JP7431519B2 - cross roller bearing - Google Patents
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Description
この発明は、外輪と内輪の間に、周方向に交互に傾斜方向が異なるようにローラが配置された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 arranged between an outer ring and an inner ring so that rollers are arranged in alternating directions of inclination in the circumferential direction.
産業用ロボットの減速機等に用いられるクロスローラ軸受は、高い位置決め精度や繰り返し精度、高いモーメント剛性等の安定した特性が求められる。 Crossed roller bearings used in industrial robot reducers and the like are required to have stable characteristics such as high positioning accuracy, repeatability, and high moment rigidity.
例えば、特許文献1に示すクロスローラベアリングは、環状に形成された一体構造の外輪及び内輪を有している。外輪の内周面には、内方に向かって開口するV字状の軌道面が円周方向に沿って形成され、内輪の外周面には、外輪の軌道溝と対向するように外方に向かって開口するV字状の軌道面が円周方向に沿って形成されている。内外輪の軌道面間には、多数のローラが、隣り合うもの同士の回転軸が交互に直交するように介装されている。
For example, the cross roller bearing shown in
一般的に、クロスローラ軸受の軌道面は、クラウニングが施されておらず、軸受の軸心方向に対し45度傾斜したストレート部のみで構成されている。そして、この軌道面にローラの転動面が接触して転動する(特許文献1の段落0012、図1等参照)。
Generally, the raceway surface of a cross-roller bearing is not crowned and consists only of a straight portion that is inclined at 45 degrees with respect to the axial direction of the bearing. Then, the rolling surface of the roller contacts this raceway surface and rolls (see paragraph 0012 of
特許文献1に係るクロスローラベアリングはクラウニングが施されていないため、図7に示すように、外輪20と内輪21にそれぞれ形成されたV字状の外輪軌道面22及び内輪軌道面23とローラ24の転動面は、ローラ24の軸方向の全体に亘って接触可能となっている。
Since the cross roller bearing according to
ところが、モーメント荷重が負荷されたときは、図8に示すように、V溝の溝肩側(図7中の丸数字2’及び、丸数字3’を付した側)から溝底側(図7中の丸数字1’及び丸数字4’を付した側)に向かうほど、すなわち、溝底から溝肩までを軌道面に沿って100等分した軌道面位置において、図7中の外輪2側に付した軌道面位置100から1に向かうほど、又は、内輪3側に付した軌道面位置1から100に向かうほど、接触面圧S1’、S2’が単調に高くなる分布を示すことがある。このとき、接触面圧が高い部分(例えば、図8中で接触面圧が最大値のSm1’、Sm2’となる部分)を起点として不具合が生じる虞がある。ローラ24にクラウニングを施して接触面圧の分布の均一化を図ることも考えられるが、ローラ24の組み込み方向の管理が必要となるため実用化は難しい。
However, when a moment load is applied, as shown in FIG. The
そこで、この発明は、モーメント負荷時に軌道面に作用する接触面圧の分布を均一化することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to equalize the distribution of contact surface pressure acting on the raceway surface during moment loading.
上記の課題を解決するために、この発明においては、V溝状の外輪軌道面が内径側に形成された外輪と、前記外輪軌道面と対向するV溝状の内輪軌道面が外径側に形成された内輪と、前記外輪軌道面と、前記内輪軌道面との間に、傾斜角度が交互に変わるように、周方向の全周に亘って配置された複数のローラと、を有し、前記外輪軌道面又は前記内輪軌道面の少なくとも一方に、前記各軌道面の溝肩から溝底に向かう径方向の中間の位置よりも深い溝底側と、前記中間の位置よりも浅い溝肩側で、ドロップ量を異ならせるようにクラウニングが形成されているクロスローラ軸受を構成した。 In order to solve the above problems, the present invention provides an outer ring in which a V-groove-shaped outer ring raceway surface is formed on the inner diameter side, and a V-groove-shaped inner ring raceway surface facing the outer ring raceway surface is formed on the outer diameter side. a plurality of rollers arranged over the entire circumference in the circumferential direction so that the inclination angle alternately changes between the formed inner ring, the outer ring raceway surface, and the inner ring raceway surface, At least one of the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface has a groove bottom side deeper than an intermediate position in the radial direction from the groove shoulder to the groove bottom of each raceway surface, and a groove shoulder side shallower than the intermediate position. A cross roller bearing with crowning formed to vary the amount of drop was constructed.
このようにすると、モーメント負荷時の接触面圧の分布に対応して、溝底側と溝肩側で適切なドロップ量を設定することにより、軌道面に作用する接触面圧の分布を均一化することができる。これにより、接触面圧が局所的に高くなるのを防止して、接触面圧が高い部分を起点とする不具合の発生を防止することができる。 In this way, the distribution of contact pressure acting on the raceway surface can be made uniform by setting an appropriate drop amount on the groove bottom side and groove shoulder side in response to the distribution of contact pressure on the raceway surface when a moment is loaded. can do. Thereby, it is possible to prevent the contact surface pressure from increasing locally, and to prevent the occurrence of problems originating from areas where the contact surface pressure is high.
前記構成においては、前記溝底側と前記溝肩側の一方側にのみ前記クラウニングが形成されており、他方側にはストレート部が連設されている構成とすることができる。あるいは、前記各軌道面の前記中間の位置に前記クラウニングが形成されていないストレート部を有し、前記ストレート部の前記溝底側及び前記溝肩側の両方に前記クラウニングが連設されている構成とすることもできる。 In the above configuration, the crowning may be formed only on one side of the groove bottom side and the groove shoulder side, and the straight portion may be continuously provided on the other side. Alternatively, a straight portion in which the crowning is not formed is provided at the intermediate position of each raceway surface, and the crowning is continuously provided on both the groove bottom side and the groove shoulder side of the straight portion. It is also possible to do this.
このようにすると、ストレート部において軌道面とローラの接触状態を確保しつつ、ローラの軸方向の一方側端部又は両端において局所的に発生する高い接触面圧を低減することができる。 In this way, high contact pressure locally generated at one end or both ends of the roller in the axial direction can be reduced while ensuring contact between the raceway surface and the roller in the straight portion.
前記各構成においては、前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面の両方に前記クラウニングが形成されている構成とすることができる。 In each of the above configurations, the crowning may be formed on both the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface.
このようにすると、外輪と内輪の両方において、局所的に発生する高い接触面圧を低減することができ、軸受寿命の延長を図ることができる。 In this way, it is possible to reduce the locally generated high contact surface pressure on both the outer ring and the inner ring, and it is possible to extend the life of the bearing.
この発明では、クロスローラ軸受において、軌道面の溝底側と溝肩側で、ドロップ量を異ならせるようにクラウニングを形成したので、モーメント負荷時に軌道面に作用する接触面圧の分布を均一化して、接触面圧が高い部分を起点とする不具合の発生を防止することができる。 In this invention, in the cross roller bearing, the crowning is formed so that the drop amount is different on the groove bottom side and the groove shoulder side of the raceway surface, so that the distribution of the contact surface pressure acting on the raceway surface during moment load is made uniform. Therefore, it is possible to prevent problems originating from areas where the contact surface pressure is high.
この発明に係るクロスローラ軸受1の実施形態(第一例)を、図面を用いて説明する。以下の説明では、クロスローラ軸受1の回転軸と平行な方向を軸方向、前記回転軸に対し直交する方向を径方向、前記回転軸を中心とする円弧に沿う方向を周方向という。このクロスローラ軸受1は、図1及び図2に示すように、外輪2と、外輪2の内径側に、この外輪2と同軸に配置された内輪3、及び、外輪2と内輪3の間に介在する複数のローラ4を主要な構成要素としている。これらの構成要素は、いずれも鋼製である。
An embodiment (first example) of a cross roller bearing 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a direction parallel to the rotational axis of the cross roller bearing 1 is referred to as an axial direction, a direction orthogonal to the rotational axis is referred to as a radial direction, and a direction along an arc centered on the rotational axis is referred to as a circumferential direction. As shown in FIGS. 1 and 2, this cross roller bearing 1 includes an
外輪2の内径側には、略直交するV溝状の外輪軌道面5が、内輪3の外径側には、外輪軌道面5と対向し、略直交するV溝状の内輪軌道面6が、それぞれ形成されている。以下においては、各軌道面5、6の溝肩から溝底に向かう径方向の中間の位置よりも深い側を溝底側(図3中の丸数字1、及び、丸数字4を付した側)、浅い側を溝肩側(図3中の丸数字2、及び、丸数字3を付した側)という。
On the inner diameter side of the
図2に示すように、外輪軌道面5の溝底側と溝肩側、及び、内輪軌道面6の溝底側と溝肩側は、それぞれ軌道面の形状が異なっている。すなわち、内外輪軌道面5、6の溝肩側にはクラウニングが施されておらず、この溝肩側の軌道面は、軸方向に対し45度傾斜したストレート部7、8で構成されている。その一方で、内外輪軌道面5、6の溝底側にはクラウニング9、10が施されている。このように、ストレート部7、8及びクラウニング9、10を連設したことにより、内外輪軌道面5、6の溝肩側のドロップ量(ローラ4の転動面と内外輪軌道面5、6との間の隙間の大きさ)がほぼ0であるのに対し、溝底側では溝底に向かうほどドロップ量が大きくなっており、内外輪軌道面5、6の溝底側と溝肩側でドロップ量は異なる。
As shown in FIG. 2, the groove bottom side and groove shoulder side of the outer
なお、図2(クロスローラ軸受1の要部の断面図を示す図3、図5、及び、図6も同様)においては、内外輪軌道面5、6に形成されたクラウニング9、10を視覚的に見やすくするために、クラウニング9、10の傾斜角を誇張して描いているが、実際の傾斜角は小さく(例えば2度程度)、モーメント荷重の作用時に、内外輪軌道面5、6とローラ4の転動面が、ローラ4の軸方向の全体に亘って接触することが可能となっている。
In addition, in FIG. 2 (the same applies to FIGS. 3, 5, and 6 showing cross-sectional views of the main parts of the cross roller bearing 1), the
ローラ4は、外輪軌道面5と内輪軌道面6との間に、周方向に隣り合うローラ4の傾斜角度が交互に90度ずつ変わるように、周方向の全周に亘って配置されている。ローラ4の直径は、その回転軸方向の長さよりも若干長くなっている。このため、ローラ4の回転軸方向の端部が、このローラ4の転動面が転動する内外輪軌道面5、6のV字溝を構成する一方側の面と略直交する他方側の面に接触することなく、このローラ4をスムーズに転動させることができる。
The
ローラ4の転動面は、その軸方向の全体に亘って外径の大きさが一定の円柱面であり、クラウニングは施されていない。このため、ローラ4を内外輪軌道面5、6の間に組み込む際に、その組み込み方向の管理を行う必要がなく、その組み込み作業をスムーズに行うことができる。なお、隣り合うローラ4の間に間座を配置して、ローラ4間に所定の大きさの隙間を確保した構成とすることもできる。
The rolling surface of the
図3に示すように、内外輪軌道面5、6の溝底側のみにクラウニング9、10を施す一方で、溝肩側をストレート部7、8としたときに、ローラ4の転動面から内外輪軌道面5、6に作用する接触面圧の分布の計算結果の一例を図4に示す。この計算は、外径が85mmΦ、軸方向幅が18.5mmのクロスローラ軸受1をモデルとして行ったものである。本図は、溝底から溝肩までを軌道面に沿って100等分し、その100等分された軌道面位置のうちローラ4と接触している領域における接触面圧の分布を示している。図3及び図4中に示す丸数字1と丸数字4が溝底側に対応し、丸数字2と丸数字3が溝肩側に対応する。
As shown in FIG. 3, when crowning 9, 10 is applied only to the groove bottom sides of the inner and outer
このように、内外輪軌道面5、6の溝底側のみにクラウニング9、10を施すことにより、溝底側で高くなりやすい接触面圧を低減して(従来のクロスローラ軸受に係る図8中に示した最大接触面圧Sm1’、Sm2’と、図4中に示した最大接触面圧Sm1、Sm2との大小関係が、Sm1<Sm1’かつSm2<Sm2’)、この接触面圧の均一化を図ることができる。これにより、接触面圧が高い部分を起点とする不具合の発生を防止することができる。しかも、ストレート部7、8において軌道面とローラ4との間の安定的な接触状態を確保することができるため、クロスローラ軸受1の回転安定性を高めることができる。
In this way, by applying crowning 9 and 10 only to the groove bottom sides of the inner and outer
なお、図4に示した接触面圧の分布はあくまでも一例に過ぎず、クラウニング9、10の形状(傾斜角の大きさや、溝底から溝肩に向かう方向の長さ等)を変化させることにより、接触面圧が高い部分が生じないようにその分布を適宜変化させることもできる。
Note that the distribution of contact surface pressure shown in Fig. 4 is just an example, and by changing the shape of the
この発明に係るクロスローラ軸受1の他の実施形態(第二例)を図5に示す。このクロスローラ軸受1の基本構成は第一例のものと共通しているが、内外輪軌道面5、6の形状が異なっている。
Another embodiment (second example) of the
すなわち、第二例に係るクロスローラ軸受1においては、内外輪軌道面5、6が、溝底側(図5中の丸数字1、及び、丸数字4を付した側)と溝肩側(図5中の丸数字2、及び、丸数字3を付した側)の中間部に形成されたストレート部7、8と、ストレート部7、8の溝底側に連設された第一クラウニング9a、10aと、ストレート部7、8の溝肩側に連設された第二クラウニング9b、10bによって構成されている。第一クラウニング9a、10aと第二クラウニング9b、10bは、傾斜角の大きさや、溝底から溝肩に向かう方向の長さが相違し、ドロップ量は互いに異なる。
That is, in the
このように、内外輪軌道面5、6の溝底側と溝肩側の両方にクラウニング9a、9b、10a、10bを施すことにより、ローラ4の軸方向両端との接触に伴って高くなりやすい接触面圧を低減して、この接触面圧の均一化を図ることができる。このため、第一例に係るクロスローラ軸受1と同様に、接触面圧が高い部分を起点とする不具合の発生を防止することができる。しかも、ストレート部7、8において軌道面とローラ4との間の安定的な接触状態を確保することができるため、クロスローラ軸受1の回転安定性を高めることができる。
In this way, by providing the crowning 9a, 9b, 10a, 10b on both the groove bottom side and the groove shoulder side of the inner and outer ring raceway surfaces 5, 6, the crowning height tends to increase as it comes into contact with both ends of the
この発明に係るクロスローラ軸受1のさらに他の実施形態(第三例)を図6に示す。このクロスローラ軸受1の基本構成は第一例及び第二例のものと共通しているが、内外輪軌道面5、6の形状がさらに異なっている。
Still another embodiment (third example) of the
すなわち、第三例に係るクロスローラ軸受1においては、内外輪軌道面5、6が、溝底側(図6中の丸数字1、及び、丸数字4を付した側)に形成された第一クラウニング9a、10aと、溝肩側(図6中の丸数字2、及び、丸数字3を付した側)に形成された第二クラウニング9b、10bによって構成されている。第一クラウニング9a、10aと第二クラウニング9b、10bは、傾斜角の大きさや溝底から溝肩に向かう方向の長さが相違し、ドロップ量は互いに異なる。
That is, in the
このように、内外輪軌道面5、6の溝底側と溝肩側の両方にクラウニング9a、9b、10a、10bを施すことにより、第二例に係るクロスローラ軸受1と同様に、ローラ4の軸方向両端との接触に伴って高くなりやすい接触面圧を低減して、この接触面圧の均一化を図ることができる。このため、第一例に係るクロスローラ軸受1と同様に、接触面圧が高い部分を起点とする不具合の発生を防止することができる。
In this way, by applying the crowning 9a, 9b, 10a, 10b to both the groove bottom side and the groove shoulder side of the inner and outer ring raceway surfaces 5, 6, the
上記実施形態に示すクロスローラ軸受1はあくまでも例示に過ぎず、モーメント負荷時に軌道面に作用する接触面圧の分布を均一化する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、配置、素材等を適宜変更することが許容される。
The
上記実施形態においては、V溝状の内外輪軌道面5、6を、傾斜角が異なる複数の部分(第一例ではストレート部7、8とクラウニング9、10、第二例ではストレート部7、8と2か所のクラウニング9a、9b、10a、10b、第三例では2か所のクラウニング9a、9b、10a、10b)によって構成したが、内外輪軌道面5、6の全体に連続したクラウニング9によって構成することもできる。また、上記実施形態においては、V溝状の内外輪軌道面5、6を、その溝中心に対して対称の形状としたが、非対称の形状とすることもできる。また、外輪軌道面5又は内輪軌道面6の一方側のみにクラウニング9を施すこともできる。
In the embodiment described above, the V-groove-shaped inner and
1 クロスローラ軸受
2 外輪
3 内輪
4 ローラ
5 外輪軌道面
6 内輪軌道面
7、8 ストレート部
9、10 クラウニング
9a、10a 第一クラウニング
9b、10b 第二クラウニング
1
Claims (4)
前記外輪軌道面(5)と対向するV溝状の内輪軌道面(6)が外径側に形成された内輪(3)と、
前記外輪軌道面(5)と、前記内輪軌道面(6)との間に、傾斜角度が交互に変わるように、周方向の全周に亘って配置された複数のローラ(4)と、
を有し、
前記外輪軌道面(5)及び前記内輪軌道面(6)に、前記各軌道面(5、6)の溝肩から溝底に向かう径方向の中間の位置よりも深い溝底側のドロップ量が、前記中間の位置よりも浅い溝肩側のドロップ量よりも大きくなるようにクラウニング(9、10)が形成されているクロスローラ軸受。 an outer ring (2) having a V-groove-shaped outer ring raceway surface (5) formed on the inner diameter side;
an inner ring (3) in which a V-groove inner ring raceway surface (6) facing the outer ring raceway surface (5) is formed on the outer diameter side;
a plurality of rollers (4) arranged around the entire circumferential direction between the outer ring raceway surface (5) and the inner ring raceway surface (6) so that the inclination angle alternately changes;
has
The outer ring raceway surface (5) and the inner ring raceway surface (6) have a drop amount on the groove bottom side that is deeper than an intermediate position in the radial direction from the groove shoulder to the groove bottom of each of the raceway surfaces (5, 6). , a cross roller bearing in which the crowning (9, 10) is formed to be larger than the drop amount on the groove shoulder side shallower than the intermediate position.
The cross roller bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the crowning (9, 10) is formed on both the outer ring raceway surface (5) and the inner ring raceway surface (6).
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