JPH0756323B2 - ひずみ波伝動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はひずみ波伝動装置に関し、更に詳細には管状フ
レキスプラインを用いるひずみ波伝動装置に関する。

（従来の技術） 米国特許第2,906,143号において初めて開示されている
ように、フレキスプラインと呼ばれる伝動部材内の半径
方向歪撓の周辺波を回転させて堅固な円形スプラインと
逐次反作用させる。上記歪撓は、波発生器により、例え
ば、上記スプライン部材と同心の多ロープ形カム、米国
特許第4,491,033号に示されている形式の複式偏心波発
生器、流体圧作動装置、または他の装置によって生じさ
せられる。上記フレキスプラインに与えられる回転形状
は一般に楕円形であり、そのスプライン歯は、長軸の場
所において円形スプラインと係合し、短軸の場所におい
ては係合しない。

「柔らかい」ワインドアップを示す、即ち、トルク負荷
の変動に応答してフレキスプライン内にかなりの周辺的
遅れまたはヒステリシスを本来的に有するねじり波伝動
装置が、例えば、米国特許第3,161,082号に示されてい
る。フレキスプラインは、事実、波形のひずみに基因す
る該フレキスプラインの支持なし円筒状部の回転的移動
を最小限化するための適切な支持体がないと、波発生器
の回りに巻き付ことする。

フレキスプラインの波形を保持しようとするいくつかの
試みが従来からなされている。例えばロボットのための
駆動機構において特に重要である位置決め運動の安定性
及び正確性を向上させるための一つの方策が前掲の米国
特許第4,491,033号に示されている。

この方策においては、複式偏心波発生器によって加えら
れるフレキスプラインのバルジの周辺的移動または「ワ
インドアップ」を、回転軸と同心の剛性円形ディスクに
よって制御するのであり、このディスクは、上記フレキ
スプラインの短軸の寸法に作られており、上記波発生器
から間隔をおいた場所において上記フレキスプラインの
穴と接触するように配置されている。この米国特許に図
示されいるように、上記ディスクは直径が固定してお
り、管状フレキスプラインの開放端部に隣接して軸方向
に配置されている。

フレキスプラインにおけるワインドアップを減少させる
ための他の方策が、ジョーン・カールソン（John Carls
on）にかかる1983年６月23日出願の許可済みの米国特許
出願第507,014号に開示されている。この米国特許出願
の教示によれば、フレキスプラインの形状を変形し、そ
の開放端部の半径方向肉厚を、該端部が該フレキスプラ
インの歯から軸方向に遠く延びるにつれて厚くしてあ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、フレキスプラインにおけるねじりコン
プライアンスを改善し、且つヒステリシスを減少させる
ようにしたひずみ波伝動装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明にかる新規なひずみ波伝動装置は、以下の諸実施
例に示すように、波発生器によって与えられる歪み歯車
すなわちフレキスプラインにおけるひずみに対抗して該
フレキスプラインの穴に対してその短軸に沿って弾性的
に押しかかるための半径方向歪撓可能な制御リングをす
なわち捩じり剛性増強用リングを備えている。

（作用） 本発明装置の制御リングは、フレキスプライン穴の短軸
に沿う半径方向外向きの力を生じさせることによってひ
ずみ波伝動装置におけるひずみ剛性を増強し、上記フレ
キスプライン孔と、波発生器の外側、即ち、一般には上
記波発生器の外部レースの外径との間に遊隙を保持す
る。このようにしてこの遊隙を保持することにより、フ
レキスプラインにおける歪撓波のひずみが最小限化さ
れ、従って、上記フレキスプラインにおけるワインドア
ップが大巾に減少させられてトルクほぼゼロになる。

本発明の上記及び他の目的及び利点は、本発明の実施例
について図面を参照して行なう以下の詳細な説明から明
らかになる。

（実施例） 第１図は、同心関係にあるひずみ波伝動用諸部材の非歪
撓状態にあるときの様子を示す横断面図であり、遊隙を
誇張して示してあり、波発生器を図から省いてある。内
歯12を有する剛性の円形スプライン10が、外歯16を有し
ておって当初は円形であるフレキスプライン14を軸方向
に受入れている。この剛性の円形スプライン10が本発明
のリング歯車を構成し、フレキスプライン14が本発明の
歪み歯車を構成する。上記フレキスプライン内には、当
初は円形である半径方向歪撓可能な制御リング18が入っ
ており、この制御リンクは、上記非歪撓状態のフレキス
プラインの穴との遊隙を最小限ならしめる外径を有して
いる。この制御リングが本発明の捩じり剛性増強用リン
グを構成する。リング18またはその等価部材は、以下に
参照する他の図について説明するように、フレキスプラ
イン歯16の軸方向前部及び／又は後部に配置されておっ
てもよいが、次に説明するように、上記フレキスプライ
ン内に動作波形を保持することによってこの調和駆動装
置のねじり剛性を増強するために、上記フレキスプライ
ン歯と隣接していることが好ましい。

非歪撓状態の制御リング18の直径は、例えば第２図に示
す２ロープ形の波発生器20との接触によってフレキスプ
ライン14がその長軸Ａに沿って外方へ撓むときに該フレ
キスプラインによって短軸に沿って生ずる半径方向内向
きの力に適切且つ弾性的に対抗するように設定されてい
る。本発明は、楕円形の実施例において特に利点を有す
るが、必ずしもこれに限定されるものではない。波発生
器20（及びここに示す他の部材）の平均直径は上記フレ
キスプラインの穴よりも若干小さい。上記波発生器を上
記フレキスプラインの穴内に組入れると、上記発生器は
長軸に沿う力を生じさせ、この領域から全ての半径方向
遊隙を無くする。遊隙は、上記長軸からの距離が増すに
つれて大きくなり、上記短径において遊隙19は最大とな
る。遊隙のこの最大値は平均遊隙の２倍である。

各実施例において通例は上記フレキスプラインである出
力部材にトルクを加えると、このフレキスプラインが上
記波発生器に「巻きつく」という状態になる。その結
果、上記フレキスプライン穴と上記波発生器との間の遊
隙は、軸ＡとＢの間の直径方向相対向する四分円部にお
いては減少し、他の相対向する四分円部においてはかか
る遊隙は増加する。遊隙のこの変化によって波形のゆが
みが生じ、これにり、上記フレキスプライン内にその短
軸に沿う回転的移動が生じ、これにより、この装置にお
けるねじりワインドアップが増加する。

上述したように、弾性制御リング18が、波発生器20によ
って該リング内に加えられる波形を有すると、該リング
は上記フレキスプライン穴の壁に対してその短軸に沿っ
て半径方向外向きの力を加える。この力は、上記フレキ
スプラインと上記波発生器との間に短軸に沿って遊隙19
を保持するように働き、これにより、上記波形をゆがま
せる傾向を最小限化し、従って、上記ねじりワインドア
ップ及びヒステリシスを減少させる。

次に第３図について説明すると、相対的に静止している
リング歯車すなわち円形スプライン22は管状カップ形の
歪み歯車すなわちフレキスプライン24を同軸的に受入
れ、このフレキスプライン内に回転式波発生器26が取付
けられている。上記発生器の楕円形プラグ上に押しかか
っている外部肉薄レース28が、楕円波形を上記フレキス
プラインのスプライン歯30に加えるように配置され、相
互間隔をおく場所において円形スプライン22の歯との噛
み合いをなさしめるようになっている。レース28の背部
（即ち、内側）にある半径方向可撓形状の捩じり剛性増
強用リングすなわち制御リング32は肉薄の長く伸びた円
筒状部34を有し、この円筒状部はフレキスプラインのダ
イヤフラムまたは閉塞端部36に当接してこれによって保
持されており、このようにして、上記リングは、上記フ
レキスプライン穴に対して、その短軸に沿い且つレース
28に直接隣接して、弾性的に外方へ押しかかるようにな
っている。上記波発生器のハブは入力軸（図示せず）に
固定されるようになっており、出力軸（図示せず）がダ
イヤフラム36に固定される。

第４図は、第３図と同じように、フレキスプライン24内
にあって且つ波発生器組立体26の背部にある単一形状の
捩じり剛性増強用リングすなわち制御リング40を示すも
のであり、第４図の例においては、上記リングは、多孔
性潤滑カートリッジ44をダイヤフラム36に対向させて閉
じ込めておくように構成されている保持体42によってレ
ース28に対向保持されている。上記カートリッジは環状
であり、潤滑剤で含浸されている。この構成は、上記フ
レキスプラインの波形の回転により、即ち、円錐状運動
により、上記カートリッジに対しておだやかな絞り圧力
が加えられ、作動中に潤滑剤が絞り出されて適切に供給
される。

第５図は、第４図に類似しているが、フレキスプライン
24内に、波発生器レース28の前部に（即ち、外側に）配
置されている単一の捩じり剛性増強用リングすなわち制
御リング50を示すものである。内側であろうと外側であ
ろうと、本明細書において用いる「制御リング」なる語
は、ほぼ環状に配置されている全ての半径方向に弾性の
ある部材または部材の組立体を含むものであり、このリ
ングは必ずしも連続周面を有するものではない。従っ
て、例えば、同軸的に配置されておって半径方向歪撓可
能である一連りのフィンガ、切れ間なしに配置されてな
くとも、捩じり剛性増強用リングすなわち制御リングを
構成することができる。円形スプライン22に固定されて
いる円形保持体52（第５図）が、外部のリング50を、上
記フレキスプラインの口内に縦軸中心回転自在に保持し
ている。

第６図及び第７図に示す実施例においては、１対の制御
リング60、60が、波発生器レース28の各側に１個ずつ設
けられている。上記１対のリング60は協同してフレキス
プラインのねじり剛性を高め、且つその波形を保持す
る。

（発明の効果） 以上の説明から解るように、上記制御リングはフレキス
プラインにける周辺的ゆがみに対する抵抗を増し、且つ
ヒステリシスを減少させるという作用をなす。フレキス
プラインの剛性の増強により、また、角度的出力位置決
めの精度の改善が得られる。また、本発明によれば、現
用のひずみ波伝動装置に単に弾性リングを付け加えるこ
とにより、上記の地点が得られる。本発明は、２ロープ
形ひずみ波伝動装置について特に利益を奏するものであ
るが、これに限定されるものではない。また、本明細書
においては、相対的に静止している円形スプラインを有
して内部波発生器を用いる形式のひずみ波伝動装置のみ
について説明したが、本発明は従来からある他の構成の
ひずみ波伝動装置にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御リングを含んでいるが波発生器が未だ挿入
されていないひずみ波伝動装置の同心的諸部材の端面
図、第２図は、波発生器が挿入され、フレキスプライン
内に長軸を、並びに制御リング及びフレキスプライン内
に上記長軸と直角の端軸を生じさせている状態を示す第
１図と類似の端面図、第３図は、代表的な２ロープ形ひ
ずみ波伝動装置の一部をそのフレキスプラインの短軸の
平面に沿って截除し、本発明の原理に従って単一の制御
リングを波発生器の楕円プラグ及びレースの後部に配置
してフレキスプラインの閉塞端部によって保持させた状
態を示す軸方向断面図、第４図は単一の制御リングを潤
滑用カートリッジによって保持させてある第３図と類似
の軸方向断面図、第５図は制御リングを波発生器の前部
に取付けてある第４図と類似の断面図、第６図は、一つ
の制御リングが波発生器の前部にあり、もう一つの制御
リングが波発生器の後部にある第４図と類似の断面図、
第７図は、非歪撓状態のフレキスプラインの一部を截除
して内部の諸部材を示してある第６図に示す装置の一部
分解斜視図である。 10、22……円形スプライン、14、24……フレキスプライ
ン、18、32、40、50、60……制御リング、20、26……波
発生器、42……潤滑カートリッジ保持体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に延びる内歯を有するリング歯車
   と、 軸方向に延びる外歯を有し、該外歯の歯数が前記内歯の
   歯数と異なる歪み歯車と、 前記歪み歯車の内部に配置された波発生器と、 を備え、 前記波発生器は、 前記歪み歯車を円筒形から楕円形に歪ませて該楕円形の
   長軸に近接する前記外歯を前記リング歯車の前記内歯に
   噛み合わせ、該楕円の短軸に近接する前記外歯を前記リ
   ング歯車の前記内歯から離れて位置させる手段と、 円筒形の捩じり剛性増強用リングと、 を有し、 前記捩じり剛性増強用リングは、歪まされていない円筒
   形の前記歪み歯車の内孔に対して間隙を持つ外径を有
   し、 楕円形に歪まされた前記歪み歯車の楕円の短軸に近接す
   る部分は、前記捩じり剛性増強用リングに係合して該捩
   じり剛性増強用リングを楕円形に歪ませ、これによって
   前記捩じり増強用リングは、前記歪み歯車がそれ以上撓
   むのに抵抗し、楕円形に歪まされた前記歪み歯車の残り
   の部分は、歪まされた前記捩じり増強用リングから離れ
   て位置させたことを特徴とするひずみ波伝動装置。