JP7332387B2 - 軸受保持機構 - Google Patents

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Description

本発明は、軸受保持機構に関する。本発明は、より具体的には、減速機等の歯車装置に使用可能な軸受保持機構に関する。
キャリアに形成された貫通孔においてクランク軸を回転自在に支持する歯車装置が知られている。
従来の歯車装置が特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されている歯車装置においては、キャリアの雌ネジ部に規制部材の雄ネジ部が螺合することにより、規制部材がキャリアに固定され、このキャリアに固定された規制部材によってクランク軸の軸方向の動きが規制される。
特開2016-130536号公報
特許文献1に示されているように、従来の歯車装置では、キャリアの雌ネジ部に規制部材の雄ネジ部が螺合することにより、クランク軸の軸方向の動きを規制する規制部材がキャリアに固定されている。
しかしながら、キャリアに規制部材を締付けた場合、その締付けトルクにより、転動部材の転動面(クランク孔ともいう)の真円度又は円筒度が低下してしまう。真円度又は円筒度が低下した転動面において転動部材が転動すると、当該転動面が破壊されるおそれもある。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、規制部材の締付けによる影響を低減することにより、軸受保持機構の耐久性を向上させることである。
本発明の一実施形態に係る軸受保持機構は、雌ねじ部を含む内周面を有する第1部材と、前記内周面に挿入される第2部材と、前記第2部材に形成された転動面において転動する転動部材と、前記転動部材を介して前記第2部材に回転可能に支持されるクランク軸と、前記第1部材の前記雌ねじ部にねじ止めされる雄ネジ部を有し、前記第1部材及び前記第2部材により支持される規制部材と、を備える。
本発明の一実施形態に係る軸受保持機構は、雌ねじ部を含む内周面を有する第1部材と、前記内周面に挿入される第2部材と、前記第2部材に形成された転動面において転動する転動部材と、前記転動部材を介して前記第2部材に回転可能に支持されるクランク軸と、前記雌ねじ部にねじ止めされる雄ネジ部を有し、前記第1部材により支持される規制部材と、を備える。
本発明の一実施形態において、前記第2部材は、前記規制部材との間に隙間を隔てて配置される。
本発明の一実施形態において、前記第2部材は、ブッシュである。
本発明の一実施形態の軸受保持機構によれば、規制部材の締付けによる影響を低減することにより軸受保持機構の耐久性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る軸受保持機構を含む歯車装置を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る軸受保持機構を含む歯車装置を説明する断面図である。 図2の軸受保持機構の一部を拡大して示す図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。各図面には、説明の便宜上、歯車装置の構成部材について主要部材のみが簡略化して示される。各図面に示される歯車装置は、図示されていない様々な構成部材を備えることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る軸受保持機構10及び当該軸受保持機構10が使用される歯車装置1の一例を示す。図示のように、歯車装置1は、例えば、偏心揺動型の歯車装置である。歯車装置1は、外筒2と、キャリア3と、揺動歯車4と、クランク軸5と、クランク軸受6と、を備えている。図示の歯車装置1は、クランク軸5の回転に伴って揺動歯車4が揺動回転することにより、外筒2とキャリア3とが相対的に回転するように構成される。キャリア3は、第1キャリア体31及び第2キャリア体32を有する。キャリア3(すなわち、第1キャリア体31及び第2キャリア体32)は、特許請求の範囲における「第1部材」の例である。
軸受保持機構10は、第1キャリア体31及び第2キャリア体32の少なくとも一方と、クランク軸5と、転動部材6A及び転動部材6Bの少なくとも一方と、ブッシュ11A及びブッシュ11Bの少なくとも一方と、規制部材9と、を備える。キャリア体31は内周面31cを有し、キャリア体32は内周面32cを有する。内周面31cは雌ねじ部31dを有し、内周面32cは雌ねじ部32gを有している。クランク軸5は、キャリア3の内周に回転可能に支持されている。規制部材9は、第1規制部材91及び第2規制部材92の少なくとも一方を有する。第1規制部材91は雄ねじ部91aを有し、第2規制部材92は雄ねじ部92aを有する。雄ねじ部91aは、雌ねじ部31dに螺合し、雄ねじ部92aは雌ネジ部32gに螺合する。ブッシュ11Aは第1キャリア体31と転動部材6Aとの間に設けられ、ブッシュ11Bは第2キャリア体32と転動部材6Bとの間に設けられている。ブッシュ11Aの内周には転動部材6Aのための転動面が形成され、ブッシュ11Bの内周には転動部材6Bのための転動面が形成されている。キャリア3に螺合された規制部材9は、第1キャリア体31及びブッシュ11A又は第2キャリア体32及びブッシュ11Bにより支持される。ブッシュ11A及びブッシュ11Bは、特許請求の範囲における「第2部材」の例である。第2部材は、ブッシュ以外の部材であってもよい。
本発明の一実施形態による軸受保持機構10によれば、規制部材9を締め付けたときにブッシュ11A又はブッシュ11Bに作用する圧力が、第1キャリア体31又は第2キャリア体32に分散されるため、ブッシュ11A又はブッシュ11Bに作用する圧力を低減することができる。これにより、ブッシュ11Aの転動面又はブッシュ11Bの転動面の変形を抑制することができる。これにより、軸受保持機構10の耐久性を向上させることができる。
次に、図2及び図3を参照して、本発明の別の実施形態に係る軸受保持機構110について説明する。図示のように、軸受保持機構110は、第1キャリア体31又は第2キャリア体32と、クランク軸5と、転動部材6A又は転動部材6Bと、ブッシュ111A又はブッシュ111Bと、規制部材9と、を備える。軸受保持機構110において、軸受保持機構10と同様の構成については説明を省略する。ブッシュ111Aは第1キャリア体31と転動部材6Aとの間に設けられ、ブッシュ111Bは第2キャリア体32と転動部材6Bとの間に設けられている。ブッシュ111Aの内周には転動部材6Aのための転動面が形成され、ブッシュ111Bの内周には転動部材6Bのための転動面が形成されている。キャリア3に螺合された規制部材9は、第1キャリア体31又は第2キャリア体32により支持される。ブッシュ111A及びブッシュ111Bは、特許請求の範囲における「第2部材」の例である。
軸受保持機構110においては、規制部材9とブッシュ111Aとの間及び規制部材とブッシュ111Bとの間の少なくとも一方に隙間が形成される。つまり、ブッシュ111Aは、第1規制部材91との間に隙間を隔てて配置されてもよい。また、ブッシュ111Bは、第2規制部材92との間に隙間を隔てて配置されてもよい。
軸受保持機構110によれば、規制部材を締め付けたときの圧力が第1キャリア体31又は第2キャリア体32によって受けられるため、ブッシュ111Aの転動面又はブッシュ111bの転動面の変形を抑制することができる。また、ブッシュ111A又はブッシュ111Bと規制部材9との間には隙間が設けられるので、規制部材9からの圧力がブッシュ111A又はブッシュ111Bには直接作用しないので、ブッシュ111Aの転動面又はブッシュ111bの転動面の変形を抑制することができる。これにより、軸受保持機構110の耐久性を向上させることができる。
次に、図1及び図2に示されている歯車装置1の構成をさらに説明する。歯車装置1において、外筒2は、軸X1を中心軸とする略円筒形状をなすよう構成されている。外筒2の内周面2aには、多数のピン溝が形成されている。各ピン溝は、軸X1方向に延びるように配置され、当該軸X1方向に直交する断面において半円形の断面形状を有している。各ピン溝は、外筒2の周方向に等間隔で並んでいる。
歯車装置1は、外筒2の内周面2aに取り付けられる複数の内歯ピン8をさらに備えている。各内歯ピン8は、軸X1方向に延びる円柱形状をなしている。また、各内歯ピン8は、外筒2の内周面2aに形成された各ピン溝に取り付けられている。
外筒2には、当該外筒2を軸X1方向に貫く取付け孔2bが複数形成されている。各取付け孔2bは外筒2の周方向に等間隔で並んでいる。各取付け孔2bは、図示しないロボットの関節部分を構成する部材を外筒2に取り付ける際に利用することができる。例えば、ロボットの関節部分を構成するベースを外筒2に取り付ける場合において、当該外筒2は、歯車装置1における固定側の部材として構成される。
キャリア3は、軸X1方向において揺動歯車4を挟むように構成されており、外筒2と同心状に配置されている。キャリア3は、軸X1方向において互いに対向する第1キャリア体31及び第2キャリア体32を有している。第1キャリア体31と第2キャリア体32とは、締結部材T1を介して互いに締結されている。
第1キャリア体31は、略円板状をなしている。第1キャリア体31は、一部が外筒2の内部に位置しており、残部が軸X1方向において外筒2の外部に位置している。第1キャリア体31には、中央孔31aと、クランク軸取付け部31bと、が形成されている。中央孔31aは、第1キャリア体31を軸X1方向に貫くように、第1キャリア体31の中央部分に形成されている。
クランク軸取付け部31bは、クランク軸5が取り付けられる部位である。クランク軸取付け部31bは、中央孔31aの外側においてキャリア3の周方向に並んでいる。各クランク軸取付け部31bは、第1部位31を軸X1方向に貫く貫通孔、または第1キャリア体31の一部が軸X1方向へ凹んだ窪み穴によって形成される。各クランク軸取付け部31bは、第1の部材31を軸X1方向に貫くように形成されている。また、は第1キャリア体31には3つのクランク軸取付け部31bが形成されるよう構成される。
第2キャリア体32は、略円板状の基板部32aと、当該基板部32aから第1の部材31側に延びるシャフト部32bと、を有している。基板部32aは、一部が外筒2の内部に位置しており、残部が軸X1方向において外筒2の外部に位置している。
シャフト部32bは、基板部32aのうち軸X1方向における第1キャリア体31側の端面から当該軸X1方向に延びている。シャフト部32bは、キャリア3の周方向に並んで複数設けられている。本実施形態では、第2キャリア体32は、3つのシャフト部32bを有するよう構成される。第2キャリア体32には、中央孔32kと、クランク軸取付け部32dと、取付孔32jと、が形成される。
中央孔32kは、第2キャリア体32の基板部32aを軸X1方向に貫くように、第2キャリア体32の中央部分に形成されている。
クランク軸取付け部32dは、クランク軸5が取り付けられる部位である。クランク軸取付け部32dは、中央孔32kの外側においてキャリア3の周方向に並んで複数形成されている。各クランク軸取付け部32dは、基板部32aを軸X1方向に貫く貫通孔、または基板部32aの一部が軸X1方向へ凹んだ窪み穴によって形成される。本実施形態では、各クランク軸取付け部32dは、第2キャリア体32の基板部32aを軸X1方向に貫くように形成されている。また、各クランク軸取付け部32dは、第1の部材31に形成された各クランク軸取付け部31bの位置に対応して設けられている。
取付孔32jは、第2キャリア体32のうち第1キャリア体31とは反対側の端面が軸X1方向に凹むように形成されている。取付孔32jは、ロボットの関節部分を構成する旋回胴等の相手側部材をキャリア3に取り付けるのに利用される。キャリア3に対してロボットの関節部分を構成する旋回胴を取り付ける場合、当該キャリア3は、歯車装置1における回転側の部材となる。なお、例えばキャリア3に対してロボットの関節部分を構成するベースが取り付けられる場合であれば、外筒2にはロボットの関節部分を構成する旋回胴が取り付けられ、これによりキャリア3が歯車装置1の固定側の部材となるとともに外筒2が歯車装置1の回転側の部材となる。
歯車装置1は、主軸受B1,B2をさらに備えている。主軸受B1,B2は、キャリア3の外周面と外筒2の内周面2aとの間に設けられている。具体的に、主軸受B1は、第1キャリア体31の外周面と外筒2の内周面2aとの間に設けられており、主軸受B2は、第1の部材32の基板部32aの外周面と外筒2の内周面2aとの間に設けられている。主軸受B1,B2は、外筒2とキャリア3との間の相対回転を許容する。
クランク軸5は、クランク軸取付け部31b,32dにおいて、キャリア3に回転自在に支持されている。歯車装置1は、キャリア3に対するクランク軸5の回転を許容する転動部材(クランク軸受)6A,6Bを含むクランク軸受6をさらに備えている。クランク軸5は、当該クランク軸受6A,6Bを介してキャリア3に支持されている。本実施形態では、クランク軸5は、キャリア3の周方向に並んで3つ設けられるよう構成される。なお、クランク軸5の数は任意であって、歯車装置1の使用態様に応じて適宜変更することができる。
クランク軸5は、軸X1方向に延びる軸本体51と、当該軸本体51に対して偏心する偏心部54,55と、を有している。
軸本体51は、第1,第2ジャーナル部(大径部)51b,51cと、当該第1,第2ジャーナル部51b,51cよりも少し小さい外径を有する小径部51aと、を有している。
第1ジャーナル部51bは、第1の部材31のクランク軸取付け部31b内に位置している。第1ジャーナル部51bの外周面には、転動部材(第1のクランク軸受)6Aが取り付けられている。
第2ジャーナル部51cは、第1ジャーナル部51bと同じ外径を有する。第2ジャーナル部51cは、第1の部材32のクランク軸取付け部32d内に位置している。第2ジャーナル部51cの外周面には、転動部材(第2のクランク軸受)6Bが取り付けられている。
小径部51aは、軸X1方向において、第1ジャーナル部51bに隣接しており、第2ジャーナル部51cの反対側に延びている。小径部51aの一部は、クランク軸取付け部31bの外側に位置している。なお、小径部51aはなくともよく、第1ジャーナル部51bがクランク軸取付け部31b内から当該クランク軸取付け部31bの外側に亘って延びていてもよい。
偏心部54,55は、軸X1方向において第1ジャーナル部51bと第2ジャーナル部51cとの間に位置している。偏心部54,55には、偏心部軸受A1,A2を介して揺動歯車4が取り付けられている。偏心部軸受A1,A2は、偏心部54,55と揺動歯車4との間の相対回転を許容する。
揺動歯車4は、外筒2内に位置しており、軸X1方向において第1キャリア体31と第2キャリア体32の基板部32aとに挟まれている。歯車装置1は、偏心部軸受A1,A2をさらに備えており、揺動歯車4は、偏心部軸受A1を介して第1偏心部54に取り付けられた第1揺動歯車41と、偏心部軸受A2を介し第2偏心部55に取り付けられた第2揺動歯車42と、を有している。揺動歯車41,42は、外筒2の内径よりも少し小さい外径を有しており、その外周面に複数の外歯が形成されている。揺動歯車41,42のそれぞれの外周面に形成された外歯の歯数は、内歯ピン8の数よりも僅かに少ない。これにより、第1揺動歯車41と第2揺動歯車42とは、外筒2の内部において各外歯が各内歯ピン8に噛み合うように、互いに異なる位相で揺動回転することができる。
第1揺動歯車41には、第1の部材31の中央孔31aの位置に対応する中央孔41aと、シャフト部32bが挿入された挿入孔41bと、第1偏心部54が挿入されたクランク軸取付け部41cと、が形成されている。
第2揺動歯車42には、第2キャリア体32の中央孔32kの位置に対応する中央孔42aと、シャフト部32bが挿入された挿入孔42bと、第2偏心部55が挿入されたクランク軸取付け部42cと、が形成されている。
なお、本実施形態では、例えば、揺動歯車4は、第1揺動歯車41と第2揺動歯車42との2つの揺動歯車を有しているが、これに限らず、1つの揺動歯車のみを有していてもよいし、3つ以上の揺動歯車を有していてもよい。
歯車装置1は、クランク軸5に駆動力を伝達して当該クランク軸5を回転させる伝達歯車7をさらに備えている。伝達歯車7は、3つのクランク軸5の位置に対応して3つ設けられるよう構成されてもよい。伝達歯車7は、軸X1方向において第1キャリア体31を挟んで第2キャリア体32とは反対側に位置している。伝達歯車7は、クランク軸5の軸本体51の小径部51aに取り付けられている。伝達歯車7は、当該伝達歯車7を軸X1方向における両側から挟み込むように軸本体51の小径部51aに取り付けられた止め輪によって、当該軸X1方向の動きを規制される。
なお、伝達歯車7は、軸X1方向において第1の部材31を挟んで第1の部材32とは反対側に位置しているが、これに限らない。伝達歯車7は、例えば第1偏心部54と第2偏心部55との間に位置していてもよい。すなわち、伝達歯車7の配置は任意であって、歯車装置1の態様に応じて適宜変更することができる。
伝達歯車7は、その外周面に複数の外歯を有しており、当該複数の外歯に図略のモータの入力軸等が噛み合うことにより、当該モータの駆動力(トルク)をクランク軸5に伝達する。そして、伝達歯車7から駆動力を受けたクランク軸5の偏心部54,55が回転することにより、当該回転に応じて揺動歯車4が外筒2内において揺動回転する。これにより、外筒2とキャリア3とが相対回転することになる。
歯車装置1は、軸X1方向におけるクランク軸5の動きを規制する規制部材9をさらに備えている。規制部材9は、軸X1方向において互いに離間する第1規制部材91および第2規制部材92を有している。第1規制部材91と第2規制部材92とは、軸X1方向においてクランク軸5を挟み込む。これにより、第1規制部材91および第2規制部材92は、軸X1方向におけるクランク軸5の動きを規制する。軸受保持機構10及び軸受保持機構110は、図1及び図2の歯車装置1の軸X1方向においてキャリア3の両側に形成されている。図3には、歯車装置1の軸X1方向において上側にある軸受保持機構110が示されている。
第1規制部材91は、円板形状をなし、当該第1規制部材91には、中央部分を軸X1方向に貫く挿入孔91bが形成されている。挿入孔91bの径は、小径部51aの径よりも少し大きく、且つ第1ジャーナル部51bの径よりも小さく設定されている。第1規制部材91は、図2に示すように、小径部51aが挿入孔91b内に位置するように配置されている。
第1規制部材91は、当該第1規制部材91をキャリア3に固定するための雄ネジ部91aを有している。雄ネジ部91aは、第1規制部材91の外周部分の全周に亘って形成されている。
クランク軸取付け部31bを形成する第1キャリア体31の内周面31cは、雌ネジ部31dと、段差部31eと、支持部31fと、を有している。本実施形態では、雌ネジ部31d、段差部31e、および支持部31fは、第1の部材31の外端面31A側からこの順に連続している。
雌ネジ部31dは、軸X1方向において、外端面31A側に位置する内周面31cの端部から当該内周面31cの中間部分に亘って形成されている。雌ネジ部31dには、雄ネジ部91aが螺合している。これにより、規制部材9は、キャリア3に取り付けられるよう構成される。
段差部31eは、雌ネジ部31dと支持部31fとを繋いでいる。段差部31eは、軸X1方向における雌ネジ部31dの第1揺動歯車41側の端部から、クランク軸5の径方向の内側に延びている。段差部31eは、軸X1方向に直交する方向において、第1ジャーナル部51bにおける偏心部54の反対側の端面である軸方向端面51Aと並んで位置している。
第1規制部材91の他方主面91Aにおける外周部分は、軸X1方向において段差部31eに接触している。また、第1規制部材91の他方主面91Aにおける中央部分は、第1ジャーナル部51bの軸方向端面51Aに接触している。
なお、本実施形態では、規制面91Cは、第1ジャーナル部51bの軸方向端面51Aに接触しているが、これに限らない。規制面91Cは、軸X1方向において軸方向端面51Aとの間に隙間を挟んで配置されてもよい。この場合、段差部31eは、軸X1方向において軸方向端面51Aよりも外端面31A側に位置することになる。
支持部31fは、クランク軸5の径方向における段差部31eの内端から、軸X1方向に沿って第1揺動歯車41側に延びている。転動部材(第1クランク軸受6A)は、転動部材(第1クランク軸受)6Aを介して第1ジャーナル部51bを回転自在に支持し、軸X1方向に延びる転動体61を有するよう構成される。支持部31fと第1ジャーナル部51bとの間で転動体61が自在に回転することにより、キャリア3に対してクランク軸5が相対的に回転することが可能となる。
第2規制部材92は、第1規制部材91と同様に、円板形状をなすよう構成することができる。当該第2規制部材92には、第1規制部材91と同様に、中央部分に挿入孔92bが形成される。また、第2規制部材92は、第1規制部材91と同様に、雄ネジ部92aを有している。また、クランク軸取付け部32dを形成する第2キャリア体32の内周面32cは、第1キャリア体31の内周面31cと同様に、雌ネジ部32gと、段差部32hと、支持部32fと、を有している。また、転動部材(第2クランク軸受)6Bは、転動部材(第1クランク軸受)6Aと同様に、転動体61を有している。第2規制部材92、第2キャリア体32の内周面32c、および転動部材(第2クランク軸受)6Bのそれぞれは、第1規制部材91、第1の部材31の内周面31c、および第1クランク軸受6Aのそれぞれに対して軸X1方向に対称となるように設けられている。このため、第2規制部材92、第1の部材32の内周面32c、および転動部材(第2クランク軸受)6Bのそれぞれの形状および配置については、詳細な説明を省略する。
第2規制部材92は、軸X1方向において、段差部32hに接触しており、この位置にて第2ジャーナル部51cの外端面32A側の端面である軸方向端面51Bに対向している。これにより、第2規制部材92は、軸X1方向におけるクランク軸5の外端面32A側への動きを規制する。また、第2規制部材92は、軸X1方向において、第2クランク軸受6Bにおける保持器62の第2部位62bに対向している。これにより、第2規制部材92は、軸X1方向における保持器62の外端面32A側への動きを規制する。また、第1規制部材91及び第2規制部材92には凹部91e、92eが形成される。この凹部91e、92eに治具が差し込まれて、所定締め付けトルクで31、92が回転させられる。この穴は図2に示すように、貫通孔としても良く、この貫通孔を潤滑材が通過することで転動部材6A、6Bの潤滑性が良くなる。
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。上述の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、様々な歯車装置に適用可能である。上述の様々な実施形態のうち1つに関連して説明された様々な特徴のうち一部が、他のもう1つの実施形態に関連して説明された歯車装置に適用されてもよい。
1 歯車装置
2 外筒
3 キャリア
4 揺動歯車
5 クランク軸
6 クランク軸受
6A,6B 転動部材
7 伝達歯車
9 規制部材
10、110 軸受保持機構
111A、111B ブッシュ
31 第1キャリア体
32 第2キャリア体
31b,32d クランク軸取付け部(貫通孔)
31c,32c 内周面
31d,32g 雌ネジ部
31e,32h 段差部(位置決め部)
61 転動体
62 保持器
62b 第2部位
91a,92a 雄ネジ部
91b 挿入孔
91C 規制面

Claims (2)

  1. 雌ねじ部を含む内周面を有する第1部材と、
    前記内周面に挿入される第2部材と、
    前記第2部材に形成された転動面において転動する転動部材と、
    前記転動部材を保持する保持器と、
    前記転動部材を介して前記第2部材に回転可能に支持されるクランク軸と、
    前記雌ねじ部にねじ止めされる雄ネジ部を有し、前記第1部材により支持される規制部材と、
    を備え
    前記第2部材は、前記規制部材との間に隙間を隔てて配置されている、
    軸受保持機構。
  2. 前記第2部材はブッシュである、請求項1に記載の軸受保持機構。
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