JPH09217798A

JPH09217798A - 密閉型波動歯車装置

Info

Publication number: JPH09217798A
Application number: JP8027589A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kiyozawa; 芳秀清沢; Kazuo Tanaka; 和雄田中
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1997-08-19
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: US6065362A; JP3585008B2

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーンルーム内などで使用する駆動機構の
減速機として使用するのに適した小型でコンパクトで、
しかも構造の簡単な密閉型波動歯車装置を提案するこ
と。【解決手段】波動歯車装置１は、装置ハウジング２
と、この両端開口に配置した第１および第２の端板３、
４と、中空入力軸５と、これらの部材間を密閉する第１
乃至第４のシール手段（８、９、１１、１２）とによっ
て区画形成された密閉空間１３を備え、この中に偏平型
の波動歯車機構２０が組み込まれている。波動歯車機構
２０は、剛性内歯歯車２１０と、この内側のシルクハッ
ト形の可撓性外歯歯車２２０と、この内側に装着した波
動発生器２３０から構成される。波動歯車機構の潤滑油
が外部に洩れることが完全に防止される。また、防錆処
理は、外部に露出している上記の装置ハウジング２、第
１および第２の端板３、４並びに入力軸５の両端のみで
よい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は波動歯車装置に関
し、特に、クリーンルーム等における駆動機構として採
用するのに適した密閉型波動歯車装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】波動歯車装置としては、その構成部品で
ある可撓性外歯歯車が、環状をした形式のもの、カップ
状をした形式のもの、およびシルクハット状をした形式
のものが知られている。これらのうち、本願人は、先
に、特願平６−３１０８３４号明細書、同６−３１０８
３５号明細書において偏平なシルクハット状の可撓性外
歯歯車を備えた波動歯車装置を提案している。この偏平
なシルクハット状の可撓性外歯歯車を用いれば波動歯車
装置を偏平に構成することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願人は、先に、特願
平７−１２０９５７０号の明細書において上記の偏平な
シルクハット状の可撓性外歯歯車を採用した場合に適し
た構造の偏平型波動歯車装置を提案している。

【０００４】本発明の課題は、この偏平型波動歯車装置
を利用して、クリーンルーム等で使用する駆動機構に対
して組み込むのに適した密閉型波動歯車装置を簡単な構
成により実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の密閉型波動歯車装置においては、円筒状
をした装置ハウジングと、当該装置ハウジングの一方の
側の第１の開口端に配置された第１の端板と、前記装置
ハウジングの他方の側の第２の開口端に配置された第２
の端板と、前記装置ハウジングの内側に同軸状態に配置
され、両端がそれぞれ前記第１および第２の端板によっ
て回転自在に支持されている入力軸と、前記第１の開口
端と前記第１の端板の間を密閉する第１のシール手段
と、前記第２の開口端と前記第２の端板の間を密閉する
第２のシール手段と、前記第１の端板と前記入力軸の間
を密閉する第３のシール手段と、前記第２の端板と前記
入力軸の間を密閉する第４のシール手段とを有してお
り、これら装置ハウジング、第１および第２の端板、並
びに前記第１乃至第４のシール手段によって密閉された
空間を構成し、この内部に、波動歯車機構を組み込んだ
構成を採用している。

【０００６】この構成の密閉型波動歯車装置において
は、波動歯車機構が密閉空間内に組み込まれているの
で、そこに供給される潤滑剤が外部に洩れ出ることがな
い。また、クリーンルーム等に配置する場合には、装置
の外周部分に錆が発生しないように防錆処理を施す必要
がある。本発明の装置では、波動歯車機構を構成する各
部品は密閉空間内に組み込まれているので、防錆処理を
施す必要がない。密閉空間を構成している装置ハウジン
グ、第１および第２の端板、入力軸および締結用ボルト
等における装置外部に露出している表面のみに防錆処理
を施せばよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態では、
上記の波動歯車機構として次の構成のものを採用するこ
とができる。すなわち、円筒状の胴部、この胴部におけ
る前記第１の端板の側の開口端外周面に形成された外
歯、この胴部における前記第２の端板の側の開口端から
半径方向の外側に向けて連続している環状のダイヤフラ
ムおよびこのダイヤフラムの外周縁に連続した厚肉の環
状ボスを備えたシルクハット型の可撓性外歯歯車と、前
記外歯の外周に配置され内周面に当該外歯に噛み合い可
能な内歯が形成されている環状の剛性内歯歯車と、前記
外歯が形成されている円筒状胴部の内側に配置されて当
該円筒状胴部を半径方向に撓めて外歯を前記内歯に対し
て部分的に噛み合わせると共に当該噛み合わせ位置を円
周方向に移動させる波動発生器とを備えた構成のものを
採用することができる。

【０００８】この場合には、前記入力軸は、当該波動発
生器に固着されると共に当該波動発生器を貫通させた状
態に取り付けられる。

【０００９】次に、剛性内歯歯車と可撓性外歯歯車を、
相対回転が自在の状態で支持するための軸受けは、前記
可撓性外歯歯車の円筒状胴部の外周に配置することがで
きる。この場合には、当該軸受けの外輪は、前記装置ハ
ウジング、前記環状ボスおよび前記第２の端板に固着さ
れ、内輪は前記剛性内歯歯車および前記第１の端板に固
着した構成とすることができる。

【００１０】ここで、当該軸受けとしては、クロスロー
ラベアリングを採用することができる。この場合には、
前記第２の端板と前記装置ハウジングの内周面に形成し
た環状段面との間に、前記可撓性外歯歯車の環状ボスと
前記クロスローラベリングの外輪を挟み込んだ状態でこ
れらの四部材を締結すると共に、当該クロスローラベア
リングの内輪の環状端面と前記第１の端板の内側の環状
端面の間に前記剛性内歯歯車を挟み込んだ状態でこれら
の三部材を締結する構成を採用できる。

【００１１】一方、前記第１のシール手段は、装置ハウ
ジングと、これ対して相対的に回転自在となっている第
１の端板の間を密閉するものであるから、磁気シールを
採用することができる。

【００１２】次に、前記入力軸を中空入力軸とすれば、
この中空部分を利用して、別の部材を配置でき、また電
気配線等の引回しも行うことができるので、装置レイア
ウト等の自由度が増す等の利点がある。

【００１３】

【実施例】以下に、図１を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１４】本例の密閉型波動歯車装置１は、その装置
ハウジング２として両端が開口端２０１、２０２となっ
ている円筒状のものを備えている。一方の側の開口端２
０１（第１の開口端）には第１の端板３が配置され、他
方の側の開口端３０２（第２の開口端）には第２の端板
４が配置されている。装置ハウジング２の内側において
は、装置軸線１ａの方向に向けて、同軸状態に中空入力
軸５が配置されている。この中空入力軸５の第１の端部
５０１は第１の端板３に開けた貫通孔３０１から露出し
ており、その外周部分は、ボールベアリング６を介して
当該第１の端板３を回転自在に支持している。中空入力
軸５の他方の第２の端部５０２は、第２の端板に開けた
貫通孔４０１を貫通して外側に突出しており、その外周
部分は、ボールベアリング７を介して当該第２の端板４
を回転自在に支持している。

【００１５】ここで、第１の端板３の内周面と中空入力
軸５の第１の端部５０１の外周面の間は、ボールベアリ
ング６よりも外側の位置に装着したオイルシール（第３
のシール手段）８によって密閉されている。同様に、第
２の端板４の内周面と中空入力軸５の第２の端部５０２
の外周面の間は、ボールベアリング７よりも外側の位置
に装着したオイルシール（第４のシール手段）９によっ
て密閉されている。これに対して、第１の端板３の外周
面３０２と装置ハウジング２の開口端２０１の内周面と
の間には、磁気シール（第１のシール手段）１１が装着
され、これらの間が密閉されている。第２の端板４の外
周面４０２と装置ハウジング２の開口端２０２の内周面
との間には、Ｏリング（第２のシール手段）１２が装着
され、これによってこれらの間が密閉されている。

【００１６】このように、装置ハウジング１と、中空入
力軸５と、左右の端板３、４と、これらの間を密閉状態
に保持している第１ないし第４のシール手段（８、９、
１１、１２）によって、ほぼ環状の密閉空間１３が区画
形成されている。この密閉空間１３には、下記の構成の
波動歯車機構２０が組み込まれている。

【００１７】波動歯車機構２０は、環状の剛性内歯歯車
２１０と、シルクハット型の可撓性外歯歯車２２０と、
波動発生器２３０から構成される。可撓性外歯歯車２２
０は、円筒状の胴部２２１と、その一方の側の開口端の
外周に形成された外歯２２２と、他方の開口端に連続し
て半径方向の外側に直角に延びる環状のダイヤフラム２
２３と、このダイヤフラム２２３の外周縁に連続してい
る厚肉の環状ボス２２４から形成されている。外歯２２
２の外周には、剛性内歯歯車２１０が配置されており、
その内周面に形成された内歯２１１と外歯２２２は噛み
合い可能である。この外歯２２２が形成されている胴部
２２１の内側部分には波動発生器２３０がはめ込まれて
いる。

【００１８】波動発生器２３は、楕円状輪郭の剛性カム
板２３１と、その外周に嵌めたベアリング２３２から構
成されている。本例では、剛性カム板２３１は、中空入
力軸５の外周面に一体形成されたものである。勿論、別
部材の剛性カム板を製造し、これを入力軸５の外周に固
着してもよい。波動発生器２３０によって、可撓性外歯
歯車２２０の外歯２２２の部分は楕円状に撓められ、そ
の長軸方向の両端において内歯２１１に噛み合ってい
る。中空入力軸５の回転によって波動発生器２３０も回
転し、これに伴って、外歯２２２と内歯２１１の噛み合
い位置が円周方向に移動する。一般的には、外歯２２２
は内歯２１１よりも歯数が２枚少なく設定されており、
噛み合い位置が円周方向に移動すると、これらの外歯お
よび内歯の間には、入力回転に比べて大幅に減速された
相対回転が発生する。この回転を、内歯あるいは外歯の
側から取り出すことができる。このような減速原理は公
知であるので、本明細書においてその詳細な説明は省略
する。

【００１９】次に、可撓性外歯歯車２２０の胴部２２１
の外周面と装置ハウジング１の内周面の間において、第
２の端板４と剛性内歯歯車２１０の間の位置には、クロ
スローラベアリング３０が配置されている。クロスロー
ラベアリング３０は、外輪３１と、内輪３２と、これら
の間に形成された環状溝内に転動自在に交互に交差する
状態に配置されているローラ３３から構成されている。

【００２０】本例においては、クロスローラベアリング
３０の外輪３１の環状端面３１１と、これに対峙してい
る第２の端板４の内側端面４０３の間に、可撓性外歯歯
車２２０の環状ボス２２４が両側から挟まれた状態に配
置されている。また、外輪３１の他方の環状端面３１２
は、装置ハウジング１の内周面に形成した外輪受け用の
環状段面１０１に丁度当たった状態となっている。そし
て、これらの四部材には、円周方向に向けて所定の角度
間隔で、第２の端板４の側から装置軸線１ａの方向に延
びる多数の締結用ボルト孔が形成され、これらの各ボル
ト孔には締結用ボルト４０が装着され、これらの四部材
が締結されている。

【００２１】なお、第２の端板４の側からは、同じく装
置軸線１ａの方向に延びる多数の取付け用ボルト孔５０
が形成されており、これらの取付け用ボルト孔５０を利
用して、第２の端板４および装置ハウジング２の側がモ
ータケース等の側に取付け固定可能となっている。同様
に、中空入力軸５の第２の端部５０２の環状端面にも装
置軸線１ａの方向に延びる多数個の連結用ボルト孔６０
が形成されており、これらの連結用ボルト孔６０を利用
して、中空入力軸５はモータ出力軸等の高速回転軸（図
示せず）に連結可能となっている。

【００２２】これに対して、クロスローラベアリング３
０の内輪３２の環状端面３２１と、これに対峙している
第１の端板３に形成されている環状端面３０３との間に
は、剛性内歯歯車２１０が両側から挟まれた状態に配置
されている。そして、これらの三部材には、第１の端板
３の側から装置軸線１ａの方向に向けて延びる多数の締
結用ボルト孔が形成されており、これらの装着した締結
用ボルト７０によって、これらの三部材が締結されてい
る。

【００２３】なお、第１の端板３の側から、同じく装置
軸線１ａの方向に延びる多数の取付け用ボルト孔８０が
形成されており、これらの取付け用ボルト孔８０を利用
して、第１の端板３の側が負荷側等に取付け固定可能と
なっている。

【００２４】このように構成した密閉型波動歯車装置１
は、その第２の端板４の側がモータケース等の固定側に
連結され、他方の第１の端板３の側が減速回転駆動され
る負荷側の部材に連結固定される。また、中空入力軸５
の第２の端部５０２の側がモータ出力軸等に連結され
る。中空入力軸５が回転すると、それに伴って、可撓性
外歯歯車２２０と剛性内歯歯車２１０の間には相対回転
運動が発生する。本例では、剛性内歯歯車２１０の側が
固定側である装置ハウジング２および第２の端板４の側
に連結されているので、他方の第１の端板３の側が減速
回転する。第１の端板３の回転は負荷側に伝達される。

【００２５】以上説明したように、本例の密閉型波動歯
車装置１においては、円筒状の装置ハウジング２と、そ
の両側開口端に位置している第１および第２の端板と、
中空入力軸５と、これらの間を密閉する第１乃至第４の
シール手段（８、９、１１、１２）とによって密閉空間
１３を区画形成し、この中に波動歯車機構２０を組み込
んだ構成を採用している。したがって、波動歯車機構２
０の各部分を潤滑するための潤滑油が外部に洩れ出るこ
とはない。また、外部に露出しているのは、装置ハウジ
ング２、第１および第２の端板および入力軸５のみであ
るので、これらの露出表面のみに防錆処理を施せばよ
い。よって、本例の密閉型波動歯車装置１は、クリーン
ルーム等のように、潤滑油の飛散、錆等の発生を完全に
防止する必要のある場所において使用する駆動機構の減
速機構として組み込むのに適している。

【００２６】また、本例の波動歯車機構２０は、構造が
簡単であり、しかも軸線１ａの方向の長さが短い偏平型
のものであるので、装置全体を偏平に構成することがで
きる。

【００２７】さらには、中空入力軸５を採用しているの
で、この中空部分を利用して、配線、その他の部材を配
置することができるので、便利である。

【００２８】なお、本例では、クロスローラベアリング
３０を利用しているが、この代わりに、ボールベアリン
グを用いることもできる。また、本例では、第２の端板
４と装置ハウジング２を別部材として構成し、これらを
締結用ボルト４０によって締結している。この代わり
に、第２の端板４と装置ハウジング２を一体物として形
成してもよい。本明細書においては、説明の都合上、こ
れらの部材を区別して説明しているが、これらを一体物
として製造した場合も当然に含むことを意図している。
さらには、上記の例では中空入力軸を使用しているが、
通常の中空でない入力軸を用いてもよいことは勿論であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の密閉型波
動歯車装置においては、円筒状の装置ハウジングと、そ
の両端に配置した第１および第２の端板と、入力軸と、
これらの間を密閉する第１ないし第４のシール手段とに
よって、密閉空間を区画形成し、この中に波動歯車機構
を組み込んだ構成を採用している。したがって、本発明
によれば、クリーンルーム等において使用される駆動機
構に減速機等として組み込むのに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である密閉型波動歯車装置を装
置軸線に沿って切断した部分の断面構成を示す半断面図
である。

【符号の説明】

１密閉型波動歯車装置１ａ装置軸線２装置ハウジング３第１の端板４第２の端板５中空入力軸６、７ボールベアリング８オイルシール９オイルシール１１磁気シール１２Ｏリング１３密閉空間２０波動歯車機構２１０剛性内歯歯車２２０可撓性外歯歯車２３０波動発生器３０クロスローラベアリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状をした装置ハウジングと、当該装
置ハウジングの一方の側の第１の開口端に配置された第
１の端板と、前記装置ハウジングの他方の側の第２の開
口端に配置された第２の端板と、前記装置ハウジングの
内側に同軸状態に配置され、両端がそれぞれ前記第１お
よび第２の端板によって回転自在に支持されている入力
軸と、前記第１の開口端と前記第１の端板の間を密閉す
る第１のシール手段と、前記第２の開口端と前記第２の
端板の間を密閉する第２のシール手段と、前記第１の端
板と前記入力軸の間を密閉する第３のシール手段と、前
記第２の端板と前記入力軸の間を密閉する第４のシール
手段と、前記の装置ハウジング、第１および第２の端
板、並びに前記第１乃至第４のシール手段によって区画
形成される密閉空間内に組み込まれた波動歯車機構とを
有することを特徴とする密閉型波動歯車装置。
【請求項２】請求項１において、前記波動歯車機構
は、円筒状の胴部、この胴部における前記第１の端板の側の
開口端外周面に形成された外歯、この胴部における前記
第２の端板の側の開口端から半径方向の外側に向けて連
続している環状のダイヤフラムおよびこのダイヤフラム
の外周縁に連続した厚肉の環状ボスを備えたシルクハッ
ト型の可撓性外歯歯車と、前記外歯の外周に配置され内
周面に当該外歯に噛み合い可能な内歯が形成されている
環状の剛性内歯歯車と、前記外歯が形成されている円筒
状胴部の内側に配置されて当該円筒状胴部を半径方向に
撓めて外歯を前記内歯に対して部分的に噛み合わせると
共に当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発
生器とを備えており、前記入力軸は、当該波動発生器に固着されていること共
に当該波動発生器を貫通して延びていることを特徴とす
る密閉型波動歯車装置。
【請求項３】請求項２において、前記可撓性外歯歯車
の円筒状胴部の外周に配置された軸受けを有し、当該軸
受けの外輪は、前記装置ハウジング、前記環状ボスおよ
び前記第２の端板に固着され、内輪は前記剛性内歯歯車
および前記第１の端板に固着されているベアリングとを
有することを特徴とする密閉型波動歯車装置。
【請求項４】請求項３において、前記ベアリングはク
ロスローラベアリングであり、前記第２の端板と前記装
置ハウジングの内周面に形成した環状段面との間に、前
記可撓性外歯歯車の環状ボスと前記クロスローラベリン
グの外輪が挟み込まれた状態でこれらの四部材が締結さ
れており、当該クロスローラベアリングの内輪の環状端面と前記第
１の端板の内側の環状端面の間に前記剛性内歯歯車が挟
み込まれた状態でこれらの三部材が締結されていること
を特徴とする密閉型波動歯車装置。
【請求項５】請求項４において、前記第１のシール手
段は磁気シールであることを特徴とする密閉型波動歯車
装置。
【請求項６】請求項１ないし５のうちの何れかの項に
おいて、前記入力軸は中空入力軸であり、両端はそれぞ
れ前記第１および第２の端板を貫通して延びていること
を特徴とする密閉型波動歯車装置。