TW202334563A - 滾動軸承及諧波齒輪裝置的諧波產生器 - Google Patents

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Abstract

在滾珠軸承(1)中，鄰接於外環(2)之外環軌道面(22)的外環內周面部分(23、24)、鄰接於內環(3)之內環軌道面(32)的內環外周面部分(33、34)，被施以「利用珠擊的表面粗糙化」、「利用飛秒雷射加工的奈米紋理」等的處理，而成為對滑脂之基礎油成分的潤濕性高的處理面。促進「位於外環軌道面(22)、內環軌道面(32)周圍的滑脂」之基礎油成分的滲出，有效率地對外環軌道面(22)、內環軌道面(32)供給基礎油成分。能防止或者抑制在外環軌道面、內環軌道面產生潤滑劑耗盡(running out)的情形。

Description

滾動軸承及諧波齒輪裝置的諧波產生器
本發明關於：將複數個滾動體可滾動地插入外環及內環之間的滾珠軸承等的滾動軸承、及諧波齒輪裝置的諧波產生器。
滾動軸承，譬如作為諧波齒輪裝置之諧波產生器的軸承而使用。諧波產生器具備：剛性的栓塞；諧波產生器軸承(滾動軸承)，以被撓曲成橢圓狀的狀態，而安裝於該栓塞的橢圓狀外周面。有必要對諧波產生器軸承供給滑脂之類的潤滑劑，使滾動體的滾動部分維持適當的潤滑狀態。
在專利文獻1中，諧波齒輪裝置的諧波產生器，在被安裝於起振體(vibromotive body)(諧波產生器栓塞)之外周面的起振體軸承(諧波產生器軸承)的內環，設有用來保持潤滑劑的潤滑劑槽，而抑制「起振體軸承潤滑劑不足」的情形。在專利文獻2中，為了提高滾動體與軌道面之間的油膜形成能力，而在軌道面形成細微的凹條部。此外，在專利文獻3中，在軌道面中容易發生「因滾動體的滑動所引起之動壓」的接觸通過領域的兩側或者單側，形成具有儲油功能的凹條部，而形成充分的油膜。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-190600號公報 [專利文獻2]日本特開2005-321048號公報 [專利文獻3]日本特開2009-108901號公報
[發明欲解決之問題]
傳統的滾動軸承的潤滑劑供給機構，改良其外環及內環的軌道面，避免「潤滑不足的產生」。然而，對於「外環中除了軌道面以外的外環內周面部分」或者「內環中除了軌道面以外的內環外周面部分」，根據所謂「促進潤滑劑的供給」的觀點並不具任何的著墨，也不具任何相關的提案。
有鑑於此，本發明的目的是提供：利用「外環軌道面以外的外環內周面部分」及「內環軌道面以外的內環外周面部分」，使外環軌道面、內環軌道面的部分不會產生潤滑不足的滾動軸承。此外，本發明的目的是提供：將該滾動軸承作為諧波產生器軸承使用之諧波齒輪裝置的諧波產生器。 [解決問題之手段]
本發明的滾動軸承，具備：外環；內環；複數個滾動體，滾動於「形成在前述外環之內周面的外環軌道面」及「形成在前述內環之外周面的內環軌道面」，其特徵為： 「前述外環的內周面中鄰接於前述外環軌道面的內周面部分」及「前述內環的外周面中鄰接於前述內環軌道面的外周面部分」之中的一方或者雙方，具備處理面， 前述處理面，其對潤滑劑之基礎油(base oil)成分的潤濕性(wettability)，比鄰接於該處理面的前述外環軌道面或前述內環軌道面更高。
這種對滑脂、潤滑油等的潤滑劑的基礎油成分之潤濕性高的處理面，可藉由對外環內周面部分、內環外周面部分實施珠擊、奈米紋理(Nanotexturing)等的表面粗糙化加工而獲得。
此外，本發明之諧波齒輪裝置的諧波產生器，具備上述構造的滾動軸承作為諧波產生器軸承，諧波產生器具備：剛性的諧波產生器栓塞，具有橢圓狀外周面；諧波產生器軸承，被安裝於該諧波產生器栓塞的橢圓狀外周面，並被撓曲成橢圓形。在該場合中，形成有外環側處理面及內環側處理面，作為「對潤滑劑之基礎油成分的潤濕性」高的處理面。此外，由於「潤滑不足」容易發生在橢圓形之長軸所在的部分，因此期望：內環側處理面至少形成在「包含長軸的特定之角度範圍的部分」。 [發明的效果]
在本發明的滾動軸承中，利用珠擊使內環或者外環的軌道面以外的部分形成粗糙面，並利用飛秒雷射等而賦予奈米紋理，而形成已提高了潤濕性的處理面。如此一來，促進「位於內環軌道面或外環軌道面之周圍的滑脂等潤滑劑」之基礎油成分的滲出，而有效率地對內環軌道面、外環軌道面供給潤滑劑的基礎油成分。其結果，能防止或者抑制在外環軌道面、內環軌道面產生潤滑劑耗盡(running out)的情形。特別是，有望改善諧波齒輪裝置之諧波產生器軸承的潤滑效果。
以下，參考圖面說明本發明的實施形態。以下的實施形態關於：將採用本發明的滾珠軸承、及本發明的滾動軸承，作為諧波產生器軸承使用的諧波齒輪裝置。本發明並不侷限於這些實施形態。舉例來說，本發明也同樣能適用於滾珠軸承以外的滾動軸承。
(實施形態1) 圖1(a)為顯示採用本發明的滾珠軸承的縱剖面，圖1(b)為顯示形成於該外環之內周面的外環側處理面的說明圖，圖1(c)為顯示形成於該內環之外周面的內環側處理面的說明圖。滾珠軸承1具備：外環2、內環3、及配置於前述兩者之間的複數個滾珠4。滾珠4是藉由圖面中未顯示的保持器，而保持成等間隔。可供滾珠4滾動之外環2、內環3的滾動部分，由圖面中未顯示的潤滑劑所潤滑。譬如形成：由已充填於外環2與內環3之間的滑脂(圖面中未顯示)所潤滑。
在外環2的圓形內周面21形成有：在軸線1a方向的中央部分彎曲成圓弧狀且剖面形狀具有一定(恆定)寬度的外環軌道面22，其兩側成為一定(恆定)寬度的外環內周面部分23、24。外環內周面部分23、24，譬如被施以珠擊，是具有特定之表面粗糙度的處理面。或者，外環內周面部分23、24，是藉由飛秒雷射加工等而施以奈米紋理的處理面。舉例來說，對尚未形成外環軌道面22之外環材料的圓形內周面21實施了粗面化加工後，對外環軌道面22進行研磨(grinding)。藉此可獲得：在外環軌道面22的兩側，配置有「對滑脂之基礎油成分的潤濕性高」之外環內周面部分23、24的外環2。在圖1(b)中，以斜線部分來表示作為處理面的外環內周面部分23、24。
同樣地，在內環3的圓形外周面31形成有：在軸線1a方向的中央部分彎曲成圓弧狀且剖面形狀具有一定(恆定)寬度的內環軌道面32，其兩側成為一定(恆定)寬度的內環外周面部分33、34。內環外周面部分33、34，譬如被施以珠擊，是具有特定之表面粗糙度的處理面。或者，內環外周面部分33、34，是藉由飛秒雷射加工等而施以奈米紋理的處理面。藉由執行這樣的表面處理，使對滑脂之基礎油成分的潤濕性，比鄰接的內環軌道面32更高。在圖1(c)中，也以斜線部分來表示作為處理面的內環外周面部分33、34。
在該構造的滾珠軸承1中，藉由被充填於外環2與內環3之間的滑脂，而成為「外環2的圓形內周面21及內環3的圓形外周面31被潤滑膜所覆蓋」的狀態。外環軌道面22的兩側，連接於潤濕性高的外環內周面部分23、24，內環軌道面32的兩側，同樣連接於潤濕性高的內環外周面部分33、34。位於外環軌道面22、內環軌道面32周圍之滑脂的基礎油成分的滲出，是由潤濕性高的外環內周面部分23、24；潤濕性高的內環外周面部分33、34所促進。藉此，能有效率地對鄰接的外環軌道面22、內環軌道面32供給潤滑劑的基礎油成分。其結果，能防止或者抑制在外環軌道面22、內環軌道面32產生潤滑油耗盡的情形。
(實施形態2) 圖2(a)為顯示採用了本發明的杯型諧波齒輪裝置(以下，簡稱為「諧波齒輪裝置」)之整體構造的概略縱剖面圖，圖2(b)為其概略端面圖。諧波齒輪裝置100是由「環狀之剛性的內齒齒輪120」、「同軸狀地配置於其內側的杯狀之可撓性的外齒齒輪130」、「嵌入其內側之橢圓狀輪廓的諧波產生器140」所構成。
外齒齒輪130，具備軀幹部131、膜片132及輪轂133，整體形成杯狀。軀幹部131形成圓筒狀，可朝半徑方向撓曲。軀幹部131的其中一端成為開口端134，在開口端134側的軀幹部外周面部分，形成有外齒135。膜片132連接於軀幹部131的另一端，並朝半徑方向的內側延伸。連接於膜片132的內周緣，形成有圓環狀的輪轂133。輪轂133，是用來「將外齒齒輪130安裝於其他構件(圖面中未顯示)」的剛體部分。內齒齒輪120配置成圍繞外齒齒輪130之外齒135的狀態。外齒135可嚙合於形成在內齒齒輪120之內周面的內齒121。
諧波產生器140具備：中空轂部141；剛性的諧波產生器栓塞143，透過歐單連結器142而安裝於中空轂部141的外周；諧波產生器軸承145，嵌設於諧波產生器栓塞143之橢圓形的栓塞外周面144。藉由諧波產生器140，將「外齒齒輪130的軀幹部131中，形成有外齒135的部分」，從初期的真圓形狀撓曲成橢圓形。外齒135，在橢圓形之長軸Lmax兩端的位置，嚙合於內齒齒輪120的內齒121。
諧波產生器軸承145(滾動軸承)具備：可朝半徑方向撓曲之圓形的外環146及內環147；複數個滾珠148(滾動體)，以可滾動的狀態插入外環146及內環147之間。諧波產生器軸承145，在已被諧波產生器栓塞143撓曲成橢圓形的狀態下嵌入外齒齒輪130的內側，並以可相對轉動的狀態，保持外齒齒輪130與諧波產生器栓塞143。諧波產生器栓塞143，連結於高速轉動輸入軸(圖面中未顯示)。被插入已撓曲成橢圓形的外環146及內環147之間的滾珠148，沿著外環軌道面146a及內環軌道面147a執行滾動運動，諧波產生器栓塞143及外齒齒輪130能以較小的扭矩而滑順地相對轉動。諧波產生器軸承145之內環147的內周面，藉由壓入及接著劑而固定於諧波產生器栓塞143之橢圓狀輪廓的栓塞外周面144。
一旦諧波產生器140將中心軸線100a作為中心而轉動，兩齒輪120、130的嚙合位置便朝周方向轉動。藉由該轉動，在外齒齒輪130與內齒齒輪120之間，產生對於外齒135與內齒121之齒數差的相對轉動。舉例來說，倘若將內齒齒輪120固定，並將諧波產生器140作為高速轉動輸入元件，外齒齒輪130便成為減速轉動輸出元件，可取出(獲得)對應於兩齒輪120、130之齒數差而減速的轉動輸出。
圖3(a)為顯示諧波產生器140之諧波產生器栓塞145的端面圖，圖3(b)為顯示形成於其外環146之外環側處理面的說明圖，圖3(c)為顯示形成於其內環147之內環側處理面的說明圖。在外環146的內周面形成有：已彎曲成圓弧狀的外環軌道面146a。外環軌道面146a兩側的外環內周面部分146b、146c，是藉由飛秒雷射加工等而施以奈米紋理的處理面(圖3(b)中的斜線部分)。舉例來說，外環內周面部分146b、146c，是在其全周形成有潤滑溝圖型作為奈米紋理的外環側處理面。
同樣地，在內環147的外周面形成有：剖面形狀已彎曲成圓弧狀的內環軌道面147a。內環軌道面147a兩側的內環外周面部分147b、147c，是藉由飛秒雷射加工等而施以奈米紋理的處理面(圖3(c)中的斜線部分)。舉例來說，內環外周面部分147b、147c，是在其全周形成有潤滑溝圖型作為奈米紋理的內環側處理面。
潤滑溝圖型，是由延伸成直線狀、曲線狀或波狀之線形狀的潤滑溝所構成。潤滑溝，具備從數微米到數十奈米的溝寬及溝深度，並以數微米到數十奈米的節距所排列。潤滑溝圖型，能保持滑脂所形成的潤滑膜，並將滑脂的基礎油成分，往「朝向鄰接的外環軌道面146a、內環軌道面147a的軸線方向」導引。為了能將從滑脂滲出的基礎油成分朝軸線方向導引，則採「潤滑溝的定向方向，包含朝向軸方向的方向成分」的方式，形成潤滑溝。
在諧波產生器140的諧波產生器軸承145中，位於其外環軌道面146a、內環軌道面147a周圍之滑脂的基礎油成分的滲出，是由潤濕性高的外環內周面部分146b、146c；內環外周面部分147b、147c所促進。藉此，能有效率地對鄰接的外環軌道面146a、內環軌道面147a供給潤滑劑的基礎油成分。其結果，能防止或者抑制在外環軌道面146a、內環軌道面147a產生潤滑油耗盡的情形。
在被諧波產生器栓塞143撓曲成橢圓形的諧波產生器軸承145中，位於其橢圓形之長軸Lmax兩端的複數個滾珠148，在外環146、內環147之間被包夾成緊密(緊緻)狀態，與外環軌道面146a、內環軌道面147a形成點接觸，而成為滾動運動狀態。位於長軸Lmax兩端以外之處的其餘滾珠148，在外環軌道面146a、內環軌道面147a之間具有間隙，被保持成自由滾動運動的鬆弛狀態。雖然對應於諧波齒輪裝置100的運轉條件而有所變動，但鬆弛狀態的滾珠148所在的部分，大致如下。將角度的正負定義為：相對於短軸Lmin，逆時針方向為正方向，順時針方向為負方向。最大為「以短軸Lmin作為中心，約-75度到約+75度之角度範圍」的部分。最小為「以短軸Lmin作為中心，約-40度到約+40度之角度範圍」的部分。減速比越大，則角度範圍越大。舉例來說，相較於減速比為30時的角度範圍，減速比為160時的角度範圍更大。因此，緊密狀態之滾珠148所在的部分，是以長軸Lmax作為中心，最小約-15度~+15度之角度範圍的部分，最大為-50度~+50度之角度範圍的部分。內環軌道面147a的潤滑不足，容易發生在：緊密狀態下，滾珠滾動之橢圓形的長軸所在的部分。據此，期望內環側處理面至少形成在「包含長軸的特定之角度範圍的部分(譬如，約±50度之範圍的部分)」。
1:滾珠軸承 1a:軸線 2:外環 3:內環 4:滾珠 21:圓形內周面 22:外環軌道面 23,24:外環內周面部分 31:圓形外周面 32:內環軌道面 33,34:內環外周面部分 100:諧波齒輪裝置 100a:中心軸線 120:內齒齒輪 124:內齒 130:外齒齒輪 131:軀幹部 132:膜片 133:輪轂 134:開口端 135:外齒 140:諧波產生器 141:中空轂部 142:歐單連結器(Oldham coupling) 143:諧波產生器栓塞 144:栓塞外周面 145:諧波產生器軸承 146:外環 146a:外環軌道面 146b,146c:外環內周面部分 147:內環 147a:內環軌道面 147b,147c:內環外周面部分 148:滾珠 Lmax:長軸 Lmin:短軸
[圖1](a)為顯示「採用本發明之滾珠軸承」的縱剖面，(b)為顯示「形成於外環之內周面的外環側處理面」的說明圖，(c)為顯示「形成於內環之外周面的內環側處理面」的說明圖。 [圖2](a)是顯示「採用本發明的杯型諧波齒輪裝置之整體構造」的概略縱剖面圖，(b)為其概略端面圖。 [圖3](a)為顯示諧波產生器之諧波產生器栓塞及諧波產生器軸承的端面圖，(b)為顯示形成於外環之外環側處理面的說明圖，(c)為顯示形成於內環之內環側處理面的說明圖。
1:滾珠軸承
1a:軸線
2:外環
3:內環
4:滾珠
21:圓形內周面
22:外環軌道面
23,24:外環內周面部分
31:圓形外周面
32:內環軌道面
33,34:內環外周面部分

Claims (4)

  1. 一種滾動軸承，具備外環；內環；複數個滾動體，滾動於形成在前述外環之內周面的外環軌道面、及形成於前述內環之外周面的內環軌道面， 其特徵為： 前述外環之內周面中鄰接於前述外環軌道面的內周面部分、及前述內環外周面中鄰接於前述內環軌道面的外周面部分之中的一方或者雙方，具備處理面， 前述處理面，其對潤滑劑之基礎油成分的潤濕性，比鄰接於該處理面的前述外環軌道面或前述內環軌道面更高。
  2. 如請求項1所記載的滾動軸承，其中前述處理面，是經施以珠擊加工或者奈米紋理的面。
  3. 一種諧波齒輪裝置的諧波產生器， 其特徵為具有： 剛性的諧波產生器栓塞，具備橢圓狀外周面； 諧波產生器軸承，被安裝固定於前述橢圓狀外周面，並被撓曲成橢圓形， 前述諧波產生器軸承，為請求項1所記載的滾動軸承。
  4. 如請求項3所記載之諧波齒輪裝置的諧波產生器，其中具備外環側處理面及內環側處理面，作為前述處理面， 前述內環側處理面及前述外環側處理面，分別是經施以珠擊加工或者奈米紋理的面。
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