JP2022517515A - 高精度ギヤボックス - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの被潤滑ユニット（４０，５２，６４）を備える高精度ギヤボックス（１）であって、被潤滑ユニット（４０，５２，６４）は、第１要素（４２，５４，６６）と第２要素（４４，５６，６８）とを備え、第１要素（４２，５４，６６）および第２要素（４４，５６，６８）は、互いに対して回転するように構成され、空間（４８，６０，７２）が、第１要素（４２，５４，６６）と第２要素（４４，５６，６８）との間に形成され、空間（４８，６０，７２）は、第１要素および第２要素（４４，５６，６８）を潤滑するためのオイルを染み込ませられた高分子材料（５０，６２，７４）で充填される高精度ギヤボックス（１）。

Description

本発明は、請求項１に記載の高精度ギヤボックスに関し、高精度ギヤボックスは、少なくとも１つの被潤滑ユニットを備え、被潤滑ユニットは、互いに対して回転する第１要素と第２要素とを備える。

高精度ギヤボックスは、例えば多関節ロボットに使用され得る。
高精度ギヤボックスは、非常にコンパクトであり、潤滑などの付加的な機能のための最小限の空間を提供する。
したがって、高精度なギヤボックス内の軸受に潤滑剤を供給することは困難である。
この事実は、最初に充填されたオイルまたはグリースがある程度軸受から流出した後に、さらに問題となり得る。

付加的には、高精度ギヤボックスは、固定位置に、例えば多関節ロボットの軸１および２に、または工作機械のテーブルの下に、度々搭載される。
これらの位置は、例えば重力または遠心力により潤滑剤が軸受から流出し、また、潤滑剤を軸受に戻す力またはエネルギーがないという状況を導き得る。

したがって、潤滑される必要があるユニットを備える高精度ギヤボックスでは、このようなユニットの適切な潤滑を提供する必要がある。
今日、この問題は油溜潤滑により解決され得る。
これは、被潤滑ユニットがオイルまたは他の潤滑剤に浸されることを意味し、この潤滑がユニット、例えば軸受を潤滑するために十分であることが望まれる。

したがって、本発明の課題は、改善された十分な潤滑を有する高精度ギヤボックスを提供することである。

この課題は、請求項１に記載の高精度ギヤボックスにより解決される。

高精度ギヤボックスは、少なくとも１つの被潤滑ユニットを備え、被潤滑ユニットは、第１要素と第２要素とを備え、第１要素および第２要素は、互いに対して回転するように構成され、空間が、第１要素と第２要素との間に形成される。
第１要素および第２要素が互いに対して回転するとき、これらの要素の間の空間は、回転を促し、回転要素での損傷を回避するために、潤滑を必要とする。

上記で説明されるように、通常使用される高精度ギヤボックスでは、このようなユニットは、オイルなどの標準の潤滑剤を使用して潤滑されていた。
しかしながら、このような潤滑剤は重力または遠心力によりユニットから流出する傾向があるので、本願明細書で説明される高精度ギヤボックスは、このようなユニットを潤滑する異なる方法を使用する。
第１要素と第２要素との間の空間は、第１要素および第２要素を潤滑するためのオイルを染み込ませられた高分子材料で充填される。
第１要素および第２要素を潤滑するために高分子材料を使用することの利点は、高分子材料が重力または遠心力により空間から流出せず、したがって、第１要素および第２要素の潤滑は、高精度ギヤボックスの寿命および／または被潤滑ユニットの寿命の間、確保され得ることである。

高分子材料は剛性を有し、被潤滑ユニットから流れ出ない。
これは、高分子材料に含まれたオイルが、不利な位置にあるときおよび時間が経過したときであっても、被潤滑ユニットから流出することに抵抗することを意味する。
したがって、被潤滑ユニット内に、潤滑剤、すなわちオイルを保持するための特別な維持機構を必要としない。

したがって、提供される高精度ギヤボックスは、被潤滑ユニットの潤滑が高精度ギヤボックスの寿命の間存在し、再潤滑が不要であるという利点を提供する。

さらに、高精度ギヤボックスで通常使用される軸受は、例えば歯車構成要素の摩耗などからの粒子の侵入に悩まされ得る。
このような粒子の侵入を回避するために、ユニットはこれまで、例えばカバーを使用して、ギヤ空間から分離されていた。

本願明細書で説明される高精度ギヤボックスでは、第１要素と第２要素との間の空間に充填されている高分子材料が環境に対する空間のシールのように機能し得るため、被潤滑ユニットへの粒子の侵入は回避され得る。
これは、ギヤの摩耗から生じ得る粒子が、被潤滑ユニットへ侵入できないことを意味する。
付加的には、完全に内部空間を充填することにより、ギヤからの粒子が混入した潤滑剤が被潤滑ユニットに侵入し得ることが防止される。
ユニットは、粒子の侵入に対して、カバーまたはシールのような別体の構成要素により保護される必要がない。

実施形態によると、高分子材料は、微細孔を含む多孔質構造を有し、微細孔はオイルで充填される。

さらなる実施形態によると、被潤滑ユニットは、高精度ギヤボックスの軸受ユニットであり、第１要素は、少なくとも１つの内輪であり、第２要素は、少なくとも１つの外輪であり、転動要素は、内輪と外輪との間に配置され、空間は、内輪と外輪との間に形成される転動室であり、高分子材料は、転動要素または内輪もしくは外輪の軌道を潤滑するために構成される。

高分子材料は、潤滑オイルを染み込ませられた高分子マトリックスであり得、高分子マトリックスは、転動室を完全に充填し、ケージおよび／または転動要素を包み込み得る。
高分子マトリックスは、通常使用される密封されたグリース充填軸受の２倍から４倍の潤滑オイルを含み得る。
２倍から４倍の潤滑剤を含むことにより、軸受は、寿命の間十分に潤滑される。
補充機構を提供する必要がない。

さらなる実施形態によると、高分子材料は、転動要素ならびに内輪および外輪の軌道と、ほとんど接触なしに配置され、軸受ユニットは、自由に回転するように構成される。
高分子材料は、例えば、軸受に成形され得、転動要素および軌道の周りに非常に狭いギャップを形成し、軸受は、自由に回転することが可能である。

上記で説明されるように、高分子材料は、多数の、例えば数百万の、微細孔を有する多孔質構造を有し得、微細孔は、表面張力により保持される潤滑オイルを含有する。
軸受の回転中、オイルは、材料から材料と軸受構成要素との間の狭いギャップへと解放され、したがって、効果的な潤滑を提供する。
この効果は、回転中の軸受構成要素の温度の上昇が高分子材料のオイルを高分子材料の表面に向かって押し出すので、さらに高められ得る。
これは事実である。
高分子材料に含まれるオイルは高分子材料よりも高い熱膨張係数を有し、オイルの粘度は温度の上昇とともに低下するためである。
軸受ユニットが冷えるとき、余分なオイルは高分子材料に再吸収されて戻り得るため、オイルは浪費されない。

さらなる実施形態によると、軸受ユニットは、転動要素を案内するために、内輪と外輪との間に配置されるケージを備え、ケージは、高分子材料を支持するように構成される。
したがって、この実施形態によると、ケージは、高分子材料に補剛構造を提供するための補強要素として使用され得る。
例えば、高分子材料は、ケージの周りに形成され得る。

ケージは、また、高分子材料の運動を導くように構成され得る。
これは、特に、高分子材料がケージの周りに形成され、したがって、ケージの回転とともに運動する場合であり得る。
このような高分子材料の運動により、軸受ユニットの潤滑を向上させることができる。

さらなる実施形態によると、ケージは、高分子材料により実現され得る。
この場合では、付加的なケージは必要でなく、高分子材料は、ケージの代わりになり得、ケージの機能を提供するように構成され得る。

さらなる利点および好ましい実施形態は、特許請求の範囲、明細書および図面に開示される。
当業者は、本発明の範囲を拡張することなく、提示された特徴を個別に、または提示された特徴を示された以外の方法で組み合わせて、検討または使用し得ることにさらに留意されたい。

以下では、本発明について、図に示す実施形態を用いて説明する。
示される実施形態は、ただ例示的であり、保護の範囲を制限することは意図されない。
保護の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。

被潤滑軸受ユニットを備える高精度ギヤボックスを示す。

以下では、同じまたは類似の機能要素は同じ参照符号で示される。

図１は、高精度ギヤボックス１の例を示す。
高精度ギヤボックス１は、太陽ホイール２と、遊星キャリア４と、中空ホイール６と、を備える。
このような高精度ギヤボックス１は、例えば、ロボットユニット内の多関節ジョイントとして使用され得る。

図１に示される実施形態は、単に高精度ギヤボックスの考えられるコンセプトの１つである。
別のコンセプトもまた可能であり、例えば２つの中空ホイールを有する。

用途に応じて、太陽ホイール２、遊星キャリア４、または中空ホイール６は固定され得る。
図１に示される事例では、中空ホイール６は固定されている。

高精度ギヤボックス１の一側は、入力側を表し、反対側は、出力側を表す。
入力側は、モータユニットに連結されることができる。
このようなモータユニットを介して、太陽ホイール２または遊星キャリア４のいずれかは、駆動されることができる。

太陽ホイール２が駆動される場合、太陽ホイール２の回転は、遊星キャリア４に固定された２つの遊星８を介して、遊星キャリア４に伝達され、遊星８は中空ホイール６上を転動する。

太陽ホイール２の周りに、遊星キャリア４が配置される。
キャリア４は、輪形状を有し得、太陽ホイール２の周りに周方向に配置される複数のハブ１０－１，１０－２を備え得る。
ハブ１０－１，１０－２は、締結具１２を介してカバー１４に取付けられ得る。
カバー１４は、アタッチメント１６を介して入力要素または出力要素に連結され得る。

軸方向における反対側では、遊星キャリア４は、締結具１８を介してカバー２２に連結される。
付加的には、高精度ギヤボックス１は、カバー２０を備え得、カバー２０は、締結具２４を介して入力要素または出力要素に連結され得る。
中空ホイール６は、締結具２６を介してハウジングに連結され得、あるいは、ハウジングとして提供され得る。

遊星キャリア４の運動を太陽ホイール２に伝達するために、遊星キャリア４は、２つの遊星８－１，８－２を備える。
２つの遊星８－１，８－２は、第１歯車３２をそれぞれ備え、第１歯車３２は、太陽ホイール２の外歯車３４と噛合う。
２つの遊星８－１，８－２は、第２歯車３６をさらに備え、第２歯車３６は、中空ホイール６の内歯車３８と噛合う。
遊星キャリア４の回転は、第１歯車３２を介して太陽ホイール２に伝達される。
第２歯車３６により、２つの遊星８－１，８－２は、中空ホイール６上を転動する。
２つの遊星８－１，８－２はまた、遊星キャリア４に取付けられ、太陽ホイール２および中空ホイール６と直接噛合う。

太陽ホイール２および遊星キャリア４を支持するために、高精度ギヤボックス１は、太陽ホイール２と遊星キャリア４との間に軸受ユニット４０を、同様に遊星キャリア４と中空ホイール６との間に軸受ユニット５２を、備え得る。
示される実施形態では、２つの軸受ユニット４０が、太陽ホイール２と遊星キャリア４との間に配置される。
軸受ユニット４０は、太陽ホイール２に連結される内輪４２と、遊星キャリア４に連結される外輪４４と、をそれぞれ備える。
内輪４２と外輪４４との間に、ここではテーパ状のころである転動要素４６が配置される。
軸受ユニット４０は、異なる種類の転動要素を備え得、あるいは、滑り軸受であり得る。
内輪４２と外輪４４との間に、転動室４８が形成される。
内輪４２、外輪４４および転動要素４６を潤滑するために、転動室４８内に高分子材料５０が充填される。

第１要素、すなわち内輪４２と、第２要素、すなわち外輪４４と、の間の転動室４８は、内輪４２および外輪４４を潤滑するためのオイルを染み込ませられた高分子材料５０で充填される。
軸受ユニット４０を潤滑するために高分子材料を使用することの利点は、高分子材料は、重力または遠心力により転動室４８から流出せず、したがって軸受ユニット４０の潤滑は、高精度ギヤボックス１の寿命および／または軸受ユニット４０の寿命の間、確保され得ることである。

高分子材料５０は剛性を有し、軸受ユニット４０から流れ出ない。
これは、高分子材料５０に含まれたオイルが、高精度ギヤボックス１の動作中においても軸受ユニット４０から流出することに抵抗することを意味する。
したがって、軸受ユニット４０内に、潤滑剤、すなわちオイルを保持するための特別な維持機構を必要としない。

高分子材料５０は、特に潤滑オイルを染み込ませられた高分子マトリックスであり得、高分子マトリックスは、転動室４８を完全に充填し、ケージ（図示されず）および／または転動要素４６を包み込み得る。
高分子マトリックスは、通常使用される密封されたグリース充填軸受の２倍から４倍の潤滑オイルを含み得る。
２倍から４倍の潤滑剤を含むことにより、軸受ユニット４０は、寿命の間十分に潤滑される。
高分子材料５０は、転動要素４６ならびに内輪４２および外輪４４の軌道と、接触なしに配置され得、軸受ユニット４４は、自由に回転するように構成される。

さらに、軸受ユニット５２は、遊星キャリア４と中空ホイール６との間に配置される。
軸受ユニット５２は、内輪５４と外輪５６とをそれぞれ備える。
内輪５４は、遊星キャリア４に連結され、外輪５６は、中空ホイール６に連結される、あるいは中空ホイール６により実現される。
内輪５４と外輪５６との間には、転動要素５８が配置され、転動要素５８は、例えば、玉であり得る。
代替的には、他の任意の種類の転動要素が使用され得、あるいは、軸受ユニット５２は、滑り軸受であり得る。
軸受ユニット４０を参照して説明されるように、軸受ユニット５２もまた、内輪５４と外輪５６との間に形成された転動室６０を有する。
内輪５４、外輪５６および／または転動要素５８を潤滑するために、軸受ユニット４０を参照して説明されるように、転動室６０は、高分子材料６２で充填され得る。

さらに、２つの遊星８－１，８－２の回転を改善するために、２つの遊星８－１，８－２と、ハブ１０－１，１０－２と、の間に、軸受ユニット６４が設けられ得る。
軸受ユニット６４は、内輪６６と外輪６８とをそれぞれ備える。
内輪６６は、ハブ１０－１，１０－２に連結され、外輪６８は、２つの遊星８－１，８－２に連結される。
内輪６６と外輪６８との間には、転動要素７０が配置され、転動要素７０は、例えば、ころであり得る。
代替的には、他の任意の種類の転動要素が使用され得、あるいは、軸受ユニット６４は、滑り軸受であり得る。
軸受ユニット４０を参照して説明されるように、軸受ユニット６４もまた、内輪６６と外輪６８との間に形成された転動室７２を有する。
内輪６６、外輪６８および／または転動要素７０を潤滑するために、軸受ユニット４０を参照して説明されるように、転動室７２は、高分子材料７４で充填され得る。

本願明細書で説明される高精度ギヤボックスでは、高精度ギヤボックス内の軸受ユニットまたはその他の種類の被潤滑ユニットに対して、改善された潤滑を提供することが可能である。
これは、潤滑のためのオイルを染み込ませられた高分子材料を使用することにより達成され得る。

１…高精度ギヤボックス
２…太陽ホイール
４…遊星キャリア
６…中空ホイール
８…２つの遊星
１０…ハブ
１２…締結具
１４…カバー
１６…入力部へのアタッチメント
１８…締結具
２０…カバー
２２…カバー
２４…アタッチメント
２６…前のセクションへのアタッチメント
３２…第１歯車
３４…太陽ホイールの外歯車
３６…第２歯車
３８…中空ホイールの内歯車
４０…軸受ユニット
４２…内輪
４４…外輪
４６…転動要素
４８…転動室
５０…高分子材料
５２…軸受ユニット
５４…内輪
５６…外輪
５８…転動要素
６０…転動室
６２…高分子材料
６４…軸受ユニット
６６…内輪
６８…外輪
７０…転動要素
７２…転動室
７４…高分子材料

Claims (8)

1. 少なくとも１つの被潤滑ユニット（４０，５２，６４）を備える高精度ギヤボックス（１）であって、前記被潤滑ユニット（４０，５２，６４）は、第１要素（４２，５４，６６）と第２要素（４４，５６，６８）とを備え、前記第１要素（４２，５４，６６）および前記第２要素（４４，５６，６８）は、互いに対して回転するように構成され、空間（４８，６０，７２）が、前記第１要素（４２，５４，６６）と前記第２要素（４４，５６，６８）との間に形成される、高精度ギヤボックス（１）において、
   前記空間（４８，６０，７２）は、前記第１要素および前記第２要素（４４，５６，６８）を潤滑するためのオイルを染み込ませられた高分子材料（５０，６２，７４）で充填されることを特徴とする、高精度ギヤボックス（１）。
2. 前記高分子材料（５０，６２，７４）は、前記空間（４８，６０，７２）を環境に対して密封するように配置される、請求項１に記載の高精度ギヤボックス。
3. 前記高分子材料（５０，６２，７４）は、微細孔を含む多孔質構造を有し、前記微細孔は前記オイルで充填される、請求項１または２に記載の高精度ギヤボックス。
4. 前記被潤滑ユニット（４０，５２，６４）は、前記高精度ギヤボックスの軸受ユニット（４０，５２，６４）であり、前記第１要素（４２，５４，６６）は、少なくとも１つの内輪（４２，５４，６６）であり、前記第２要素（４４，５６，６８）は、少なくとも１つの外輪であり、転動要素（４６，５８，７０）は、前記内輪（４２，５４，６６）と前記外輪（４４，５６，６８）との間に配置され、前記空間（４８，６０，７２）は、前記内輪（４２，５４，６６）と前記外輪（４４，５６，６８）との間に形成される転動室（４８，６０，７２）であり、前記高分子材料（５０，６２，７４）は、前記転動要素（４６，５８，７０）または前記内輪（４２，５４，６６）もしくは前記外輪（４４，５６，６８）の軌道を潤滑するために構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の高精度ギヤボックス。
5. 前記高分子材料（５０，６２，７４）は、前記転動要素（４６，５８，７０）ならびに前記内輪（４２，５４，６６）および前記外輪（４４，５６，６８）の軌道と、ほとんど接触なしに配置され、前記軸受ユニット（４０，５２，６４）は、自由に回転するように構成される、請求項４に記載の高精度ギヤボックス。
6. 前記軸受ユニット（４０，５２，６４）は、前記転動要素（４６，５８，７０）を案内するために、前記内輪（４２，５４，６６）と前記外輪（４４，５６，６８）との間に配置されるケージを備え、前記ケージは、前記高分子材料（５０，６２，７４）を支持するように構成される、請求項４または５に記載の高精度ギヤボックス。
7. 前記ケージは、前記高分子材料（５０，６２，７４）の運動を導くように構成される、請求項６に記載の高精度ギヤボックス。
8. 前記高分子材料（５０，６２，７４）は、前記転動要素（４６，５８，７０）を案内するためのケージの機能を提供するように構成される、請求項４または５に記載の高精度ギヤボックス。

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