CN103486228B - 减速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可得到主轴承的加工性高,进而可谋求减少成本的减速装置。该减速装置(2)具备介于输出部件(外壳)(16)和固定部件(第1、第2凸缘体)(12,14)之间的第1、第2主轴承(18,20),以背面组合具备一对圆柱滚子列(60,61),所述一对圆柱滚子列作为上述第1、第2主轴承的滚动体,由多个圆柱滚子(60A,61A)而构成,该多个圆柱滚子具有相对于上述输出部件(16)的轴线(O1)倾斜的旋转轴(O2,O3)。在第1、第2主轴承的内圈(64,66)及外圈(68,70)不具有限制上述圆柱滚子的轴向的移动的凸缘部,通过轴承保持架(74,76)限制该圆柱滚子(60A,61A)的轴向的移动。

Description

减速装置
技术领域
本申请主张基于2009年1月6日申请的日本专利申请第2009-000686号的优先权。该申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。
本发明涉及具备介于输出部件和固定部件之间的主轴承的减速装置。
背景技术
在专利文献1中公开有作为介于输出部件和固定部件之间的主轴承具备使用了圆柱滚子的一对角接触滚子轴承的减速装置。该角接触滚子轴承具备支承上述圆柱滚子的专用内圈及外圈。其中内圈具有“凸缘部”,通过该“凸缘部”限制该圆柱滚子的轴向的移动,以免圆柱滚子从内圈及外圈偏离。
专利文献1:日本特开2003-74646号公报(段落[0012]、图4)
如在专利文献1所公开的具备了用于抑制圆柱滚子的轴向的移动的“凸缘部”的具备了内圈或外圈的主轴承,存在具有该凸缘部的内圈或外圈的加工性因其原材料的高硬度而变得非常差,并且容易成本变高的问题。
发明内容
本发明是为了消除这种以往的问题而完成的,其课题在于,提供主轴承的加工性高,进而可谋求减少成本的减速装置。
本发明的减速装置,具备外壳、内齿轮、与该内齿轮内啮合的外齿轮、使该外齿轮偏心摆动的偏心体轴、介于上述外壳和凸缘体之间的主轴承,其特征在于,还具备:一对圆柱滚子列,作为上述主轴承的滚动体,由多个圆柱滚子构成,上述圆柱滚子具有相对于上述内齿轮的轴线倾斜的旋转轴;以及内圈及外圈,提供上述圆柱滚子的滚动面,
在该内圈及外圈不具有限制上述圆柱滚子的轴向移动的凸缘部,通过轴承保持架限制该圆柱滚子的轴向移动,上述轴承保持架与上述外壳接触。
所述的减速装置,其特征在于,所述内齿轮是由被组装于所述外壳的外销构成的,并通过上述外圈限制上述外销和外齿轮的轴向移动。
所述的减速装置,其特征在于,在上述内圈及外圈的至少一方形成了被按压部,所述被按压部在将该内圈或外圈从轴向组装于上述外壳或凸缘体时、作为组装时按压的支承面。
所述的减速装置,其特征在于,上述内圈及外圈的至少一方的滚动面的轴向长度短于上述圆柱滚子的轴向长度。
所述的减速装置,其特征在于,上述内圈及外圈的至少一方的与其圆周方向成直角的剖面是直角等腰三角形。
所述的减速装置,其特征在于,上述圆柱滚子是其直径与轴向长度相等的圆柱滚子。
所述的减速装置,其特征在于,上述外壳和凸缘体的相对转速为100rpm以下。
在本发明中,作为主轴承的滚动体使用单纯的“圆柱滚子”。由“圆柱滚子”构成的滚动体例如与圆锥滚子相比成本低,而且由于旋转轴和外周(与滚动面接触的面)平行,所以基本上不产生要向轴向移动的分力(即使因制造误差、安装误差等的理由而产生也很弱)。由此,在本发明中敢于省略在内外圈本身形成用于限制圆柱滚子的轴向的移动的“凸缘部”,使轴承保持架具有该功能。因此,本发明所涉及的主轴承的内外圈可简单化其形状,可得到极其良好的加工性,并可实现加工的简单化及低成本化。而且,与有凸缘部的情况相比可减少旋转损耗。本发明所涉及的圆柱滚子具有相对于输出部件的轴线倾斜的旋转轴。因此,可承受径向及推力方向双方的载荷。而且,因为圆柱滚子的旋转轴相对于输出部件的轴线倾斜,所以若以通过轴承保持架支承各圆柱滚子的状态,在固定部件和输出部件之间配置圆柱滚子,则轴承保持架在圆柱滚子的旋转轴的轴向都不能向大直径侧和小直径侧运动,因此基本上不需要轴承保持架本身的定位机构。由此,支承圆柱滚子的状态的轴承保持架的组装也容易。
另外,在本发明中所说的“输出部件”和“固定部件”是相对的。例如,在作为机械手的关节驱动用而应用时,若改变对象部件,则输出部件和固定部件进行反转。而且,由于机械手的关节本身运动,所以若从工厂的基础来看输出部件和固定部件也都运动。即,在本发明中所说的固定部件未必以绝对停止的意义而使用。但是,在减速装置的各部件中,输出部件相对于固定部件以非常慢的相对转速且以非常大的转矩旋转。即,本发明所涉及的“主轴承”是指在减速装置的轴承中相对转速非常慢(例如100rpm以下),但处理的转矩用于非常大的部位(或者以其为标准的部位)的轴承。
本发明可以取得如下效果:
根据本发明,可得到主轴承的加工性高,进而可谋求减少成本的减速装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式的一例所涉及的减速装置的剖面图。
图2是图1的主要部分放大图。
图3是在轴承保持架组装有圆柱滚子的立体图。
图4是轴承保持架的部分放大前视图。
图5是第1、第2主轴承附近的主要部分放大图。
图6是表示第1、第2主轴承的形状的变形例的相当于图5的放大图附近的主要部分放大图。
图7是表示本发明的其他实施方式所涉及的减速装置的例的剖面图。
图中:2-减速装置,4-电动机,5-平行轴齿轮构造的减速机构,6-内啮合行星齿轮结构的减速机构,8-机械手的第1部件,10-机械手的第2部件,12-第1凸缘体,14-第2凸缘体,16-外壳,32-输入轴,60、61-圆柱滚子列,60A、61A-圆柱滚子,64、66-内圈,68、70-外圈,74、76-轴承保持架。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的实施方式的一例详细地进行说明。
图1是应用了本发明的实施方式的一例的机械手用精密控制机械的减速装置的剖面图。图2是其主要部分放大图。
该减速装置2在用于控制机械手的、例如间隙15分(15/60度)~2分(2/60度)左右的精密度更高的装置中,使用于2分(2/60度)~0.3分(0.3/60度)左右的精密机械,所以在前级具备承受来自电动机4的驱动力的平行轴齿轮构造的减速机构5,在后级具备内啮合行星齿轮构造的减速机构6。该减速装置2配置在机械手(省略整体图示)的第1部件8和第2部件10之间,相对于第1部件8相对地旋转驱动第2部件10。从而,在该实施方式中,后述的第1、第2凸缘体12、14相当于固定部件,外壳16相当于输出部件。即,是所谓框旋转式减速装置。
以下,详述具体的结构。
电动机4通过螺栓22固定在机械手的第1部件8。在电动机4的电动机轴24连结有连接器26。在连接器26的前端形成有小齿轮28。小齿轮28与3个分配齿轮30A~30C同时啮合。在图1、图2中仅描述有3个分配齿轮30A~30C中的分配齿轮30A。
各分配齿轮30A~30C组装在3根偏心体轴32A~32C(在图1、图2中仅描述偏心体轴32A)。
各偏心体轴32A~32C通过圆锥滚子轴承34、36支承在第1、第2凸缘体12、14。在偏心体轴32A~32C一体形成有偏心体40A~40C、42A~42C(在图1、图2中仅描述偏心体轴32A的偏心体40A、42A)。组装在相同的偏心体轴的偏心体,例如组装在偏心体轴32A的偏心体40A、42A互相具有180度的偏心相位。位沿各偏心体轴32A~32C的轴向同位置的偏心体,例如偏心体轴32A的偏心体40A、偏心体轴32B的偏心体40B、及偏心体轴32C的偏心体40C以互相相同的偏心相位组装。而且,偏心体轴32A的偏心体42A、偏心体轴32B的偏心体42B、及偏心体轴32C的偏心体42C也以互相相同的偏心相位组装。
通过这些结构,各偏心体轴32A~32C可与各分配齿轮30A~30C一体地朝相同方向以相同速度旋转,并且,通过各偏心体轴32A~32C的旋转,偏心体40A、40B、40C一组以相同相位旋转,同样地偏心体42A、42B、42C一组以相同相位旋转。另外,偏心体40A、40B、40C一组的偏心相位和偏心体42A、42B、42C一组的偏心相位互相偏移180度。
另一方面,该减速装置2具备2片外齿轮44、46和该外齿轮44、46内啮合的内齿轮48。外齿轮44具备与上述偏心体轴32A~32C对应的偏心体轴孔44A、44B、44C(在图1、图2仅图示与偏心体轴32A对应的偏心体轴孔44A),外齿轮46也同样地具备与各偏心体轴32A~32C对应的偏心体轴孔46A、46B、46C(在图1、图2仅图示与偏心体轴32A对应的偏心体轴孔46A)。
上述偏心体轴32A~32C的偏心体40A、40B、40C通过滚子48A~48C(仅图示滚子48A)嵌入在外齿轮44的偏心体轴孔44A、44B、44C。上述偏心体轴32A~32C的偏心体42A、42B、42C通过滚子50A~50C(仅图示滚子50A)嵌入在外齿轮46的偏心体轴孔46A、46B、46C。
通过此结构,各偏心体轴32A~32C的偏心体40A、40B、40C一组及偏心体42A、42B、42C一组通过分别朝相同方向以相同速度旋转,使2片外齿轮44、46以180度的相位差进行偏心摆动。
2片外齿轮44、46内啮合在上述内齿轮48。内齿轮48与外壳16一体化。外壳16通过螺栓56固定在机械手的第2部件10,作为“输出部件”发挥作用。内齿轮48的内齿由圆柱形外销52构成。外齿轮44、46的齿数是N,内齿轮48的齿数(外销52的数)是N+1。即,内齿轮48的齿数比外齿轮44、46的齿数仅多1。
在此,各偏心体轴32A~32C通过圆锥滚子轴承34、36旋转自如地支承在第1、第2凸缘体12、14。第1、第2凸缘体12、14通过螺栓58被连结。在第1凸缘体12和外壳16之间设有第1主轴承18。在第2凸缘体14和外壳16之间设有第2主轴承20。
第1、第2主轴承18、20配置在第1、第2凸缘体(固定部件)12、14的外周,在减速装置2内的部件中相对于第1、第2凸缘体12、14以最慢的相对转速(例如100rpm以下)并且以最大的转矩旋转自如地支承外壳(输出部件)16。在该实施方式中,第1、第2凸缘体12、14均作为固定部件一体固定于机械手的上述第1部件8。因此,若外壳16相对于第1、第2凸缘体12、14相对旋转,则作为结果与外壳16一体化的机械手的第2部件10相对于与该第1、第2凸缘体12、14一体化的机械手的第1部件8相对旋转。
接着,对照并参照图1~图3,对第1、第2主轴承18、20附近的结构详细地进行说明。
第1、第2主轴承18、20作为其滚动体,具备以背面组合组装的一对圆柱滚子列60、61。各圆柱滚子列60、61由排列成具有相对于第1、第2凸缘体12、14的轴线O1倾斜45度的旋转轴O2、O3的多个圆柱滚子60A、61A构成。作为该圆柱滚子60A、61A,可转用所谓用于交叉滚子轴承的直径和高度(轴向长度)相同的圆柱滚子。即,可兼用交叉滚子和滚子,所以可进一步谋求成本减少。
圆柱滚子60A、61A与圆锥滚子不同,旋转轴和外周平行(外壳16侧的接触线和第1、第2凸缘体12、14侧的接触线平行),因此基本上不产生由运转引起的推力方向的分力。着眼于这方面,在该实施方式中,将第1、第2主轴承18、20的内圈64、66及外圈68、70设为与(内外圈的)圆周方向为直角的剖面大致直角等腰三角形,省略用于限制圆柱滚子60A、61A的轴向的移动的所谓“凸缘部”的形成。而且,通过轴承保持架74、76抑制由制造误差、安装误差等的理由引起的实际上有可能产生的圆柱滚子60A、61A的轴向的移动。
第1主轴承18和第2主轴承20被对称地组装,并作为结构包括内圈64、66、外圈68、70、及轴承保持架74、76,因而基本上相同。从而,为了方便,以下着眼于第2主轴承20侧详细地进行说明,对第1主轴承18省略重复说明。
该实施方式的第2主轴承20所涉及的轴承保持架76是树脂制。另外,也可以为铁制或钢制。
图3是表示组装了圆柱滚子61A的状态(仅取下一部分的圆柱滚子)的立体图,图4是放大表示取下圆柱滚子61A的状态的轴承保持架76的一部分的主视图。在轴承保持架76形成有多个(仅是圆柱滚子的数)用于安装圆柱滚子61A的凹处(ポケット)76A,在各凹处76A的内周形成有用于旋转自如地保持圆柱滚子61A的凹部(止动部)76B。圆柱滚子61A组装于凹处76A内,使得利用树脂的弹性(凹处76A周围的弹性变形)而按入。一旦组装在各凹处76A内的圆柱滚子61A可支承在凹处内周的凹部76B而自由旋转。所有圆柱滚子61A组装于轴承保持架76,从而形成正好如1个部件的(整体大致为截锥形的)滚动体组件80。
图5是图1、图2的第2主轴承20附近的主要部分放大图。第2主轴承20的内圈66及外圈70与该内外圈的圆周方向为直角的剖面大致成直角等腰三角形,用于圆柱滚子61A的轴向的移动限制的凸缘部没有特别设置。内圈66及外圈70的剖面的直角等腰三角形的斜边构成有圆柱滚子61A的滚动面66A、70A。该滚动面66A、70A的轴(圆柱滚子的轴)向长度L1、L2与圆柱滚子61A的轴向长度L0大致相同。
在外圈70上形成有在从轴向(在此例中是右侧)将该外圈70组装在外壳16时,成为组装时的按压的支承面的(与轴为直角的)被按压部70B。而且,在内圈66上形成有在从轴向(在此例中是左侧)将该内圈66组装在第2凸缘体14时,成为组装时的按压的支承面(与轴为直角的)的被按压部66B。
外圈70在其轴向内侧面70C限制构成内齿轮48的内齿的外销52的轴向的移动。而且,也限制外齿轮44、46的轴向移动(兼有外销52及外齿轮44、46的移动限制机构)。
滚动体组件80由于整体大致成为截锥形,因此不特别进行轴承保持架76的轴向的支承(移动限制),基本上没有该滚动体组件80整体朝圆柱滚子61A的轴向运动(不能运动)的情况。因此,在该实施方式中不特别采用用于限制轴承保持架76的轴向的移动的结构。
另外,在该实施方式中不仅是被按压面66B、70B,在滚动面的相反侧的侧端部也形成有平坦面66C、70C,但既可以没有该平坦面66C、70C(由于不需要按压),也可以幅度比被按压面66B、70B狭窄。此时,能够进行进一步的紧凑化。
而且,该第1、第2主轴承18、20由于接触角设定为45°,因此可加长作用点跨距,由于可减少作用于轴承的载荷,因此可紧凑化或者长寿命化。
另外,作为第2(第1也相同)主轴承的形状的变形例,例如也可采用如图6(A)、(B)所示的结构。如图6(A)所示,第2主轴承82的内圈84及外圈86的滚动面84A、86A的轴向长度L3、L4也可以形成为比圆柱滚子61A的轴长L0短。将内圈84及外圈86的滚动面84A、86A的轴向长度L3、L4形成为比圆柱滚子61A的轴长L0短时,与没有凸缘部的情况互相结合可进一步减少旋转损耗,并且可谋求内圈84及外圈86的进一步的紧凑化,并可进一步缩小第2主轴承82整体的大小。
而且,在图6(B)的第2主轴承91的例子中,通过消除与内圈92及外圈94的圆周方向为直角的剖面的被按压面92A、94A,使内圈92及外圈94极小化。即,将剖面设为直角等腰三角形。而且,使轴承保持架90的一部分分别与外壳16及外齿轮46接触。设为这种结构时,可进一步小型化第2主轴承91,而且,通过该接触也可限制轴承保持架90的轴向的移动,因此圆柱滚子61A要在轴承保持架90内朝轴向移动时可进一步减少该轴承保持架90上产生的(压缩或拉伸的)内部应力。
这些变形例在第1主轴承18侧也可相同。
接着,说明该减速装置2的作用。
机械手的第1部件8和第2部件10的运动是相对的,但在此为了方便考虑固定有第1部件8的状态,说明该减速装置2的作用。
若电动机4的电动机轴24旋转,则与该电动机轴24连结的连接器26旋转,形成在该连接器26的前端的小齿轮28旋转。若小齿轮28旋转,则与该小齿轮28啮合的分配齿轮30A~30C旋转,偏心体轴32A~32C朝相同方向以相同的转速旋转。若偏心体轴32A~32C旋转,则外齿轮44通过偏心体40A~40C及圆柱滚子48A~48C进行偏心摆动,并且外齿轮46通过偏心体42A~42C及圆柱滚子50A~50C进行偏心摆动。
在该实施方式中,偏心体轴32A~32C分别贯穿外齿轮44的偏心体轴孔44A~44C、及外齿轮46的偏心体轴孔46A~46C。而且,各偏心体轴32A~32C可通过圆锥滚子轴承34、36旋转(自转),但相对于第1、第2凸缘体12、14的组装位置被固定。因此,贯穿有偏心体轴32A~32C的外齿轮44、46,其自转被限制,仅变成通过偏心体轴32A~32C的旋转而摆动,通过该摆动与内齿轮48的啮合位置依次偏移。其结果,外齿轮44、46每摆动1次,内齿轮48相对于外齿轮44、46的相位仅偏移(旋转)与外齿轮44、46的齿数差的量“1/(N+1)”。该内齿轮48的旋转成为与该内齿轮48一体化的外壳16的旋转而出现,通过螺栓56使机械手的第2部件10(相对于机械手的第1部件8)旋转。另外,该(相对)转速例如像该实施方式的机械手驱动用的减速装置2时最大为100rpm。若是此程度的转速,“圆柱滚子”也可充分实用。反过来说,若变得比这快,则存在内圈侧与外圈侧的速度差变大,由于发热造成润滑脂变干、甚至产生损伤的忧虑,因此不优选。
在此,第1、第2主轴承18、20的圆柱滚子60A、61A是单纯的“圆柱滚子”,因此成本低,而且旋转轴O2、O3与外周平行,因此基本上不产生要朝轴向移动的分力。因此,仅通过轴承保持架74、76支承圆柱滚子60A、61A可充分限制各圆柱滚子60A、61A的轴向的移动。
因此,内圈64、66及外圈68、70不需要形成用于限制圆柱滚子60A、61A的轴向的移动的所谓的凸缘部,轴直角剖面可设为大致直角等腰三角形的单纯的形状,不仅可以大幅地减少加工工作量及加工成本、甚至也可以大幅地减少减速装置的成本。另外,也可以减少旋转损耗。
而且,内圈64、66及外圈68、70均从轴向将该内圈64、66或外圈68、70组装在上述外壳16或者第1、第2凸缘体12、14时,形成成为组装时的按压的支承面(与轴为直角的)的被按压部66B、70B(第2主轴承20的情况),因此与内外圈的圆周方向为直角的剖面尽管基本的形状为直角等腰三角形,也可容易且确实地进行安装。
另外,作为具有相对于输出部件的外壳16的轴线O1倾斜45度的旋转轴O2、O3而“背面组合的一对圆柱滚子列60、61”组装这种多个圆柱滚子60A、61A,因此可以以宽的作用跨距良好地承受径向及推力双方的载荷,并可良好地抵挡机械手的第1部件和第2部件相对旋转时的扭曲载荷。而且,各圆柱滚子60A、61A以线接触与内外圈的滚动面66A、70A(第2主轴承20的情况)抵接,因此耐载荷大且间隙小。
在本发明中,减速装置的具体的结构不特别限制。对于用于将动力从电动机输入到减速装置的结构,也不特别限于上述实施方式的结构。而且,例如对于减速机构既可以采用单纯行星齿轮机构,也可以具有如图7所示的所谓称之为中心曲柄式的类型的内啮合行星齿轮结构的减速齿轮机构。
图7所示的减速装置100,具备:输入轴102;与该输入轴102一体地形成的偏心体104、106;通过滚子108、110摆动旋转自如地组装在该偏心体104、106的外周的外齿轮112、114;该外齿轮112、114内啮合的内齿轮116。
外齿轮112、114和内齿轮116具有极少的齿数差(例如1)。
内齿轮116与外壳118一体化而被固定。而且,外齿轮112、114的自转成分通过内销120从与该内销120一体的第1、第2凸缘体122、124输出。输入轴102通过一对轴承126、128支承在第1、第2凸缘体122、124。
在这种结构的减速装置中,也能够直接应用、组装与上述实施方式完全相同的结构的第1、第2主轴承18、20,可得到完全相同的作用效果。
另外,在上述实施方式中设定成圆柱滚子相对于第1、第2凸缘体的轴线倾斜45度而组装,但在本发明中相对于圆柱滚子的轴线的倾斜不限于45度。与此相关,在上述实施方式中将与内外圈的圆周方向为直角的剖面的形状形成为大致直角等腰三角形,但未必一定是直角等腰三角形。
而且,在上述实施方式中,在第1、第2主轴承的内圈及外圈从轴向将该内圈或外圈组装在外壳(输出部件)或第1、第2凸缘体(固定部件)时,形成与成为组装时的按压的支承面的轴为直角的被按压部,但对该被按压部也不必都形成。
另外,在作为滚动体的圆柱滚子的轴向两端部也可实施凸起处理。此时,若形成减速装置2的轴向外侧端部的凸起部的凸起量大于轴向内侧端部的凸起部的凸起量,则在主轴承的内圈侧和外圈侧产生扭曲位移时,轴向外侧的位移变大,可良好地对应容易产生边缘荷载的现象。当然,既可作为相同大小的凸起部,也可仅在轴向外侧端形成凸起部,也可完全不形成。
另外,在上述实施方式中通过外圈68、70按压外齿轮44、46,但也可以使内圈的被按压面沿减速装置的轴向延长而按压外齿轮。相反,也可设为对外圈或者内圈不具有这种按压功能的结构。
工业上实用性
作为如机械手或机床那样的精密控制机械的驱动用的减速装置尤其有用。

Claims (6)

1.一种减速装置,具备外壳、内齿轮、与该内齿轮内啮合的外齿轮、使该外齿轮偏心摆动的偏心体轴、介于上述外壳和凸缘体之间的主轴承,其特征在于,还具备:
一对圆柱滚子列,作为上述主轴承的滚动体,由多个圆柱滚子构成,上述圆柱滚子具有相对于上述内齿轮的轴线倾斜的旋转轴;以及
内圈及外圈,提供上述圆柱滚子的滚动面,
在该内圈及外圈不具有限制上述圆柱滚子的轴向移动的凸缘部,通过轴承保持架限制该圆柱滚子的轴向移动,上述轴承保持架与上述外壳接触。
2.如权利要求1所述的减速装置,其特征在于,
所述内齿轮是由被组装于所述外壳的外销构成的,并通过上述外圈限制上述外销和外齿轮的轴向移动。
3.如权利要求1或2所述的减速装置,其特征在于,
在上述内圈及外圈的至少一方形成了被按压部,所述被按压部在将该内圈或外圈从轴向组装于上述外壳或凸缘体时、作为组装时按压的支承面。
4.如权利要求1或2所述的减速装置,其特征在于,
上述内圈及外圈的至少一方的滚动面的轴向长度短于上述圆柱滚子的轴向长度。
5.如权利要求1或2所述的减速装置,其特征在于,
上述内圈及外圈的至少一方的与其圆周方向成直角的剖面是直角等腰三角形。
6.如权利要求1或2所述的减速装置,其特征在于,
上述圆柱滚子是其直径与轴向长度相等的圆柱滚子。
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