルに過ぎず、波動歯車装置１から見た、入力及び出力の位置関係を限定する趣旨ではない。 In addition, in this disclosure, one side of the rotation axis Ax1 (the right side in FIG. 1A) may be referred to as the "input side," and the other side of the rotation axis Ax1 (the left side in FIG. 1A) may be referred to as the "output side." That is, in the example of FIG. 1A, the flexible external gear 3 has an opening surface 35 on the "input side" of the rotation axis Ax1. However, the "input side" and "output side" are merely labels added for the purpose of explanation, and are not intended to limit the positional relationship of the input and output as viewed from the strain wave gear device 1.
本開示でいう「非円形状」とは、真円ではない形状を意味し、例えば、楕円形状及び長円形状等を含む。本実施形態では一例として、波動発生器４の非円形状のカム４１は、楕円形状であることとする。つまり、本実施形態では、波動発生器４は、可撓性外歯歯車３を楕円形状に撓ませることになる。 In this disclosure, "non-circular" means a shape that is not a perfect circle, and includes, for example, an elliptical shape and an oval shape. As an example in this embodiment, the non-circular cam 41 of the wave generator 4 is elliptical. In other words, in this embodiment, the wave generator 4 bends the flexible external gear 3 into an elliptical shape.
本開示でいう「楕円形状」は、真円が押し潰されて、互いに直交する長軸と短軸との交点が中心に位置するような形状全般を意味し、一平面上のある２定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線である数学的な「楕円」に限らない。つまり、本実施形態におけるカム４１は、数学的な「楕円」のように一平面上のある２定点からの距離の和が一定である点の集合からなる曲線状であってもよいし、数学的な「楕円」ではなく長円のような楕円形状であってもよい。上述したように、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。そのため、例えば、図２Ａでは、波動発生器４のカム４１の形状を、やや大げさな楕円形状としているが、実際のカム４１の形状を限定する趣旨ではない。 In this disclosure, the term "elliptical shape" refers to any shape in which a perfect circle is compressed and the intersection of the major and minor axes perpendicular to each other is located at the center, and is not limited to a mathematical "ellipse" which is a curved line consisting of a set of points whose sum of distances from two fixed points on a plane is constant. In other words, the cam 41 in this embodiment may be a curved line consisting of a set of points whose sum of distances from two fixed points on a plane is constant, like a mathematical "ellipse," or may be an elliptical shape such as an oval rather than a mathematical "ellipse." As mentioned above, all of the drawings referred to in this disclosure are schematic diagrams, and the ratios of the sizes and thicknesses of the components in the drawings do not necessarily reflect the actual dimensional ratios. Therefore, for example, in FIG. 2A, the shape of the cam 41 of the wave generator 4 is a somewhat exaggerated elliptical shape, but this is not intended to limit the actual shape of the cam 41.
本開示でいう「回転軸」は、回転体の回転運動の中心となる仮想的な軸（直線）を意味する。つまり、回転軸Ａｘ１は、実体を伴わない仮想軸である。波動発生器４は、回転軸Ａｘ１を中心として回転運動を行う。 In this disclosure, the "axis of rotation" refers to a virtual axis (straight line) that is the center of the rotational motion of a rotating body. In other words, the axis of rotation Ax1 is a virtual axis that does not have a physical entity. The wave generator 4 performs rotational motion around the axis of rotation Ax1.
本開示でいう「内歯」及び「外歯」は、それぞれ単体の「歯」ではなく、複数の「歯」の集合（群）を意味する。つまり、剛性内歯歯車２の内歯２１は、剛性内歯歯車２の内周面に形成された複数の歯の集合からなる。同様に、可撓性外歯歯車３の外歯３１は、可撓性外歯歯車３の外周面に形成された複数の歯の集合からなる。 In this disclosure, "internal teeth" and "external teeth" do not refer to individual "tooths," but rather to a collection (group) of multiple "teeth." In other words, the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 are made up of a collection of multiple teeth formed on the inner peripheral surface of the rigid internal gear 2. Similarly, the external teeth 31 of the flexible external gear 3 are made up of a collection of multiple teeth formed on the outer peripheral surface of the flexible external gear 3.
本開示でいう「平行」とは、一平面上の二直線であればどこまで延長しても交わらない場合、つまり二者間の角度が厳密に０度（又は１８０度）である場合に加えて、二者間の角度が０度に対して数度（例えば１０度未満）程度の誤差範囲に収まる関係にあることをいう。同様に、本開示でいう「直交」とは、二者間の角度が厳密に９０度で交わる場合に加えて、二者間の角度が９０度に対して数度（例えば１０度未満）程度の誤差範囲に収まる関係にあることをいう。 In this disclosure, "parallel" refers to two straight lines on a plane that do not intersect no matter how far they are extended, in other words, the angle between them is exactly 0 degrees (or 180 degrees), and also refers to a relationship in which the angle between the two is within an error range of a few degrees (e.g., less than 10 degrees) from 0 degrees. Similarly, in this disclosure, "orthogonal" refers to a relationship in which the angle between the two is exactly 90 degrees, and also refers to a relationship in which the angle between the two is within an error range of a few degrees (e.g., less than 10 degrees) from 90 degrees.
（３）構成
以下、本実施形態に係る波動歯車装置１及びアクチュエータ１００の詳細な構成について、図１Ａ～図４を参照して説明する。
(3) Configuration Hereinafter, the detailed configuration of the strain wave gear device 1 and the actuator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1A to 4.
図１Ａは、波動歯車装置１の概略構成を示す断面図であって、図１Ｂは、図１Ａの領域Ｚ１の拡大図である。図２Ａは、波動歯車装置１を回転軸Ａｘ１の入力側（図１Ａの右側）から見た概略図であって、図２Ｂは、図２Ａの領域Ｚ１の拡大図である。図３Ａは、波動歯車装置１を回転軸Ａｘ１の出力側（図１Ａの左側）から見た概略の分解斜視図である。図３Ｂは、波動歯車装置１を回転軸Ａｘ１の入力側から見た概略の分解斜視図である。図４は、波動歯車装置１を含むアクチュエータ１００の概略構成を示す断面図である。 Figure 1A is a cross-sectional view showing the schematic configuration of the wave gear device 1, and Figure 1B is an enlarged view of region Z1 in Figure 1A. Figure 2A is a schematic view of the wave gear device 1 as viewed from the input side of the rotation axis Ax1 (right side in Figure 1A), and Figure 2B is an enlarged view of region Z1 in Figure 2A. Figure 3A is a schematic exploded perspective view of the wave gear device 1 as viewed from the output side of the rotation axis Ax1 (left side in Figure 1A). Figure 3B is a schematic exploded perspective view of the wave gear device 1 as viewed from the input side of the rotation axis Ax1. Figure 4 is a cross-sectional view showing the schematic configuration of an actuator 100 including the wave gear device 1.
（３．１）波動歯車装置
本実施形態に係る波動歯車装置１は、上述したように、剛性内歯歯車２と、可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備えている。本実施形態では、波動歯車装置１の構成要素である剛性内歯歯車２、可撓性外歯歯車３及び波動発生器４の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。ここでいう金属は、窒化処理等の表面処理が施された金属を含む。
(3.1) Harmonic Gearing As described above, the harmonic gearing 1 according to this embodiment includes the rigid internal gear 2, the flexible external gear 3, and the wave generator 4. In this embodiment, the materials of the rigid internal gear 2, the flexible external gear 3, and the wave generator 4, which are the components of the harmonic gearing 1, are metals such as stainless steel, cast iron, carbon steel for machine construction, chromium molybdenum steel, phosphor bronze, aluminum bronze, etc. The metals referred to here include metals that have been subjected to surface treatment such as nitriding.
また、本実施形態では、波動歯車装置１の一例として、カップ型の波動歯車装置を例示する。つまり、本実施形態に係る波動歯車装置１では、カップ状に形成された可撓性外歯歯車３を用いている。波動発生器４は、カップ状の可撓性外歯歯車３内に収容されるように、可撓性外歯歯車３と組み合わされる。 In addition, in this embodiment, a cup-type wave gear device is exemplified as an example of the wave gear device 1. That is, the wave gear device 1 according to this embodiment uses a flexible external gear 3 formed in a cup shape. The wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3 so as to be housed within the cup-shaped flexible external gear 3.
また、本実施形態では一例として、波動歯車装置１は、剛性内歯歯車２が入力側ケース１１１（図４参照）及び出力側ケース１１２（図４参照）等に固定された状態で使用される。これにより、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との相対回転に伴って、固定部材（入力側ケース１１１等）に対して、可撓性外歯歯車３が相対的に回転することになる。 In addition, in this embodiment, as an example, the strain wave gear device 1 is used with the rigid internal gear 2 fixed to the input side case 111 (see FIG. 4) and the output side case 112 (see FIG. 4), etc. As a result, in conjunction with the relative rotation between the rigid internal gear 2 and the flexible external gear 3, the flexible external gear 3 rotates relative to the fixed member (the input side case 111, etc.).
さらに、本実施形態では、波動歯車装置１をアクチュエータ１００に用いる場合に、波動発生器４に入力としての回転力が加わることで、可撓性外歯歯車３から出力としての回転力が取り出される。つまり、波動歯車装置１は、波動発生器４の回転を入力回転とし、可撓性外歯歯車３の回転を出力回転として動作する。これにより、波動歯車装置１では、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。 Furthermore, in this embodiment, when the wave gear device 1 is used in the actuator 100, a rotational force is applied as an input to the wave generator 4, and a rotational force is extracted as an output from the flexible external gear 3. In other words, the wave gear device 1 operates with the rotation of the wave generator 4 as the input rotation and the rotation of the flexible external gear 3 as the output rotation. As a result, the wave gear device 1 can obtain an output rotation that is reduced at a relatively high reduction ratio compared to the input rotation.
さらに、本実施形態に係る波動歯車装置１では、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ２とは、同一直線上にある。言い換えれば、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ２とは、同軸である。ここで、入力側の回転軸Ａｘ１は、入力回転が与えられる波動発生器４の回転中心であって、出力側の回転軸Ａｘ１は、出力回転を生じる可撓性外歯歯車３の回転中心である。つまり、波動歯車装置１では、同軸上において、入力回転に対して、比較的高い減速比にて減速された出力回転が得られることになる。 Furthermore, in the wave gear device 1 according to this embodiment, the input side rotation axis Ax1 and the output side rotation axis Ax2 are on the same straight line. In other words, the input side rotation axis Ax1 and the output side rotation axis Ax2 are coaxial. Here, the input side rotation axis Ax1 is the rotation center of the wave generator 4 to which the input rotation is applied, and the output side rotation axis Ax1 is the rotation center of the flexible external gear 3 which generates the output rotation. In other words, in the wave gear device 1, an output rotation that is slowed down at a relatively high reduction ratio compared to the input rotation on the same axis is obtained.
剛性内歯歯車２は、サーキュラスプライン（circular spline）ともいい、内歯２１を有する環状の部品である。本実施形態では、剛性内歯歯車２は、少なくとも内周面が平面視において真円となる、円環状を有している。円環状の剛性内歯歯車２の内周面には、内歯２１が、剛性内歯歯車２の円周方向に沿って形成されている。内歯２１を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、剛性内歯歯車２の内周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、内歯２１のピッチ円は、平面視において真円となる。また、剛性内歯歯車２は、回転軸Ａｘ１の方向に所定の厚みを有している。内歯２１は、いずれも剛性内歯歯車２の厚み方向の全長にわたって形成されている。内歯２１の歯筋は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行である。 The rigid internal gear 2 is also called a circular spline and is an annular part having internal teeth 21. In this embodiment, the rigid internal gear 2 has an annular shape, with at least the inner peripheral surface being a perfect circle in a plan view. The inner peripheral surface of the annular rigid internal gear 2 has internal teeth 21 formed along the circumferential direction of the rigid internal gear 2. The multiple teeth constituting the internal teeth 21 all have the same shape and are provided at equal pitch over the entire circumferential area of the inner peripheral surface of the rigid internal gear 2. In other words, the pitch circle of the internal teeth 21 is a perfect circle in a plan view. In addition, the rigid internal gear 2 has a predetermined thickness in the direction of the rotation axis Ax1. All of the internal teeth 21 are formed over the entire length of the rigid internal gear 2 in the thickness direction. All of the tooth traces of the internal teeth 21 are parallel to the rotation axis Ax1.
剛性内歯歯車２は、上述したように、入力側ケース１１１（図４参照）及び出力側ケース１１２（図４参照）等に固定される。そのため、剛性内歯歯車２には、固定用の複数の固定孔２２（図３Ａ及び図３Ｂ参照）が形成されている。 As described above, the rigid internal gear 2 is fixed to the input side case 111 (see FIG. 4) and the output side case 112 (see FIG. 4), etc. Therefore, the rigid internal gear 2 has a plurality of fixing holes 22 (see FIG. 3A and FIG. 3B) for fixing.
可撓性外歯歯車３は、フレックススプライン（flex spline）ともいい、外歯３１を有する環状の部品である。本実施形態では、可撓性外歯歯車３は、比較的薄肉の金属弾性体（金属板）にて、カップ状に形成された部品である。つまり、可撓性外歯歯車３は、その厚みが比較的小さい（薄い）ことで可撓性を持つ。可撓性外歯歯車３は、カップ状の本体部３２を有している。本体部３２は、胴部３２１及び底部３２２を有している。胴部３２１は、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態において、少なくとも内周面３０１が平面視で真円となる、円筒状を有している。胴部３２１の中心軸は、回転軸Ａｘ１と一致する。底部３２２は、胴部３２１の一方の開口面に配置され、平面視において真円となる、円盤状を有している。底部３２２は、胴部３２１の一対の開口面のうち、回転軸Ａｘ１の出力側の開口面に配置されている。上記より、本体部３２は、胴部３２１及び底部３２２の全体で、回転軸Ａｘ１の入力側に開放された、有底の円筒状、つまりカップ状の形状が実現される。言い換えれば、可撓性外歯歯車３の回転軸Ａｘ１の方向における底部３２２とは反対側の端面には、開口面３５が形成されている。つまり、可撓性外歯歯車３は、歯筋方向Ｄ１の一方（ここでは回転軸Ａｘ１の入力側）に開口面３５を有する筒状である。本実施形態では、胴部３２１及び底部３２２は１つの金属部材にて一体に形成されており、これにより、シームレスな本体部３２が実現される。 The flexible external gear 3 is also called a flex spline and is an annular part having external teeth 31. In this embodiment, the flexible external gear 3 is a part formed in a cup shape from a relatively thin metal elastic body (metal plate). In other words, the flexible external gear 3 has flexibility due to its relatively small (thin) thickness. The flexible external gear 3 has a cup-shaped main body 32. The main body 32 has a body 321 and a bottom 322. The body 321 has a cylindrical shape in which at least the inner circumferential surface 301 is a perfect circle in a plan view when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3. The central axis of the body 321 coincides with the rotation axis Ax1. The bottom 322 is disposed on one of the opening surfaces of the body 321 and has a disk shape that is a perfect circle in a plan view. The bottom 322 is disposed on the opening surface on the output side of the rotation axis Ax1 out of the pair of opening surfaces of the body 321. As a result of the above, the body 32 is formed in a bottomed cylindrical, or cup-shaped, shape that is open to the input side of the rotation axis Ax1, across the entire trunk 321 and bottom 322. In other words, an opening surface 35 is formed on the end face of the flexible external gear 3 opposite the bottom 322 in the direction of the rotation axis Ax1. In other words, the flexible external gear 3 is cylindrical with the opening surface 35 on one side of the tooth trace direction D1 (here, the input side of the rotation axis Ax1). In this embodiment, the trunk 321 and bottom 322 are integrally formed from a single metal member, thereby realizing a seamless body 32.
ここで、可撓性外歯歯車３に対しては、胴部３２１の内側に、非円形状（楕円形状）の波動発生器４が嵌め込まれるようにして、波動発生器４が組み合わされる。これにより、可撓性外歯歯車３は、内側から外側に向けて、波動発生器４からラジアル方向（回転軸Ａｘ１に直交する方向）の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。本実施形態では、波動発生器４が可撓性外歯歯車３に組み合わされることにより、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１が楕円形状に弾性変形する。つまり、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態とは、可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされていない状態を意味する。反対に、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態とは、可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされた状態を意味する。 Here, the wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3 such that the non-circular (elliptical) wave generator 4 is fitted inside the body 321. As a result, the flexible external gear 3 elastically deforms into a non-circular shape when it receives an external force from the wave generator 4 in the radial direction (direction perpendicular to the rotation axis Ax1) from the inside to the outside. In this embodiment, by combining the wave generator 4 with the flexible external gear 3, the body 321 of the flexible external gear 3 elastically deforms into an elliptical shape. In other words, a state in which no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 means a state in which the wave generator 4 is not combined with the flexible external gear 3. Conversely, a state in which elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 means a state in which the wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3.
より詳細には、波動発生器４は、胴部３２１の内周面３０１のうち底部３２２とは反対側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端部に嵌め込まれる。言い換えれば、波動発生器４は、可撓性外歯歯車３の胴部３２１のうち、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部に嵌め込まれている。そのため、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態では、可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部において、底部３２２側の端部に比較して、より大きく変形し、より楕円形状に近い形状となる。このような回転軸Ａｘ１の方向における変形量の違いから、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態において、可撓性外歯歯車３の胴部３２１の内周面３０１は、回転軸Ａｘ１に対して傾斜するテーパ面３０２（図６参照）を含むことになる。 More specifically, the wave generator 4 is fitted into the end of the inner circumferential surface 301 of the body 321 opposite to the bottom 322 (the input side of the rotation axis Ax1). In other words, the wave generator 4 is fitted into the end of the body 321 of the flexible external gear 3 on the opening surface 35 side in the direction of the rotation axis Ax1. Therefore, when elastic deformation occurs in the flexible external gear 3, the end of the flexible external gear 3 on the opening surface 35 side in the direction of the rotation axis Ax1 is more deformed than the end on the bottom 322 side, and becomes closer to an elliptical shape. Due to the difference in the amount of deformation in the direction of the rotation axis Ax1, when elastic deformation occurs in the flexible external gear 3, the inner circumferential surface 301 of the body 321 of the flexible external gear 3 includes a tapered surface 302 (see FIG. 6) that is inclined with respect to the rotation axis Ax1.
また、胴部３２１の外周面のうち少なくとも底部３２２とは反対側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端部には、外歯３１が、胴部３２１の円周方向に沿って形成されている。言い換えれば、外歯３１は、可撓性外歯歯車３の胴部３２１のうち、少なくとも回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部に設けられている。外歯３１を構成する複数の歯は、全て同一形状であって、可撓性外歯歯車３の外周面における円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。つまり、外歯３１のピッチ円は、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態で、平面視において真円となる。外歯３１は、胴部３２１の開口面３５側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端縁から一定幅の範囲にのみ形成されている。具体的には、胴部３２１のうち、回転軸Ａｘ１の方向において、少なくとも波動発生器４が嵌め込まれる部分（開口面３５側の端部）には、外周面に外歯３１が形成されている。外歯３１の歯筋は、いずれも回転軸Ａｘ１と平行である。 In addition, the external teeth 31 are formed along the circumferential direction of the body 321 at least on the end of the outer peripheral surface of the body 321 opposite to the bottom 322 (the input side of the rotation axis Ax1). In other words, the external teeth 31 are provided at least on the end of the body 321 of the flexible external gear 3 on the opening surface 35 side in the direction of the rotation axis Ax1. The multiple teeth constituting the external teeth 31 are all of the same shape and are provided at equal pitches over the entire circumferential area of the outer peripheral surface of the flexible external gear 3. In other words, the pitch circle of the external teeth 31 is a perfect circle in a plan view when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3. The external teeth 31 are formed only within a certain width range from the edge of the opening surface 35 side (the input side of the rotation axis Ax1) of the body 321. Specifically, at least the portion of the body 321 where the wave generator 4 is fitted in the direction of the rotation axis Ax1 (the end portion on the opening surface 35 side) has external teeth 31 formed on the outer circumferential surface. The tooth traces of the external teeth 31 are all parallel to the rotation axis Ax1.
要するに、本実施形態に係る波動歯車装置１においては、剛性内歯歯車２の内歯２１及び可撓性外歯歯車３の外歯３１のいずれの歯筋も、回転軸Ａｘ１と平行である。よって、本実施形態では、「歯筋方向Ｄ１」は、回転軸Ａｘ１と平行な方向である。そして、内歯２１における歯筋方向Ｄ１の寸法が内歯２１の歯幅であって、同様に、外歯３１における歯筋方向Ｄ１の寸法が外歯３１の歯幅であるので、歯筋方向Ｄ１は歯幅方向と同義である。 In short, in the wave gear device 1 according to this embodiment, the tooth traces of both the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3 are parallel to the rotation axis Ax1. Therefore, in this embodiment, the "tooth trace direction D1" is a direction parallel to the rotation axis Ax1. And, since the dimension of the tooth trace direction D1 of the internal teeth 21 is the tooth width of the internal teeth 21, and similarly, the dimension of the tooth trace direction D1 of the external teeth 31 is the tooth width of the external teeth 31, the tooth trace direction D1 is synonymous with the tooth width direction.
本実施形態では、上述したように、可撓性外歯歯車３の回転が出力回転として取り出される。そのため、可撓性外歯歯車３には、アクチュエータ１００の出力部１０２（図４参照）が取り付けられる。可撓性外歯歯車３の底部３２２には、出力部１０２としてのシャフトを取り付けるための複数の取付孔３３が形成されている。さらに、底部３２２の中央部には、透孔３４が形成されている。底部３２２における透孔３４の周囲は、底部３２２の他の部位よりも肉厚である。 In this embodiment, as described above, the rotation of the flexible external gear 3 is extracted as the output rotation. For this reason, the output section 102 (see FIG. 4) of the actuator 100 is attached to the flexible external gear 3. A plurality of mounting holes 33 are formed in the bottom section 322 of the flexible external gear 3 for mounting a shaft serving as the output section 102. Furthermore, a through hole 34 is formed in the center of the bottom section 322. The area around the through hole 34 in the bottom section 322 is thicker than other parts of the bottom section 322.
このように構成される可撓性外歯歯車３は、剛性内歯歯車２の内側に配置される。ここで、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１の外周面のうち底部３２２とは反対側（回転軸Ａｘ１の入力側）の端部のみが、剛性内歯歯車２の内側に挿入されるように、剛性内歯歯車２と組み合わされる。つまり、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１のうち、回転軸Ａｘ１の方向において、波動発生器４が嵌め込まれる部分（開口面３５側の端部）が、剛性内歯歯車２の内側に挿入される。ここで、可撓性外歯歯車３の外周面には外歯３１が形成され、剛性内歯歯車２の内周面には内歯２１が形成されている。そのため、剛性内歯歯車２の内側に可撓性外歯歯車３が配置された状態では、外歯３１と内歯２１とは、互いに対向することになる。 The flexible external gear 3 configured in this manner is placed inside the rigid internal gear 2. Here, the flexible external gear 3 is combined with the rigid internal gear 2 so that only the end of the outer circumferential surface of the body 321 opposite the bottom 322 (the input side of the rotation axis Ax1) is inserted inside the rigid internal gear 2. In other words, the flexible external gear 3 is inserted inside the rigid internal gear 2 at the part of the body 321 where the wave generator 4 is fitted (the end on the opening surface 35 side) in the direction of the rotation axis Ax1. Here, external teeth 31 are formed on the outer circumferential surface of the flexible external gear 3, and internal teeth 21 are formed on the inner circumferential surface of the rigid internal gear 2. Therefore, when the flexible external gear 3 is placed inside the rigid internal gear 2, the external teeth 31 and the internal teeth 21 face each other.
ここで、剛性内歯歯車２における内歯２１の歯数は、可撓性外歯歯車３の外歯３１の歯数よりも２Ｎ（Ｎは正の整数）だけ多い。本実施形態では一例として、Ｎが「１」であって、可撓性外歯歯車３の（外歯３１の）歯数は、剛性内歯歯車２の（内歯２１の）歯数よりも「２」多い。このような可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との歯数差は、波動歯車装置１での入力回転に対する出力回転の減速比を規定する。 Here, the number of teeth of the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 is 2N (N is a positive integer) more than the number of teeth of the external teeth 31 of the flexible external gear 3. In this embodiment, as an example, N is "1", and the number of teeth (of the external teeth 31) of the flexible external gear 3 is "2" more than the number of teeth (of the internal teeth 21) of the rigid internal gear 2. Such a difference in the number of teeth between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2 determines the reduction ratio of the output rotation to the input rotation in the strain wave gear device 1.
ここにおいて、本実施形態では一例として、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の中心と内歯２１の歯筋方向Ｄ１の中心とが対向するように、回転軸Ａｘ１の方向における可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との相対位置が設定されている。つまり、可撓性外歯歯車３の外歯３１と剛性内歯歯車２の内歯２１とでは、歯筋方向Ｄ１の中心の位置が回転軸Ａｘ１の方向の同一位置に合わされている。また、本実施形態では、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の寸法（歯幅）は、内歯２１の歯筋方向Ｄ１の寸法（歯幅）よりも大きい。そのため、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、外歯３１の歯筋の範囲内に、内歯２１が収まることになる。言い換えれば、外歯３１は、内歯２１に対して、歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方に突出する。本実施形態では、外歯３１は、内歯２１に対して、歯筋方向Ｄ１の両方（回転軸Ａｘ１の入力側及び出力側）に突出する。 Here, in this embodiment, as an example, as shown in Figures 1A and 1B, the relative positions of the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2 in the direction of the rotation axis Ax1 are set so that the center of the tooth trace direction D1 of the external teeth 31 and the center of the tooth trace direction D1 of the internal teeth 21 face each other. In other words, the positions of the centers of the tooth trace direction D1 of the external teeth 31 of the flexible external gear 3 and the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 are aligned to the same position in the direction of the rotation axis Ax1. Also, in this embodiment, the dimension (tooth width) of the tooth trace direction D1 of the external teeth 31 is larger than the dimension (tooth width) of the tooth trace direction D1 of the internal teeth 21. Therefore, in the direction parallel to the rotation axis Ax1, the internal teeth 21 are contained within the range of the tooth trace of the external teeth 31. In other words, the external teeth 31 protrude in at least one direction of the tooth trace direction D1 relative to the internal teeth 21. In this embodiment, the external teeth 31 protrude in both directions of the tooth trace direction D1 (the input side and the output side of the rotation axis Ax1) relative to the internal teeth 21.
ここで、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態（可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされていない状態）で、真円を描く外歯３１のピッチ円は、同じく真円を描く内歯２１のピッチ円に比べて一回り小さくなるように設定されている。つまり、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じていない状態では、外歯３１との内歯２１とは、隙間を介して対向することになり、互いに噛み合ってはいない。 Here, when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 (when the wave generator 4 is not combined with the flexible external gear 3), the pitch circle of the external teeth 31, which form a perfect circle, is set to be slightly smaller than the pitch circle of the internal teeth 21, which also form a perfect circle. In other words, when no elastic deformation occurs in the flexible external gear 3, the external teeth 31 and the internal teeth 21 face each other with a gap between them and do not mesh with each other.
一方で、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じた状態（可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされた状態）では、胴部３２１が楕円形状（非円形状）に撓むので、剛性内歯歯車２の内歯２１に対して可撓性外歯歯車３の外歯３１が部分的に噛み合う。つまり、可撓性外歯歯車３の胴部３２１（の少なくとも開口面３５側の端部）が楕円形状に弾性変形することで、図２Ａに示すように、楕円形状の長軸方向の両端に位置する外歯３１が、内歯２１に噛み合うこととなる。言い換えれば、楕円を描く外歯３１のピッチ円の長径は、真円を描く内歯２１のピッチ円の直径に一致し、楕円を描く外歯３１のピッチ円の短径は、真円を描く内歯２１のピッチ円の直径より小さくなる。このようにして、可撓性外歯歯車３が弾性変形すると、外歯３１を構成する複数の歯のうちの一部の歯が、内歯２１を構成する複数の歯のうちの一部の歯に噛み合うことになる。結果的に、波動歯車装置１では、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせることが可能となる。 On the other hand, when elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 (when the wave generator 4 is combined with the flexible external gear 3), the body 321 bends into an elliptical shape (non-circular shape), so that the external teeth 31 of the flexible external gear 3 partially mesh with the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2. In other words, when the body 321 (at least the end on the opening surface 35 side) of the flexible external gear 3 elastically deforms into an elliptical shape, the external teeth 31 located at both ends in the major axis direction of the elliptical shape mesh with the internal teeth 21, as shown in FIG. 2A. In other words, the major axis of the pitch circle of the external teeth 31 that draws an ellipse coincides with the diameter of the pitch circle of the internal teeth 21 that draws a perfect circle, and the minor axis of the pitch circle of the external teeth 31 that draws an ellipse is smaller than the diameter of the pitch circle of the internal teeth 21 that draws a perfect circle. In this way, when the flexible external gear 3 elastically deforms, some of the multiple teeth that make up the external teeth 31 mesh with some of the multiple teeth that make up the internal teeth 21. As a result, in the wave gear device 1, it is possible to mesh some of the external teeth 31 with some of the internal teeth 21.
波動発生器４は、ウェーブジェネレータ（wave generator）ともいい、可撓性外歯歯車３に撓みを生じさせて、可撓性外歯歯車３の外歯３１に波動運動を生じさせる部品である。本実施形態では、波動発生器４は、平面視において外周形状が非円形状、具体的には楕円形状となる部品である。 The wave generator 4, also known as a wave generator, is a component that causes deflection in the flexible external gear 3, generating wave motion in the external teeth 31 of the flexible external gear 3. In this embodiment, the wave generator 4 is a component whose outer periphery is non-circular in plan view, specifically, elliptical.
波動発生器４は、非円形状（ここでは楕円形状）のカム４１と、カム４１の外周に装着されるベアリング４２と、を有している。つまり、ベアリング４２に対しては、ベアリング４２の内輪４２２の内側に非円形状（楕円形状）のカム４１が嵌め込まれるようにして、カム４１が組み合わされる。これにより、ベアリング４２は、内輪４２２の内側から外側に向けて、カム４１からラジアル方向（回転軸Ａｘ１に直交する方向）の外力を受けることにより、非円形状に弾性変形する。つまり、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態とは、ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態を意味する。反対に、ベアリング４２に弾性変形が生じている状態とは、ベアリング４２にカム４１が組み合わされた状態を意味する。 The wave generator 4 has a non-circular (elliptical) cam 41 and a bearing 42 attached to the outer periphery of the cam 41. In other words, the non-circular (elliptical) cam 41 is fitted inside the inner ring 422 of the bearing 42, and is combined with the cam 41. As a result, the bearing 42 elastically deforms into a non-circular shape when it receives an external force from the cam 41 in the radial direction (direction perpendicular to the rotation axis Ax1) from the inside to the outside of the inner ring 422. In other words, a state in which no elastic deformation occurs in the bearing 42 means a state in which the cam 41 is not combined with the bearing 42. Conversely, a state in which elastic deformation occurs in the bearing 42 means a state in which the cam 41 is combined with the bearing 42.
カム４１は、入力側の回転軸Ａｘ１を中心に回転駆動される、非円形状（ここでは楕円形状）の部品である。カム４１は、外周面４１１（図１Ｂ参照）を有しており、少なくとも外周面４１１が、平面視において楕円形状となる金属板からなる。カム４１は、回転軸Ａｘ１の方向（つまり歯筋方向Ｄ１）に所定の厚みを持つ。これにより、カム４１は、剛性内歯歯車２と同程度の剛性を持つ。ただし、カム４１の厚みは、剛性内歯歯車２の厚みに比べて小さい（薄い）。本実施形態では、上述したように、波動発生器４の回転を入力回転とする。そのため、波動発生器４には、アクチュエータ１００の入力部１０３（図４参照）が取り付けられる。波動発生器４のカム４１の中央部には、入力部１０３としてのシャフトを取り付けるためのカム孔４３が形成されている。 The cam 41 is a non-circular (elliptical here) part that is driven to rotate around the input side rotation axis Ax1. The cam 41 has an outer circumferential surface 411 (see FIG. 1B), and at least the outer circumferential surface 411 is made of a metal plate that is elliptical in plan view. The cam 41 has a predetermined thickness in the direction of the rotation axis Ax1 (i.e., the tooth trace direction D1). As a result, the cam 41 has the same rigidity as the rigid internal gear 2. However, the thickness of the cam 41 is smaller (thinner) than the thickness of the rigid internal gear 2. In this embodiment, as described above, the rotation of the wave generator 4 is the input rotation. Therefore, the input part 103 (see FIG. 4) of the actuator 100 is attached to the wave generator 4. A cam hole 43 for attaching a shaft as the input part 103 is formed in the center of the cam 41 of the wave generator 4.
ベアリング４２は、外輪４２１と、内輪４２２と、複数の転動体４２３と、を有している。本実施形態では一例として、ベアリング４２は、転動体４２３として球体状のボールを用いて深溝玉軸受からなる。 The bearing 42 has an outer ring 421, an inner ring 422, and a number of rolling elements 423. In this embodiment, as an example, the bearing 42 is a deep groove ball bearing that uses spherical balls as the rolling elements 423.
外輪４２１及び内輪４２２は、いずれも環状の部品である。外輪４２１及び内輪４２２は、いずれも比較的薄肉の金属弾性体（金属板）にて、環状に形成された部品である。つまり、外輪４２１及び内輪４２２の各々は、その厚みが比較的小さい（薄い）ことで可撓性を持つ。本実施形態では、外輪４２１及び内輪４２２は、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態）において、いずれも平面視で真円となる、円環状を有している。内輪４２２は、外輪４２１よりも一回り小さく、外輪４２１の内側に配置される。ここで、外輪４２１の内径は内輪４２２の外径よりも大きいため、外輪４２１の内周面４２５と内輪４２２の外周面との間には隙間が生じる。 The outer ring 421 and the inner ring 422 are both annular parts. The outer ring 421 and the inner ring 422 are both made of a relatively thin elastic metal body (metal plate) and are formed into an annular shape. In other words, the outer ring 421 and the inner ring 422 are flexible because they are relatively small (thin). In this embodiment, the outer ring 421 and the inner ring 422 have an annular shape that is a perfect circle in a plan view when no elastic deformation occurs in the bearing 42 (when the cam 41 is not combined with the bearing 42). The inner ring 422 is one size smaller than the outer ring 421 and is disposed inside the outer ring 421. Here, since the inner diameter of the outer ring 421 is larger than the outer diameter of the inner ring 422, a gap is generated between the inner peripheral surface 425 of the outer ring 421 and the outer peripheral surface of the inner ring 422.
複数の転動体４２３は、外輪４２１と内輪４２２との間の隙間に配置されている。複数の転動体４２３は、外輪４２１の円周方向に並べて配置されている。複数の転動体４２３は、全て同一形状の金属球（ボール）であって、外輪４２１の円周方向の全域に、等ピッチで設けられている。ここでは特に図示しないが、ベアリング４２は保持器を更に有しており、複数の転動体４２３は、保持器にて外輪４２１と内輪４２２との間に保持されている。 The multiple rolling elements 423 are disposed in the gap between the outer ring 421 and the inner ring 422. The multiple rolling elements 423 are arranged in a line in the circumferential direction of the outer ring 421. The multiple rolling elements 423 are all metal balls of the same shape, and are provided at equal pitches over the entire circumferential area of the outer ring 421. Although not specifically shown here, the bearing 42 further has a retainer, and the multiple rolling elements 423 are held between the outer ring 421 and the inner ring 422 by the retainer.
また、本実施形態では一例として、外輪４２１及び内輪４２２の幅方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の寸法は、カム４１の厚みと同一である。つまり、外輪４２１及び内輪４２２の幅方向の寸法は、剛性内歯歯車２の厚みに比べて小さい。 In addition, in this embodiment, as an example, the dimensions of the outer ring 421 and the inner ring 422 in the width direction (direction parallel to the rotation axis Ax1) are the same as the thickness of the cam 41. In other words, the dimensions of the outer ring 421 and the inner ring 422 in the width direction are smaller than the thickness of the rigid internal gear 2.
このようなベアリング４２の構成により、カム４１がベアリング４２に組み合わされることにより、ベアリング４２は、内輪４２２がカム４１に固定されることになり、カム４１の外周形状に倣った楕円形状に内輪４２２が弾性変形する。このとき、ベアリング４２の外輪４２１は、複数の転動体４２３を介して、内輪４２２に押されて楕円形状に弾性変形する。よって、ベアリング４２は、外輪４２１及び内輪４２２のいずれもが、楕円形状に弾性変形する。このようにベアリング４２に弾性変形が生じている状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされた状態）で、外輪４２１及び内輪４２２は、互いに相似形となる楕円形状をなす。 With this configuration of the bearing 42, when the cam 41 is assembled to the bearing 42, the inner ring 422 of the bearing 42 is fixed to the cam 41, and the inner ring 422 elastically deforms into an elliptical shape following the outer peripheral shape of the cam 41. At this time, the outer ring 421 of the bearing 42 is pressed by the inner ring 422 via the multiple rolling elements 423 and elastically deforms into an elliptical shape. Therefore, both the outer ring 421 and the inner ring 422 of the bearing 42 elastically deform into an elliptical shape. In this state where the bearing 42 is elastically deformed (when the cam 41 is assembled to the bearing 42), the outer ring 421 and the inner ring 422 form elliptical shapes that are similar to each other.
ベアリング４２に弾性変形が生じている状態であっても、外輪４２１と内輪４２２との間には、複数の転動体４２３が介在することで、外輪４２１と内輪４２２との間の隙間は外輪４２１の全周にわたって略一定に維持されている。そして、この状態で、外輪４２１と内輪４２２との間の複数の転動体４２３が転がることで、外輪４２１は内輪４２２に対して相対的に回転可能である。よって、ベアリング４２に弾性変形が生じている状態で、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、カム４１の回転は外輪４２１には伝わらず、内輪４２２の弾性変形が複数の転動体４２３を介して外輪４２１に伝わることになる。つまり、波動発生器４においては、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、外輪４２１によって象られる楕円形状の長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように外輪４２１が弾性変形する。そのため、波動発生器４全体としては、回転軸Ａｘ１の入力側から見た、楕円形状をなす波動発生器４の外周形状は、その長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように、カム４１の回転に伴って変化する。 Even when the bearing 42 is elastically deformed, the gap between the outer ring 421 and the inner ring 422 is maintained substantially constant over the entire circumference of the outer ring 421 due to the presence of multiple rolling elements 423 between the outer ring 421 and the inner ring 422. In this state, the outer ring 421 can rotate relative to the inner ring 422 due to the rolling of multiple rolling elements 423 between the outer ring 421 and the inner ring 422. Therefore, when the cam 41 rotates around the rotation axis Ax1 while the bearing 42 is elastically deformed, the rotation of the cam 41 is not transmitted to the outer ring 421, and the elastic deformation of the inner ring 422 is transmitted to the outer ring 421 via the multiple rolling elements 423. In other words, in the wave generator 4, when the cam 41 rotates around the rotation axis Ax1, the outer ring 421 is elastically deformed so that the major axis of the elliptical shape formed by the outer ring 421 rotates around the rotation axis Ax1. Therefore, as a whole, the outer peripheral shape of the wave generator 4, which is elliptical when viewed from the input side of the rotation axis Ax1, changes with the rotation of the cam 41 so that its major axis rotates around the rotation axis Ax1.
このように構成される波動発生器４は、可撓性外歯歯車３の内側に配置される。ここで、可撓性外歯歯車３は、胴部３２１の内周面３０１のうち底部３２２とは反対側（開口面３５側）の端部のみが、波動発生器４に嵌め合わされるように、波動発生器４と組み合わされる。このとき、波動発生器４のベアリング４２は、カム４１の外周面４１１と可撓性外歯歯車３の内周面３０１との間に配置されることになる。ここで、ベアリング４２に弾性変形が生じていない状態（ベアリング４２にカム４１が組み合わされていない状態）での外輪４２１の外径は、同じく弾性変形が生じていない状態での可撓性外歯歯車３（胴部３２１）の内径と同一である。そのため、波動発生器４における外輪４２１の外周面４２４が、ベアリング４２の円周方向の全周にわたって、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に接する。よって、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じた状態（可撓性外歯歯車３に波動発生器４が組み合わされた状態）では、胴部３２１は楕円形状（非円形状）に撓むことになる。この状態で、可撓性外歯歯車３はベアリング４２の外輪４２１に対して固定される。 The wave generator 4 configured in this manner is disposed inside the flexible external gear 3. Here, the flexible external gear 3 is combined with the wave generator 4 so that only the end of the inner circumferential surface 301 of the body 321 opposite the bottom 322 (the opening surface 35 side) is fitted into the wave generator 4. At this time, the bearing 42 of the wave generator 4 is disposed between the outer circumferential surface 411 of the cam 41 and the inner circumferential surface 301 of the flexible external gear 3. Here, the outer diameter of the outer ring 421 in a state where no elastic deformation occurs in the bearing 42 (a state where the cam 41 is not combined with the bearing 42) is the same as the inner diameter of the flexible external gear 3 (body 321) in a state where no elastic deformation occurs. Therefore, the outer circumferential surface 424 of the outer ring 421 in the wave generator 4 contacts the inner circumferential surface 301 of the flexible external gear 3 over the entire circumference of the bearing 42 in the circumferential direction. Therefore, when elastic deformation occurs in the flexible external gear 3 (when the flexible external gear 3 is combined with the wave generator 4), the body 321 bends into an elliptical (non-circular) shape. In this state, the flexible external gear 3 is fixed to the outer ring 421 of the bearing 42.
ただし、あくまで可撓性外歯歯車３と波動発生器４とは嵌め合わされているだけであるので、可撓性外歯歯車３とベアリング４２の外輪４２１とは、完全に固定される訳ではない。そのため、上述した通り、可撓性外歯歯車３と可撓性外歯歯車３の内側に嵌め込まれた外輪４２１との間には、僅かとはいえ隙間Ｘ１が生じることになる。厳密には、可撓性外歯歯車３の内周面３０１よりも外輪４２１の外周面４２４の方が僅かに小径であるため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１が完全に埋まることはなく、少なくとも部分的に隙間Ｘ１が生じる。そして、このような隙間Ｘ１の影響もあって、波動発生器４のカム４１が回転して外輪４２１及び可撓性外歯歯車３が弾性変形するのに伴い、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間には相対回転が生じ得る。この相対回転は、例えば、カム４１の回転数の数千分の１又は数百分の１程度の回転であるが、このような相対回転によって、外輪４２１と可撓性外歯歯車３とが相対的に擦れ合うことは、フレッティング摩耗の一因ではある。 However, since the flexible external gear 3 and the wave generator 4 are merely fitted together, the flexible external gear 3 and the outer ring 421 of the bearing 42 are not completely fixed. Therefore, as described above, a small gap X1 is generated between the flexible external gear 3 and the outer ring 421 fitted inside the flexible external gear 3. Strictly speaking, since the outer peripheral surface 424 of the outer ring 421 is slightly smaller in diameter than the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3, the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 is not completely filled, and at least a partial gap X1 is generated. And, due to the influence of such a gap X1, as the cam 41 of the wave generator 4 rotates and the outer ring 421 and the flexible external gear 3 elastically deform, a relative rotation may occur between the outer ring 421 and the flexible external gear 3. This relative rotation is, for example, about one thousandth or one hundredth of the rotational speed of the cam 41, but this relative rotation causes the outer ring 421 and the flexible external gear 3 to rub against each other, which is one cause of fretting wear.
上述した構成の波動歯車装置１では、図２Ａに示すように、可撓性外歯歯車３の胴部３２１が楕円形状（非円形状）に撓むことで、剛性内歯歯車２の内歯２１に対して可撓性外歯歯車３の外歯３１が部分的に噛み合う。つまり、可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）が楕円形状に弾性変形することで、その楕円形状の長軸方向の両端に相当する２箇所の外歯３１が、内歯２１に対して噛み合うこととなる。そして、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に回転すると、カム４１の回転は外輪４２１及び可撓性外歯歯車３には伝わらず、内輪４２２の弾性変形が複数の転動体４２３を介して外輪４２１及び可撓性外歯歯車３に伝わることになる。したがって、回転軸Ａｘ１の入力側から見た、楕円形状をなす可撓性外歯歯車３の外周形状は、その長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転するように、カム４１の回転に伴って変化する。 In the wave gear device 1 having the above-mentioned configuration, as shown in FIG. 2A, the body 321 of the flexible external gear 3 bends into an elliptical shape (non-circular shape), so that the external teeth 31 of the flexible external gear 3 partially mesh with the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2. In other words, the flexible external gear 3 (body 321) elastically deforms into an elliptical shape, so that the external teeth 31 at two locations corresponding to both ends of the long axis direction of the elliptical shape mesh with the internal teeth 21. Then, when the cam 41 rotates around the rotation axis Ax1, the rotation of the cam 41 is not transmitted to the outer ring 421 and the flexible external gear 3, but the elastic deformation of the inner ring 422 is transmitted to the outer ring 421 and the flexible external gear 3 via multiple rolling elements 423. Therefore, the outer peripheral shape of the flexible external gear 3, which has an elliptical shape when viewed from the input side of the rotation axis Ax1, changes with the rotation of the cam 41 so that its major axis rotates around the rotation axis Ax1.
その結果、可撓性外歯歯車３の外周面に形成された外歯３１には、波動運動が発生する。外歯３１の波動運動が発生することで、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が剛性内歯歯車２の円周方向に移動し、可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との間に相対回転が発生する。つまり、外歯３１は、可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）がなす楕円形状の長軸方向の両端において内歯２１と噛み合っているので、この楕円形状の長軸が回転軸Ａｘ１を中心に回転することで、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置が移動する。このように、本実施形態に係る波動歯車装置１は、回転軸Ａｘ１を中心とする波動発生器４の回転に伴って可撓性外歯歯車３を変形させ、外歯３１の一部を内歯２１の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車３を剛性内歯歯車２との歯数差に応じて回転させる。 As a result, a wave motion is generated in the external teeth 31 formed on the outer peripheral surface of the flexible external gear 3. The generation of the wave motion of the external teeth 31 causes the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 to move in the circumferential direction of the rigid internal gear 2, and a relative rotation occurs between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2. In other words, the external teeth 31 mesh with the internal teeth 21 at both ends in the major axis direction of the elliptical shape formed by the flexible external gear 3 (body portion 321), so that the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31 moves as the major axis of this elliptical shape rotates around the rotation axis Ax1. In this way, the wave gear device 1 according to this embodiment deforms the flexible external gear 3 in accordance with the rotation of the wave generator 4 around the rotation axis Ax1, meshing a part of the external teeth 31 with a part of the internal teeth 21, and rotating the flexible external gear 3 according to the difference in the number of teeth with the rigid internal gear 2.
ところで、波動歯車装置１においては、上述したように、可撓性外歯歯車３と剛性内歯歯車２との歯数差は、波動歯車装置１での入力回転に対する出力回転の減速比を規定することになる。つまり、剛性内歯歯車２の歯数を「Ｖ１」、可撓性外歯歯車３の歯数を「Ｖ２」とした場合、減速比Ｒ１は、下記式１で表される。 As described above, in the wave gear device 1, the difference in the number of teeth between the flexible external gear 3 and the rigid internal gear 2 determines the reduction ratio of the output rotation to the input rotation in the wave gear device 1. In other words, if the number of teeth of the rigid internal gear 2 is "V1" and the number of teeth of the flexible external gear 3 is "V2," the reduction ratio R1 is expressed by the following formula 1.
Ｒ１＝Ｖ２／（Ｖ１－Ｖ２）・・・（式１）
要するに、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が小さいほど、減速比Ｒ１は大きくなる。一例として、剛性内歯歯車２の歯数Ｖ１が「７２」、可撓性外歯歯車３の歯数Ｖ２が「７０」、その歯数差（Ｖ１－Ｖ２）が「２」であると、上記式１より、減速比Ｒ１は「３５」となる。この場合、回転軸Ａｘ１の入力側から見て、カム４１が回転軸Ａｘ１を中心に時計回りに１周（３６０度）回転すると、可撓性外歯歯車３は回転軸Ａｘ１を中心に歯数差「２」の分（つまり１０．３度）だけ反時計回りに回転する。
R1=V2/(V1-V2) (Equation 1)
In short, the smaller the difference in the number of teeth (V1-V2) between the rigid internal gear 2 and the flexible external gear 3, the larger the reduction ratio R1. As an example, if the number of teeth V1 of the rigid internal gear 2 is "72", the number of teeth V2 of the flexible external gear 3 is "70", and the difference in the number of teeth (V1-V2) is "2", then the reduction ratio R1 is "35" according to the above formula 1. In this case, when viewed from the input side of the rotation axis Ax1, when the cam 41 rotates one revolution (360 degrees) clockwise around the rotation axis Ax1, the flexible external gear 3 rotates counterclockwise around the rotation axis Ax1 by the difference in the number of teeth of "2" (i.e., 10.3 degrees).
本実施形態に係る波動歯車装置１によれば、このように高い減速比Ｒ１が、１段の歯車（剛性内歯歯車２及び可撓性外歯歯車３）の組み合わせで実現可能である。 With the wave gear device 1 according to this embodiment, such a high reduction ratio R1 can be achieved with a combination of one gear stage (rigid internal gear 2 and flexible external gear 3).
また、波動歯車装置１は、少なくとも、剛性内歯歯車２と、可撓性外歯歯車３と、波動発生器４と、を備えていればよく、例えば、「（３．２）アクチュエータ」の欄で説明するスプラインブッシュ１１３等を構成要素として更に備えていてもよい。 The wave gear device 1 only needs to include at least the rigid internal gear 2, the flexible external gear 3, and the wave generator 4, and may further include, for example, a spline bush 113, etc., as described in the "(3.2) Actuator" section.
（３．２）アクチュエータ
次に、本実施形態に係るアクチュエータ１００の構成について、より詳細に説明する。
(3.2) Actuator Next, the configuration of the actuator 100 according to this embodiment will be described in more detail.
本実施形態に係るアクチュエータ１００は、図４に示すように、本実施形態に係る波動歯車装置１と、駆動源１０１と、出力部１０２と、を備えている。つまり、アクチュエータ１００は、波動歯車装置１を構成する剛性内歯歯車２、可撓性外歯歯車３及び波動発生器４に加えて、駆動源１０１及び出力部１０２を備えている。また、アクチュエータ１００は、波動歯車装置１、駆動源１０１及び出力部１０２に加え、入力部１０３、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２、スプラインブッシュ１１３、スペーサ１１４、第１留め具１１５、第２留め具１１６及び取付板１１７を更に備える。また、本実施形態では、アクチュエータ１００は、入力側ベアリング１１８，１１９、入力側オイルシール１２０、出力側ベアリング１２１，１２２及び出力側オイルシール１２３を更に備えている。 As shown in FIG. 4, the actuator 100 according to this embodiment includes the wave gear device 1 according to this embodiment, a drive source 101, and an output unit 102. That is, the actuator 100 includes the drive source 101 and the output unit 102 in addition to the rigid internal gear 2, flexible external gear 3, and wave generator 4 that constitute the wave gear device 1. The actuator 100 also includes an input unit 103, an input side case 111, an output side case 112, a spline bush 113, a spacer 114, a first fastener 115, a second fastener 116, and an attachment plate 117 in addition to the wave gear device 1, the drive source 101, and the output unit 102. In this embodiment, the actuator 100 also includes input side bearings 118, 119, an input side oil seal 120, output side bearings 121, 122, and an output side oil seal 123.
本実施形態では、アクチュエータ１００における駆動源１０１、入力側オイルシール１２０及び出力側オイルシール１２３以外の部品の材質は、ステンレス、鋳鉄、機械構造用炭素鋼、クロムモリブデン鋼、リン青銅又はアルミ青銅等の金属である。 In this embodiment, the materials of the components of the actuator 100 other than the driving source 101, the input side oil seal 120, and the output side oil seal 123 are metals such as stainless steel, cast iron, carbon steel for mechanical construction, chromium molybdenum steel, phosphor bronze, or aluminum bronze.
駆動源１０１は、モータ（電動機）等の動力の発生源である。駆動源１０１で発生した動力は、波動歯車装置１における波動発生器４のカム４１に伝達される。具体的には、駆動源１０１は入力部１０３としてのシャフトにつながっており、駆動源１０１で発生した動力は入力部１０３を介してカム４１に伝達される。これにより、駆動源１０１は、カム４１を回転させることが可能である。 The driving source 101 is a power generating source such as a motor (electric motor). The power generated by the driving source 101 is transmitted to the cam 41 of the wave generator 4 in the wave gear device 1. Specifically, the driving source 101 is connected to a shaft serving as the input unit 103, and the power generated by the driving source 101 is transmitted to the cam 41 via the input unit 103. This enables the driving source 101 to rotate the cam 41.
出力部１０２は、出力側の回転軸Ａｘ２に沿って配置された円柱状のシャフトである。出力部１０２としてのシャフトの中心軸は、回転軸Ａｘ２と一致する。出力部１０２は、回転軸Ａｘ２を中心として回転可能となるように、出力側ケース１１２にて保持される。出力部１０２は、可撓性外歯歯車３における本体部３２の底部３２２に固定されており、回転軸Ａｘ２を中心に可撓性外歯歯車３と共に回転する。つまり、出力部１０２は、可撓性外歯歯車３の回転力を出力として取り出す。 The output unit 102 is a cylindrical shaft arranged along the rotation axis Ax2 on the output side. The central axis of the shaft serving as the output unit 102 coincides with the rotation axis Ax2. The output unit 102 is held in the output side case 112 so that it can rotate around the rotation axis Ax2. The output unit 102 is fixed to the bottom 322 of the main body 32 of the flexible external gear 3, and rotates together with the flexible external gear 3 around the rotation axis Ax2. In other words, the output unit 102 extracts the rotational force of the flexible external gear 3 as an output.
入力部１０３は、入力側の回転軸Ａｘ１に沿って配置された円柱状のシャフトである。入力部１０３としてのシャフトの中心軸は、回転軸Ａｘ１と一致する。入力部１０３は、回転軸Ａｘ１を中心として回転可能となるように、入力側ケース１１１にて保持される。入力部１０３は、波動発生器４のカム４１に取り付けられており、回転軸Ａｘ１を中心にカム４１と共に回転する。つまり、入力部１０３は、駆動源１０１で発生した動力（回転力）を入力としてカム４１に伝達する。本実施形態では、上述したように、入力側の回転軸Ａｘ１と、出力側の回転軸Ａｘ２とは、同一直線上にあるので、入力部１０３と出力部１０２とは同軸上に位置することになる。 The input unit 103 is a cylindrical shaft arranged along the input side rotation axis Ax1. The central axis of the shaft as the input unit 103 coincides with the rotation axis Ax1. The input unit 103 is held by the input side case 111 so that it can rotate around the rotation axis Ax1. The input unit 103 is attached to the cam 41 of the wave generator 4 and rotates together with the cam 41 around the rotation axis Ax1. In other words, the input unit 103 transmits the power (rotational force) generated by the drive source 101 as an input to the cam 41. In this embodiment, as described above, the input side rotation axis Ax1 and the output side rotation axis Ax2 are on the same straight line, so the input unit 103 and the output unit 102 are located on the same axis.
入力側ケース１１１は、入力部１０３が回転可能となるように、入力側ベアリング１１８，１１９を介して入力部１０３を保持している。一対の入力側ベアリング１１８，１１９は、回転軸Ａｘ１に沿って、間隔を空けて並べて配置されている。本実施形態では、入力部１０３としてのシャフトは、入力側ケース１１１を貫通しており、入力側ケース１１１における回転軸Ａｘ１の入力側の端面（図４の右端面）からは、入力部１０３の先端部が突出する。入力側ケース１１１の回転軸Ａｘ１の入力側の端面における、入力部１０３との間の隙間は、入力側オイルシール１２０にて塞がれている。 The input side case 111 holds the input part 103 via input side bearings 118, 119 so that the input part 103 can rotate. The pair of input side bearings 118, 119 are arranged side by side with a gap between them along the rotation axis Ax1. In this embodiment, the shaft serving as the input part 103 penetrates the input side case 111, and the tip of the input part 103 protrudes from the input side end face of the rotation axis Ax1 of the input side case 111 (the right end face in FIG. 4). The gap between the input part 103 and the input side end face of the rotation axis Ax1 of the input side case 111 is sealed by an input side oil seal 120.
出力側ケース１１２は、出力部１０２が回転可能となるように、出力側ベアリング１２１，１２２を介して出力部１０２を保持している。一対の出力側ベアリング１２１，１２２は、回転軸Ａｘ２に沿って、間隔を空けて並べて配置されている。本実施形態では、出力部１０２としてのシャフトは、出力側ケース１１２を貫通しており、出力側ケース１１２における回転軸Ａｘ１の出力側の端面（図４の左端面）からは、出力部１０２の先端部が突出する。出力側ケース１１２の回転軸Ａｘ１の出力側の端面における、出力部１０２との間の隙間は、出力側オイルシール１２３にて塞がれている。 The output side case 112 holds the output part 102 via output side bearings 121, 122 so that the output part 102 can rotate. The pair of output side bearings 121, 122 are arranged side by side with a gap between them along the rotation axis Ax2. In this embodiment, the shaft serving as the output part 102 penetrates the output side case 112, and the tip of the output part 102 protrudes from the end face (left end face in FIG. 4) of the output side of the rotation axis Ax1 in the output side case 112. The gap between the output part 102 and the end face of the output side of the rotation axis Ax1 of the output side case 112 is sealed by an output side oil seal 123.
ここで、入力側ケース１１１及び出力側ケース１１２は、図４に示すように、波動歯車装置１の剛性内歯歯車２を回転軸Ａｘ１に平行な方向、つまり歯筋方向Ｄ１の両側から挟んだ状態で、互いに結合される。具体的には、入力側ケース１１１は、剛性内歯歯車２に対して回転軸Ａｘ１の入力側から接触し、出力側ケース１１２は、剛性内歯歯車２に対して回転軸Ａｘ１の出力側から接触する。このように、入力側ケース１１１は、出力側ケース１１２との間に、剛性内歯歯車２を挟んだ状態で、複数の固定孔２２を通して、ねじ（ボルト）にて出力側ケース１１２に対して締め付け固定される。これにより、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２及び剛性内歯歯車２は、互いに結合されて一体化される。言い換えれば、剛性内歯歯車２は、入力側ケース１１１及び出力側ケース１１２と共に、アクチュエータ１００の外郭を構成する。 Here, as shown in FIG. 4, the input side case 111 and the output side case 112 are connected to each other in a state in which the rigid internal gear 2 of the wave gear device 1 is sandwiched from both sides in a direction parallel to the rotation axis Ax1, that is, in the tooth trace direction D1. Specifically, the input side case 111 contacts the rigid internal gear 2 from the input side of the rotation axis Ax1, and the output side case 112 contacts the rigid internal gear 2 from the output side of the rotation axis Ax1. In this way, the input side case 111 is fastened and fixed to the output side case 112 by screws (bolts) through the multiple fixing holes 22 with the rigid internal gear 2 sandwiched between the input side case 111 and the output side case 112. As a result, the input side case 111, the output side case 112, and the rigid internal gear 2 are connected to each other and integrated. In other words, the rigid internal gear 2, together with the input side case 111 and the output side case 112, constitute the outer shell of the actuator 100.
スプラインブッシュ１１３は、入力部１０３としてのシャフトをカム４１に対して連結するための筒状の部品である。スプラインブッシュ１１３は、カム４１に形成されたカム孔４３に挿入され、スプラインブッシュ１１３には、入力部１０３としてのシャフトがスプラインブッシュ１１３を貫通するように挿入されている。ここで、スプラインブッシュ１１３は、回転軸Ａｘ１を中心とする回転方向においては、カム４１及び入力部１０３の両方に対する移動が規制されており、回転軸Ａｘ１に平行な方向においては、少なくとも入力部１０３に対して移動可能である。これにより、入力部１０３とカム４１との連結構造として、スプライン連結構造が実現される。よって、カム４１は、入力部１０３に対して回転軸Ａｘ１に沿って移動可能であって、回転軸Ａｘ１を中心に入力部１０３と共に回転する。 The spline bush 113 is a cylindrical part for connecting the shaft serving as the input part 103 to the cam 41. The spline bush 113 is inserted into the cam hole 43 formed in the cam 41, and the shaft serving as the input part 103 is inserted into the spline bush 113 so as to pass through the spline bush 113. Here, the movement of the spline bush 113 relative to both the cam 41 and the input part 103 is restricted in the rotation direction centered on the rotation axis Ax1, and in the direction parallel to the rotation axis Ax1, it is movable at least relative to the input part 103. This realizes a spline connection structure as a connection structure between the input part 103 and the cam 41. Therefore, the cam 41 is movable along the rotation axis Ax1 relative to the input part 103, and rotates together with the input part 103 around the rotation axis Ax1.
スペーサ１１４は、スプラインブッシュ１１３とカム４１との隙間を埋める部品である。第１留め具１１５は、カム４１からのスプラインブッシュ１１３の抜け止めを行う部品である。第１留め具１１５は、例えば、Ｅリングからなり、スプラインブッシュ１１３におけるカム４１から見て回転軸Ａｘ１の入力側の位置に取り付けられる。第２留め具１１６は、スプラインブッシュ１１３からの入力部１０３の抜け止めを行う部品である。第２留め具１１６は、例えば、Ｅリングからなり、スプラインブッシュ１１３に対して回転軸Ａｘ１の出力側から接触するように、入力部１０３に取り付けられる。 The spacer 114 is a part that fills the gap between the spline bushing 113 and the cam 41. The first fastener 115 is a part that prevents the spline bushing 113 from coming off the cam 41. The first fastener 115 is, for example, an E-ring, and is attached to the spline bushing 113 at a position on the input side of the rotation axis Ax1 as viewed from the cam 41. The second fastener 116 is a part that prevents the input section 103 from coming off the spline bushing 113. The second fastener 116 is, for example, an E-ring, and is attached to the input section 103 so that it comes into contact with the spline bushing 113 from the output side of the rotation axis Ax1.
取付板１１７は、可撓性外歯歯車３の底部３２２に出力部１０２としてのシャフトを取り付けるための部品である。具体的には、取付板１１７は、出力部１０２のフランジ部との間に、底部３２２における透孔３４の周囲の部分を挟んだ状態で、複数の取付孔３３を通して、ねじ（ボルト）にてフランジ部に対して締め付け固定される。これにより、可撓性外歯歯車３の底部３２２には、出力部１０２としてのシャフトが固定される。 The mounting plate 117 is a part for attaching the shaft serving as the output part 102 to the bottom part 322 of the flexible external gear 3. Specifically, the mounting plate 117 is fastened to the flange part of the output part 102 with screws (bolts) passing through the multiple mounting holes 33, with the area around the through hole 34 in the bottom part 322 sandwiched between the mounting plate 117 and the flange part of the output part 102. In this way, the shaft serving as the output part 102 is fixed to the bottom part 322 of the flexible external gear 3.
ところで、本実施形態では、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２及び剛性内歯歯車２で構成されるアクチュエータ１００の外郭の内側に、潤滑剤Ｌｂ１が封入されている。つまり、入力側ケース１１１、出力側ケース１１２及び剛性内歯歯車２で囲まれる空間内に、液状又はゲル状の潤滑剤Ｌｂ１を貯留可能な「潤滑剤溜まり」が存在する。 In this embodiment, the lubricant Lb1 is enclosed inside the outer shell of the actuator 100, which is composed of the input case 111, the output case 112, and the rigid internal gear 2. In other words, a "lubricant reservoir" capable of storing liquid or gel-like lubricant Lb1 is present in the space surrounded by the input case 111, the output case 112, and the rigid internal gear 2.
すなわち、本実施形態に係る波動歯車装置１においては、例えば、内歯２１と外歯３１との噛み合い部分、及びベアリング４２の外輪４２１と内輪４２２との間等には、液状又はゲル状の潤滑剤Ｌｂ１が注入されている。一例として、潤滑剤Ｌｂ１は、液状の潤滑油（オイル）である。そして、波動歯車装置１の使用時においては、潤滑剤Ｌｂ１は、ベアリング４２の外輪４２１（外周面４２４）と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１にも入り込む。 That is, in the wave gear device 1 according to this embodiment, for example, liquid or gel-like lubricant Lb1 is injected into the meshing portion between the internal teeth 21 and the external teeth 31, and between the outer ring 421 and the inner ring 422 of the bearing 42, etc. As an example, the lubricant Lb1 is a liquid lubricant (oil). Then, when the wave gear device 1 is in use, the lubricant Lb1 also enters the gap X1 between the outer ring 421 (outer peripheral surface 424) of the bearing 42 and the flexible external gear 3.
本実施形態では一例として、図４に示すように、出力側ベアリング１２１，１２２の下端よりも更に下方が潤滑剤Ｌｂ１の液面が位置するように、アクチュエータ１００の外郭の下部（鉛直方向の下部）にのみ潤滑剤Ｌｂ１が貯留されている。そのため、外歯３１及びベアリング４２の外輪４２１等については、図４の状態では、回転方向における一部分のみが潤滑剤Ｌｂ１に浸かっている。この状態から、入力部１０３の回転に伴って出力部１０２が回転すると、外輪４２１及び可撓性外歯歯車３も回転軸Ａｘ１周りで回転するので、結果的に、外歯３１及びベアリング４２の外輪４２１等は、回転方向の全体が潤滑剤Ｌｂ１に浸かることになる。 As an example, in this embodiment, as shown in FIG. 4, lubricant Lb1 is stored only in the lower part (vertical lower part) of the outer shell of the actuator 100 so that the liquid level of lubricant Lb1 is located further below the lower ends of the output side bearings 121, 122. Therefore, in the state shown in FIG. 4, only a portion of the external teeth 31 and the outer ring 421 of the bearing 42, etc. in the rotation direction is immersed in lubricant Lb1. From this state, when the output part 102 rotates in conjunction with the rotation of the input part 103, the outer ring 421 and the flexible external gear 3 also rotate around the rotation axis Ax1, and as a result, the entire rotation direction of the external teeth 31 and the outer ring 421 of the bearing 42, etc. is immersed in lubricant Lb1.
（４）各部の詳細な構成
次に、本実施形態に係る波動歯車装置１の各部のより詳細な構成について、図１Ａ～図２Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、より詳細に説明する。
(4) Detailed Configuration of Each Part Next, a more detailed configuration of each part of the strain wave gear device 1 according to this embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1A to 2B, 5A and 5B.
図５Ａは、図１Ｂに相当する範囲についてベアリング４２及び可撓性外歯歯車３のみに着目した断面図であって、図５Ｂは、図５Ａのベアリング４２側から見た可撓性外歯歯車３の内周面３０１の模式図である。図５Ｂにおいて、ベアリング４２の外輪４２１及び貫通孔Ｈ１を想像線（二点鎖線）で示している。 Figure 5A is a cross-sectional view focusing only on the bearing 42 and the flexible external gear 3 in the range corresponding to Figure 1B, and Figure 5B is a schematic diagram of the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 as viewed from the bearing 42 side in Figure 5A. In Figure 5B, the outer ring 421 and through hole H1 of the bearing 42 are shown by imaginary lines (two-dot chain lines).
（４．１）貫通孔の形状及び寸法
まず、本実施形態における貫通孔Ｈ１の形状及び寸法について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。
(4.1) Shape and Dimensions of Through Hole First, the shape and dimensions of the through hole H1 in this embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
本実施形態では、上述したように、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１に設けられる「第１貫通孔」と、可撓性外歯歯車３における外歯３１に設けられる「第２貫通孔」とのうち、第１貫通孔のみを含んでいる。外輪４２１に設けられた貫通孔Ｈ１は、外輪４２１をラジアル方向に沿って貫通する。これにより、貫通孔Ｈ１の一方の開口面は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に面し、貫通孔Ｈ１の他方の開口面は、外輪４２１の内周面４２５に開口する。そのため、貫通孔Ｈ１は、一端が、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながり、他端が、外輪４２１の内周面４２５と内輪４２２の外周面との間の空間につながる。したがって、複数の転動体４２３が配置されている外輪４２１の内周面４２５と内輪４２２の外周面との間の空間は、貫通孔Ｈ１を介して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に連通する。 In this embodiment, as described above, the through hole H1 includes only the first through hole of the "first through hole" provided in the outer ring 421 and the "second through hole" provided in the external teeth 31 of the flexible external gear 3. The through hole H1 provided in the outer ring 421 penetrates the outer ring 421 along the radial direction. As a result, one opening surface of the through hole H1 faces the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, and the other opening surface of the through hole H1 opens to the inner circumferential surface 425 of the outer ring 421. Therefore, one end of the through hole H1 is connected to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, and the other end is connected to the space between the inner circumferential surface 425 of the outer ring 421 and the outer circumferential surface of the inner ring 422. Therefore, the space between the inner circumferential surface 425 of the outer ring 421, on which the multiple rolling elements 423 are arranged, and the outer circumferential surface of the inner ring 422 communicates with the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 via the through hole H1.
また、貫通孔Ｈ１は、ラジアル方向に直交する断面形状が円形（真円）状である丸穴である。本実施形態では一例として、貫通孔Ｈ１の中心線はラジアル方向に平行である。つまり、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の内周面４２５から外周面４２４にかけて、ラジアル方向に真っすぐに延びる孔である。さらに、貫通孔Ｈ１のラジアル方向に直交する断面形状は、ラジアル方向における貫通孔Ｈ１の全長にかけて同一形状である。つまり、貫通孔Ｈ１の内部には、円柱状の空間が形成されることになる。 The through hole H1 is a round hole whose cross-sectional shape perpendicular to the radial direction is circular (perfectly circular). In this embodiment, as an example, the center line of the through hole H1 is parallel to the radial direction. In other words, the through hole H1 is a hole that extends straight in the radial direction from the inner peripheral surface 425 to the outer peripheral surface 424 of the outer ring 421. Furthermore, the cross-sectional shape of the through hole H1 perpendicular to the radial direction is the same over the entire length of the through hole H1 in the radial direction. In other words, a cylindrical space is formed inside the through hole H1.
ここで、貫通孔Ｈ１の径φ１（図５Ｂ参照）は、複数の転動体４２３の各々の径φ２（図５Ａ参照）の０．１倍以下、又は１．０ｍｍ以下のいずれか小さい方である。ここでいう貫通孔Ｈ１の径φ１は、貫通孔Ｈ１の断面形状が真円である場合にはその直径であって、貫通孔Ｈ１の断面形状が非円形状（例えば楕円形状）である場合には、その短軸方向の寸法を意味する。本実施形態では一例として、貫通孔Ｈ１の径φ１は、転動体４２３の径φ２の０．１倍以下であり、かつ１．０ｍｍ以下である。このような貫通孔Ｈ１の径φ１によれば、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１には、貫通孔Ｈ１を通して潤滑剤Ｌｂ１を効率的に供給可能となる。 Here, the diameter φ1 of the through hole H1 (see FIG. 5B) is either 0.1 times or less than the diameter φ2 (see FIG. 5A) of each of the rolling elements 423, or 1.0 mm or less, whichever is smaller. The diameter φ1 of the through hole H1 here means the diameter when the cross-sectional shape of the through hole H1 is a perfect circle, and means the dimension in the minor axis direction when the cross-sectional shape of the through hole H1 is non-circular (e.g., elliptical). In this embodiment, as an example, the diameter φ1 of the through hole H1 is 0.1 times or less than the diameter φ2 of the rolling element 423 and 1.0 mm or less. With such a diameter φ1 of the through hole H1, the lubricant Lb1 can be efficiently supplied to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 through the through hole H1.
以上説明した構成によれば、外輪４２１と内輪４２２との間の空間は、貫通孔Ｈ１を介して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながるので、外輪４２１と内輪４２２との間の潤滑剤Ｌｂ１が貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１に供給されるようになる。図５Ａでは、貫通孔Ｈ１内の潤滑剤Ｌｂ１の流れを破線矢印で模式的に表している。特に、ベアリング４２が動作して複数の転動体４２３が回転すると、転動体４２３がポンプとして機能して、外輪４２１と内輪４２２との間の潤滑剤Ｌｂ１を、貫通孔Ｈ１経由で隙間Ｘ１に送り込むことが可能である。その結果、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位において潤滑剤Ｌｂ１が不足又は枯渇する「潤滑剤切れ」を防止し、フレッティング摩耗の発生を抑制しやすくなる。 According to the above-described configuration, the space between the outer ring 421 and the inner ring 422 is connected to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 through the through hole H1, so that the lubricant Lb1 between the outer ring 421 and the inner ring 422 is supplied to the gap X1 through the through hole H1. In FIG. 5A, the flow of the lubricant Lb1 in the through hole H1 is shown diagrammatically by dashed arrows. In particular, when the bearing 42 operates and the multiple rolling elements 423 rotate, the rolling elements 423 function as a pump, and it is possible to send the lubricant Lb1 between the outer ring 421 and the inner ring 422 to the gap X1 via the through hole H1. As a result, it is possible to prevent "lubricant shortage", in which the lubricant Lb1 becomes insufficient or depleted at the contact portion between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, and to easily suppress the occurrence of fretting wear.
要するに、本実施形態に係る波動歯車装置１は、剛性内歯歯車２に対する可撓性外歯歯車３の相対的な回転時に、貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１を供給するポンプ構造を備えている。剛性内歯歯車２に対する可撓性外歯歯車３の相対的な回転時には、ベアリング４２の複数の転動体４２３が外輪４２１の周方向に転動しているので、上述したように複数の転動体４２３がポンプとして機能する。つまり、複数の転動体４２３がポンプ構造を構成する。特に、本実施形態では、外輪４２１と内輪４２２との間の空間内で転動体４２３が転動することにより、外輪４２１と内輪４２２との間の空間内の圧力が高められるので、外輪４２１と内輪４２２との間にある潤滑剤Ｌｂ１は貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１側に押し出される。このように、転動体４２３は、ベーンポンプのような容積型のポンプを構成し、十分な圧力でもって潤滑剤Ｌｂ１を隙間Ｘ１側に押し出すので、隙間Ｘ１内に十分な潤滑剤Ｌｂ１を供給しやすい。 In short, the wave gear device 1 according to this embodiment has a pump structure that supplies lubricant Lb1 to the gap X1 through the through hole H1 when the flexible external gear 3 rotates relative to the rigid internal gear 2. When the flexible external gear 3 rotates relative to the rigid internal gear 2, the multiple rolling elements 423 of the bearing 42 roll in the circumferential direction of the outer ring 421, so that the multiple rolling elements 423 function as a pump as described above. In other words, the multiple rolling elements 423 constitute a pump structure. In particular, in this embodiment, the rolling elements 423 roll in the space between the outer ring 421 and the inner ring 422, so that the pressure in the space between the outer ring 421 and the inner ring 422 is increased by the rolling elements 423 rolling in the space between the outer ring 421 and the inner ring 422, and the lubricant Lb1 between the outer ring 421 and the inner ring 422 is pushed out to the gap X1 side through the through hole H1. In this way, the rolling element 423 forms a positive displacement pump, such as a vane pump, and pushes the lubricant Lb1 toward the gap X1 with sufficient pressure, making it easy to supply a sufficient amount of lubricant Lb1 into the gap X1.
また、貫通孔Ｈ１のうち、外輪４２１の内周面４２５側の開口面は、外輪４２１の内周面４２５に形成された転動溝４２６の底面に開口する。つまり、外輪４２１の内周面４２５の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の中央部には、外輪４２１の全周にわたって周方向に延びる転動溝４２６が形成されており、転動溝４２６に沿って複数の転動体４２３が転動する。内輪４２２の外周面にも同様の転動溝４２７が形成されており、これら互いに対向する転動溝４２６，４２７間に、複数の転動体４２３が挟み込まれるように保持されている。そして、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の転動溝４２６の底面に開口するように、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）のうち転動溝４２６が形成されている範囲に配置されている。 In addition, the opening surface of the through hole H1 on the inner peripheral surface 425 side of the outer ring 421 opens to the bottom surface of the rolling groove 426 formed on the inner peripheral surface 425 of the outer ring 421. In other words, a rolling groove 426 extending in the circumferential direction around the entire circumference of the outer ring 421 is formed in the center of the width direction (tooth trace direction D1) of the inner peripheral surface 425 of the outer ring 421, and multiple rolling elements 423 roll along the rolling groove 426. A similar rolling groove 427 is formed on the outer peripheral surface of the inner ring 422, and multiple rolling elements 423 are held so as to be sandwiched between these opposing rolling grooves 426, 427. The through hole H1 is arranged in the range where the rolling groove 426 is formed in the width direction (tooth trace direction D1) of the outer ring 421 so as to open to the bottom surface of the rolling groove 426 of the outer ring 421.
さらに、本実施形態では、貫通孔Ｈ１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数の転動体４２３の中心と同じ位置に配置されている。言い換えれば、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）のうち転動溝４２６の中心に配置されている。この構成によれば、貫通孔Ｈ１の開口面上を複数の転動体４２３の中心が通過することになり、転動体４２３の回転時に、転動体４２３がポンプとして効率的に作用して、貫通孔Ｈ１経由で隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１を送り込みやすくなる。さらに、外輪４２１と可撓性外歯歯車３とは、主として、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の両端部で接触することが分かっている。そのため、貫通孔Ｈ１が、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）のうち中心に形成されていることで、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触に際して、貫通孔Ｈ１による外輪４２１の強度の低下が生じにくい。 Furthermore, in this embodiment, the through hole H1 is arranged at the same position as the center of the multiple rolling elements 423 in the direction parallel to the rotation axis Ax1 (tooth trace direction D1). In other words, the through hole H1 is arranged at the center of the rolling groove 426 in the width direction (tooth trace direction D1) of the outer ring 421. With this configuration, the centers of the multiple rolling elements 423 pass over the opening surface of the through hole H1, and when the rolling elements 423 rotate, the rolling elements 423 efficiently act as a pump, making it easier to send the lubricant Lb1 into the gap X1 via the through hole H1. Furthermore, it is known that the outer ring 421 and the flexible external gear 3 mainly come into contact at both ends in the width direction (tooth trace direction D1) of the outer ring 421. Therefore, by forming the through hole H1 at the center in the width direction (tooth trace direction D1) of the outer ring 421, the strength of the outer ring 421 is less likely to be reduced by the through hole H1 when the outer ring 421 comes into contact with the flexible external gear 3.
ここで、転動溝４２６，４２７は、図５Ａに示すように、外輪４２１の周方向に直交する断面形状が円弧状に形成されている。そして、転動溝４２６，４２７の断面形状における円弧の曲率は、複数の転動体４２３の各々の曲率よりも大きい。言い換えれば、転動溝４２６，４２７の断面形状における円弧の曲率半径は、転動体４２３の曲率半径に比べて小さい。そのため、転動溝４２６，４２７間に、複数の転動体４２３が挟み込まれるように保持された状態では、転動溝４２６，４２７の底面と各転動体４２３の表面との間には、ある程度の隙間が確保される。つまり、図５Ａに示すように、各転動体４２３は、外輪４２１における転動溝４２６の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の両端縁と、内輪４２２における転動溝４２７の幅方向（歯筋方向Ｄ１）の両端縁と、の計４カ所で４点支持されることになる。ただし、実際には外輪４２１と内輪４２２との間には、相対的にスラスト方向（回転軸Ａｘ１に平行な方向）の荷重が掛かるので、互いに斜向かいの関係となる一対の端縁にて、転動体４２３が支持されることになる。 Here, as shown in FIG. 5A, the rolling grooves 426, 427 are formed in an arc-shaped cross section perpendicular to the circumferential direction of the outer ring 421. The curvature of the arc in the cross-sectional shape of the rolling grooves 426, 427 is greater than the curvature of each of the multiple rolling elements 423. In other words, the radius of curvature of the arc in the cross-sectional shape of the rolling grooves 426, 427 is smaller than the radius of curvature of the rolling elements 423. Therefore, when the multiple rolling elements 423 are held between the rolling grooves 426, 427, a certain amount of gap is secured between the bottom surfaces of the rolling grooves 426, 427 and the surfaces of the rolling elements 423. That is, as shown in FIG. 5A, each rolling element 423 is supported at four points: both ends of the rolling groove 426 in the outer ring 421 in the width direction (tooth trace direction D1), and both ends of the rolling groove 427 in the inner ring 422 in the width direction (tooth trace direction D1). However, since a load is actually applied between the outer ring 421 and the inner ring 422 in the thrust direction (direction parallel to the rotation axis Ax1), the rolling element 423 is supported by a pair of edges that are diagonally opposite each other.
そのため、転動溝４２６の底面に形成されている貫通孔Ｈ１の開口面は、転動体４２３の表面に対して、上記隙間を介して対向することになる。要するに、本実施形態では、ラジアル方向において、複数の転動体４２３の軌道と、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１の外輪４２１の内周面４２５側の開口面との間には、所定値以上の距離が確保される。つまり、転動体４２３が貫通孔Ｈ１に対応する位置に存在する状態でも、貫通孔Ｈ１の開口面と転動体４２３との間には所定値以上の距離（隙間）が確保され、転動体４２３によって貫通孔Ｈ１が閉塞されることにはならない。これにより、複数の転動体４２３が転動する際、貫通孔Ｈ１上を通過しても、貫通孔Ｈ１の開口縁に転動体４２３が衝突することはない。その結果、転動体４２３が貫通孔Ｈ１上を通過する際に、貫通孔Ｈ１の開口縁に転動体４２３が衝突することによる衝撃の発生を回避でき、外輪４２１及び転動体４２３等を衝撃から保護しやすい。 Therefore, the opening surface of the through hole H1 formed on the bottom surface of the rolling groove 426 faces the surface of the rolling body 423 through the above-mentioned gap. In short, in the radial direction, in this embodiment, a distance of a predetermined value or more is secured between the orbit of the multiple rolling bodies 423 and the opening surface of the (first) through hole H1 on the inner circumferential surface 425 side of the outer ring 421 of the outer ring 421. In other words, even when the rolling body 423 is present at a position corresponding to the through hole H1, a distance (gap) of a predetermined value or more is secured between the opening surface of the through hole H1 and the rolling body 423, and the through hole H1 is not blocked by the rolling body 423. As a result, when the multiple rolling bodies 423 roll, even if they pass over the through hole H1, the rolling body 423 does not collide with the opening edge of the through hole H1. As a result, when the rolling body 423 passes over the through hole H1, it is possible to avoid the occurrence of impact caused by the rolling body 423 colliding with the opening edge of the through hole H1, and it is easy to protect the outer ring 421, the rolling body 423, etc. from impact.
また、本実施形態では、図５Ｂに示すように、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との少なくとも一方における隙間Ｘ１に臨む面には、少なくとも外輪４２１の周方向に延びる溝３０３が形成されている。本実施形態では一例として、可撓性外歯歯車３のうち隙間Ｘ１に臨む内周面３０１に、複数本の溝３０３が形成されている。ここでは、可撓性外歯歯車３の内周面３０１にホーニング加工による加工痕が生じることを利用して、溝３０３を形成する。すなわち、ホーニング加工では、研磨後の表面に「クロスハッチ」とよばれる、網目状（綾目状）のとぎ跡が残る。クロスハッチは、一例として、２０度以上６０度以下の交差角度で交差する複数本の溝３０３からなり、ホーニング加工される可撓性外歯歯車３の内周面３０１の略全域に形成される。これら複数本の溝３０３は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１において、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）及び外輪４２１の周方向の両方に延びる。 In this embodiment, as shown in FIG. 5B, at least one of the outer ring 421 and the flexible external gear 3 has a groove 303 extending in the circumferential direction of the outer ring 421 formed on the surface facing the gap X1. In this embodiment, as an example, a plurality of grooves 303 are formed on the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 facing the gap X1. Here, the grooves 303 are formed by utilizing the fact that the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 is left with a processing mark by the honing process. That is, in the honing process, a mesh-like (twill-like) scratch mark called "cross hatch" remains on the surface after grinding. As an example, the cross hatch is composed of a plurality of grooves 303 intersecting at an intersecting angle of 20 degrees or more and 60 degrees or less, and is formed on almost the entire inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 to be honed. These grooves 303 extend on the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 in both the width direction of the outer ring 421 (tooth trace direction D1) and the circumferential direction of the outer ring 421.
これら複数の溝３０３に潤滑剤Ｌｂ１が染み込むことで、隙間Ｘ１における比較的広範囲に潤滑剤Ｌｂ１が行き渡りやすくなる。つまり、貫通孔Ｈ１を通して外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に供給される潤滑剤Ｌｂ１は、溝３０３内を通して、隙間Ｘ１内を外輪４２１の周方向に広がりやすくなる。特に、ホーニング加工等により生じる微細な溝３０３であれば、貫通孔Ｈ１から隙間Ｘ１に送り込まれた潤滑剤Ｌｂ１は、例えば、毛細管現象によって、外輪４２１の周方向に広がることが期待される。さらに、クロスハッチのように網目状の溝３０３であれば、外輪４２１の周方向のみならず、外輪４２１の幅方向（歯筋方向Ｄ１）にも潤滑剤Ｌｂ１が広がりやすくなる。 The lubricant Lb1 permeates into these grooves 303, which makes it easier for the lubricant Lb1 to spread over a relatively wide area in the gap X1. In other words, the lubricant Lb1 supplied to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 through the through holes H1 is more likely to spread in the circumferential direction of the outer ring 421 through the grooves 303 and in the gap X1. In particular, if the grooves 303 are fine grooves created by honing or the like, the lubricant Lb1 sent from the through holes H1 to the gap X1 is expected to spread in the circumferential direction of the outer ring 421, for example, by capillary action. Furthermore, if the grooves 303 are mesh-like, such as cross-hatched, the lubricant Lb1 is more likely to spread not only in the circumferential direction of the outer ring 421, but also in the width direction of the outer ring 421 (tooth trace direction D1).
ここで、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１が浸透しやすいよう、少なくとも外輪４２１の外周面４２４及び可撓性外歯歯車３の内周面３０１については、撥油性を有しないことが好ましい。 Here, in order to facilitate penetration of the lubricant Lb1 into the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, it is preferable that at least the outer peripheral surface 424 of the outer ring 421 and the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 are not oil repellent.
（４．２）貫通孔の数及び配置
次に、本実施形態における貫通孔Ｈ１の数及び配置について、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。
(4.2) Number and Arrangement of Through Holes Next, the number and arrangement of the through holes H1 in this embodiment will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.
図２Ａに示すように、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１の周方向に並ぶように外輪４２１に設けられた複数の第１貫通孔を含む。本実施形態では、貫通孔Ｈ１は、外輪４２１に設けられた第１貫通孔のみからなるので、複数の貫通孔Ｈ１は、全て外輪４２１の周方向に並べて配置されている。本実施形態では一例として、外輪４２１には３つの貫通孔Ｈ１が設けられている。そのため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に対しては、外輪４２１の周方向の複数箇所（本実施形態では３カ所）にて、貫通孔Ｈ１を通して潤滑剤Ｌｂ１を供給可能となる。その結果、外輪４２１の周方向において貫通孔Ｈ１が１カ所のみに設けられている場合に比較して、隙間Ｘ１における外輪４２１の周方向の全域にわたって潤滑剤Ｌｂ１が供給されやすくなる。 2A, the through hole H1 includes a plurality of first through holes provided in the outer ring 421 so as to be aligned in the circumferential direction of the outer ring 421. In this embodiment, the through hole H1 is composed only of the first through hole provided in the outer ring 421, so that the plurality of through holes H1 are all aligned in the circumferential direction of the outer ring 421. In this embodiment, as an example, the outer ring 421 is provided with three through holes H1. Therefore, the lubricant Lb1 can be supplied through the through holes H1 to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 at multiple locations (three locations in this embodiment) in the circumferential direction of the outer ring 421. As a result, the lubricant Lb1 is more easily supplied to the entire circumferential area of the outer ring 421 in the gap X1, compared to the case where the through hole H1 is provided at only one location in the circumferential direction of the outer ring 421.
ここで、図２Ａに示すように、複数の貫通孔Ｈ１（第１貫通孔）の間隔Ｐ１は、複数の転動体４２３の間隔Ｐ２の倍数以外の値である。本実施形態では一例として、ベアリング４２は、２６個の転動体４２３を有しており、外輪４２１に３つの貫通孔Ｈ１を有している。そして、２６個の転動体４２３、及び３つの貫通孔Ｈ１は、それぞれ外輪４２１の周方向において等ピッチ（等間隔）で設けられている。そのため、外輪４２１の周方向における３つの貫通孔Ｈ１の間隔Ｐ１は、１２０度（＝３６０度÷３）となり、外輪４２１の周方向における２６個の転動体４２３の間隔Ｐ２は、１３．８５度（＝３６０度÷２６）となる。ここで、間隔Ｐ１は、外輪４２１の周方向に隣接する２つの貫通孔Ｈ１の中心間距離を回転軸Ａｘ１周りの角度で表した値であって、同様に、間隔Ｐ２は、外輪４２１の周方向に隣接する２つの転動体４２３の中心間距離を回転軸Ａｘ１周りの角度で表した値である。本実施形態では、このように複数の転動体４２３の間隔Ｐ２（１３．８５度）に如何なる整数を乗じても、複数の貫通孔Ｈ１の間隔Ｐ１（１２０度）とは一致しないよう、間隔Ｐ１を間隔Ｐ２で割り切れないような値とする。 2A, the interval P1 between the multiple through holes H1 (first through holes) is a value other than a multiple of the interval P2 between the multiple rolling elements 423. In this embodiment, as an example, the bearing 42 has 26 rolling elements 423 and three through holes H1 in the outer ring 421. The 26 rolling elements 423 and the three through holes H1 are each provided at equal pitch (equal intervals) in the circumferential direction of the outer ring 421. Therefore, the interval P1 between the three through holes H1 in the circumferential direction of the outer ring 421 is 120 degrees (= 360 degrees ÷ 3), and the interval P2 between the 26 rolling elements 423 in the circumferential direction of the outer ring 421 is 13.85 degrees (= 360 degrees ÷ 26). Here, the interval P1 is the center-to-center distance of two circumferentially adjacent through holes H1 of the outer ring 421 expressed as an angle around the rotation axis Ax1, and similarly, the interval P2 is the center-to-center distance of two circumferentially adjacent rolling elements 423 of the outer ring 421 expressed as an angle around the rotation axis Ax1. In this embodiment, the interval P1 is set to a value that cannot be divided by the interval P2 so that multiplying the interval P2 (13.85 degrees) between the multiple rolling elements 423 by any integer will not match the interval P1 (120 degrees) between the multiple through holes H1.
これにより、全ての貫通孔Ｈ１に対応する位置に同時に転動体４２３が存在することがなくなる。つまり、１つの貫通孔Ｈ１に対応する位置に１つの転動体４２３が位置する状態では、他の２つの貫通孔Ｈ１に対応する位置には転動体４２３が位置しないことになる。そのため、本実施形態に係る波動歯車装置１では、複数の貫通孔Ｈ１に複数の転動体４２３が同時に嵌る（又は抜け出す）際に生じ得るような、比較的大きな衝撃の発生を回避でき、外輪４２１及び転動体４２３等を衝撃から保護しやすい。また、全ての貫通孔Ｈ１上に同時に転動体４２３が位置する場合に比べて、転動体４２３の転動によるポンプ作用も効率的になる。 As a result, the rolling elements 423 are not present at positions corresponding to all of the through holes H1 at the same time. In other words, when one rolling element 423 is located at a position corresponding to one through hole H1, the rolling elements 423 are not located at positions corresponding to the other two through holes H1. Therefore, in the wave gear device 1 according to this embodiment, it is possible to avoid the occurrence of relatively large shocks that may occur when multiple rolling elements 423 simultaneously fit into (or come out of) multiple through holes H1, and it is easy to protect the outer ring 421 and the rolling elements 423 from shocks. In addition, the pump action caused by the rolling of the rolling elements 423 is more efficient than when the rolling elements 423 are located on all of the through holes H1 at the same time.
（４．３）表面硬度
次に、本実施形態における内歯２１及び外歯３１の表面硬度について説明する。
(4.3) Surface Hardness Next, the surface hardness of the internal teeth 21 and the external teeth 31 in this embodiment will be described.
本実施形態では、上述したように、内歯２１の表面硬度は、外歯３１の表面硬度より低い。つまり、外歯３１の表面は、内歯２１の表面よりも硬度が高い（硬い）。本開示でいう「硬度」は、物体の硬さの程度を意味し、金属の硬度は、例えば、鋼球を一定の圧力で押しつけてできるくぼみの大小で表される。具体的には、金属の硬度の一例として、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）、ブリネル硬さ（ＨＢ）、ビッカース硬さ（ＨＶ）又はショア硬さ（Ｈｓ）等がある。本実施形態では、特に断りがない限り、ビッカース硬さ（ＨＶ）により、硬度を表す。金属部品の硬度を高める（硬くする）手段としては、例えば、合金化又は熱処理等がある。 In this embodiment, as described above, the surface hardness of the internal teeth 21 is lower than that of the external teeth 31. In other words, the surface of the external teeth 31 is harder than the surface of the internal teeth 21. In this disclosure, "hardness" means the degree of hardness of an object, and the hardness of a metal is expressed, for example, by the size of a depression made by pressing a steel ball with a certain pressure. Specifically, examples of metal hardness include Rockwell hardness (HRC), Brinell hardness (HB), Vickers hardness (HV), and Shore hardness (Hs). In this embodiment, unless otherwise specified, hardness is expressed by Vickers hardness (HV). Means for increasing (hardening) the hardness of a metal part include, for example, alloying or heat treatment.
本実施形態では、可撓性外歯歯車３の外歯３１の表面は、高硬度かつ高靭性（強靭）の材質からなり、剛性内歯歯車２の内歯２１は、外歯３１に比べて硬度が低い材質からなる。本実施形態では一例として、外歯３１には、日本産業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）にて「ＳＮＣＭ４３９」と規定されているニッケルクロムモリブデン鋼に熱処理（焼き入れ焼き戻し）が施された材料が用いられる。内歯２１には、日本産業規格（ＪＩＳ）にて「ＦＣＤ８００－２」と規定されている球状黒鉛鋳鉄が用いられる。 In this embodiment, the surface of the external teeth 31 of the flexible external gear 3 is made of a material with high hardness and high toughness (strength), and the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 is made of a material with a lower hardness than the external teeth 31. In this embodiment, as an example, the external teeth 31 are made of a material that is nickel-chromium-molybdenum steel that is specified as "SNCM439" in the Japanese Industrial Standards (JIS) and is heat-treated (quenched and tempered). The internal teeth 21 are made of spheroidal graphite cast iron that is specified as "FCD800-2" in the Japanese Industrial Standards (JIS).
さらに、外歯３１に比較して相対的に低硬度となる内歯２１の表面硬度は、ＨＶ３５０以下であることが好ましい。本実施形態では一例として、内歯２１の表面硬度は、ＨＶ２５０以上、ＨＶ３５０未満の範囲で選択される。内歯２１の表面硬度の下限値は、ＨＶ２５０に限らず、例えば、ＨＶ１５０、ＨＶ１６０、ＨＶ１７０、ＨＶ１８０、ＨＶ１９０、ＨＶ２００、ＨＶ２１０、ＨＶ２２０、ＨＶ２３０又はＨＶ２４０等であってもよい。同様に、内歯２１の表面硬度の上限値は、ＨＶ３５０に限らず、例えば、ＨＶ３６０、ＨＶ３７０、ＨＶ３８０、ＨＶ３９０、ＨＶ４００、ＨＶ４１０、ＨＶ４２０、ＨＶ４３０、ＨＶ４４０又はＨＶ４５０等であってもよい。 Furthermore, the surface hardness of the internal teeth 21, which are relatively low compared to the external teeth 31, is preferably HV350 or less. In this embodiment, as an example, the surface hardness of the internal teeth 21 is selected in the range of HV250 or more and less than HV350. The lower limit of the surface hardness of the internal teeth 21 is not limited to HV250, and may be, for example, HV150, HV160, HV170, HV180, HV190, HV200, HV210, HV220, HV230, or HV240. Similarly, the upper limit of the surface hardness of the internal teeth 21 is not limited to HV350, and may be, for example, HV360, HV370, HV380, HV390, HV400, HV410, HV420, HV430, HV440, or HV450.
これに対して、内歯２１に比較して相対的に高硬度となる外歯３１の表面硬度は、ＨＶ３８０以上であることが好ましい。本実施形態では一例として、外歯３１の表面硬度は、ＨＶ３８０以上、ＨＶ４５０以下の範囲で選択される。外歯３１の表面硬度の下限値は、ＨＶ３８０に限らず、例えば、ＨＶ２８０、ＨＶ２９０、ＨＶ３００、ＨＶ３１０、ＨＶ３２０、ＨＶ３３０、ＨＶ３４０、ＨＶ３５０、ＨＶ３６０又はＨＶ３７０等であってもよい。同様に、内歯２１の表面硬度の上限値は、ＨＶ４５０に限らず、例えば、ＨＶ４６０、ＨＶ４７０、ＨＶ４８０、ＨＶ４９０、ＨＶ５００、ＨＶ５１０、ＨＶ５２０、ＨＶ５３０、ＨＶ５４０又はＨＶ５５０等であってもよい。 In contrast, the surface hardness of the external teeth 31, which are relatively hard compared to the internal teeth 21, is preferably HV380 or more. In this embodiment, as an example, the surface hardness of the external teeth 31 is selected in the range of HV380 or more and HV450 or less. The lower limit of the surface hardness of the external teeth 31 is not limited to HV380, and may be, for example, HV280, HV290, HV300, HV310, HV320, HV330, HV340, HV350, HV360, or HV370. Similarly, the upper limit of the surface hardness of the internal teeth 21 is not limited to HV450, and may be, for example, HV460, HV470, HV480, HV490, HV500, HV510, HV520, HV530, HV540, or HV550.
また、本実施形態では、内歯２１の表面硬度と外歯３１の表面硬度との差分は、ＨＶ５０以上である。つまり、外歯３１の表面硬度は、内歯２１の表面硬度に比較して、ＨＶ５０以上、高く設定されている。要するに、例えば、内歯２１の表面硬度がＨＶ３５０であれば、外歯３１の表面硬度はＨＶ４００以上である。また、外歯３１の表面硬度がＨＶ３８０であれば、内歯２１の表面硬度がＨＶ３３０以下である。内歯２１の表面硬度と外歯３１の表面硬度との差分は、ＨＶ５０以上に限らず、例えば、ＨＶ２０以上、ＨＶ３０以上又はＨＶ４０以上であってもよい。さらに、内歯２１の表面硬度と外歯３１の表面硬度との差分は、より大きい方が好ましく、例えば、ＨＶ６０以上、ＨＶ７０以上、ＨＶ８０以上、ＨＶ９０以上又はＨＶ１００以上であることがより好ましい。内歯２１の表面硬度と外歯３１の表面硬度との差分がＨＶ１００以上であるとすれば、内歯２１の表面硬度がＨＶ３５０のとき、外歯３１の表面硬度はＨＶ４５０以上である。 In addition, in this embodiment, the difference between the surface hardness of the internal teeth 21 and the surface hardness of the external teeth 31 is HV50 or more. In other words, the surface hardness of the external teeth 31 is set to be higher than the surface hardness of the internal teeth 21 by HV50 or more. In short, for example, if the surface hardness of the internal teeth 21 is HV350, the surface hardness of the external teeth 31 is HV400 or more. Also, if the surface hardness of the external teeth 31 is HV380, the surface hardness of the internal teeth 21 is HV330 or less. The difference between the surface hardness of the internal teeth 21 and the surface hardness of the external teeth 31 is not limited to HV50 or more, and may be, for example, HV20 or more, HV30 or more, or HV40 or more. Furthermore, it is preferable that the difference between the surface hardness of the internal teeth 21 and the surface hardness of the external teeth 31 is larger, and it is more preferable that it is, for example, HV60 or more, HV70 or more, HV80 or more, HV90 or more, or HV100 or more. If the difference between the surface hardness of the internal teeth 21 and the surface hardness of the external teeth 31 is HV100 or more, when the surface hardness of the internal teeth 21 is HV350, the surface hardness of the external teeth 31 is HV450 or more.
上記の通り、本実施形態においては、内歯２１の表面硬度は外歯３１の表面硬度より低く設定されている。そのため、波動歯車装置１の作動時において、内歯２１と外歯３１とが接触すると、相対的に表面硬度が低い内歯２１が、外歯３１に比較して積極的に摩耗する。表面硬度が異なる２つの部品（内歯２１及び外歯３１）が接触するときに、相対的に軟質である内歯２１の摩耗が進行することで、相対的に硬質である外歯３１の摩耗が抑制される。つまり、波動歯車装置１の使用初期の段階で、内歯２１の歯面が適度に摩耗することで、内歯２１と外歯３１との間の真実接触面積が拡大され、面圧が低下するので、外歯３１の摩耗は生じにくくなる。しかも、本実施形態のように内歯２１の表面硬度がＨＶ３５０以下である場合、内歯２１と外歯３１との接触により、内歯２１の欠け又は摩耗等によって異物Ｘ１が発生するとしても、この異物Ｘ１は比較的軟質である。要するに、波動歯車装置１の使用初期に生じやすい摩耗による異物Ｘ１を、比較的軟質である内歯２１から出る軟質の異物Ｘ１とすることで、例えば、ベアリング４２に異物Ｘ１が入り込んでもベアリング４２へのダメージを抑えることができる。結果的に、例えば、ベアリング４２へのダメージが大きくなる硬質の異物Ｘ１の発生量等が抑制される。特に、内歯２１の表面硬度と外歯３１の表面硬度との差分が、ＨＶ５０以上のように、比較的大きな値であると、上記効果が顕著である。 As described above, in this embodiment, the surface hardness of the internal teeth 21 is set lower than that of the external teeth 31. Therefore, when the internal teeth 21 and the external teeth 31 come into contact during operation of the wave gear device 1, the internal teeth 21, which have a relatively low surface hardness, wear more aggressively than the external teeth 31. When two parts (internal teeth 21 and external teeth 31) with different surface hardness come into contact, the wear of the relatively soft internal teeth 21 progresses, suppressing the wear of the relatively hard external teeth 31. In other words, at the initial stage of use of the wave gear device 1, the tooth surface of the internal teeth 21 wears moderately, expanding the real contact area between the internal teeth 21 and the external teeth 31 and reducing the surface pressure, making it difficult for the external teeth 31 to wear. Moreover, when the surface hardness of the internal teeth 21 is HV350 or less as in this embodiment, even if foreign matter X1 is generated due to chipping or wear of the internal teeth 21 caused by contact between the internal teeth 21 and the external teeth 31, this foreign matter X1 is relatively soft. In short, by making the foreign matter X1 that is likely to occur due to wear in the early stages of use of the wave gear device 1 into soft foreign matter X1 that comes out of the relatively soft internal teeth 21, damage to the bearing 42 can be suppressed, for example, even if the foreign matter X1 gets into the bearing 42. As a result, for example, the amount of hard foreign matter X1 that is generated that causes significant damage to the bearing 42 is suppressed. In particular, when the difference between the surface hardness of the internal teeth 21 and the surface hardness of the external teeth 31 is a relatively large value, such as HV50 or more, the above effect is remarkable.
さらに、内歯２１の材料として球状黒鉛鋳鉄を用いることで、内歯２１の初期摩耗時において、内歯２１と外歯３１との歯面の焼き付き抑制の効果を期待できる。これにより、内歯２１と外歯３１との噛み合い部位における潤滑効果が得られ、波動歯車装置１における動力伝達効率を向上させることができる。 Furthermore, by using spheroidal graphite cast iron as the material for the internal teeth 21, it is expected that the effect of suppressing seizure of the tooth surfaces of the internal teeth 21 and the external teeth 31 during initial wear of the internal teeth 21 can be achieved. This provides a lubricating effect at the meshing points between the internal teeth 21 and the external teeth 31, and improves the power transmission efficiency of the strain wave gear device 1.
内歯２１及び外歯３１の表面硬度がビッカース硬さ（ＨＶ）で規定されることは必須ではなく、その他の硬度、例えば、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）、ブリネル硬さ（ＨＢ）又はショア硬さ（Ｈｓ）で、内歯２１及び外歯３１の表面硬度が規定されてもよい。 It is not essential that the surface hardness of the internal teeth 21 and the external teeth 31 be specified in terms of Vickers hardness (HV), and the surface hardness of the internal teeth 21 and the external teeth 31 may be specified in terms of other hardnesses, such as Rockwell hardness (HRC), Brinell hardness (HB) or Shore hardness (Hs).
具体的に、ロックウェル硬さで表面硬度が規定される場合、内歯２１の表面硬度は、ＨＲＣ３０以下であることが好ましい。一例として、内歯２１の表面硬度は、ＨＲＣ２０以上、ＨＲＣ３０未満の範囲で選択される。内歯２１の表面硬度の下限値は、ＨＲＣ２０に限らず、例えば、ＨＲＣ１０、ＨＲＣ１５又はＨＲＣ２５等であってもよい。同様に、内歯２１の表面硬度の上限値は、ＨＲＣ３０に限らず、例えば、ＨＲＣ３５、ＨＲＣ４０又はＨＲＣ４５等であってもよい。 Specifically, when the surface hardness is defined by Rockwell hardness, it is preferable that the surface hardness of the internal teeth 21 is HRC30 or less. As an example, the surface hardness of the internal teeth 21 is selected in the range of HRC20 or more and less than HRC30. The lower limit of the surface hardness of the internal teeth 21 is not limited to HRC20, and may be, for example, HRC10, HRC15, or HRC25. Similarly, the upper limit of the surface hardness of the internal teeth 21 is not limited to HRC30, and may be, for example, HRC35, HRC40, or HRC45.
これに対して、外歯３１の表面硬度は、ＨＲＣ４０以上であることが好ましい。一例として、外歯３１の表面硬度は、ＨＲＣ４０以上、ＨＲＣ６０以下の範囲で選択される。外歯３１の表面硬度の下限値は、ＨＲＣ４０に限らず、例えば、ＨＲＣ３０又はＨＲＣ３５等であってもよい。同様に、外歯３１の表面硬度の上限値は、ＨＲＣ６０に限らず、例えば、ＨＲＣ５０、ＨＲＣ５５、ＨＲＣ６５、ＨＲＣ７０又はＨＲＣ７５等であってもよい。 In contrast, the surface hardness of the external teeth 31 is preferably HRC40 or more. As an example, the surface hardness of the external teeth 31 is selected in the range of HRC40 or more and HRC60 or less. The lower limit of the surface hardness of the external teeth 31 is not limited to HRC40, and may be, for example, HRC30 or HRC35. Similarly, the upper limit of the surface hardness of the external teeth 31 is not limited to HRC60, and may be, for example, HRC50, HRC55, HRC65, HRC70, HRC75, etc.
（４．４）歯筋修整
次に、本実施形態における内歯２１及び外歯３１の歯筋修整について説明する。
(4.4) Tooth Lead Modification Next, the tooth lead modification of the internal teeth 21 and the external teeth 31 in this embodiment will be described.
前提として、内歯２１は、図１Ｂに示すように、歯底２１２及び歯先２１３を有する。内歯２１は、剛性内歯歯車２の内周面に設けられているので、内歯２１の歯底２１２が剛性内歯歯車２の内周面に相当し、歯先２１３は剛性内歯歯車２の内周面から内側（剛性内歯歯車２の中心）に向けて突出する。 As a premise, the internal teeth 21 have a tooth bottom 212 and a tooth tip 213, as shown in FIG. 1B. The internal teeth 21 are provided on the inner peripheral surface of the rigid internal gear 2, so the tooth bottom 212 of the internal teeth 21 corresponds to the inner peripheral surface of the rigid internal gear 2, and the tooth tip 213 protrudes inward from the inner peripheral surface of the rigid internal gear 2 (toward the center of the rigid internal gear 2).
一方、外歯３１は、図１Ｂに示すように、歯底３１２及び歯先３１３を有する。外歯３１は、可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）の外周面に設けられているので、外歯３１の歯底３１２が可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）の外周面に相当し、歯先３１３は可撓性外歯歯車３（の胴部３２１）の外周面から外側に向けて突出する。 On the other hand, as shown in FIG. 1B, the external teeth 31 have a tooth bottom 312 and a tooth tip 313. The external teeth 31 are provided on the outer peripheral surface of the flexible external gear 3 (body portion 321), so the tooth bottom 312 of the external teeth 31 corresponds to the outer peripheral surface of the flexible external gear 3 (body portion 321), and the tooth tip 313 protrudes outward from the outer peripheral surface of the flexible external gear 3 (body portion 321).
内歯２１と外歯３１との噛み合い位置においては、内歯２１の隣接する一対の歯先２１３間に、外歯３１の歯先３１３が挿入されるようにして、内歯２１と外歯３１とが噛み合う。このとき、内歯２１の歯底２１２には外歯３１の歯先３１３が対向し、外歯３１の歯底３１２には内歯２１の歯先２１３が対向する。そして、理想的には、内歯２１の歯底２１２と外歯３１の歯先３１３との間、外歯３１の歯底３１２と内歯２１の歯先２１３との間にはわずかながら隙間が確保される。この状態において、内歯２１と外歯３１との歯厚方向に対向する歯面同士が接触し、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との間の動力伝達がなされる。 At the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31, the internal teeth 21 and the external teeth 31 mesh with each other such that the tooth tips 313 of the external teeth 31 are inserted between a pair of adjacent tooth tips 213 of the internal teeth 21. At this time, the tooth tips 313 of the external teeth 31 face the tooth bottom 212 of the internal teeth 21, and the tooth tips 213 of the internal teeth 21 face the tooth bottom 312 of the external teeth 31. Ideally, a small gap is secured between the tooth bottom 212 of the internal teeth 21 and the tooth tips 313 of the external teeth 31, and between the tooth bottom 312 of the external teeth 31 and the tooth tips 213 of the internal teeth 21. In this state, the tooth surfaces of the internal teeth 21 and the external teeth 31 that face each other in the tooth thickness direction come into contact with each other, and power is transmitted between the rigid internal gear 2 and the flexible external gear 3.
さらに、内歯２１は、歯筋方向Ｄ１の両端部に、面取り部２１１を有している。面取り部２１１は、歯筋方向Ｄ１の両側に向けて内歯２１の突出量を小さくするＣ面であって、基本的に、内歯２１と外歯３１との噛み合いには寄与しない部位である。つまり、内歯２１の面取り部２１１は、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置においても、外歯３１に接しない。同様に、外歯３１は、歯筋方向Ｄ１の両端部に、面取り部３１１を有している。面取り部３１１は、歯筋方向Ｄ１の両側に向けて内歯２１の突出量を小さくするＣ面であって、基本的に、内歯２１と外歯３１との噛み合いには寄与しない部位である。つまり、外歯３１の面取り部３１１は、内歯２１と外歯３１との噛み合い位置においても、内歯２１に接しない。 Furthermore, the internal teeth 21 have chamfered portions 211 at both ends in the tooth trace direction D1. The chamfered portions 211 are C-faces that reduce the amount of protrusion of the internal teeth 21 toward both sides in the tooth trace direction D1, and are basically not contributing to the meshing between the internal teeth 21 and the external teeth 31. In other words, the chamfered portions 211 of the internal teeth 21 do not contact the external teeth 31 even at the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31. Similarly, the external teeth 31 have chamfered portions 311 at both ends in the tooth trace direction D1. The chamfered portions 311 are C-faces that reduce the amount of protrusion of the internal teeth 21 toward both sides in the tooth trace direction D1, and are basically not contributing to the meshing between the internal teeth 21 and the external teeth 31. In other words, the chamfered portions 311 of the external teeth 31 do not contact the internal teeth 21 even at the meshing position between the internal teeth 21 and the external teeth 31.
ここにおいて、本実施形態では、剛性内歯歯車２の内歯２１は歯筋修整部２１０を有する。つまり、波動歯車装置１は、少なくとも内歯２１に歯筋修整が施されている。内歯２１の歯筋修整部２１０は、歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に設けられている。言い換えれば、内歯２１は、内歯２１の歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に歯筋修整部２１０を有する。本実施形態では、歯筋修整部２１０は、内歯２１の歯筋方向Ｄ１の両端部に設けられている。 Here, in this embodiment, the internal teeth 21 of the rigid internal gear 2 have a tooth trace modification portion 210. In other words, in the wave gear device 1, tooth trace modification is applied to at least the internal teeth 21. The tooth trace modification portion 210 of the internal teeth 21 is provided at least on one end in the tooth trace direction D1. In other words, the internal teeth 21 have the tooth trace modification portion 210 on at least one end in the tooth trace direction D1 of the internal teeth 21. In this embodiment, the tooth trace modification portion 210 is provided on both ends of the internal teeth 21 in the tooth trace direction D1.
本開示でいう「歯筋修整」は、歯筋方向Ｄ１の修整を意味し、内歯２１の歯筋修整部２１０は、内歯２１のうちの歯筋修整が施された部位である。歯筋修整によれば、歯車の正規の歯筋形状に意図的なふくらみを付けたり、ねじれ角を変更することが可能である。歯筋修整の代表的な加工としては、クラウニングとレリービング（エンドレリーフ）とがある。クラウニングとは、歯車の歯筋方向Ｄ１の中央部が凸となるように、歯筋方向Ｄ１の中央部に向かって丸みを持たせる加工である。レリービングは、歯筋方向Ｄ１の両端部を適度に逃す加工方法である。クラウニングが中央部に向かって丸みを持たせるような歯筋方向Ｄ１の略全長にわたる加工であるのに対し、レリービングは歯筋方向Ｄ１の両端部のみを逃す加工である。クラウニングとレリービングとのいずれであっても、歯筋方向Ｄ１の両端部の歯厚を中央部より小さくすることにより、相手歯車との歯当たり位置を歯筋方向Ｄ１の中心付近に寄せることができる。このような歯筋修整により、歯車の製作誤差又は組立誤差によって歯当たりが歯筋方向Ｄ１の一端部に偏ってしまう「片当たり」を抑制し、特に歯筋方向Ｄ１の端部（歯幅端部）における応力集中が緩和されて、歯当たりが改善される。 In this disclosure, "tooth trace modification" means modification of the tooth trace direction D1, and the tooth trace modification portion 210 of the internal tooth 21 is a portion of the internal tooth 21 where the tooth trace modification has been applied. With tooth trace modification, it is possible to intentionally bulge the normal tooth trace shape of the gear or change the twist angle. Representative processes for tooth trace modification include crowning and relieving (end relief). Crowning is a process that rounds the center of the tooth trace direction D1 of the gear so that the center of the tooth trace direction D1 of the gear becomes convex. Relieving is a process that moderately relieves both ends of the tooth trace direction D1. While crowning is a process that rounds the center over almost the entire length of the tooth trace direction D1, relieving is a process that only relieves both ends of the tooth trace direction D1. Whether crowning or relieving, by making the tooth thickness at both ends in the tooth trace direction D1 smaller than at the center, the tooth contact position with the mating gear can be moved closer to the center in the tooth trace direction D1. This type of tooth trace modification suppresses "one-sided contact" in which the tooth contact is biased to one end in the tooth trace direction D1 due to manufacturing or assembly errors of the gear, and improves tooth contact by mitigating stress concentration especially at the end in the tooth trace direction D1 (tooth width end).
また、本実施形態では、可撓性外歯歯車３の外歯３１もまた、歯筋修整部３１０を有する。つまり、波動歯車装置１は、内歯２１だけでなく外歯３１にも歯筋修整が施されている。外歯の歯筋修整部２１０は、歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に設けられている。言い換えれば、外歯３１は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の少なくとも一方の端部に歯筋修整部３１０を有する。本実施形態では、歯筋修整部３１０は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の両端部に設けられている。 In addition, in this embodiment, the external teeth 31 of the flexible external gear 3 also have a tooth trace modification portion 310. In other words, in the wave gear device 1, tooth trace modification is performed not only on the internal teeth 21 but also on the external teeth 31. The tooth trace modification portion 210 of the external teeth is provided at least on one end in the tooth trace direction D1. In other words, the external teeth 31 have a tooth trace modification portion 310 at least on one end in the tooth trace direction D1 of the external teeth 31. In this embodiment, the tooth trace modification portion 310 is provided at both ends of the external teeth 31 in the tooth trace direction D1.
このように、本実施形態に係る波動歯車装置１では、内歯２１及び外歯３１の少なくとも一方は、歯筋修整部２１０，３１０を有する。歯筋修整部２１０，３１０により、内歯２１と外歯３１との過度の歯当たりによる応力集中を生じにくくでき、結果的に、内歯２１と外歯３１との歯当たりを改善できる。よって、内歯２１と外歯３１との接触に起因する欠け又は摩耗等による異物が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置１を実現できる。 In this way, in the wave gear device 1 according to this embodiment, at least one of the internal teeth 21 and the external teeth 31 has the tooth trace modification portion 210, 310. The tooth trace modification portion 210, 310 makes it possible to prevent stress concentration due to excessive tooth contact between the internal teeth 21 and the external teeth 31, and as a result, improves the tooth contact between the internal teeth 21 and the external teeth 31. Therefore, foreign matter due to chipping or wear caused by contact between the internal teeth 21 and the external teeth 31 is less likely to occur, and a wave gear device 1 that is less likely to experience a decrease in reliability can be realized.
（５）作用
次に、本実施形態に係る波動歯車装置１の作用について、より詳細に説明する。
(5) Operation Next, the operation of the strain wave gear device 1 according to this embodiment will be described in more detail.
上述したように、波動歯車装置１では、特に、長期間の使用になれば、可撓性外歯歯車３の内側にはめ込まれた波動発生器４の回転に伴い、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位にフレッティング摩耗が発生し得る。そして、フレッティング摩耗が生じると、表面の荒れ、摩耗粉による錆の発生、及び摩耗粉が波動発生器４の内側に進入することによる波動発生器４（のベアリング４２）の損傷等につながり、波動歯車装置１の信頼性に影響する可能性がある。 As described above, in the wave gear device 1, especially when used for a long period of time, fretting wear may occur at the contact points between the flexible external gear 3 and the wave generator 4 as the wave generator 4 fitted inside the flexible external gear 3 rotates. When fretting wear occurs, it may lead to rough surfaces, rust caused by wear debris, and damage to the wave generator 4 (bearing 42) due to wear debris entering the inside of the wave generator 4, which may affect the reliability of the wave gear device 1.
このようなフレッティング摩耗が生じる原因として、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位において、潤滑剤Ｌｂ１が不足又は枯渇する「潤滑剤切れ」が生じていることが考えられる。すなわち、そもそも可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位は、潤滑剤Ｌｂ１が不十分な状態で接触面間の微振動が生じることで、フレッティング摩耗が生じやすい環境にあると推定される。このようなフレッティング摩耗が生じやすい環境になる理由として、具体的に下記２つの理由が考えられる。 The cause of this fretting wear is thought to be a "lubricant shortage" in which the lubricant Lb1 is insufficient or depleted at the contact point between the flexible external gear 3 and the wave generator 4. In other words, it is presumed that the contact point between the flexible external gear 3 and the wave generator 4 is in an environment where fretting wear is likely to occur because micro-vibrations occur between the contact surfaces when there is insufficient lubricant Lb1. The following two specific reasons are thought to be the reasons why this environment is likely to cause fretting wear.
１つ目の理由は、可撓性外歯歯車３が頻繁に弾性変形を繰り返すことにある。つまり、波動発生器４のカム４１が１回転する間に、可撓性外歯歯車３は一方向（例えば図２Ａの上下方向）が楕円形状の長軸となる弾性変形を２回繰り返す。したがって、カム４１が高速回転することにより、可撓性外歯歯車３は高速で弾性変形を繰り返し、この弾性変形の繰り返しに伴って可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位に振動が生じやすい。結果的に、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位には、潤滑剤Ｌｂ１が不十分な状態で微振動が生じることになる。 The first reason is that the flexible external gear 3 frequently undergoes repeated elastic deformation. In other words, while the cam 41 of the wave generator 4 rotates once, the flexible external gear 3 undergoes repeated elastic deformation twice, with one direction (for example, the up and down direction in Figure 2A) becoming the major axis of the ellipse. Therefore, as the cam 41 rotates at high speed, the flexible external gear 3 undergoes repeated elastic deformation at high speed, and this repeated elastic deformation is likely to cause vibrations at the contact point between the flexible external gear 3 and the wave generator 4. As a result, micro-vibrations occur at the contact point between the flexible external gear 3 and the wave generator 4 due to insufficient lubricant Lb1.
より詳細には、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態では、可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の方向における開口面３５側の端部において、底部３２２側の端部に比較して、より大きく変形し、より楕円形状に近い形状となる。そのため、可撓性外歯歯車３に弾性変形が生じている状態で、可撓性外歯歯車３の胴部３２１の内周面３０１は、図６に示すように、回転軸Ａｘ１に対して傾斜角度θ１だけ傾斜したテーパ面３０２を含む。そして、テーパ面３０２の傾斜角度θ１は、可撓性外歯歯車３の弾性変形に伴って変化する。つまり、可撓性外歯歯車３を開口面３５側から見たときに、楕円形状の長軸方向の両端部にてテーパ面３０２の傾斜角度θ１は最大となり（図６の「長軸側」）、楕円形状の短軸方向の両端部にてテーパ面３０２の傾斜角度θ１は最小となる（図６の「短軸側」）。そのため、可撓性外歯歯車３が頻繁に弾性変形を繰り返すことで、テーパ面３０２の傾斜角度θ１も高速に変化し、これにより、可撓性外歯歯車３の内周面３０１（テーパ面３０２）が、外輪４２１の外周面４２４を繰り返し打撃するように振動する。このように、打撃を伴う微振動が生じることで、結果的に、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位には、フレッティング摩耗が生じやすくなる。 More specifically, when elastic deformation occurs in the flexible external gear 3, the flexible external gear 3 is deformed more at the end on the opening surface 35 side in the direction of the rotation axis Ax1 than at the end on the bottom 322 side, and becomes closer to an elliptical shape. Therefore, when elastic deformation occurs in the flexible external gear 3, the inner surface 301 of the body 321 of the flexible external gear 3 includes a tapered surface 302 inclined by an inclination angle θ1 with respect to the rotation axis Ax1, as shown in FIG. 6. The inclination angle θ1 of the tapered surface 302 changes with the elastic deformation of the flexible external gear 3. In other words, when the flexible external gear 3 is viewed from the opening surface 35 side, the inclination angle θ1 of the tapered surface 302 is maximum at both ends in the major axis direction of the elliptical shape (the "major axis side" in FIG. 6), and the inclination angle θ1 of the tapered surface 302 is minimum at both ends in the minor axis direction of the elliptical shape (the "minor axis side" in FIG. 6). Therefore, as the flexible external gear 3 frequently undergoes elastic deformation, the inclination angle θ1 of the tapered surface 302 also changes rapidly, causing the inner circumferential surface 301 (tapered surface 302) of the flexible external gear 3 to vibrate so as to repeatedly strike the outer circumferential surface 424 of the outer ring 421. As a result, fretting wear is likely to occur at the contact points between the flexible external gear 3 and the wave generator 4 due to the generation of micro-vibrations accompanied by strikes.
２つ目の理由は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の相対回転が低速であることにある。つまり、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１の影響により、波動発生器４のカム４１が回転して外輪４２１及び可撓性外歯歯車３が弾性変形するのに伴い、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間には相対回転が生じ得る。しかしながら、この相対回転は、例えば、カム４１の回転数の数千分の１又は数百分の１程度の低速回転である。そのため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１においては、当該相対回転により潤滑剤Ｌｂ１が流動することは期待できず、その接触部位に潤滑剤Ｌｂ１による膜（油膜）が形成されるには不利な環境にある。にもかかわらず、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間には相対回転が生じ得ることで、外輪４２１と可撓性外歯歯車３とが相対的に擦れ合うことになり、フレッティング摩耗が生じやすい環境となる。 The second reason is that the relative rotation between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 is slow. In other words, due to the influence of the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, the cam 41 of the wave generator 4 rotates, and the outer ring 421 and the flexible external gear 3 elastically deform, and as a result, a relative rotation may occur between the outer ring 421 and the flexible external gear 3. However, this relative rotation is a low-speed rotation, for example, about one thousandth or one hundredth of the rotation speed of the cam 41. Therefore, in the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, it is not expected that the lubricant Lb1 will flow due to the relative rotation, and the environment is unfavorable for the formation of a film (oil film) of the lubricant Lb1 at the contact portion. Nevertheless, since a relative rotation may occur between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, the outer ring 421 and the flexible external gear 3 will rub against each other relatively, creating an environment in which fretting wear is likely to occur.
本実施形態に係る波動歯車装置１では、上述したような理由によりフレッティング摩耗が生じやすい環境にある外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の接触部位に対して、潤滑剤Ｌｂ１を強制的に供給することが可能である。すなわち、波動歯車装置１は、可撓性外歯歯車３と波動発生器４との接触部位に対して、潤滑剤Ｌｂ１を貫通孔Ｈ１経由で供給可能とすることで、接触部位に十分な潤滑剤Ｌｂ１を維持する。このようにして、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位において潤滑剤Ｌｂ１が不足又は枯渇する「潤滑剤切れ」を防止することにより、フレッティング摩耗の発生を抑制する。 In the wave gear device 1 according to this embodiment, it is possible to forcibly supply lubricant Lb1 to the contact area between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, which is in an environment where fretting wear is likely to occur for the reasons described above. In other words, the wave gear device 1 maintains sufficient lubricant Lb1 at the contact area by making it possible to supply lubricant Lb1 to the contact area between the flexible external gear 3 and the wave generator 4 via the through hole H1. In this way, the occurrence of fretting wear is suppressed by preventing "lubricant shortage," in which the lubricant Lb1 becomes insufficient or depleted at the contact area between the outer ring 421 and the flexible external gear 3.
その結果、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位の表面は潤滑剤Ｌｂ１で覆われた状態となり、フレッティング摩耗の発生が抑制される。よって、本実施形態に係る波動歯車装置１では、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間のフレッティング摩耗に起因する不具合が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置１を提供可能である。そして、本実施形態に係る波動歯車装置１は、特に長期間の使用に際しても信頼性の低下が生じにくいため、ひいては、波動歯車装置１の伝達効率の改善、長寿命化、及び高性能化にもつながる。 As a result, the surface of the contact area between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 is covered with the lubricant Lb1, suppressing the occurrence of fretting wear. Therefore, in the wave gear device 1 according to this embodiment, it is possible to provide a wave gear device 1 in which malfunctions caused by fretting wear between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 are less likely to occur, and in which reliability is less likely to decrease. Furthermore, the wave gear device 1 according to this embodiment is less likely to experience a decrease in reliability, especially during long-term use, which ultimately leads to improved transmission efficiency, longer life, and higher performance of the wave gear device 1.
すなわち、波動歯車装置１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との接触部位に潤滑剤Ｌｂ１が供給されるので、可撓性外歯歯車３の変形追随性が阻害されにくく、動力伝達効率の向上、及びベアリング４２に掛かる荷重が低減することによる長寿命化等につながる。さらに、フレッティング摩耗によって生じる摩耗粉がベアリング４２等に入り込むことも防止されるので、摩耗粉の噛み込みによる圧痕を起点にした損傷（表面起点型のフレーキング）の発生も低減する。そのため、波動歯車装置１として、長寿命化及び高性能化が期待される。 In other words, in the wave gear device 1, lubricant Lb1 is supplied to the contact area between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, so the deformation followability of the flexible external gear 3 is not easily hindered, leading to improved power transmission efficiency and a longer life due to a reduced load on the bearing 42. Furthermore, wear powder generated by fretting wear is prevented from entering the bearing 42, etc., so the occurrence of damage originating from indentations caused by the biting of wear powder (surface-originating flaking) is also reduced. As a result, the wave gear device 1 is expected to have a longer life and higher performance.
特に、外輪４２１の周方向の一部に着目した場合、アクチュエータ１００の外郭の下部にのみ潤滑剤溜まりが存在する構成では（図４参照）、貫通孔Ｈ１が無ければ、当該着目部位が潤滑剤溜まりを通過する際にのみ、隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１が浸入し得る。そして、外輪４２１の回転は、内輪４２２の回転に比較して低速であるため、隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１が浸入し得る頻度は低くなる。これに対して、本実施形態に係る波動歯車装置１では、貫通孔Ｈ１が設けられていることで、外輪４２１の着目部位が潤滑剤溜まりを通過する際に外輪４２１と内輪４２２との間に潤滑剤Ｌｂ１が補充されるだけで、隙間Ｘ１についても潤滑剤Ｌｂ１が供給される。つまり、外輪４２１と内輪４２２との間に補充された潤滑剤Ｌｂ１が、貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１へと供給されることになるので、外輪４２１の全周において、可撓性外歯歯車３との接触部位の「潤滑剤切れ」が生じにくくなる。 In particular, when focusing on a portion of the circumferential direction of the outer ring 421, in a configuration in which the lubricant reservoir exists only in the lower part of the outer casing of the actuator 100 (see FIG. 4), if there is no through hole H1, the lubricant Lb1 can enter the gap X1 only when the portion of interest passes through the lubricant reservoir. And because the rotation speed of the outer ring 421 is slower than that of the inner ring 422, the frequency with which the lubricant Lb1 can enter the gap X1 is low. In contrast, in the wave gear device 1 according to this embodiment, since the through hole H1 is provided, the lubricant Lb1 is simply replenished between the outer ring 421 and the inner ring 422 when the portion of interest of the outer ring 421 passes through the lubricant reservoir, and the lubricant Lb1 is also supplied to the gap X1. In other words, the lubricant Lb1 replenished between the outer ring 421 and the inner ring 422 is supplied to the gap X1 through the through hole H1, so that "lubricant shortage" is less likely to occur at the contact points with the flexible external gear 3 around the entire circumference of the outer ring 421.
また、本実施形態では、ベアリング４２が動作して複数の転動体４２３が回転すると、転動体４２３がポンプとして機能することで、潤滑剤Ｌｂ１を貫通孔Ｈ１経由で隙間Ｘ１に強制的に送り込むことが可能である。さらに、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との少なくとも一方における隙間Ｘ１に臨む面（本実施形態では可撓性外歯歯車３の内周面３０１）には、外輪４２１の周方向に延びる溝３０３が形成されている。これらの構成によれば、貫通孔Ｈ１経由で隙間Ｘ１に供給される潤滑剤Ｌｂ１は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１の全域に広がりやすくなり、当該隙間Ｘ１での潤滑剤切れを効率的に解消可能である。さらには、可撓性外歯歯車３が弾性変形を繰り返すことで、テーパ面３０２の傾斜角度θ１が高速に変化することも、当該隙間Ｘ１において潤滑剤Ｌｂ１が広がることに寄与する。そして、潤滑剤切れの抑制だけでなく、例えば、潤滑剤Ｌｂ１が硬化しやすい低温環境下での波動歯車装置１の始動性の改善をも図ることができる。 In addition, in this embodiment, when the bearing 42 operates and the multiple rolling elements 423 rotate, the rolling elements 423 function as a pump, making it possible to forcibly send the lubricant Lb1 into the gap X1 via the through hole H1. Furthermore, a groove 303 extending in the circumferential direction of the outer ring 421 is formed on the surface facing the gap X1 of at least one of the outer ring 421 and the flexible external gear 3 (in this embodiment, the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3). With these configurations, the lubricant Lb1 supplied to the gap X1 via the through hole H1 is easily spread throughout the entire gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, making it possible to efficiently eliminate the shortage of lubricant in the gap X1. Furthermore, the inclination angle θ1 of the tapered surface 302 changes rapidly as the flexible external gear 3 repeatedly undergoes elastic deformation, which also contributes to the spread of the lubricant Lb1 in the gap X1. This not only prevents the lubricant from running out, but also improves the starting performance of the strain wave gear device 1, for example, in low-temperature environments where the lubricant Lb1 tends to harden.
（６）製造方法
本実施形態に係る波動歯車装置１を製造するに際しては、特に外輪４２１の製造に当たり、貫通孔Ｈ１を設けたことによる強度低下を回避する対策を施すことが好ましい。
(6) Manufacturing Method When manufacturing the strain wave gear device 1 according to this embodiment, particularly when manufacturing the outer ring 421, it is preferable to take measures to avoid a decrease in strength due to the provision of the through hole H1.
一例として、貫通孔Ｈ１を形成する孔あけ工程後に、外輪４２１の（特に転動面となる内周面４２５）の表面加工を行う表面加工工程を行うことが好ましい。つまり、貫通孔Ｈ１が外輪４２１の割れの起点にならないように、外輪４２１における貫通孔Ｈ１周辺に圧縮残留応力を残すことが好ましい。そのために、外輪４２１に焼き入れ等の表面加工工程を行う前に、貫通孔Ｈ１を形成し、熱処理による圧縮残留応力を残すことが好ましい。あるいは、熱処理後に、外輪４２１における貫通孔Ｈ１周辺に、小さな球状投射材を投射することにより表面に改質硬化を与えるショットピーニング加工等を施すことにより、外輪４２１の疲労強度を向上させてもよい。 As an example, after the drilling process to form the through hole H1, it is preferable to perform a surface processing process to process the surface of the outer ring 421 (particularly the inner peripheral surface 425 that becomes the rolling surface). In other words, it is preferable to leave compressive residual stress around the through hole H1 in the outer ring 421 so that the through hole H1 does not become the starting point of cracks in the outer ring 421. For this reason, it is preferable to form the through hole H1 and leave compressive residual stress due to heat treatment before performing a surface processing process such as hardening on the outer ring 421. Alternatively, after the heat treatment, the fatigue strength of the outer ring 421 may be improved by performing a shot peening process or the like in which small spherical projection material is projected around the through hole H1 in the outer ring 421 to give the surface a modified hardening.
（７）適用例
次に、本実施形態に係る波動歯車装置１及びアクチュエータ１００の適用例について、図７を参照して説明する。
(7) Application Examples Next, application examples of the strain wave gear device 1 and the actuator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.
図７は、本実施形態に係る波動歯車装置１を用いたロボット９の一例を示す断面図である。このロボット９は、水平多関節ロボット、いわゆるスカラ（SCARA：Selective Compliance Assembly Robot Arm）型ロボットである。 Figure 7 is a cross-sectional view showing an example of a robot 9 using the strain wave gear device 1 according to this embodiment. This robot 9 is a horizontal articulated robot, a so-called SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) type robot.
図７に示すように、ロボット９は、２つの波動歯車装置１と、リンク９１と、を備えている。２つの波動歯車装置１は、ロボット９における２箇所の関節部にそれぞれ設けられている。リンク９１は、２箇所の関節部を連結する。図７の例では、波動歯車装置１は、カップ型ではなく、シルクハット型の波動歯車装置からなる。つまり、図７に例示する波動歯車装置１では、シルクハット状に形成された可撓性外歯歯車３を用いている。 As shown in FIG. 7, the robot 9 is equipped with two wave gear devices 1 and a link 91. The two wave gear devices 1 are provided at two joints in the robot 9, respectively. The link 91 connects the two joints. In the example of FIG. 7, the wave gear device 1 is a top hat type wave gear device, rather than a cup type. In other words, the wave gear device 1 illustrated in FIG. 7 uses a flexible external gear 3 formed in a top hat shape.
（８）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、本開示で参照する図面は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
(8) Modifications The first embodiment is merely one of various embodiments of the present disclosure. Various modifications of the first embodiment are possible depending on the design, etc., as long as the object of the present disclosure can be achieved. In addition, all drawings referred to in this disclosure are schematic drawings, and the ratios of the sizes and thicknesses of the components in the drawings do not necessarily reflect the actual dimensional ratios. Modifications of the first embodiment are listed below. The modifications described below can be applied in appropriate combination.
図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂは、実施形態１の変形例を示し、図５Ａに相当する断面図である。 Figures 8A, 8B, 9A, and 9B show modified examples of embodiment 1 and are cross-sectional views corresponding to Figure 5A.
図８Ａに示す第１変形例では、貫通孔Ｈ１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数の転動体４２３の中心からずれた位置にある。図８Ａの例では、貫通孔Ｈ１は、転動体４２３の中心から開口面３５側にずれた位置、つまり歯筋方向Ｄ１において転動体４２３の中心と開口面３５との間の位置に配置されている。この構成によれば、貫通孔Ｈ１が形成された部材（ここでは外輪４２１）に転動体４２３からラジアル方向に大きな荷重が掛かったとしても、当該荷重は貫通孔Ｈ１の周辺には作用しにくく、貫通孔Ｈ１を起点とする割れ等が生じにくいという利点がある。 In the first modified example shown in FIG. 8A, the through hole H1 is located at a position offset from the center of the multiple rolling elements 423 in a direction parallel to the rotation axis Ax1 (tooth trace direction D1). In the example of FIG. 8A, the through hole H1 is located at a position offset from the center of the rolling elements 423 toward the opening surface 35, that is, at a position between the center of the rolling elements 423 and the opening surface 35 in the tooth trace direction D1. With this configuration, even if a large load is applied in the radial direction from the rolling elements 423 to the member in which the through hole H1 is formed (here, the outer ring 421), the load is unlikely to act on the periphery of the through hole H1, which has the advantage that cracks and the like starting from the through hole H1 are unlikely to occur.
図８Ｂに示す第２変形例では、貫通孔Ｈ１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数箇所に設けられている。図８Ｂの例では、貫通孔Ｈ１は、歯筋方向Ｄ１において転動体４２３の中心の両側となる位置に配置されている。 In the second modified example shown in FIG. 8B, the through holes H1 are provided at multiple locations in a direction parallel to the rotation axis Ax1 (tooth trace direction D1). In the example of FIG. 8B, the through holes H1 are arranged at positions on both sides of the center of the rolling element 423 in the tooth trace direction D1.
図９Ａに示す第３変形例、及び図９Ｂに示す第４変形例では、いずれも貫通孔Ｈ１は、ラジアル方向において、隙間Ｘ１側の開口面積が、隙間Ｘ１とは反対側の開口面積より小さい。すなわち、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１においては、隙間Ｘ１側となる外周面４２４側の貫通孔Ｈ１の開口面積は、隙間Ｘ１とは反対側となる内周面４２５側の貫通孔Ｈ１の開口面積よりも小さい。図９Ａの例では、貫通孔Ｈ１は、その内周面に段差が設けられ、当該段差より外周面４２４側（隙間Ｘ１側）において、当該段差よりも内周面４２５側よりも径が小さくなるように形成されている。図９Ｂの例では、貫通孔Ｈ１は、その内周面がテーパ状に形成され、外周面４２４側（隙間Ｘ１側）ほど径が小さくなるように形成されている。さらに、他の例として、段差が複数設けられ、３段階以上で貫通孔Ｈ１の径が変化してもよい。 9A and 9B, the through hole H1 has an opening area on the gap X1 side smaller than the opening area on the opposite side of the gap X1 in the radial direction. That is, in the (first) through hole H1 provided in the outer ring 421, the opening area of the through hole H1 on the outer peripheral surface 424 side, which is the gap X1 side, is smaller than the opening area of the through hole H1 on the inner peripheral surface 425 side, which is the opposite side of the gap X1. In the example of FIG. 9A, the through hole H1 has a step on its inner peripheral surface, and is formed so that the diameter is smaller on the outer peripheral surface 424 side (gap X1 side) than the step on the inner peripheral surface 425 side. In the example of FIG. 9B, the through hole H1 has an inner peripheral surface formed in a tapered shape, and is formed so that the diameter becomes smaller toward the outer peripheral surface 424 side (gap X1 side). Furthermore, as another example, multiple steps may be provided, and the diameter of the through hole H1 may change in three or more steps.
第３変形例及び第４変形例のように、貫通孔Ｈ１の隙間Ｘ１側の開口面積が、隙間Ｘ１とは反対側の開口面積より小さいことで、貫通孔Ｈ１を通して隙間Ｘ１に供給される潤滑剤Ｌｂ１の圧力を高めることが可能である。つまり、貫通孔Ｈ１における潤滑剤Ｌｂ１の出口側が絞られていることで、貫通孔Ｈ１から隙間Ｘ１に吐出される潤滑剤Ｌｂ１の圧力を高め、より効率的に、潤滑剤Ｌｂ１を隙間Ｘ１に供給することが可能である。 As in the third and fourth modified examples, the opening area of the through hole H1 on the side of the gap X1 is smaller than the opening area on the opposite side of the gap X1, making it possible to increase the pressure of the lubricant Lb1 supplied to the gap X1 through the through hole H1. In other words, by narrowing the outlet side of the lubricant Lb1 in the through hole H1, it is possible to increase the pressure of the lubricant Lb1 discharged from the through hole H1 to the gap X1, and to more efficiently supply the lubricant Lb1 to the gap X1.
また、このように貫通孔Ｈ１の開口面積が一定でない場合には、開口面積が最大となる部位（隙間Ｘ１とは反対側）において、貫通孔Ｈ１の径φ１が、転動体４２３の径φ２の０．１倍以下、又は１．０ｍｍ以下のいずれか小さい方であることが好ましい。 In addition, when the opening area of the through hole H1 is not constant in this manner, it is preferable that the diameter φ1 of the through hole H1 at the location where the opening area is maximum (the side opposite the gap X1) is either 0.1 times the diameter φ2 of the rolling element 423 or 1.0 mm or less, whichever is smaller.
また、内歯２１及び外歯３１について歯形修整が施されていることは、波動歯車装置１に必須の構成ではない。例えば、内歯２１と外歯３１との少なくとも一方について、歯形修整が施されていなくてもよい。 Furthermore, it is not essential for the wave gear device 1 that the internal teeth 21 and the external teeth 31 are modified in tooth profile. For example, at least one of the internal teeth 21 and the external teeth 31 does not need to be modified in tooth profile.
また、ラジアル方向において、複数の転動体４２３の軌道と、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１の開口面との間に所定値以上の距離が確保されることは、波動歯車装置１に必須の構成ではない。つまり、転動体４２３が貫通孔Ｈ１に対応する位置に存在する状態で、貫通孔Ｈ１の開口面と転動体４２３との間に隙間が生じず、転動体４２３によって貫通孔Ｈ１が閉塞されてもよい。 Furthermore, it is not essential for the wave gear device 1 that a distance of a predetermined value or more is ensured between the orbits of the multiple rolling elements 423 and the opening surface of the (first) through hole H1 provided in the outer ring 421 in the radial direction. In other words, when the rolling elements 423 are present at a position corresponding to the through hole H1, no gap is generated between the opening surface of the through hole H1 and the rolling elements 423, and the through hole H1 may be blocked by the rolling elements 423.
また、ベアリング４２において、各転動体４２３が４点支持されていることも、波動歯車装置１に必須の構成ではなく、例えば、各転動体４２３が２点支持される構成であってもよい。 Furthermore, the fact that each rolling element 423 is supported at four points in the bearing 42 is not a necessary configuration for the wave gear device 1; for example, each rolling element 423 may be supported at two points.
また、波動歯車装置１は、実施形態１で説明したカップ型に限らず、例えば、シルクハット型、リング型、ディファレンシャル型、フラット型（パンケーキ型）又はシールド型等であってもよい。例えば、図７に例示するようなシルクハット型の波動歯車装置１であっても、カップ型と同様に、歯筋方向Ｄ１の一方に開口面３５を有する筒状の可撓性外歯歯車３を有する。つまり、シルクハット状の可撓性外歯歯車３は、回転軸Ａｘ１の一方側の端部にフランジ部を有し、フランジ部とは反対側の端部に開口面３５を有する。シルクハット状の可撓性外歯歯車３であっても、開口面３５側の端部に、外歯３１を有し、かつ波動発生器４が嵌め込まれる。 The wave gear device 1 is not limited to the cup type described in embodiment 1, and may be, for example, a top hat type, a ring type, a differential type, a flat type (pancake type), or a shield type. For example, even a top hat type wave gear device 1 as illustrated in FIG. 7 has a cylindrical flexible external gear 3 having an opening surface 35 on one side in the tooth trace direction D1, just like the cup type. In other words, the top hat type flexible external gear 3 has a flange portion on one end of the rotation axis Ax1, and has an opening surface 35 on the end opposite the flange portion. Even the top hat type flexible external gear 3 has external teeth 31 on the end on the opening surface 35 side, and a wave generator 4 is fitted into it.
また、アクチュエータ１００の構成についても、実施形態１で説明した構成に限らず、適宜の変更が可能である。例えば、入力部１０３と、カム４１との連結構造については、スプライン連結構造に限らず、オルダム継手等が用いられてもよい。入力部１０３と、カム４１との連結構造としてオルダム継手が用いられることで、入力側の回転軸Ａｘ１と波動発生器４（カム４１）との間の芯ずれを相殺し、さらには、剛性内歯歯車２と可撓性外歯歯車３との芯ずれを相殺することができる。さらに、カム４１は、入力部１０３に対して回転軸Ａｘ１に沿って移動可能でなくてもよい。 The configuration of the actuator 100 is not limited to the configuration described in the first embodiment, and can be modified as appropriate. For example, the connection structure between the input section 103 and the cam 41 is not limited to a spline connection structure, and an Oldham coupling or the like may be used. By using an Oldham coupling as the connection structure between the input section 103 and the cam 41, it is possible to offset the misalignment between the input side rotation axis Ax1 and the wave generator 4 (cam 41), and further to offset the misalignment between the rigid internal gear 2 and the flexible external gear 3. Furthermore, the cam 41 does not have to be movable along the rotation axis Ax1 relative to the input section 103.
また、本実施形態に係る波動歯車装置１及びアクチュエータ１００の適用例は、上述したような水平多関節ロボットに限らず、例えば、水平多関節ロボット以外の産業用ロボット、又は産業用以外のロボット等であってもよい。水平多関節ロボット以外の産業用ロボットには、一例として、垂直多関節型ロボット又はパラレルリンク型ロボット等がある。産業用以外のロボットには、一例として、家庭用ロボット、介護用ロボット又は医療用ロボット等がある。 In addition, application examples of the harmonic gear device 1 and actuator 100 according to this embodiment are not limited to the horizontal multi-joint robot described above, but may be, for example, industrial robots other than horizontal multi-joint robots, or non-industrial robots. Examples of industrial robots other than horizontal multi-joint robots include vertical multi-joint robots and parallel link robots. Examples of non-industrial robots include domestic robots, nursing robots, and medical robots.
また、ベアリング４２は、深溝玉軸受に限らず、例えば、アンギュラ玉軸受等であってもよい。さらには、ベアリング４２は、玉軸受に限らず、例えば、転動体４２３がボール状でない「ころ」からなる、円筒ころ軸受、針状ころ軸受又は円錐ころ軸受等のころ軸受であってもよい。このような、ボール状（球体状）以外の転動体４２３であっても、転動体４２３が転動することにより圧力差が生じて、転動体４２３はポンプ構造として機能する。 The bearing 42 is not limited to a deep groove ball bearing, but may be, for example, an angular contact ball bearing. Furthermore, the bearing 42 is not limited to a ball bearing, but may be, for example, a roller bearing such as a cylindrical roller bearing, needle roller bearing, or tapered roller bearing, in which the rolling elements 423 are not ball-shaped (rollers). Even with such rolling elements 423 that are not ball-shaped (spherical), a pressure difference occurs when the rolling elements 423 roll, and the rolling elements 423 function as a pump structure.
また、波動歯車装置１又はアクチュエータ１００の各構成要素の材質は、金属に限らず、例えば、エンジニアリングプラスチック等の樹脂であってもよい。 In addition, the material of each component of the strain wave gear device 1 or the actuator 100 is not limited to metal, but may be, for example, a resin such as engineering plastic.
また、潤滑剤Ｌｂ１は、潤滑油（オイル）等の液状の物質に限らず、グリス等のゲル状の物質であってもよい。 The lubricant Lb1 is not limited to a liquid substance such as lubricating oil (oil), but may be a gel-like substance such as grease.
また、少なくとも外輪４２１の周方向に延びる溝３０３は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との少なくとも一方における隙間Ｘ１に臨む面に形成されていればよい。そのため、溝３０３は、可撓性外歯歯車３の内周面３０１に限らず、外輪４２１の外周面４２４に形成されていてもよいし、その両方に形成されていてもよい。 Furthermore, the groove 303 extending in the circumferential direction of at least the outer ring 421 only needs to be formed on the surface facing the gap X1 on at least one of the outer ring 421 and the flexible external gear 3. Therefore, the groove 303 is not limited to being formed on the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3, but may also be formed on the outer peripheral surface 424 of the outer ring 421, or on both.
また、貫通孔Ｈ１の数及び配置は、実施形態１で説明した数及び配置に限らない。例えば、貫通孔Ｈ１は、１つ、２つ又は４つ以上設けられていてもよい。さらに、複数の貫通孔Ｈ１が設けられる場合に、複数の貫通孔Ｈ１の間隔Ｐ１は、複数の転動体４２３の間隔Ｐ２の倍数であってもよいし、複数の貫通孔Ｈ１が等ピッチで配置されることも必須ではない。 The number and arrangement of the through holes H1 are not limited to those described in embodiment 1. For example, one, two, four or more through holes H1 may be provided. Furthermore, when multiple through holes H1 are provided, the spacing P1 between the multiple through holes H1 may be a multiple of the spacing P2 between the multiple rolling elements 423, and it is not essential that the multiple through holes H1 be arranged at equal pitch.
（実施形態２）
本実施形態に係る波動歯車装置１Ａは、図１０Ａ～図１１Ｂに示すように、貫通孔Ｈ２が、可撓性外歯歯車３の外歯３１に設けられている点で、実施形態１に係る波動歯車装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施形態１における図１Ａ及び図１Ｂに相当し、図１１Ａは、実施形態１における図２Ｂに相当する。図１１Ｂは、図１１Ａの貫通孔Ｈ２の周辺を拡大した概略図である。
(Embodiment 2)
As shown in Figures 10A to 11B, the wave gear drive 1A according to this embodiment differs from the wave gear drive 1 according to embodiment 1 in that a through hole H2 is provided in the external teeth 31 of the flexible external gear 3. Hereinafter, common reference numerals will be used to designate configurations similar to those of embodiment 1, and descriptions thereof will be omitted as appropriate. Figures 10A and 10B correspond to Figures 1A and 1B in embodiment 1, and Figure 11A corresponds to Figure 2B in embodiment 1. Figure 11B is a schematic diagram showing an enlarged view of the periphery of the through hole H2 in Figure 11A.
すなわち、本実施形態では、貫通孔Ｈ２は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３（における外歯３１）とのうちの可撓性外歯歯車３のみに設けられている。言い換えれば、本実施形態では、貫通孔Ｈ２は、可撓性外歯歯車３の外歯３１に設けられた「第２貫通孔」を含む。可撓性外歯歯車３の外歯３１部分に設けられた貫通孔Ｈ２、つまり回転軸Ａｘ１方向においてベアリング４２に対応する部位に設けられた貫通孔Ｈ２は、可撓性外歯歯車３をラジアル方向に沿って貫通する。これにより、貫通孔Ｈ２の一方の開口面は、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に面し、貫通孔Ｈ２の他方の開口面は、可撓性外歯歯車３の外歯３１における内歯２１との噛合面となる外周面に開口する。そのため、貫通孔Ｈ２は、一端が、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１につながり、他端が、外歯３１と内歯２１との間の空間につながる。したがって、外歯３１と内歯２１との間の空間は、貫通孔Ｈ２を介して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に連通する。よって、外歯３１と内歯２１との間の空間にある潤滑剤Ｌｂ１が、貫通孔Ｈ２を通して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に供給可能となる。 That is, in this embodiment, the through hole H2 is provided only in the flexible external gear 3 out of the outer ring 421 and the flexible external gear 3 (external teeth 31). In other words, in this embodiment, the through hole H2 includes a "second through hole" provided in the external teeth 31 of the flexible external gear 3. The through hole H2 provided in the external teeth 31 portion of the flexible external gear 3, that is, the through hole H2 provided in the portion corresponding to the bearing 42 in the direction of the rotation axis Ax1, penetrates the flexible external gear 3 along the radial direction. As a result, one opening surface of the through hole H2 faces the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, and the other opening surface of the through hole H2 opens to the outer peripheral surface that is the meshing surface with the internal teeth 21 in the external teeth 31 of the flexible external gear 3. Therefore, one end of the through hole H2 is connected to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3, and the other end is connected to the space between the external teeth 31 and the internal teeth 21. Therefore, the space between the external teeth 31 and the internal teeth 21 is connected to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 via the through hole H2. Therefore, the lubricant Lb1 in the space between the external teeth 31 and the internal teeth 21 can be supplied to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 through the through hole H2.
剛性内歯歯車２に対する可撓性外歯歯車３の相対的な回転時には、外歯３１の一部が内歯２１と噛み合っているので、外歯３１及び内歯２１がポンプとして機能する。つまり、外歯３１及び内歯２１がポンプ構造を構成する。本実施形態では、外歯３１と内歯２１とが噛み合うことにより、外歯３１と内歯２１との間の空間内の圧力が高められるので、外歯３１と内歯２１との間にある潤滑剤Ｌｂ１は貫通孔Ｈ２を通して隙間Ｘ１側に押し出される。このように、外歯３１及び内歯２１は、ベーンポンプのような容積型のポンプを構成し、十分な圧力でもって潤滑剤Ｌｂ１は隙間Ｘ１側に押し出すので、隙間Ｘ１内に十分な潤滑剤Ｌｂ１を供給しやすい。 During relative rotation of the flexible external gear 3 with respect to the rigid internal gear 2, some of the external teeth 31 mesh with the internal teeth 21, so that the external teeth 31 and the internal teeth 21 function as a pump. In other words, the external teeth 31 and the internal teeth 21 form a pump structure. In this embodiment, the external teeth 31 and the internal teeth 21 mesh with each other, increasing the pressure in the space between the external teeth 31 and the internal teeth 21, so that the lubricant Lb1 between the external teeth 31 and the internal teeth 21 is pushed out toward the gap X1 through the through hole H2. In this way, the external teeth 31 and the internal teeth 21 form a volumetric pump such as a vane pump, and the lubricant Lb1 is pushed out toward the gap X1 with sufficient pressure, making it easy to supply sufficient lubricant Lb1 into the gap X1.
ここで、図１０Ｂに示すように、可撓性外歯歯車３は、外歯３１の歯筋方向Ｄ１の一方に開口面３５を有する筒状である。貫通孔Ｈ２は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、外歯３１における中心と開口面３５側の端部との間に位置する。言い換えれば、貫通孔Ｈ２は、歯筋方向Ｄ１において、外歯３１の中心から開口面３５側（図１０Ｂでは右側）にずれた位置に配置されている。さらに言えば、貫通孔Ｈ２は、回転軸Ａｘ１に平行な方向において、複数の転動体４２３の中心からずれた位置にある。この構成によれば、外歯３１のうち、比較的低トルクの伝達に寄与する開口面３５寄りの部位に貫通孔Ｈ２が設けられることになる。 Here, as shown in FIG. 10B, the flexible external gear 3 is cylindrical with an opening surface 35 on one side of the tooth trace direction D1 of the external teeth 31. The through hole H2 is located between the center of the external teeth 31 and the end of the opening surface 35 in a direction parallel to the rotation axis Ax1 (tooth trace direction D1). In other words, the through hole H2 is disposed at a position shifted from the center of the external teeth 31 toward the opening surface 35 side (right side in FIG. 10B) in the tooth trace direction D1. Furthermore, the through hole H2 is located at a position shifted from the center of the multiple rolling elements 423 in a direction parallel to the rotation axis Ax1. According to this configuration, the through hole H2 is provided in a portion of the external teeth 31 closer to the opening surface 35, which contributes to the transmission of a relatively low torque.
つまり、外歯３１は、歯筋方向Ｄ１において、開口面３５側の部位が、底部３２２側の部位に比較して低トルクの伝達に使用される。そのため、貫通孔Ｈ２は、外歯３１と内歯２１とが噛み合った状態において、外歯３１のうち応力集中が生じにくい部位に設けられることになり、貫通孔Ｈ２による外歯３１の強度の低下が生じにくい。さらには、可撓性外歯歯車３の内周面３０１が、回転軸Ａｘ１に対して傾斜角度θ１だけ傾斜したテーパ面３０２を含むため、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１は、底部３２２側よりも開口面３５側において大きくなる。そのため、貫通孔Ｈ２が開口面３５側に設けられることで、貫通孔Ｈ２を通して隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１を供給しやすくなるという利点もある。 In other words, the portion of the external teeth 31 on the opening surface 35 side in the tooth trace direction D1 is used to transmit a lower torque than the portion on the bottom 322 side. Therefore, the through hole H2 is provided in a portion of the external teeth 31 where stress concentration is unlikely to occur when the external teeth 31 and the internal teeth 21 are in mesh with each other, and the strength of the external teeth 31 is unlikely to be reduced by the through hole H2. Furthermore, since the inner peripheral surface 301 of the flexible external gear 3 includes a tapered surface 302 inclined by an inclination angle θ1 with respect to the rotation axis Ax1, the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 is larger on the opening surface 35 side than on the bottom 322 side. Therefore, by providing the through hole H2 on the opening surface 35 side, there is also the advantage that it is easier to supply the lubricant Lb1 to the gap X1 through the through hole H2.
また、（第２）貫通孔Ｈ２は、外歯３１の歯底３１２及び歯先３１３のうち歯先３１３に配置されている。つまり、外歯３１は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、歯底３１２及び歯先３１３を有するところ、歯先３１３部分に貫通孔Ｈ２が形成されている。ここで、内歯２１と外歯３１とが噛み合った状態であっても、図１１Ｂに示すように、外歯３１の歯先３１３と内歯２１の歯底２１２との間にはギャップＧ１が確保されている。そのため、歯先３１３に形成された貫通孔Ｈ２の周辺には、内歯２１が接触することはなく、貫通孔Ｈ２による外輪４２１の強度の低下が生じにくい。さらに、可撓性外歯歯車３は弾性変形するので、薄肉である歯底３１２には応力集中が生じやすいところ、歯底３１２に貫通孔Ｈ２が形成される場合に比較すると、貫通孔Ｈ２が歯先３１３に形成されることで、貫通孔Ｈ２を起点とする割れ等が生じにくくなる。 The (second) through hole H2 is disposed at the tooth tip 313 of the tooth bottom 312 and tooth tip 313 of the external tooth 31. That is, as shown in Figs. 11A and 11B, the external tooth 31 has the tooth bottom 312 and tooth tip 313, and the through hole H2 is formed at the tooth tip 313. Here, even when the internal tooth 21 and the external tooth 31 are in mesh with each other, as shown in Fig. 11B, a gap G1 is secured between the tooth tip 313 of the external tooth 31 and the tooth bottom 212 of the internal tooth 21. Therefore, the internal tooth 21 does not come into contact with the periphery of the through hole H2 formed at the tooth tip 313, and the strength of the outer ring 421 is less likely to be reduced by the through hole H2. Furthermore, because the flexible external gear 3 elastically deforms, stress concentration is likely to occur at the thin tooth bottom 312. However, compared to when the through hole H2 is formed at the tooth bottom 312, by forming the through hole H2 at the tooth tip 313, cracks originating from the through hole H2 are less likely to occur.
ところで、外歯３１における歯丈方向の中間部分３１４（図１１Ｂ参照）の表面硬度は、少なくとも歯先３１３に比べて高い。具体的には、例えば、レーザ焼き入れ等の局所的に熱処理可能な方法にて、外歯３１の中間部分３１４にのみ局所的に熱処理を施すことで、外歯３１は局所的に表面硬度が高められている。一例として、外歯３１の歯先３１３の表面硬度がＨＲＣ４０に対して、中間部分３１４の表面硬度はＨＲＣ６０程度である。 The surface hardness of the middle portion 314 (see FIG. 11B) in the tooth height direction of the external teeth 31 is higher than that of at least the tooth tip 313. Specifically, the surface hardness of the external teeth 31 is locally increased by locally heat treating only the middle portion 314 of the external teeth 31 using a method capable of locally heat treating, such as laser hardening. As an example, the surface hardness of the tooth tip 313 of the external teeth 31 is HRC 40, while the surface hardness of the middle portion 314 is about HRC 60.
波動歯車装置１Ａは、長期間の使用になれば、例えば、内歯２１と外歯３１との接触により、欠け又は摩耗等による金属粉又は窒化物等の異物が発生し得る。本実施形態では、外歯３１の表面硬度を局所的に高めており、これにより、可撓性外歯歯車３の全体の表面硬度を高める場合に比較して、靭性が損なわれにくくなって、可撓性外歯歯車３の変形に対する耐性を維持できる。その上で、可撓性外歯歯車３の外歯３１のうち、実際に内歯２１と接触し得る歯丈方向の中間部分３１４については、表面硬度が高められることで、内歯２１との接触による外歯３１の欠け又は摩耗等による金属粉又は窒化物等の異物の発生が抑制される。 When the wave gear device 1A is used for a long period of time, for example, contact between the internal teeth 21 and the external teeth 31 may cause foreign matter such as metal powder or nitrides to be generated due to chipping or wear. In this embodiment, the surface hardness of the external teeth 31 is locally increased, which makes it less likely that toughness will be lost compared to increasing the surface hardness of the entire flexible external gear 3, and allows the flexible external gear 3 to maintain its resistance to deformation. Furthermore, the surface hardness of the intermediate portion 314 in the tooth height direction of the external teeth 31 of the flexible external gear 3 that may actually come into contact with the internal teeth 21 is increased, thereby suppressing the generation of foreign matter such as metal powder or nitrides due to chipping or wear of the external teeth 31 due to contact with the internal teeth 21.
実施形態２の第１変形例として、図１２Ａに示すように、貫通孔Ｈ２は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、外歯３１における中心に位置してもよい。また、実施形態２の第２変形例として、図１２Ｂに示すように、貫通孔Ｈ２は、外歯３１の歯底３１２及び歯先３１３のうち歯底３１２に配置されてもよい。 As a first modification of the second embodiment, as shown in FIG. 12A, the through hole H2 may be located at the center of the external tooth 31 in a direction parallel to the rotation axis Ax1 (tooth trace direction D1). As a second modification of the second embodiment, as shown in FIG. 12B, the through hole H2 may be located at the bottom 312 of the bottom 312 and the tip 313 of the external tooth 31.
実施形態２の構成（変形例を含む）は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。例えば、外歯３１における歯丈方向の中間部分３１４の表面硬度を少なくとも歯先３１３に比べて高める構成は、実施形態１のように、外輪４２１に貫通孔Ｈ１が設けられた構成において採用されてもよい。 The configuration of embodiment 2 (including modifications) can be applied in appropriate combination with the configuration described in embodiment 1 (including modifications). For example, a configuration in which the surface hardness of the intermediate portion 314 in the tooth height direction of the external teeth 31 is increased compared to at least the tooth tip 313 may be adopted in a configuration in which a through hole H1 is provided in the outer ring 421, as in embodiment 1.
（実施形態３）
本実施形態に係る波動歯車装置１Ｂは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、貫通孔Ｈ１，Ｈ２が、外輪４２１及び可撓性外歯歯車３の外歯３１の両方に設けられている点で、実施形態２に係る波動歯車装置１Ａと相違する。以下、実施形態２と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。図１３Ａは、実施形態２における図１０Ｂに相当し、図１３Ｂは、実施形態２における図１１Ａに相当する。
(Embodiment 3)
As shown in Figures 13A and 13B, the wave gear device 1B according to this embodiment differs from the wave gear device 1A according to embodiment 2 in that through holes H1, H2 are provided in both the outer ring 421 and the external teeth 31 of the flexible external gear 3. Hereinafter, common reference numerals will be used to designate configurations similar to those in embodiment 2, and descriptions thereof will be omitted as appropriate. Figure 13A corresponds to Figure 10B in embodiment 2, and Figure 13B corresponds to Figure 11A in embodiment 2.
すなわち、本実施形態では、貫通孔Ｈ１，Ｈ２は、外輪４２１に設けられた「第１貫通孔」と、可撓性外歯歯車３に設けられた「第２貫通孔」との両方を含む。そのため、ベアリング４２の外輪４２１と内輪４２２との間の空間にある潤滑剤Ｌｂ１は、貫通孔Ｈ１を通して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に供給可能となる。さらに、外歯３１と内歯２１との間の空間にある潤滑剤Ｌｂ１は、貫通孔Ｈ２を通して、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に供給可能となる。したがって、隙間Ｘ１には、ラジアル方向の両側（内側及び外側）から、潤滑剤Ｌｂ１が供給可能となる。 That is, in this embodiment, the through holes H1 and H2 include both a "first through hole" provided in the outer ring 421 and a "second through hole" provided in the flexible external gear 3. Therefore, the lubricant Lb1 in the space between the outer ring 421 and the inner ring 422 of the bearing 42 can be supplied to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 through the through hole H1. Furthermore, the lubricant Lb1 in the space between the external teeth 31 and the internal teeth 21 can be supplied to the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 through the through hole H2. Therefore, the lubricant Lb1 can be supplied to the gap X1 from both sides (inner and outer sides) in the radial direction.
ここで、図１３Ａに示すように、（第１）貫通孔Ｈ１は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数の転動体４２３の中心と同じ位置にある。一方、（第２）貫通孔Ｈ２は、回転軸Ａｘ１に平行な方向（歯筋方向Ｄ１）において、複数の転動体４２３の中心からずれた位置にある。要するに、貫通孔は、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１と、可撓性外歯歯車３に設けられた（第２）貫通孔Ｈ２とを含む。（第１）貫通孔Ｈ１と（第２）貫通孔Ｈ２とでは、内歯２１の歯筋方向Ｄ１における位置が異なる。 As shown in FIG. 13A, the (first) through hole H1 is located at the same position as the center of the multiple rolling elements 423 in the direction parallel to the rotation axis Ax1 (tooth trace direction D1). On the other hand, the (second) through hole H2 is located at a position offset from the center of the multiple rolling elements 423 in the direction parallel to the rotation axis Ax1 (tooth trace direction D1). In short, the through holes include the (first) through hole H1 provided in the outer ring 421 and the (second) through hole H2 provided in the flexible external gear 3. The (first) through hole H1 and the (second) through hole H2 are located at different positions in the tooth trace direction D1 of the internal teeth 21.
そのため、たとえ外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間に相対回転が生じて、外輪４２１の周方向における両貫通孔Ｈ１，Ｈ２の位置関係が変化するとしても、両貫通孔Ｈ１，Ｈ２がラジアル方向において一直線上に並ぶことはない。そのため、転動体４２３がポンプ構造として機能して貫通孔Ｈ１内に送り込んだ潤滑剤Ｌｂ１が、貫通孔Ｈ２から抜けてしまうことを回避できる。同様に、外歯３１及び内歯２１がポンプ構造として機能して貫通孔Ｈ２内に送り込んだ潤滑剤Ｌｂ１が、貫通孔Ｈ１から抜けてしまうことを回避できる。その結果、外輪４２１と可撓性外歯歯車３との間の隙間Ｘ１に潤滑剤Ｌｂ１を保持しやすい。 Therefore, even if relative rotation occurs between the outer ring 421 and the flexible external gear 3 and the positional relationship between the two through holes H1, H2 in the circumferential direction of the outer ring 421 changes, the two through holes H1, H2 do not line up in a straight line in the radial direction. Therefore, the rolling body 423 functions as a pump structure to prevent the lubricant Lb1 sent into the through hole H1 from leaking out of the through hole H2. Similarly, the external teeth 31 and the internal teeth 21 function as a pump structure to prevent the lubricant Lb1 sent into the through hole H2 from leaking out of the through hole H1. As a result, the lubricant Lb1 is easily retained in the gap X1 between the outer ring 421 and the flexible external gear 3.
実施形態３の変形例として、外輪４２１に設けられた（第１）貫通孔Ｈ１と、可撓性外歯歯車３に設けられた（第２）貫通孔Ｈ２とでは、形状、寸法又は個数の少なくともいずれかが異なっていてもよい。 As a modification of the third embodiment, the (first) through hole H1 provided in the outer ring 421 and the (second) through hole H2 provided in the flexible external gear 3 may differ in at least one of the shape, size, or number.
実施形態３の構成（変形例を含む）は、実施形態１又は実施形態２で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。 The configuration of embodiment 3 (including modifications) can be applied in appropriate combination with the configurations (including modifications) described in embodiment 1 or embodiment 2.
（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、剛性内歯歯車（２）と、可撓性外歯歯車（３）と、波動発生器（４）と、を備える。剛性内歯歯車（２）は、内歯（２１）を有する環状の部品である。可撓性外歯歯車（３）は、外歯（３１）を有し、剛性内歯歯車（２）の内側に配置される環状の部品である。波動発生器（４）は、回転軸（Ａｘ１）を中心に回転駆動される非円形状のカム（４１）、並びに、外輪（４２１）及び複数の転動体（４２３）を含みカム（４１）の外側に装着されるベアリング（４２）を有する。波動発生器（４）は、可撓性外歯歯車（３）の内側に配置され、可撓性外歯歯車（３）に撓みを生じさせる。波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、カム（４１）の回転に伴って可撓性外歯歯車（３）を変形させ、外歯（３１）の一部を内歯（２１）の一部に噛み合わせて、可撓性外歯歯車（３）を剛性内歯歯車（２）との歯数差に応じて剛性内歯歯車（２）に対して相対的に回転させる。外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）における外歯（３１）との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との間の隙間（Ｘ１）につながる貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）が設けられている。
(summary)
As described above, the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the first aspect includes a rigid internal gear (2), a flexible external gear (3), and a wave generator (4). The rigid internal gear (2) is an annular component having internal teeth (21). The flexible external gear (3) is an annular component having external teeth (31) and disposed inside the rigid internal gear (2). The wave generator (4) includes a non-circular cam (41) that is driven to rotate about a rotation axis (Ax1), and a bearing (42) that includes an outer ring (421) and a plurality of rolling elements (423) and is mounted on the outside of the cam (41). The wave generator (4) is disposed inside the flexible external gear (3) and generates a deflection in the flexible external gear (3). The wave gear device (1, 1A, 1B) deforms the flexible external gear (3) in accordance with the rotation of the cam (41), meshing a part of the external teeth (31) with a part of the internal teeth (21), and rotates the flexible external gear (3) relative to the rigid internal gear (2) in accordance with the difference in the number of teeth between the flexible external gear (3) and the rigid internal gear (2). At least one of the outer ring (421) and the external teeth (31) of the flexible external gear (3) is provided with a through hole (H1, H2) that penetrates along the radial direction and connects to the gap (X1) between the outer ring (421) and the flexible external gear (3).
この態様によれば、ベアリング（４２）の外輪（４２１）における複数の転動体（４２３）の転動面となる内周面（４２５）、及び可撓性外歯歯車（３）の外歯（３１）における内歯（２１）との噛合面となる外周面の少なくとも一方は、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）により隙間（Ｘ１）に通じる。そのため、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との間の隙間（Ｘ１）には、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）を通して潤滑剤（Ｌｂ１）が供給可能となる。これにより、波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との接触部位において潤滑剤（Ｌｂ１）が不足又は枯渇する「潤滑剤切れ」を防止することにより、フレッティング摩耗の発生を抑制することができる。よって、波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との間のフレッティング摩耗に起因する不具合が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくい波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）を提供可能である。 According to this embodiment, at least one of the inner peripheral surface (425) that forms the rolling surface of the multiple rolling elements (423) in the outer ring (421) of the bearing (42) and the outer peripheral surface that forms the meshing surface with the internal teeth (21) of the external teeth (31) of the flexible external gear (3) is connected to the gap (X1) by the through holes (H1, H2). Therefore, the lubricant (Lb1) can be supplied to the gap (X1) between the outer ring (421) and the flexible external gear (3) through the through holes (H1, H2). As a result, the wave gear device (1, 1A, 1B) can suppress the occurrence of fretting wear by preventing "lubricant shortage" in which the lubricant (Lb1) becomes insufficient or depleted at the contact portion between the outer ring (421) and the flexible external gear (3). Therefore, in the wave gear device (1, 1A, 1B), problems caused by fretting wear between the outer ring (421) and the flexible external gear (3) are less likely to occur, and it is possible to provide a wave gear device (1, 1A, 1B) that is less likely to experience a decrease in reliability.
第２の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１の態様において、貫通孔（Ｈ１）は、外輪（４２１）の周方向に並ぶように外輪（４２１）に設けられた複数の第１貫通孔（Ｈ１）を含む。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the second aspect, in the first aspect, the through hole (H1) includes a plurality of first through holes (H1) provided in the outer ring (421) so as to be aligned in the circumferential direction of the outer ring (421).
この態様によれば、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との間の隙間（Ｘ１）には、複数の第１貫通孔（Ｈ１）を通して潤滑剤（Ｌｂ１）を供給できるので、フレッティング摩耗の発生を抑制しやすい。 According to this embodiment, the lubricant (Lb1) can be supplied to the gap (X1) between the outer ring (421) and the flexible external gear (3) through the multiple first through holes (H1), making it easier to suppress the occurrence of fretting wear.
第３の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第２の態様において、複数の第１貫通孔（Ｈ１）の間隔（Ｐ１）は、複数の転動体（４２３）の間隔（Ｐ２）の倍数以外の値である。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the third aspect, in the second aspect, the spacing (P1) between the multiple first through holes (H1) is a value other than a multiple of the spacing (P2) between the multiple rolling elements (423).
この態様によれば、複数の第１貫通孔（Ｈ１）に複数の転動体（４２３）が同時に嵌る（又は抜け出す）際に生じ得るような、比較的大きな衝撃の発生を回避でき、外輪（４２１）及び転動体（４２３）等を衝撃から保護しやすい。 According to this embodiment, it is possible to avoid the occurrence of a relatively large impact that may occur when multiple rolling elements (423) simultaneously fit into (or come out of) multiple first through holes (H1), and it is easy to protect the outer ring (421) and the rolling elements (423), etc., from the impact.
第４の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～３のいずれかの態様において、貫通孔（Ｈ１）は、外輪（４２１）に設けられた第１貫通孔（Ｈ１）を含む。ラジアル方向において、複数の転動体（４２３）の軌道と、第１貫通孔（Ｈ１）の外輪（４２１）の内周面（４２５）側の開口面との間には、所定値以上の距離が確保される。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the fourth aspect, in any of the first to third aspects, the through hole (H1) includes a first through hole (H1) provided in the outer ring (421). In the radial direction, a distance of a predetermined value or more is ensured between the orbit of the multiple rolling elements (423) and the opening surface of the first through hole (H1) on the inner peripheral surface (425) side of the outer ring (421).
この態様によれば、転動体（４２３）が第１貫通孔（Ｈ１）上を通過する際に、第１貫通孔（Ｈ１）の開口縁に転動体（４２３）が衝突することによる衝撃の発生を回避でき、外輪（４２１）及び転動体（４２３）等を衝撃から保護しやすい。 According to this embodiment, when the rolling element (423) passes over the first through hole (H1), it is possible to avoid the occurrence of an impact caused by the rolling element (423) colliding with the opening edge of the first through hole (H1), and it is easy to protect the outer ring (421), the rolling element (423), etc. from the impact.
第５の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～４のいずれかの態様において、貫通孔（Ｈ２）は、可撓性外歯歯車（３）に設けられた第２貫通孔（Ｈ２）を含む。第２貫通孔（Ｈ２）は、外歯（３１）の歯底（３１２）及び歯先（３１３）のうち歯先（３１３）に配置されている。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the fifth aspect, in any of the first to fourth aspects, the through hole (H2) includes a second through hole (H2) provided in the flexible external gear (3). The second through hole (H2) is disposed at the tooth tip (313) of the tooth bottom (312) and the tooth tip (313) of the external teeth (31).
この態様によれば、歯先（３１３）に形成された第２貫通孔（Ｈ２）の周辺には、内歯（２１）が接触することによる応力集中が生じにくく、第２貫通孔（Ｈ２）による外輪（４２１）の強度の低下が生じにくい。さらに、歯底（３１２）に第２貫通孔（Ｈ２）が形成される場合に比較すると、第２貫通孔（Ｈ２）を起点とする割れ等が生じにくくなる。 According to this embodiment, stress concentration due to contact with the internal teeth (21) is unlikely to occur around the second through hole (H2) formed in the tooth tip (313), and the strength of the outer ring (421) is unlikely to be reduced by the second through hole (H2). Furthermore, compared to when the second through hole (H2) is formed in the tooth bottom (312), cracks originating from the second through hole (H2) are unlikely to occur.
第６の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～５のいずれかの態様において、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）は、外輪（４２１）に設けられた第１貫通孔（Ｈ１）と、可撓性外歯歯車（３）に設けられた第２貫通孔（Ｈ２）とを含む。第１貫通孔（Ｈ１）と第２貫通孔（Ｈ２）とでは、内歯（２１）の歯筋方向（Ｄ１）における位置が異なる。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the sixth aspect, in any of the first to fifth aspects, the through holes (H1, H2) include a first through hole (H1) provided in the outer ring (421) and a second through hole (H2) provided in the flexible external gear (3). The first through hole (H1) and the second through hole (H2) are located at different positions in the tooth trace direction (D1) of the internal teeth (21).
この態様によれば、第１貫通孔（Ｈ１）と第２貫通孔（Ｈ２）とがラジアル方向において一直線上に並ぶことはなく、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との間の隙間（Ｘ１）に潤滑剤（Ｌｂ１）を保持しやすい。 According to this embodiment, the first through hole (H1) and the second through hole (H2) are not aligned in a straight line in the radial direction, making it easier to retain the lubricant (Lb1) in the gap (X1) between the outer ring (421) and the flexible external gear (3).
第７の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～６のいずれかの態様において、剛性内歯歯車（２）に対する可撓性外歯歯車（３）の相対的な回転時に、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）を通して隙間（Ｘ１）に潤滑剤（Ｌｂ１）を供給するポンプ構造を備える。 The wave gear device (1, 1A, 1B) according to the seventh aspect, in any of the first to sixth aspects, is provided with a pump structure that supplies lubricant (Lb1) to the gap (X1) through the through holes (H1, H2) when the flexible external gear (3) rotates relative to the rigid internal gear (2).
この態様によれば、十分な圧力でもって潤滑剤（Ｌｂ１）を隙間（Ｘ１）に押し出すことができ、隙間（Ｘ１）内に十分な潤滑剤（Ｌｂ１）を供給しやすい。 According to this embodiment, the lubricant (Lb1) can be pushed into the gap (X1) with sufficient pressure, making it easier to supply sufficient lubricant (Lb1) into the gap (X1).
第８の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～７のいずれかの態様において、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）は、ラジアル方向において、隙間（Ｘ１）側の開口面積が、隙間（Ｘ１）とは反対側の開口面積より小さい。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the eighth aspect, in any of the first to seventh aspects, the opening area of the through hole (H1, H2) on the side of the gap (X1) in the radial direction is smaller than the opening area on the side opposite the gap (X1).
この態様によれば、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）から十分な圧力でもって潤滑剤（Ｌｂ１）を隙間（Ｘ１）に押し出すことができ、隙間（Ｘ１）内に十分な潤滑剤（Ｌｂ１）を供給しやすい。 According to this embodiment, the lubricant (Lb1) can be pushed out from the through holes (H1, H2) with sufficient pressure into the gap (X1), making it easy to supply a sufficient amount of lubricant (Lb1) into the gap (X1).
第９の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～８のいずれかの態様において、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との少なくとも一方における隙間（Ｘ１）に臨む面には、少なくとも外輪（４２１）の周方向に延びる溝（３０３）が形成されている。 In the strain wave gear device (1, 1A, 1B) according to the ninth aspect, in any of the first to eighth aspects, a groove (303) extending at least in the circumferential direction of the outer ring (421) is formed on the surface facing the gap (X1) of at least one of the outer ring (421) and the flexible external gear (3).
この態様によれば、溝（３０３）に潤滑剤（Ｌｂ１）が染み込むことで、隙間（Ｘ１）における比較的広範囲に潤滑剤（Ｌｂ１）が行き渡りやすくなる。 According to this embodiment, the lubricant (Lb1) permeates the groove (303), making it easier for the lubricant (Lb1) to spread over a relatively wide area in the gap (X1).
第１０の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～９のいずれかの態様において、可撓性外歯歯車（３）は、外歯（３１）の歯筋方向（Ｄ１）の一方に開口面（３５）を有する筒状である。貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）は、回転軸（Ａｘ１）に平行な方向において、外歯（３１）における中心と開口面（３５）側の端部との間に位置する。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the tenth aspect, in any of the first to ninth aspects, the flexible external gear (3) is cylindrical with an opening surface (35) on one side in the tooth trace direction (D1) of the external teeth (31). The through holes (H1, H2) are located between the center of the external teeth (31) and the end on the opening surface (35) side in the direction parallel to the rotation axis (Ax1).
この態様によれば、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）を通して隙間（Ｘ１）に潤滑剤（Ｌｂ１）を供給しやすくなる。 This aspect makes it easier to supply lubricant (Lb1) to the gap (X1) through the through holes (H1, H2).
第１１の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～１０のいずれかの態様において、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）は、回転軸（Ａｘ１）に平行な方向において、複数の転動体（４２３）の中心からずれた位置にある。 In the strain wave gear device (1, 1A, 1B) according to the eleventh aspect, in any of the first to tenth aspects, the through holes (H1, H2) are positioned offset from the centers of the multiple rolling elements (423) in a direction parallel to the rotation axis (Ax1).
この態様によれば、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）を起点とする割れ等が生じにくい。 According to this embodiment, cracks originating from the through holes (H1, H2) are less likely to occur.
第１２の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～１１のいずれかの態様において、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）の径は、複数の転動体（４２３）の各々の径の０．１倍以下、又は１．０ｍｍ以下のいずれか小さい方である。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the twelfth aspect, in any of the first to eleventh aspects, the diameter of the through hole (H1, H2) is either 0.1 times or less the diameter of each of the multiple rolling elements (423), or 1.0 mm or less, whichever is smaller.
この態様によれば、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との間の隙間（Ｘ１）には、貫通孔（Ｈ１，Ｈ２）を通して潤滑剤（Ｌｂ１）を効率的に供給可能となる。 According to this embodiment, the lubricant (Lb1) can be efficiently supplied to the gap (X1) between the outer ring (421) and the flexible external gear (3) through the through holes (H1, H2).
第１３の態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～１２のいずれかの態様において、外歯（３１）における歯丈方向の中間部分（３１４）の表面硬度は、少なくとも歯先（３１３）に比べて高い。 In the wave gear device (1, 1A, 1B) according to the thirteenth aspect, in any of the first to twelfth aspects, the surface hardness of the middle portion (314) in the tooth height direction of the external teeth (31) is higher than at least the tooth tips (313).
この態様によれば、可撓性外歯歯車（３）の全体の表面硬度を高める場合に比較して、靭性が損なわれにくくなって、可撓性外歯歯車（３）の変形に対する耐性を維持できる。その上で、可撓性外歯歯車（３）の外歯（３１）のうち、実際に内歯（２１）と接触し得る歯丈方向の中間部分（３１４）については、表面硬度が高められることで、内歯（２１）との接触による外歯（３１）の欠け又は摩耗等による金属粉又は窒化物等の異物の発生が抑制される。 According to this embodiment, compared to increasing the surface hardness of the entire flexible external gear (3), the toughness is less likely to be impaired, and the resistance to deformation of the flexible external gear (3) can be maintained. Furthermore, the surface hardness of the intermediate portion (314) in the tooth height direction of the external teeth (31) of the flexible external gear (3), which may actually come into contact with the internal teeth (21), is increased, thereby suppressing the generation of foreign matter such as metal powder or nitrides due to chipping or wear of the external teeth (31) caused by contact with the internal teeth (21).
第１４の態様に係るアクチュエータ（１００）は、第１～１３のいずれかの態様に係る波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）と、駆動源（１０１）と、出力部（１０２）と、を備える。駆動源（１０１）は、波動発生器（４）を回転させる。出力部（１０２）は、剛性内歯歯車（２）及び可撓性外歯歯車（３）のいずれか一方の回転力を出力として取り出す。 The actuator (100) according to the 14th aspect includes a wave gear device (1, 1A, 1B) according to any one of the first to thirteenth aspects, a drive source (101), and an output unit (102). The drive source (101) rotates the wave generator (4). The output unit (102) extracts the rotational force of either the rigid internal gear (2) or the flexible external gear (3) as an output.
この態様によれば、外輪（４２１）と可撓性外歯歯車（３）との間のフレッティング摩耗に起因する不具合が生じにくくなり、信頼性の低下が生じにくいアクチュエータ（１００）を提供可能である。 According to this aspect, it is possible to provide an actuator (100) that is less susceptible to malfunctions caused by fretting wear between the outer ring (421) and the flexible external gear (3) and is less susceptible to deterioration in reliability.
第２～１３の態様に係る構成については、波動歯車装置（１，１Ａ，１Ｂ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configurations according to the second to thirteenth aspects are not essential to the wave gear device (1, 1A, 1B) and may be omitted as appropriate.
１，１Ａ，１Ｂ 波動歯車装置
２ 剛性内歯歯車
３ 可撓性外歯歯車
４ 波動発生器
２１ 内歯
３１ 外歯
３５ 開口面
４１ カム
４２ ベアリング
１００ アクチュエータ
１０１ 駆動源
１０２ 出力部
３０１ （可撓性外歯歯車の）内周面
３０３ 溝
３１２ 歯底
３１３ 歯先
３１４ 中間部分
４２１ 外輪
４２３ 転動体
４２４ （外輪の）外周面
４２５ （外輪の）内周面
Ａｘ１ 回転軸
Ｄ１ 歯筋方向
Ｈ１ （第１）貫通孔
Ｈ２ （第２）貫通孔
Ｌｂ１ 潤滑剤
Ｐ１ （第１貫通孔の）間隔
Ｐ２ （転動体の）間隔
Ｘ１ 隙間
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1A, 1B Harmonic gear device 2 Rigid internal gear 3 Flexible external gear 4 Harm generator 21 Internal teeth 31 External teeth 35 Opening surface 41 Cam 42 Bearing 100 Actuator 101 Driving source 102 Output section 301 Inner circumferential surface (of flexible external gear) 303 Groove 312 Tooth root 313 Tooth tip 314 Intermediate portion 421 Outer ring 423 Rolling elements 424 Outer circumferential surface (of outer ring) 425 Inner circumferential surface (of outer ring) Ax1 Rotation axis D1 Tooth trace direction H1 (First) through hole H2 (Second) through hole Lb1 Lubricant P1 Spacing (of first through hole) P2 Spacing (of rolling elements) X1 Gap
Claims (13)
外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、
回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、並びに、外輪及び複数の転動体を含み前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備え、
前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる波動歯車装置であって、
前記外輪と前記可撓性外歯歯車における前記外歯との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、前記外輪と前記可撓性外歯歯車との間の隙間につながる貫通孔が設けられており、
前記貫通孔は、前記外輪に設けられた第１貫通孔を含み、
前記ラジアル方向において、前記複数の転動体の軌道と、前記第１貫通孔の前記外輪の内周面側の開口面との間には、所定値以上の距離が確保される、
波動歯車装置。 an annular rigid internal gear having internal teeth;
an annular flexible external gear having external teeth and disposed inside the rigid internal gear;
a non-circular cam that is driven to rotate around a rotation axis, and a bearing that includes an outer ring and a plurality of rolling elements and is attached to the outside of the cam; and a wave generator that is disposed inside the flexible external gear and causes the flexible external gear to deflect,
a wave gear device in which the flexible external gear is deformed in accordance with rotation of the cam, a portion of the external teeth is meshed with a portion of the internal teeth, and the flexible external gear is rotated relative to the rigid internal gear in accordance with a difference in the number of teeth between the flexible external gear and the rigid internal gear,
At least one of the outer ring and the external teeth of the flexible external gear is provided with a through hole that penetrates along a radial direction and connects to a gap between the outer ring and the flexible external gear,
the through holes include a first through hole provided in the outer ring,
a distance equal to or greater than a predetermined value is ensured between the raceways of the plurality of rolling elements and an opening surface of the first through hole on an inner circumferential surface side of the outer ring in the radial direction;
Wave gear device.
請求項１に記載の波動歯車装置。 the through holes include a plurality of first through holes provided in the outer ring so as to be aligned in a circumferential direction of the outer ring,
The strain wave gear device according to claim 1 .
請求項２に記載の波動歯車装置。 The interval between the first through holes is a value other than a multiple of the interval between the rolling elements.
The strain wave gear device according to claim 2.
前記第２貫通孔は、前記外歯の歯底及び歯先のうち前記歯先に配置されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載の波動歯車装置。 the through hole includes a second through hole provided in the flexible external gear,
The second through hole is disposed at the tooth tip of the tooth bottom and the tooth tip of the external tooth.
The wave gear device according to any one of claims 1 to 3 .
外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、
回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、並びに、外輪及び複数の転動体を含み前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備え、
前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる波動歯車装置であって、
前記外輪と前記可撓性外歯歯車における前記外歯との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、前記外輪と前記可撓性外歯歯車との間の隙間につながる貫通孔が設けられており、
前記貫通孔は、前記外輪に設けられた第１貫通孔と、前記可撓性外歯歯車に設けられた第２貫通孔とを含み、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とでは、前記内歯の歯筋方向における位置が異なる、
波動歯車装置。 an annular rigid internal gear having internal teeth;
an annular flexible external gear having external teeth and disposed inside the rigid internal gear;
a non-circular cam that is driven to rotate around a rotation axis, and a bearing that includes an outer ring and a plurality of rolling elements and is attached to the outside of the cam; and a wave generator that is disposed inside the flexible external gear and causes the flexible external gear to deflect,
a wave gear device in which the flexible external gear is deformed in accordance with rotation of the cam, a portion of the external teeth is meshed with a portion of the internal teeth, and the flexible external gear is rotated relative to the rigid internal gear in accordance with a difference in the number of teeth between the flexible external gear and the rigid internal gear,
At least one of the outer ring and the external teeth of the flexible external gear is provided with a through hole that penetrates along a radial direction and connects to a gap between the outer ring and the flexible external gear,
the through holes include a first through hole provided in the outer ring and a second through hole provided in the flexible external gear,
The first through hole and the second through hole are located at different positions in a tooth trace direction of the internal teeth.
Wave gear device.
請求項１～５のいずれか１項に記載の波動歯車装置。 a pump structure that supplies lubricant to the gap through the through hole when the flexible external gear rotates relative to the rigid internal gear,
The wave gear device according to any one of claims 1 to 5 .
外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、
回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、並びに、外輪及び複数の転動体を含み前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備え、
前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる波動歯車装置であって、
前記外輪と前記可撓性外歯歯車における前記外歯との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、前記外輪と前記可撓性外歯歯車との間の隙間につながる貫通孔が設けられており、
前記貫通孔は、前記ラジアル方向において、前記隙間側の開口面積が、前記隙間とは反対側の開口面積より小さい、
波動歯車装置。 an annular rigid internal gear having internal teeth;
an annular flexible external gear having external teeth and disposed inside the rigid internal gear;
a non-circular cam that is driven to rotate around a rotation axis, and a bearing that includes an outer ring and a plurality of rolling elements and is attached to the outside of the cam; and a wave generator that is disposed inside the flexible external gear and causes the flexible external gear to deflect,
a wave gear device in which the flexible external gear is deformed in accordance with rotation of the cam, a portion of the external teeth is meshed with a portion of the internal teeth, and the flexible external gear is rotated relative to the rigid internal gear in accordance with a difference in the number of teeth between the flexible external gear and the rigid internal gear,
At least one of the outer ring and the external teeth of the flexible external gear is provided with a through hole that penetrates along a radial direction and connects to a gap between the outer ring and the flexible external gear,
The through hole has an opening area on the gap side in the radial direction smaller than an opening area on the opposite side to the gap.
Wave gear device.
請求項１～７のいずれか１項に記載の波動歯車装置。 a groove extending in at least a circumferential direction of the outer ring is formed on a surface of at least one of the outer ring and the flexible external gear facing the gap;
The wave gear device according to any one of claims 1 to 7 .
外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、
回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、並びに、外輪及び複数の転動体を含み前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備え、
前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる波動歯車装置であって、
前記外輪と前記可撓性外歯歯車における前記外歯との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、前記外輪と前記可撓性外歯歯車との間の隙間につながる貫通孔が設けられており、
前記可撓性外歯歯車は、前記外歯の歯筋方向の一方に開口面を有する筒状であって、
前記貫通孔は、前記回転軸に平行な方向において、前記外歯における中心と前記開口面側の端部との間に位置する、
波動歯車装置。 an annular rigid internal gear having internal teeth;
an annular flexible external gear having external teeth and disposed inside the rigid internal gear;
a non-circular cam that is driven to rotate around a rotation axis, and a bearing that includes an outer ring and a plurality of rolling elements and is attached to the outside of the cam; and a wave generator that is disposed inside the flexible external gear and causes the flexible external gear to deflect,
a wave gear device in which the flexible external gear is deformed in accordance with rotation of the cam, a portion of the external teeth is meshed with a portion of the internal teeth, and the flexible external gear is rotated relative to the rigid internal gear in accordance with a difference in the number of teeth between the flexible external gear and the rigid internal gear,
At least one of the outer ring and the external teeth of the flexible external gear is provided with a through hole that penetrates along a radial direction and connects to a gap between the outer ring and the flexible external gear,
The flexible external gear is cylindrical and has an opening surface on one side in a tooth trace direction of the external teeth,
The through hole is located between a center of the external teeth and an end portion of the external teeth on the opening surface side in a direction parallel to the rotation axis.
Wave gear device.
外歯を有し、前記剛性内歯歯車の内側に配置される環状の可撓性外歯歯車と、
回転軸を中心に回転駆動される非円形状のカム、並びに、外輪及び複数の転動体を含み前記カムの外側に装着されるベアリングを有し、前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯歯車に撓みを生じさせる波動発生器と、を備え、
前記カムの回転に伴って前記可撓性外歯歯車を変形させ、前記外歯の一部を前記内歯の一部に噛み合わせて、前記可撓性外歯歯車を前記剛性内歯歯車との歯数差に応じて前記剛性内歯歯車に対して相対的に回転させる波動歯車装置であって、
前記外輪と前記可撓性外歯歯車における前記外歯との少なくとも一方には、ラジアル方向に沿って貫通し、前記外輪と前記可撓性外歯歯車との間の隙間につながる貫通孔が設けられており、
前記貫通孔は、前記回転軸に平行な方向において、前記複数の転動体の中心からずれた位置にある、
波動歯車装置。 an annular rigid internal gear having internal teeth;
an annular flexible external gear having external teeth and disposed inside the rigid internal gear;
a non-circular cam that is driven to rotate around a rotation axis, and a bearing that includes an outer ring and a plurality of rolling elements and is attached to the outside of the cam; and a wave generator that is disposed inside the flexible external gear and causes the flexible external gear to deflect,
a wave gear device in which the flexible external gear is deformed in accordance with rotation of the cam, a portion of the external teeth is meshed with a portion of the internal teeth, and the flexible external gear is rotated relative to the rigid internal gear in accordance with a difference in the number of teeth between the flexible external gear and the rigid internal gear,
At least one of the outer ring and the external teeth of the flexible external gear is provided with a through hole that penetrates along a radial direction and connects to a gap between the outer ring and the flexible external gear,
The through hole is located at a position offset from the center of the plurality of rolling elements in a direction parallel to the rotation axis.
Wave gear device.
請求項１～１０のいずれか１項に記載の波動歯車装置。 The diameter of the through hole is the smaller of 0.1 times or less than the diameter of each of the rolling elements or 1.0 mm or less.
The wave gear device according to any one of claims 1 to 10 .
請求項１～１１のいずれか１項に記載の波動歯車装置。 The surface hardness of the intermediate portion of the outer teeth in the tooth height direction is higher than that of the tooth tip.
The wave gear device according to any one of claims 1 to 11 .
前記波動発生器を回転させる駆動源と、
前記剛性内歯歯車及び前記可撓性外歯歯車のいずれか一方の回転力を出力として取り出す出力部と、を備える、
アクチュエータ。 A wave gear device according to any one of claims 1 to 12 ,
A drive source that rotates the wave generator;
and an output unit that outputs a rotational force of either the rigid internal gear or the flexible external gear as an output.
Actuator.
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