KR20100081921A - 감속장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 주 베어링의 가공성이 높고, 나아가서는 비용의 저감을 도모할 수 있는 감속장치를 얻는다.
[해결 수단] 출력 부재(케이싱)(16)와 고정 부재(제1, 제2 플랜지체)(12, 14) 사이에 개재되는 제1, 제2 주 베어링(18, 20)을 구비한 감속장치(2)에 있어서, 상기 제1, 제2 주 베어링(18, 20)의 전동체로서, 상기 출력 부재(16)의 축선(O1)에 대해서 경사진 회전축(O2, O3)을 가지는 복수의 원통 롤러(60A, 61A)로 이루어지는 한 쌍의 원통 롤러열(60, 61)을 배면 조합으로 구비한다. 제1, 제2 주 베어링(18, 20)의 내륜(64, 66) 및 외륜(68, 70)에는 상기 원통 롤러(60A, 61A)의 축방향의 이동을 구속하는 플랜지부가 없고, 리테이너(74, 76)에 의해 그 원통 롤러(60A, 61A)의 축방향의 이동이 구속되어 있다.
Figure P1020090128032
출력 부재, 고정 부재, 주 베어링, 감속장치, 회전축, 원통 롤러, 플랜지부

Description

감속장치{Decelerating device}
본 발명은 출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주 베어링을 구비한 감속장치에 관한 것이다.
본 출원은 2009년 1월 6일에 출원된 일본 특허출원 제2009­000686호에 기초한 우선권을 주장한다. 이 출원의 모든 내용은 이 명세서 내에서 참조로서 원용된다.
특허 문헌 1에 출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주 베어링으로서 원통 롤러를 사용한 한 쌍의 앵귤러 롤러 베어링을 구비한 감속장치가 개시되어 있다. 이 앵귤러 롤러 베어링은 상기 원통 롤러를 지지하는 전용의 내륜 및 외륜을 구비하고 있다. 이 중 내륜은 “플랜지부”를 가지고 있어, 원통 롤러가 내륜 및 외륜으로부터 빠져나오지 않게 그 원통 롤러의 축방향의 이동을 이 “플랜지부”에 의해 규제하고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2003­74646호(단락 [0012], 도 4)
특허 문헌 1에서 개시되어 있는 원통 롤러의 축방향의 이동을 억제하기 위한 “플랜지부”를 구비한 내륜 혹은 외륜을 구비한 주 베어링은 당해 플랜지부를 가지는 내륜 혹은 외륜의 가공성이, 그 소재의 경도가 높기 때문에 매우 나쁘고, 고비용이 되기 쉽다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제를 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 주 베어링의 가공성이 높고 또한 비용 저감을 도모할 수 있는 감속장치를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.
본 발명은 출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주 베어링을 구비한 감속장치에서, 상기 주 베어링의 전동체(轉動體)로서, 상기 출력 부재의 축선에 대해서 경사진 회전축을 가지는 복수의 원통 롤러로 이루어지는 한 쌍의 원통 롤러열과, 상기 원통 롤러의 전주면(轉走面)을 제공하는 내륜 및 외륜을 구비하며, 그 내륜 및 외륜에는 상기 원통 롤러의 축방향의 이동을 구속하는 플랜지부가 없고, 리테이너에 의해 그 원통 롤러의 축방향의 이동이 구속되어 있는 것에 의해 상기 과제를 해결한 것이다.
본 발명에서는 주 베어링의 전동체로서 단순한 “원통 롤러”를 사용한다. “원통 롤러”로 이루어지는 전동체는 예를 들면 테이퍼 롤러에 비해 저비용이며, 또한 회전축과 외주(전주면과 접촉하는 면)가 평행하기 때문에 축방향으로 이동하려는 분력이 기본적으로 발생하지 않는다(제조 오차, 장착 오차 등의 이유에 의해 발생했다고 해도 약하다). 그래서, 본 발명에서는 원통 롤러의 축방향의 이동을 규제하기 위한 “플랜지부”를 내외륜 자체에 형성하는 것을 생략하여, 이 기능을 리테이너가 가지도록 하고 있다. 이 때문에 본 발명에 관련되는 주 베어링의 내외륜은 그 형상을 간소화시킬 수 있어, 매우 양호한 가공성을 얻을 수 있게 되며 가공의 간략화 및 저비용화를 실현할 수 있다. 또한 플랜지부가 있는 경우에 비해 회전 손실을 저감시킬 수 있다.
본 발명에 관련되는 원통 롤러는 출력 부재의 축선에 대해서 경사진 회전축을 가지고 있다. 그 때문에, 래디얼 및 스러스트 쌍방의 하중을 받을 수 있다. 또한 원통 롤러의 회전축이 출력 부재의 축선에 대해서 경사져 있는 점에서, 리테이너에 의해 각 원통 롤러를 지지한 상태로 고정 부재와 출력 부재 사이에 원통 롤러를 배치하면 리테이너는 원통 롤러의 회전축의 축방향으로는 대경측으로도 소경측으로도 움직일 수 없게 되기 때문에, 리테이너 자체의 위치 결정 기구가 기본적으로 불필요해진다. 이 때문에 원통 롤러를 지지한 상태의 리테이너 장착도 용이하다.
또한 본 발명에서 말하는 “출력 부재”와 “고정 부재”는 상대적인 것이다. 예를 들면 로봇의 관절 구동용으로서 적용되고 있는 경우에는, 대상 부재를 바꾸면 출력 부재와 고정 부재는 역전된다. 또한 로봇의 관절 자체가 움직이고 있는 점에서 출력 부재도 고정 부재도 공장의 토대에서 본다면 움직이고 있게 된다. 즉, 본 발명에서 말하는 고정 부재는 반드시 절대적으로 정지되어 있다는 의미로는 이용되지 않는다. 단, 감속장치의 각 부재 중에서 출력 부재는 고정 부재에 대해 매우 느린 상대 회전 속도로 또한 매우 큰 토크로 회전하고 있다. 즉, 본 발명에 관련되는 “주 베어링”은 감속장치의 베어링 중에서 상대 회전 속도는 매우 느리지만(예를 들면 100rpm 이하), 매우 큰 토크를 요구하는 개소(또는 그에 준하는 개소)에 사용되는 베어링을 의미하고 있다.
본 발명에 의하면 주 베어링의 가공성이 높고, 나아가서는 비용 저감을 도모할 수 있는 감속장치를 얻을 수 있다.
이하, 도면에 근거해 본 발명의 실시 형태의 일례에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례가 적용된 로봇용 정밀 제어 기계의 감속장치의 단면도, 도 2는 그 주요부 확대도이다.
이 감속장치(2)는 로봇을 제어하기 위한, 예를 들면 백래시 15분 (15/60도)∼2분(2/60도) 정도, 보다 정밀도가 높은 것에서는 2분(2/60도)∼0.3분(0.3/60도) 정도의 정밀 기계에 사용되는 것으로, 전단(前段)에 모터(4)로부터의 구동력을 받는 평행축 기어 구조의 감속 기구(5), 후단에 내접 맞물림 유성 기어 구조의 감속 기구(6)를 구비한다. 이 감속장치(2)는 로봇(전체는 도시 생략)의 제1 부재(8)와 제2 부재(10) 사이에 배치되어, 제1 부재(8)에 대해 제 2 부재(10)를 상대적으로 회전 구동한다. 따라서, 이 실시 형태에서는 후술하는 제1, 제2 플랜지체(12, 14)가 고정 부재, 케이싱(16)이 출력 부재에 상당한다. 즉, 이른바 틀 회전형의 감속장치이다.
이하 구체적인 구성을 상세히 서술한다.
모터(4)는 로봇의 제1 부재(8)에 볼트(22)를 개재시켜 고정되어 있다. 모터(4)의 모터축(24)에는 조인트(26)가 연결되어 있다. 조인트(26)의 선단에는 피니언(28)이 형성되어 있다. 피니언(28)은 3개의 분배 기어(30A∼30C)와 동시에 맞물려 있다. 도 1, 도 2에서는 3개의 분배 기어(30A∼30C) 중 분배 기어(30A)만이 묘사되어 있다.
각 분배 기어(30A∼30C)는 3개의 편심체축(32A∼32C)에 장착되어 있다(도 1, 도 2에서는 편심체축(32A)만 묘사).
각 편심체축(32A∼32C)은 원뿔 롤러 베어링(34, 36)을 개재시켜 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 지지되어 있다. 편심체축(32A∼32C)에는 편심체(40A∼40C, 42A∼42C)가 일체적으로 형성되어 있다(도 1, 도 2에서는 편심체축(32A)의 편심체(40A, 42A)만 묘사). 동일한 편심체축에 장착된 편심체, 예를 들면 편심체축(32A)에 장착된 편심체(40A, 42A)는 서로 180도의 편심 위상을 가지고 있다. 각 편심체축(32A∼32C)의 축방향으로 동일 위치에 있는 편심체, 예를 들면, 편심체축(32A)의 편심체(40A), 편심체축(32B)의 편심체(40B), 및 편심체축(32C)의 편심체(40C)는 서로 동일한 편심 위상으로 장착되어 있다. 또한 편심체축(32A)의 편심체(42A), 편심체축(32B)의 편심체(42B) 및 편심체축(32C)의 편심체(42C)도 서로 동일한 편심 위상으로 장착되어 있다.
이들의 구성에 의해 각 편심체축(32A∼32C)은 각각의 분배 기어(30A∼30C)와 일체적으로 동일 방향으로 동일 속도로 회전 가능하며, 또한 각 편심체축(32A∼32C)의 회전에 의해 편심체(40A, 40B, 40C)가 세트로 동일 위상으로 회전하며, 마찬가지로 편심체(42A, 42B, 42C) 세트가 동일 위상으로 회전한다. 또한 편심체(40A, 40B, 40C) 세트의 편심 위상과 편심체(42A, 42B, 42C) 세트의 편심 위상은 서로 180도 어긋나 있다.
한편, 이 감속장치(2)는 2개의 외부 톱니 기어(44, 46)와 그 외부 톱니 기어(44, 46)가 내접하여 맞물리는 내부 톱니 기어(48)를 구비한다. 외부 톱니 기어(44)는 상기 편심체축(32A∼32C)에 대응하는 편심체축 구멍(44A, 44B, 44C)을 구비하고(도 1, 도 2에는 편심체축(32A)에 대응하는 편심체축 구멍(44A)만 도시), 외부 톱니 기어(46)도 마찬가지로 각 편심체축(32A∼32C)에 대응하는 편심체축 구멍(46A, 46B, 46C)을 구비한다(도 1, 도 2에는 편심체축(32A)에 대응하는 편심체축 구멍(46A)만 도시).
외부 톱니 기어(44)의 편심체축 구멍(44A, 44B, 44C)에는 상기 편심체축(32A∼32C)의 편심체(40A, 40B, 40C)가 롤러(48A∼48C)(롤러(48A)만 도시)를 개재시켜 끼워 넣어져 있다. 외부 톱니 기어(46)의 편심체축 구멍(46A, 46B, 46C)에는 상기 편심체축(32A∼32C)의 편심체(42A, 42B, 42C)가 롤러(50A∼50C)(롤러(50A)만 도시) 를 개재시켜 끼워 넣어져 있다.
이 구성에 의해 각 편심체축(32A∼32C)의 편심체(40A, 40B, 40C) 세트 및 편심체(42A, 42B, 42C) 세트가 각각 동일 방향으로 동일 속도로 회전함으로써 2개의 외부 톱니 기어(44, 46)가 180도의 위상차로 편심 요동하게 되어 있다.
2개의 외부 톱니 기어(44, 46)는 상기 내부 톱니 기어(48)에 내접하여 맞물려 있다. 내부 톱니 기어(48)는 케이싱(16)과 일체화되어 있다. 케이싱(16)은 볼트(56)를 개재시켜 로봇의 제2 부재(10)에 고정되어 “출력 부재”로서 기능하고 있다. 내부 톱니 기어(48)의 내부 톱니는 원통형의 외부핀(52)에 의해 구성되어 있다. 외부 톱니 기어(44, 46)의 톱니수는 N이며, 내부 톱니 기어(48)의 톱니수(외부핀(52)의 수)는 N＋1이다. 즉, 내부 톱니 기어(48)의 톱니수는 외부 톱니 기어(44, 46)의 톱니수보다 1만큼 많다.
여기서 각 편심체축(32A∼32C)은 원뿔 롤러 베어링(34, 36)을 개재시켜 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 제1, 제2 플랜지체(12, 14)는 볼트(58)에 의해 연결되어 있다. 제1 플랜지체(12)와 케이싱(16) 사이에는 제1 주 베어링(18)이 형성되어 있다. 제2 플랜지체(14)와 케이싱(16) 사이에는 제2 주 베어링(20)이 형성되어 있다.
제1, 제2 주 베어링(18, 20)은 제1, 제2 플랜지체(고정 부재)(12, 14)의 외주에 배치되어, 케이싱(출력 부재)(16)을 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 대해 감속장치(2) 내의 부재 중에서 가장 느린 상대 회전 속도(예를 들면 100rpm 이하)로, 또한 가장 큰 토크로 회전 가능하게 지지하고 있다. 이 실시 형태에서는 제1, 제2 플랜지체(12, 14)는 모두 고정 부재로서 일체적으로 로봇의 상기 제1 부재(8)에 고정되어 있다. 이 때문에 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 대해서 케이싱(16)이 상대 회전하면, 결과적으로 그 제 1, 제2 플랜지체(12, 14)와 일체화되어 있는 로봇의 제1 부재(8)에 대해 케이싱(16)과 일체화되어 있는 로봇의 제2 부재(10)가 상대 회전하게 된다.
다음으로 도 1∼도 3을 함께 참조하여, 제1, 제2 주 베어링(18, 20) 부근의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
제1, 제2 주 베어링(18, 20)은 그 전동체로서, 배면 조합으로 장착된 한 쌍의 원통 롤러열(60, 61)을 구비한다. 각 원통 롤러열(60, 61)은 제1, 제2 플랜지체(12, 14)의 축선(O1)에 대해서 45도 경사진 회전축(O2, O3)을 가지도록 배열된 복수의 원통 롤러(60A, 61A)로 구성되어 있다. 이 원통 롤러(60A, 61A)로서는 이른바 크로스 롤러 베어링에 이용하는 직경과 높이(축방향 길이)가 동일한 원통 롤러를 바꿔 사용할 수 있다. 즉, 크로스 롤러와 롤러를 겸용할 수 있으므로 추가적인 비용 저감을 도모할 수 있다.
원통 롤러(60A, 61A)는 테이퍼 롤러와 달리 회전축과 외주가 평행(케이싱(16)측의 접촉선과 제1, 제2 플랜지체(12, 14)측의 접촉선이 평행)하기 때문에, 기본적으로 운전에 의한 스러스트 방향의 분력이 발생하지 않는다. 이 점에 주목하여, 이 실시 형태에서는 제1, 제2 주 베어링(18, 20)의 내륜(64, 66) 및 외륜(68, 70)을 (내외륜의) 원주 방향과 직각인 단면을 대략 직각 이등변삼각형으로 하고, 원통 롤러(60A, 61A)의 축방향의 이동을 구속하기 위한 이른바 “플랜지부”의 형 성을 생략하고 있다. 그리고 제조 오차, 장착 오차 등의 이유에 의해 실제로는 발생할 가능성이 있는 원통 롤러(60A, 61A)의 축방향의 이동을 리테이너(74, 76)에 의해 억제하도록 하고 있다.
제1 주 베어링(18)과 제2 주 베어링(20)은 대칭으로 장착되어 있으며, 구성으로서는 내륜(64, 66), 외륜(68, 70), 및 리테이너(74, 76)를 포함해 기본적으로 동일하다. 따라서, 편의상 이후 제2 주 베어링(20)측에 주목하여 상세하게 설명하는 것으로 하고, 제1 주 베어링(18)에 대해서는 중복 설명을 생략한다.
이 실시 형태의 제2 주 베어링(20)에 관련되는 리테이너(76)는 수지제이다. 또한 철제나 강제여도 된다.
도 3은 원통 롤러(61A)를 장착한 상태(일부의 원통 롤러만 분리되어 있다)를 나타내는 사시도이며, 도 4는 원통 롤러(61A)를 분리시킨 상태의 리테이너(76)의 일부를 확대하여 나타낸 정면도이다. 리테이너(76)에는 원통 롤러(61A)를 장착하기 위한 포켓(76A)이 복수(원통 롤러의 수만큼) 형성되어 있고, 각 포켓(76A)의 내주에는 원통 롤러(61A)를 회전 가능하게 유지하기 위한 오목부(걸음부)(76B)가 형성되어 있다. 원통 롤러(61A)는 수지의 탄성(포켓(76A) 둘레의 탄성변형)을 이용하여 밀어넣도록 하여 포켓(76A) 내에 장착된다. 일단 각 포켓(76A) 내에 장착된 원통 롤러(61A)는 포켓 내주의 오목부(76B)에 지지되어 자유롭게 회전할 수 있다. 전체 원통 롤러(61A)가 리테이너(76)에 장착됨으로써, 마치 1개의 부품인 듯한(전체가 거의 원뿔대 형상의) 전동체 어셈블리(80)가 형성된다.
도 5는 도 1, 도 2의 제2 주 베어링(20) 부근의 주요부 확대도이다. 제2 주 베어링(20)의 내륜(66) 및 외륜(70)은 그 내외륜의 원주 방향과 직각인 단면이 대략 직각 이등변삼각형으로 되며, 원통 롤러(61A)의 축방향으로 이동을 규제하기 위한 플랜지부는 특별히 형성되어 있지 않다. 내륜(66) 및 외륜(70)의 단면의 직각 이등변삼각형의 빗변은 원통 롤러(61A)의 전주면(66A, 70A)을 구성하고 있다. 이 전주면(66A, 70A)의 축(원통 롤러의 축) 방향 길이(L1, L2)는 원통 롤러(61A)의 축방향 길이(L0)와 거의 동일하다.
외륜(70)에는 그 외륜(70)을 케이싱(16)에 축방향(이 예에서는 우측)으로부터 장착할 때에 장착시의 가압의 받이면이 되는 (축과 직각인) 피가압부(70B)가 형성되어 있다. 또한 내륜(66)에는 그 내륜(66)을 제2 플랜지체(14)에 축방향(이 예에서는 좌측)으로부터 장착할 때에 장착시의 가압의 받이면이 되는 (축과 직각인) 피가압부(66B)가 형성되어 있다.
외륜(70)은 그 축방향 내측면(70C)에서 내부 톱니 기어(48)의 내부 톱니를 구성하는 외부핀(52)의 축방향의 이동을 규제하고 있다. 또한 외부 톱니 기어(44, 46)의 축방향 이동도 규제하고 있다(외부핀(52) 및 외부 톱니 기어(44, 46)의 이동 규제 수단을 겸하고 있다).
전동체 어셈블리(80)는 전체가 거의 원뿔대 형상으로 되어 있기 때문에, 특히 리테이너(76)의 축방향의 지지(이동 구속)를 하지 않아도, 기본적으로 그 전동체 어셈블리(80) 전체가 원통 롤러(61A)의 축방향으로 움직이는 일은 없다(움직일 수 없다). 그 때문에, 이 실시 형태에서는 리테이너(76)의 축방향의 이동을 구속하기 위한 구성은 특별히 채용하고 있지 않다.
또한 이 실시 형태에서는 피가압면(66B, 70B)뿐만 아니라, 전주면의 반대측의 측단부에도 평탄면(66C, 70C)이 형성되어 있는데, 이 평탄면(66C, 70C)은 (가압의 필요가 없으므로) 없어도 되고, 피가압면(66B, 70B)보다 폭이 좁아도 된다. 이 경우에는 더욱 소형화할 수 있다.
또한 이 제1, 제2 주 베어링(18, 20)은 접촉각이 45°로 설정되어 있기 때문에 작용점 스팬을 길게 할 수 있어, 베어링에 작용하는 하중을 저감시킬 수 있기 때문에 소형화 혹은 장수명화가 가능하다.
또한 제2(제1도 동일) 주 베어링의 형상적 변형예로서, 예를 들면 도 6(A), (B)에 나타나는 구성도 채용할 수 있다. 도 6(A)에 나타나는 바와 같이 제2 주 베어링(82)의 내륜(84) 및 외륜(86)의 전주면(84A, 86A)의 축방향 길이(L3, L4)는 원통 롤러(61A)의 축 길이(L0)보다 짧게 형성하도록 해도 된다. 내륜(84) 및 외륜(86)의 전주면(84A, 86A)의 축방향 길이(L3, L4)를 원통 롤러(61A)의 축 길이(L0)보다 짧게 형성했을 경우에는 플랜지부가 없기 때문에 더욱 회전 손실을 적게 할 수 있게 됨과 함께, 내륜(84) 및 외륜(86)을 더욱 소형화할 수 있어, 제2 주 베어링(82) 전체의 크기를 보다 작게 할 수 있다.
또한 도 6(B)의 제2 주 베어링(91)의 예에서는 내륜(92) 및 외륜(94)의 원주 방향과 직각인 단면의 피가압면(92A, 94A)을 없애는 것에 의해 내륜(92) 및 외륜(94)을 극소화하고 있다. 즉, 단면을 직각 이등변삼각형으로 하고 있다. 또한 리테이너(90)의 일부를 각각 케이싱(16) 및 외부 톱니 기어(46)와 접촉시키고 있다. 이러한 구성으로 했을 경우에는 제2 주 베어링(91)을 더욱 소형화할 수 있고, 또한 리테이너(90)의 축방향의 이동을 당해 접촉에 의해서도 구속할 수 있기 때문에 원통 롤러(61A)가 리테이너(90) 내에서 축방향으로 이동하려고 했을 때에 그 리테이너(90)에 생기는 (압축 혹은 인장의) 내부 응력을 보다 저감시킬 수 있다.
이들의 변형예는 제1 주 베어링(18)의 측에서도 마찬가지로 가능하다.
다음에 이 감속장치(2)의 작용을 설명한다.
로봇의 제1 부재(8)와 제2 부재(10)의 움직임은 상대적인 것이지만, 여기에서는 편의상 제1 부재(8)가 고정되어 있는 상태라고 생각하여 당해 감속장치(2)의 작용을 설명한다.
모터(4)의 모터축(24)이 회전하면 그 모터축(24)과 연결되어 있는 조인트(26)가 회전하고, 그 조인트(26)의 선단에 형성되어 있는 피니언(28)이 회전한다. 피니언(28)이 회전하면 그 피니언(28)과 맞물려 있는 분배 기어(30A∼30C)가 회전하고, 편심체축(32A∼32C)이 동일 방향으로 동일한 회전 속도로 회전한다. 편심체축(32A∼32C)이 회전하면 편심체(40A∼40C) 및 원통 롤러(48A∼48C)를 개재시켜 외부 톱니 기어(44)가 편심 요동함과 함께, 편심체(42A∼42C) 및 원통 롤러(50A∼50C)를 개재시켜 외부 톱니 기어(46)가 편심 요동한다.
이 실시 형태에서는 외부 톱니 기어(44)의 편심체축 구멍(44A∼44C), 및 외부 톱니 기어(46)의 편심체축 구멍(46A∼46C)을 각각 편심체축(32A∼32C)이 관통하고 있다. 또한 각 편심체축(32A∼32C)은 원뿔 롤러 베어링(34, 36)에 의해 회전(자전)은 할 수 있지만, 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 대한 장착 위치는 고정되어 있다. 그 때문에 편심체축(32A∼32C)이 관통하고 있는 외부 톱니 기어(44, 46)는 그 자전이 구속되어 편심체축(32A∼32C)의 회전에 의해 요동하게 될 뿐이며, 그 요동에 의해 내부 톱니 기어(48)와의 맞물림 위치가 차례로 어긋나게 된다. 이 결과, 외부 톱니 기어(44, 46)가 1회 요동할 때마다 내부 톱니 기어(48)는 외부 톱니 기어(44, 46)와의 톱니수 차분 “1/(N＋1)”만큼 외부 톱니 기어(44, 46)에 대한 위상이 어긋난다(회전한다). 이 내부 톱니 기어(48)의 회전은 그 내부 톱니 기어(48)와 일체화되어 있는 케이싱(16)의 회전이 되어 나타나고, 볼트(56)를 개재시켜 로봇의 제2 부재(10)를 (로봇의 제1 부재(8)에 대해서) 회전시킨다. 또한 이 (상대) 회전 속도는 예를 들면 이 실시 형태와 같은 로봇 구동용의 감속장치(2)의 경우, 크더라도 100rpm이다. 이 정도의 회전 속도라면 “원통 롤러”에서도 충분히 실용화될 수 있다. 반대로 말하면, 이 이상 빨라지면 내륜측­외륜측의 속도차가 커져 발열에 의한 그리스 건조, 나아가서는 손상이 생길 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
여기서, 제1, 제2 주 베어링(18, 20)의 원통 롤러(60A, 61A)는 단순한 “원통 롤러”이기 때문에 저비용이며, 또한 회전축(O2, O3)과 외주가 평행하기 때문에 축방향으로 이동하려는 분력이 기본적으로 발생하지 않는다. 그 때문에, 리테이너(74, 76)에 의해 원통 롤러(60A, 61A)를 지지하는 것만으로 각 원통 롤러(60A, 61A)의 축방향의 움직임을 충분히 규제할 수 있다.
그 때문에 내륜(64, 66) 및 외륜(68, 70)은 원통 롤러(60A, 61A)의 축방향의 움직임을 규제하기 위한 이른바 플랜지부를 형성할 필요가 없고, 축 직각 단면을 대략 직각 이등변삼각형인 단순한 형상으로 할 수 있어, 가공 공정수 및 가공 비 용, 나아가서는 감속장치의 비용을 대폭으로 저감시킬 수 있다. 또한 회전 손실도 저감시킬 수 있다.
또한 내륜(64, 66) 및 외륜(68, 70) 모두, 그 내륜(64, 66) 또는 외륜(68, 70)을 상기 케이싱(16) 혹은 제1, 제2 플랜지체(12, 14)에 축방향으로부터 장착할 때에, 장착시의 가압의 받이면이 되는 (축과 직각인) 피가압부(66B, 70B)(제2 주 베어링(20)의 경우)를 형성하도록 했기 때문에 내외륜의 원주 방향과 직각인 단면이 기본적인 형상이 직각 이등변삼각형임에도 불구하고, 장착도 용이하며 확실하게 실행할 수 있다.
또한 이러한 복수의 원통 롤러(60A, 61A)를 출력 부재인 케이싱(16)의 축선(O1)에 대해서 45도 경사진 회전축(O2, O3)을 가지고 “배면 조합의 한 쌍의 원통 롤러열(60, 61)”로서 장착되어 있기 때문에, 넓은 작용 스팬으로 래디얼 및 스러스트 쌍방의 하중을 양호하게 받을 수 있어, 로봇의 제1 부재와 제2 부재가 상대 회전했을 때의 비틀림 하중을 양호하게 받을 수 있다. 또한 각 원통 롤러(60A, 61A)는 내외륜의 전주면(66A, 70A)(제2 주 베어링(20)의 경우)과는 선 접촉으로 맞닿기 때문에, 내하중이 크고 또한 백래시는 작다.
본 발명에서는 감속장치의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않는다. 모터로부터 감속장치에 동력을 입력하기 위한 구성에 대해서도 특별히 상기 실시 형태의 구성에 한정되지 않는다. 또한 예를 들면, 감속 기구에는 단순 유성 기어 기구를 채용해도 되고, 도 7에 나타나는 바와 같은 이른바 센터 크랭크식이라고 불리는 타입의 내접 맞물림 유성 기어 구조의 감속 기어 기구를 가지는 것이어도 된다.
도 7에 나타내는 감속장치(100)는 입력축(102)과, 그 입력축(102)과 일체적으로 형성된 편심체(104, 106)와, 그 편심체(104, 106)의 외주에 롤러(108, 110)를 개재시켜 요동 회전 가능하게 장착된 외부 톱니 기어(112, 114)와, 그 외부 톱니 기어(112, 114)가 내접하여 맞물리는 내부 톱니 기어(116)를 구비한다.
외부 톱니 기어(112, 114)와 내부 톱니 기어(116)는 근소한 톱니수차(예를 들면 1)를 가지고 있다.
내부 톱니 기어(116)는 케이싱(118)과 일체화되어 고정되어 있다. 또한 외부 톱니 기어(112, 114)의 자전 성분이 내부핀(120)을 개재시켜 그 내부핀(120)과 일체적인 제1, 제2 플랜지체(122, 124)로부터 취출되게 되어 있다. 입력축(102)은 한 쌍의 베어링(126, 128)을 개재시켜 제1, 제2 플랜지체(122, 124)에 지지되어 있다.
이러한 구성의 감속장치에서도 상기 실시 형태와 완전히 동일한 구성의 제1, 제2 주 베어링(18, 20)을 그대로 적용·장착 가능하며, 완전히 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 원통 롤러가 제1, 제2 플랜지체의 축선에 대해서 45도 경사지도록 하여 장착하도록 설정되어 있었지만, 본 발명에서는 원통 롤러의 축선에 대한 경사는 45도에 한정되지 않는다. 이것에 관련하여 상기 실시 형태에서는 내외륜의 원주 방향과 직각인 단면의 형상을 대략 직각 이등변삼각형으로 형성하고 있지만, 반드시 직각 이등변삼각형일 필요는 없다.
또한 상기 실시 형태에서는 제1, 제2 주 베어링의 내륜 및 외륜에, 그 내륜 또는 외륜을 케이싱(출력 부재) 또는 제1, 제2 플랜지체(고정 부재)에 축방향으로 부터 장착할 때에 장착시의 가압의 받이면이 되는 축과 직각인 피가압부를 형성하도록 하고 있었지만, 이 피가압부에 대해서도 반드시 형성할 필요는 없다.
또한 전동체인 원통 롤러의 축방향 양단부에는 크라우닝 처리를 실시해도 된다. 이 경우, 감속장치(2)의 축방향 내측 단부의 크라우닝부의 크라우닝 양보다 축방향 외측 단부의 크라우닝부의 크라우닝 양을 크게 형성하면, 주 베어링의 내륜측과 외륜측에 비틀림 변위가 발생했을 경우에 축방향 외측 쪽이 보다 변위가 커져, 엣지 하중이 생기기 쉬워지는 현상에 양호하게 대응할 수 있다. 물론, 동일한 크기의 크라우닝부로 해도 되고, 축방향 외측단에만 크라우닝부를 형성해도 되며, 전혀 형성하지 않아도 된다.
또한 상기 실시 형태에서는 외륜(68, 70)에 의해 외부 톱니 기어(44, 46)를 누르도록 하였지만, 내륜의 피가압면을 감속장치의 축방향으로 연장시켜 외부 톱니 기어를 누르도록 해도 된다. 반대로, 외륜 혹은 내륜에 이러한 누름 기능을 갖게 하지 않는 구성으로 해도 된다.
로봇이나 공작기계와 같은 정밀 제어 기계의 구동용의 감속장치로서 특히 유용하다.
[도 1] 본 발명의 실시 형태의 일례와 관련되는 감속장치의 단면도
[도 2] 도 1의 주요부 확대도
[도 3] 리테이너에 원통 롤러가 장착되어 있는 사시도
[도 4] 리테이너의 부분 확대 정면도
[도 5] 제1, 제2 주 베어링 부근의 주요부 확대도
[도 6] 제1, 제2 주 베어링의 형상적 변형예를 나타내는 도 5에 상당하는 확대도 부근의 주요부 확대도
[도 7] 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 감속장치의 예를 나타내는 단면도
*부호의 설명*
2 : 감속장치
4 : 모터
5 : 평행축 기어 구조의 감속 기구
6 : 내접 맞물림 유성 기어 구조의 감속 기구
8 : 로봇의 제1 부재
10 : 로봇의 제2 부재
12 : 제1 플랜지체
14 : 제2 플랜지체
16 : 케이싱
60, 61 : 원통 롤러열
60 A, 61 A : 원통 롤러
64, 66 : 내륜
68, 70 : 외륜
74, 76 : 리테이너

Claims (6)

  1. 출력 부재와 고정 부재 사이에 개재되는 주 베어링을 구비한 감속장치에 있어서,
    상기 주 베어링의 전동체로서, 상기 출력 부재의 축선에 대해서 경사진 회전축을 가지는 복수의 원통 롤러로 이루어지는 한 쌍의 원통 롤러열과,
    상기 원통 롤러의 전주면을 제공하는 내륜 및 외륜을 구비하며,
    상기 내륜 및 외륜에는 상기 원통 롤러의 축방향의 이동을 구속하는 플랜지부가 없고, 리테이너에 의해 상기 원통 롤러의 축방향의 이동이 구속되어 있는 것을 특징으로 하는 감속장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내륜 및 외륜 중 적어도 일방에, 상기 내륜 또는 외륜을 상기 출력 부재 또는 고정 부재에 축방향으로부터 장착할 때에 장착시의 가압의 받이면이 되는 피가압부를 형성한 것을 특징으로 하는 감속장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 내륜 및 외륜 중 적어도 일방의 전주면의 축방향 길이가 상기 원통 롤러의 축방향 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 감속장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내륜 및 외륜 중 적어도 일방의 원주 방향과 직각인 단면이 직각 이등변삼각형인 것을 특징으로 하는 감속장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원통 롤러가, 그 직경과 축방향 길이가 동일한 원통 롤러인 것을 특징으로 하는 감속장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력 부재와 고정 부재의 상대 회전 속도가 100rpm 이하인 것을 특징으로 하는 감속장치.
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