JPH07167228A - ハーモニックドライブ伝動装置および該装置に用いる歯形の形成方法 - Google Patents
ハーモニックドライブ伝動装置および該装置に用いる歯形の形成方法Info
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- JPH07167228A JPH07167228A JP6163445A JP16344594A JPH07167228A JP H07167228 A JPH07167228 A JP H07167228A JP 6163445 A JP6163445 A JP 6163445A JP 16344594 A JP16344594 A JP 16344594A JP H07167228 A JPH07167228 A JP H07167228A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
- F16H55/0833—Flexible toothed member, e.g. harmonic drive
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/19—Gearing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/19949—Teeth
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Retarders (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 サーキュラスプラインに対するフレクススプ
ラインの歯の傾きを考慮して両スプラインの歯形を設定
することにより、両スプラインの干渉を確実に除去し得
るハーモニックドライブ伝動装置を提供することを目的
とする。 【構成】 ハーモニックドライブ伝動装置において、フ
レクススプラインは、サーキュラスプラインとの噛合歯
の離間距離が径方向で最大となる短軸と、フレクススプ
ラインおよびサーキュラスプラインの噛合歯が最も深く
噛合する長軸とを有している。そのフレクススプライン
の噛合歯は、ウェーブジェネレータの内方での回転に従
って短軸から長軸へと進行するとき歳差運動によって前
進および後退する傾き46を生じるが、フレクススプライ
ンの噛合歯およびサーキュラスプラインの噛合歯は、傾
き46に対応して基準歯形に対しその歯面の傾きを調節し
た歯形を有しているので、噛合時における両噛合歯の干
渉は回避される。
ラインの歯の傾きを考慮して両スプラインの歯形を設定
することにより、両スプラインの干渉を確実に除去し得
るハーモニックドライブ伝動装置を提供することを目的
とする。 【構成】 ハーモニックドライブ伝動装置において、フ
レクススプラインは、サーキュラスプラインとの噛合歯
の離間距離が径方向で最大となる短軸と、フレクススプ
ラインおよびサーキュラスプラインの噛合歯が最も深く
噛合する長軸とを有している。そのフレクススプライン
の噛合歯は、ウェーブジェネレータの内方での回転に従
って短軸から長軸へと進行するとき歳差運動によって前
進および後退する傾き46を生じるが、フレクススプライ
ンの噛合歯およびサーキュラスプラインの噛合歯は、傾
き46に対応して基準歯形に対しその歯面の傾きを調節し
た歯形を有しているので、噛合時における両噛合歯の干
渉は回避される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、撓み噛合を利用した伝
動装置、特にそのフレクススプラインおよびサーキュラ
スプラインの噛合歯の歯形を改良することで、両噛合歯
の拡張接触域における干渉を確実に除去するようにした
広範囲接触のハーモニックドライブ伝動装置に関する。
動装置、特にそのフレクススプラインおよびサーキュラ
スプラインの噛合歯の歯形を改良することで、両噛合歯
の拡張接触域における干渉を確実に除去するようにした
広範囲接触のハーモニックドライブ伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】撓み噛合を利用した最初のハーモニック
ドライブ装置が、マッサー氏による米国特許第2,906,14
3号の明細書に記載されている。撓み噛合式ハーモニッ
クドライブ装置は、剛性内歯車であるｎ枚（ｎは正の整
数である）の噛合歯を有するサーキュラスプラインと、
ｎ枚より少ない噛合歯を有し前記サーキュラスプライン
内に配設された可撓性外歯車であるフレクススプライン
と、フレクススプライン内に配設され、フレクススプラ
インを長円形のような丸みを帯びた凸部を有する形状に
撓ませることでその撓み形状の長軸上２箇所でフレクス
スプラインをサーキュラスプラインに係合させる回転可
能なウェーブジェネレータとから構成されている。ウェ
ーブジェネレータは、例えば長円形のカムプレートおよ
びその外周部に嵌着されたベアリングを含み得るもので
あり、その外側のベアリングはフレクススプラインをカ
ムプレートの外周部の輪郭にならって変形させるようフ
レクススプライン内に嵌入されている。このカムプレー
トには入力軸が取り付けられており、カムプレートはこ
の入力軸からの回転を受けて回転するとき、略長円形状
に撓んだフレクススプラインと相対回転する。そのよう
な回転中において、サーキュラスプラインはフレクスス
プラインとサーキュラスプラインとの歯数差に応じてフ
レクススプラインとの間で相対的な回転を生じ、出力軸
がフレクススプライン又はサーキュラスプラインの何れ
かに取り付けられているときには、その出力軸が入力軸
に対し非常にゆっくりと回転する。このような撓み噛合
式ハーモニックドライブ装置は高減速比の要求される各
種の機械に利用されている。
ドライブ装置が、マッサー氏による米国特許第2,906,14
3号の明細書に記載されている。撓み噛合式ハーモニッ
クドライブ装置は、剛性内歯車であるｎ枚（ｎは正の整
数である）の噛合歯を有するサーキュラスプラインと、
ｎ枚より少ない噛合歯を有し前記サーキュラスプライン
内に配設された可撓性外歯車であるフレクススプライン
と、フレクススプライン内に配設され、フレクススプラ
インを長円形のような丸みを帯びた凸部を有する形状に
撓ませることでその撓み形状の長軸上２箇所でフレクス
スプラインをサーキュラスプラインに係合させる回転可
能なウェーブジェネレータとから構成されている。ウェ
ーブジェネレータは、例えば長円形のカムプレートおよ
びその外周部に嵌着されたベアリングを含み得るもので
あり、その外側のベアリングはフレクススプラインをカ
ムプレートの外周部の輪郭にならって変形させるようフ
レクススプライン内に嵌入されている。このカムプレー
トには入力軸が取り付けられており、カムプレートはこ
の入力軸からの回転を受けて回転するとき、略長円形状
に撓んだフレクススプラインと相対回転する。そのよう
な回転中において、サーキュラスプラインはフレクスス
プラインとサーキュラスプラインとの歯数差に応じてフ
レクススプラインとの間で相対的な回転を生じ、出力軸
がフレクススプライン又はサーキュラスプラインの何れ
かに取り付けられているときには、その出力軸が入力軸
に対し非常にゆっくりと回転する。このような撓み噛合
式ハーモニックドライブ装置は高減速比の要求される各
種の機械に利用されている。
【０００３】また、米国特許第3,415,143号明細書に記
載されるような歯形設計における１つの改良がイシカワ
氏によってなされている。このものでは、フレクススプ
ラインとサーキュラスプラインの間の歯の係合を偏倚さ
せることで、フレクススプラインの各インボリュート歯
を一歯面だけでサーキュラスプラインの歯に係合させる
ようにしている。
載されるような歯形設計における１つの改良がイシカワ
氏によってなされている。このものでは、フレクススプ
ラインとサーキュラスプラインの間の歯の係合を偏倚さ
せることで、フレクススプラインの各インボリュート歯
を一歯面だけでサーキュラスプラインの歯に係合させる
ようにしている。
【０００４】さらに、歯形の改良を行なったハーモニッ
クドライブ装置としては、ブライトン氏により小接触角
の変形インボリュート歯形として考案された米国特許第
3,996,816号明細書に記載のものがある。より最近の歯
形の再考案の試みとしては、米国特許第4,823,638号明
細書に記載されるイシカワ氏の考案があり、このものに
おける歯形は、縮比１／２の相似形を応用して本来の曲
線を変換したもの、すなわち、サーキュラスプラインに
対するフレクススプライン頂部の移動軌跡から相似変換
により導いた写像曲線によって定義されている。この考
案は、上述した他の歯形の形態と同様に、単純化された
伝統的なラック展開に基づくものである。
クドライブ装置としては、ブライトン氏により小接触角
の変形インボリュート歯形として考案された米国特許第
3,996,816号明細書に記載のものがある。より最近の歯
形の再考案の試みとしては、米国特許第4,823,638号明
細書に記載されるイシカワ氏の考案があり、このものに
おける歯形は、縮比１／２の相似形を応用して本来の曲
線を変換したもの、すなわち、サーキュラスプラインに
対するフレクススプライン頂部の移動軌跡から相似変換
により導いた写像曲線によって定義されている。この考
案は、上述した他の歯形の形態と同様に、単純化された
伝統的なラック展開に基づくものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の撓み噛合式ハーモニックドライブ装置では、
前記歯車の噛合歯が実際には単純なラック上に存在せ
ず、サーキュラスプラインの歯は円周上に位置している
し、フレクススプラインの歯はウェーブジェネレータに
よって形作られる長円形表面上に位置している。そのた
め、これら２つの湾曲面は、フレクススプラインの歯が
ウェーブジェネレータの回転に伴ってフレクススプライ
ンの短軸側から長軸側へとサーキュラスプラインに噛み
合っていく際に、サーキュラスプラインに対しフレクス
スプライン上の各歯の傾き角を変化させる。換言すれ
ば、ウェーブジェネレータの外周（長円形）上を移動す
るフレクススプラインにおいては、その各歯の歯たけ方
向が前記長軸と短軸の間で軸心に向かわず、その軸心に
向かうサーキュラスプライン内周部（真円）の歯の歯た
け方向に対して前記長短両軸の中間付近で最も大きくな
るような相対的傾斜（倒れ）を生じるのである。そのよ
うな傾斜はフレクススプラインおよびサーキュラスプラ
インを直線的なラックと仮定したときには全く生じな
い。
うな従来の撓み噛合式ハーモニックドライブ装置では、
前記歯車の噛合歯が実際には単純なラック上に存在せ
ず、サーキュラスプラインの歯は円周上に位置している
し、フレクススプラインの歯はウェーブジェネレータに
よって形作られる長円形表面上に位置している。そのた
め、これら２つの湾曲面は、フレクススプラインの歯が
ウェーブジェネレータの回転に伴ってフレクススプライ
ンの短軸側から長軸側へとサーキュラスプラインに噛み
合っていく際に、サーキュラスプラインに対しフレクス
スプライン上の各歯の傾き角を変化させる。換言すれ
ば、ウェーブジェネレータの外周（長円形）上を移動す
るフレクススプラインにおいては、その各歯の歯たけ方
向が前記長軸と短軸の間で軸心に向かわず、その軸心に
向かうサーキュラスプライン内周部（真円）の歯の歯た
け方向に対して前記長短両軸の中間付近で最も大きくな
るような相対的傾斜（倒れ）を生じるのである。そのよ
うな傾斜はフレクススプラインおよびサーキュラスプラ
インを直線的なラックと仮定したときには全く生じな
い。
【０００６】そして、上記従来技術の何れにあっても、
ウェーブジェネレータの進行によってフレクススプライ
ンが歪んでいくときの歯の傾きに正しい認識を示したも
のはなく、ウェーブジェネレータの丸みを帯びた凸部の
前後４５゜を最大傾斜位置として前記歯の傾きが前進し
ていくという事実は従来の技術では全く考慮されていな
かったのである。
ウェーブジェネレータの進行によってフレクススプライ
ンが歪んでいくときの歯の傾きに正しい認識を示したも
のはなく、ウェーブジェネレータの丸みを帯びた凸部の
前後４５゜を最大傾斜位置として前記歯の傾きが前進し
ていくという事実は従来の技術では全く考慮されていな
かったのである。
【０００７】そこで本発明は、前記歯の傾きを考慮して
噛合時における歯の干渉を確実に除去し得る歯形を実現
することを目的とする。すなわち、本発明に係るハーモ
ニックドライブ伝動装置およびその歯形の形成方法は、
フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの噛合
歯の形状を、上述したようなフレクススプラインの歯の
傾きとそれによる両噛合歯間の干渉を避けることを考慮
して設定することにより、広範囲の噛合接触をする場合
であってもフレクススプラインおよびサーキュラスプラ
インの噛合時における干渉を確実に除去することのでき
るハーモニックドライブ伝動装置を提供することを主な
目的とし、これに加え、フレクススプラインおよびサー
キュラスプラインの更なる広範囲の噛合接触を許容する
ことで装置の高捩り剛性を得ることを目的とする。
噛合時における歯の干渉を確実に除去し得る歯形を実現
することを目的とする。すなわち、本発明に係るハーモ
ニックドライブ伝動装置およびその歯形の形成方法は、
フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの噛合
歯の形状を、上述したようなフレクススプラインの歯の
傾きとそれによる両噛合歯間の干渉を避けることを考慮
して設定することにより、広範囲の噛合接触をする場合
であってもフレクススプラインおよびサーキュラスプラ
インの噛合時における干渉を確実に除去することのでき
るハーモニックドライブ伝動装置を提供することを主な
目的とし、これに加え、フレクススプラインおよびサー
キュラスプラインの更なる広範囲の噛合接触を許容する
ことで装置の高捩り剛性を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、拡
張接触構造とした対向歯を有する剛性サーキュラスプラ
インの内方にフレクススプラインを配設し、長円形に形
成されサーキュラスプラインに対しその離心率に対応す
る隙間を隔てて近接するウェーブジェネレータによっ
て、フレクススプラインを所定形状に撓ませながらサー
キュラスプラインに係合させるように、フレクススプラ
イン内に回転可能な前記ウェーブジェネレータを嵌挿
し、該ウェーブジェネレータの回転によってフレクスス
プラインとサーキュラスプラインを撓み噛合させつつ両
者の歯数差に基づく相対回転を生じさせるようにした広
範囲接触のハーモニックドライブ伝動装置において、前
記フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの歯
の形状を、フレクススプラインの歯のサーキュラスプラ
インの歯への係合時に生じる歯の傾き（倒れ）について
の調節を含めた写像曲線によって決定することで、達成
される。
張接触構造とした対向歯を有する剛性サーキュラスプラ
インの内方にフレクススプラインを配設し、長円形に形
成されサーキュラスプラインに対しその離心率に対応す
る隙間を隔てて近接するウェーブジェネレータによっ
て、フレクススプラインを所定形状に撓ませながらサー
キュラスプラインに係合させるように、フレクススプラ
イン内に回転可能な前記ウェーブジェネレータを嵌挿
し、該ウェーブジェネレータの回転によってフレクスス
プラインとサーキュラスプラインを撓み噛合させつつ両
者の歯数差に基づく相対回転を生じさせるようにした広
範囲接触のハーモニックドライブ伝動装置において、前
記フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの歯
の形状を、フレクススプラインの歯のサーキュラスプラ
インの歯への係合時に生じる歯の傾き（倒れ）について
の調節を含めた写像曲線によって決定することで、達成
される。
【０００９】すなわち、本発明による広範囲接触のハー
モニックドライブ伝動装置は、入力装置から出力装置に
回転を伝動する広範囲接触のハーモニックドライブ装置
であって、噛合歯を有する剛性内歯車としてのサーキュ
ラスプラインと、径方向でサーキュラスプラインに隣接
する噛合歯を有する可撓性外歯車としてのフレクススプ
ラインと、長軸および短軸を有し径方向でサーキュラス
プラインに近接するよう配設されるとともに、その回転
時にフレクススプラインを撓ませてフレクススプライン
とサーキュラスプラインの相対回転を生じさせるウェー
ブジェネレータと、を備え、前記フレクススプライン
が、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの
歯の離間距離が径方向で最大となる短軸と、フレクスス
プラインおよびサーキュラスプラインの歯が最も深く係
合する（噛み合う）長軸とを有し、ウェーブジェネレー
タの回転に従ってフレクススプライン上の歯が短軸側か
ら長軸側へと進行するとき、該フレクススプラインの歯
の傾きが歳差運動によって前進および後退するととも
に、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの
歯がその噛合時における干渉を避けるよう前記フレクス
スプラインの噛合歯の傾きに対応して基準歯形に対し歯
面の傾きを調節した歯形を有するものである。このよう
な広範囲接触のハーモニックドライブ装置における歯形
は、次式によって定義される。
モニックドライブ伝動装置は、入力装置から出力装置に
回転を伝動する広範囲接触のハーモニックドライブ装置
であって、噛合歯を有する剛性内歯車としてのサーキュ
ラスプラインと、径方向でサーキュラスプラインに隣接
する噛合歯を有する可撓性外歯車としてのフレクススプ
ラインと、長軸および短軸を有し径方向でサーキュラス
プラインに近接するよう配設されるとともに、その回転
時にフレクススプラインを撓ませてフレクススプライン
とサーキュラスプラインの相対回転を生じさせるウェー
ブジェネレータと、を備え、前記フレクススプライン
が、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの
歯の離間距離が径方向で最大となる短軸と、フレクスス
プラインおよびサーキュラスプラインの歯が最も深く係
合する（噛み合う）長軸とを有し、ウェーブジェネレー
タの回転に従ってフレクススプライン上の歯が短軸側か
ら長軸側へと進行するとき、該フレクススプラインの歯
の傾きが歳差運動によって前進および後退するととも
に、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの
歯がその噛合時における干渉を避けるよう前記フレクス
スプラインの噛合歯の傾きに対応して基準歯形に対し歯
面の傾きを調節した歯形を有するものである。このよう
な広範囲接触のハーモニックドライブ装置における歯形
は、次式によって定義される。
【００１０】Ｘ＝ｄ／８［２θ−ｓｉｎ（２θ）］＋１
／２｛μ（θ）×ｈ（θ）｝ Ｙ＝ｄ／４［１−ｃｏｓ（２θ）］ 但し、ＸおよびＹは歯形曲線の座標成分である。また、
本発明によるハーモニックドライブ伝動装置は、入力装
置から出力装置に回転を伝動するハーモニックドライブ
装置であって、剛性内歯車としてのサーキュラスプライ
ンと、径方向でサーキュラスプラインに隣接する可撓性
外歯車としてのフレクススプラインと、径方向でサーキ
ュラスプラインに近接するよう配設され、その回転時に
フレクススプラインを長円形に撓ませてフレクススプラ
インとサーキュラスプラインの相対回転を生じさせるウ
ェーブジェネレータと、を備え、前記フレクススプライ
ンおよびサーキュラスプラインの各々が、それぞれの歯
の噛合時における干渉を除去すべく、前記フレクススプ
ラインの噛合歯の傾きに対応して約２度まで基準歯形に
対し歯面の傾きを調節した歯形を有するものとしてもよ
い。
／２｛μ（θ）×ｈ（θ）｝ Ｙ＝ｄ／４［１−ｃｏｓ（２θ）］ 但し、ＸおよびＹは歯形曲線の座標成分である。また、
本発明によるハーモニックドライブ伝動装置は、入力装
置から出力装置に回転を伝動するハーモニックドライブ
装置であって、剛性内歯車としてのサーキュラスプライ
ンと、径方向でサーキュラスプラインに隣接する可撓性
外歯車としてのフレクススプラインと、径方向でサーキ
ュラスプラインに近接するよう配設され、その回転時に
フレクススプラインを長円形に撓ませてフレクススプラ
インとサーキュラスプラインの相対回転を生じさせるウ
ェーブジェネレータと、を備え、前記フレクススプライ
ンおよびサーキュラスプラインの各々が、それぞれの歯
の噛合時における干渉を除去すべく、前記フレクススプ
ラインの噛合歯の傾きに対応して約２度まで基準歯形に
対し歯面の傾きを調節した歯形を有するものとしてもよ
い。
【００１１】さらに、本発明に係る歯形の形成方法は、
長軸および短軸を有する長円形ウェーブジェネレータ
と、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインと
を備えた広範囲接触のハーモニックドライブ装置におけ
る歯形の形成方法であって、隣接する可撓性の歯車（フ
レクススプラインの素材）と円形歯車（サーキュラスプ
ラインの素材）との噛合歯を、該可撓性歯車の長軸上で
十分な噛合を許容し、該可撓性歯車の短軸上で両歯車の
歯が全く噛み合わないように配置する段階と、フレクス
スプラインの歯とサーキュラスプラインの歯との干渉、
すなわち従来なら前記長軸および短軸の間の噛合位置に
おいてフレクススプラインの歯の傾きにより惹起された
であろう歯の干渉を避けるよう基準歯形に対し歯面の傾
きを調整することにより、フレクススプラインおよびサ
ーキュラスプライン間の歯の干渉を避けるよう歯形を整
形する段階と、を含むものである。また、本方法は、長
円形のウェーブジェネレータがフレクススプライン内で
回転進行するときの前記歯の傾きを２度まで許容するよ
う歯形を形成する工程を含むものとしてもよい。
長軸および短軸を有する長円形ウェーブジェネレータ
と、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインと
を備えた広範囲接触のハーモニックドライブ装置におけ
る歯形の形成方法であって、隣接する可撓性の歯車（フ
レクススプラインの素材）と円形歯車（サーキュラスプ
ラインの素材）との噛合歯を、該可撓性歯車の長軸上で
十分な噛合を許容し、該可撓性歯車の短軸上で両歯車の
歯が全く噛み合わないように配置する段階と、フレクス
スプラインの歯とサーキュラスプラインの歯との干渉、
すなわち従来なら前記長軸および短軸の間の噛合位置に
おいてフレクススプラインの歯の傾きにより惹起された
であろう歯の干渉を避けるよう基準歯形に対し歯面の傾
きを調整することにより、フレクススプラインおよびサ
ーキュラスプライン間の歯の干渉を避けるよう歯形を整
形する段階と、を含むものである。また、本方法は、長
円形のウェーブジェネレータがフレクススプライン内で
回転進行するときの前記歯の傾きを２度まで許容するよ
う歯形を形成する工程を含むものとしてもよい。
【００１２】なお、前記噛合歯の両歯面の中間に位置す
る放射方向の面（以下、中間面という）と各歯面とによ
って挟まれる角度（挟角）は、基準歯形の歯面と前記中
間面との挟角より大きくなるが、歯元部は基準歯形に対
し歯先部と同方向に傾斜するものに限らず、基準歯形と
同様又はそれに近い形状とすることもできる。
る放射方向の面（以下、中間面という）と各歯面とによ
って挟まれる角度（挟角）は、基準歯形の歯面と前記中
間面との挟角より大きくなるが、歯元部は基準歯形に対
し歯先部と同方向に傾斜するものに限らず、基準歯形と
同様又はそれに近い形状とすることもできる。
【００１３】
【作用】本発明では、フレクススプラインに設けられた
歯がフレクススプラインの離心率に応じてその長軸と短
軸の間でサーキュラスプラインの径方向に対し傾斜する
が、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの
噛合歯の歯形が、前記フレクススプラインの噛合歯の傾
き（倒れ）についての適合調節を含めた曲線に基づいて
基準歯形に対する歯面の傾きが調整され、両スプライン
間の歯の干渉が除去される。すなわち、ピッチ円より歯
先側の部分において各歯の一対の歯面の先端部が基準歯
形より相互に接近するように、前記歯先部の歯面に相当
する歯形曲線部分がピッチ円上の点を中心に内側にわず
かに傾けられることで、干渉が防止される。
歯がフレクススプラインの離心率に応じてその長軸と短
軸の間でサーキュラスプラインの径方向に対し傾斜する
が、フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの
噛合歯の歯形が、前記フレクススプラインの噛合歯の傾
き（倒れ）についての適合調節を含めた曲線に基づいて
基準歯形に対する歯面の傾きが調整され、両スプライン
間の歯の干渉が除去される。すなわち、ピッチ円より歯
先側の部分において各歯の一対の歯面の先端部が基準歯
形より相互に接近するように、前記歯先部の歯面に相当
する歯形曲線部分がピッチ円上の点を中心に内側にわず
かに傾けられることで、干渉が防止される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ具
体的に説明する。図１、図２および図４は本発明の目
的、効果を明確にする一実施例の広範囲接触のハーモニ
ックドライブ伝動装置を示す図である。まず、その構成
を説明する。
体的に説明する。図１、図２および図４は本発明の目
的、効果を明確にする一実施例の広範囲接触のハーモニ
ックドライブ伝動装置を示す図である。まず、その構成
を説明する。
【００１５】図１において、１０は本発明に係る広範囲
接触のハーモニックドライブ伝動装置（以下、ハーモニ
ックドライブ装置という）であり、このハーモニックド
ライブ装置１０は、図示しない駆動軸を取り付けるため
の穴１４を有し概ね長円形に形成された平らなウェーブ
ジェネレータ（カムプレート）１２を具備している。ウ
ェーブジェネレータ１２はその外周部１８に軸受組立体
１６を所定圧力で嵌合装着したものであり、その軸受組
立体１６は内輪２０、外輪２２およびそれらの間に転動
可能に配置された複数の転動部材２４から構成されてい
る。変形可能なフレクススプライン２６はその軸受組立
体１６の外方に設けられるとともに外輪２２にぴったり
と嵌め付けられており、フレクススプライン２６の放射
外方には剛性内歯車であるサーキュラスプライン２８が
設けられている。また、フレクススプライン２６の外周
部には一列の噛合歯３０が配設されており、サーキュラ
スプライン２８の内周部には噛合歯３０と噛み合う一列
の噛合歯３２が配設されている。
接触のハーモニックドライブ伝動装置（以下、ハーモニ
ックドライブ装置という）であり、このハーモニックド
ライブ装置１０は、図示しない駆動軸を取り付けるため
の穴１４を有し概ね長円形に形成された平らなウェーブ
ジェネレータ（カムプレート）１２を具備している。ウ
ェーブジェネレータ１２はその外周部１８に軸受組立体
１６を所定圧力で嵌合装着したものであり、その軸受組
立体１６は内輪２０、外輪２２およびそれらの間に転動
可能に配置された複数の転動部材２４から構成されてい
る。変形可能なフレクススプライン２６はその軸受組立
体１６の外方に設けられるとともに外輪２２にぴったり
と嵌め付けられており、フレクススプライン２６の放射
外方には剛性内歯車であるサーキュラスプライン２８が
設けられている。また、フレクススプライン２６の外周
部には一列の噛合歯３０が配設されており、サーキュラ
スプライン２８の内周部には噛合歯３０と噛み合う一列
の噛合歯３２が配設されている。
【００１６】図３は本発明で考慮する歯の傾き（倒れ）
を示す図で、フレクススプライン２６の噛合歯３０の歯
形を従来のもの（例えば米国特許第4,823,638号明細書
に記載されるイシカワ氏考案の歯形）とした場合の例を
示している。同図においては、フレクススプライン２６
の長軸と短軸の略中間にある１つの噛合歯３０とその近
傍のサーキュラスプライン２８の２つの噛合歯３２とが
示されており、３９はその噛合歯３０および噛合歯３２
の干渉部を示している。この干渉は、サーキュラスプラ
イン２８の噛合歯３２の歯たけ方向（軸心を通る図中左
側の矢印に相当する）と、フレクススプライン２６の噛
合歯３０の歯たけ方向（サーキュラスプライン２８の軸
心を通らない図中右側の矢印）とのなす角度、すなわち
サーキュラスプライン２８の半径方向に対する噛合歯３
０の相対的な傾斜４６に起因して生じている。
を示す図で、フレクススプライン２６の噛合歯３０の歯
形を従来のもの（例えば米国特許第4,823,638号明細書
に記載されるイシカワ氏考案の歯形）とした場合の例を
示している。同図においては、フレクススプライン２６
の長軸と短軸の略中間にある１つの噛合歯３０とその近
傍のサーキュラスプライン２８の２つの噛合歯３２とが
示されており、３９はその噛合歯３０および噛合歯３２
の干渉部を示している。この干渉は、サーキュラスプラ
イン２８の噛合歯３２の歯たけ方向（軸心を通る図中左
側の矢印に相当する）と、フレクススプライン２６の噛
合歯３０の歯たけ方向（サーキュラスプライン２８の軸
心を通らない図中右側の矢印）とのなす角度、すなわち
サーキュラスプライン２８の半径方向に対する噛合歯３
０の相対的な傾斜４６に起因して生じている。
【００１７】図４はこのようなフレクススプライン２６
の噛合歯３０の傾斜を十分に考慮して歯形を形成した本
実施例を示している。同図において、ウェーブジェネレ
ータ１２の丸みを帯びた凸部（ウェーブジェネレータ１
２の長軸を規定する）が、これに符合する長軸および短
軸を有する長円形状を付与するようフレクススプライン
２６内で回転するとき、フレクススプライン２６の外周
部の噛合歯３０には前記傾斜が存在しており、その歯の
それぞれがウェーブジェネレータ（カムプレート）１２
の外周輪郭に沿ってその長軸と短軸の間を進行する間に
前記傾斜（倒れ）が生じている。フレクススプライン２
６のうちウェーブジェネレータ１２の長軸上にある噛合
歯３０については前記傾斜はゼロであり、フレクススプ
ライン２６のうちウェーブジェネレータ１２の短軸上に
ある噛合歯３０についても同様に前記傾斜はゼロであ
る。また、フレクススプライン２６の全ての噛合歯３０
は、傾斜ゼロとなる長軸と短軸との間で前記傾斜を徐々
に増してその傾斜を最大にする。
の噛合歯３０の傾斜を十分に考慮して歯形を形成した本
実施例を示している。同図において、ウェーブジェネレ
ータ１２の丸みを帯びた凸部（ウェーブジェネレータ１
２の長軸を規定する）が、これに符合する長軸および短
軸を有する長円形状を付与するようフレクススプライン
２６内で回転するとき、フレクススプライン２６の外周
部の噛合歯３０には前記傾斜が存在しており、その歯の
それぞれがウェーブジェネレータ（カムプレート）１２
の外周輪郭に沿ってその長軸と短軸の間を進行する間に
前記傾斜（倒れ）が生じている。フレクススプライン２
６のうちウェーブジェネレータ１２の長軸上にある噛合
歯３０については前記傾斜はゼロであり、フレクススプ
ライン２６のうちウェーブジェネレータ１２の短軸上に
ある噛合歯３０についても同様に前記傾斜はゼロであ
る。また、フレクススプライン２６の全ての噛合歯３０
は、傾斜ゼロとなる長軸と短軸との間で前記傾斜を徐々
に増してその傾斜を最大にする。
【００１８】図２は、そのカムプレート１２およびフレ
クススプライン２６の長軸を１２時の位置に示し、同様
にその短軸を３時の位置に示した図である。同図におい
て、フレクススプライン２６の噛合歯３０の最大傾斜
は、長軸３５と短軸３６との中間の位置にみられる。図
４に示す接触高さ４４（以下、接触高さｈともいう）は
フレクススプライン２６の噛合歯３０の接触点からフレ
クススプライン２６の中立面３８までの径方向距離で定
義される。ここで、中立面とは、フレクススプライン２
６（噛合歯を無視する）の外径（ＯＤ）と内径（ＩＤ）
の間の面で、フレクススプライン２６の変形に際して長
さの変化しないと推定される面を表している。また、図
２に示すように、前記接触高さｈは、長軸３５上のよう
に噛合歯３０および３２が最も深く噛み合ったときに最
小となる。
クススプライン２６の長軸を１２時の位置に示し、同様
にその短軸を３時の位置に示した図である。同図におい
て、フレクススプライン２６の噛合歯３０の最大傾斜
は、長軸３５と短軸３６との中間の位置にみられる。図
４に示す接触高さ４４（以下、接触高さｈともいう）は
フレクススプライン２６の噛合歯３０の接触点からフレ
クススプライン２６の中立面３８までの径方向距離で定
義される。ここで、中立面とは、フレクススプライン２
６（噛合歯を無視する）の外径（ＯＤ）と内径（ＩＤ）
の間の面で、フレクススプライン２６の変形に際して長
さの変化しないと推定される面を表している。また、図
２に示すように、前記接触高さｈは、長軸３５上のよう
に噛合歯３０および３２が最も深く噛み合ったときに最
小となる。
【００１９】従来技術においては、図３に示すように、
フレクススプライン２６の噛合歯３０およびサーキュラ
スプライン２８の噛合歯３２は、干渉部３９として示さ
れるような干渉を生じていたが、本実施例では、図４に
示すように、フレクススプライン２６の中立面３８に対
し径方向距離４４として示した接触高さｈを隔てる接触
点において、フレクススプライン２６の噛合歯３０とサ
ーキュラスプライン２８の噛合歯３２とは干渉なく接触
している。
フレクススプライン２６の噛合歯３０およびサーキュラ
スプライン２８の噛合歯３２は、干渉部３９として示さ
れるような干渉を生じていたが、本実施例では、図４に
示すように、フレクススプライン２６の中立面３８に対
し径方向距離４４として示した接触高さｈを隔てる接触
点において、フレクススプライン２６の噛合歯３０とサ
ーキュラスプライン２８の噛合歯３２とは干渉なく接触
している。
【００２０】前記接触高さｈの値は、幾何学的な歯先高
さによって、図２に示すように長軸３５上での最小値か
ら係合開始位置３７での最大値まで変化する。その接触
高さｈの式は次のような形となる。 ｈ（θ）＝調和成分＋固定値 なお、調和成分はウェーブジェネレータ１２の形状に基
づく値である。
さによって、図２に示すように長軸３５上での最小値か
ら係合開始位置３７での最大値まで変化する。その接触
高さｈの式は次のような形となる。 ｈ（θ）＝調和成分＋固定値 なお、調和成分はウェーブジェネレータ１２の形状に基
づく値である。
【００２１】本発明ではこの接触高さｈを次式とした。 ｈ（θ）＝ｄ／４［１−Ｃｏｓ（２θ）］＋ｋ ここで、“θ”はウェーブジェネレータ１２の回転角度
に相当する媒介変数であり、“ｄ”はウェーブジェネレ
ータ１２とフレクススプライン２６のピッチ円直径の差
（ウェーブジェネレータの最大直径と最小直径の差に相
当する）として定義されるウェーブジェネレータ１２の
歪曲の振れ幅である。また、“ｋ”は接触高さｈの最小
値（一定値）で、フレクススプライン２６の中立面から
そのピッチ円までの半径方向の距離でもある。
に相当する媒介変数であり、“ｄ”はウェーブジェネレ
ータ１２とフレクススプライン２６のピッチ円直径の差
（ウェーブジェネレータの最大直径と最小直径の差に相
当する）として定義されるウェーブジェネレータ１２の
歪曲の振れ幅である。また、“ｋ”は接触高さｈの最小
値（一定値）で、フレクススプライン２６の中立面から
そのピッチ円までの半径方向の距離でもある。
【００２２】図４に示したような噛合歯の傾きは、フレ
クススプライン２６が長円形に変形させられることによ
るが、その歯の傾きはフレクススプライン２６又はウェ
ーブジェネレータ１２の短軸位置および長軸位置の両方
で零となり、軸３７の位置、すなわち長短両軸間の中間
で最大値に達する。フレクススプライン２６の各噛合歯
がフレクススプライン２６の中立面３８に対して垂直な
状態にあると仮定すれば、前記噛合歯３０の傾斜の角度
は、次のような微分方程式から求めることができる。
クススプライン２６が長円形に変形させられることによ
るが、その歯の傾きはフレクススプライン２６又はウェ
ーブジェネレータ１２の短軸位置および長軸位置の両方
で零となり、軸３７の位置、すなわち長短両軸間の中間
で最大値に達する。フレクススプライン２６の各噛合歯
がフレクススプライン２６の中立面３８に対して垂直な
状態にあると仮定すれば、前記噛合歯３０の傾斜の角度
は、次のような微分方程式から求めることができる。
【００２３】ｔａｎμ＝−１／ｒ ｄｒ／ｄθ 代表的な場合としてフレクススプライン形状が次式で与
えられる場合を考え、 ｒ＝ｒc ＋ｄ／２（Ｃｏｓ(２θ)） その歯３０の傾斜角度を求めると、次式となる。 μ（θ）＝ＡｒｃＴａｎ［−１／｛ｒc ＋ｄ／２（Ｃｏ
ｓ(２θ)）｝］×［−ｄＳｉｎ（２θ）］ 但し、ここで“μ”はラジアンで表した歯の傾き角度で
あり、“ｒc ”は非変形状態のフレクススプラインの半
径である。
えられる場合を考え、 ｒ＝ｒc ＋ｄ／２（Ｃｏｓ(２θ)） その歯３０の傾斜角度を求めると、次式となる。 μ（θ）＝ＡｒｃＴａｎ［−１／｛ｒc ＋ｄ／２（Ｃｏ
ｓ(２θ)）｝］×［−ｄＳｉｎ（２θ）］ 但し、ここで“μ”はラジアンで表した歯の傾き角度で
あり、“ｒc ”は非変形状態のフレクススプラインの半
径である。
【００２４】上式における“ｄ”や“ｒc ”に標準的な
値をあてはめてみると、噛合歯３０の傾斜角度の最大値
は１度から２度の範囲内となることがわかった。フレク
ススプライン２６およびサーキュラスプライン１２の歯
形を次のように表すと、 Ｘ＝ｄ／８［２θ−Ｓｉｎ（２θ）］ Ｙ＝ｄ／４［１−Ｃｏｓ（２θ）］ そのフレクススプライン２６の噛合歯３０が前記歯の傾
きによって近接するサーキュラスプライン２８の噛合歯
３２と機械的に干渉してしまうところであるが、そのよ
うな干渉は、上述した円弧部分“ｈ（θ）μ（θ）”の
分だけ前記噛合歯を接線方向に除去することで修正する
ことができる。また、その除去量の半分に相当する部分
をフレクススプライン２６の各噛合歯３０からエッチン
グや機械加工等によって除去し、残りの半分の量に相当
する部分をサーキュラスプライン２８の各噛合歯３２か
ら同様に除去するのが適当である。
値をあてはめてみると、噛合歯３０の傾斜角度の最大値
は１度から２度の範囲内となることがわかった。フレク
ススプライン２６およびサーキュラスプライン１２の歯
形を次のように表すと、 Ｘ＝ｄ／８［２θ−Ｓｉｎ（２θ）］ Ｙ＝ｄ／４［１−Ｃｏｓ（２θ）］ そのフレクススプライン２６の噛合歯３０が前記歯の傾
きによって近接するサーキュラスプライン２８の噛合歯
３２と機械的に干渉してしまうところであるが、そのよ
うな干渉は、上述した円弧部分“ｈ（θ）μ（θ）”の
分だけ前記噛合歯を接線方向に除去することで修正する
ことができる。また、その除去量の半分に相当する部分
をフレクススプライン２６の各噛合歯３０からエッチン
グや機械加工等によって除去し、残りの半分の量に相当
する部分をサーキュラスプライン２８の各噛合歯３２か
ら同様に除去するのが適当である。
【００２５】このようなことから、次のような新しい歯
形の式が得られる。 Ｘ＝ｄ／８［２θ−Ｓｉｎ（２θ）］＋１／２［ｈ
（θ）μ（θ）］ Ｙ＝ｄ／４［１−Ｃｏｓ（２θ）］ なお、図５に示すように、Ｘは歯面よりも内側を正と
し、歯面よりも外側（歯溝側）を負とする接線方向（同
図の左右方向）の座標成分、Ｙは歯先側を正とし、歯元
側を負とする半径方向の座標成分である。この場合、歯
元の形状はピッチ円直径位置での非対称の反転によって
得られる。
形の式が得られる。 Ｘ＝ｄ／８［２θ−Ｓｉｎ（２θ）］＋１／２［ｈ
（θ）μ（θ）］ Ｙ＝ｄ／４［１−Ｃｏｓ（２θ）］ なお、図５に示すように、Ｘは歯面よりも内側を正と
し、歯面よりも外側（歯溝側）を負とする接線方向（同
図の左右方向）の座標成分、Ｙは歯先側を正とし、歯元
側を負とする半径方向の座標成分である。この場合、歯
元の形状はピッチ円直径位置での非対称の反転によって
得られる。
【００２６】また、図５において、Ｐ．Ｉ．は本発明の
実施例の歯形を示しており、Ｐ．Ａ．はこれとの比較の
ために示した従来の歯形を示している。このように本実
施例では、基準歯形に対し、ピッチ円直径を中心に噛合
歯の両歯面を歯先の厚さ（周方向の厚さ）を薄くする側
に約２度までの範囲で傾けることにより、フレクススプ
ライン２６およびサーキュラスプライン２８の噛合歯の
噛合時における干渉を除去することができるように歯形
が修正されている。
実施例の歯形を示しており、Ｐ．Ａ．はこれとの比較の
ために示した従来の歯形を示している。このように本実
施例では、基準歯形に対し、ピッチ円直径を中心に噛合
歯の両歯面を歯先の厚さ（周方向の厚さ）を薄くする側
に約２度までの範囲で傾けることにより、フレクススプ
ライン２６およびサーキュラスプライン２８の噛合歯の
噛合時における干渉を除去することができるように歯形
が修正されている。
【００２７】なお、本実施例においてウェーブジェネレ
ータ１２の形状を長円形としたのは、フレクススプライ
ン２６を同形状に撓ませることにより、その２箇所の丸
みを帯びた凸部位置で内歯および外歯を噛合させるため
であり、本発明におけるウェーブジェネレータ１２の形
状はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明
によるハーモニックドライブ伝動装置における噛合歯の
配列は、３つ若しくは４つの凸部といった２つ以上の凸
部を有するウェーブジェネレータを用いる場合にも適用
することができる。
ータ１２の形状を長円形としたのは、フレクススプライ
ン２６を同形状に撓ませることにより、その２箇所の丸
みを帯びた凸部位置で内歯および外歯を噛合させるため
であり、本発明におけるウェーブジェネレータ１２の形
状はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明
によるハーモニックドライブ伝動装置における噛合歯の
配列は、３つ若しくは４つの凸部といった２つ以上の凸
部を有するウェーブジェネレータを用いる場合にも適用
することができる。
【００２８】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、フレクス
スプラインに設けられた歯がフレクススプラインの離心
率に応じてその長軸と短軸の間でサーキュラスプライン
の径方向に対し傾くことを考慮して、フレクススプライ
ンおよびサーキュラスプラインの歯形をその傾きについ
ての適合調節を含めた曲線に基づいて決定しているの
で、両スプライン間の歯の干渉を確実に除去することが
でき、フレクススプラインおよびサーキュラスプライン
の広範囲の噛合接触を許容することで装置の高捩り剛性
を得ることができる。
スプラインに設けられた歯がフレクススプラインの離心
率に応じてその長軸と短軸の間でサーキュラスプライン
の径方向に対し傾くことを考慮して、フレクススプライ
ンおよびサーキュラスプラインの歯形をその傾きについ
ての適合調節を含めた曲線に基づいて決定しているの
で、両スプライン間の歯の干渉を確実に除去することが
でき、フレクススプラインおよびサーキュラスプライン
の広範囲の噛合接触を許容することで装置の高捩り剛性
を得ることができる。
【００２９】請求項２記載の発明によれば、ピッチ円直
径位置の前後の円弧部分が噛合時の干渉部分を除去した
形状となるよう歯形を特定の式によって設定しているの
で、両スプライン間の歯の干渉を確実に除去することが
でき、フレクススプラインおよびサーキュラスプライン
の広範囲の噛合接触を許容することのできる歯形を形成
することができる。
径位置の前後の円弧部分が噛合時の干渉部分を除去した
形状となるよう歯形を特定の式によって設定しているの
で、両スプライン間の歯の干渉を確実に除去することが
でき、フレクススプラインおよびサーキュラスプライン
の広範囲の噛合接触を許容することのできる歯形を形成
することができる。
【００３０】請求項３記載の発明によれば、フレクスス
プラインおよびサーキュラスプラインの各々が、それぞ
れの噛合歯の噛合時における干渉を除去するよう約２度
まで歯面の傾きを調節した歯形を有しているので、長円
形ウェーブジェネレータを用いるハーモニックドライブ
伝動装置において、フレクススプラインおよびサーキュ
ラスプラインの間の歯の干渉を確実に除去することがで
きる。
プラインおよびサーキュラスプラインの各々が、それぞ
れの噛合歯の噛合時における干渉を除去するよう約２度
まで歯面の傾きを調節した歯形を有しているので、長円
形ウェーブジェネレータを用いるハーモニックドライブ
伝動装置において、フレクススプラインおよびサーキュ
ラスプラインの間の歯の干渉を確実に除去することがで
きる。
【００３１】請求項４記載の発明によれば、ピッチ円直
径位置の前後の円弧部分が噛合時の干渉部分を除去した
形状となるよう歯形を特定の式によって設定しているの
で、長円形ウェーブジェネレータを用いるハーモニック
ドライブ伝動装置において、両スプライン間の歯の干渉
を確実に除去できる歯形を形成することができる。請求
項５記載の発明によれば、歯形を形成するに際して、互
いに近接する可撓性歯車の噛合歯と円形歯車の噛合歯と
を該可撓性歯車の長軸上で十分な噛合を許容し該可撓性
歯車の短軸上で両歯車の歯が全く噛み合わないように配
置し、可撓性歯車の噛合歯が前記長軸および短軸の間で
傾斜することにより惹起されたであろう歯の干渉を避け
るよう可撓性歯車の噛合歯と円形歯車の噛合歯とを基準
歯形に対し歯面の傾きを調節した形状に整形し、フレク
ススプラインとサーキュラスプラインの噛合歯同士が前
記長軸および短軸の間の各噛合位置で干渉するのを回避
するようにしているので、両スプライン間の歯の干渉を
確実に除去することができ、噛合時の干渉をなくしつつ
フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの広範
囲の噛合接触を許容することのできる歯形を形成するこ
とができる。
径位置の前後の円弧部分が噛合時の干渉部分を除去した
形状となるよう歯形を特定の式によって設定しているの
で、長円形ウェーブジェネレータを用いるハーモニック
ドライブ伝動装置において、両スプライン間の歯の干渉
を確実に除去できる歯形を形成することができる。請求
項５記載の発明によれば、歯形を形成するに際して、互
いに近接する可撓性歯車の噛合歯と円形歯車の噛合歯と
を該可撓性歯車の長軸上で十分な噛合を許容し該可撓性
歯車の短軸上で両歯車の歯が全く噛み合わないように配
置し、可撓性歯車の噛合歯が前記長軸および短軸の間で
傾斜することにより惹起されたであろう歯の干渉を避け
るよう可撓性歯車の噛合歯と円形歯車の噛合歯とを基準
歯形に対し歯面の傾きを調節した形状に整形し、フレク
ススプラインとサーキュラスプラインの噛合歯同士が前
記長軸および短軸の間の各噛合位置で干渉するのを回避
するようにしているので、両スプライン間の歯の干渉を
確実に除去することができ、噛合時の干渉をなくしつつ
フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの広範
囲の噛合接触を許容することのできる歯形を形成するこ
とができる。
【図１】本発明の原理に従って構成された広範囲接触の
ハーモニックドライブ伝動装置の一実施例の部分正面図
である。
ハーモニックドライブ伝動装置の一実施例の部分正面図
である。
【図２】図１に示したフレクススプラインおよびサーキ
ュラスプラインの噛合歯間における噛合係合位置の漸進
的変化を示す４分円図である。
ュラスプラインの噛合歯間における噛合係合位置の漸進
的変化を示す４分円図である。
【図３】従来の歯形を採用した場合のフレクススプライ
ンの歯とサーキュラスプラインの一対の歯との噛合部分
を示す拡大図で、歯の干渉部分を示している。
ンの歯とサーキュラスプラインの一対の歯との噛合部分
を示す拡大図で、歯の干渉部分を示している。
【図４】一実施例におけるフレクススプラインの歯とサ
ーキュラスプラインの歯との噛合部分を示す拡大図で、
良好な噛合状態を示している。
ーキュラスプラインの歯との噛合部分を示す拡大図で、
良好な噛合状態を示している。
【図５】本発明による歯形と従来技術による歯形との比
較図である。
較図である。
１０ ハーモニックドライブ装置 １２ ウェーブジェネレータ（カムプレート） １６ 軸受組立体 １８ ウェーブジェネレータの外周部 ２０ 内輪 ２２ 外輪 ２４ 転動部材 ２６ フレクススプライン（可撓性外歯車） ２８ サーキュラスプライン（剛性内歯車） ３０ フレクススプラインの噛合歯（外歯） ３２ サーキュラスプラインの噛合歯（内歯） ３５ 長軸 ３６ 短軸 ３７ 係合開始位置 ３８ 中立面 ３９ 干渉部 ４６ 噛合歯の相対的な傾斜 ４４ 径方向距離（接触高さ） ｈ 接触高さ
Claims (5)
- 【請求項１】入力装置から出力装置に回転運動を伝動す
るハーモニックドライブ伝動装置であって、 噛合歯を有する剛性サーキュラスプラインと、 径方向でサーキュラスプラインに隣接する噛合歯を有す
る可撓性フレクススプラインと、 長軸および短軸を有し径方向でサーキュラスプラインに
近接するよう配設されるとともに、回転時にフレクスス
プラインを撓ませてフレクススプラインとサーキュラス
プラインの相対回転を生じさせる非円形ウェーブジェネ
レータと、を備え、 前記フレクススプラインが、前記ウェーブジェネレータ
に応動し得る状態で、前記サーキュラスプラインとの噛
合歯の離間距離が径方向で最大となる短軸と、前記フレ
クススプラインおよびサーキュラスプラインの噛合歯が
最も深く噛合する長軸とを有するとともに、 前記フレクススプラインの噛合歯が、前記ウェーブジェ
ネレータの内方での回転に従って短軸から長軸へと進行
するとき歳差運動によって前進および後退する傾きを生
じるものであり、 該フレクススプラインの噛合歯および前記サーキュラス
プラインの噛合歯が、噛合時における両歯の干渉を避け
るよう前記フレクススプラインの噛合歯の傾きに対応し
て基準歯形に対し歯面の傾きを調節した歯形を有するこ
とを特徴とする広範囲接触のハーモニックドライブ伝動
装置。 - 【請求項２】前記歯形が、次式によって定義されること
を特徴とする請求項１記載の広範囲接触のハーモニック
ドライブ伝動装置。 Ｘ＝ｄ／８［２θ−ｓｉｎ（２θ）］＋１／２｛μ
（θ）×ｈ（θ）｝ Ｙ＝ｄ／４［１−ｃｏｓ（２θ）］ 但し、ＸおよびＹは座標成分である。 - 【請求項３】入力装置から出力装置に回転を伝動するハ
ーモニックドライブ装置であって、 剛性サーキュラスプラインと、 径方向でサーキュラスプラインに隣接する可撓性のフレ
クススプラインと、 径方向でサーキュラスプラインに近接するよう配設さ
れ、その回転時にフレクススプラインを長円形に撓ませ
てフレクススプラインとサーキュラスプラインの相対回
転を生じさせるウェーブジェネレータと、を備え、 前記フレクススプラインおよびサーキュラスプラインの
各々が、それぞれの噛合歯の噛合時における干渉を除去
するよう前記フレクススプラインの噛合歯の傾きに対応
して約２度まで基準歯形に対し歯面の傾きを調節した歯
形を有することを特徴とするハーモニックドライブ伝動
装置。 - 【請求項４】前記歯形が、次式によって定義されること
を特徴とする請求項３記載のハーモニックドライブ伝動
装置。 Ｘ＝ｄ／８［２θ−ｓｉｎ（２θ）］＋１／２｛μ
（θ）×ｈ（θ）｝ Ｙ＝ｄ／４［１−ｃｏｓ（２θ）］ 但し、ＸおよびＹは座標成分である。 - 【請求項５】ウェーブジェネレータ、フレクススプライ
ンおよびサーキュラスプラインを備えた広範囲接触のハ
ーモニックドライブ装置に用いる歯形を形成する方法で
あって、 互いに近接する可撓性歯車の噛合歯と円形歯
車の噛合歯とを、該可撓性歯車の長軸上で十分な噛合を
許容し、該可撓性歯車の短軸上で両歯車の歯が全く噛み
合わないように配置する段階と、 前記可撓性歯車の噛合歯が前記長軸および短軸の間で傾
斜することにより惹起されたであろう歯の干渉を避ける
よう、可撓性歯車の噛合歯と円形歯車の噛合歯とを前記
フレクススプラインの噛合歯の傾きに対応して基準歯形
に対し歯面の傾きを調節した歯形に整形し、前記フレク
ススプラインと前記サーキュラスプラインとが前記長軸
および短軸の間の各噛合位置で干渉するのを回避する段
階と、を含むことを特徴とする広範囲接触のハーモニッ
クドライブ伝動装置に用いる歯形の形成方法。
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