JP2020159498A - Cross roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外輪と内輪の間に周方向に交互に傾斜方向が変わるようにローラを組み込んだクロスローラ軸受に関する。 The present invention relates to a cross roller bearing in which rollers are incorporated so that the inclination direction alternately changes in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring.
クロスローラ軸受は、外輪の内周面に形成された互いに直交する一対の傾斜軌道面と、内輪の外周面に形成された互いに直交する一対の傾斜軌道面との間に、複数のローラを軸受周方向に交互に傾斜方向が変わるように配したもので、大きなラジアル荷重やスラスト荷重、モーメント荷重を支えることができる軸受として、産業機械、例えばロボット用の減速機等に広く使用されている。 A cross-roller bearing has a plurality of rollers bearing between a pair of inclined race planes formed on the inner peripheral surface of the outer ring and a pair of inclined race planes formed on the outer peripheral surface of the inner ring. It is arranged so that the inclination direction changes alternately in the circumferential direction, and is widely used in industrial machines such as reduction gears for robots as a bearing capable of supporting a large radial load, thrust load, and moment load.
このようなクロスローラ軸受には、ローラとして生産量が多くコスト的に有利な円筒ころを使用し、これに合わせて、外輪および内輪(以下、合わせて「軌道輪」とも称する。)の各傾斜軌道面をその軸方向断面において直線状に形成したものが多い(例えば、特許文献1参照。)。 For such a cross roller bearing, a cylindrical roller, which has a large production volume and is advantageous in terms of cost, is used as a roller, and in accordance with this, each inclination of the outer ring and the inner ring (hereinafter, collectively referred to as "track ring") is used. In many cases, the raceway surface is formed linearly in its axial cross section (see, for example, Patent Document 1).
上記の円筒ころからなるローラを使用したクロスローラ軸受の一例を図5に示す。このクロスローラ軸受は、外輪51および内輪52がそれぞれ一体形成されたもので、その外輪51の内周面に互いに直交するように形成された一対の傾斜軌道面51aと、内輪52の外周面に互いに直交するように形成された一対の傾斜軌道面52aとの間に、円筒ころからなるローラ53を周方向に交互に傾斜方向が変わるように配している。
FIG. 5 shows an example of a cross roller bearing using the above-mentioned roller made of cylindrical rollers. In this cross roller bearing, the
前記外輪51の一対の傾斜軌道面51aは、その軸方向断面において、外輪51の内周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝51bから軸方向両側へ直線状に延び、そのうちの一方の傾斜軌道面51aがローラ53の外周面と直線的に接触している。同様に、前記内輪52の一対の傾斜軌道面52aは、その軸方向断面において、内輪52の外周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝52bから軸方向両側へ直線状に延び、そのうちの一方の傾斜軌道面52aがローラ53の外周面と直線的に接触している。なお、以下の説明では、軌道輪(外輪および内輪)の傾斜軌道面のうち、軸方向断面において、ローラの外周面と接触する方を「負荷側」、ローラの外周面と接触しない方を「非負荷側」と称する。
The pair of inclined
また、ローラ53の軸方向寸法は、互いに対向する外輪51の傾斜軌道面51aと内輪52の傾斜軌道面52aの間の距離よりも小さく形成され、ローラ53の端面と外輪51の非負荷側の傾斜軌道面51aとの間および内輪52の非負荷側の傾斜軌道面52aとの間に隙間ができるようになっている。
Further, the axial dimension of the
ところが、実際には、軸受運転中にローラ53がスキューして(ローラの回転軸が軸受周方向に傾いて)、ローラ53端面の外周部が軌道輪51、52の非負荷側の傾斜軌道面51a、52aに接触することがある。このローラ53のスキューの発生は、回転側の軌道輪の傾斜軌道面における軸方向の周速差に起因すると考えられる。すなわち、例えば、図6に示すように、内輪52回転の場合、その傾斜軌道面52aの周速は大径側となる軸端側で小径側となる軸中央側よりも大きくなるため、ローラ53が内輪52から伝達される速度に軸方向の差が生じ、ローラ53にその軸方向中心付近まわりのモーメントが作用して、ローラ53がスキューすることになる。同様に、外輪51回転の場合は、その傾斜軌道面51aの周速が大径側となる軸中央側で小径側となる軸端側よりも大きくなるため、ローラ53が外輪51から伝達される速度に軸方向の差が生じ、ローラ53がスキューする。
However, in reality, the
そして、ローラ53のスキューによってその端面が軌道輪51、52の非負荷側の傾斜軌道面51a、52aに接触すると、その両者の間で油膜切れが生じ、軸受を円滑に運転できなくなるおそれがある。
When the end face of the
そこで、本発明は、ローラのスキューによる運転トラブルが生じにくいクロスローラ軸受を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cross roller bearing in which operation troubles due to roller skew are unlikely to occur.
本発明は、上記の課題を解決するため、内周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面を有する外輪と、外周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面を有する内輪と、前記外輪の一対の傾斜軌道面と前記内輪の一対の傾斜軌道面との間に、周方向に交互に傾斜方向が変わるように配される複数のローラとを備えたクロスローラ軸受において、前記ローラの外周面には、ローラの軸方向中心位置で軸方向と直交する面に対して非対称なクラウニングが施されており、前記クラウニングは、前記ローラの軸方向断面において、ローラの外周面とローラの最大径を有する仮想円筒面との間の面積がローラの一端側で他端側よりも大きくなるように形成されており、前記ローラは、その一端側を軸受外周側に傾けた状態で配されている構成を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention has an outer ring having a pair of inclined orbital surfaces orthogonal to each other on the inner peripheral surface, an inner ring having a pair of inclined orbital surfaces orthogonal to each other on the outer peripheral surface, and a pair of the outer rings. In a cross roller bearing provided with a plurality of rollers arranged so as to alternately change the inclination direction in the circumferential direction between the inclined raceway surface and the pair of inclined raceway surfaces of the inner ring, the outer peripheral surface of the roller is , Asymmetric crowning is applied to the plane orthogonal to the axial direction at the axial center position of the roller, and the crowning has a virtual outer peripheral surface of the roller and the maximum diameter of the roller in the axial cross section of the roller. The area between the roller and the cylindrical surface is formed to be larger on one end side of the roller than on the other end side, and the roller adopts a configuration in which one end side is tilted toward the outer peripheral side of the bearing. did.
上記の構成によれば、回転側の軌道輪の負荷側の傾斜軌道面について、その傾斜軌道面の周速の大きい側にローラの一端側が接触することになり、その接触面圧が傾斜軌道面の周速の小さい側とローラの他端側との接触面圧よりも小さくなって、ローラが回転側の軌道輪から伝達される速度の軸方向での不均一が緩和されるので、ローラのスキューが抑えられて、ローラの端面が外輪の非負荷側の傾斜軌道面と内輪の非負荷側の傾斜軌道面のいずれにも接触しにくくなり、軸受運転の安定性を向上させることができる。 According to the above configuration, with respect to the load-side inclined raceway surface of the rotating raceway ring, one end side of the roller comes into contact with the side where the peripheral speed of the inclined raceway surface is large, and the contact surface pressure is the inclined raceway surface. It becomes smaller than the contact surface pressure between the side with the smaller peripheral speed and the other end side of the roller, and the non-uniformity of the speed transmitted from the raceway ring on the rotating side of the roller is alleviated. Skew is suppressed, and the end surface of the roller is less likely to come into contact with both the inclined raceway surface on the non-load side of the outer ring and the inclined raceway surface on the non-load side of the inner ring, so that the stability of bearing operation can be improved.
ここで、前記ローラは、その他端側の端部にクラウニングが施されていないものとすることにより、加工コストの低減を図ることができる。 Here, the processing cost can be reduced by assuming that the roller is not crowned at the other end side.
本発明のクロスローラ軸受は、上述したように、ローラの外周面に非対称なクラウニングを施して、ローラが回転側の軌道輪から伝達される速度の軸方向分布が均一化されるようにしたものであるから、ローラのスキューが抑えられ、長期間にわたって円滑な運転を行うことができる。 As described above, the cross roller bearing of the present invention is provided with asymmetric crowning on the outer peripheral surface of the roller so that the axial distribution of the speed transmitted from the raceway ring on the rotating side of the roller is made uniform. Therefore, the skew of the rollers is suppressed, and smooth operation can be performed for a long period of time.
以下、図1乃至図4に基づき本発明の実施形態を説明する。このクロスローラ軸受は、ロボット用の減速機に組み込まれる内輪回転タイプのもので、図1に示すように、内周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面1aを有する外輪1と、外周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面2aを有する内輪2と、外輪1の一対の傾斜軌道面1aと内輪2の一対の傾斜軌道面2aとの間に、周方向に交互に傾斜方向が変わるように配される複数のローラ3とを備えている。その外輪1および内輪2はそれぞれ一体形成されており、ローラ3は隣り合うものと互いに接触する状態、いわゆる総ころ状態で配されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. This cross roller bearing is an inner ring rotation type incorporated in a speed reducer for a robot, and as shown in FIG. 1, an
前記外輪1および内輪2は前述の図5に示した従来のものと同じ構成であり、外輪1の一対の傾斜軌道面1aは、その軸方向断面において、外輪1の内周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝1bから軸方向両側へ直線状に延び、内輪2の一対の傾斜軌道面2aも、その軸方向断面において、内輪2の外周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝2bから軸方向両側へ直線状に延びている。
The
一方、前記ローラ3は、図2(a)に示すように、その外周面に軸方向中心位置で軸方向と直交する面に対して非対称なクラウニングが施されている。そのうち、一端側のクラウニング面3aは、軸方向断面形状が曲率半径Rを有する単一のR形状で、ローラ3の軸方向中心付近から軸端のだらし面3cまでの間に形成されている。そして、他端側のクラウニング面3bは、軸方向断面形状が曲率半径Rを有する単一のR形状である点は一端側のクラウニング面3aと同じであるが、ローラ3の軸方向中心から軸端のだらし面3cまでの範囲のうちの軸端側の半分程度の範囲に形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2A, the
したがって、図2(b)に示すように、ローラ3の軸方向断面において、ローラ3の最大径を有する仮想円筒面Cを考えると、この仮想円筒面Cとローラ3の外周面との間の面積は、ローラ3の一端側の面積S1の方が他端側の面積S2よりも大きくなっている。なお、この図2(b)では、仮想円筒面Cとローラ3の外周面との間の隙間を誇張して描いている。
Therefore, as shown in FIG. 2B, considering the virtual cylindrical surface C having the maximum diameter of the
そして、図1に示すように、ローラ3をその一端側が軸受外周側に傾く状態で配して、内輪2の負荷側の傾斜軌道面2aの軸端側(周速の大きい側)にローラ3の一端側が接触し、その接触面圧が負荷側の傾斜軌道面2aの軸中央側(周速の小さい側)とローラ3の他端側との接触面圧よりも小さくなるようにしている。これにより、図3に示すように、ローラ3が内輪2から伝達される速度の軸方向分布は、ローラの外周面が軌道輪の負荷側の傾斜軌道面と直線的に接触する場合(図6参照)に比べて均一化されるようになっている。
Then, as shown in FIG. 1, the
このクロスローラ軸受は、上記の構成であり、ローラ3の外周面に非対称なクラウニングを施して、ローラ3が内輪2から伝達される速度の軸方向分布が均一化されるようにしたので、ローラ3のスキューが抑えられる。したがって、ローラ3の端面が外輪1の非負荷側の傾斜軌道面1aと内輪2の非負荷側の傾斜軌道面2aのいずれにも接触しにくく、長期間にわたって円滑な運転を行うことができる。
This cross roller bearing has the above configuration, and the outer peripheral surface of the
ここで、上述した図1乃至図3の例では、ローラ3の外周面の一端側と他端側にクラウニング面3a、3bを非対称に形成したが、図4に示す変形例のように、ローラ3の他端側(軸受外方側に配される側)の端部にはクラウニングを施さず、ローラ3外周面の一端側にのみクラウニング面3aを形成するようにしてもよい。この変形例のようにすれば、図1乃至図3の例に比べてローラ3の加工コストの低減を図ることができる。
Here, in the above-described examples of FIGS. 1 to 3, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
例えば、ローラのクラウニング面の軸方向断面形状は、実施形態のような単一のR形状に限らず、ローラの外周面とローラの最大径を有する仮想円筒面との間の面積がローラの一端側で他端側よりも大きくなるように形成されていればよく、複数のR形状を連続させたもの等を採用することができる。 For example, the axial cross-sectional shape of the crowning surface of the roller is not limited to a single R shape as in the embodiment, and the area between the outer peripheral surface of the roller and the virtual cylindrical surface having the maximum diameter of the roller is one end of the roller. It suffices that the side is formed so as to be larger than the other end side, and a plurality of R shapes in succession or the like can be adopted.
また、本発明のクロスローラ軸受は、実施形態のように外輪および内輪をそれぞれ一体形成し、ローラを総ころ状態で配した内輪回転タイプのものに限らず、外輪と内輪のいずれか一方が軸方向に分割されているものや、ローラが保持器によって周方向に等間隔で配されているもの、外輪回転タイプのものにも、もちろん適用することができる。 Further, the cross roller bearing of the present invention is not limited to the inner ring rotation type in which the outer ring and the inner ring are integrally formed and the rollers are arranged in a fully roller state as in the embodiment, and either the outer ring or the inner ring is the shaft. Of course, it can also be applied to those which are divided in the direction, those in which rollers are arranged at equal intervals in the circumferential direction by a cage, and those in which the outer ring rotates.
1 外輪
1a 傾斜軌道面
1b 逃げ溝
2 内輪
2a 傾斜軌道面
2b 逃げ溝
3 ローラ
3a、3b クラウニング面
3c だらし面
C 仮想円筒面
1
Claims (2)
前記ローラの外周面には、ローラの軸方向中心位置で軸方向と直交する面に対して非対称なクラウニングが施されており、前記クラウニングは、前記ローラの軸方向断面において、ローラの外周面とローラの最大径を有する仮想円筒面との間の面積がローラの一端側で他端側よりも大きくなるように形成されており、前記ローラは、その一端側を軸受外周側に傾けた状態で配されていることを特徴とするクロスローラ軸受。 An outer ring having a pair of inclined orbital surfaces orthogonal to each other on the inner peripheral surface, an inner ring having a pair of inclined orbital surfaces orthogonal to each other on the outer peripheral surface, a pair of inclined orbital surfaces of the outer ring, and a pair of inclined orbital surfaces of the inner ring. In a cross-roller bearing provided with a plurality of rollers arranged so as to alternately change the inclination direction in the circumferential direction.
The outer peripheral surface of the roller is subjected to crowning that is asymmetric with respect to the plane orthogonal to the axial direction at the axial center position of the roller, and the crowning is the outer peripheral surface of the roller in the axial cross section of the roller. The area between the roller and the virtual cylindrical surface having the maximum diameter is formed so as to be larger on one end side of the roller than on the other end side, and the roller is in a state where one end side is tilted toward the outer peripheral side of the bearing. A cross roller bearing characterized by being arranged.
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WO2023003231A1 (en) * | 2021-07-22 | 2023-01-26 | 이영근 | High-capacity variable load rolling bearing |
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- 2019-03-27 JP JP2019060837A patent/JP2020159498A/en active Pending
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WO2023003231A1 (en) * | 2021-07-22 | 2023-01-26 | 이영근 | High-capacity variable load rolling bearing |
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