JPS622044A - ひずみ波伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
材内の半径方向肉厚の周辺波を回転させて堅固な円形ス
プラインと遂次反作用させる。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ブ形
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。

「軟らかい」ワインドアップを示す１、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うとする。

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
示されているように、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　
Ｃａｒｌｓｏｎ　）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である。

（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はぼゼロになる。

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である。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。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、この制御リングは、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。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２０−ブ形の波発生器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選定さ
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中さい。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内部におい
ては減少し、他の相対向する四分内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、これにより、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
円形スプライン２２は管状カップ形のフレキスプライン
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、は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
ておって半径方向可撓形状である一連りのフィンガは、
切れ間なしに配置されてなくとも、形状制御リングを構
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
プラインにお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は加える
ことにより、上記の利点が得られる。本発明は、２０−
ブ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
記長軸と直角の短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２０−ブ形ひずみ
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−の制御リングを潤滑用
カートリッジによって保持させである第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
付けである第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である第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)

1. 【特許請求の範囲】 １、開放端部の回りに半径方向に歪撓可能なスプライン
   歯を具備するカップ形フレキスプラインと、上記歯内に
   半径方向歪撓の周辺波を与えるための波発生器とを有す
   る形式のひずみ波伝動装置において、 上記波発生器の一方の側に直接隣接してこれと同軸であ
   る制御リングを備えて成り、上記リングは上記波発生器
   によって上記フレキスプライン内に加えられる歪撓波に
   対抗して半径方向に弾力性であり、もって、装置のねじ
   り剛性が増強され、上記波発生器及び上記制御リングと
   の上記フレキスプラインの面の接触の場所が角度的に位
   相がずれているひずみ波伝動装置。 ２、円形スプラインと、閉塞端部及び開放端部が形成さ
   れている管状フレキスプラインとを同軸的に備え、上記
   フレキスプラインの歯は周辺的に相互間隔をおく場所に
   おいて上記円形スプラインの歯と噛み合うように該フレ
   キスプラインの開放端部に配置されており、更に、相互
   間隔をおく場所において上記フレキスプラインの歯を外
   方へ半径方向に歪撓させ及び上記半径方向歪撓の周辺波
   を回転させるために上記フレキスプライン内にある波発
   生器と、上記フレキスプライン内にあって上記波発生器
   に緊密隣接している半径方向歪撓可能な波制御リングと
   を同軸的に備えて成り、上記リングは、その外周を上記
   フレキスプラインの穴の壁に隣接させており、及び、上
   記波発生器によって上記フレキスプライン内に与えられ
   る歪撓波に対抗して上記フレキスプラインの壁に対して
   その短径に沿って弾性的に押しかかるのに適切する直径
   を有しているひずみ波伝動装置。 ３、波制御リングが、フレキスプラインの閉塞端部と波
   発生器の一部分との間に軸方向に配置且つ保持されてい
   る特許請求の範囲第２項記載のひずみ波伝動装置。 ４、制御リングが波発生器の外部レースに当接している
   特許請求の範囲第２項記載のひずみ波伝動装置。 ５、多孔性潤滑カートリッジのための保持体が、リング
   に、その回転を許しながら、当接している特許請求の範
   囲第２項記載のひずみ波伝動装置。 ６、リングが、フレキスプラインの閉塞端部に近い部分
   よりも半径方向に肉厚であって波発生器に隣接している
   部分を有している特許請求の範囲第３項記載のひずみ波
   伝動装置。 ７、制御リングが波発生器の内側に配置され、且つ第２
   の半径方向歪撓可能な制御リングが上記波発生器の外側
   に配置されており、上記第２の制御リングの直径は、上
   記波発生器によってフレキスプライン内に加えられる歪
   撓波に更に対抗して上記フレキスプラインに対してその
   短軸に沿って弾性的に押しかかるのに適切している特許
   請求の範囲第２項記載のひずみ波伝動装置。