特許 6091631 波動歯車装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6091631

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】波動歯車装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20170227BHJP

【ＦＩ】

   F16H1/32 B

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-538661(P2015-538661)

(86)(22)【出願日】2013年9月24日

(86)【国際出願番号】JP2013075729

(87)【国際公開番号】WO2015045008

(87)【国際公開日】20150402

【審査請求日】2015年8月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】390040051

【氏名又は名称】株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】保科 達郎

(72)【発明者】

【氏名】笹原 政勝

【審査官】 中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６４−０４９７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１９０５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１９６３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０１１０４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０５−０２７３９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−１７４３１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半径方向に撓み可能な筒体（６；５０）と、
前記筒体（６；５０）において、当該筒体の中心軸線（１ａ；３０ａ）の方向に離れた部位に形成した第１外歯歯車部分（７；５１）および第２外歯歯車部分（９；５２）と、
前記筒体（６：５０）において、前記中心軸線（１ａ；３０ａ）の方向における前記第１外歯歯車部分（７；５１）および前記第２外歯歯車部分（９；５２）の間に形成したカップリング用外歯歯車部分（８；５３）と、
前記カップリング用外歯歯車部分（８；５３）が円形断面形状となり、前記第１、第２外歯歯車部分（７，９；５１，５２）が非円形の断面形状となるように、前記筒体（６；５０）を半径方向に撓めている波動発生器（１１，１２；６１，６２）と、
前記波動発生器（１１，１２；６１，６２）によって撓められた前記第１外歯歯車部分（７；５１）が部分的にかみ合っている第１内歯歯車（２；４１）と、
前記波動発生器（１１，１２；６１，６２）によって撓められた前記第２外歯歯車部分（９；５２）が部分的にかみ合っている第２内歯歯車（４；４２）と、
前記カップリング用外歯歯車部分（８；５３）にかみ合い結合しているカップリング用内歯歯車（３；４３）と、
を有していることを特徴とする波動歯車装置（１；３０）。

【請求項2】

前記第１外歯歯車部分（７；５１）は、前記波動発生器（１１，１２；６１，６２）によって、第１の楕円状曲線に沿った形状に撓められ、
前記第２外歯歯車部分（９；５２）は、前記波動発生器（１１，１２；６１，６２）によって、第２の楕円状曲線に沿った形状に撓められ、
前記第１の楕円状曲線の長軸位置に対して、前記第２の楕円状曲線の長軸位置は、前記中心軸線（１ａ；３０ａ）を中心として９０度回転した位置にある、
請求項１に記載の波動歯車装置（１；３０）。

【請求項3】

前記第１、第２外歯歯車部分（７，９；５１，５２）は、前記カップリング用外歯歯車部分（８；５３）から前記中心軸線（１ａ；３０ａ）の方向に等距離の位置にあり、
前記第１の楕円状曲線と前記第２の楕円状曲線は、位相が９０度異なる同一の楕円状曲線である、
請求項２に記載の波動歯車装置（１；３０）。

【請求項4】

前記波動発生器は、一体回転するように相互に連結された第１波動発生器（１１；６１）および第２波動発生器（１２；６２）を備え、
前記第１波動発生器（１１；６１）の輪郭形状は、前記第１の楕円状曲線によって規定され、
前記第２波動発生器（１２；６２）の輪郭形状は、前記第２の楕円状曲線によって規定されている、
請求項２または３に記載の波動歯車装置（１；３０）。

【請求項5】

前記第１内歯歯車（２；４１）の歯数および前記第２内歯歯車（４；４２）の歯数は、共に第１の歯数であり、
ｎを正の整数とすると、前記第１外歯歯車部分（７；５１）の歯数および前記第２外歯歯車部分（９；５２）の歯数は、共に、前記第１の歯数よりも２ｎ枚少ない第２の歯数であり、
前記第１、第２波動発生器（１１，１２；６１，６２）は回転入力要素であり、
前記第１、第２内歯歯車（２，４；４１，４２）が回転しないように固定される場合には、前記カップリング用内歯歯車（３；４３）が減速回転出力要素であり、
前記カップリング用内歯歯車（３；４３）が回転しないように固定される場合には、前記第１、第２内歯歯車（２，４；４１，４２）が減速回転出力要素である、
請求項４に記載の波動歯車装置（１；３０）。

【請求項6】

前記筒体（６；５０）の外周面に形成した外歯を備え、
前記外歯における歯筋方向の一方の端部が前記第１外歯歯車部分（７；５１）、他方の端部が前記第２外歯歯車部分（９；５２）であり、
前記外歯における前記歯筋方向の中央部分が前記カップリング用外歯歯車部分（８；５３）である、
請求項１ないし５のうちのいずれか一つの項に記載の波動歯車装置（１；３０）。

【請求項7】

前記カップリング用外歯歯車部分（８；５３）を内側から支持しているバックアップリング（２４；７０）を有している、
請求項１ないし６のうちのいずれか一つの項に記載の波動歯車装置（１；３０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大きなトルクを伝達可能なフラット型の波動歯車装置に関する。

【背景技術】

【0002】

波動歯車装置は、剛性の内歯歯車、半径方向に撓み可能な可撓性の外歯歯車、および波動発生器から構成されている。通常の剛体の歯車の組み合わせからなる歯車減速機とは異なり、バックラッシが無く、１段で大きな減速比を得ることができる。典型的な波動歯車装置として、特許文献１に開示の円筒状の外歯歯車を備えたフラット型の波動歯車装置が知られている。

【0003】

フラット型の波動歯車装置は、同軸状態で並列配置された２枚の剛性の内歯歯車と、これらの内歯歯車にかみ合い可能な円筒状の可撓性の外歯歯車と、外歯歯車を楕円状に撓めて双方の内歯歯車に噛み合わせている波動発生器を備えている。一方の第１内歯歯車と外歯歯車は歯数が同一であり、他方の第２内歯歯車は歯数が２ｎ枚（ｎ：正の整数）多く、通常は２枚多い。

【0004】

歯数の多い第２内歯歯車を回転しないように固定した状態で波動発生器をモーターによって回転駆動すると、歯数差に応じた相対回転が外歯歯車に生ずる。他方の第１内歯歯車は外歯歯車と歯数が同一であり、当該外歯歯車と一体回転する。よって、外歯歯車の回転が、当該第１内歯歯車から負荷側に出力される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１５６４６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

波動歯車装置は弾性変形を必須とする外歯歯車を備えている。このため、剛体の歯車同士をかみ合わせる場合に比べて、波動歯車装置は保持剛性が不足し、大きな伝達トルクを確保できない場合がある。

【0007】

本発明の課題は、従来のフラット型の波動歯車装置に比べて、大きなトルクを伝達可能な波動歯車装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の波動歯車装置は、
半径方向に撓み可能な筒体と、
前記筒体において、当該筒体の中心軸線の方向に離れた部位に形成した第１外歯歯車部分および第２外歯歯車部分と、
前記筒体において、前記中心軸線の方向における前記第１外歯歯車部分および前記第２外歯歯車部分の間に形成したカップリング用外歯歯車部分と、
前記カップリング用外歯歯車部分が円形断面形状となり、前記第１、第２外歯歯車部分が非円形断面形状となるように、前記筒体を半径方向に撓めている波動発生器と、
前記波動発生器によって撓められた前記第１外歯歯車部分が部分的にかみ合っている第１内歯歯車と、
前記波動発生器によって撓められた前記第２外歯歯車部分が部分的にかみ合っている第２内歯歯車と、
前記カップリング用外歯歯車部分にかみ合い結合しているカップリング用内歯歯車と、
を有していることを特徴としている。

【0009】

波動発生器によって撓められた筒体において、第１、第２外歯歯車部分は非円形断面形状に撓められ、それぞれ、第１、第２内歯歯車に対して部分的にかみ合う。これに対して、カップリング用外歯歯車部分は円形断面形状となり（あるいは、円形断面形状が維持され）、全周において、カップリング用内歯歯車とのかみ合い結合が維持される。よって、波動歯車装置のかみ合い剛性を高め、可撓性の筒体を介して伝達される伝達トルクを大きくできる。

【0010】

一般的には、波動発生器によって、第１、第２外歯歯車部分は楕円状に撓められる。この場合には、前記第１外歯歯車部分は、前記波動発生器によって、第１の楕円状曲線に沿った形状に撓められ、前記第２外歯歯車部分は、前記波動発生器によって、第２の楕円状曲線に沿った形状に撓められる。また、前記第１の楕円状曲線の長軸位置に対して、前記第２の楕円状曲線の長軸位置は、前記中心軸線を中心として９０度回転した位置とされる。

【0011】

この場合、前記第１、第２外歯歯車部分は、前記カップリング用外歯歯車部分から前記中心軸線の方向に等距離の位置にあり、前記第１外歯歯車部分は、前記波動発生器によって、楕円状曲線に沿った形状に撓められ、前記第２外歯歯車部分は、前記波動発生器によって、前記中心軸線を中心として９０度回転した前記楕円状曲線に沿った形状に撓められることが望ましい。

【0012】

可撓性の筒体における両側の第１、第２外歯歯車部分は、位相が９０度異なる状態で、同一の楕円状断面形状に撓められて、第１、第２内歯歯車にかみ合う。この結果、第１、第２外歯歯車部分の間に位置するカップリング用外歯歯車部分を円形断面形状に保持できる。

【0013】

第１、第２外歯歯車部分を上記のように楕円状に撓めるために、前記波動発生器は、一体回転するように相互に連結された第１波動発生器および第２波動発生器を備え、前記第１波動発生器の輪郭形状は、前記第１の楕円状曲線によって規定され、前記第２波動発生器の輪郭形状は、前記第２の楕円状曲線によって規定される。

【0014】

可撓性外歯歯車を楕円状に撓める場合には、前記第１内歯歯車および前記第２内歯歯車の歯数を第１の歯数とすると、前記第１外歯歯車部分および前記第２外歯歯車部分の歯数は、前記第１の歯数よりも２ｎ枚（ｎ：正の整数）少ない第２の歯数とする。波動歯車装置を減速機として用いる場合には、前記第１、第２波動発生器を回転入力要素とする。前記第１、第２内歯歯車を回転しないように固定すれば、前記カップリング用内歯歯車が減速回転出力要素になる。逆に、前記カップリング用内歯歯車を回転しないように固定すれば、前記第１、第２内歯歯車が減速回転出力要素になる。

【0015】

第１、第２外歯歯車部分およびカップリング用外歯歯車部分は、中心軸線の方向に離して別個に形成することができる。この代わりに、筒体の外周面に形成した外歯における歯筋方向の両側の部分を前記第１、第２外歯歯車部分として用い、歯筋方向の中央部分を前記カップリング用外歯歯車部分として用いることもできる。

【0016】

また、カップリング用外歯歯車部分とカップリング用内歯歯車とのかみ合い結合強度を高めるために、前記カップリング用外歯歯車部分を内側から支持するバックアップリングを配置することが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態１に係る波動歯車装置の概略縦断面図である。

【図2】図１の波動歯車装置の一方の端面図、軸線方向の中央部の縦断面を示す説明図および、他方の端面図である。

【図3】本発明の実施の形態２に係るアーム旋回機構の斜視図である。

【図4】図３のアーム旋回機構の端面図および概略縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、図面を参照して本発明を適用した波動歯車装置の実施の形態を説明する。

【0019】

（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る波動歯車装置を示す概略縦断面図である。図２（Ａ）は、波動歯車装置を図１において矢印IIＡの側から見た場合の端面図であり、図２（Ｂ）は波動歯車装置を図１において装置軸線方向の中央位置IIＢで切断した場合の断面を示す説明図であり、図２（Ｃ）は波動歯車装置を図１において矢印IIＣの側から見た場合の端面図である。

【0020】

波動歯車装置１は、剛性内歯歯車として、円環状の第１内歯歯車２、円環状のカップリング用内歯歯車３、および、円環状の第２内歯歯車４を備えている。内歯歯車２〜４は、それらの回転中心線１ａに沿って、この順序で同軸に配置されている。カップリング用内歯歯車３は、回転中心線１ａの方向において、第１、第２内歯歯車２、４の間の中央に位置する。

【0021】

内歯歯車２〜４の内側には、同軸に、可撓性外歯歯車５が配置されている。可撓性外歯歯車５は半径方向に撓み可能な円筒体６を備えている。円筒体６の円形外周面には、第１の外歯７ａ、カップリング用外歯８ａおよび第２の外歯９ａが、回転中心線１ａの方向に沿って、一定の間隔で、この順序で形成されている。

【0022】

円筒体６における第１の外歯７ａが形成されている部分は第１外歯歯車部分７である。第１外歯歯車部分７は、第１内歯歯車２に内側から対峙しており、当該第１内歯歯車２の内歯２ａにかみ合い可能である。円筒体６におけるカップリング用外歯８ａが形成されている部分はカップリング用外歯歯車部分８である。カップリング用外歯歯車部分８は、カップリング用内歯歯車３に内側から対峙しており、当該カップリング用内歯歯車３の内歯３ａにかみ合い結合している。円筒体６における第２の外歯９ａが形成されている部分は第２外歯歯車部分９である。第２外歯歯車部分９は、第２内歯歯車４に内側から対峙しており、当該第２内歯歯車４の内歯４ａにかみ合い可能である。

【0023】

可撓性外歯歯車５の内側には波動発生器１０が同軸に配置されている。波動発生器１０は第１波動発生器１１および第２波動発生器１２を備えている。第１、第２波動発生器１１、１２は、連結部材１３によって、一体回転するように、同軸に連結されている。第１波動発生器１１は可撓性外歯歯車５における第１外歯歯車部分７の内側に嵌め込まれており、第２波動発生器１２は可撓性外歯歯車５における第２外歯歯車部分９の内側に嵌め込まれている。

【0024】

第１波動発生器１１は、剛性プラグ１４と、この外周面に装着したウエーブベアリング１５を備えている。剛性プラグ１４の輪郭形状は楕円状曲線をしている。ウエーブベアリング１５は半径方向に撓み可能な内輪および外輪を備えたボールベアリングである。第１外歯歯車部分７の内周面に接している外輪の輪郭形状は剛性プラグ１４に倣って楕円状曲線をしている。したがって、第１波動発生器１１が嵌め込まれている第１外歯歯車部分７は楕円状曲線に沿った形状に撓められている。楕円状に撓められた第１外歯歯車部分７は、楕円の長軸方向の両端部分で、第１内歯歯車２にかみ合っている。なお、剛性プラグ１４には不図示の入力回転軸を連結するための中心貫通穴１６が形成されている。

【0025】

他方の第２波動発生器１２も同一構造であり、剛性プラグ１７とウエーブベアリング１８を備え、剛性プラグ１７には中心貫通穴１９が形成されている。第２波動発生器１２が嵌め込まれている第２外歯歯車部分９は楕円状曲線に沿った形状に撓められている。楕円状に撓められた第２外歯歯車部分９は、楕円の長軸方向の両端部分で、第２内歯歯車４にかみ合っている。

【0026】

第１波動発生器１１の楕円状の輪郭形状と第２波動発生器１２の楕円状の輪郭形状は同一であるが、双方の楕円状の輪郭形状は、回転中心線１ａを中心として位相が９０度回転した関係にある。すなわち、双方の楕円状の輪郭形状の長軸位置は、回転中心線１ａを中心として、相互に９０度回転した位置にある。したがって、楕円状曲線に沿った形状に撓められている第１外歯歯車部分７と第２外歯歯車部分９も、回転中心線１ａを中心として、位相が９０度回転した状態で、それぞれ楕円状曲線に沿った形状に撓められている。

【0027】

図２（Ａ）に示すように、第１外歯歯車部分７は、横軸が長軸２０となり、縦軸が短軸２１となるように、楕円状曲線に沿った形状に撓められる。これに対して、図２（Ｃ）に示すように、第２外歯歯車部分９は、横軸が短軸２１となり、縦軸が長軸２０となるように、楕円状曲線に沿った形状に撓められる。よって、第２外歯歯車部分９と第２内歯歯車４のかみ合い位置２３ａ、２３ｂは、第１外歯歯車部分７と第１内歯歯車２のかみ合い位置２２ａ、２２ｂに対して、回転中心線１ａ回りに９０度回転した位置となっている。

【0028】

図２（Ｂ）に示すように、可撓性外歯歯車５の円筒体６は、回転中心線１ａの方向における第１外歯歯車部分７と第２外歯歯車部分９の間の中央位置IIＢにおいて、変形せずに真円の状態が維持される。カップリング用外歯歯車部分８は、この真円の状態の部分を含む円筒体６の部分に形成されている。よって、カップリング用外歯歯車部分８は、これに対応するピッチ円直径を備えたカップリング用内歯歯車３に対して、全周において、かみ合い結合した状態が維持される。

【0029】

次に、円筒体６におけるカップリング用外歯歯車部分８の内周面部分に、一定幅のバックアップリング２４が嵌め込まれている。バックアップリング２４によって、カップリング用外歯歯車部分８とカップリング用内歯歯車３とのかみ合い結合が保持され、これらの間の結合力が強化される。

【0030】

波動歯車装置１の各歯車の歯数は、例えば次のように設定される。第１内歯歯車２の歯数Ｚ（２）と第２内歯歯車４の歯数Ｚ（４）は同一である。第１外歯歯車部分７の歯数Ｚ（７）と第２外歯歯車部分９の歯数Ｚ（９）は同一である。これらの歯数Ｚ（７）、Ｚ（９）は、第１、第２内歯歯車２、４の歯数Ｚ（２）、Ｚ（４）よりも２ｎ枚（ｎ：正の整数）少ない。典型的には、２枚少ない。一方、カップリング用内歯歯車３の歯数Ｚ（３）は、カップリング用外歯歯車部分８の歯数Ｚ（８）と同一である。例えば、これらの歯数Ｚ（３）、Ｚ（８）は、第１、第２外歯歯車部分７、９の歯数Ｚ（７）、Ｚ（９）と同一である。

【0031】

このように構成した波動歯車装置１を減速機として用いる場合には、第１、第２波動発生器１１、１２が回転入力要素であり、モーター軸などの入力回転軸（図示せず）に連結される。この場合、例えば、第１、第２内歯歯車２、４は回転しないように固定される。カップリング用内歯歯車３は減速回転出力要素とされ、不図示の負荷側の部材に連結される。

【0032】

第１、第２波動発生器１１、１２が高速回転すると、可撓性外歯歯車５における楕円状に撓められている第１外歯歯車部分７と第１内歯歯車２のかみ合い位置、および、第２外歯歯車部分９と第２内歯歯車４のかみ合い位置が、同期して、同一円周方向に移動する。この結果、可撓性外歯歯車５は、固定側の第１、第２内歯歯車２、４に対して、歯数差に応じた相対回転速度で回転する。可撓性外歯歯車５のカップリング用外歯歯車部分８はカップリング用内歯歯車３にかみ合い結合しているので、カップリング用内歯歯車３は可撓性外歯歯車５と一体となって回転する。よって、可撓性外歯歯車５の回転がカップリング用内歯歯車３を介して負荷側に出力される。

【0033】

これに対して、カップリング用内歯歯車３を回転しないように固定した場合には、第１、第２内歯歯車２、４が減速回転出力要素とされる。これらの一方、あるいは双方が、不図示の負荷側の部材に連結される。

【0034】

（実施の形態２）
図３は、本発明を適用した波動歯車装置が組み込まれたアーム旋回機構を示す斜視図である。図４（Ａ）はアーム旋回機構の端面図であり、図４（Ｂ）はその概略縦断面図である。

【0035】

アーム旋回機構３０はケーシング３１を備え、ケーシング３１の円弧状の上面には、１８０度以上の角度範囲に亘って開口部３２が形成されている。開口部３２からは上方に円柱状の旋回アーム３３が突出している。旋回アーム３３は、ケーシング３１に内蔵されている波動歯車装置４０によって、開口部３２に沿って所定の角度範囲内を旋回可能である。

【0036】

旋回アーム３３の回転中心線３０ａに沿った方向をアーム旋回機構３０の前後方向とすると、ケーシング３１の前後の端板部分３４、３５には、回転中心線３０ａを中心とする円形の貫通穴３４ａ、３５ａが形成されている。これらの貫通穴３４ａ、３５ａを介して、回転駆動側の軸部材（図示せず）が、ケーシング３１内に挿入され、内蔵の波動歯車装置４０の回転入力要素に連結固定される。

【0037】

図４を参照して説明すると、波動歯車装置４０は、前後の端板部分３４、３５の間に同軸に配置された剛性の第１内歯歯車４１、剛性の第２内歯歯車４２およびカップリング用内歯歯車４３を備えている。円環状の第１内歯歯車４１は、前側の端板部分３４の内側の側面に固定され、円環状の第２内歯歯車４２は後側の端板部分３５の内側の側面に固定されている。

【0038】

第１、第２内歯歯車４１、４２を同軸に取り囲む状態に、剛性の円筒体４４が配置されている。円筒体４４は、前後の軸受け４５、４６を介して、第１、第２内歯歯車４１、４２の外周面に対して回転自在に支持されている。円筒体４４の円形外周面には円筒状の旋回アーム３３が一体形成されており、その円形内周面には、カップリング用内歯歯車４３が一体形成されている。カップリング用内歯歯車４３は、回転中心線３０ａの方向において第１、第２内歯歯車４１、４２の間の中央に配置されている。

【0039】

第１、第２内歯歯車４１、４２およびカップリング用内歯歯車４３の内側には、半径方向に撓み可能な円筒体５０が同軸に配置されている。円筒体５０は前後の端板部分３４、３５の間において、その中心軸線が回転中心線３０ａに一致するように配置されている。円筒体５０において、当該円筒体５０の中心軸線の方向の前側の端部には、第１内歯歯車４１にかみ合い可能な第１外歯歯車部分５１が形成されている。円筒体５０における後側の端部には、第２内歯歯車４２にかみ合い可能な第２外歯歯車部分５２が形成されている。また、円筒体５０における中心軸線の方向における中央の部位には、カップリング用内歯歯車４３にかみ合い結合しているカップリング用外歯歯車部分５３が形成されている。これら第１、第２外歯歯車部分５１、５２およびカップリング用外歯歯車部分５３によって、可撓性外歯歯車５が形成されている。

【0040】

円筒体５０の内側には、一体となって回転する第１波動発生器６１および第２波動発生器６２が同軸に配置されている。第１波動発生器６１によって、第１外歯歯車部分５１は楕円状に撓められて、第１内歯歯車４１に対して楕円形状の長軸の両端の部位においてかみ合っている。第２波動発生器６２によって、第２外歯歯車部分５２は楕円状に撓められて、第２内歯歯車４２に対して楕円形状の長軸の両端の部位においてかみ合っている。

【0041】

第１波動発生器６１は、剛性の円筒体６３における前側の端部に形成した剛性プラグ６４と、剛性プラグ６４の外周面に嵌めた波動発生器軸受け６５を備えている。剛性プラグ６４の外周面は、楕円状曲線によって規定される輪郭形状をしている。波動発生器軸受け６５は可撓性の内外輪を備えており、その外輪外周面の輪郭形状は、剛性プラグ６４の楕円状の輪郭形状に倣った形状となっている。したがって、第１波動発生器６１が嵌め込まれている第１外歯歯車部分５１も楕円状に撓められる。

【0042】

同様に、第２波動発生器６２は、円筒体６３の後側の端部に形成した剛性プラグ６６と、この外周面に嵌めた波動発生器軸受け６７を備えている。剛性プラグ６６の外周面は、楕円状曲線によって規定される輪郭形状をしている。波動発生器軸受け６７は可撓性の内外輪を備えており、その外輪外周面の輪郭形状は、剛性プラグ６６の楕円状の輪郭形状に倣った形状となっている。したがって、第２波動発生器６２が嵌め込まれている第２外歯歯車部分５２も楕円状に撓められる。

【0043】

ここで、剛性プラグ６４の輪郭形状を規定している第１楕円状曲線と、剛性プラグ６６の輪郭形状を規定している第２楕円状曲線とは、同一の楕円状曲線である。しかし、第１楕円状曲線に対して、第２楕円状曲線は位相が９０度回転している。回転中心線３０ａを中心とする回転方向において、第１楕円状曲線の長軸位置に第２楕円状曲線の短軸位置が一致し、第１楕円状曲線の短軸位置に第２楕円状曲線の長軸位置が一致する。

【0044】

したがって、円筒体５０の前側の第１外歯歯車部分５１と後側の第２外歯歯車部分５２も同様に、位相が相互に９０度回転した楕円状に撓められる。この結果、第１、第２外歯歯車部分５１、５２の中間に位置しているカップリング用外歯歯車部分５３は変形することなく、初期形状である円形断面形状に維持される。よって、カップリング用外歯歯車部分５３は、カップリング用内歯歯車４３に対してかみ合い結合状態が維持される。

【0045】

ここで、可撓性の円筒体５０の内周面には、バックアップリング７０が嵌め込まれている。バックアップリング７０は、円筒体５０に形成したカップリング用外歯歯車部分５３の内周面部分に嵌め込まれている。カップリング用外歯歯車部分５３は、バックアップリング７０によって真円の状態に保持される。これにより、カップリング用外歯歯車部分５３とカップリング用内歯歯車４３とのかみ合い結合状態が確実に維持される。

【0046】

波動歯車装置４０の各歯車の歯数は、例えば次のように設定される。第１内歯歯車４１の歯数Ｚ（４１）と第２内歯歯車４２の歯数Ｚ（４２）は同一である。第１外歯歯車部分５１の歯数Ｚ（５１）と第２外歯歯車部分５２の歯数Ｚ（５２）は同一である。これらの歯数Ｚ（５１）、Ｚ（５２）は、第１、第２内歯歯車４１、４２の歯数Ｚ（４１）、Ｚ（４２）よりも２ｎ枚（ｎ：正の整数）少ない。典型的には、２枚少ない。一方、カップリング用内歯歯車４３の歯数Ｚ（４３）は、カップリング用外歯歯車部分５３の歯数Ｚ（５３）と同一である。例えば、これらの歯数Ｚ（４３）、Ｚ（５３）は、第１、第２外歯歯車部分５１、５２の歯数Ｚ（５１）、Ｚ（５２）と同一である。

【0047】

この構成のアーム旋回機構３０では、第１、第２波動発生器６１、６２は回転入力要素であり、モーター軸などの入力回転軸（図示せず）に連結固定される。第１、第２内歯歯車４１、４２はケーシング３１に固定された固定側要素である。カップリング用内歯歯車４３は減速回転出力要素である。

【0048】

第１、第２波動発生器６１、６２が高速回転すると、楕円状に撓められている第１外歯歯車部分５１と第１内歯歯車４１のかみ合い位置、および、第２外歯歯車部分５２と第２内歯歯車４２のかみ合い位置が、同期して、同一円周方向に移動する。この結果、第１、第２外歯歯車部分５１、５２が形成されている円筒体５０は、固定側の第１、第２内歯歯車４１、４２に対して、歯数差に応じた相対回転速度で回転する。

【0049】

カップリング用外歯歯車部分５３はカップリング用内歯歯車４３にかみ合い結合しているので、カップリング用内歯歯車４３は円筒体５０と一体となって回転する。よって、カップリング用内歯歯車４３が一体形成されている剛体である円筒体４４、および当該円筒体４４に一体形成されている旋回アーム３３も、円筒体５０と一体回転する。本例では、図４（Ａ）に示すように、１８０度を超えた所定の有限角度範囲内において、アーム３３が任意の角度位置に旋回駆動することが可能である。

【0050】

（その他の実施の形態）
なお、上記の実施の形態では、第１、第２外歯歯車部分を楕円状に撓めている。この代わりに、第１、第２外歯歯車部分を３ローブ状に撓めることも可能である。この場合には、円周方向の３箇所において、第１、第２外歯歯車部分は第１、第２内歯歯車にかみ合う。第１、第２外歯歯車部分の３ローブ状の形状を、回転中心線回りに、６０回転した位相関係となるようにする。これにより、第１、第２外歯歯車部分の間の中央に位置するカップリング用外歯歯車部分は撓められることなくほぼ真円の状態に保持される。なお、第１、第２外歯歯車部分の歯数は、第１、第２内歯歯車の歯数に対して、３ｎ枚少ない歯数に設定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】