【発明が解決しようとする課題】
【0004】
波動歯車装置は一般に減速機として用いられ、波動発生器がモーター等によって高速回転する。波動発生器における外歯歯車との接触部分、および、波動発生器内部の接触部分を、オイルあるいはグリースで潤滑すると、高速回転する波動発生器による粘性抵抗ロスが大きくなる。このため、波動歯車装置における低負荷域、高速回転域での効率が低下する。
【0005】
本発明者は、このような課題を解決するために、潤滑剤として潤滑性の微小粉体を用いることにより、低負荷域、高速回転域での効率を大幅に向上させることが可能な波動歯車装置を提案している。
【0006】
微小粉体を用いた波動歯車装置においては、波動歯車装置の運転時の姿勢が異なると、あるいは運転時に波動歯車装置の姿勢が変化すると、微小粉体による各部分の潤滑を維持することができないおそれがある。
【0007】
本発明の課題は、運転時の姿勢の如何に拘わりなく、微小粉体による潤滑性能を維持することのできる機構を備えた波動歯車装置を提供することにある。
【0008】
具体的には、本発明の課題は、微小粉体を潤滑部分に確実に供給可能な機構を備えた波動歯車装置を提供することにある。また、本発明の課題は、吸湿による微小粉体の凝集、潤滑性能の低下を防止あるいは抑制可能な機構を備えた波動歯車装置を提供することにある。さらに、本発明の課題は、微小粉体が潤滑部分以外の部分に付着することを防止あるいは抑制可能な機構を備えた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】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明の波動歯車装置は、
剛性の内歯歯車と、
前記内歯歯車の内側に同軸に配置されているカップ形状をした可撓性の外歯歯車と、
前記外歯歯車の内側に装着され、当該外歯歯車を非円形に撓めて前記内歯歯車に対して部分的にかみ合わせている波動発生器と、
前記外歯歯車と前記波動発生器によって囲まれる区画部に入れた潤滑性粉体と、
前記区画部内において前記波動発生器と一体回転して、前記波動発生器の内部接触部および前記波動発生器と前記外歯歯車の間の接触部に向かう方向に、前記潤滑性粉体を導く第1粉体ガイドと、
前記波動発生器と一体回転して、前記区画部から前記波動発生器を通り抜けて移動する前記潤滑性粉体を、前記外歯歯車および前記内歯歯車の歯面部に向かう方向に導く第2粉体ガイドと、
を有していることを特徴としている。
【0010】
波動歯車装置の運転時には、潤滑性粉体に接触した状態で第1粉体ガイドが波動発生器と一体回転する。回転する第1粉体ガイドによって潤滑性粉体が流動して、第1潤滑部分(波動発生器の内部接触部)および第2潤滑部分(波動発生器と外歯歯車の接触部)に向かう方向に潤滑性粉体がガイドされる。これにより、これらの潤滑部分に確実に潤滑性粉体が供給される。また、これらの潤滑部分に供給された潤滑性粉体の一部は、これらの潤滑部分を通り抜けて、第2粉体ガイドの側に移動する。第2粉体ガイドは波動発生器と一体回転しており、波動発生器を通り抜けた潤滑性粉体は遠心力によって第2粉体ガイドに沿って外周側に移動して第3潤滑部分(外歯歯車と内歯歯車の歯面部)に向けてガイドされる。したがって、区画部内において波動歯車装置の姿勢に応じて重力方向の下側となる部分に溜まる潤滑性粉体を、重力に逆らって、各潤滑部分に確実に供給できる。
【0011】
ここで、前記第1粉体ガイドは、前記波動発生器における前記区画部に面する内側端面部分に固定された固定部と、装置中心軸線の方向に同軸に延びる筒状胴部とを備え、前記筒状胴部は、前記装置中心軸線の方向の両端が開口し、前記内側端面部分に接近するに連れて半径方向の外方に広がる円錐台形状をしており、前記筒状胴部の内周面および外周面のそれぞれは、少なくとも一部分が、前記区画部内の前記潤滑性粉体に接触していることが望ましい。
【0012】
円錐台形状をした筒状胴部が回転すると、その遠心力により筒状胴部の内周面に沿って潤滑性粉体が第1、第2潤滑部分に向けて移動する。また、筒状胴部の外周面に沿ってその円周方向に潤滑性粉体が流動し、当該外周面と、この外周側に位置する外歯歯車の内周面との間の速度差によって、流動する潤滑性粉体は外歯歯車の内周面に沿って第1、第2潤滑部分に向けて移動する。したがって、潤滑性粉体を確実に第1、第2潤滑部分に供給できる。
【0013】
第1粉体ガイドに円錐台形状をした筒状胴部が備わっている場合には、頂角が10deg〜30degまでの範囲内の角度となるように、前記筒状胴部の前記円錐台形状を規定することが望ましい。10deg以上とする理由は、見かけ比重の小さな微小な潤滑性粉体を、遠心力により円錐状の内周面に沿って確実に移動させることができるようにするためである。また、30deg以下とする理由は、微小な潤滑性粉体の安息角より、静止状態において、重力により筒状胴部の円錐状の内周面に沿って潤滑性粉体が滑り落ちることができるからである。
【0014】
また、前記筒状胴部の外周表面には複数の凹部あるいは複数の凸部が形成されていることが望ましい。例えば、外周表面に、円周方向に所定のピッチで浅い溝を付けることにより、この外周面と外歯歯車の内周面との間に形成される潤滑性粉体の流動を強くすることができる。
【0015】
一方、前記波動発生器は、一般に、剛性のプラグと、当該プラグの非円形輪郭をしたプラグ外周面に装着した波動発生器軸受けとが備わっている。前記第1潤滑部分(前記波動発生器の前記内部接触部)は、前記波動発生器軸受けの構成部品の間の接触部分である。この場合には、前記第2粉体ガイドとして、前記プラグに同軸に固定した円板状の部材を用いることができる。この形状の前記第2粉体ガイドは、前記波動発生器軸受けに対して、前記装置中心軸線の方向において前記区画部とは反対側から対峙している外周側のガイド板部分と、前記プラグに固定された内周側の固定板部分とが備わっていればよい。
【0016】
この場合には、前記装置中心軸線の方向において、前記内歯歯車が固定される固定側部材に形成した円環状端面と前記波動発生器軸受けとの間に、前記第2粉体ガイドの前記ガイド板部分を配置し、前記ガイド板部分の一部を、前記円環状端面に摺動可能な状態で接触させておくことが望ましい。このようにすれば、外部に潤滑性粉体が漏れ出ることを抑制できる。例えば、波動発生器にモーター回転軸等の入力シャフトが連結されている場合に、入力シャフト側に潤滑性粉体が侵入してしまうことを抑制できる。
【0017】
次に、本発明の波動歯車装置において、潤滑性粉体が吸湿により凝集すること、および、吸湿により潤滑性能が低下することを防止あるいは抑制できるように、潤滑性粉体を貯める前記区画部内に、潤滑性粉体除湿用のヒーターを配置しておくことが望ましい。
【0018】
また、前記内部接触部、前記接触部および前記歯面部を除き、前記潤滑性粉体に晒される表面部分の少なくとも一部は、粉体付着防止コーティングで覆われていることが望ましい。
【0019】
なお、本発明における前記潤滑性粉体は、層状の結晶構造を持つ所定粒径および所定硬さの無機系の潤滑性粉体である。潤滑性粉体は、波動歯車装置の運転時に、各接触面の間で押しつぶされ、接触部分を形成している双方の接触面に移着して薄い表面膜を形成する。また、薄く圧延され、さらに細分化されて接触部分の内部(接触面の間)に進入しやすい形状に変化する。
【0020】
このように形状変化した微粉末と、双方の接触面に形成された薄い表面膜とによって、接触部の潤滑が維持される。また、接触面に移着した薄い表面膜および圧延され細分化された微粉末も粘性が無いので、波動歯車装置の低負荷域および高速回転域での高効率を実現できる。さらに、このように運転条件による効率変化が少なくなるので、波動歯車装置の制御性も向上する。
【0021】
所定の潤滑効果が得られ、波動発生器のスムーズな回転を実現するためには、潤滑性粉体として平均粒径が15μm以下の微小粉体を用いることが望ましい。また、潤滑性粉体は、モース硬さが1.5以下の柔らかい粉体であることが望ましい。
【0022】
特に、波動歯車装置の運転初期から、潤滑効果が発揮され、波動発生器のスムーズな回転を実現するためには、潤滑性粉体を圧延して鱗片状に砕いて得られる微粉末を用いることが望ましい。
【0023】
層状の結晶構造を持つ潤滑性粉体としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素のうちのいずれか一つを用いることができる。二硫化モリブデン、グラファイトは、六方晶という層状の結晶構造を持ち、窒化ホウ素は、燐片状の結晶構造を持つ。なお、これらのうちの2種類以上の潤滑性粉体を組み合わせて使用することも可能である。