JP7539314B2

JP7539314B2 - 歪み波動歯車、歪み波動歯車駆動体、及びロボット関節

Info

Publication number: JP7539314B2
Application number: JP2020526139A
Authority: JP
Inventors: ステフェンヘンリクヨハンセン、
Original assignee: ユニバーサルロボッツアクツイエセルスカプ
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2024-08-23
Anticipated expiration: 2038-11-15
Also published as: CN111615602A; JP2023164907A; KR20200086270A; WO2019096923A2; US11964389B2; WO2019096923A3; EP3710729A2; KR102471820B1; JP7689551B2; US20240342898A1; JP2021503059A; CN111615602B; US20200340569A1

Description

本発明は、ロボット関節用の歪み波動歯車に関する。歪み波動歯車は、外側リングと外側リング内に回転可能に配置された内側リングとを含み、内側リングは、内歯歯車を含み、フレクスプラインは内側リング内に配置され、外歯歯車を含む可撓性部を含む。波動発生機は、可撓性部を半径方向に撓ませて、外歯歯車を内歯歯車に部分的に噛合させ、内側リングを外側リングに対して回転させるように構成される。歪み波動歯車は、コスト効率よく作製することができ、部品がより少なく、より組み立てやすく、コンパクト且つ小型であり、高い剛性を有する。さらに、本発明は、歯車の出力部の位置を読み取るために、歯車内に配置されたエンコーダを有する歪み波動歯車に関する。本発明はまた、ロボットモータが、上記の歪み波動歯車を介して出力フランジを回転させるように構成されるロボット関節に関する。

ロボットアームが、ロボットアームの様々な部分を連結する複数のロボット関節を含み、関節モータが、その部分を互いに対して移動させるように構成されるロボット工学の分野において、歪み波動歯車は、バックラッシュなしに大きな力を伝達するので、関節モータと可動部との間の伝動システムとして歪み波動歯車を使用することは公知である。

先行技術は、可撓性外歯車を有する波動歯車駆動体を開示している。通常、そのような可撓性外歯車は、フレクスプラインと、本体（シルクハット又はカップタイプと呼ばれることが多い）の一方の開口端から半径方向外側に、又は半径方向内側に延びる円形ダイヤフラムと、ダイヤフラムの円周外縁に一体に形成された円形ボスと、本体の他方の開口端部分の円周外面に形成された外歯とを含む。時には、歪み波動歯車は、可撓性歯車部を外歯付きの円筒リングとして（このタイプはリング型歯車と呼ばれることが多い）設計される。

歪み波動歯車は、ＣＮＣマシン、ロボット工学、人工衛星、太陽追尾装置などの様々な用途で使用される。歪み波動歯車は、バックラッシュが小さいか、又はほとんどなく、きわめて高精度であり、したがって、多くの場合、出力の高い精度及び正確性が必要とされる用途が好ましい。これらの用途では、多くの場合、歪み波動歯車の入力側を駆動する電気モータを動かす制御用電子回路に接続された、電子エンコーダなどのフィードバックシステムが使用される。

この構成は、高い精度及び正確性で歯車の出力を制御することを可能にする。通常、エンコーダ用の読み取りトラックは、出力アクスルの平坦な端面又は外径部にある、歪み波動歯車の出力部のどこかに配置される。エンコーダ読み取りヘッドは、通常、何らかの外歯車幾何形状部、又は歪み波動歯車を保持するハウジング／キャビネットに配置される。この手法は通常、エンコーダ読み取りヘッドを読み取りトラックに対して適切に配置するための調整を必要とする。エンコーダ技術は、磁気式、光学式、誘導式などとすることができる。しばしば使用される別の手法は、エンコーダ用のプラットフォーム／軸受機構を歪み波動歯車の出力側からエンコーダの読み取りトラックまでのフレキシブル機構／アクスルと共に作製することである。この方法では、エンコーダ読み取りトラックに対するエンコーダ読み取りヘッドの位置は、プラットフォームによって定位置に保持された別個の軸受で制御することができる。この手法は、多くの余分な部品を必要とし、これらの余分な部品はコストを増やし、空間を必要とし、部品の品質又は精度が制御範囲外になった場合に、機能しなくなる可能性がある。

歪み波動歯車は通常、いくつかの別個の部分から構築される、又は組み立てられる。すなわち、出力軸受部は、別個の円形スプライン部と共に、さらに、別個の出力フランジ部と共に組み立てられる。この手法は、様々な出力軸受及び様々な出力フランジを円形スプラインと組み合わせることで、各部分を様々な用途に適合させることを可能にする。時には、出力軸受部が円形スプライン部との組み合わせ部として機械加工されることもあった。別個の構成要素を使用する欠点は、歪み波動歯車アセンブリにかかる、通常は重度の負荷を支持するために、これらの別個の構成要素の組立が、各部分の接合部の高い精度と多数の強力ねじとを必要とすることである。

米国特許第５，９０６，１４２号明細書は、第１及び第２の端部プレートを有する波動歯車駆動体を開示しており、第１及び第２の端部プレートは、プレート間に配置されたクロスころ軸受を用いて、互いに対して回転するように構成される。クロスころ軸受のインナーレースは、内周面で内歯車と一体に形成される。インナーレースは、第１の端部プレートに直接固定され、一方、クロスころ軸受のアウターレースは、可撓性の外歯車の円形ボスが、アウターレースと第２の端部プレートとの間に保持されるように第２の端部プレートに固定される。内歯は、クロスころ軸受の軌道の半径方向内側辺りに配置される。したがって、波動歯車駆動体（１）は、小型且つコンパクトであり、剛性が高まる。

米国特許第５，７７５，１７８号明細書は、円形スプラインと、円形スプライン内に配置されたフレクスプラインと、フレクスプラインを半径方向に撓ませて、フレクスプラインに形成された外歯を円形スプラインに形成された内歯と部分的に係合させ、係合位置を周方向にシフトさせて、円形スプラインとフレクスプラインとの間の内歯と外歯との歯数の差に応じて相対回転を引き起こすために、フレクスプライン内に配置された波動発生機とを有する波動歯車装置を開示している。円形スプラインは、その内周面に沿って内歯を形成された環状の剛性歯部分と、装置ハウジングと装置ハウジングに回転可能に支持された支持部材との一方に堅固に固定された留め部分と、剛性歯部分及び留め部分を連結する連結部分とを有する。連結部分は、装置の軸の方向と軸に垂直な方向との少なくとも一方において、剛性歯部分の剛性と比較して剛性が低い。

米国特許第８，９９１，２８２号明細書は、第１及び第２の入力軸受によって、中心軸に沿って配置された入力シャフトを有する波動歯車ユニットを開示している。第１の入力軸受側の第１のユニット端部プレートは、鉄系材料からなる軸受ハウジング部材が、軽量材料からなる端部プレート本体部材と一体化された複合部材である。第２の入力軸受側の第２のユニット端部プレートは、剛性の内歯歯車と一体化され、軽量材料からなる第２の部材が、軽量材料からなる第１の部材と一体化された複合部材である。第１の部材は、第２のユニット端部プレートの端部プレート本体部分と、剛性の内歯歯車の歯車本体部分とを有し、一方、第２の部材は、第２のユニット端部プレートの軸受ハウジング部分と、剛性の内歯歯車の歯形成部分とを有する。

本発明の目的は、例えば、コスト効率がより高く、より少ない部品で構築することができ、出力部にかかるより高い負荷に対処することができ、剛性を高めた歪み波動歯車を提供することで、先行技術に関する上記の限界、又はロボットアームに使用される先行技術の歪み波動歯車の他の問題に対処することである。また、本発明の目的は、先行技術の問題解決策よりも高精度のエンコーダを有し、読み取りヘッドと読み取りトラックとの間の半径方向又は軸方向の距離に対する手動調整を必要としない歪み波動歯車を提供することである。これは、独立請求項によって規定された通りの歪み波動歯車によって達成される。従属請求項は、歪み波動歯車の可能な実施形態について記述している。本発明の利点及び利益は、本発明の詳細な説明で説明される。

本発明の第１の態様による歪み波動歯車の実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第１の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第１の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第１の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第１の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第１の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第２の態様による歪み波動歯車の実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第２の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第２の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明の第２の態様による歪み波動歯車の様々な実施形態の簡略化した断面図を示している。本発明による歪み波動歯車を示している。本発明による歪み波動歯車を示している。本発明による歪み波動歯車を含むロボット関節を示している。本発明による波動歯車駆動体の代替例を示している。

本発明は、本発明の原理を説明することのみを意図された例示的な実施形態に照らして説明される。当業者は、特許請求の範囲内のいくつかの実施形態を提示することができるであろう。説明全体を通して、同様の効果をもたらす同様の要素の参照番号は、下２桁が同じである。さらに、当然のことながら、実施形態が複数の同じ特徴部を含む場合に、特徴部の一部だけが参照番号を付けられることがある。

図１は、本発明の第１の態様による歪み波動歯車１０１の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車は、外側リング１０２、内側リング１０３、フレクスプライン１０４、及び波動発生機１０５を含む。

外側リング１０２は、環状成形体として形成され、内側リング１０３は、外側リングの中心開口に回転可能に配置されている。図示した実施形態では、外側リングは円筒として形成されているが、内側リング１０３を外側リングの中心開口に回転可能に配置できるならば、外側リングは、幾何学的な円筒又は環として形成される必要はないことを指摘しておく。したがって、外側リングは、多数の異なる形態を有することができる。外側リングは、歪み波動歯車のハウジングとして機能し、例えば、歪み波動歯車をモータに対して、又はロボット関節内に固定するために使用することができる。

内側リング１０３は、環状成形体として形成され、フレクスプライン１０４は、内側リングの中心開口に配置されている。図示した実施形態では、内側リングのうちの外側リング内に配置された部分は、円筒として形成されている。しかし、内側リング１０３を外側リングの中心開口に回転可能に配置できるならば、内側リングは、幾何学的な円筒又は環として形成される必要はないことを指摘しておく。したがって、内側リングは、多数の異なる形態を有することができる。内側リング１０３はまた、内側リングの内壁に配置し、内側リングの中心開口の方を向いた内歯歯車１０６を含む。図示した実施形態では、内側リングは、内部軸受１０７を介して外側リング内に回転可能に配置されている。

内部軸受は、外側リング１０２に配置されたアウターレーサ１１３と内側リング１０３が中に配置されたインナーレーサ１１４とを含む玉軸受として示されている。しかし、当然のことながら、任意の種類の軸受、例えば、玉軸受、クロスころ軸受、ニードル軸受、滑り軸受など、又は内側リングが外側リングに対して回転するのを可能にする他の任意の機構を使用することができる。１つを超える内部軸受を設けることができることも指摘しておく。

フレクスプライン１０４は、内側リング内に配置された可撓性円筒体として形成され、外歯歯車１０８を含む。外歯歯車は、内歯歯車１０６と少なくとも部分的に噛合するように構成されている。フレクスプラインは、円筒体と一体に形成され、円筒体に対して外側に延びる環状ダイヤフラム１０９を含む。環状ダイヤフラム１０９は、ダイヤフラムの円周外縁部に一体に形成された環状ボス１１０を含む。環状ボス１１０は、ねじ、リベット、釘、クリック／スナップ機構、接着剤、溶接、又は環状ボスを外側リングに留める他の任意の種類の手段などの任意の種類の留め具を使用して、外側リング１０２に固定される。したがって、内側リングは、外側リング１０２とフレクスプライン１０４の円筒体との間に配置されている。外歯１０８は、円筒体の他端に形成され、外周面に沿って延びている。

波動発生機１０５は、フレクスプライン１０４内に回転可能に配置され、入力シャフト１１１によって回転することができる。入力シャフトは、波動発生機をフレクスプラインに対して回転させるように構成され、波動発生機は、回転時に可撓性円筒体を半径方向に撓ませて、外歯歯車１０８を内歯歯車１０６と部分的に噛合させるように構成されている。波動発生機は、例えば、楕円形の剛性カム、楕円形の波動軸受、又は円筒体の一部を半径方向に撓ませるように構成された他の任意の機構として形成することができる。内歯歯車及び外歯歯車の歯数は異なっており、波動発生機の回転により、歯車の噛合位置が周方向に移動して、内側リングを外側リングに対して回転させる。入力シャフトは、例えば、モータによって駆動することができ、それにより、歪み波動歯車は、モータと歪み波動歯車の出力側との間で伝動システムを形成する。

内側リングの一部は、前記外側リングから外に延び、外側に突出する出力フランジ１１２を含む。外側に突出する出力フランジは、内側リングに対して外側に、外側リングに向かって延びている。内側リングに外側に突出する出力フランジを設けることで、歪み波動歯車によって駆動される物体に歪み波動歯車を直接連結することが可能になる。これは、歪み波動歯車が、ロボットアームの一部を駆動するのに頻繁に使用されるロボット工学分野において有益であり、したがって、本発明の第１の態様による歪み波動歯車は、ロボットリンク又はロボット関節に直接連結することができる。外側に突出する出力フランジは、接触面の直径を大きくするのを可能にし、それにより、歪み波動歯車と歪み波動歯車によって駆動される物体との間で、より良好でより信頼性の高い、安定した接触を得ることができる。さらに、外側に突出する出力フランジには、連結歯、連結フランジ、連結される物体の歪み波動歯車に対する正確な向きを保証する指示要素（例えば、合わせ面構造）などの、歪み波動歯車と、連結される物体との間のより良好な連結を保証する機械要素を設けることができる。例えば、一実施形態では、外側に突出する出力フランジは、参照により本明細書に援用される国際公開第２０１８／１３０４４７号パンフレットで開示された解放可能な関節アセンブリの構成要素フランジの１つとして形成することができる。

外側に突出する出力フランジは、内歯歯車を含む内側リングと一体化され、したがって、別個の部品が互いにねじ留めされることから生じる組立公差が存在しないので、外側に突出する出力フランジの幾何学配置／形状は、きわめて正確に、歯車軸に対して中心に置くことができる。歯車は、別個の部品を組み立てるためのねじが必要とされないので、より容易に、かつより速く組み立つ。ねじが破断する、又は緩くなるリスクがなく、ねじが適切に締め付けられない場合にフランジがスリップするリスクがないので、歯車の品質及び信頼性はより高い。さらに、これにより、より剛性の高い歪み波動歯車が、内側リングの回転歯車として形成され、外側に突出する出力フランジは、歯車から出力フランジへのトルクのより直接的な伝達を保証する１つの単体として形成することができる。したがって、ロボットアームの様々な部分間に、より剛性の高い連結を確立することができる。

さらに、別個の部品は、支持用幾何形状部及びセンタリングリムを形成するのに過剰な材料を必要とするが、部品の一体化は、強度に対して最適化できるので、且つねじが必要とされないので、歪み波動歯車の重量は軽くなる。製造される部品がより少なく、使用される材料がより少ないので、歪み波動歯車のコストが低くなる。外側に突出する出力フランジは、内側リングの一体部品として形成することができるので、歪み波動歯車は、外側に突出する出力フランジにかかるより高い負荷を駆動することができる。このように、本発明の第１の態様による歪み波動歯車は、コスト効率がより高く、少ない部品で構築することができ、出力部にかかるより高い負荷に対処することができ、剛性を高めた歪み波動歯車を形成する。

図２は、本発明の第１の態様による歪み波動歯車２０１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車２０１は、図１に示す歪み波動歯車１０１と同様であり、同様の要素は、図１に示すのと同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。この実施形態では、内部軸受２０７のアウターレーサ２１３の少なくとも一部は、外側リング２０２に一体に形成され、内部軸受のインナーレーサ２１４は、内側リング１０３が中に配置された別個の部品として形成されている。アウターレーサは、例えば、外側リング内の凹部として形成され、この凹部は、内部軸受の回転要素を案内するように構成されている。これは、内側リング及び外側リングを互いにより接近して配置することを可能にし、それにより、よりコンパクトな歪み波動歯車を形成することができる。

図３は、本発明の第１の態様による歪み波動歯車３０１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車３０１は、図１～２に示す歪み波動歯車１０１、２０１と同様であり、同様の要素は、同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。この実施形態では、内部軸受３０７のインナーレーサ３１４は、別個の部品として形成され、内側リング３０３の一端は、インナーレーサに同軸に連結されている。したがって、内側リング３０３及びインナーレーサ３１４は、内側リングの回転軸に沿って連続的に配置されている。内側リング３０３及びインナーレーサ３１４は、ねじ、リベット、釘、クリック／スナップ機構、接着剤、溶接、圧力ばめ、又は内側リング３０３及びインナーレーサ３１４を互いに対して固定する他の任意の種類の手段などの任意の種類の留め具を使用して連結することができる。これは、内側リング及びインナーレーサ接合体を１つの本体／部品として形成することを可能にし、インナーレーサ及び内側リングは異なる材料で作製することができる。これは、内側リングの外面とインナーレーサとを揃えることができることから、内側リング及びインナーレーサの半径方向寸法を縮小することを可能にする。その結果、内側リング及び外側リングは、互いにきわめて接近して配置することができ、それにより、よりコンパクトな歪み波動歯車を形成することができる。この実施形態では、内側リング３０３の内歯歯車１０６及び外側に突出するフランジ１１２は単一部品として製造される。これにより、歪み波動歯車の出力側は、歯車と外側に突出する出力フランジとが単一体として形成されることから剛性がより高くなる。内側リングの回転を引き起こす力は、フレクスプラインによって、内側リングの内歯歯車に直接加えられ、したがって、外側に突出する出力フランジに直接伝達することができる。

図４は、本発明の第１の態様による歪み波動歯車４０１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車４０１は、図１～２に示す歪み波動歯車１０１、２０１と同様であり、同様の要素は、同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。この実施形態では、内部軸受４０７のアウターレーサ２１３の少なくとも一部は、外側リング２０２に一体に形成され、内部軸受のインナーレーサ４１４は、内側リング４０３に一体に形成されている。これは、内側リング及び外側リングを互いにきわめて接近して配置することを可能にし、それにより、よりコンパクトな歪み波動歯車を形成することができる。さらに、これは、内部軸受４０７のアウターレーサ２１３及びインナーレーサ４１４が、それぞれ外側リング２０２及び内側リング４０３の一体部品として形成されることから、組み立てられる必要がある要素数を減らすことを可能にする。言い換えると、外側リングは、歪み波動歯車の内部軸受のアウターレーサを形成し、内側リングは、歪み波動歯車の内部軸受のインナーレーサを形成している。したがって、内部軸受のインナーレーサと、内歯歯車と、外側に突出する出力フランジとは、単一部品として製造することができる。

図５は、本発明の第１の態様による歪み波動歯車５０１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車５０１は、図１に示す歪み波動歯車１０１と同様であり、同様の要素は、図１に示すのと同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。この実施形態では、入力シャフト５１１はフレクスプライン１０４を貫通し、内側リング１０３によって、少なくとも１つの入力シャフト支持軸受５１６を介して回転可能に支持されている。入力シャフト支持軸受５１６は、内側リング１０３に配置されたアウターレーサ５１７と入力シャフト５１１が中に配置されたインナーレーサ５１８とを含む。入力シャフト５１１は、中実の入力シャフトとして図示されているが、当然のことながら、入力シャフトは、例えば、歪み波動歯車の重量を減らすために、又はワイヤが歪み波動歯車を貫通するのを可能にするために、中空の入力シャフトとして形成することもできる。

図６は、本発明の第１の態様による歪み波動歯車６０１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車６０１は、図１～５に示す歪み波動歯車と同様であり、同様の要素は、同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。入力シャフト６１１は、中空の入力シャフトとして形成され、内側リング６０３は、入力シャフト支持軸受５１６を支持するように構成された内側環状フランジ６２０を含む。これは、入力シャフト６１１が、歪み波動歯車の内部の適切な位置に配置されることを保証する。さらに、内側環状フランジは、入力シャフト支持軸受の適切な配置を保証するガイドとして使用できるので、歪み波動歯車の組立時に役立つ。同様に、入力シャフト６１１は、入力シャフト支持軸受５１６を支持するように構成された外側環状フランジ（図示せず）を含むことができることを指摘しておく。

図１～４に関連して図示及び説明した内部軸受１０７、２０７、３０７、４０７の様々な実施形態は、図５～６に示す、入力シャフトを支持する支持軸受を含む実施形態と組み合わせることもできる。

図７は、本発明の第２の態様による歪み波動歯車７０１の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車７０１は、図１に示す歪み波動歯車１０１と同様であり、同様の要素は、図１に示すのと同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。この実施形態では、エンコーダ読み取り装置７２２は、外側リング１０２に配置され、エンコーダトラック７２３は、内側リング１０３に配置されている。これは、エンコーダ部品を配置するのに、歪み波動歯車のすでにきわめて高精度の内側リング１０３及び外側リング１０２を使用する。固定された外側リング１０２にエンコーダ読み取り装置７２２を配置し、回転する内側リング１０３にエンコーダトラック７２３を配置することで、余分な部品の必要性がなくなり、エンコーダ読み取り装置とエンコーダトラックとの間の公差連鎖が可能な限り短くなる。例えば、磁気式エンコーダは、高い正確性及び精度を発揮するのに読み取り距離の短さに依存し、この短い読み取り距離は、組立後の余分な手動調整を必要とすることなく、本発明を用いて可能である。

エンコーダ読み取り装置７２２及びエンコーダトラック７２３は、特別なプラットフォーム／ブラケット又は他の支持部を必要とすることなく、内側リング及び外側リング部に直接取り付けることができる。これは、重量及びコストを節減する。エンコーダ読み取り装置とエンコーダトラックとの間の読み取り距離は、手動調整を必要とすることなくきわめて正確である。これは、組立がより容易になり、コストがより低くなることから有益である。エンコーダ読み取りの精度及び正確性は、エンコーダ部品間の読み取り距離が的確に制御されるために他の構造よりも高くすることができる。これは、精度及び正確性が必要とされるロボット工学などの多数の用途において大きな利点である。機械式伝動部品がエンコーダトラックを歯車からの出力部に対して相対動作させることは、コストの増大及び品質問題に加えて、精度及び正確性の低下をもたらすが、この機械式伝動部品による駆動の必要がない。エンコーダ部品は、歯車内に置かれることで機械的に十分に保護される。これは、壊れやすい電子回路に損傷を与えることがある過酷な環境での用途において有益である。エンコーダトラック７２３は、精度及び正確性を高める大直径とすることができる。

エンコーダ読み取り装置は、行き来する信号を制御し、読み取るための電子回路を含むエンコーダＰＣＢ（印刷回路板）７２４とエンコーダヘッド７２５とを含む。エンコーダトラック７２３は、エンコーダヘッドによって読み取ることができる複数のインジケータを含み、それにより、エンコーダ読み取り装置は、外側リングに対する内側リングの位置を得ることができる。例えば、エンコーダヘッドは、磁気式エンコーダトラックを読み取ることができる磁気式ヘッド（ホールセンサなど）、光学式トラックを読み取ることができる光センサとすることができる。図示した実施形態では、エンコーダＰＣＢ７２４は、環状ボス１１０が外側リング１０２に固定された端部とは反対側の外側リングの端部に配置されている。エンコーダヘッド７２５は、エンコーダＰＣＢに配置され、内側リングの外面の方を向いている。エンコーダトラック７２３は、エンコーダヘッド７２５に対向する位置で、内側リングの外面に配置されている。

図８は、本発明の第２の態様による歪み波動歯車８０１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車８０１は、図７に示す歪み波動歯車７０１と同様であり、同様の要素は、図１に示すのと同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。エンコーダ読み取り装置８２２、エンコーダＰＣＢ８２４、エンコーダヘッド８２５、エンコーダトラック８２３は、すでに説明したエンコーダ読み取り装置７２２、エンコーダＰＣＢ７２４、エンコーダヘッド７２５、エンコーダトラック７２３と同様に機能し、これらの機能はさらに説明されない。

この実施形態では、エンコーダＰＣＢ８２４は、環状ボス１１０が外側リング１０２に固定された端部とは反対側の外側リング１０２の端部に配置されている。エンコーダトラック８２４は環として形成され、内側リング８０２の外側環状フランジ８２７に配置されている。内側リングの外側環状フランジ８２７は、環状ボス１１０が外側リング８０２に取り付けられた歪み波動歯車の端部から離れる方を向いた面を含む。エンコーダヘッド８２５は、エンコーダＰＣＢ８２４に配置され、環状ボス１１０が外側リングに取り付けられた歪み波動歯車の端部から離れる方を向いた外側環状フランジの対向する面の方を向いている。したがって、エンコーダヘッドは、環状エンコーダトラック８２３に対向し、環状エンコーダトラックのインジケータを読み取ることができる。これは、通常、環状エンコーダトラックを含む標準的なエンコーダを使用することを可能にする。

図９は、本発明の第２の態様による歪み波動歯車９０１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車９０１は、図７及び図８に示す歪み波動歯車７０１、８０１と同様であり、同様の要素は、同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。

この実施形態では、エンコーダ読み取り装置８２２は、外側リング９０２の内側環状フランジ９２８に配置されている。外側リングの内側環状フランジ９２８は、環状ボス１１０が外側リング９０２に取り付けられた端部から離れる方を向いた面を含み、エンコーダＰＣＢ８２４は、環状ボス１１０が外側リング８０２に取り付けられた端部から離れる方を向いた内側環状フランジ９２８の面に配置されている。

図１０は、本発明の第２の態様による歪み波動歯車１００１の別の実施形態の簡略化した断面図を示している。歪み波動歯車１００１は、図７に示す歪み波動歯車７０１と同様であり、同様の要素は、図７に示すのと同じ参照番号を付与され、さらに説明されない。エンコーダ読み取り装置１０２２、エンコーダＰＣＢ１０２４、エンコーダヘッド１０２５、エンコーダトラック１０２３は、すでに説明したエンコーダ読み取り装置７２２、エンコーダＰＣＢ７２４、エンコーダヘッド７２５、エンコーダトラック７２３と同様に機能し、これらの機能はさらに説明されない。

この実施形態では、エンコーダ読み取り装置１０２２は、外側リング１００２の内側環状フランジ１０２８に配置されている。外側リングの内側環状フランジ１０２８は、環状ボス１１０が外側リング１００２に取り付けられた端部の方を向いた面を含み、エンコーダＰＣＢ１０２４は、環状ボス１１０が外側リング８０２に取り付けられた端部の方を向いた内側環状フランジ１０２８の面に配置されている。エンコーダトラック１０２５は環として形成され、内側リング１００２の外側環状フランジ１０２７に配置されている。内側リングの外側環状フランジ１０２７は、環状ボス１１０が外側リング１００２に取り付けられた歪み波動歯車の端部の方を向いた面を含む。エンコーダヘッド１０２５は、エンコーダＰＣＢ１０２４に配置され、環状ボス１１０が外側リングに取り付けられた歪み波動歯車の端部の方を向いた外側環状フランジの対向する面の方を向いている。或いは、環状エンコーダトラック１０２３は、ボス１１０が外側リングに取り付けられた歪み波動歯車の端部の方を向いた内側リングの端面に配置することができることを指摘しておく。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明による歪み波動歯車１１０１を示し、図１１Ａは、歪み波動歯車の半分が切り取られた歪み波動歯車の斜視図であり、図１１Ｂは、歪み波動歯車の半分の断面図である。歪み波動歯車は、外側リング１１０２、内側リング１１０３、フレクスプライン１１０４、及び波動発生機１１０５を含む。

すでに説明したように、外側リング１１０２及び外側リング１１０３は、環状成形体として形成されている。内側リング１１０３は、外側リング１１０２の中心開口に回転可能に配置され、フレクスプライン１１０４は、内側リング１１０３の中心開口に配置されている。内側リング１１０３は、内側リングの内壁に配置し、内側リングの中心開口の方を向いた内歯歯車１１０６を含む。内側リングは、内部軸受１１０７を介して外側リング内に回転可能に配置されている。内部軸受１１０７は、アウターレーサ１１１３が外側リング１１０２に一体に形成され、インナーレーサが内側リング１１０３に一体に形成されたクロスころ軸受として具現化されている。フレクスプライン１１０４は、内側リング内に配置された可撓性円筒体として形成され、外歯歯車１１０８を含む。外歯歯車は、内歯歯車１１０６と少なくとも部分的に噛合するように構成されている。フレクスプラインは、円筒体と一体に形成され、円筒体に対して外側に延びる環状ダイヤフラム１１０９を含む。環状ダイヤフラム１１０９は、ダイヤフラムの円周外縁部に一体に形成された環状ボス１１１０を含む。環状ボス１１１０は、ねじ、リベット、釘、クリック／スナップ機構、接着剤、溶接、又は環状ボスを外側リングに留める他の任意の種類の手段などの任意の種類の留め具を使用して、外側リング１１０２に固定される。したがって、内側リングは、外側リング１１０２とフレクスプライン１１０４の円筒体との間に配置されている。外歯１１０８は、円筒体の他端に形成され、円筒体の外周面に沿って延びている。波動発生機１１０５は、フレクスプライン１１０４内に回転可能に配置され、中空の入力シャフト１１１１によって回転することができる。入力シャフトは、波動発生機をフレクスプラインに対して回転させるように構成され、波動発生機は、回転時に可撓性円筒体を半径方向に撓ませて、外歯歯車１１０８を内歯歯車１１０６と部分的に噛合させるように構成されている。図示した実施形態では、波動発生機は、歪み波動歯車の技術分野において公知のように、楕円波動発生機として形成されている。内歯歯車及び外歯歯車の歯数は異なっており、波動発生機の回転により、歯車の噛合位置が周方向に移動して、内側リングを外側リングに対して回転させる。入力シャフトは、例えば、モータによって駆動することができ、それにより、歪み波動歯車は、モータと歪み波動歯車の出力側との間で伝動システムを形成する。

内側リングの一部は、前記外側リングから外に延び、外側に突出する出力フランジ１１１２を含む。外側に突出する出力フランジは、内側リングに対して外側に、外側リングに向かって延びている。内側リングに外側に突出する出力フランジを設けることで、歪み波動歯車によって駆動される物体に歪み波動歯車を直接連結することが可能になり、それにより、すでに説明した利点および利益を達成することができる。この実施形態では、外側に突出する出力フランジは、参照により本明細書に援用される国際公開第２０１８／１３０４４７号パンフレットで開示された解放可能な関節アセンブリの構成要素フランジの１つとして形成されている。

入力シャフト１１１１は、フレクスプライン１１０４を貫通し、内側リング１１０３によって、入力シャフト支持軸受１１１６を介して回転可能に支持されている。入力シャフト支持軸受１１１６は、内側リング１１０３に配置されたアウターレーサ１１１７と入力シャフト１１１が中に配置されたインナーレーサ１１１８とを含む。内側リング１１０３は、入力シャフト支持軸受１１１６を支持するように構成された内側環状フランジ１１２０を含み、入力シャフト１１１１は、入力シャフト支持軸受１１１６を支持するように構成された外側環状フランジ１１２１を含むことができる。これは、入力シャフト１１１１が、歪み波動歯車内の適切な位置に配置されることを保証する。シール１１１９は、内側リング１１０３と外側リング１１０２との間に配置されて、内部軸受１１０７内にある潤滑剤が漏出するのを防止する。シールは、歪み波動歯車で公知の任意の種類のシールとして形成することができる。

歪み波動歯車１１０１は、外側リング１１０２に配置されたエンコーダ読み取り装置１１２２と、内側リング１１０３に配置されたエンコーダトラック１１２３とを含み、エンコーダ読み取り装置は、エンコーダヘッド１１２５との間を行き来する信号を制御し、読み取るための電子回路を含むエンコーダＰＣＢ（印刷回路板）を含む。外側リング１１０２の固定部にエンコーダ読み取り装置１１２２を配置し、回転する内側リング１１０３にエンコーダトラック１１３２を配置することで、余分な部品の必要性がなくなり、エンコーダ部品間の公差連鎖が可能な限り短くなる。特に、磁気式エンコーダは、高い正確性及び精度を発揮するのに読み取り距離の短さに依存し、この短い読み取り距離は、組立後の余分な手動調整を必要とすることなく、本発明を用いて可能である。この実施形態では、電子エンコーダ部品（エンコーダ読み取り装置１１２２及びエンコーダトラック１１２３）は、歪み波動歯車内に配置され、これは異例であり、その理由は、エンコーダ部品が、通常オイル又はグリースを充填された空洞にあるからである。しかし、これは、適切なオイル又はグリースを使用し、電子回路を適切に保護する場合に禁止的ではない。ガスケット１１３０は、エンコーダＰＣＢ１１２４の両側に配置することができ、１つ又は複数のワイヤは、歯車空洞から専用の穴を通って外に出ることができる。ワイヤは、通常、エンコーダ信号をエンコーダ読み取り装置から受け取るために必要とされる。これは、重量及びコストを節減する。エンコーダヘッド１１２５）とエンコーダトラック１１２３との間の読み取り距離は、手動調整を必要とすることなくきわめて正確である。これは、組立がより容易になり、コストがより低くなることから有益である。エンコーダ読み取りの精度及び正確性は、エンコーダ部品間の読み取り距離が的確に制御されるために、他の構造よりも高くすることができる。これは、精度及び正確性が必要とされる多数の用途において大きな利点である。機械式伝動部品がエンコーダトラックを歯車からの出力部に対して相対動作させる必要はない。この機械式伝動部品による駆動は、コストの増大及び品質問題に加えて、精度及び正確性の低下をもたらす。エンコーダ部品は、歪み波動歯車内に置かれることで機械的に十分に保護される。これは、壊れやすい電子回路に損傷を与えることがある過酷な環境での用途において有益である。エンコーダトラック１１２３は、精度及び正確性を高める大直径とすることができる。

一実施形態では、エンコーダＰＣＢ１１２４及び電子回路は、任意の化学剤を歯車内のグリース／オイルに向けて放出しないことを確実にするために、適切な被覆剤で被覆することができる。エンコーダ読み取り原理は、例えば、磁気式対光学式など、特に、グリース／オイルが存在できる使用法に対して選択することができる。読み取りトラックは、歯車内の余分な部品をなくすために、出力軸受材料の表面の物理パターン（機械加工、エッチング、レーザ彫刻など）とすることができる。エンコーダＰＣＢからのワイヤは、ＰＣＢのまわりにガスケットを配置するのをより容易にするために、ＰＣＢの縁部から出る可撓性ワイヤとすることができる。

この実施形態では、典型的な歪み波動歯車の３つの部品が単一部品へのアセンブリである。これは、内部軸受１１０７のインナーレーサ１１１４、内歯歯車１１０８（円形スプラインとも称する）、及び出力フランジ部１１１２が単一部品として製造されることを意味する。これに関するいくつかの明確な利点、すなわち、より高い許容荷重、より軽い重量、より容易な組立、より良好な品質、より小さい公差、より小さい必要空間、より低いコストがある。内部軸受は通常、専門製造業者からの独立した部品として供給されるために、この種の一体化は通常考えられない。また、内歯歯車（円形スプライン部）は、少数の製造業者からの高度に専門化された製造品であり、歪み波動歯車を応用装置の他の部分に連結するために、別個の出力フランジを付加することが必要であると考えられる。

歪み波動歯車はまた、第１及び第２の端部プレート（図示せず）を含むことができる。第１の端部プレートは、フレクスプラインの環状ボス１１１０の上で、歪み波動歯車の入力側に配置することができ、入力シャフト１１１１が第１の端部プレートを貫通するのを可能にする開口を含むことができる。入力シャフトは、第１及び第２の端部プレートによって、軸受を介して回転可能に支持することができる。第２の端部プレートは、内側リングの端面で、歪み波動歯車の出力側に配置することができ、入力シャフト及び外側に突出する出力フランジが第２の端部プレートを貫通するのを可能にする開口を含む。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明による歪み波動歯車１２０１を示し、図１２Ａは、歪み波動歯車の半分が切り取られた歪み波動歯車の斜視図であり、図１２Ｂは、歪み波動歯車の断面図である。歪み波動歯車は、外側リング１２０２、内側リング１２０３、フレクスプライン１２０４、及び波動発生機１２０５を含む。

すでに説明したように、外側リング１２０２及び内側リング１２０３は、環状成形体として形成されている。内側リング１２０３は、外側リング１２０２の中心開口に回転可能に配置され、フレクスプライン１２０４は、内側リング１２０３の中心開口に配置されている。内側リング１２０３は、内側リングの内壁に配置し、内側リングの中心開口の方を向いた内歯歯車１２０６を含む。内側リングは、内部軸受１２０７を介して外側リング内に回転可能に配置されている。

内部軸受１２０７は、アウターレーサ１２１３が外側リング１２０２に一体に形成されたクロスころ軸受として具現化されている。クロスころ軸受１２０７のインナーレーサ１２１４は、別個の部品として形成され、内側リング１２０３の一端は、インナーレーサ２０１４に同軸に連結されている。したがって、内側リング１２０３及びインナーレーサ１２１４は、内側リングの回転軸に沿って連続的に配置されている。内側リング１２０３及びインナーレーサ１２１４は、ねじ、リベット、釘、クリック／スナップ機構、接着剤、溶接、圧力ばめ、又は内側リング１２０３及びインナーレーサ１２１４を互いに対して固定する他の任意の種類の手段などの任意の種類の留め具を使用して連結することができる。

フレクスプライン１２０４は、内側リング内に配置された可撓性円筒体として形成され、外歯歯車１２０８を含む。外歯歯車は、内歯歯車１２０６と少なくとも部分的に噛合するように構成されている。フレクスプラインは、円筒体と一体に形成され、円筒体に対して外側に延びる環状ダイヤフラム１２０９を含む。環状ダイヤフラム１２０９は、ダイヤフラムの円周外縁部に一体に形成された環状ボス１２１０を含む。環状ボス１２１０は、ねじ、リベット、釘、クリック／スナップ機構、接着剤、溶接、又は環状ボスを外側リングに留める他の任意の種類の手段などの任意の種類の留め具を使用して、外側リング１２０２に固定される。したがって、内側リングは、外側リング１２０２とフレクスプライン１２０４の円筒体との間に配置されている。外歯１２０８は、円筒体の他端に形成され、円筒体の外周面に沿って延びている。波動発生機１２０５は、フレクスプライン１２０４内に回転可能に配置され、中空の入力シャフト１２１１によって回転することができる。入力シャフトは、波動発生機をフレクスプラインに対して回転させるように構成され、波動発生機は、回転時に可撓性円筒体を半径方向に撓ませて、外歯歯車１２０８を内歯歯車１２０６と部分的に噛合させるように構成されている。図示した実施形態では、波動発生機は、歪み波動歯車の技術分野において公知のように、楕円波動発生機として形成されている。内歯歯車及び外歯歯車の歯数は異なっており、波動発生機の回転により、歯車の噛合位置が周方向に移動して、内側リングを外側リングに対して回転させる。入力シャフトは、例えば、モータによって駆動することができ、それにより、歪み波動歯車は、モータと歪み波動歯車の出力側との間で伝動システムを形成する。

内側リングの一部は、前記外側リングから外に延び、外側に突出する出力フランジ１２１２を含む。外側に突出する出力フランジは、内側リングに対して外側に、外側リングに向かって延びている。内側リングに外側に突出する出力フランジを設けることで、歪み波動歯車によって駆動される物体に歪み波動歯車を直接連結することが可能になり、それにより、すでに説明した利点および利益を得ることができる。この実施形態では、外側に突出する出力フランジは、参照により本明細書に援用される国際公開第２０１８／１３０４４７号パンフレットで開示された解放可能な関節アセンブリの構成要素フランジの１つとして形成されている。

入力シャフト１２１１は、フレクスプライン１２０４を貫通し、内側リング１２０３によって、入力シャフト支持軸受１２１６を介して回転可能に支持されている。入力シャフト支持軸受１２１６は、内側リング１２０３に配置されたアウターレーサ１２１７と、入力シャフト１２１１が中に配置されたインナーレーサ１２１８とを含む。入力シャフト１２１１は、入力シャフト支持軸受１２１６を支持するように構成された外側環状フランジ１２２１を含む。シール（図示せず）は、内側リング１２０２と外側リング１２０３との間の空洞１２３１に配置することができる。シールは、内部軸受１２０７内にある潤滑剤が漏出するのを防止することができる。シールは、歪み波動歯車で公知の任意の種類のシールとして形成することができる。

歪み波動歯車は、フレクスプラインの環状ボス１２１０の上で、歪み波動歯車の入力側に配置された第１の端部プレート１２３２を含み、第１の端部プレート１２３２は、入力シャフト１２１１が第１の端部プレートを貫通するのを可能にする開口を含む。入力シャフト１２１１は、端部プレートによって、支持軸受１２３３を介して回転可能に支持されている。支持軸受１２３３は、第１の端部プレート１２３２に配置されたアウターレーサ１２３４と、入力シャフト１２１１が中に配置されたインナーレーサ１２３５とを含む。アウターレーサ１２３４は、第１の端部プレートの内側環状フランジ１２３６によって支持されている。

歪み波動歯車１２０１は、外側リング１２０２に配置されたエンコーダ読み取り装置１２２２と、内側リング１２０３に配置されたエンコーダトラック１２２３とを含み、エンコーダ読み取り装置は、行き来する信号を制御し、読み取るための電子回路を含むエンコーダＰＣＢ（印刷回路板）１２２４とエンコーダヘッド１２２５とを含む。エンコーダＰＣＢ１２２４は、環状ボス１２１０が外側リング１２０２に固定された端部とは反対側の外側リング１２０２の端部に配置されている。エンコーダトラック１２２３は環として形成され、内側リング１２０２の外側環状フランジ１２２７に配置されている。内側リングの外側環状フランジ１２２７は、環状ボス１２１０が外側リング１２０２に取り付けられた歪み波動歯車の端部から離れる方を向いた面を含む。エンコーダヘッド１２２５は、エンコーダＰＣＢ１２２４に配置され、環状ボス１２１０が外側リングに取り付けられた歪み波動歯車の端部から離れる方を向いた外側環状フランジの対向する面の方を向いている。

図１３は、本発明による歪み波動歯車を含むロボット関節１３４０の簡略化した断面図を示している。ロボット関節１３４０は、複数のロボット関節を含むロボットアームの一部を形成することができ、出力フランジ１１２を介して少なくとも別のロボット関節１３４０’に連結可能である。他方のロボット関節１３４０’は、第１のロボット関節１３４０と同様に示されており、同様の特徴部は、参照番号の後にプライム符号の付いた同じ参照番号を付与されている。図示した実施形態では、２つのロボット関節は、互いに直接連結されているが、当然のことながら、ロボットリンクをロボット関節間に挿入することができる。ロボット関節は、ロボット関節ハウジング１３４２内に配置された関節モータ１３４１を含む。関節モータは、モータ軸のまわりに回転可能なモータアクスル１３４３を含み、モータアクスルは、歪み波動歯車の波動発生機１０５を回転させることで、歪み波動歯車９０１を介して、出力フランジ１１２をロボットハウジング１３４２に対して回転させるように構成されている。図示した実施形態では、歪み波動歯車は、図９に示す歪み波動歯車９０１として形成されているが、当然のことながら、すでに説明した歪み波動歯車のいずれか、又はそれらの組み合わせは、ロボット関節の歪み波動歯車として形成することができる。図面を簡素化するために、歪み波動歯車９０１の要素は、図９に示す参照符号のすべてを付けられているわけではない。モータアクスルは、歪み波動歯車への入力車夫として形成され、波動発生機１０５を回転させ、ワイヤがロボット関節及びロボットアームに通されるのを可能にするために中空である。

ロボットハウジングは、別のロボット関節又はロボットリンクの出力フランジと連結するように構成された入力フランジ１３４４を含む。ロボット関節の出力フランジ１１２は、他方のロボット１３４０’の入力フランジ１３４４’に連結されている。入力フランジ１３４４、１３４４’は、外側に突出する入力フランジとして形成され、環状クランプ１３４５を使用して出力フランジにクランプすることができる。こうして、ロボット関節１３４０の出力フランジ１１２は、ロボット１３４０’の入力フランジ１３４４’に連結されている。しかし、当然のことながら、２つのロボット関節の出力フランジ及び入力フランジを連結する他の機構、例えば、クリック／スナップ機構、スクリュー、ねじなどもある。ロボット関節に本発明による歪み波動歯車を設けることは、すでに説明した利点及び利益をもたらし、より信頼性が高く、より費用のかからないロボット関節を提供することを可能にする。

以下の段落００５５－００８０は、図１４Ａ及び図１４Ｂに関連して、本発明の代替の開示を提示している。図１４Ａは、本発明による波動歯車駆動体の例の断面図を示し、図１４Ｂは、図１４Ａに示すセクション、波動歯車駆動体の断面図を示していることを指摘しておく。なお、図参照の体系は、これまでの段落及び図とは異なる。

上記及び他の目的を本発明に従って解決するために、第１の態様において、
・歪み波動歯車内の出力軸受の外側リング（１）と、
・歪み波動歯車内の出力軸受の内側リング（２）と、
・出力フランジ（５）と、
・内歯車内に配置された外歯車を有する可撓性スプライン部（３）と、
・内歯車を有する円形スプライン部（４）と、
・部分（３）を半径方向に撓ませて、外歯車を内歯車と部分的に係合させるために、前記可撓性スプライン部内に配置された波動発生機と、
を含む歪み波動歯車が提供され、
内側リング（２）及び円形スプライン部（４）は、同軸に配置された歪み波動歯車の出力フランジ（５）と共に単体を構成する。

外側リング（１）及び／又は内側リング（２）は、軽量の材料から形成されている。また、内歯車及び外歯車は、歯付き歯車とすることができる。可撓性スプライン部（３）は、円筒体部分と、前記円筒体部分の一方の端部開口に接近した状態で、前記円筒体部分と一体に形成された環状ダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと一体に形成され、ダイヤフラムの中心に配置されたボスと、前記円筒体の他方の端部開口に形成され、外周面に沿って延びる外歯とを有することができる。クロスころ軸受は、可撓性スプライン部（３）の円筒体部分の外周に配置することができ、外側リング（１）は、環状ボスを介して一方の端部プレートに固定され、内側リング（２）は、円形スプライン部（４）を介して他方の端部プレートに固定される。

上記のように、本発明はまた、歪み波動歯車内に配置されたエンコーダを具現化する問題解決策に関する。この点において、以下の２つの例示的な代替構成は、
ｉ）エンコーダの読み取りヘッド（６）は、出力軸受の外側リング（１）に配置され、読み取りトラック（７）は、出力軸受の内側リング（２）に配置されることと、
ｉｉ）エンコーダは、エンコーダの読み取りヘッド（６）が、出力軸受の内側リング（２）に配置され、読み取りトラック（７）が、出力軸受の外側リング（１）に配置されるように歪み波動歯車の内部に配置されることと、
を適用される。

第２の態様において、本発明は、エンコーダを内部に有する歪み波動歯車駆動体を提供し、前記駆動体は、
・歪み波動歯車内の出力軸受の外側リング（１）と、
・歪み波動歯車内の出力軸受の内側リング（２）と、
・内歯車を有し、回転軸のまわりに回転可能な円形スプライン部（４）と、
・内歯車内に配置された、外歯車を有する可撓性スプライン部（３）であって、内歯車が、円形スプライン部（４）内に同心に配置された、可撓性スプライン部（３）と、
・部分（３）を半径方向に撓ませて、外歯車を内歯車と部分的に係合させるために、前記可撓性スプライン部内に配置された波動発生機と、
波動発生機と可撓性スプライン部（３）との間に配置された、半径方向に可撓性の玉軸受と、
を含み、
エンコーダは、エンコーダの読み取りヘッド（６）が、出力軸受の外側リング（１）に配置され、読み取りトラック（７）が、出力軸受の内側リング（２）に配置されるように、歪み波動歯車内に配置される。

本発明の第２の態様の代替案において、エンコーダを内部に有する歪み波動歯車駆動体が提供され、前記駆動体は、
・歪み波動歯車内の出力軸受の外側リング（１）と、
・歪み波動歯車内の出力軸受の内側リング（２）と、
・内歯車を有し、回転軸のまわりに回転可能な円形スプライン部（４）と、
・内歯車内に配置された、外歯車を有する可撓性スプライン部（３）であって、内歯車が、円形スプライン部（４）内に同心に配置された、可撓性スプライン部（３）と、
・部分（３）を半径方向に撓ませて、外歯車を内歯車と部分的に係合させるために、前記可撓性スプライン部内に配置された波動発生機と、
・波動発生機と可撓性スプライン部（３）との間に配置された、半径方向に可撓性の玉軸受と、
を含み、
エンコーダは、エンコーダの読み取りヘッド（６）が、出力軸受の内側リング（２）に配置され、読み取りトラック（７）が、出力軸受の外側リング（１）に配置されるように歪み波動歯車内に配置される。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明による波動歯車駆動体の断面図を示している。波動歯車駆動体は、第１及び第２の端部プレートを有し、第１及び第２の端部レートの軸方向に沿って所定のギャップに配置される。クロスころ軸受（または標準的な玉軸受）は、第１及び第２の端部プレート間で半径方向外側に配置されている。入力回転シャフトは、軸方向に沿って第１及び第２の端部プレートを貫通して配置されている。入力回転シャフトは、これらの端部プレートによって、玉軸受を介して回転可能に支持され、端部プレートのそれぞれの内周面に取り付けられている。クロスころ軸受は、剛性の内歯車と一体に形成されたインナーレースを有する。より具体的には、剛性の内歯車の内歯は、インナーレースの内周面に形成されている。内歯の内側には、外歯を有する可撓性の外歯車が設けられている。楕円形の波動発生機は、可撓性外歯車に挿入することができる。外歯車は、円筒体と、円筒体の一方の開口端から半径方向外側に延びる円形ダイヤフラムと、ダイヤフラムの円周外縁に一体に形成された円形ボスとを有する。外歯は、円筒体の他方の開口端部分の外周面に形成されている。波動発生機は、楕円形剛性カムプレートとカムプレートに固定された波動軸受とを含む。

エンコーダ部品（６及び７）は、特定のプラットフォーム／ブラケット又は他の支持部を必要とすることなく、出力軸受部に直接取り付けることができる。これは、重量及びコストを節減する。エンコーダ読み取りヘッド（６）とエンコーダ読み取りトラック（７）との間の読み取り距離は、手動調整を必要とすることなくきわめて正確である。これは、組立がより容易になり、コストがより低くなることから有益である。エンコーダ読み取りの精度及び正確性は、エンコーダ部品間の読み取り距離が的確に制御されるので、他の構造よりも高くすることができる。これは、精度及び正確性が必要とされる多数の用途において大きな利点である。機械式伝動部がエンコーダトラックを歯車からの出力部に対して相対動作させる必要はない。この機械式伝動部による駆動は、コストの増大及び品質問題に加えて、精度及び正確性の低下をもたらす。エンコーダ部品は、歯車内に置かれることで機械的に十分に保護される。これは、壊れやすい電子回路に損傷を与えることがある過酷な環境での用途において有利である。エンコーダ読み取りトラック（７）は、精度及び正確性を高める大直径とすることができる。

エンコーダＰＣＢ及び電子回路は、任意の化学剤を歯車の内部のグリース／オイルに向けて放出しないことを確実にするために、適切な被覆剤で被覆することができる。エンコーダ読み取り原理は、例えば、磁気式対光学式など、特に、グリース／オイルが存在できる使用法に対して選択することができる。読み取りトラックは、歯車内の余分な部品をなくすために、出力軸受材料の表面の物理パターン（機械加工、エッチング、レーザ彫刻など）とすることができる。エンコーダＰＣＢからのワイヤは、ＰＣＢのまわりにガスケットを配置するのをより容易にするために、ＰＣＢの縁部から出る可撓性ワイヤとすることができる。

出力部が出力軸受及び円形スプラインの一体部品であるので、歯車は、出力部にかかる高い負荷を駆動することができる。これは、ほとんどの用途にとって有益である。別個の部品が互いにねじ留めされることから生じる組立公差が存在しないので、出力フランジの幾何学配置は、きわめて正確に、歯車軸に対して中心に置くことができる。歯車は、別々の部品を組み立てるためのねじが必要とされないので、より容易に、かつより速く組み立つ。ねじが破断する、又は緩くなるリスクがなく、ねじが適切に締め付けられない場合にフランジがスリップするリスクがないので、歯車の品質及び信頼性はより高い。別個の部品は、支持幾何形状部及びセンタリングリムを形成するのに過剰な材料を必要とするが、部品の一体化は、強度に対して最適化できるので、且つねじが必要とされないので、歯車の重量は軽くなる。製造される部品がより少なく、使用される材料がより少ないので、歯車のコストが低くなる。

図１４Ａ及び図１４Ｂに示す歪み波動歯車駆動体は、ローマ数字の以下のステートメントによって規定することもできる。

ステートメントＩ：歪み波動歯車駆動体であって、
歪み波動歯車内の出力軸受の外側リング（１）と、
歪み波動歯車内の出力軸受の内側リング（２）と、
出力フランジ（５）と、
内歯車内に配置された外歯車を有する、カップタイプのフレクスプライン又はシルクハットフレクスプラインなどの可撓性スプライン部（３）と、
内歯車を有する円形スプライン部（４）と、
を含み、
内側リング（２）及び円形スプライン部（４）は、同軸に配置された出力フランジ（５）と共に単体を構成する、歪み波動歯車駆動体。

ステートメントＩＩ：部分（３）を半径方向に撓ませて、外歯車を内歯車と部分的に係合させるために、波動発生機が、前記可撓性スプライン部内に配置される、ステートメントＩに記載の歪み波動歯車。

ステートメントＩＩＩ：可撓性スプライン部（３）は、円筒体部分と、前記円筒体部分の一方の端部開口に接近した状態で、前記円筒体部分と一体に形成された環状ダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと一体に形成され、ダイヤフラムの中心に配置されたボスと、前記円筒体の他方の端部開口に形成され、外周面に沿って延びる外歯とを有する、ステートメントＩ又はＩＩに記載の歪み波動歯車。

ステートメントＩＶ：クロスころ軸受は、可撓性スプライン部（３）の円筒体部分の外周に配置され、外側リング（１）は、環状ボスを介して一方の端部プレートに固定され、内側リング（２）は、円形スプライン部を介して他方の端部プレートに固定される、ステートメントＩＩＩに記載の歪み波動歯車。

ステートメントＶ：エンコーダは、エンコーダの読み取りヘッド（６）が、出力軸受の外側リング（１）に配置され、読み取りトラック（７）が、出力軸受の内側リング（２）に配置されるように、歪み波動歯車内に配置される、ステートメントＩ～ＩＶのいずれか一項に記載の歪み波動歯車。

ステートメントＶＩ：エンコーダは、エンコーダの読み取りヘッド（６）が、出力軸受の内側リング（２）に配置され、読み取りトラック（７）が、出力軸受の外側リング（１）に配置されるように歪み波動歯車の内部に配置される、ステートメントＩ～ＩＶのいずれか一項に記載の歪み波動歯車。

ステートメントＶＩＩ：エンコーダを内部に有する歪み波動歯車駆動体であって、
歪み波動歯車内の出力軸受の外側リング（１）と、
歪み波動歯車内の出力軸受の内側リング（２）と、
内歯車を有し、回転軸のまわりに回転可能な円形スプライン部（４）と、
内歯車内に配置された外歯車を有する可撓性スプライン部（３）であって、内歯車が円形スプライン部（４）内に同心に配置される、可撓性スプライン部（３）と、
波動発生機と可撓性スプライン部（３）との間に配置された、半径方向に可撓性の玉軸受と、
を含み、
エンコーダは、エンコーダの読み取りヘッド（６）が、出力軸受の外側リング（１）に配置され、読み取りトラック（７）が、出力軸受の内側リング（２）に配置されるように、歪み波動歯車内に配置される、歪み波動歯車駆動体。

ステートメントＶＩＩＩ：部分（３）を半径方向に撓ませて、外歯車を内歯車と部分的に係合させるために、波動発生機が、前記可撓性スプライン部内に配置される、ステートメントＶＩＩに記載の歪み波動歯車駆動体。

ステートメントＩＸ：内側リング（２）及び円形スプライン部（４）は、同軸に配置された単体を構成する、ステートメントＶＩＩ又はＶＩＩＩに記載の歪み波動歯車。

ステートメントＸ：出力フランジ（５）をさらに含み、内側リング（２）及び円形スプライン部（４）は、同軸に配置された出力フランジ（５）と共に単体を構成する、ステートメントＶＩＩ又はＶＩＩＩに記載の歪み波動歯車。

ステートメントＸＩ：エンコーダを内部に有する歪み波動歯車駆動体であって、
歪み波動歯車内の出力軸受の外側リング（１）と、
歪み波動歯車内の出力軸受の内側リング（２）と、
内歯車を有し、回転軸のまわりに回転可能な円形スプライン部（４）と、
内歯車内に配置された外歯車を有する可撓性スプライン部（３）であって、内歯車が、円形スプライン部（４）内に同心に配置される、可撓性スプライン部（３）と、
波動発生機と可撓性スプライン部（３）との間に配置された、半径方向に可撓性の玉軸受と、
を含み、
エンコーダは、エンコーダの読み取りヘッド（６）が、出力軸受の内側リング（２）に配置され、読み取りトラック（７）が、出力軸受の外側リング（１）に配置されるように、歪み波動歯車内に配置される、歪み波動歯車駆動体。

ステートメントＸＩＩ：部分（３）を半径方向に撓ませて、外歯車を内歯車と部分的に係合させるために、波動発生機が、前記可撓性スプライン部内に配置される、ステートメントＶＩに記載の歪み波動歯車駆動体。

ステートメントＸＩＩＩ：内側リング（２）及び円形スプライン部（４）は、同軸に配置された単体を構成する、ステートメントＸＩ又はＸＩＩに記載の歪み波動歯車。

ステートメントＸＩＶ：出力フランジ（５）をさらに含み、内側リング（２）及び円形スプライン部（４）は、同軸に配置され出力フランジ（５）と共に単体を構成する、ステートメントＸＩ又はＸＩＩに記載の歪み波動歯車。

ステートメントＸＶ：歪み波動歯車駆動体であって、
歪み波動歯車内の出力軸受の外側リング（１）と、
歪み波動歯車内の出力軸受の内側リング（２）と、
内歯車を有する出力フランジ（５）と、
内歯車内に配置された外歯車を有する、カップタイプのフレクスプライン又はシルクハットフレクスプラインなどの可撓性スプライン部（３）と、
円形スプライン部（４）と、
を含み、
内側リング（２）及び円形スプライン部（４）は、同軸に配置された出力フランジ（５）と共に単体を構成する、歪み波動歯車駆動体。

１０１歪み波動歯車
２０１歪み波動歯車
３０１歪み波動歯車
４０１歪み波動歯車
５０１歪み波動歯車
６０１歪み波動歯車
７０１歪み波動歯車
８０１歪み波動歯車
９０１歪み波動歯車
１００１歪み波動歯車
１１０１歪み波動歯車
１２０１歪み波動歯車
９０１’ 歪み波動歯車
１０２外側リング
２０２外側リング
９０２外側リング
１００２外側リング
１１０２外側リング
１２０１外側リング
１０３内側リング
３０３内側リング
４０３内側リング
６０３内側リング
１００３内側リング
１１０３内側リング
１２０３内側リング
１０４フレクスプライン
１１０４フレクスプライン
１２０４フレクスプライン
１０５波動発生機
１１０５波動発生機
１２０５波動発生機
１０５’ 波動発生機
１０６内歯歯車
１１０６内歯歯車
１２０６内歯歯車
１０７内部軸受
２０７内部軸受
３０７内部軸受
４０７内部軸受
１１０７内部軸受
１２０７内部軸受
１０８外歯歯車
１１０８外歯歯車
１２０８外歯歯車
１０９環状ダイヤフラム
１１０９環状ダイヤフラム
１２０９環状ダイヤフラム
１１０環状ボス
１１１０環状ボス
１２１０環状ボス
１１１入力シャフト
５１１入力シャフト
６１１入力シャフト
１１１１入力シャフト
１２１１入力シャフト
１１２外側に突出する出力フランジ
１１１２外側に突出する出力フランジ
１２１２外側に突出する出力フランジ
１１２’ 外側に突出する出力フランジ
１１３内部軸受のアウターレーサ
２１３内部軸受のアウターレーサ
１１１３内部軸受のアウターレーサ
１２１３内部軸受のアウターレーサ
１１４インターレーサ内部軸受
２１４インターレーサ内部軸受
３１４インターレーサ内部軸受
４１４インターレーサ内部軸受
１１１４インターレーサ内部軸受
１２１４インターレーサ内部軸受
５１６入力シャフト支持軸受
１１１６入力シャフト支持軸受
１２１６入力シャフト支持軸受
５１７入力シャフト支持軸受のアウターレーサ
１１１７入力シャフト支持軸受のアウターレーサ
１２１７入力シャフト支持軸受のアウターレーサ
５１８入力シャフト支持軸受のインナーレーサ
１１１８入力シャフト支持軸受のインナーレーサ
１２１８入力シャフト支持軸受のインナーレーサ
１１１９シール
６２０内側リングの内側環状フランジ
１１２０内側リングの内側環状フランジ
１１２１入力シャフトの外側環状フランジ
１２２１入力シャフトの外側環状フランジ
７２２エンコーダ読み取り装置
８２２エンコーダ読み取り装置
１０２２エンコーダ読み取り装置
１１２２エンコーダ読み取り装置
１２２２エンコーダ読み取り装置
７２３エンコーダトラック
８２３エンコーダトラック
１０２３エンコーダトラック
１１２３エンコーダトラック
１２２３エンコーダトラック
７２４エンコーダ読み取り装置ＰＣＢ
８２４エンコーダ読み取り装置ＰＣＢ
１０２４エンコーダ読み取り装置ＰＣＢ
１１２４エンコーダ読み取り装置ＰＣＢ
１２２４エンコーダ読み取り装置ＰＣＢ
７２５エンコーダ読み取りヘッド
８２５エンコーダ読み取りヘッド
１０２５エンコーダ読み取りヘッド
１１２５エンコーダ読み取りヘッド
１２２５エンコーダ読み取りヘッド
８２７内側リングの外側環状フランジ
１０２７内側リングの外側環状フランジ
１２２７内側リングの外側環状フランジ
９２８外側リングの内側環状フランジ
１０２８外側リングの内側環状フランジ
１１２８外側リングの内側環状フランジ
１２２８外側リングの内側環状フランジ
１１３０ガスケット
１２３０ガスケット
１２３１空洞
１２３２第１の端部プレート
１２３３入力シャフト支持軸受
１２３４支持軸受のアウターレーサ
１２３５支持軸受のインナーレーサ
１２３６端部プレートの内側環状フランジ
１３４０ロボット関節
１３４０’ ロボット関節
１３４１関節モータ
１３４１’ 関節モータ
１３４２関節ハウジング
１３４２’ 関節ハウジング
１３４３関節モータ
１３４３’ 関節モータ
１３４４入力フランジ
１３４４’ 入力フランジ
１歪み波動歯車の出力軸受の外側リング
２歪み波動歯車の出力軸受の内側リング
３歪み波動歯車のフレクスプライン部
４歪み波動歯車の円形スプライン部
５歪み波動歯車の出力フランジ
６エンコーダ読み取りヘッド
７エンコーダ用読み取りトラック
８エンコーダＰＣＢ用ガスケット

Claims

歪み波動歯車であって、
外側リングと、
前記外側リング内に回転可能に配置された内側リングであって、内歯の歯車を含む内側リングと、
前記内側リング内に配置されたフレクスプラインであって、外歯の歯車を含む可撓性部を含むフレクスプラインと、
前記フレクスプライン内に配置されて前記フレクスプラインに対して回転可能な波動発生機であって、前記外歯の歯車を前記内歯の歯車と部分的に噛合させるために、前記可撓性部を半径方向に撓ませるように構成された波動発生機と
を含み、
前記波動発生機の回転により、前記歯車の噛合位置が周方向に移動して、前記内側リングが前記外側リングに対して回転し、
前記内側リングの一部は、前記外側リングから軸方向外側に延び、
前記内側リングの前記一部は、前記内側リングの前記一部から径方向外側に突出する出力フランジと一体に成形される、歪み波動歯車。
前記内側リングは、少なくとも１つの内部軸受を介して前記外側リング内に回転可能に配置される、請求項１に記載の歪み波動歯車。
前記内部軸受のアウターレーサの少なくとも一部は、前記外側リングに配置される、請求項２に記載の歪み波動歯車。
前記内部軸受のインナーレーサが、別個の部品として形成され、
前記内側リングの一端は、前記インナーレーサに同軸に連結される、請求項２に記載の歪み波動歯車。
前記内部軸受の前記アウターレーサの少なくとも一部は、前記外側リングに一体に形成される、請求項３に記載の歪み波動歯車。
前記内側リングの少なくとも一部は、前記内部軸受の前記インナーレーサの中に配置される、請求項４に記載の歪み波動歯車。
前記内部軸受の前記インナーレーサの少なくとも一部は、前記内側リングに一体に形成される、請求項４に記載の歪み波動歯車。
前記内側リングの少なくとも前記内歯の歯車及び前記出力フランジは、単一部品として製造される、請求項１～７のいずれか一項に記載の歪み波動歯車。
前記内部軸受の前記インナーレーサのうちの前記内側リングに一体に形成された前記一部と、前記内歯の歯車と、前記内側リングの前記出力フランジとは、単一部品として製造される、請求項７に記載の歪み波動歯車。
入力シャフトが、前記フレクスプライン内の前記波動発生機を回転させるように構成され、
前記入力シャフトは、前記内側リングによって、少なくとも１つの支持軸受を介して回転可能に支持される、請求項１～９のいずれか一項に記載の歪み波動歯車。
前記内側リングは、前記支持軸受を支持するように構成された内側環状フランジを含む、請求項１０に記載の歪み波動歯車。
前記入力シャフトは、前記支持軸受を支持するように構成された外側環状フランジを含む、請求項１０又は１１に記載の歪み波動歯車。
エンコーダ読み取り装置が、前記外側リングに配置され、
エンコーダトラックが、前記内側リングに配置される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の歪み波動歯車。
ロボットアームのロボット関節であって、
前記ロボット関節は、前記出力フランジを介して少なくとも別のロボット関節に連結可能であり、
前記ロボット関節は、ロボット関節ハウジングに配置された関節モータを含み、
前記関節モータは、モータ軸のまわりに回転可能なモータアクスルを有し、
前記モータアクスルは、歪み波動歯車を介して、前記出力フランジを前記ロボット関節ハウジングに対して回転させるように構成され、
前記モータアクスルは、前記歪み波動歯車の波動発生機を回転させるように構成され、
前記歪み波動歯車は、請求項１～１３のいずれか一項に記載の歪み波動歯車であることを特徴とする、ロボット関節。
前記ロボット関節ハウジングは、少なくとも別のロボット関節の出力フランジに連結されるように構成された入力フランジを含む、請求項１４に記載のロボット関節。
歪み波動歯車駆動体であって、
外側リングと、
前記外側リング内に回転可能に配置された内側リングであって、内歯の歯車を含む内側リングと、
前記内側リング内に配置されたフレクスプラインであって、外歯の歯車を含む可撓性部を含むフレクスプラインと、
前記フレクスプライン内に配置されて前記フレクスプラインに対して回転可能な波動発生機であって、前記可撓性部を半径方向に撓ませて、前記外歯の歯車を前記内歯の歯車と部分的に噛合させるように構成された波動発生機と
を含み、
前記波動発生機の回転により、前記歯車の噛合位置が周方向に移動して、前記内側リングが前記外側リングに対して回転し、
エンコーダ読み取り装置が前記外側リングに配置され、
エンコーダトラックが前記内側リングに配置され、
前記内側リングの一部は、前記外側リングから軸方向外側に延び、
前記内側リングの前記一部は、前記内側リングの前記一部から径方向外側に突出する出力フランジと一体に形成される、歪み波動歯車駆動体。
前記内側リングは、前記エンコーダトラックを支持するように構成された少なくとも１つの外側環状フランジを含む、請求項１６に記載の歪み波動歯車駆動体。
前記外側リングは、前記エンコーダ読み取り装置を支持するように構成された少なくとも１つの内側環状フランジを含む、請求項１６又は１７に記載の歪み波動歯車駆動体。
前記エンコーダ読み取り装置及び前記エンコーダトラックは、前記歪み波動歯車内に配置される、請求項１６～１８のいずれか一項に記載の歪み波動歯車駆動体。
ロボットアームのロボット関節であって、
前記ロボット関節は、前記出力フランジを介して少なくとも別のロボット関節に連結可能であり、
前記ロボット関節は、ロボット関節ハウジングに配置された関節モータを含み、
前記関節モータは、モータ軸のまわりに回転可能なモータアクスルを有し、
前記モータアクスルは、歪み波動歯車を介して、前記出力フランジを前記ロボット関節ハウジングに対して回転させるように構成され、
前記モータアクスルは、前記歪み波動歯車の波動発生機を回転させるように構成され、
前記歪み波動歯車は、請求項１６～１９のいずれか一項に記載の歪み波動歯車駆動体であることを特徴とする、ロボット関節。
前記ロボット関節ハウジングは、少なくとも別のロボット関節の出力フランジに連結されるように構成された入力フランジを含む、請求項２０に記載のロボット関節。