JP2010216591A - Reduction gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、減速装置に関する。 The present invention relates to a reduction gear.
特許文献1に図3に示されるような減速装置103が示されている。
Patent Document 1 discloses a
この減速装置103は、揺動内接噛合遊星歯車構造の揺動減速部104と、直交減速部105と、を備える。
The
揺動減速部104の回転動力は、キャリヤ112から取り出される。回転動力は、ピニオン軸114に形成されたベベルピニオン116と、ベベルピニオン116と噛合するベベルギヤ118(直交伝達構造)により、ベベルギヤ118と一体的に連結される出力軸120から出力される。この従来例では、ピニオン軸114と出力軸120の軸線の傾きは、90度である。
The rotational power of the swing
ここで、ピニオン軸114は、軸受128により支持され、出力軸120は、軸受122により支持されている。軸受122、128の内外輪は、それぞれ別体で組みつけられている。
Here, the
従来、出力軸等の軸受の大きさは、該軸受の受け持つトルクの他、軸受周りの発熱を考慮して決定されている。このため、例えば出力軸等が高速回転する用途等の場合にあっては、より対熱性を向上させる必要があるため、結果として軸受は大きくなってしまっていた。 Conventionally, the size of a bearing such as an output shaft is determined in consideration of heat generated around the bearing in addition to the torque of the bearing. For this reason, for example, in the case where the output shaft or the like rotates at a high speed, it is necessary to further improve the heat resistance, and as a result, the bearing has become larger.
一方、軸受の発熱に対処するために軸受が大型化してしまうのを防止する手法としては、例えば、出力軸の回転速度を制限するとか、もしくはより精度が高い(がたの小さい)軸受を採用して軸の回転を安定させ、軸周りでの発熱自体を抑制する等の手法の採用が考えられる。 On the other hand, as a technique to prevent the bearing from becoming large in order to cope with the heat generation of the bearing, for example, the rotational speed of the output shaft is limited, or a bearing with higher accuracy (smaller rattling) is adopted. Thus, it is conceivable to adopt a technique such as stabilizing the rotation of the shaft and suppressing the heat generation itself around the shaft.
しかし、回転速度の制限は、必ずしも常に採用できるわけではなく、また、精度の高い軸受を採用する手法は、(出力軸の軸受はもともと大型で高コストである上に)一層装置コストを上昇させることになってしまう。 However, the limitation on the rotational speed is not always applicable, and the method of using a highly accurate bearing further increases the cost of the apparatus (in addition to the fact that the output shaft bearing is originally large and expensive). It will be.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、小型で耐熱性があり、且つ剛性の高い軸受によって軸を安定的に支持することをその課題とする。 This invention is made | formed in view of this problem, Comprising: It makes it the subject to support a axis | shaft stably by a small, heat resistant, and highly rigid bearing.
本発明は、第1軸(ピニオン軸)と該第1軸の軸線に対して傾きを有し、該第1軸の動力が伝達される第2軸(出力軸)とを有する減速機構をケーシング内に備える減速装置において、前記第1軸または第2軸を支持するために、内輪と外輪との間に転動体を備えており、前記ケーシングのうち、前記第1軸の少なくとも一部を収容する部分と、前記第2軸の少なくとも一部を収容する部分の接合部が、前記軸受の外輪を兼用される構成とすることにより、上記課題を解決したものである。 The present invention provides a speed reduction mechanism having a first shaft (pinion shaft) and a second shaft (output shaft) having an inclination with respect to the axis of the first shaft and transmitting the power of the first shaft. In the speed reducer provided inside, in order to support the first shaft or the second shaft, a rolling element is provided between the inner ring and the outer ring, and at least a part of the first shaft is accommodated in the casing. The above-mentioned problem is solved by adopting a configuration in which the joint portion between the portion that accommodates at least a part of the second shaft serves as the outer ring of the bearing.
本発明によれば、第1軸とこの軸線に対し傾きを有する第2軸からなる減速機構をケーシング内に備えられている減速装置において、このケーシングの形状を積極的に利用している。即ち、該ケーシングのうち、第1、第2軸の接合部に配置する部分を軸受の外輪として兼用させる。 According to the present invention, the shape of the casing is positively utilized in the reduction gear provided in the casing with the reduction mechanism comprising the first axis and the second axis inclined with respect to the axis. That is, the part arrange | positioned in the junction part of a 1st, 2nd axis | shaft among this casing is used as an outer ring | wheel of a bearing.
これにより、ケーシングのうち、特に剛性の高い部分を軸受の外輪として直接利用できるため、剛性の高い軸受を得ることができ、軸を安定支持できることから発熱も抑えることができる。 Accordingly, a particularly rigid portion of the casing can be directly used as the outer ring of the bearing, so that a highly rigid bearing can be obtained and the shaft can be stably supported, so that heat generation can also be suppressed.
また、ケーシングの一部を直接外輪として利用することにより以下のような相乗効果が得られる。即ち、例えば、本発明では、外輪が減速装置のケーシングと兼用されることにより、外輪とケーシングとの間に部材の境界が存在しない。そのため、転動面部分で生じる熱が円滑にケーシング内を伝わって外部に発散できるため、発生した熱の放熱性能が高い。これにより、外輪がないことと相俟って、従来、熱容量的理由によって、大きくなってしまっていた(大きくせざるを得なかった)軸受をより小型化できる。あるいは、同じ大きさならば、より耐熱性のある軸受とすることができる。 Moreover, the following synergistic effects are acquired by utilizing a part of casing as an outer ring | wheel directly. That is, for example, in the present invention, since the outer ring is also used as the casing of the reduction gear, there is no member boundary between the outer ring and the casing. Therefore, the heat generated in the rolling surface portion can be smoothly transmitted through the casing and dissipated to the outside, so that the heat dissipation performance of the generated heat is high. Accordingly, in combination with the absence of the outer ring, the bearing that has been increased (inevitable to increase) for heat capacity can be reduced in size. Or if it is the same magnitude | size, it can be set as a more heat-resistant bearing.
さらに、軸受の外輪を別体で組み付ける必要がなくなり、軸受の部品点数を低減させることもできる。 Furthermore, it is not necessary to assemble the outer ring of the bearing separately, and the number of parts of the bearing can be reduced.
本発明によれば、小型で耐熱性があり、且つ剛性の高い軸受によって軸を安定的に支持することができる。 According to the present invention, the shaft can be stably supported by a small, heat-resistant, and highly rigid bearing.
まず、本発明の実施形態の一例にかかる減速装置30の概略構成について説明する。 First, a schematic configuration of a reduction gear device 30 according to an example of an embodiment of the present invention will be described.
図1に減速装置30を示す。 FIG. 1 shows a reduction gear 30.
この明細書では、便宜上、図面における上側を「上側」と表現している。下側も同様に図面に基づいて表現する。 In this specification, for convenience, the upper side in the drawing is expressed as “upper side”. The lower side is similarly expressed based on the drawings.
この減速装置30は、ピニオン軸(第1軸)317とピニオン軸317の軸線Xに対して傾きθを有し、ピニオン軸317の動力が伝達される出力軸(第2軸)321を有する構成される減速機構(揺動減速機構31、直交減速機構32)をケーシング368内に備えている。
The reduction gear device 30 includes an output shaft (second shaft) 321 that has an inclination θ with respect to the pinion shaft (first shaft) 317 and the axis X of the
本実施形態において、ピニオン軸317の軸線Xと、出力軸321の軸線Yの傾きθは、直角(90度)である。
In the present embodiment, the inclination θ of the axis X of the
ケーシング368は、鋳造技術を用いて製造されている。このケーシング368は、駆動源(反負荷)側(右側:図1)から負荷側(左側:図1)にかけて順に連結された第1カバー360、第2カバー362、第3カバー364、第4カバー366によって構成されている。このうち、第4カバー366は、外輪形成部366Aと、外輪非形成部366Bと、から構成されている。外部形状は、円筒状の部分(ピニオン軸317挿入部分)とドーム状の部分(出力軸321挿入部分)とから構成されている。第4カバー366の内部は、空洞状となっており、上側、下側に出力軸321を挿入されるための穴が開口されており、右側にピニオン軸317を挿入するための穴が開口されている。
The casing 368 is manufactured using a casting technique. The casing 368 includes a first cover 360, a
なお、第4カバー366の上下に開口された穴には、出力軸321との間に、それぞれ上側にオイルシール370、下側にオイルシール371が設けられており、ケーシング368内部のオイルが外部へ漏れないようにされ、後述するクロスローラ軸受329の潤滑が十分になされている。
The upper and lower holes of the
外輪形成部366Aのピニオン軸317側は、該ピニオン軸317の一部を収容する部分Z1と、出力軸321の一部を収容する部分Z2の接合部366A1となっている(図2参照:後述)。
The
次に、揺動減速機構31の構成について説明する。 Next, the configuration of the swing reduction mechanism 31 will be described.
揺動減速機構31は、モータ軸311と、内歯歯車314と、内歯歯車314に揺動しながら内接噛合する外歯歯車319(319A、319B)と、を備えている。 The swing reduction mechanism 31 includes a motor shaft 311, an internal gear 314, and external gears 319 (319 </ b> A and 319 </ b> B) that mesh with the internal gear 314 while swinging.
モータ軸311には、2つの偏心体312(312A、312B)がキーにより一体的に形成されている。この偏心体312の外周には、ころ340を介して、外歯歯車319が組み込まれている。
Two eccentric bodies 312 (312A, 312B) are integrally formed on the motor shaft 311 with keys. An
各偏心体312の偏心位相は、それぞれ180度ずれており、外歯歯車319の偏心位相差は180度である。
The eccentric phase of each eccentric body 312 is shifted by 180 degrees, and the eccentric phase difference of the
外歯歯車319は、内歯歯車314よりも僅かに少ない歯数を有している。また、外歯歯車319は、該外歯歯車319を貫通する内ピン孔320を備えている。内ピン315は、この内ピン孔320と遊嵌している。この内ピン315の外周には、摺動促進部材として内ローラ324が取り付けられている。
The
また、内ピン315は、キャリヤ316と嵌合されている。このキャリヤ316は、揺動減速機構31の出力部材に相当しており、直交減速機構32の入力軸であるピニオン軸317と連結され、ボルト343によって締結されている。
Further, the inner pin 315 is fitted with the
一方、内歯歯車314は、ピニオン軸317の外周に形成された第2カバー362と、この第2カバー362の内周面に形成される溝341によって保持され、自身によって内歯を構成する複数の外ピン342と、によって構成されている。
On the other hand, the internal gear 314 is held by a
次に、直交減速機構32の構成について説明する。 Next, the configuration of the orthogonal reduction mechanism 32 will be described.
直交減速機構32は、ピニオン軸317、出力軸321を備える直交伝達構造である。このピニオン軸317の先端には、ベベルピニオン326が直切りされている。このベベルピニオン326は、ベベルギヤ325と噛合している。ベベルギヤ325は、内輪335にボルト333により取り付けられ、この内輪335が出力軸321にボルト330により取り付けられることによりベベルギヤ325と出力軸321とは一体的に回転可能となっている。また、ボルト330を取外すことにより、軸受329をケーシング368に組み付けた状態で出力軸321を取り外し可能となる。
The orthogonal reduction mechanism 32 is an orthogonal transmission structure including a
なお、第3カバー364の内周に設置されている軸受327がキャリヤ316を、軸受328がピニオン軸317を回転自在に支持している。また、後述するクロスローラ軸受329が、出力軸321を回転自在に支持している。
A bearing 327 installed on the inner periphery of the
ここで、図2に基づいてクロスローラ軸受329の構成について説明する。
Here, the configuration of the
図2は、上述した減速装置30に組み込んだクロスローラ軸受329の拡大図(図1のIIで囲んだ部分の拡大図)を示す。
FIG. 2 shows an enlarged view (an enlarged view of a portion surrounded by II in FIG. 1) of the
クロスローラ軸受329は、内輪335と外輪336との間にローラ(転動体)337を有している。
The
外輪336は、ケーシング368、具体的には第4カバー366のうち、ピニオン軸317の一部を収容する部分Z1と、出力軸321の一部を収容する部分Z2の接合部366A1に相当する外輪形成部366Aと一体化されている。即ち、外輪形成部366Aが外輪336を兼用している。外輪形成部366Aの出力軸321(詳細には、内輪335)と対峙する側面336Aには、自身の内側に向けて互いに直交する転動面339(339A、339B)が形成されている。この転動面339は、摩耗劣化を抑制し軸受の長期使用を可能にするため、高周波焼き入れ処理がなされている。
The outer ring 336 is an outer ring corresponding to the joint 366A1 of the casing 368, specifically, the portion Z1 that accommodates part of the
具体的には、第1転動面339Aは、側面336Aの任意の位置から斜め軸方向P1に(後述する第2転動面339Bの側に向けて半径方向の内方に45度傾斜した状態で)カットして形成される。
Specifically, the first rolling surface 339A is inclined from the arbitrary position of the
同様に、第2転動面339Bは、側面336Aの他方側から斜め軸方向P2に(第1転動面339Aの側に向けて半径方向の内方に45度傾斜した状態で)カットして形成される。
Similarly, the second rolling surface 339B is cut from the other side of the
一方、内輪335は、円筒状の部材によって形成されている。内輪335の側面335Aには、内輪335自身の内側に向けて互いに直交する転動面338(338A、338B)が形成されている。
On the other hand, the
具体的には、第1転動面338Aは、側面335Aにおける外輪形成部366Aの第1転動面339Aと対峙する位置から斜め軸方向Q1に(後述する第2転動面338Bの側に向けて半径方向の内方に45度傾斜した状態で)カットして形成される。
Specifically, the first rolling surface 338A is directed in the oblique axial direction Q1 from the position facing the first rolling surface 339A of the outer
同様に、第2転動面338Bは、側面335Aにおける外輪形成部366Aの第2転動面339Bと対峙する位置から斜め軸方向Q2に(第1転動面338Aの側に向けて半径方向の内方に45度傾斜した状態で)カットして形成される。
Similarly, the second rolling surface 338B extends in a diagonal axial direction Q2 from the position facing the second rolling surface 339B of the outer
なお、ローラ337は、直径と高さ(ローラ337の軸方向長さ)が同一(厳密には直径の方が高さより僅かだけ小さい)の円柱形で構成され、1個おきに90度向きを変えて組み込まれている。 The roller 337 has a cylindrical shape with the same diameter and height (the axial length of the roller 337) (strictly, the diameter is slightly smaller than the height), and every other roller is oriented at 90 degrees. It is changed and incorporated.
また、内輪335は、その軸方向端部でボルト333を介してベベルギヤ325と連結され、反対側の軸方向端部でボルト330を介して出力軸321に固定されている。
The
次に、減速装置30の作用について説明する。 Next, the operation of the reduction gear device 30 will be described.
モータ軸311の回転によって偏心体312が回転すると、ころ340を介して偏心体312の外周に装着されている外歯歯車319が内歯歯車314に内接しながら揺動回転する。この実施形態では、内歯歯車314が第2カバー362に固定されているため、外歯歯車319はその自由な自転が拘束され、内歯歯車314の内側でほとんど揺動のみを行う。この結果、該内歯歯車314と外歯歯車319との間に両者の歯数差に起因した相対回転が生じる。この相対回転成分が内ピン315を介して減速機構31の出力軸に相当するキャリヤ316に伝達される。キャリヤ316が回転すると、ピニオン軸317とキャリヤ316とがスプライン結合していることにより、キャリヤ316及びピニオン軸317は一体となって回転する。これによりピニオン軸317が回転すると、ピニオン軸317の先端に直切り形成されたベベルピニオン326が回転し、ベベルピニオン326と噛合しているベベルギヤ325が回転する。このベベルギヤ325の回転はそのまま出力軸321に伝達される。
When the eccentric body 312 is rotated by the rotation of the motor shaft 311, the
即ち、ベベルピニオン326及びベベルギヤ325からなる一対の傘歯車(直交伝達構造)により、所定の減速比でもって回転動力を直角方向(90度)に変換することができる。 That is, a pair of bevel gears (orthogonal transmission structure) including a bevel pinion 326 and a bevel gear 325 can convert rotational power into a right angle direction (90 degrees) with a predetermined reduction ratio.
なお、内輪335は、ベベルギヤ325に固定されているため、ベベルギヤ325と同一の回転速度で回転する。
Since the
次に、クロスローラ軸受329の作用について説明する。
Next, the operation of the
クロスローラ軸受329の外輪336は、第4カバー366の外輪形成部366Aに形成されている。
The outer ring 336 of the
これにより、クロスローラ軸受329の外輪336を装置部品と別体で組み付ける必要がなくなり、クロスローラ軸受329の部品点数を低減させることができる。この結果、減速装置30全体の製造コストを低減させることができ、減速装置30の構造を簡略化させることができる。
Thereby, it is not necessary to assemble the outer ring 336 of the
また、第4カバー366の外部形状は、上述した通りであることから、外部空間と接する表面積が広いため、上述した軸受329の外輪336を第4カバー366と兼用させることの効果と相俟って、クロスローラ軸受329で発生する熱が、第4カバー366内部を通過し、外部空間へ放熱されやすくなる。この結果、軸受329が熱により劣化がしにくくなり、長期使用を可能にし、減速装置30のメンテナンス周期の長期化を図ることができる。
In addition, since the external shape of the
本実施形態では、ピニオン軸(第1軸)317と出力軸(第2軸)321の傾きθが直角(90度)であり、接合部366A1は、ピニオン軸317の軸方向の一部を収容する部分Z1を有しているだけでなく、出力軸321の軸方向の一部を収容する部分Z2を有している。即ち、軸受329の外輪336として機能する部位の断面積が大きい。これにより、出力軸321の軸方向の一部を収容する部分Z2の長さが、ピニオン軸317の軸方向の強度を補強する。また、ピニオン軸317の軸方向の一部を収容する部分Z1の長さが、出力軸(第2軸)321の軸方向の強度を補強する。この結果、クロスローラ軸受329の外輪336の剛性を高めることができる。
In this embodiment, the inclination θ of the pinion shaft (first shaft) 317 and the output shaft (second shaft) 321 is a right angle (90 degrees), and the joint 366A1 accommodates a part of the
これにより、出力トルクを安定して出力することができるとともに、出力軸321の出力側から入力される危険性がある予期せぬ外力にも対応することができる。また、クロスローラ軸受329の耐久性を向上させることができるため、クロスローラ軸受329の長寿命化を図ることができる。
As a result, the output torque can be output stably, and an unexpected external force that can be input from the output side of the output shaft 321 can be dealt with. Further, since the durability of the
また、本実施形態では、上述したクロスローラ軸受329を出力軸321に取り付けている。出力軸321には、入力軸であるピニオン軸317にかかるトルクよりも大きなトルクが負荷される。
In the present embodiment, the above-described
このため、上述した剛性の高い外輪336を有するクロスローラ軸受329により、出力軸321の方を支持する実益がある。
Therefore, there is an actual advantage of supporting the output shaft 321 by the
以上のことから、本発明を用いることにより、小型で耐熱性があり、且つ剛性の高い軸受329によって出力軸321を安定的に支持することができる。 From the above, by using the present invention, the output shaft 321 can be stably supported by the bearing 329 that is small, heat-resistant, and highly rigid.
ところで、通常用いられるクロスローラ軸受(別体で装置に組み付けるタイプ)は、軸方向における出力軸321の移動規制をしつつ、一連で構成することにより、軸方向のコンパクト化を図ることができるという利点を有している。 By the way, normally used cross roller bearings (types separately assembled in the apparatus) can be made compact in the axial direction by constituting a series while restricting the movement of the output shaft 321 in the axial direction. Has advantages.
本実施形態にかかるクロスローラ軸受329は、通常のクロスローラ軸受が有する利点を保持しつつ、上述した本発明特有の利点を有している。
The
なお、本実施形態では、ケーシングと兼用した外輪を有するクロスローラ軸受は出力軸を支持するために用いられているが、ピニオン軸を支持するために用いてもよい。さらに、減速機構のピニオン軸と出力軸の軸線の傾きは、直角(90度)でなくてもよい(0度<θ<360度)。 In the present embodiment, the cross roller bearing having the outer ring that also serves as the casing is used to support the output shaft, but may be used to support the pinion shaft. Further, the inclination of the axis of the pinion shaft and the output shaft of the speed reduction mechanism may not be a right angle (90 degrees) (0 degree <θ <360 degrees).
本実施形態では、ケーシングをクロスローラ軸受の外輪として使用しているが、玉軸受、ニードル軸受、またはアンギュラローラ軸受の外輪としても使用することができ、同様の効果を得ることができる。また、ケーシングには、上述した軸受の外輪を1つ設けるに留まらず、複数個設け、被支持体を複数箇所で支持してもよい。 In this embodiment, the casing is used as an outer ring of a cross roller bearing, but it can also be used as an outer ring of a ball bearing, a needle bearing, or an angular roller bearing, and a similar effect can be obtained. Further, the casing is not limited to the one outer ring of the bearing described above, and a plurality of the outer rings may be provided to support the supported body at a plurality of locations.
30…減速装置
317…ピニオン軸(第1軸)
321…出力軸(第2軸)
329…クロスローラ軸受
335…内輪
336…外輪
337…ローラ(転動体)
360、362、364、366…第1〜第4カバー
366A…外輪形成部((ケーシングの)接合部)
368…ケーシング
X…ピニオン軸の軸線
Y…出力軸の軸線
θ…ピニオン軸と出力軸の軸線の傾き
Z1…ピニオン軸の一部を収容する部分の長さ
Z2…出力軸の一部を収容する部分の長さ
30 ...
321 ... Output shaft (second axis)
329 ...
360, 362, 364, 366... 1st to
368 ... Casing X ... Axis line of pinion shaft Y ... Axis line of output shaft θ ... Inclination of axis line of pinion shaft and output shaft Z1 ... Length of a portion that accommodates a part of pinion shaft Z2 ... A portion of an output shaft is accommodated Part length
Claims (2)
前記第1軸または第2軸を支持するために、内輪と外輪との間に転動体を有する軸受を備えており、
前記ケーシングのうち、前記第1軸の少なくとも一部を収容する部分と、前記第2軸の少なくとも一部を収容する部分の接合部が、前記軸受の外輪を兼用している
ことを特徴とする減速装置。 In a speed reducer provided with a speed reduction mechanism in a casing having a first axis and a second axis having an inclination with respect to the axis of the first axis and the power of the first axis being transmitted,
In order to support the first shaft or the second shaft, a bearing having a rolling element is provided between the inner ring and the outer ring,
Of the casing, a joint portion of a portion that accommodates at least a part of the first shaft and a portion that accommodates at least a portion of the second shaft also serves as an outer ring of the bearing. Reducer.
前記軸受が、クロスローラ軸受である
ことを特徴とする減速装置。 In claim 1,
The speed reducing device, wherein the bearing is a cross roller bearing.
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