CN100412411C - 针状滚子轴承和用该针状滚子轴承的减速器 - Google Patents

针状滚子轴承和用该针状滚子轴承的减速器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种针状滚子轴承(44、45)的保持器(48)的材质不受限制，而且使壁厚构成薄壁的针状滚子轴承。通过使保持器(48)的半径方向内端(48b)处于比能滑动接触的区域(S)的半径方向外端(T)更偏离半径方向外侧的位置上，不用保持器(48)，而是用内轮(36b、37b)和限制法兰盘(40)来限制针状滚子(52)的轴向移动，因而，不是用保持器(48)，而是用内轮(36b)，(37b)和限制法兰盘(40)来承受针状滚子(52)上所产生的较大的轴向力，其结果，保持器(48)的刚性能以充分低的值就可满足要求。由此能将保持器(48)的材质选定为合成树脂等，而且能使壁厚变薄。

Description

针状滚子轴承和用该针状滚子轴承的减速器
技术领域
本发明涉及针状滚子轴承和用该针状滚子轴承的减速器。
背景技术
【专利文献1】：日本专利实开昭52-124353号；
【专利文献2】：日本专利特开平8-226498号。
现有的针状滚子轴承，已知有例如上述专利文献1所述的结构。该针状滚子轴承包括：圆筒部，呈圆筒状，而且沿周向以等距离间隔形成了多个沿轴向延伸的矩形状限制孔；凸缘部，由从该圆筒部的轴向两端向半径方向内侧突出的凸缘状凸缘部构成；多个针状滚子，半径方向外端部被插入在各限制孔中，而且由上述凸缘部限制轴向移动。此外，在上述结构中，凸缘部的半径方向长度还比针状滚子的直径稍微短一些。
而且，还将这样的针状滚子轴承配置在如上述专利文献2所述的减速器，譬如偏心摆动式减速器的回转轴(内侧构件)和外齿齿轮(外侧构件)之间，在使它们相对回转时，使设置在上述回转轴和托架之间的圆锥滚子轴承的内轮，与该针状滚子轴承的保持器的凸缘部滑动接合，由此限制该针状滚子轴承整体的轴向移动。
在上述的针状滚子轴承中，有这样的问题，即，有时由于未对准使针状滚子相对于正规的自转轴倾斜(偏斜)，在这种情况下，就有较大的轴向力(偏斜力)从该针状滚子作用在保持器上。但由于保持器必需持有能忍耐这样的轴向力的刚性，因而在以前的结构中，通常将保持器的材料限定为钢材，而且必需将它的壁厚作成预定的厚度以上。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种能自由地选定保持器的材料，而且能将它的壁厚作成薄壁的针状滚子轴承和使用该针状滚子轴承的减速器。
为了达到上述目的而作出的本发明的第一方案针状滚子轴承，一种针状滚子轴承，其被设置在外侧构件和内侧构件之间形成的圆筒状空间，容许这些外侧构件和内侧构件相对回转，其特征在于，具备：保持器，大致呈圆筒状，而且沿周向以等距离间隔形成沿轴向延伸的多个大致矩形状限制孔；多个针状滚子，半径方向外端部插入在各限制孔中，且与外侧构件的内周和内侧构件的外周的双方接触的同时转动，并且具有能与限制轴向移动的限制构件滑动接触的轴向端面，使上述保持器的半径方向内端处于比针状滚子与限制构件能滑动接触的区域的半径方向外端更偏离半径方向外侧的位置上，从而由限制构件限制针状滚子的移动。
由于在本发明中，使上述保持器的半径方向内端处于比针状滚子与限制构件能滑动接触的区域的半径方向外端更偏离半径方向外侧的位置上，不是用保持器，而是用限制构件限制针状滚子本身的轴向移动，因而针状滚子相对于正规的自转轴的倾斜而发生的较大的轴向力被限制构件承受，其结果，保持器的刚性以较低的值就能充分满足要求。
这样，能自由选定保持器的材质譬如为强度较小的合成树脂等，而且，能将它的壁厚变薄，使制作费用便宜，并减轻重量。又如上所述，当将保持器，特别是将位于邻接的限制孔之间的架桥部分的壁厚形成薄壁时，能使针状滚子个数增加，由此能提高扭矩传递能力。
根据本发明的另第二方案，在保持器的轴向两端没有凸缘部，能使针状滚子的轴向有效长度增长，由此能提高扭矩传递能力。而且使保持器的结构简单，能便宜地制作。
上述第一方案的针状滚子轴承用于第三方案的减速器中特别有效。
在本发明的第四方案中，在回转轴和外齿齿轮相对回转时，因圆锥滚子轴承的接触角而在减速器内的润滑油中产生轴向的流动，这时，由于保持器的半径方向内端和圆锥滚子轴承的内轮的靠近针状滚子侧端之间存在间隙，因而上述润滑油不受保持器妨碍而通过间隙，流入针状滚子轴承内，能有效润滑该针状滚子轴承。而且，由于高硬度的针状滚子和内轮滑动接触，因而即使传递较大的扭矩，摩耗也少，能使其长寿命，而且能缩短减速器的轴向长度。
根据本发明的第五方案，即使在减速器上设置多个针状滚子轴承，也能得到与上述同样的效果。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的侧断面图。
图2是针状滚子轴承附近的侧端面图。
图3是针状滚子轴承的斜视图。
图4是图3的从I-I方向看到的断面图。
图5是图3的从II-II方向看到的断面图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的一个实施方式。
在图1，图2中，11是用于机械手等装置的行星齿轮减速器，详细地说，是偏心摆动式减速器，该减速器11具有作为输出构件的回转机壳12，该回转机壳12是安装在图中没有表示的臂，手等上。13是作为内齿的多个内齿销，被固定成大致一半插入在上述回转机壳12内周上的状态，这些内齿销13沿轴向延伸且在周向上等距离隔开。在上述回转机壳12内，沿轴向并排收容多个(2个)环状的、作为外侧构件的外齿齿轮14、15；在这些外齿齿轮14、15的外周上分别形成齿数比上述内齿销13的齿数少一些的外齿16、17。虽然这些外齿齿轮14、15的外齿16、17和回转机壳12的内齿销13相互啮合着，但上述两个外齿齿轮14、15的最大啮合部(啮合的最深部位)偏移180°的相位。
在上述外齿齿轮14、15上，分别沿周向交替形成多个贯通的贯通孔21和游嵌孔22。25是被收容在机壳12内的托架，安装在图中没有表示的固定机械手构件上，该托架25由端部板26、27和柱部29构成，前者是配置在外齿齿轮14、15的轴向两个外侧的一对大致呈圆板状的构件，后者的一端与端部板26连结成一体，另一端由多个螺栓28与端部板27可装卸地连结。而且，将上述端部板26、27彼此连结的柱部29沿轴向延伸，并插通在外齿齿轮14、15的贯通孔21内。30、31是安装在上述托架25上的轴承，详细地说，是安装在端部板26、27的外周和回转机壳12的轴向两端部内周之间的轴承，由这些轴承30、31，回转机壳12被能回转地支撑在托架25上。
35是沿周向以等角度隔开配置多个(与游嵌孔22的个数相同)的、作为内侧构件的回转轴(曲柄轴)，由外嵌在上述回转轴35的轴向一个端部上的圆锥滚子轴承36和外嵌在轴向另一个端部上的圆锥滚子轴承37，将上述这些回转轴35能回转地支撑在托架25上，详细地说，是支撑在端部板26、27上。在此，上述圆锥滚子轴承36、37是由大致形成环状的外轮36a、37a，游嵌在外轮36a、37a内的内轮36b、37b，以及分别配置在这些外轮36a、内轮36b之间和外轮37a、内轮37b之间，与它们接触并转动的滚子36c、37c构成，这些滚子36c、37c朝轴向内侧(轴向中央)扩开倾斜。其结果是当上述回转轴35回转时，因上述圆锥滚子轴承36、37的接触角而使上述减速器11内的润滑油朝轴向流动。
上述回转轴35在它的轴向中央部设有2个偏心臂38、39，它们从回转轴35的中心轴等距离偏心，这些偏心臂38、39相互之间偏离180°的相位。在这些偏心臂38、39之间设置着作为限制构件的限制法兰盘40，它是形成与回转轴35的回转轴线同轴的凸缘状，该限制法兰盘40的外径比上述偏心臂38、39的外径稍稍大一些，其结果，使该限制法兰盘40从偏心臂38、39的外周任意一个位置向半径方向的外侧突出。
而且，上述回转轴35的轴向中央部，即上述的偏心臂38、39分别游嵌在外齿齿轮14、15的游嵌孔22内，其结果使外齿齿轮14、15和回转轴35之间，详细地说，在外齿齿轮14、15和偏心臂38、39之间分别形成圆筒状的空间42、43。44、45是针状滚子轴承，分别设置在上述外齿齿轮14、15和回转轴35之间，详细地说，设置在外齿齿轮14、15和偏心臂38、39之间的圆筒状空间42、43中，这些多个针状滚子轴承，这里是2个针状滚子轴承44、45沿轴向分离配置，允许上述外齿齿轮14、15和回转轴35之间进行相对回转。
这样，上述圆锥滚子轴承36、37以几乎与这些上述针状滚子轴承44、45紧密接合的状态配置，至少配置在针状滚子轴承44、45的轴向单侧，这里是只配置在针状滚子轴承44、45的轴向外侧，另一方面，上述限制法兰盘40配置在上述这些邻接的针状滚子轴承44、45之间。而且，当上述这些回转轴35以相等速度，向同一方向回转时，使外齿齿轮14、15以偏离180°相位的状态而进行偏心回转。
如图1、2、3、4、5所示，这些针状滚子轴承44、45的内径或外径，在任意一个轴向位置上都有形成同一圆筒状的保持器48，各个保持器48上沿周向等距离隔开形成多个矩形状的限制孔49，它们沿轴向延伸且贯通。这里，如上所述，如果将任意一个轴向位置上的保持器48的内径都形成同一，则在该保持器48的轴向两端不存在以前的向半径方向内侧突出的凸缘部，就能增大下述的针状滚子的轴向有效长度，由此，就能提高扭矩传递能力。而且能使保持器48的结构简单，能便宜地制作。可以在保持器的轴向两端只形成向半径方向内侧少量突出的凸缘部，以提高该保持器的强度。这样，保持器可形成保括圆筒状的大致圆筒状。
52是多个(与限制孔49的个数相同的)针状滚子，它们的半径方向外端部插入在各限制孔49中，这些针状滚子52都呈圆柱状，而且与上述回转轴35的回转轴线平行延伸。这些针状滚子52与形成在作为外侧构件的外齿齿轮14、15上的游嵌孔22内周，以及作为内侧构件的回转轴35，详细地说，与偏心臂38、39的外周双方接触并转动。其中，在上述各个限制孔49的周向两外侧面上，换句话说，在邻接的限制孔49之间所形成的保持器48的架桥部48a的周向两外侧面的半径方向内侧部形成圆弧面49a、49b，该圆弧面49a、49b曲率半径比针状滚子52的外周稍稍大一些，上述针状滚子52的外周与这些周向上分离的2个圆弧面49a、49b滑动接触。
这些针状滚子52的轴向长度比限制孔49的轴向长度短一些，而且比圆锥滚子轴承36、37的内轮36b、37b的轴向内端面和限制法兰盘40的轴向两端面之间的距离稍稍短一些。结果，在通常的情况下，在这些针状滚子52的轴向两端面和限制孔49的轴向两侧面之间稍稍有些间隙，而且，在这些针状滚子52的轴向两端面和内轮36b、37b的轴向内端面及限制法兰盘40的轴向两端面之间也稍稍有些间隙，但前者的间隙宽度比后者的间隙宽度宽。
结果，当这些针状滚子52偏离轴向时，该针状滚子52的轴向外端面与内轮36b、37b的轴向内端面滑动接触(相接)，或者，该针状滚子52的轴向内端面与限制法兰40的轴向端面滑动接触(抵接)，由此，限制了该针状滚子52的轴向移动。由此，针状滚子52的轴向两端面能与作为限制构件的内轮36b、37b和限制法兰盘40滑动接触。
将构成针状滚子轴承44、45的保持器48的轴向外端上的内径(在形成凸缘部的情况下是该凸缘部的内径)设置成比构成上述圆锥滚子轴承36、37的内轮36b、37b的靠近针状滚子52侧端(轴向内端)的外径大，其结果，使保持器48的半径方向内端48b处在比针状滚子52与内轮36b、37b滑动接触的区域S(针状滚子52在轴向偏离时，与内轮36b、37b滑动接触的区域)的半径方向外端T还偏离半径方向外侧的位置上。
而且，在本实施方式中，将保持器48的轴向内端的内径设置成比限制法兰盘40的外径还大，其结果，使保持器48的半径方向内端48b就处在比针状滚子52与内轮36b、37b滑动接触的区域S(针状滚子52在轴向偏离时，与内轮36b、37b滑动接触的区域)的半径方向外端T还偏离半径方向外侧的位置上。其中，由于偏心臂38、39，针状滚子轴承44、45与回转轴35的回转轴线偏心，因而，由周向位置不同而使上述能滑动接触的区域S的半径方向长度不同，但在任何一个周向位置上，半径方向内端48b总是处于比能滑动接触的区域S的半径外端T更偏离半径外侧的位置上，在它们之间存在间隙。
55是输入齿轮，它们固定在从端部板26的一个端面向一侧突出的各回转轴35一端上，这些输入齿轮55沿周向，以相等角度分离配置在同一个圆上。而且，这些输入齿轮55由图中没有表示的伺服电动机驱动回转，与回转机壳12同轴的外齿齿轮相啮合。上述回转机壳12，内齿销13，外齿齿轮14、15，托架25，回转轴35和输入齿轮55作为整体构成上述减速器11，在该减速器11中，回转轴35的回转通过外齿齿轮14、15的偏心摆动而减速，并从回转机壳12输出，使该回转机壳12低速回转。
下面，对本发明的一个实施方式的作用进行说明。
现假设使伺服电动机动作，并使外齿轮回转。由输入齿轮55将该外齿轮的回转传递给回转轴35，使该回转轴35围绕着回转轴线，以同一速度向同一方向回转。这时，使回转轴35的偏心臂38、39在外齿齿轮14、15的游嵌孔22内偏心回转，并使外齿齿轮14、15偏心回转(公转)，但如上所述，由于外齿16、17的齿数比内齿销13的个数稍稍少一些，因而回转轴35的回转比外齿齿轮14、15更高的比例减速，而传递给回转机壳12，使该回转机壳12低速回转。
如上所述，由于保持器48的轴向两端上的内径大于内轮36b、37b的靠近针状滚子52侧端上的外径和限制法兰盘40的外径，因而，使半径方向内端48b处在比能滑动接触的区域S的半径方向外端T还偏离半径方向外侧的位置上，这样，就不是由保持器48，而是由内轮36b、37b和限制法兰盘40来限制针状滚子52本身的轴向移动，因而，在针状滚子52相对于正规的自转轴倾斜时所发生的较大的轴向力，不作用在保持器48上，而是作用在内轮36b、37b和限制法兰盘40上，其结果，用刚性值较低的保持器48就能充分满足装置结构强度的要求。
由此，能自由选定保持器48的材质，譬如选定强度较小的合成树脂等，而且能将壁厚变薄，使制作费用便宜，减轻重量。而且，如上所述，当将保持器48，特别是将架桥部48a的壁厚减薄时，能将针状滚子52的个数增加到全部滚子状态，由此，能提高扭矩传递能力。
而且如上所述，在回转轴35相对于外齿齿轮14、15回转时，如上所述，因圆锥滚子轴承36、37的接触角，在减速器11内的润滑油中产生轴向流动，这时，由于保持器48的半径方向内端48b和内轮36b、37b的靠近针状滚子52侧端之间存在间隙，因而上述润滑油不受保持器48的妨碍并通过间隙，流入针状滚子轴承44、45内，能有效润滑该针状滚子轴承44、45。而由于高硬度的针状滚子52与内轮36b、37b滑动接触，因而即使将传递扭矩增大，也能使摩擦损耗减小并使其寿命变长。
在上述实施方式中，使作为内侧构件的回转轴35相对于作为外侧构件的外齿齿轮14、15回转，但本发明中，也可以外侧构件相对于内侧构件回转。另外，在上述实施方式中，只在针状滚子轴承44、45的轴向单侧(轴向外侧)设置圆锥滚子轴承36、37，但本发明中，也可以在针状滚子轴承44、45的轴向两侧设置圆锥滚子轴承。
此外，在上述实施方式中，将圆锥滚子轴承36、37的内轮36b、37b用作限制构件，但本发明中，也可以将止推板等用作限制构件，最好使用外周为圆形的譬如圆环状的止推板。而且在上述实施方式中，将限制孔49作成矩形状，但在针状滚子为桶形状时，可将限制孔作成宽度随着向轴向中央扩大的大致矩形状(桶形状)。
发明效果
如上所述，根据本发明，能自由地选定保持器的材料，而且能将其壁厚薄。

Claims (5)

1. 一种针状滚子轴承，其被设置在外侧构件和内侧构件之间形成的圆筒状空间，容许这些外侧构件和内侧构件相对回转，具备：保持器，大致呈圆筒状，而且沿周向以等距离间隔形成沿轴向延伸的多个大致矩形状限制孔；多个针状滚子，半径方向外端部插入在各限制孔中，且与外侧构件的内周和内侧构件的外周的双方接触的同时转动，并且具有能与限制轴向移动的限制构件滑动接触的轴向端面，其特征在于，
使上述保持器的半径方向内端处于比针状滚子与限制构件能滑动接触的区域的半径方向外端更偏离半径方向外侧的位置上，从而由限制构件限制针状滚子的移动。
2. 如权利要求1所述的针状滚子轴承，其特征在于，将上述保持器的内径设定成在任一个轴向位置上都相同。
3. 一种用针状滚子轴承的减速器，具有作为内侧构件的回转轴和作为外侧构件的外齿齿轮，在上述外齿齿轮和回转轴之间形成的圆筒状空间设置针状滚子轴承，将该回转轴的回转减速之后输出到输出构件，其特征在于，
上述针状滚子轴承具备：保持器，大致呈圆筒状，而且沿周向以等距离间隔形成沿轴向延伸的多个大致矩形状的限制孔；多个针状滚子，半径方向外端部插入在各限制孔中，且与外齿齿轮的内周和回转轴的外周的双方接触的同时转动，
利用与上述针状滚子的轴向端面滑动接触的限制构件，来限制该针状滚子的轴向移动；并通过设定为比上述限制构件的靠近针状滚子侧端的外径大，使保持器的半径方向内端处于比针状滚子可与内轮滑动接触的区域的半径方向外端更偏离半径方向外侧的位置上，从而由限制构件限制针状滚子的移动。
4. 如权利要求3所述的减速器，其特征在于，作为上述限制构件，使用回转地支撑回转轴的圆锥滚子轴承的内轮。
5. 如权利要求3或4所述的减速器，其特征在于，沿轴向分离地设置多个上述针状滚子轴承，并且，在邻接的针状滚子轴承之间的回转轴上形成呈凸缘状的作为限制构件的法兰盘时，通过将轴向端上的保持器的内径设定为大于上述限制法兰盘的外径，使保持器的半径方向内端处于比针状滚子与限制法兰盘能滑动接触的区域的半径方向外端更偏离半径方向外侧的位置上。
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