JP2023068704A - 波動減速機用軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】保持器の振動や音を抑制することができる波動減速機用軸受を提供する。【解決手段】本発明にかかる波動減速機用軸受100は、波動減速機102に適用される玉軸受であって、フレクスプライン106の内側に配置される外輪118と、楕円状のカム108の外側に配置される内輪120と、外輪と内輪の間を転動する転動体としての玉122と、玉を収容する内面が球形のポケット132を複数有する保持器124とを備え、玉軸受はさらに、カムの短軸方向におけるポケットの内輪側の開口146と玉との第1隙間134と、カムの短軸方向における保持器と内輪、外輪との第2隙間136、第3隙間138と、カムの長軸方向におけるポケットの外輪側の開口150と玉との第4隙間140と、カムの長軸方向における保持器と内輪、外輪との第5隙間142、第6隙間144とを有し、各隙間のうち、第1隙間または第4隙間が最小であることを特徴とする。【選択図】図3
Description
本発明は、波動減速機に適用される波動減速機用軸受に関する。
従来から、金属のたわみを応用した波動減速機が知られている。一例として波動減速機は、サーキュラスプラインと、出力軸が取り付けられるフレクスプラインと、入力軸が取り付けられる楕円形状のカムと、軸受とを備える。サーキュラスプラインは、ケーシングに固定され剛性の高い環状の部材であって内歯を有する。フレクスプラインは、薄肉カップ形状の金属弾性体からなる部材であって、サーキュラスプラインの内側に配置されていて、その外周面にサーキュラスプラインの内歯と部分的に噛み合う外歯を有する。また外歯の歯数は、内歯の歯数よりも少ない(例えば2枚)。
軸受は、フレクスプラインと楕円形状のカムとの間に配置される。軸受は、フレクスプラインに固定された外輪と、カムに固定された内輪と、外輪と内輪の間を転動する転動体と、転動体を保持する保持器とを有する。外輪および内輪は、金属製の環状部材であって薄肉であることから径方向に弾性変形可能となっている。
波動減速機は、カムが楕円形状を有しているため、カムの外側に位置する軸受およびフレクスプラインが楕円形にたわむことで、フレクスプラインの外歯をサーキュラスプラインの内歯に、部分的に噛み合わせることができる。つまり波動減速機では、楕円形にたわんだフレクスプラインの長軸方向においてサーキュラスプラインと歯が噛み合い、短軸方向においてサーキュラスプラインと歯が離れた状態となる。
そして、カムを回転させることで、サーキュラスプラインに対して、フレクスプラインの楕円の長軸位置すなわち内歯と噛み合う位置を移動させることができる。この移動に伴って、フレクスプラインは、サーキュラスプラインに部分的に歯が噛み合った状態で回転する。
具体的には、カムを時計回りに180°回転させると、フレクスプラインは、外歯と内歯との歯数差の半分である1枚分に相当する距離だけ、反時計回りに移動し、カムをさらに時計回りに180°回転させると、歯数差(例えば2枚分)に相当する距離だけ、反時計回りに移動する。したがって波動減速機では、入力軸が取り付けられたカムの入力に対して、出力軸が取り付けられたフレクスプラインの回転が出力として取り出されることによって減速機として機能する。
しかし波動減速機に適用される軸受は、内輪に楕円形状のカムを圧入して固定するため、外輪および内輪が楕円形状に変形するのに対し、保持器は楕円変形せずに円形を維持する。このため軸受では、保持器と内外輪の隙間や保持器と転動体の隙間が小さくなり、保持器に局部的な応力が発生して、保持器が早期に破損してしまう可能がある。
これに対して特許文献1および特許文献2には、波動減速機用の玉軸受が記載されている。この玉軸受は、弾性変形が可能な内側の軌道輪(内輪)と、弾性変形が可能な外側の軌道輪(外輪)と、内外輪の間に設けられている転動体である玉と、保持器とを有する。保持器には、転動体である玉を収容するポケットが周方向に複数形成されている。
特許文献1、2において、保持器は、円環部と、円環部から軸方向に延在している複数の柱部とを有し、周方向で隣り合う柱部の間がポケットとなっている。そして、玉と柱部との間に形成される周方向隙間と、非円形に変形した内外輪と保持器との間に形成される環状空間の径方向隙間とを、内外輪の長軸方向または短軸方向において適宜設定している。これにより特許文献1、2では、保持器に局部的な応力が発生することを防止し、保持器に生じる応力を低減して保持器を安定して回転させることが可能となる、としている。
しかし特許文献1、2では、単に、玉と柱部との間に形成される周方向隙間を、非円形に変形した内外輪と保持器との間に形成される環状空間の径方向隙間以上とし、さらに内外輪の長軸方向または短軸方向において、周方向隙間と径方向隙間の大小関係を規定しているに過ぎない。そして特許文献1、2では、所定の隙間を広くすることで保持器が玉によって拘束され難くして保持器の自由度を大きくしている。しかし保持器の自由度が大きくなると、玉や保持器が自由に揺動可能となるため、振動や音が発生してしまう。
本発明は、このような課題に鑑み、保持器の振動や音を抑制することができる波動減速機用軸受を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明にかかる波動減速機用軸受の代表的な構成は、内歯を有するサーキュラスプラインと、サーキュラスプラインの内側に配置され内歯と噛み合う外歯を有するフレクスプラインと、楕円状のカムとを備えた波動減速機に適用される波動減速機用軸受であって、フレクスプラインの内側に配置される外輪と、カムの外側に配置される内輪と、外輪と内輪の間を転動する転動体と、転動体を収容する内面が球形のポケットを複数有する保持器とを備え、上記の波動減速機用軸受は、カムの短軸方向におけるポケットの内輪側の開口と転動体との第1隙間と、カムの短軸方向における保持器と内輪との第2隙間と、カムの短軸方向における保持器と外輪との第3隙間と、カムの長軸方向におけるポケットの外輪側の開口と転動体との第4隙間と、カムの長軸方向における保持器と内輪との第5隙間と、カムの長軸方向における保持器と外輪の第6隙間とを有し、各隙間のうち、第1隙間または第4隙間が最小であることを特徴とする。
上記構成では、波動減速機に適用される波動減速機用軸受において、楕円状のカムの短軸方向における保持器のポケットの内輪側の開口と転動体との第1隙間、または、カムの長軸方向におけるポケットの外輪側の開口と転動体との第4隙間は、カムの短軸方向における保持器と内外輪との第2隙間、第3隙間、カムの長軸方向における保持器と内外輪との第5隙間、第6隙間よりも小さい。
このため、保持器は、カムの短軸方向におけるポケットの内輪側の開口と転動体とが干渉するか、または、カムの長軸方向におけるポケットの外輪側の開口と転動体とが干渉することになり、内輪および外輪に接触することがない。つまり保持器は、回転する際に、径方向で転動体(ボール)と干渉することになり、常にボールガイドとなる。したがって上記構成によれば、保持器のがたつきを抑えることができるため、振動や音を抑制することができる。
また上記構成では、保持器のポケットを内面が球形である球形ポケットにしたことにより、ポケット内の潤滑剤の保持量が円筒穴よりも多くなる。さらに保持器が内輪ガイドではないため、内輪と保持器の間に隙間が確保されることにより、保持器の内径側への潤滑剤の封入量が円筒穴よりも多くなる。このため、保持器を円滑に回転させることができる。
本発明によれば、保持器の振動や音を抑制することができる波動減速機用軸受を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
図1は、本発明の実施形態における波動減速機用軸受100が適用される波動減速機102の概略構成を示す図である。図1(a)は、波動減速機102を軸方向から見た状態を模式的に示す図である。図1(b)は、図1(a)の波動減速機102の縦断面図である。
波動減速機102は、金属のたわみを応用した減速機であって、図1(a)に示すようにサーキュラスプライン104と、出力軸が取り付けられるフレクスプライン106と、入力軸が取り付けられる楕円形状のカム108と、波動減速機用軸受(以下、玉軸受100)とを備える。なお出力軸および入力軸は図示を省略している。
サーキュラスプライン104は、ケーシング(不図示)に固定され剛性の高い環状の部材であって、その内周面に内歯110を有する。なおサーキュラスプライン104の内周面は、軸心Oを中心とする円形となっている。
フレクスプライン106は、サーキュラスプライン104の内側に配置されている。フレクスプライン106は、薄肉カップ形状の金属弾性体からなる部材であって、径方向に弾性変形可能な円筒部112と、出力軸が取り付けられる底部114(図1(b)参照)とを有する。円筒部112は、その外周面にサーキュラスプライン104の内歯110と部分的に噛み合う外歯116を有する。また外歯116の歯数は、内歯110の歯数よりも例えば2枚少ない。なお外歯116と内歯110の歯数差は任意である。
玉軸受100は、フレクスプライン106とカム108との間に配置される。玉軸受100は、外輪118と、内輪120と、転動体としての玉122と、玉122を保持する保持器124(図2参照)とを有する。外輪118は、フレクスプライン106の内側に配置されこれに固定される。内輪120は、カム108の外側に配置されこれに固定される。
外輪118および内輪120は、金属製の環状部材であって薄肉であることから径方向に弾性変形可能となっている。玉122は、外輪118と内輪120の間を転動する。保持器124は、玉122の間隔を保ち、玉122同士がこすれないようにする役割を有している。
波動減速機102では、カム108が楕円形状を有しているため、カム108の外側に位置する玉軸受100およびフレクスプライン106の円筒部112が楕円形にたわむことで、フレクスプライン106の外歯116をサーキュラスプライン104の内歯110に、部分的に噛み合わせることができる。
すなわち波動減速機102では、図1(a)に示すように楕円形にたわんだフレクスプライン106の長軸方向において、フレクスプライン106の外歯116とサーキュラスプライン104の内歯110とが噛み合い(矢印A、C参照)、短軸方向において外歯116と内歯110が離れた状態となる(矢印B、D参照)。
そして波動減速機102において、カム108を、軸心Oを中心として回転させることにより、サーキュラスプライン104に対して、フレクスプライン106の楕円の長軸位置すなわち外歯116と内歯110とが噛み合う位置を移動させることができる。この移動に伴って、フレクスプライン106は、サーキュラスプライン104に部分的に外歯116と内歯110が噛み合った状態で回転する。
具体的には、カム108を時計回りに180°回転させると、フレクスプライン106は、外歯116と内歯110との歯数差の半分である1枚分に相当する距離だけ、反時計回りに移動する。カム108をさらに時計回りに180°回転させると(つまり1回転させると)、フレクスプライン106は、歯数差(例えば2枚分)に相当する距離だけ、反時計回りに移動する。
したがって波動減速機102は、入力軸が取り付けられたカム108の入力に対して、出力軸が取り付けられたフレクスプライン106の回転が出力として取り出されることによって減速機として機能する。
図2は、図1の玉軸受100の保持器124を示す図である。保持器124は、樹脂製の一体成型の部品であって、図示のように冠型である。保持器124は、玉軸受100の軸心を中心とした円環部126と、円環部126から軸方向に突出する基部128と、基部128の周方向両側に突出する爪部130とを有する。
また保持器124は、図示のように隣接する基部128の間に形成され軸方向に開口した複数のポケット132を有する。ポケット132は、玉122(図1参照)を収容し、内面が球形である球形ポケットである。
図3は、図1の玉軸受100の要部を示す図である。なお図中では、保持器124の複数のポケット132のうち、楕円状のカム108(図1参照)の短軸方向と長軸方向に位置し、玉122を収容した状態の2つのポケット132を代表的に示している。
玉軸受100はさらに、カム108の短軸方向における第1隙間134、第2隙間136および第3隙間138と、カム108の長軸方向における第4隙間140、第5隙間142および第6隙間144とを有する。
第1隙間134は、カム108の短軸方向におけるポケット132の内輪120側の開口146(図2参照)と玉122との隙間であって、その大きさは寸法Laとなっている。
第2隙間136は、カム108の短軸方向における保持器124と内輪120との隙間であって、その大きさは寸法Lbとなっている。第3隙間138は、カム108の短軸方向における保持器124と外輪118との隙間であって、その大きさは寸法Lcとなっている。
第4隙間140は、カム108の長軸方向におけるポケット132の外輪118側の開口150(図2参照)と玉122との隙間であって、その大きさは寸法Ldとなっている。
第5隙間142は、カム108の長軸方向における保持器124と内輪120との隙間であって、その大きさは寸法Leとなっている。第6隙間144は、カム108の長軸方向における保持器124と外輪118との隙間であって、その大きさは寸法Lfとなっている。
玉軸受100では、上記の各隙間の各寸法のうち、第1隙間134の寸法Laまたは第4隙間140の寸法Ldが最小となっている。これにより、保持器124が内輪120および外輪118に接触することがない。第1隙間134と第4隙間140が同じくらい狭いというよりは、一方の隙間が狭いときは、他方の隙間はゆるい方が好ましい。
第1隙間134の寸法Laが最小であるときは、保持器124は、カム108の短軸方向におけるポケット132の内輪120側の開口146と玉122とが干渉する。このとき長軸方向においては玉122が保持器124に対して外輪118側に移動するが、第4隙間140の方が第1隙間134より大きいため、保持器124は内輪120側の開口146でボールガイドとなる。
第4隙間140の寸法Ldが最小であるときは、保持器124は、カム108の長軸方向におけるポケット132の外輪118側の開口150と玉122とが干渉する。このとき短軸方向においては玉122が保持器124に対して内輪120側に移動するが、第1隙間134の方が第4隙間140より大きいため、保持器124は外輪118側の開口150でボールガイドとなる。
つまり保持器124は、回転する際に、径方向で玉122(ボール)と干渉することになり、常にボールガイドとなる。したがって玉軸受100によれば、保持器124のがたつきを抑えることができるため、振動や音を抑制することができる。
また玉軸受100では、保持器124のポケット132を内面が球形である球形ポケットにしたことにより、ポケット132内の潤滑剤の保持量が円筒穴よりも多くなる。さらに玉軸受100では、保持器124が内輪ガイドではないため、内輪120と保持器124の間に隙間が確保されることにより、保持器124の内径側への潤滑剤の封入量が円筒穴よりも多くなる。したがって玉軸受100によれば、保持器124を円滑に回転させることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、波動減速機に適用される波動減速機用軸受として利用することができる。
100…波動減速機用軸受、102…波動減速機、104…サーキュラスプライン、106…フレクスプライン、108…カム、110…サーキュラスプラインの内歯、112…フレクスプラインの円筒部、114…フレクスプラインの底部、116…フレクスプラインの外歯、118…外輪、120…内輪、122…玉、124…保持器、126…円環部、128…基部、130…爪部、132…ポケット、134…第1隙間、136…第2隙間、138…第3隙間、140…第4隙間、142…第5隙間、144…第6隙間、146、150…開口
Claims (1)
- 内歯を有するサーキュラスプラインと、該サーキュラスプラインの内側に配置され該内歯と噛み合う外歯を有するフレクスプラインと、楕円状のカムとを備えた波動減速機に適用される波動減速機用軸受であって、
前記フレクスプラインの内側に配置される外輪と、
前記カムの外側に配置される内輪と、
前記外輪と前記内輪の間を転動する転動体と、
前記転動体を収容する内面が球形のポケットを複数有する保持器とを備え、
当該波動減速機用軸受は、
前記カムの短軸方向における前記ポケットの前記内輪側の開口と前記転動体との第1隙間と、
前記カムの短軸方向における前記保持器と前記内輪との第2隙間と、
前記カムの短軸方向における前記保持器と前記外輪との第3隙間と、
前記カムの長軸方向における前記ポケットの前記外輪側の開口と前記転動体との第4隙間と、
前記カムの長軸方向における前記保持器と前記内輪との第5隙間と、
前記カムの長軸方向における前記保持器と前記外輪の第6隙間とを有し、
前記各隙間のうち、前記第1隙間または前記第4隙間が最小であることを特徴とする波動減速機用軸受。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021179935A JP2023068704A (ja) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 波動減速機用軸受 |
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JP2021179935A JP2023068704A (ja) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 波動減速機用軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2023068704A true JP2023068704A (ja) | 2023-05-18 |
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Family Applications (1)
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JP2021179935A Pending JP2023068704A (ja) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 波動減速機用軸受 |
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2021
- 2021-11-04 JP JP2021179935A patent/JP2023068704A/ja active Pending
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