JP2022095205A - 波動歯車装置および波動歯車装置用の軸受部材 - Google Patents

Abstract

【課題】高い傾倒剛性および低い摩擦モーメントと同時に、組立が簡単な波動歯車装置用軸受部材を提供する。【解決手段】ロボット歯車装置用の波動歯車装置で、内輪（２）および外輪（３）を備えた少なくとも１つの軸受部材（１）を有し、内輪（２）と外輪（３）とは分割されて形成され、空間的に内輪（２）と外輪（３）との間には、内部にニードルころ（５）が案内された、軸方向に隣接する２つのスラストアンギュラニードル保持器（４ａ，４ｂ）が配置されている、軸受部材（１）である。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット歯車装置用の波動歯車装置であって、内輪および外輪を備えた少なくとも１つの軸受部材を有しており、空間的に内輪と外輪との間には少なくとも１つの軸受保持器が配置されており、軸受保持器内では転動体が回転するように案内されている、波動歯車装置に関する。さらに本発明は、波動歯車装置用の軸受部材に関する。

独国特許出願公開第１０１３４１９１号明細書から明らかな歯車装置ユニットは、環状ハウジングと、ハウジング内に収容された減速機構とを有している。さらに、歯車装置ユニットは、ハウジングにおいて減速機構の出力部材を回転支承する転がり軸受を有しており、この場合、転がり軸受は、ハウジングに保持された外輪と、出力部材に設けられた内輪と、複数の転動体とを有している。外輪の外周面には雄ねじ山部が設けられているのに対し、ハウジングの内周面には雄ねじ山部に適合する雌ねじ山部が形成されており、外輪はハウジングにねじ締結されている。

本発明の課題は、波動歯車装置ならびに波動歯車装置用の軸受部材を改良して、高い傾倒剛性および低い摩擦モーメントと同時に、簡単な組立が達成されるようにすることにある。この課題は、特許請求項１および特許請求項１０の対象によって解決される。好適な実施形態は、従属請求項、説明および図面から看取することができる。

ロボット歯車装置用の本発明による波動歯車装置は、内輪および外輪を備えた少なくとも１つの軸受部材を有しており、内輪と外輪とは分割されて形成されており、空間的に内輪と外輪との間には、内部にニードルころが案内された、軸方向に隣接する２つのスラストアンギュラニードル保持器が配置されている。言い換えると、軸受部材は、軸方向に隣接する２つのスラストアンギュラニードル軸受列を有しており、各スラストアンギュラニードル軸受列は、内部でニードルころが回転するように案内されたスラストアンギュラニードル保持器から成っている。このように構成された軸受部材を介して、高い力を半径方向ならびに軸方向に伝達することが可能であり、低い摩擦モーメントならびに比較的高い傾倒剛性を達成することができる。特に、波動歯車装置または軸受部材の組立が簡単になる。

軸受部材は、好適には波動歯車装置の出力軸受としてまたは出力軸受の一部として設けられている。好適には、軸受部材は自己保持式の複列スラストアンギュラニードル軸受として形成されており、多数のニードルころが、スラストアンギュラニードル保持器によって互いに離間されて空間的に内輪の外周面と外輪の内周面との間に配置され、転動するようになっている。言い換えると、２つの対称なアンギュラニードル列が軸受部材内に互いに軸方向に隣接して配置されており、この場合、複列スラストアンギュラニードル軸受は、半径方向および両軸方向側から加えられる高い荷重を吸収することができる。複列スラストアンギュラニードル軸受により、軸受部材の高い剛性が得られる。

分割された内輪または分割された外輪の呼称は、内輪が複数の内輪セグメントから形成されていること、または外輪が複数の外輪セグメントから形成されていることを意味する。

１つの実施例では、内輪は、第１の内輪セグメントと第２の内輪セグメントとから成っており、２つのスラストアンギュラニードル保持器が互いにＯ配置で配置されている。特に、内輪セグメントは互いに軸方向に隣接して同軸的に配置されている。この場合、軸受部材を組み立てるときには、まずスラストアンギュラニードル保持器が一体の外輪に挿入され、その後内輪セグメント、すなわち内輪半部が組み込まれる。内輪セグメントは、例えば互いにねじ締結されることができる。

１つの別の実施例では、外輪は、第１の外輪セグメントと第２の外輪セグメントとから成っており、２つのスラストアンギュラニードル保持器が互いにＸ配置で配置されている。特に、外輪セグメントは互いに軸方向に隣接して同軸的に配置されている。この場合、軸受部材を組み立てるときには、まずスラストアンギュラニードル保持器が一体の内輪に挿入され、その後外輪セグメント、すなわち外輪半部が組み込まれる。外輪セグメントは、Ｏ配置と同様にねじ締結によって位置固定されることができる。

特に、軸受部材が一体の内輪と分割された外輪とから形成されている場合には、運転中に生じる遠心力に基づく望ましくない潤滑剤流出から軸受部材を保護する必要がある。

このために、第１の外輪セグメントと第２の外輪セグメントとの間にＯリングが配置されている。Ｏリングは、例えば第１および／または第２の外輪セグメントに設けられた環状溝内に少なくとも部分的に取り付けられており、これによりシール作用が得られるようになっている。

代替的または補足的に、第１の外輪セグメントと第２の外輪セグメントとの間には液体シールが配置されている。液体シールは、Ｏリングと同じ作用を目的とするものであるか、またはシール作用を追加的に支援または改良することができる。

さらに代替的または補足的に、第１および／または第２の外輪セグメントにはかしめ輪郭が形成されており、かしめ輪郭は、それぞれ対向して位置する第１または第２の外輪セグメントに形成された対応輪郭に接触するようになっている。かしめ輪郭は、軸受部材の回転軸線に対して実質的に軸方向または平行に延在しており、外輪セグメント間での半径方向へのオイル流出を防ぐ。かしめ輪郭が第１の外輪セグメントに形成されている場合には、かしめ輪郭は、第２の外輪セグメントに加工成形された対応輪郭に接触することになる。これとは反対に、かしめ輪郭が第２の外輪セグメントに形成されている場合には、かしめ輪郭は、第１の外輪セグメントに形成された対応輪郭に接触することになる。

かしめ輪郭は特に、２つの外輪セグメントの組立中またはねじ締結中に弾性変形かつ／または塑性変形し、これにより、かしめ輪郭と対応輪郭との間の接触面が十分なシール作用を実現するように形成されている。このために、かしめ輪郭は例えば、組立中に弾性変形しかつ／または塑性変形する、鋭角に加工成形された接触尖鋭部を有している。言い換えると、かしめ輪郭は、好適には対応輪郭よりも軟質に形成されている。よって、かしめ輪郭は、対応輪郭に比べて、弾性変形および／または塑性変形に対する抵抗がより小さな材料を有している。

これに対して代替的に、対応輪郭は、かしめ輪郭よりも軟質に形成されている。この場合、対応輪郭は２つの外輪セグメントの組立中またはねじ締結中に弾性変形かつ／または塑性変形し、これにより、かしめ輪郭と対応輪郭との間の接触面が十分なシール作用を実現することができるようになっている。このために、かしめ輪郭が例えばその接触尖鋭部でもって、組立中に弾性変形しかつ／または塑性変形する対応輪郭の表面内に侵入する。加えて、対応輪郭には既に、かしめ輪郭を受容しかつ案内するための刻み目または溝が備えられていてもよい。この場合、対応輪郭とかしめ輪郭との間の接触面は、互いに対応し合うように形成されている。

さらに代替的には、かしめ輪郭と対応輪郭の両方共が軟質に形成されており、その結果、かしめ輪郭ならびに対応輪郭の弾性変形および／または塑性変形により、対応し合う封止用シール面が生じる、ということが考えられる。

１つの代替的または補足的な構成では、空間的に内輪と外輪との間に、少なくとも潤滑剤とポリマとから成る潤滑剤混合物が配置されている。潤滑剤混合物は、シール作用を得るための追加的な構成部材または材料を省くことを可能にする。潤滑剤混合物は、好適には、スラストアンギュラニードル保持器、ニードルころの軌道の領域に、および／またはかしめ輪郭ならびに対応輪郭が設けられている場合にはシール面の領域に、配置されている。潤滑剤混合物は、特に２つの機能を果たす。一方では、波動歯車装置の旋回運転中の潤滑を改良し、他方では、潤滑剤の半径方向への流出を効果的に阻止する。潤滑剤混合物は潤滑剤コンパウンドとも呼ばれ、一般に多孔質ポリマと潤滑剤とから合成されている。代替的に、このような潤滑剤混合物に代えて、グリース潤滑剤、オイル潤滑剤または固形物潤滑剤が使用されてもよい。

波動歯車装置用の本発明による軸受部材は、内輪および外輪を有しており、内輪と外輪とは分割されて形成されており、空間的に内輪と外輪との間には、内部にニードルころが案内された、軸方向に隣接する２つのスラストアンギュラニードル保持器が配置されている。

以下に、本発明を改良する別の手段を、本発明の３つの好適な実施例の説明と共に、４つの図面に基づいてより詳しく示す。同じまたは類似の構成部材には同じ符号が付されている。

第１の実施例に基づく本発明による波動歯車装置用の軸受部材を単純化して示す概略断面図である。 第２の実施例に基づく本発明による軸受部材を単純化して示す概略断面図である。 図２に示した本発明による軸受部材を単純化して示す概略細部断面図である。 第３の実施例に基づく本発明による軸受部材の互いに接触し合う２つの外輪セグメントを具体的に示すために大幅に単純化された概略細部断面図である。

図１～図３では、波動歯車装置（ここには図示せず）用の本発明による軸受部材１は、内輪２および外輪３を有しており、空間的に内輪２と外輪３との間には、内部にニードルころ５が案内された、軸方向に隣接する２つのスラストアンギュラニードル保持器４ａ，４ｂが配置されている。言い換えると、軸受部材１は、本発明では複列スラストアンギュラニードル軸受として形成されており、本発明では互いに軸方向にずらされて配置された２つの転動体列１２ａ，１２ｂを有しており、第１の転動体列１２ａのニードルころ５は、第２の転動体列１２ｂのニードルころ５に対して対称に配置されている。さらに、軸受部材１は、軸受部材１を軸方向においてシールするシール部材１０を有している。

図１に示す第１の実施例では、外輪３が一体に形成されており、内輪２は分割されて、すなわち第１の内輪セグメント２ａと第２の内輪セグメント２ｂとから成るように形成されている。この場合、両スラストアンギュラニードル保持器４ａ，４ｂは、互いにＯ配置（Ｏ－Ａｎｏｒｄｎｕｎｇ）で配置されており、これにより、軸受部材１の組立を簡単にすると共に、軸受部材１の傾倒剛性を高めることができる。このために、スラストアンギュラニードル保持器４ａ，４ｂがまず一体の外輪内に挿入され、次いで両内輪セグメント２ａ，２ｂが組み込まれ、例えば互いにねじ締結される。軸受部材１のこのような構成では、有利には、遠心力の作用に基づき潤滑剤が半径方向外側に向かって流出する恐れがない。

図２～図４では、内輪２が一体に形成されており、外輪３は分割されて、すなわち第１の外輪セグメント３ａと第２の外輪セグメント３ｂとから成るように形成されている。この場合、組立を簡単にするために、両スラストアンギュラニードル保持器４ａ，４ｂは互いにＸ配置（Ｘ－Ａｎｏｒｄｎｕｎｇ）で配置されている。

図２および図３に示す第２の実施例では、第１の外輪セグメント３ａと第２の外輪セグメント３ｂとの間にＯリング６が配置されている。両外輪セグメント３ａ，３ｂは、各１つの軸方向案内部１１ａ，１１ｂを有しており、これらの軸方向案内部１１ａ，１１ｂは、半径方向において互いにオーバラップするように配置されている。本実施例では、第１の外輪セグメント３ａの軸方向案内部１１ａは、半径方向において第２の外輪セグメント３ｂの軸方向案内部１１ｂを包囲している。Ｏリングは、半径方向において両案内部１１ａ，１１ｂの間に配置されており、本発明では第１の外輪セグメント３ａの案内部１１ａに取り付けられている。代替的または補足的に、シール作用を代替または改良するために、第１の外輪セグメント３ａと第２の外輪セグメント３ｂとの間に液体シール（ここには図示せず）を設けることが考えられる。さらに、Ｏリング６の代わりに、外輪セグメント３ａ，３ｂの両案内部１１ａ，１１ｂの間または両外輪セグメント３ａ，３ｂの間にプレス嵌め部を設けることが考えられる。

本発明では、空間的に内輪２と外輪３との間に、少なくとも潤滑剤と多孔質ポリマとから成る潤滑剤混合物７が配置されている。潤滑剤コンパウンドとも呼ばれる潤滑剤混合物は、例えばＯリング等の他のシールと共に使用されてもよいし、追加的なシール無しで別個に使用されてもよく、これにより、製造・保守整備コストが削減される。潤滑剤混合物により潤滑される軸受部材１は、グリースを塗布した標準的な軸受と比較して同一の定格荷重を有しており、実質的にメインテナンスフリーで作動する。潤滑剤混合物は、転動体と軌道との間の転動接触部の汚れに対する追加的なバリヤを形成している。さらに、潤滑剤混合物の方がより良好に軸受部材１と結び付き、これにより、潤滑剤が流出する危険性が低下する。

図４に示す第３の実施例では、第２の外輪セグメント３ｂの第２の案内部１１ｂに、接触尖鋭部として形成されたかしめ輪郭８が形成されており、かしめ輪郭８は、対向して位置する第１の外輪セグメント３ａに形成された対応輪郭９に接触するようになっている。代替的に、かしめ輪郭８は第１の外輪セグメント３ａの第１の案内部１１ａに形成されていてもよく、この場合、対応輪郭９は相応して、第２の外輪セグメント３ｂに形成されている。本発明では、対応輪郭９は、かしめ輪郭８よりも軟質に形成されている。つまり、軸受部材１の組立時に、かしめ輪郭８は軸方向で対応輪郭９内へ侵入し、他方では対応輪郭９は、所望のシール作用を得るために塑性変形するようになっている。代替的に、かしめ輪郭８が対応輪郭９に対して塑性変形するように、かしめ輪郭８が対応輪郭９よりも軟質に形成されていてもよい。さらに代替的には、対応輪郭９は、かしめ輪郭８に対して相補的に形成されていてもよい。言い換えると、対応輪郭９とかしめ輪郭とは、実質的に平面状にまたは湾曲して加工成形されている、互いに対応し合う接触面を有していてよい。例えば、対応輪郭９は凸状の湾曲部を有していてよく、かしめ輪郭８は、これに対応する凹状の湾曲部を有していてよい。

１ 軸受部材
２ 内輪
２ａ，２ｂ 内輪セグメント
３ 外輪
３ａ，３ｂ 外輪セグメント
４ａ，４ｂ スラストアンギュラニードル保持器
５ ニードルころ
６ Ｏリング
７ 潤滑剤混合物
８ かしめ輪郭
９ 対応輪郭
１０ シール部材
１１ａ，１１ｂ 案内部
１２ａ，１２ｂ 転動体列

Claims (10)

1. ロボット歯車装置用の波動歯車装置であって、内輪（２）および外輪（３）を備えた少なくとも１つの軸受部材（１）を有しており、前記内輪（２）と前記外輪（３）とは分割されて形成されており、空間的に前記内輪（２）と前記外輪（３）との間には、内部にニードルころ（５）が案内された、軸方向に隣接する２つのスラストアンギュラニードル保持器（４ａ，４ｂ）が配置されている、波動歯車装置。
2. 前記内輪（２）は、第１の内輪セグメント（２ａ）と第２の内輪セグメント（２ｂ）とから成っており、前記２つのスラストアンギュラニードル保持器（４ａ，４ｂ）は互いにＯ配置で配置されている、請求項１記載の波動歯車装置。
3. 前記外輪（３）は、第１の外輪セグメント（３ａ）と第２の外輪セグメント（３ｂ）とから成っており、前記２つのスラストアンギュラニードル保持器（４ａ，４ｂ）は互いにＸ配置で配置されている、請求項１記載の波動歯車装置。
4. 前記第１の外輪セグメント（３ａ）と前記第２の外輪セグメント（３ｂ）との間には、Ｏリング（６）が配置されている、請求項３記載の波動歯車装置。
5. 前記第１の外輪セグメント（３ａ）と前記第２の外輪セグメント（３ｂ）との間には、液体シールが配置されている、請求項３または４記載の波動歯車装置。
6. 前記第１の外輪セグメント（３ａ）および／または前記第２の外輪セグメント（３ｂ）にはかしめ輪郭（８）が形成されており、該かしめ輪郭（８）は、それぞれ対向して位置する第１の外輪セグメント（３ａ）または第２の外輪セグメント（３ｂ）に形成された対応輪郭（９）に接触するようになっている、請求項３から５までのいずれか１項記載の波動歯車装置。
7. 前記かしめ輪郭（８）は、前記対応輪郭（９）よりも軟質に形成されている、請求項６記載の波動歯車装置。
8. 前記対応輪郭（９）は、前記かしめ輪郭（８）よりも軟質に形成されている、請求項６記載の波動歯車装置。
9. 空間的に前記内輪（２）と前記外輪（３）との間に、少なくとも潤滑剤とポリマとから成る潤滑剤混合物（７）が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の波動歯車装置。
10. 波動歯車装置用の軸受部材（１）であって、内輪（２）および外輪（３）を有しており、前記内輪（２）と前記外輪（３）とは分割されて形成されており、空間的に前記内輪（２）と前記外輪（３）との間には、内部にニードルころ（５）が案内された、軸方向に隣接する２つのスラストアンギュラニードル保持器（４ａ，４ｂ）が配置されている、軸受部材（１）。

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