TWI619575B - Rotary table device - Google Patents

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TWI619575B
TWI619575B TW105138832A TW105138832A TWI619575B TW I619575 B TWI619575 B TW I619575B TW 105138832 A TW105138832 A TW 105138832A TW 105138832 A TW105138832 A TW 105138832A TW I619575 B TWI619575 B TW I619575B
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Taiwan
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wheel
drive shaft
rotary table
table device
rack
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TW105138832A
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Makoto Iizumi
Takahiro Mochizuki
Toshiyuki Mukaiyama
Kentaro Nishimura
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Thk Co Ltd
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Abstract

本發明之課題，在於提供可實現高度小、外型緊密且輕量化之旋轉台裝置。
本發明之旋轉台裝置10具備有基底部11a、馬達12、旋轉驅動軸21、交叉滾柱軸承31，且於旋轉驅動軸21之軸端部所形成之小齒輪24與於外輪33所形成之齒條33c相咬合，並藉由來自旋轉驅動軸21之旋轉驅動力被傳遞至外輪33，而使外輪33旋轉驅動。外輪33係形成為覆蓋內輪32之側面之中空圓筒形狀，且具備有於中空圓筒形狀之一側可載置外部構件的台座部33b，並且構成為與跨中空圓筒形狀之另一側之全周所形成之齒條33c為一體。

Description

旋轉台裝置
本發明係關於旋轉台裝置。
自過去以來，已知有一種旋轉台裝置係構成為被支撐在軸承之台座可藉由來自作為驅動源之馬達之驅動力而進行旋轉。例如，於下述之專利文獻1中揭示有一種旋轉台裝置，其旋轉台係經由軸承可轉動自如地被支撐於基部，且旋轉台係藉由利用線性馬達所產生之旋轉驅動力來進行旋轉。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-354778號公報
然而，於上揭專利文獻1所記載之旋轉台裝置中，由於馬達被配置於旋轉台與基部之間，因此存在該裝置之高度變高之課題。又，於上揭專利文獻1所記載之旋轉台裝置中，由於為了支撐固定設置有旋轉台之旋轉軸而需要複數個軸承，因此存在零件數量變多，裝置尺寸變大之課題。
本發明係鑒於前述之課題的存在而完成者，其目的在 於提供可實現高度小、外型緊密且輕量化之旋轉台裝置。
本發明之旋轉台裝置具備有：作為安裝基準之基底部；作為驅動源之馬達；藉由來自上述馬達之旋轉驅動力而可進行旋轉之旋轉驅動軸；以及具有被固定設置於上述基底部之圓環狀之內輪、被配置於該內輪之外周側之外輪、及滾動自如地被配設於在上述內輪與上述外輪之間跨圓周方向所形成之軌道空間的複數個滾動體而構成之交叉滾柱軸承；且於上述旋轉驅動軸之軸端部所形成之小齒輪與於上述外輪所形成之齒條相咬合，並藉由來自上述旋轉驅動軸之旋轉驅動力被傳遞至上述外輪，而使上述外輪旋轉驅動，其特徵在於，上述外輪係形成為覆蓋上述內輪之側面之中空圓筒形狀，且具備有於上述中空圓筒形狀之一側可載置外部構件的台座部，並且與跨上述中空圓筒形狀之另一側之全周所形成之上述齒條為一體。
根據本發明，可提供能實現高度小、外型緊密且輕量化之旋轉台裝置。
10、100‧‧‧旋轉台裝置
11‧‧‧外殼
11a、111a‧‧‧基底部
11b‧‧‧遮罩
12‧‧‧馬達
12a‧‧‧馬達驅動軸
13、23‧‧‧滑輪
14‧‧‧皮帶
15、115‧‧‧肩部
16‧‧‧按壓板
17‧‧‧螺栓
21‧‧‧旋轉驅動軸
22‧‧‧斜角滾珠軸承
24‧‧‧小齒輪
31、131‧‧‧交叉滾柱軸承
32、132‧‧‧內輪
32a‧‧‧內側軌道溝
33、133‧‧‧外輪
33a、133a‧‧‧外側軌道溝
33b‧‧‧台座部
33c、133c‧‧‧齒條
34、134‧‧‧軌道空間
35‧‧‧滾子
36‧‧‧第一密封構件
36a‧‧‧外側接口部
38‧‧‧第二密封構件
38a‧‧‧內側接口部
91、191‧‧‧沉孔空間
D1、D3‧‧‧內徑尺寸
D2‧‧‧直徑尺寸
圖1係自正面上方側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之外觀立體圖。
圖2係自上表面側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之局部透視圖。
圖3係自右側面側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之局 部透視圖。
圖4係自前面側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之局部透視圖。
圖5係顯示圖2中之V-V剖面之縱剖面右側視圖。
圖6係用以說明本實施形態之旋轉台裝置所具備之交叉滾柱軸承之圖，圖中之分圖(a)係顯示俯視圖，而圖中之分圖(b)係顯示分圖(a)中之VI-VI剖面之縱剖視圖。
圖7係顯示本發明之旋轉台裝置可採取之多種變形形態之一例之圖。
圖8係自前面側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之局部透視圖、與圖4對應之圖，且為用以說明製造上之設計條件之圖。
圖9(α)及(β)係例示本發明之旋轉台裝置之改良形態之圖。
以下，對用以實施本發明之較佳實施形態，使用圖式進行說明。再者，以下之實施形態並非限定各請求項之發明者，而且，在實施形態中所說明之特徵的所有組合，並不一定為發明之解決手段所必須者。
首先，使用圖1~圖6，對本實施形態之旋轉台裝置之具體構成進行說明。此處，圖1係自正面上方側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之外觀立體圖。又，圖2係自上表面側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之局部透視圖，圖3係自右側面側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之局部透視圖，圖4係自前面側觀察本實施形態之旋轉台裝置之情形時之局部透視圖。此外，圖5係顯示圖2中之V-V剖面之縱剖面右側視圖。此外，圖6係用 以說明本實施形態之旋轉台裝置所具備之交叉滾柱軸承之圖，而圖中之分圖(a)係顯示俯視圖，而圖中之分圖(b)係顯示分圖(a)中之VI-VI剖面之縱剖視圖。再者，在本說明書中，為了說明上的方便，藉由對圖1記載「前後、上下、左右」之方向，來定義本實施形態之旋轉台裝置10之方向。然而，該方向並非限定本實施形態之旋轉台裝置10之使用狀態者。
如圖1~圖3所示，本實施形態之旋轉台裝置10之外廓形狀係由構成為大致立方體形狀之外殼11所構成。而且，於外殼11之前方側配置有交叉滾柱軸承31，於外殼11之後方側配置有作為驅動源之馬達12，而且，交叉滾柱軸承31與馬達12係以在前後方向成為並排之方式被並列配置。
馬達12係收容於外殼11之內部，而被配置為使馬達驅動軸12a自外殼11之右側面朝右方向突出。於馬達驅動軸12a之軸端部設置有滑輪13。於該滑輪13可環繞地設置皮帶14。
於馬達12之前方側且馬達12與交叉滾柱軸承31之間，設置有藉由來自馬達12之旋轉驅動力而可旋轉之旋轉驅動軸21(參照圖4)。旋轉驅動軸21係其軸線方向被與馬達12所具備之馬達驅動軸12a之軸線方向平行地配置之軸狀構件。於旋轉驅動軸21右側之軸端部設置有滑輪23，該滑輪23亦可環繞地設置皮帶14。亦即，在被設置於馬達驅動軸12a之軸端部之滑輪13與被設置於旋轉驅動軸21之右側之軸端部之滑輪23之間，由於圓環形狀之皮帶14係以具有既定張力之狀態被架設，因此若驅動馬達12，馬達12所產生之旋轉驅動力便朝向馬達驅動軸12a、滑輪13、皮帶14、滑輪23被傳遞，而使旋轉驅動軸21旋轉。再者，於作為旋 轉體之馬達驅動軸12a、滑輪13、皮帶14及滑輪23之外周，設置有遮罩11b，並藉由覆蓋隱藏作為旋轉體之馬達驅動軸12a、滑輪13、皮帶14及滑輪23，而採取安全上之對策措施與維持旋轉台裝置10之穩定運作之措施。
如圖4所示，本實施形態之旋轉驅動軸21係藉由被設置在外殼11內之2個斜角滾珠軸承22而以可旋轉之狀態被樞軸支撐。該等2個斜角滾珠軸承22，由於以各自之接觸角方向成為不同方向之方式被設置，因此即便對旋轉驅動軸21施加任何方向之負重，仍可同時地支撐所有方向之負重。因此，於本實施形態中，構成為旋轉驅動軸21可在外殼11內穩定地進行旋轉運動。
又，於本實施形態之旋轉驅動軸21左側的軸端部，即於與滑輪23設置側為相反側之軸端部，形成有小齒輪24。該小齒輪24係構成為與後述之交叉滾柱軸承31之外輪33連接。
交叉滾柱軸承31係相對於在外殼11之內部所形成之作為安裝基準的基底部11a所設置之構件(參照圖4)。亦即，本實施形態之交叉滾柱軸承31係構成為具有被固定設置於基底部11a之圓環狀之內輪32、被配置於該內輪32之外周側之外輪33、及作為滾動自如地被配設於在內輪32與外輪33之間跨圓周方向所形成之1列之軌道空間34之複數個滾動體的滾子35。
若對本實施形態之交叉滾柱軸承31之具體構造，參照圖6來進行具體說明，則該交叉滾柱軸承31具有：內輪32，其於外周面具有剖面呈大致倒L字狀之內側軌道溝32a；外輪33，其於內周面具有剖面呈大致倒L字狀之外側軌道溝33a；及作為複數個滾動體之滾子35，其等係可於藉由內側軌道溝32a與外側軌道溝 33a所形成之剖面大致矩形之軌道空間34之間進行滾動地被交叉排列；藉此使內輪32及外輪33於圓周方向上相對地進行旋轉運動。
內輪32係藉由組合上下被分割成兩部分之圓環形狀之半邊構件所構成，該2個半邊構件係藉由未圖示之螺栓等之緊固手段所緊固固定。
另一方面，外輪33係形成為覆蓋內輪32外周側之側面之中空圓筒形狀，而且，具備有可於軌道空間34之形成部位，即外側軌道溝33a之上方側載置外部構件之台座部33b，並且跨中空圓筒形狀之下表面側之全周而具備有齒條33c。藉由於外輪33之下表面側全周所形成之齒條33c與於旋轉驅動軸21之左側之軸端部所形成之小齒輪24相咬合，而構成為使來自旋轉驅動軸21之旋轉驅動力被傳遞至外輪33，並根據該構成使外輪33旋轉驅動。再者，本實施形態之小齒輪24與齒條33c具備有戟齒輪(hypoid gear)構造，在形成有小齒輪24之旋轉驅動軸21之旋轉中心軸相對於形成有齒條33c之外輪33之旋轉中心軸偏移既定量而被配置之狀態下，使小齒輪24與齒條33c相咬合(參照圖2及圖4)。該戟齒輪構造，由於對於齒之負重因複數個齒相咬合而被分散，因此可實現具有高耐久性同時可安靜地運轉之動力傳遞機構。
前述之交叉滾柱軸承31係藉由內輪32被固定於在外殼11之內部所形成之作為安裝基準的基底部11a而被設置。於基底部11a中安裝有內輪32之部位，形成有用以固定設置內輪32之由台階形狀所構成之肩部15。該肩部15係詳細地顯示於圖4及圖5。藉由將內輪32自上側嵌入由肩部15所形成之台階形狀，可使內輪32之下表面側與內周面側無間隙地接觸而載置於肩部15。再 者，作為將本實施形態之交叉滾柱軸承31固定於基底部11a之程序，首先預先在外殼11外組裝交叉滾柱軸承31單體，而且，將交叉滾柱軸承31自基底部11a之上側嵌入而使內輪32之下表面側與內周面側無間隙地接觸於肩部15。其後，以按壓內輪32之上表面側之方式而利用螺栓17將按壓板16固定於基底部11a之上表面，藉此完成內輪32相對於基底部11a之固定。
在本實施形態之旋轉台裝置10中，進一步具備有用以進行穩定之運轉之構成。亦即，如圖4所示，於本實施形態之內輪32與外輪33之間，配置有上下2個第一密封構件36。該第一密封構件36係呈圓環形之構件，且被嵌入於在內輪32之上表面側外周與下表面側外周所形成的凹陷形狀而被設置。又，第一密封構件36係構成為在外周面具有在被設置於內輪32之情形時會與外輪33接觸之外側接口部36a。再者，由於在內輪32被固定設置於基底部11a時，該等2個第一密封構件36會成為由肩部15與按壓板16所夾持之狀態，因此即便在外側接口部36a與外輪33接觸之狀態下與內輪32一起進行旋轉運動，仍可相對於內輪32維持穩定確實之固定狀態。如此，在本實施形態中，由於在內輪32與外輪33之間設置第一密封構件36，因此不存在例如存在於交叉滾柱軸承31之內部之潤滑油等漏出至外部的情形，而且，由於可較佳地防止灰塵等異物自交叉滾柱軸承31之外部侵入至內部的情形，因此可長期間地處於穩定之運轉狀態。
此外，在本實施形態之旋轉台裝置10中，於配置有旋轉驅動軸21之部位，設置有呈圓環形之第二密封構件38。該第二密封構件38係構成為具有相對於圓環形之內周面而與旋轉驅動 軸21接觸之內側接口部38a，且為被設置於支撐旋轉驅動軸21之2個斜角滾珠軸承22的附近，即被設置於在旋轉驅動軸21所形成之小齒輪24與2個斜角滾珠軸承22之設置部位的中間位置者。由於該第二密封構件38係夾入於外殼11之內部構造與斜角滾珠軸承22而被設置，因此可維持穩定確實之固定狀態。又，內側接口部38a由於始終具有既定之彈力而與旋轉驅動軸21之表面接觸，因此尤其可較佳地防止灰塵或金屬粉等異物自小齒輪24側侵入至斜角滾珠軸承22側。
以上，已對本實施形態之旋轉台裝置10之具體構成進行說明。在本實施形態之旋轉台裝置10中，如前述般，由於構成交叉滾柱軸承31之外輪33係構成為同時兼備作為驅動力傳遞手段之齒條33c、作為旋轉台機構之交叉滾柱軸承31及台座部33b等之3個功能，因此可得到裝置緊密化與輕量化之作用效果。又，在本實施形態之旋轉台裝置10中，採用交叉滾柱軸承31來作為旋轉台機構。該交叉滾柱軸承31由於滾子列以複數個滾子35之負載方向交互地替換之方式正交排列，因此可負載任何方向之負重。亦即，藉由旋轉台機構採用交叉滾柱軸承31，而可利用滾動自如地被配設於1列軌道空間34之一列滾子35群來承受任何方向之負重，且可獲得高旋轉精度，而且，可使旋轉台裝置10之高度尺寸變小。因此，藉由本實施形態之旋轉台裝置10所具有之交叉滾柱軸承31，可得到裝置緊密化與輕量化之作用效果。
以上，雖已對本發明之較佳實施形態進行說明，但本發明之技術範圍並不由上述實施形態記載之範圍所限定。於上述實施形態中，可施加多種變更或改良。例如，在使用圖1~圖6所說明 之本實施形態之旋轉台裝置10中，肩部15之台階形狀較深地被形成，並且在外輪33中外側軌道溝33a與齒條33c之形成部位，係構成為朝向下方而直線延伸之裙狀。然而，該等肩部或外輪等之構成本發明之旋轉台裝置之構件的形狀，在不阻礙旋轉台裝置之輕量化或緊密化等之作用效果的範圍內，可任意地變更。於圖7顯示如此之本發明可採取之變形形態之一例。此處，圖7係顯示本發明之旋轉台裝置可採取之多種變形形態之一例之圖。再者，在關於圖7之說明中，與前述之實施形態相同或類似之構成，係賦予相同符號並省略說明。
如圖7所示，在變形形態之旋轉台裝置100中，在設置有內輪132之基底部111a所形成之肩部115的台階形狀較淺地被形成，並以內輪132相對於基底部111a之側壁面突出之方式被設置。又，在外輪133中外側軌道溝133a與齒條133c之形成部位，未朝向下方直線地延伸，而構成為剖面大致L字形，且外輪133之內周面係構成為包圍以自基底部111a之側壁面突出之方式所設置之內輪132的周圍。根據圖7所示之變形形態之旋轉台裝置100，由於外輪133係配置為封閉交叉滾柱軸承131之軌道空間134之下方側，因此例如可省略前述之實施形態之第一密封構件36對於內輪132之設置，而可得到削減零件數量之效果。
再者，本發明之肩部的台階形狀或交叉滾柱軸承之外輪與齒條之內徑尺寸等之設計條件，存在有以下所示設計上的數值限制。亦即，如圖7中所示，於如下條件時：
‧將齒條133c之內徑尺寸設為D1
‧將肩部115之直徑尺寸設為D2
必須符合D1>D2…(數式1)之不等式的條件。
又，肩部115之直徑尺寸D2，根據由申請人之經驗值所推導出之安全上的基準，必須滿足如下之數式條件：D2=dp-2×D×cos45°
其中，D：滾子直徑，dp：滾子間距圓徑…(數式2)。
而且，設計本發明之旋轉台裝置必須滿足將(數式2)代入(數式1)可得到之如下(數式3)之不等式條件D1>dp-2×D×cos45°…(數式3)。
如上所述，本發明之肩部的台階形狀或交叉滾柱軸承之外輪與齒條之內徑尺寸等之設計條件，雖然需要滿足上述(數式3)之不等式條件，但進一步亦存在有基於製造上之觀點的條件。因此，接著參照圖8，對本發明之旋轉台裝置之製造上的設計條件進行說明。此處，圖8係自前面側觀察本實施形態之旋轉台裝置10之情形時之局部透視圖，為與圖4對應之圖，且用以說明製造上之設計條件之圖。
本發明之旋轉台裝置之設計上的數值限制，雖如同使用圖7所說明之內容，但在增加製造上之限制條件後的實際設計中，仍存在齒條33c之內徑尺寸D1與外輪33之內徑尺寸D3不同之情形。亦即，在前述之實施形態中說明之外輪33之下表面側全周所形成的齒條33c，並不一定要形成於外輪33之下表面全面，基於製造技術上之限制，亦存在有未被形成於外輪33之下表面側全周且下表面之圓周方向之一部分之情形。或者，存在有僅於形成有外輪33之下表面側之齒條33c的部位，而以與外輪33之內徑尺寸D3不同之直徑尺寸來形成之情形。因此，基於外輪33之加工技術 上的限制，必須符合D1≧D3…(數式4)之不等式條件。
以上，如使用圖7及圖8所說明般，在本發明之旋轉台裝置中，必須滿足前述之(數式3)及(數式4)之條件。換言之，於滿足該2個不等式條件之範圍內，可對本發明之旋轉台裝置的裝置構成進行各種變形。
以上，已對本發明之旋轉台裝置可採取之各種形態例進行說明。然而，發明者等對本發明之旋轉台裝置進一步施以改良。該改良構成，使用圖9來進行說明。此處，圖9係例示本發明之旋轉台裝置之改良形態之圖。
於圖9中，於上方所描繪之分圖(α)係於使用圖1~圖8來說明之本實施形態及變形形態之旋轉台裝置10、100中所採用之形態。在該等形態例中，在被形成於小齒輪24周圍之基底部11a、111a所加工形成的沉孔空間91，係沿著小齒輪24之周圍而以小間隙所形成。具體而言，本實施形態及變形形態之沉孔空間91係沿著小齒輪24之外形所形成者。然而，於如此之沉孔空間91之情形時，由於小齒輪24之齒呈螺旋狀，因此若使該螺旋齒高速旋轉，則存在有因螺旋泵之作用，而產生齒輪內部之油脂漏出至外部之不良情況的可能性。
因此，如圖9中之分圖(β)所示，發明者等係對在被形成於形成在小齒輪24周圍之基底部11a、111a所加工形成的沉孔空間191進行擴寬加工，藉此於小齒輪24之周圍形成較大之空間。亦即，改良形態之沉孔空間191，係以與小齒輪24之外形大幅地相異之形狀所形成，而構成為具有空間在離開小齒輪24之外形之方 向上變寬之形狀。而且，如此被形成為較大空間之沉孔空間191，可作為用以使自小齒輪24對小齒輪24之周圍造成影響之壓力釋放之空間而發揮作用。亦即，由於藉由使小齒輪24之周圍變寬而進行沉孔加工，可減弱螺旋泵之作用，因此根據圖9所示之改良例，即可解決使齒輪內部之油脂漏出至外部之不良情形。

Claims (7)

  1. 一種旋轉台裝置，其具備有：基底部，其係作為安裝基準；馬達，其係作為驅動源；旋轉驅動軸，其藉由來自上述馬達之旋轉驅動力而可進行旋轉；及交叉滾柱軸承，其係構成為具有被固定設置於上述基底部之圓環狀之內輪、被配置於該內輪之外周側之外輪、及滾動自如地被配設於在上述內輪與上述外輪之間跨圓周方向所形成之軌道空間的複數個滾動體；於上述旋轉驅動軸之軸端部所形成之小齒輪與於上述外輪所形成之齒條相咬合，並藉由來自上述旋轉驅動軸之旋轉驅動力被傳遞至上述外輪，而使上述外輪旋轉驅動；上述旋轉台裝置之特徵在於，上述外輪係形成為覆蓋上述內輪之側面之中空圓筒形狀，且具備有於上述中空圓筒形狀中之相對於與上述內輪之側面對向之面而正交之方向之面即與小齒輪設置側相反之面上可載置外部構件的台座部，並且與跨上述中空圓筒形狀中之上述台座部之形成位置之相反側即小齒輪設置側之面之全周所形成之上述齒條成為一體。
  2. 一種旋轉台裝置，其具備有：基底部，其係作為安裝基準；馬達，其係作為驅動源；旋轉驅動軸，其藉由來自上述馬達之旋轉驅動力而可進行旋轉；及交叉滾柱軸承，其係構成為具有被固定設置於上述基底部之圓環 狀之內輪、被配置於該內輪之外周側之外輪、及滾動自如地被配設於在上述內輪與上述外輪之間跨圓周方向所形成之軌道空間的複數個滾動體；於上述旋轉驅動軸之軸端部所形成之小齒輪與於上述外輪所形成之齒條相咬合，並藉由來自上述旋轉驅動軸之旋轉驅動力被傳遞至上述外輪，而使上述外輪旋轉驅動；上述旋轉台裝置之特徵在於，上述外輪係形成為覆蓋上述內輪之側面之中空圓筒形狀，且於上述中空圓筒形狀之外周側之面即相對於上述內輪之側面平行之方向之面上未形成有上述齒條，進而，具備有於上述中空圓筒形狀之一側可載置外部構件的台座部，並且與跨上述中空圓筒形狀之另一側之全周所形成之上述齒條成為一體。
  3. 如請求項1或2之旋轉台裝置，其中，相對於形成有上述齒條之上述外輪之旋轉中心軸，在形成有上述小齒輪之上述旋轉驅動軸之旋轉中心軸偏移既定量而被配置之狀態下，上述小齒輪與上述齒條相互咬合。
  4. 如請求項1或2之旋轉台裝置，其中，上述基底部具備有用以固定設置上述內輪之由台階形狀所構成之肩部。
  5. 如請求項4之旋轉台裝置，其中，於將上述齒條之內徑尺寸設為D1，而將上述肩部之直徑尺寸設為D2時，構成為使D1>D2之不等式條件成立。
  6. 如請求項1或2之旋轉台裝置，其中，於將上述齒條之內徑尺寸設為D1，而將上述外輪之內徑尺寸設為D3時，構成為使D1≧D3之不等式條件成立。
  7. 如請求項1或2之旋轉台裝置，其中，具備有： 呈圓環形之第一密封構件，其係配置於上述內輪與上述外輪之間；及呈圓環形之第二密封構件，其係配置於上述旋轉驅動軸；上述第一密封構件具有與上述外輪接觸之外側接口部並被設置於上述內輪，上述第二密封構件具有與上述旋轉驅動軸接觸之內側接口部並被設置於支撐上述旋轉驅動軸之軸承的附近。
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