CS229983B1

CS229983B1 - Single row flexible ball bearing for wave speed wave generators

Info

Publication number: CS229983B1
Application number: CS827163A
Authority: CS
Inventors: Karel Doubal; Josef Hnevsa
Original assignee: Karel Doubal; Josef Hnevsa
Priority date: 1982-10-07
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1984-07-16
Also published as: SU1302042A1

Abstract

Vynález se týká pružného jednořadého kuličkového ložiska určeného k uložení generátoru vln vlnových reduktorů otáček. Ložisko sestává z vnějšího kroužku, vnitřního kroužku a jedné řady kuliček, vzájemně oddělených klecí. Podstata vynálezů spočívá v tom, že podélný profil vnějšího kroužku ložiska je tvořen střední obdélníkovou části, na kterou v osovém směru ložiska navazuje z každé strany aspoň jedna lichoběžníková část, přičemž oběžná dráha pro kuličky je vytvořena ve střední obdélníkové části vnějšího kroužku ložiska. Využití vynálezu je vhodné zejména v odvětví průmyslových robotů a manipulátorů.The invention relates to a flexible single-row ball bearing intended for mounting the wave generator of wave speed reducers. The bearing consists of an outer ring, an inner ring and one row of balls, separated from each other by a cage. The essence of the inventions lies in the fact that the longitudinal profile of the outer ring of the bearing is formed by a central rectangular part, to which at least one trapezoidal part is connected on each side in the axial direction of the bearing, while the orbit for the balls is formed in the central rectangular part of the outer ring of the bearing. The use of the invention is particularly suitable in the field of industrial robots and manipulators.

Description

Vynález se týká pružného kuličkového ložiska jednořadého určeného pro generátory vln vlnových reduktorů otáček, zvláště pro vysoké provozní otáčky, zejména do reduktorů s generátory deformaci.The invention relates to a single row flexible ball bearing intended for wave generators of wave speed reducers, in particular for high operating speeds, in particular to reducers with deformation generators.

Ložisko pracuje jako zdroj deformace harmonického kola. Vnitřní kroužek je trvale zdeformován do přibližně eliptického tvaru nasazením na čep generátoru deformaci a přes kuličky se deformace přenáší na vnější kroužek, který je uchycen v harmonickém kole. Při otáčení vnitřního kroužků se přenáší změna směru maximální deformace na vnější kroužek, který se otáčí mnohem pomaleji, a to shodně s harmonickým kolem. V důsledku to ho dochází k jeho cyklickému ohybovému namáhání. Dosud používaná pružná kuličková ložiska pro generátory vln vlnových reduktorů otáček pozůstávají z vnějšího a vnitřního kroužku obdélníkového profilu, ve kterém je vytvořena oběžná dráha, z kuliček a z klece vedené v důsledku deformace kroužků neurčitě jednak na kuličkách, jednak na nákružcich vnějšího a vnitřního kroužku současně. Nevýhodou tohoto provedeni je velká tuhost vnějšího kroužku, zejména při větších šířkách ložiska, a tim malá účinnost reduktoru a nemožnost pracovat při vysokých otáčkách v důsledku nedostatečného a neurčitého vedeni klece. Proto jejich využiti v praxi je převážně pro otáčky do 3 500 min”¹· Při vyšších otáčkách dochází ke kmitání kleče, které vede k rozkmitání celého ložiska a převodového mechanismu. Obdélníkový profil kroužků nedává nejvhodnější podmínky pro ohybová a kontaktní napětí, v důsledku čehož dochází k rychlé únavě materiálu vnějšího kroužku ložiska a harmonického kola reduktoru .The bearing works as a source of harmonic wheel deformation. The inner ring is permanently deformed to an approximately elliptical shape by fitting the deformation pin on the generator pin and through the balls the deformation is transferred to the outer ring, which is mounted in a harmonic wheel. As the inner rings rotate, the change of maximum deformation direction is transmitted to the outer ring, which rotates much more slowly, in accordance with the harmonic wheel. As a result, it is subjected to its cyclic bending stress. The flexible ball bearings used to date for waveforms of the speed reducers consist of the outer and inner rings of the rectangular profile in which the raceway is formed, the balls and the cage guided indefinitely on the balls and on the outer and inner rings simultaneously. The disadvantage of this embodiment is the high rigidity of the outer ring, especially at larger bearing widths, and thus the low efficiency of the reducer and the impossibility to operate at high speeds due to insufficient and indeterminate cage guidance. Therefore, their use in practice is mainly for speeds up to 3500 rpm ” ¹ · At higher speeds the oscillation of the knee occurs, which leads to the vibration of the entire bearing and gear mechanism. The rectangular profile of the rings does not give the best conditions for bending and contact stresses, resulting in rapid fatigue of the outer bearing ring material and the harmonic reducer wheel.

Uvedené nevýhody dosavadních provedeni odstraňuje ve značné miře pružné kuličkové ložisko jednořadé sestávající z vněj229 983 šího kroužku, vnitřního kroužku a jedné řady kuliček, s výhodou vzájemně oddělených kleci podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom. že podélný profil vnějšího kroužku ložiska je tvořen střední obdélníkovou části, na kterou v osovém směru ložiska navazuje z každé strany nejméně jedna lichoběžníková část. přičemž oběžná dráha pro kuličky je vytvořena ve střední obdélníkové části vnějšího kroužku. Další podstatou vynálezu je to. že strana lichoběžníkové části podélného profilu vnějšího kroužku ložiska přivrácená k ose ložiska je vypuklá. Další podstatou vynálezu je to, že strana lichoběžníkové části podélného profilu vnějšího kroužku ložiska přivrácená k ose ložiska je vydutá. Další podstata vynálezu je v tom, že šířka střední obdélníkové části podélného profilnu vnějšího kroužku ložiska je nejméně rovna šířce oběžné dráhy vnějšího kroužku ložiska. Další podstatou vynálezu je to, že od osy ložiska odvrácená část obrysu podélného profilu vnějšího kroužku ložiska je vypuklá. Další podstatou vynálezu je to, že od osy ložiska odvrácená část obrysu podélného profilu vnějšího kroužku ložiska je alespoň na jednom svém konci lomená k ose ložiska. Další podstata vynálezu spočívá v tom, že od osy ložiska odvrácená lomená část obrysu podélného profilu vnějšího kroužku ložiska je vypuklá. Další podstata vynálezu je v tom, že alespoň jeden konec od osy ložiska odvrácené části obrysu podélného profilu vnějšího kroužku hžiska je ukončen zaoblením. Další podstata vynálezu spočívá v tom, že oběžná dráha vnějšího kroužku ložiska má hloubku menší, než je vzdálenost neutrální osy podélného profilu vnějšího kroužku ložiska od plochy jeho nejmenšího průměru. Další podstatou vynálezu je to, že vnitřní kroužek ložiska má hloubku oběžné dráhy větší než je vzdálenost neutrální osy profilu vnitřního kroužku ložiska od plochy jeho největšího průměru. Další pods tata vynálezu spočívá v tom, že klec je uspořádána svým vnitřním válcovým otvorem točně na válcové ploše souosé s osou ložiska a upravené vně ložiska.These disadvantages of the prior art are avoided to a large extent by a flexible single-row ball bearing consisting of an outer ring, an inner ring and one row of balls, preferably separated from each other by the cages according to the invention, the essence of which is. The longitudinal profile of the outer ring of the bearing is formed by a central rectangular part, to which at least one trapezoidal part adjoins on each side in the axial direction of the bearing. wherein the ball raceway is formed in the central rectangular portion of the outer ring. Another object of the invention is that. wherein the side of the trapezoidal portion of the longitudinal profile of the outer bearing ring facing the bearing axis is convex. It is a further object of the invention that the side of the trapezoidal portion of the longitudinal profile of the bearing outer ring facing the bearing axis is concave. It is a further object of the invention that the width of the central rectangular portion of the longitudinal profile of the outer ring of the bearing is at least equal to the width of the raceway of the outer ring of the bearing. A further object of the invention is that the bearing part facing away from the longitudinal profile of the outer ring of the bearing is convex. A further object of the invention is that the bearing part of the longitudinal profile of the outer ring of the bearing facing away from the bearing axis is kinked at least at one end to the bearing axis. A further feature of the invention is that the angled portion of the contour of the longitudinal profile of the bearing outer ring is convex. It is a further object of the invention that at least one end of the longitudinal profile of the longitudinal profile of the outer ring of the center of the bearing is remote from the bearing axis and is rounded off. A further feature of the invention is that the race of the outer race of the bearing has a depth less than the distance of the neutral axis of the longitudinal profile of the outer race of the bearing from the area of its smallest diameter. Another aspect of the invention is that the bearing inner ring has a raceway depth greater than the distance of the neutral axis of the bearing inner ring profile from the area of its largest diameter. Another object of the invention is that the cage is arranged by its internal cylindrical bore in a turntable on a cylindrical surface coaxial with the bearing axis and arranged outside the bearing.

Provedení ložiska podle vynálezu umožňuje dosáhnout vysokou účinnost reduktoru a vysokou životnost vlastního ložiska i ozubení harmonického kola. Spolehlivé vedeni klece umožňuje chod reduktoru při vysokých provozních otáčkách, čímž je umožněno při pojeni reduktoru přímo na vysokootáčkový elektromotor bez před3The design of the bearing according to the invention makes it possible to achieve a high efficiency of the reducer and a long service life of the bearing itself and the toothing of the harmonic wheel. Reliable cage guidance allows the reducer to run at high operating speeds, making it possible to connect the reducer directly to the high-speed electric motor without pre-rotation.

229 983 chozí eedukce otáček čelním převodem, čímž dojde ke zmenšeni rozměrů a sníženi*hmotnosti celého redaktoru. Vnější kroužek ložiska s okrajovými částmi lichoběžníkového profilu zajišťuje dostatečnou oporu pro ozubení harmonického kola při zmenšené tuhosti. Lichoběžníkové krajové části vnějšího kroužku ložiska ss lépe přizpůsobují deformacím harmonického kola s ozubením, v důsledku čehož'se snižuje napětí v harmonickém kole a zvyšuje se jeho životnost. Odlehčení vnější válcové plochy vnějšího kroužku ložiska lomením nebo zaoblením profilu směrem k ose ložiska dále snižuje hranové napětí ve styku vnějšího kroužku s harmonickým kolem.229 983 is an in-line reduction in spur speed, reducing the size and weight * of the entire editor. The outer ring of the bearing with the trapezoidal edge sections provides sufficient support for the toothing of the harmonic wheel at reduced stiffness. The trapezoidal marginal portions of the outer ring of the DC bearing better adapt to the deformations of the toothed gear, thereby reducing tension in the gear and increasing its service life. Relieving the outer cylindrical surface of the outer race of the bearing ring by breaking or rounding the profile towards the bearing axis further reduces the edge stresses at the outer ring contact with the harmonic wheel.

Přiklad provedení pružného kuliškového ložiska jednořadého podle vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech. Obr. 1 představuje částečný nárysný řez ložiskem, obr. 2 částečný řez možným provedením vnějšího kroužku ložiska, obr. 3 částečný řez dalším možným provedením vnějšího kroužku ložiska a obr. 4 částečný řez jiným možným provedením vnějšího kroi&u ložiska.An exemplary embodiment of a flexible single-row ball bearing according to the invention is shown in the accompanying drawings. Giant. Fig. 1 is a partial cross-sectional view of a bearing; Fig. 2 is a partial cross-sectional view of a possible embodiment of an outer bearing ring; Fig. 3 is a partial cross-sectional view of another possible embodiment of an outer bearing ring;

Ložisko na obr. 1 sestává z vnějšího kroužku JL» vnitřního kroužku 2 a řady kuliček 11, vzájemně oddělených v kapsách klece 10. Podélný profil vnějšího kroužku _1 ložiska je složen ze střední obdélníkové části 3 a ze dvou okrajových lichoběžníkových části 4. Ve střední obdélníkové části 3 podélného profilu vnějšího kroužku 2 ložiska je vytvořena oběžná dráha 5 pro kuličky 11. Ve znázorněném provedeni je šířka střední obdélníkové části 3 podélného profilu vnějšího, kroužku jlBiožiska větší než šířka _s oběžné dráhy 5 vnějšího kroužku JL ložiska. U jiného možného provedení se může šířka střední obdélníkové části 3 podélného profilu vnějšího kroužku 1 ložiska rovnat šířce £ oběžné dráhy 5 vnéjšiho kroužku _1 ložiska. Hloubka h^ oběžné dráhy 5 vnějšího kroužku 1 ložiska je menší než vzdálenost neutrální osy podélného profilu vnějšího kroužku _1 ložiska od plochy 6 jeho nejmenšiho průměru. Oběžná dráha 8 vnitřního kroužku 2 ložiska má hloubku h₂ větší než je vzdálenost e₂ neutrální osy x₂ profilu vnitřního kroužku 2 ložiska od plochy 9 jeho největšího průiěěru. Strana lichoběžníkové části 4 podél229 983 ného profilu vnějšího kroužku 3. ložiska přivrácená k ose o ložiska je ve znázorněném provedeni přímková, může však být vytvořena i jako vypuklá nebo vydutá. Od osy o ložiska odvrácená část obrysu podélného profilu vnějšího kroužku ^1 ložiska je přímková, rovnoběžná s osou o ložiska. Na jednom jejím konci je provedeno zaobleni 7. Klec 10 ložiska je uložena svým vnitř nim válcovým otvorem točně na válcové vodici ploše 12, vytvořené vně ložiska, s výhodou na čepu generátoru.The bearing in Fig. 1 consists of an outer ring 11 of inner ring 2 and a row of balls 11 separated from each other in the pockets of the cage 10. The longitudinal profile of the outer ring 1 of the bearing is composed of a central rectangular portion 3 and two peripheral trapezoidal portions 4. In the embodiment shown, the width of the central rectangular portion 3 of the outer ring of the bearing is greater than the width of the race of the outer ring of the bearing. In another possible embodiment, the width of the central rectangular portion 3 of the longitudinal profile of the outer bearing ring 1 may be equal to the width δ of the raceway 5 of the outer bearing ring 1. The depth h of the raceway 5 of the outer ring 1 of the bearing is smaller than the distance of the neutral axis of the longitudinal profile of the outer ring 1 of the bearing from the surface 6 of its smallest diameter. The raceway 8 of the bearing inner ring 2 has a depth h ₂ greater than the distance e _{2 of the} neutral axis x _{2 of the} profile of the inner bearing ring 2 from the surface 9 of its largest diameter. The side of the trapezoidal portion 4 along the bearing profile outer bearing ring 229 983 facing the bearing axis is straight in the embodiment shown, but may also be convex or concave. The bearing part facing away from the bearing axis longitudinal profile of the bearing outer ring 41 is straight, parallel to the bearing axis. A rounding 7 is provided at one end thereof. The bearing cage 10 is supported by its inner cylindrical bore on a cylindrical guide surface 12 formed outside the bearing, preferably on the generator pin.

Na obr. 2 je znázorněno jiné možné provedeni vnějšího kroužku 1 ložiska, u něhož od osy o ložiska odvrácená část obrysu podélného profilu vnějšího kroužku JL ložiska je přímková a není zakončena zaobleFIG. 2 shows another possible embodiment of the bearing outer ring 1, in which a part of the longitudinal profile of the outer bearing ring LL that faces away from the bearing axis is straight and is not rounded off

Od osy o ložiska odvrácená část obrysu podélného profili vnějšího kroužku J. ložiska může být vytvořena i jako vypuklá, nebo může být na jednom, případně na obou svých koncích lomená k ose _o ložiska, jak je znázorněno na obr. 3. Další možné provedení vnějšího kroužku 1 ložiska je uvedeno na obr. 4. V tomto případě je od osy ό ložiska odvrácená část obrysu podélného profilu vnějšího kroužku ,1 ložiska na jednom konci lomená k ose o ložiska a na druhém konci zakončená zaoblením 7.The bearing part facing away from the bearing axis of the longitudinal profile of the outer ring J. The bearing may also be convex, or may be kinked at one or both of its ends to the bearing axis, as shown in FIG. The bearing ring 1 is shown in Fig. 4. In this case, the bearing axis longitudinal profile contour is turned away from the bearing axis ό, 1 bearing at one end is angled to the bearing axis and terminated at the other end by rounding 7.

Vnitřní kroužek 2 po nasazení na čep generátoru deformaci zaujme přibližně eliptický tvar, který se přes kuličky 11 přenese na vnější kroužek 3.· Při otáčeni vnitřního kroužku 2 se přenáší změna směru maximální deformace na vnější kroužek 1, který se stáčí mnohem pomaleji než vnitřní kroužek 2, a to úměrně převodovému poměru reduktcru.The inner ring 2, when fitted to the generator pin, assumes an approximately elliptical shape, which is transferred to the outer ring 3 through the balls 11. · When the inner ring 2 is rotated, the maximum deformation direction is transmitted to the outer ring 1 which rotates much slower 2, in proportion to the transmission ratio of the reductor.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

229 983

and. Flexible single row bearing for wave generators of wave speed reducers consisting of an outer ring, an inner ring and one row of balls, preferably separated from each other by a cage, characterized in that the longitudinal profile of the outer bearing ring (1) is formed by a central rectangular part (3); to which at least one trapezoidal portion (4) adjoins on each side in the axial direction of the bearing, the race (5) for the balls (11) being formed in the central rectangular portion (3) of the outer ring (i).

Single-row flexible ball bearing according to claim 1, characterized in that the side of the trapezoidal portion (4) of the longitudinal profile of the bearing outer ring (1) facing the bearing axis (o) is convex.

Single-row flexible ball bearing according to claim 1, characterized in that the side of the trapezoidal portion (4) of the longitudinal profile of the bearing outer ring (1) facing the bearing axis (o) is concave.

A single row flexible ball bearing according to claim 1, characterized in that the width of the central rectangular portion (3) of the longitudinal profile of the outer bearing ring (1) is at least equal to the width (s) of the raceway (5) of the outer bearing ring (1).

Single-row flexible ball bearing according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a part of the longitudinal profile of the bearing outer ring (1) which faces away from the bearing axis (o) is convex.

Single-row flexible ball bearing according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the bearing part (o) facing away from the longitudinal profile of the bearing outer ring (1) is angled at least at one end to the bearing axis (o).

Single-row flexible ball bearing according to claim 6, characterized in that the angular section of the longitudinal profile of the bearing outer ring (1) facing away from the bearing ace (o) is convex.

229 983

β.

Single row flexible ball bearing according to one of Claims 1 to 7, characterized in that at least one end from the bearing axis (o) of the longitudinal profile contour of the longitudinal profile of the bearing outer ring (1) is terminated by a rounding (7).

Single-row flexible ball bearing according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the raceway (5) of the outer bearing ring (1) has a depth (h ^) less than the distance (e ^) of the neutral axis (x ^) the bearing ring (1) from the surface (6) of its smallest diameter.

Single-row flexible ball bearing according to claim 1, characterized in that the bearing inner ring (2) has a raceway depth (h ₂ ) greater than the distance (e ₂ ) of the neutral axis (x ₂ ) of the inner ring profile (2). ) bearing from the surface (9) of its largest diameter.

Single-row flexible ball bearing according to claim 1, characterized in that the cage (10) is arranged by its internal cylindrical bore on a cylindrical surface (12) by a coaxial bearing (o) of the bearing and arranged outside the bearing.