特開 2024-119074 減速装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119074

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】減速装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20240827BHJP

   G01L 3/14 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 B

G01L3/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025678

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横山 貴之

(72)【発明者】

【氏名】中田 一秀

【テーマコード（参考）】

3J027

【Ｆターム（参考）】

3J027FA43

3J027FB32

3J027GB02

3J027GB03

3J027GC07

3J027GC22

3J027GD04

3J027GD07

3J027GD08

3J027GD12

3J027GD13

3J027GE01

3J027GE11

(57)【要約】

【課題】トルクセンサを波動歯車減速機にねじ留めした場合でも、波動歯車減速機の弾性変形に起因したトルクセンサの曲げ変形を抑制することができる減速装置を提供する。
【解決手段】減速装置１００は、波動歯車減速機１０の出力軸と共に回転する出力側部材１６と、波動歯車減速機１０の出力トルクを検出するトルクセンサ３０に設けられ、出力トルクの大きさに応じて歪む起歪体３１と、トルクセンサ３０に設けられ、起歪体３１の歪み量を検出するセンシング部３２と、出力側部材１６と起歪体３１とを固定する第１ねじ４１と、出力軸と出力側部材１６とを固定する第２ねじ４２とを備え、第１ねじ４１は、第２ねじ４２よりも径方向内側に配置され、センシング部３２は、第１ねじ４１よりも径方向外側に配置され、出力側部材１６と起歪体３１とは、第２ねじ４２のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

波動歯車減速機の出力軸と共に回転する出力側部材と、
前記波動歯車減速機の出力トルクを検出するトルクセンサに設けられ、出力トルクの大きさに応じて歪む起歪体と、
前記トルクセンサに設けられ、前記起歪体の歪みを検出するセンシング部と、
前記出力側部材と前記起歪体とを固定する第１ねじと、
前記出力軸と前記出力側部材とを固定する第２ねじとを備え、
前記第１ねじは、前記第２ねじよりも径方向内側に配置され、
前記センシング部は、前記第１ねじよりも径方向外側に配置され、
前記出力側部材と前記起歪体とは、前記第２ねじのピッチ円直径の径方向外側領域において非接触である
ことを特徴とする減速装置。

【請求項2】

前記センシング部は、前記第２ねじよりも径方向外側に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の減速装置。

【請求項3】

前記出力側部材は、
前記起歪体側に向けて突出し、前記出力側部材と前記起歪体との間に隙間を形成する突出部を有し、
前記第１ねじは、前記突出部と前記起歪体とを固定する
ことを特徴とする請求項１記載の減速装置。

【請求項4】

前記起歪体は、
前記出力側部材側に向けて突出し、前記出力側部材と前記起歪体との間に隙間を形成する突出部を有し、
前記第１ねじは、前記出力側部材と前記突出部とを固定する
ことを特徴とする請求項１記載の減速装置。

【請求項5】

波動歯車減速機の出力軸と共に回転する出力側部材と、
前記波動歯車減速機の出力トルクを検出するトルクセンサに設けられ、出力トルクの大きさに応じて歪む起歪体と、
前記トルクセンサに設けられ、前記起歪体の歪みを検出するセンシング部と、
前記出力側部材と前記起歪体との間に設けられるスペーサと、
前記起歪体と前記スペーサとを固定する第１ねじと、
前記出力軸と前記出力側部材とを固定する第２ねじと、
前記出力側部材と前記スペーサとを固定する第３ねじとを備え、
前記第１ねじは、前記第２ねじ及び前記第３ねじよりも径方向内側に配置され、
前記センシング部は、前記第１ねじよりも径方向外側に配置され、
前記起歪体と前記スペーサとは、前記第３ねじのピッチ円直径の径方向外側領域において非接触である
ことを特徴とする減速装置。

【請求項6】

前記第３ねじは、前記第２ねじよりも径方向内側に配置される
ことを特徴とする請求項５記載の減速装置。

【請求項7】

前記センシング部は、前記第２ねじ及び前記第３ねじよりも径方向外側に配置される
ことを特徴とする請求項５記載の減速装置。

【請求項8】

前記起歪体は、
前記スペーサから遠ざかるように凹み、前記起歪体と前記スペーサとの間に隙間を形成する環状凹部を有する
ことを特徴とする請求項５記載の減速装置。

【請求項9】

前記出力軸は、前記波動歯車減速機のサーキュラスプラインである
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の減速装置。

【請求項10】

前記出力軸は、前記波動歯車減速機のフレックススプラインである
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の減速装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、トルクセンサを波動歯車減速機にねじ留めした減速装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットアームには、複数のアームを関節部を介して接続したものがある。また、それらの関節部には、トルクセンサがそれぞれ設けられている。ロボットアームは、トルクセンサによって検出されたトルク、又は、その検出したトルクから推定した力を、制御することで、所定の動作を可能としている。このような、従来のロボットアームは、例えば、特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１に開示されたロボットアームの関節部には、トルクセンサと共に波動歯車減速機が設けられている。このため、特許文献１に開示されたロボットアームは、入力軸の回転数を波動歯車減速機によって減速させて出力し、その出力トルクをトルクセンサによって検出するようにしている。このとき、トルクセンサは、波動歯車減速機にねじ留めされることが多くある。このような、トルクセンサを波動歯車減速機にねじ留めするようにした減速装置は、例えば、特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－９５５号公報

【特許文献2】特開２０１７－２０３６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、トルクセンサを波動歯車減速機にねじ留めする場合、トルクセンサによって検出されたトルクには、波動歯車減速機の機械的変形がトルク外乱として含まれることがある。そのトルク外乱は、主に、波動歯車減速機における歯車機構の弾性変形に起因するものである。例えば、波動歯車減速機の歯車機構が、径方向に向けて弾性変形すると、その変形は、トルクセンサを取り付けるためのねじ等を介して、当該トルクセンサに伝達される。この結果、トルクセンサには、曲げ変形が発生してしまい、その検出精度が、低下するおそれがある。

【0006】

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、トルクセンサを波動歯車減速機にねじ留めした場合でも、波動歯車減速機の弾性変形に起因したトルクセンサの曲げ変形を抑制することができる減速装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る減速装置は、波動歯車減速機の出力軸と共に回転する出力側部材と、波動歯車減速機の出力トルクを検出するトルクセンサに設けられ、出力トルクの大きさに応じて歪む起歪体と、トルクセンサに設けられ、起歪体の歪み量を検出するセンシング部と、出力側部材と起歪体とを固定する第１ねじと、出力軸と出力側部材とを固定する第２ねじとを備え、第１ねじは、第２ねじよりも径方向内側に配置され、センシング部は、第１ねじよりも径方向外側に配置され、出力側部材と起歪体とは、第２ねじのピッチ円直径の径方向外側領域において非接触としたものである。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、トルクセンサを波動歯車減速機にねじ留めした場合でも、波動歯車減速機の弾性変形に起因したトルクセンサの曲げ変形を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る減速装置の断面図である。

【図2】フレックススプラインの弾性変形を示す図である。

【図3】実施の形態１に係るトルクセンサの曲げ変形を示す概略断面図である。

【図4】実施の形態２に係る減速装置の断面図である。

【図5】実施の形態３に係る減速装置の断面図である。

【図6】実施の形態３に係るトルクセンサの曲げ変形を示す概略断面図である。

【図7】従来の減速装置におけるトルクセンサの曲げ変形を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

実施の形態１．
実施の形態１に係る減速装置１００について、図１から図３、図７を用いて説明する。

【0012】

図１は、実施の形態１に係る減速装置１００の断面図である。図２は、フレックススプライン１２の弾性変形を示す図である。図３は、実施の形態１に係るトルクセンサ３０の曲げ変形を示す概略断面図である。

【0013】

図１に示す減速装置１００は、例えば、ロボットアーム（図示省略）に適用されるものである。ロボットアームは、複数のアーム及び複数の関節部を備えており、複数のアームを関節部を介して接続したものである。即ち、互いに隣接した２つのアーム同士は、関節部によって接続されている。減速装置１００は、各関節部にそれぞれ設けられている。

【0014】

図１に示すように、減速装置１００は、ハット型の波動歯車減速機１０、モータ２０、及び、トルクセンサ３０を備えている。減速装置１００は、ロボットアーム先端側に位置するアームの基端部と、ロボットアーム基端側に位置するアームの先端部との間に、配置されている。減速装置１００においては、モータ２０、波動歯車減速機１０、トルクセンサ３０が、ロボットアーム基端側から先端側に向けて、順に配置されている。

【0015】

ここで、以下の説明においては、減速装置１００におけるロボットアーム先端側を「前方側」又は「出力側」とし、減速装置１００におけるロボットアーム基端側を「後方側」又は「入力側」としている。

【0016】

波動歯車減速機１０は、モータ２０から入力された回転数を減速させて出力するものである。このような、波動歯車減速機１０は、ウェブジェネレータ１１、フレックススプライン１２、サーキュラスプライン１３、クロスローラベアリング１４、固定板１５、出力側部材１６、及び、軸受１７，１８を有している。

【0017】

ウェブジェネレータ１１は、回転軸方向から見て、楕円形をなしている（図２参照）。このウェブジェネレータ１１の中心孔には、後述するモータ２０の入力軸２４が嵌入されている。このため、ウェブジェネレータ１１は、入力軸２４が回転すると、当該入力軸２４と共に回転する。

【0018】

フレックススプライン１２は、円筒状に形成された弾性体となっている。このため、フレックススプライン１２は、その径方向において弾性変形可能となっている。フレックススプライン１２は、例えば、金属材料又は樹脂材料で形成されている。

【0019】

フレックススプライン１２は、ウェブジェネレータ１１と同軸状に配置されている。フレックススプライン１２は、ウェブジェネレータ１１の径方向外側に配置されている。図２に示すように、フレックススプライン１２の内周面には、ウェブジェネレータ１１の長径方向両端部が摺動可能となっている。このため、フレックススプライン１２は、ウェブジェネレータ１１が回転すると、その回転した楕円形をなすウェブジェネレータ１１の外周形状に倣うように、弾性変形しながら回転する。

【0020】

フレックススプライン１２は、外歯歯車１２ａ及びフランジ部１２ｂを有している。外歯歯車１２ａは、フレックススプライン１２の外周面における前端側に形成されている。フランジ部１２ｂは、フレックススプライン１２の後端に形成されている。

【0021】

サーキュラスプライン１３は、環状に形成された剛性体となっている。このサーキュラスプライン１３は、例えば、金属材料又は樹脂材料で形成されている。サーキュラスプライン１３は、ウェブジェネレータ１１と同軸状に配置されている。サーキュラスプライン１３は、フレックススプライン１２の径方向外側に配置されている。なお、サーキュラスプライン１３は、波動歯車減速機１０の出力軸を構成するものである。

【0022】

サーキュラスプライン１３は、内歯歯車１３ａを有している。この内歯歯車１３ａは、サーキュラスプライン１３の内周面に形成されている。内歯歯車１３ａは、フレックススプライン１２の外歯歯車１２ａと噛み合い可能となっている。このため、サーキュラスプライン１３は、フレックススプライン１２が回転すると、その内歯歯車１３ａが、弾性変形したフレックススプライン１２における長径方向両端部の外歯歯車１２ａと噛み合うことで、回転する。即ち、フレックススプライン１２とサーキュラスプライン１３とは、フレックススプライン１２が楕円状に撓んだ状態で、互いの噛み合い位置が順次回転していく。なお、外歯歯車１２ａの歯数は、内歯歯車１３ａの歯数よりも少ない。このため、フレックススプライン１２は、ウェブジェネレータ１１が回転すると、その歯数差に応じて、減速回転することになる。

【0023】

クロスローラベアリング１４は、フレックススプライン１２及びサーキュラスプライン１３の径方向外側に配置されている。また、クロスローラベアリング１４は、ウェブジェネレータ１１及びサーキュラスプライン１３と同軸状に配置されている。クロスローラベアリング１４は、内輪１４ａ及び外輪１４ｂを有しており、それらの間の転動体として、ローラを使用している。内輪１４ａの前端面は、サーキュラスプライン１３の後端面と接続されている。外輪１４ｂは、後述する固定板１５及びモータ２０に対して、複数の第１固定ねじ５１を用いて固定されている。

【0024】

固定板１５は、円形状をなしている。この固定板１５は、フレックススプライン１２及びクロスローラベアリング１４を後方側から覆うように配置されている。固定板１５の前面とクロスローラベアリング１４における内輪１４ａの後端面との間には、フレックススプライン１２のフランジ部１２ｂが配置されている。また、固定板１５は、その後面側がモータ２０に嵌め込まれている。そして、固定板１５の中心孔には、軸受１７が設けられている。

【0025】

出力側部材１６は、円形状をなしている。出力側部材１６は、ウェブジェネレータ１１、フレックススプライン１２、及び、サーキュラスプライン１３を前方側から覆うように配置されている。また、出力側部材１６は、ウェブジェネレータ１１及びサーキュラスプライン１３と同軸状に配置されている。

【0026】

出力側部材１６は、円筒突出部１６ａ及びフランジ部１６ｂを有している。円筒突出部１６ａは、出力側部材１６の前面中心部から、円筒状で、且つ、前方に向けて突出するように形成されている。この円筒突出部１６ａの内周面、即ち、出力側部材１６の中心孔には、軸受１８が設けられている。また、円筒突出部１６ａの外周面には、フランジ部１６ｂが、その周方向に沿って、環状に形成されている。

【0027】

出力側部材１６のフランジ部１６ｂ及びサーキュラスプライン１３は、クロスローラベアリング１４の内輪１４ａに対して、複数の第２ねじ４２を用いて固定されている。このため、出力側部材１６は、サーキュラスプライン１３が回転すると、当該サーキュラスプライン１３と共に回転する。

【0028】

第２ねじ４２は、出力側部材１６の回転軸を中心として、同心円状に一定のピッチで配置されている。即ち、第２ねじ４２は、出力側部材１６の周方向において、一定のピッチで配置されている。第２ねじ４２は、波動歯車減速機１０の前方側から、出力側部材１６のフランジ部１６ｂ及びサーキュラスプライン１３に挿入されている。

【0029】

モータ２０は、モータケース２１、ステータ２２、ロータ２３、及び、入力軸２４を有している。

【0030】

モータケース２１は、円筒状をなしている。モータケース２１の後端は、減速装置１００の後端に隣接するアームの先端に固定されている。モータケース２１の前端は、波動歯車減速機１０の後端を支持している。即ち、モータケース２１の前端には、フレックススプライン１２のフランジ部１２ｂ、クロスローラベアリング１４の外輪１４ｂ、及び、固定板１５が、複数の第１固定ねじ５１によって固定されている。このため、サーキュラスプライン１３は、クロスローラベアリング１４を介して、固定板１５及びモータケース２１に回転可能に支持されている。

【0031】

ステータ２２は、モータケース２１の径方向内側に設けられている。ロータ２３は、ステータ２２の径方向内側に配置されている。入力軸２４は、ロータ２３の中心孔に嵌入されている。また、入力軸２４は、波動歯車減速機１０の軸受１７，１８に回転可能に支持されている。即ち、入力軸２４は、軸受１７を介して、固定板１５に回転可能に支持されている。また、入力軸２４は、軸受１８を介して、出力側部材１６に回転可能に支持されている。

【0032】

従って、モータ２０においては、ステータ２２に電力が供給されると、ロータ２３は、ステータ２２に対して回転する。この結果、入力軸２４が回転するため、ウェブジェネレータ１１が回転する。

【0033】

トルクセンサ３０は、波動歯車減速機１０によって減速されたモータ２０の回転数の出力トルクを検出するものである。このため、トルクセンサ３０は、波動歯車減速機１０の出力側に対して、複数の第１ねじ４１を用いて固定されると共に、アーム外装６１の後端に対して、複数の第２固定ねじ５２を用いて固定されている。なお、アーム外装６１は、減速装置１００の前端に隣接するアームの外装部材である。

【0034】

トルクセンサ３０は、１つの起歪体３１及び複数のセンシング部３２を有している。

【0035】

起歪体３１は、円板状に形成されている。この起歪体３１は、外力の大きさに比例して変形することで、歪みが発生する部材である。起歪体３１は、出力側部材１６と同軸状に配置されている。この起歪体３１は、その円筒突出部１６ａの前端面（締結面）に対して、複数の第１ねじ４１を用いて固定されている。このため、起歪体３１は、サーキュラスプライン１３及び出力側部材１６と共に回転する。

【0036】

第１ねじ４１は、トルクセンサ３０の回転軸を中心として、同心円状に一定のピッチで配置されている。即ち、第１ねじ４１は、トルクセンサ３０の周方向において、一定のピッチで配置されている。また、第１ねじ４１は、出力側部材１６の回転軸を中心として、同心円状に一定のピッチで配置されている。第１ねじ４１は、波動歯車減速機１０の前方側から、起歪体３１及び円筒突出部１６ａに挿入されている。

【0037】

また、上述したように、トルクセンサ３０における起歪体３１の後面と、出力側部材１６における円筒突出部１６ａの前端面とを、第１ねじ４１を用いて固定することにより、起歪体３１の後面と出力側部材１６の前面との間には、意図した隙間Ｓ１が発生する。この隙間Ｓ１の詳細については、後述する。

【0038】

起歪体３１は、トルクを伝達する際に、トルクセンサ３０の回転軸を中心とする周方向（せん断方向）への歪みを生じる。センシング部３２は、その起歪体３１の変形量となる歪みを検出するものである。このような、センシング部３２は、例えば、せん断歪みゲージである。センシング部３２は、起歪体３１における前面の外周部に設けられている。センシング部３２は、起歪体３１の周方向において、一定のピッチで配置されている。また、センシング部３２は、第１ねじ４１及び第２ねじ４２よりも径方向外側に配置されている。

【0039】

従って、減速装置１００においては、モータ２０に電圧が印加されて、入力軸２４が回転すると、当該入力軸２４に固定されたウェブジェネレータ１１が回転する。このため、フレックススプライン１２の弾性変形によって、波動が発生し、サーキュラスプライン１３が、入力軸２４の回転数に一定の減速比を乗じた回転数で回転する。このとき、アーム外装６１は、出力側部材１６及びトルクセンサ３０を介して、サーキュラスプライン１３に固定されているため、減速された回転数で回転する。そして、その減速された回転数におけるトルクは、トルクセンサ３０によって検出される。

【0040】

ここで、減速装置１００においては、フレックススプライン１２の弾性変形が、トルクセンサ３０が出力トルクを検出する際のトルク外乱となる場合がある。例えば、楕円形のウェブジェネレータ１１が回転すると、フレックススプライン１２は、ウェブジェネレータ１１の長径方向両端部による摺動に倣うように、その径方向において弾性変形する。このフレックススプライン１２の弾性変形は、ねじ等を介して、トルクセンサ３０に曲げ変形として伝達するおそれがある。

【0041】

そこで、減速装置１００は、フレックススプライン１２の弾性変形に起因したトルクセンサ３０の曲げ変形を抑制するためのトルク外乱抑制構造を、備えている。

【0042】

具体的には、図１及び図３に示すように、減速装置１００は、第１ねじ４１のピッチ円直径を、第２ねじ４２のピッチ円直径よりも小さくしている。即ち、第１ねじ４１は、第２ねじ４２よりも減速装置１００の径方向内側に配置されている。また、減速装置１００は、出力側部材１６と起歪体３１との間に隙間Ｓ１を形成することで、出力側部材１６に曲げ変形が発生した場合でも、出力側部材１６と起歪体３１とを、第２ねじ４２のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触としている。

【0043】

このため、減速装置１００は、出力側部材１６と起歪体３１とを、第２ねじ４２のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触にすることができるので、出力側部材１６の曲げ変形に、起歪体３１が倣うことを抑えることができる。

【0044】

また、減速装置１００は、第１ねじ４１とセンシング部３２との間における径方向距離を長くすることができる。この結果、減速装置１００は、センシング部３２に対する、第１ねじ４１の座面に作用する曲げモーメントの影響を抑えることができる。

【0045】

これに対して、図７は、従来の減速装置におけるトルクセンサ３０の曲げ変形を示す概略断面図である。図７に示すように、従来の減速装置においては、２種類の第１ねじ４１及び第２ねじ４２を用いるのではなく、１種類のねじ４６を用いている。ねじ４６の長さは、第１ねじ４１の長さ及び第２ねじ４２の長さよりも長くなっている。ねじ４６は、トルクセンサ３０を、サーキュラスプライン１３及び出力側部材１６に固定するためのものである。このねじ４６は、トルクセンサ３０の起歪体３１、出力側部材１６、及び、サーキュラスプライン１３に挿入され、それらを共締めしている。

【0046】

従来の減速装置においては、出力側部材１６と起歪体３１とが常に密着しているため、出力側部材１６の曲げ変形に、起歪体３１が倣ってしまう。このため、従来の減速装置においては、センシング部３２に、大きな曲げ変形が発生してしまう。

【0047】

また、従来の減速装置においては、ねじ４６とセンシング部３２との間における径方向距離が短くなってしまう。更に、従来の減速装置においては、センシング部３２に対する、ねじ４６の座面に作用する曲げモーメントの影響を抑えることができない。

【0048】

以上、実施の形態１に係る減速装置１００は、波動歯車減速機１０の出力軸と共に回転する出力側部材１６と、波動歯車減速機１０の出力トルクを検出するトルクセンサ３０に設けられ、出力トルクの大きさに応じて歪む起歪体３１と、トルクセンサ３０に設けられ、起歪体３１の歪み量を検出するセンシング部３２と、出力側部材１６と起歪体３１とを固定する第１ねじ４１と、出力軸と出力側部材１６とを固定する第２ねじ４２とを備え、第１ねじ４１は、第２ねじ４２よりも径方向内側に配置され、センシング部３２は、第１ねじ４１よりも径方向外側に配置され、出力側部材１６と起歪体３１とは、第２ねじ４２のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触である。このため、減速装置１００は、トルクセンサ３０を波動歯車減速機１０にねじ留めした場合でも、波動歯車減速機１０の弾性変形に起因したトルクセンサ３０の曲げ変形を抑制することができる。

【0049】

また、減速装置１００においては、出力側部材１６は、起歪体３１側に向けて突出し、出力側部材１６と起歪体３１との間に隙間Ｓ１を形成する円筒突出部１６ａを有し、第１ねじ４１は、円筒突出部１６ａと起歪体３１とを固定する。このため、減速装置１００は、出力側部材１６と起歪体３１とを、第２ねじ４２のピッチ円直径の径方向外側領域において、出力側部材１６の曲げ変形時に容易に非接触にすることができる。

【0050】

実施の形態２．
実施の形態２に係る減速装置２００について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係る減速装置２００の断面図である。なお、上述した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0051】

図４に示すように、実施の形態２に係る減速装置２００は、カップ型の波動歯車減速機７０、モータ２０、及び、トルクセンサ３０を備えている。

【0052】

波動歯車減速機７０は、モータ２０から入力された回転数を減速させて出力するものである。このような、波動歯車減速機７０は、ウェブジェネレータ７１、フレックススプライン７２、サーキュラスプライン７３、クロスローラベアリング７４、固定板７５、出力側部材７６、及び、軸受７７，７８を有している。

【0053】

ウェブジェネレータ７１は、回転軸方向から見て、楕円形をなしている。このウェブジェネレータ７１の中心孔には、モータ２０の入力軸２４が嵌入されている。このため、ウェブジェネレータ７１は、入力軸２４が回転すると、当該入力軸２４と共に回転する。

【0054】

フレックススプライン７２は、円筒状に形成された弾性体となっている。このため、フレックススプライン７２は、その径方向において弾性変形可能となっている。フレックススプライン７２は、例えば、金属材料又は樹脂材料で形成されている。

【0055】

フレックススプライン７２は、ウェブジェネレータ７１と同軸状に配置されている。フレックススプライン７２は、ウェブジェネレータ７１の径方向外側に配置されている。フレックススプライン７２の内周面には、ウェブジェネレータ７１の長径方向両端部が摺動可能となっている。このため、フレックススプライン７２は、ウェブジェネレータ７１が回転すると、その回転した楕円形をなすウェブジェネレータ７１の外径形状に倣うように、弾性変形しながら回転する。

【0056】

フレックススプライン７２は、外歯歯車７２ａを有している。外歯歯車７２ａは、フレックススプライン７２の外周面における後端側に形成されている。なお、フレックススプライン７２は、波動歯車減速機７０の出力軸を構成するものである。

【0057】

サーキュラスプライン７３は、環状に形成された剛性体となっている。このサーキュラスプライン７３は、例えば、金属材料又は樹脂材料で形成されている。サーキュラスプライン７３は、ウェブジェネレータ７１と同軸状に配置されている。サーキュラスプライン７３は、フレックススプライン７２の径方向外側に配置されている。また、サーキュラスプライン７３は、後述する固定板７５及びモータ２０に対して、複数の第１固定ねじ５３を用いて固定されている。

【0058】

サーキュラスプライン７３は、内歯歯車７３ａを有している。この内歯歯車７３ａは、サーキュラスプライン７３の内周面に形成されている。内歯歯車７３ａは、フレックススプライン７２の外歯歯車７２ａと噛み合い可能となっている。このため、サーキュラスプライン７３は、フレックススプライン７２が回転すると、その内歯歯車７３ａが、弾性変形したフレックススプライン７２における長径方向両端部の外歯歯車７２ａと噛み合うことで、回転する。なお、外歯歯車７２ａの歯数は、内歯歯車７３ａの歯数よりも少ない。このため、フレックススプライン７２は、ウェブジェネレータ１１が回転すると、その歯数差に応じて、減速回転することになる。

【0059】

クロスローラベアリング７４は、フレックススプライン７２の径方向外側に配置されている。また、クロスローラベアリング７４は、ウェブジェネレータ７１及びサーキュラスプライン７３と同軸状に配置されている。クロスローラベアリング７４は、内輪７４ａ及び外輪７４ｂを有しており、それらの間の転動体として、ローラを使用している。内輪７４ａは、後述する出力側部材７６を回転可能に支持している。外輪７４ｂは、サーキュラスプライン７３に接続されている。

【0060】

固定板７５は、円形状をなしている。この固定板７５は、フレックススプライン７２及びサーキュラスプライン７３を後方側から覆うように配置されている。また、固定板７５は、その後面側がモータ２０に嵌め込まれている。固定板１５の中心孔には、軸受７７が設けられている。このため、入力軸２４は、軸受７７を介して、固定板７５に回転可能に支持されている。そして、固定板７５は、サーキュラスプライン７３と共に、複数の第１固定ねじ５３によって、モータ２０のモータケース２１に固定されている。

【0061】

出力側部材７６は、円形状をなしている。この出力側部材７６は、クロスローラベアリング７４を介して、サーキュラスプライン７３に回転可能に支持されている。また、出力側部材７６は、フレックススプライン７２と同軸状に配置されている。出力側部材７６に後面には、軸受７８が設けられている。このため、入力軸２４は、軸受７８を介して、出力側部材７６に回転可能に支持されている。

【0062】

出力側部材７６は、フレックススプライン７２に対して、複数の第２ねじ４５を用いて固定されている。このため、出力側部材７６は、フレックススプライン７２と共に回転する。

【0063】

第２ねじ４５は、出力側部材７６の回心軸を中心として、同心円状に一定のピッチで配置されている。即ち、第２ねじ４２は、出力側部材１６の周方向において、一定のピッチで配置されている。第２ねじ４５は、波動歯車減速機７０の後方側から、サーキュラスプライン７３及び出力側部材７６に挿入されている。

【0064】

これに対して、トルクセンサ３０は、波動歯車減速機７０の出力側に対して、複数の第１ねじ４４を用いて固定されると共に、アーム外装６１の後端に対して、複数の第２固定ねじ５４を用いて固定されている。

【0065】

トルクセンサ３０の起歪体３１は、円筒突出部３１ａを有している。円筒突出部３１ａは、起歪体３１の後面中心部から、円筒状で、且つ、後方に向けて突出するように形成されている。また、起歪体３１は、出力側部材７６と同軸状に配置されている。この起歪体３１は、その出力側部材７６の前端面に対して、複数の第１ねじ４４を用いて固定されている。このため、トルクセンサ３０は、フレックススプライン７２及び出力側部材７６と共に、偏心して回転する。

【0066】

第１ねじ４４は、トルクセンサ３０の回転軸を中心として、同心円状に一定のピッチで配置されている。即ち、第１ねじ４４は、トルクセンサ３０の周方向において、一定のピッチで配置されている。また、第１ねじ４４は、出力側部材７６の回転軸を中心として、同心円状に一定のピッチで配置されている。第１ねじ４４は、波動歯車減速機７０の前方側から、起歪体３１及び出力側部材７６に挿入されている。

【0067】

また、上述したように、起歪体３１における円筒突出部３１ａの後端面と出力側部材１６の前面とを、第１ねじ４４を用いて固定することにより、起歪体３１の後面と出力側部材７６の前面との間には、意図した隙間Ｓ２が発生する。

【0068】

センシング部３２は、第１ねじ４４及び第２ねじ４５よりも径方向外側に配置されている。

【0069】

従って、減速装置２００においては、モータ２０に電圧が印加されて、入力軸２４が回転すると、当該入力軸２４に固定されたウェブジェネレータ７１が回転する。このため、フレックススプライン７２の弾性変形によって、波動が発生し、サーキュラスプライン７３が、入力軸２４の回転数に一定の減速比を乗じた回転数で回転する。このとき、アーム外装６１は、出力側部材１６及びトルクセンサ３０を介して、サーキュラスプライン７３に固定されているため、減速された回転数で回転する。そして、その減速された回転数におけるトルクは、トルクセンサ３０によって検出される。

【0070】

ここで、図４に示すように、減速装置２００は、第１ねじ４４のピッチ円直径を、第２ねじ４５のピッチ円直径よりも小さくしている。即ち、第１ねじ４４は、第２ねじ４５よりも減速装置２００の径方向内側に配置されている。また、減速装置２００は、出力側部材７６と起歪体３１との間に隙間Ｓ２を形成することで、出力側部材７６に曲げ変形が発生した場合でも、出力側部材７６と起歪体３１とを、第２ねじ４５のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触としている。

【0071】

このため、減速装置２００は、出力側部材７６と起歪体３１とを、第２ねじ４５のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触にすることができるので、出力側部材７６の曲げ変形に、起歪体３１が倣うことを抑えることができる。

【0072】

また、減速装置２００は、第１ねじ４４とセンシング部３２との間における径方向距離を長くすることができる。この結果、減速装置２００は、センシング部３２に対する、第１ねじ４４の座面に作用する曲げモーメントの影響を抑えることができる。

【0073】

以上、実施の形態２に係る減速装置２００は、波動歯車減速機７０の出力軸と共に回転する出力側部材７６と、波動歯車減速機７０の出力トルクを検出するトルクセンサ３０に設けられ、出力トルクの大きさに応じて歪む起歪体３１と、トルクセンサ３０に設けられ、起歪体３１の歪み量を検出するセンシング部３２と、出力側部材７６と起歪体３１とを固定する第１ねじ４４と、出力軸と出力側部材７６とを固定する第２ねじ４５とを備え、第１ねじ４４は、第２ねじ４５よりも径方向内側に配置され、センシング部３２は、第１ねじ４４よりも径方向外側に配置され、出力側部材７６と起歪体３１とは、第２ねじ４５のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触である。このため、減速装置２００は、トルクセンサ３０を波動歯車減速機７０にねじ留めした場合でも、波動歯車減速機７０の弾性変形に起因したトルクセンサ３０の曲げ変形を抑制することができる。

【0074】

また、減速装置２００において、起歪体３１は、出力側部材７６側に向けて突出し、出力側部材７６と起歪体３１との間に隙間Ｓ２を形成する円筒突出部３１ａを有し、第１ねじ４４は、出力側部材７６と円筒突出部３１ａとを固定する。このため、減速装置２００は、出力側部材７６と起歪体３１とを、第２ねじ４５のピッチ円直径の径方向外側領域において、出力側部材７６の曲げ変形時に容易に非接触にすることができる。

【0075】

実施の形態３．
実施の形態３に係る減速装置３００について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、実施の形態３に係る減速装置３００の断面図である。図６は、実施の形態３に係るトルクセンサ３０の曲げ変形を示す概略断面図である。なお、上述した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0076】

図５に示すように、実施の形態３に係る減速装置３００は、ハット型の波動歯車減速機１０Ａ、モータ２０、及び、トルクセンサ３０を備えている。減速装置３００は、実施の形態１に係る減速装置１００の構造に、環状凹部３３、第３ねじ４３、スペーサ８１を追加した構造となっている。

【0077】

スペーサ８１は、円筒状をなしている。スペーサ８１は、出力側部材１６の前面と起歪体３１の後面との間に設けられている。スペーサ８１は、ウェブジェネレータ１１、サーキュラスプライン１３、出力側部材１６、及び、トルクセンサ３０と同軸状に配置されている。このため、スペーサ８１は、出力側部材１６が回転すると、当該出力側部材１６と共に回転する。このように、減速装置３００は、出力側部材１６とトルクセンサ３０との間に、スペーサ８１を挟持することにより、フレックススプライン１２の弾性変形に対する、軸方向に直交する方向の曲げ剛性を向上させることができる。スペーサ８１は、例えば、金属材料又は樹脂材料で形成されている。

【0078】

第３ねじ４３は、スペーサ８１の追加構成に伴って、設けられたものである。スペーサ８１は、複数の第３ねじ４３を用いて、出力側部材１６の前面に固定されている。第３ねじ４３は、出力側部材１６の回転軸を中心として、同一円周状に一定のピッチで配置されている。即ち、第３ねじ４３は、出力側部材１６の周方向において、一定のピッチで配置されている。

【0079】

トルクセンサ３０の起歪体３１は、複数の第１ねじ４１を用いて、スペーサ８１に固定されている。第１ねじ４１は、トルクセンサ３０の回転軸を中心として、同心円状に一定のピッチで配置されている。即ち、第１ねじ４１は、トルクセンサ３０の周方向において、一定のピッチで配置されている。また、センシング部３２は、第１ねじ４１、第２ねじ４２、及び、第３ねじ４３よりも径方向外側に配置されている。

【0080】

トルクセンサ３０は、環状凹部３３を有している。環状凹部３３は、起歪体３１の後面において、トルクセンサ３０の回転軸を中心として、環状に設けられている。この環状凹部３３は、スペーサ８１の前面における外周縁部と対向するように形成されている。このように、減速装置３００は、トルクセンサ３０に環状凹部３３を備えることにより、出力側部材１６とスペーサ８１との間に、環状凹部３３の深さ寸法に対応した、意図した隙間Ｓ３を設けることができる。

【0081】

このとき、第１ねじ４１のピッチ円直径は、第２ねじ４２のピッチ円直径よりも小さくなっている。即ち、第１ねじ４１は、第２ねじ４２よりも減速装置３００の径方向内側に配置されている。また、第１ねじ４１のピッチ円直径は、第３ねじ４３のピッチ円直径よりも小さくなっている。即ち、第１ねじ４１は、第３ねじ４３よりも減速装置３００の径方向内側に配置されている。更に、第３ねじ４３のピッチ円直径は、第２ねじ４２のピッチ円直径よりも小さくなっている。即ち、第３ねじ４３は、第２ねじ４２よりも減速装置３００の径方向内側に配置されている。

【0082】

ここで、図６に示すように、減速装置３００は、第１ねじ４１のピッチ円直径を、第２ねじ４２のピッチ円直径及び第３ねじ４３のピッチ円直径よりも小さくしている。即ち、第１ねじ４１は、第２ねじ４２及び第３ねじ４３よりも減速装置３００の径方向内側に配置されている。また、減速装置３００は、出力側部材１６とスペーサ８１との間に隙間Ｓ３を形成することで、出力側部材１６に曲げ変形が発生した場合でも、出力側部材１６とスペーサ８１とを、第３ねじ４３のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触としている。

【0083】

このため、減速装置３００は、出力側部材１６とスペーサ８１とを、第３ねじ４３のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触にすることができるので、出力側部材１６の曲げ変形に、スペーサ８１が倣うことを抑えることができる。

【0084】

また、減速装置３００は、第１ねじ４１とセンシング部３２との間における径方向距離を長くすることができる。この結果、減速装置３００は、センシング部３２に対する、第１ねじ４１の座面に作用する曲げモーメントの影響を抑えることができる。

【0085】

以上、実施の形態３に係る減速装置３００は、波動歯車減速機１０Ａの出力軸と共に回転する出力側部材１６と、波動歯車減速機１０Ａの出力トルクを検出するトルクセンサ３０に設けられ、出力トルクの大きさに応じて歪む起歪体３１と、トルクセンサ３０に設けられ、起歪体３１の歪み量を検出するセンシング部３２と、出力側部材１６と起歪体３１との間に設けられるスペーサ８１と、起歪体３１とスペーサ８１とを固定する第１ねじ４１と、出力軸と出力側部材１６とを固定する第２ねじ４２と、出力側部材１６とスペーサ８１とを固定する第３ねじ４３とを備え、第１ねじ４１は、第２ねじ４２及び第３ねじ４３よりも径方向内側に配置され、センシング部３２は、第１ねじ４１よりも径方向外側に配置され、起歪体３１とスペーサ８１とは、第３ねじ４３のピッチ円直径の径方向外側領域において非接触である。このため、減速装置３００は、トルクセンサ３０を波動歯車減速機１０Ａにねじ留めした場合でも、波動歯車減速機１０Ａの弾性変形に起因したトルクセンサ３０の曲げ変形を抑制することができる。

【0086】

また、減速装置３００においては、起歪体３１は、スペーサ８１から遠ざかるように凹み、起歪体３１とスペーサ８１との間に隙間Ｓ３を形成する環状凹部３３を有する。このため、減速装置３００は、起歪体３１とスペーサ８１とを、第３ねじ４３のピッチ円直径の径方向外側領域において、スペーサ８１の曲げ変形時に容易に非接触にすることができる。

【0087】

なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、或いは、各実施の形態における任意の構成要素の変形、若しくは、各実施の形態における任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0088】

１０，１０Ａ，７０ 波動歯車減速機、１１，７１ ウェブジェネレータ、１２，７２ フレックススプライン、１２ａ，７２ａ 外歯歯車、１２ｂ フランジ部、１３，７３ サーキュラスプライン、１３ａ、７３ａ 内歯歯車、１４，７４ クロスローラベアリング、１４ａ，７４ａ 内輪、１４ｂ，７４ｂ 外輪、１５，７５ 固定板、１６，７６ 出力側部材、１６ａ 円筒突出部、１６ｂ フランジ部、１７，１８，７７，７８ 軸受、２０ モータ、２１ モータケース、２２ ステータ、２３ ロータ、２４ 入力軸、３０ トルクセンサ、３１ 起歪体、３１ａ 円筒突出部３２ センシング部、３３ 環状凹部４１，４４ 第１ねじ、４２，４５ 第２ねじ、４３ 第３ねじ、４６ ねじ、５１，５３ 第１固定ねじ、５２，５４ 第２固定ねじ、６１ アーム外装、８１ スペーサ、１００，２００，３００ 減速装置、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 隙間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】