CN102052451A - 减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减速装置，实现轴承的负载能力最适化，并且，使轴承间的加压载荷平衡，能够长期使用。该减速装置具备：具有固定部(151，152)、和旋转部(122)的减速器(121)；固定在旋转部(122)上的前端侧部件(116)；对前端侧部件施加与通过前端侧部件的自重使旋转部旋转的旋转负荷方向相反的负荷的负荷补偿机构(118)；其中，在固定部和旋转部之间且在减速器的轴向连接有负荷补偿机构的位置配置有主轴承(158)，并且主轴承(158)的负载能力在包含主轴承(158)并配置于固定部和旋转部(122)之间的全部轴承(161)中为最大，并且，在全部轴承(161)整体上加压被平衡。

Description

减速装置

技术领域

本发明涉及减速装置。

背景技术

专利文献1公开了一种组装至产业用机器人2的关节部中的减速装置1。

图7表示产业用机器人2的关节结构的简略侧视图，图8表示减速装置1的简略主视图。

减速装置1具备减速器5、固定在外壳4上的(产业用机器人2的)前端侧部件6和负荷补偿机构7，该减速器5具有托架(固定部)3、和在托架3的径向上嵌合并相对于托架3能够旋转的外壳(旋转部)4，该负荷补偿机构7对前端侧部件6施加与通过前端侧部件6的自重使外壳4旋转的旋转负荷方向相反的负荷。

减速器5的外壳4和托架3之间，在轴向上连接有负荷补偿机构7的位置配置有轴承8(8A、8B)，而在未连接负荷补偿机构7的位置配置有轴承9。在轴承8、9上从轴向两侧施加加压载荷。

专利文献1：日本特开2008-142848号公报(权利要求1、第0028、0029、0034段，图1、2)。

轴承8由两个单个轴承8A、8B构成，与此相对，轴承9由一个单个轴承9A构成。因此，在轴承8、9之间不能取得加压载荷的平衡，与此相伴，特别地产生对轴向载荷的抵抗力的不平衡。因此，轴承8、9之间产生寿命差异，轴承9侧有比轴承8侧更早破损的危险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的课题在于提供一种减速装置，实现轴承负载能力最适化，并且，通过延长轴承的寿命，能够使用更长时间。

本发明通过提供如下构成的减速装置解决上述问题，该减速装置具备：减速器，所述减速器具有固定部、和在该固定部的径向上嵌合并相对于该固定部能够旋转的旋转部；前端侧部件，固定在上述旋转部上；以及，负荷补偿机构，对该前端侧部件施加与通过上述前端侧部件的自重使旋转部旋转的旋转负荷方向相反的负荷，其中，在上述固定部和上述旋转部之间且在上述减速器的轴向连接有上述负荷补偿机构的位置配置有主轴承，该主轴承的负载能力在包含该主轴承并配置于上述固定部和上述旋转部之间的全部轴承中为最大，并且，在该全部轴承整体上加压被平衡。

在本发明中构成为，主轴承的负载能力在包含该主轴承并配置于上述固定部和上述旋转部之间的全部轴承中为最大，并且，在该全部轴承整体上加压被平衡。结果，即使连接有负荷补偿机构也能获得足够的径向抵抗力，并且，通过使施加在轴承间的加压平衡，能够消除对轴向载荷的抵抗力的不平衡。由此，能够进一步避免轴承的破损。

发明效果

根据本发明，能够获得一种减速装置，实现轴承的负载能力最适化，并且，通过延长轴承寿命，能够使用更长时间。

附图说明

图1为本发明的实施方式的一个例子涉及的减速装置的纵剖面图。

图2为本发明的其他实施方式的一个例子涉及的减速装置的纵剖面图。

图3为本发明的另一其他实施方式的一个例子涉及的减速装置的纵剖面图。

图4为本发明的另外的实施方式的一个例子涉及的减速装置的纵剖面图。

图5为本发明的又一另外的实施方式的一个例子涉及的减速装置的纵剖面图。

图6为本发明的实施方式的一个例子适用的产业用机器人的关节结构的简略侧视图。

图7为现有的产业用机器人的简略主视图。

图8为表示现有的减速装置的一个例子的纵剖面图。

符号说明

116-臂(前端侧部件)；118-负荷补偿机构；121-减速器；

122-外壳(旋转部)；151、152-第一、第二凸缘体(固定部)；

158-主轴承；161-全部轴承；G1-减速装置。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式的一个例子。

图1为本实施方式涉及的减速装置G1的纵剖面图，图6表示该减速装置所装入的产业用机器人112的关节结构。

参照图1和图6，该减速装置G1具备减速器121、固定在该减速器121的外壳122上的臂(前端侧部件)116、和对臂116施加与通过臂116的自重使外壳122旋转的旋转负荷方向相反的负荷的负荷补偿机构118。

上述减速器121是具有第一、第二凸缘体(固定部)151、152、和在第一、第二凸缘体151、152的径向上嵌合并相对于第一、第二凸缘体151、152能够旋转的外壳(旋转部)122的部件，是所谓的分开型内啮合行星齿轮式减速器。

减速器121的输入轴126与电机轴124同轴。小正齿轮128固定在减速装置G1的输入轴126的负荷侧的前端。该小正齿轮128与三个(图中仅示出一个)正齿轮132啮合。通过该小正齿轮128与正齿轮132的啮合，三个(图中仅示出一个)偏心体轴130能够同时旋转。各偏心体轴130上一体形成有偏心体134、136。在偏心体134、136上通过滚子142、144嵌入有外齿轮138、140。该外齿轮138、140与内齿轮150内啮合。内齿轮150的内齿通过安装在外壳122上的圆柱状的滚子148构成。外齿轮138、140的外齿齿数仅比内齿轮150的内齿齿数(圆柱状滚子148的个数)多一个。上述偏心体轴130通过圆锥滚子轴承146、148可自如旋转地支撑在第一、第二凸缘体151、152上。该第一、第二凸缘体151、152通过螺栓154进行连结。第一、第二凸缘体151、152通过后述的主轴承158和副轴承160相对于外壳122可旋转地支撑。另外，第一凸缘体151通过螺栓159固定、连结在后述的旋转台114上。

另一方面，上述负荷补偿机构118由活塞杆166和收纳该活塞杆166的壳体162构成。

圆筒状壳体162的基端部可旋转地与旋转台114连结。

活塞杆166(减速器121侧)通过一对轴承168、170可旋转自如地与连结部件156连结，并以支撑部166A为中心旋转。连结部件156通过螺栓167固定在外壳122上。

活塞杆166(与减速器121相反的一侧)，在自身的前端形成有活塞164，活塞164以在轴向能够移动的方式收纳在壳体162内。在壳体162的内部并且在活塞164与前端壁172之间配置有螺旋弹簧169。

减速器121对从电动机120输入的旋转进行减速，并通过外壳122传递至臂116。使安装在外壳122上的臂166围绕水平的轴线A旋转，能够将搬运物运往规定的位置。在搬运搬运物时，由于臂166的自重增加的旋转负荷通过负荷补偿机构118抵消，减速器121的负荷基本上仅为由搬运物产生的转矩。

在此，对主轴承158(158A、158B)和副轴承160(160A、160B)的构成进行说明。

主轴承158和副轴承160以在轴向相分离的状态配置在外齿轮138、140的两侧。主轴承158在第一、第二凸缘体151、152和外壳122之间且在减速器121的轴向上配置在连接有负荷补偿机构118的位置。副轴承160在第二凸缘体152和外壳122之间，在轴向上配置于未连接负荷补偿机构118的位置。

更具体而言，主轴承158由两个单个轴承(角接触球轴承)158A、158B构成。同样地，副轴承160也由相同的两个单个轴承160A、160B构成。

而且，副轴承也可以为仅具有使其与主轴承的加压平衡的功能，而不具有本来作为轴承的功能的部件。

主轴承158的负载能力构成为在包含主轴承158配置在第一、第二凸缘体151、152和外壳122之间的全部轴承161中为最大。在本实施方式中，主轴承158的负载能力(单个轴承158A、158B负载能力的合计值)与副轴承160的负载能力(单个轴承160A、160B的负载能力的合计值)相等。

主轴承158的两个单个轴承158A、158B以在轴向上并列接近的状态配置，这些单个轴承158A、158B的接触角向同一方向上倾斜。另外，副轴承160的单个轴承160A、160B也以接近的状态配置，两个单个轴承160A、160B的接触角向同一方向上倾斜，并且该倾斜与轴承158的倾斜方向相反。

主轴承158的单个轴承158A、158B和副轴承160的单个轴承160A、160B从轴方向的两侧被施加加压负载。通过以上构成，主轴承158和副轴承160的加压被平衡。

下面，说明减速装置G1的作用。

首先，说明减速器121的作用。

在减速器121中，通过组装在三个偏心体轴130上的偏心体134、136同时以相等的转速旋转，外齿轮138、140摆动旋转。在该实施方式中，由于内齿轮150固定在外壳122上，因此若减速器121的输入轴126旋转一圈，则外齿轮138、140摆动一圈，内齿轮150的啮合位置仅错开一个齿(仅为齿数差的部分)。其结果，内齿轮150相对于外齿轮138、140仅相对旋转相当于两者的齿数差的角度。外齿轮138、140和内齿轮150的相对旋转，由于受绕三个偏心体轴130的轴心公转的约束，作为结果从外壳122输出。由此，安装在外壳122上的臂116围绕轴线A旋转，并对搬运物进行搬运。

此时，负荷补偿机构118对臂116施加与通过臂116的自重使外壳122旋转的旋转负荷方向相反的负荷。

例如，在臂116从直立状态向水平方向倾斜搬运搬运物的情况下，通过活塞杆166从壳体162突出，且活塞164向减速器121移动，从而螺旋弹簧169被压缩。由此，从螺旋弹簧169施加在臂116上的(与由于臂116的自重增加的负荷方向相反的)负荷也增大。结果，由于随着臂116越靠近水平方向则由自重产生的负荷越大，由负荷补偿机构118产生的反方向的负荷也变大，因此被施加于负荷相抵后的臂116的自重产生的负荷，即使臂116倾斜也不太变动。

此处，主轴承158的负载能力在全部轴承161中为最大。在本实施方式中，主轴承158的负载能力与副轴承160的负载能力相等。

在主轴承158和副轴承160上从轴向两侧施加共同的加压载荷。主轴承158和副轴承160的加压的作用线方向相反。因此，主轴承158和副轴承160的加压平衡。

因此，即使轴向负荷(在将外壳122的旋转平面扭转的方向上施加的负荷)施加在任一方向上，也能够良好地支撑外壳122。虽然通过负荷补偿机构118有可能将较大的径向负荷施加在主轴承158上，但由于主轴承158在全部轴承161中为最大(在本实施方式中，主轴承158和副轴承160相等)，因此也能够稳定地支撑负荷补偿机构118的负荷。

而且，即使具有负荷补偿机构118，主轴承158的单个轴承158A、158B也能通过较小的各单个轴承158A、158B分担负荷。另外，在本实施方式中，对于副轴承160的负载能力，同样地各单个轴承160A、160B也能够承受分担副轴承160侧的负荷。

因此，通过采用本实施方式，全部轴承161的负载能力达到最适化，并且，通过延长全部轴承161的寿命，能够获得使用更长时间的减速装置G1。

下面，对其他的实施方式进行说明。

图2表示其他实施方式涉及的减速装置G2。

主轴承258中配置有单个轴承258A、258B(滚动轴承258A、球轴承258B)。与此相对，副轴承260中仅配置有单个轴承260A。单个轴承260A与单个轴承258B的加压载荷和负载能力相同。

在本实施方式中，主轴承258中的两个单个轴承258A、258B中的一个单个轴承258A为不需要加压的滚动轴承。主轴承258的负载能力中的单个轴承258A的负载能力部分比副轴承260大。

即，即使在本实施方式中，该主轴承258(连接有负荷补偿机构218的位置)的负载能力，在包含主轴承258配置于第一、第二凸缘体251、252和外壳222之间的全部轴承261中为最大。

另一方面，单个轴承258A的滚动体258Y1的形状，由于为滚子(在轴向上稍长的圆柱形状)，因此其作用线与轴垂直。因此，单个轴承258A不需要加压。单个轴承258B、260A的接触角方向相反(作用线的倾斜方向相反)，并且以相同的轴承容量施加相同的加压载荷。

由此，与上述实施方式同样地，能够取得单个轴承258B、260A之间的加压的平衡，结果，实现全部轴承261的负载能力最适化，并且，通过延长全部轴承261的寿命，能够获得使用更长时间的减速装置G2。

另外，在本实施方式中，副轴承也可以为仅具有使其与主轴承的加压平衡的功能，而不具有本来作为轴承的功能的部件。

对于其他结构与上述实施方式(参照图1)相同。

图3表示另一其他实施方式涉及的减速装置G3。

在本实施方式中，全部轴承361仅由主轴承358构成。

另外，主轴承358的两个单个轴承358A、358B为接触角反向的一对角接触球轴承，能够取得单个轴承358A、358B之间的加压的平衡。

由此，该主轴承358(连接有负荷补偿机构318的位置)的负载能力在包含主轴承358配置于第一、第二凸缘体351、352和外壳322之间的全部轴承361中为最大，并且，在全部轴承361整体上加压被平衡。

另外，作为次要的效果，本实施方式与上述实施方式不同，由于不具有副轴承(在未配置负荷补偿机构318的一侧)，能够缩短作为减速装置G3的整体的轴向尺寸。特别是能够使主轴承358周围的外壳322和第二凸缘体352的轴向长度更加紧凑。

图4表示另外的实施方式涉及的减速装置G4。

在本实施方式中，全部轴承461也仅由主轴承458(仅连接有负荷补偿机构418的位置)构成。

在本实施方式中，主轴承458为交叉滚子轴承。主轴承458的内圈458X兼作第一、第二凸缘体451、452，并且，主轴承458的外圈458Z兼作外壳422。

该交叉滚子轴承458的滚动体458Y的自转轴，由于仅相互倾斜90度，因此在滚动体458Y的支撑面和内外圈458X、458Z之间不具有间隙而自转轴得以稳定。而且，交叉滚子轴承458不需要加压。

因此，该主轴承458(连接有负荷补偿机构418的位置)的负载能力，在包含主轴承458配置于第一、第二凸缘体451、452和外壳422之间的全部轴承461中为最大，并且，全部轴承461整体上的加压被平衡。

另外，主轴承458(交叉滚子轴承)为仅通过其自身即能承受来自于轴向和径向的载荷的紧凑结构，此外，由于在未配置负荷补偿机构418的一侧也未配置副轴承460，因此能够缩短减速装置G4的整体尺寸(轴向及径向)。

图5对另一其他实施方式中使用的减速装置G5进行说明。

在本实施方式中，主轴承558的内圈558X兼作第一凸缘体551，并且，主轴承558的外圈558Z兼作外壳522。在本实施方式中，主轴承558的滚动体558Y由滚子构成。主轴承558的滚动体558Y与构成和外齿轮538、540内啮合的内齿轮550的内齿的圆柱状滚子548直径相同，并且与圆柱状滚子548同轴配置。

在本实施方式中，除了主轴承558之外，还具有副轴承560，主轴承558的负载能力比副轴承560的负载能力(单个轴承560A、560B的负载能力的合计值)更大。而且，也可以为不配置副轴承而仅具有主轴承的结构。

另外，主轴承558和副轴承560的单个轴承560A、560B中的任一个均不需要加压，加压在全部轴承561上被平衡。

即，在该实施方式中，该主轴承558(在连接有负荷补偿机构518的位置)的负载能力也在包含主轴承558配置于第一、第二凸缘体551、552和外壳522之间的全部轴承561中为最大，并且，在全部轴承561整体上加压被平衡。

作为次要的效果，主轴承558的滚动体558Y为滚子，并且使主轴承558的内圈558X兼作第一凸缘体551。由此，能够最大限度地确保第一凸缘体551的外径，结果能够提高减速装置G5的整体刚性。

滚子558Y由于与构成内齿的滚子548分开，因此在内齿轮550产生的振动等不会传到滚子558Y。

另外，滚子和销可分别制造或者也可以一体形成。无论采用任何方式，由于能够一体进行用于配置二者的外壳的加工，因此能够降低制造成本。另外，在一体加工主轴承和内齿轮的滚子的情况下，能够更进一步地降低制造成本。

另外，在上述实施方式中，作为轴承的配置方式，尽管采用面对面方式，但也可以采用背对背方式。

而且，在上述实施方式中记载的构成部件和要件中，即使未特别记载，但只要没有特别对构成部件的尺寸、材质、形状、其他相对配置等进行特定的限制，本发明的范围即不仅限定于此。

Claims (8)

1.一种减速装置，具备：

减速器，所述减速器具有固定部、和在该固定部的径向上嵌合并相对于该固定部能够旋转的旋转部；

前端侧部件，固定在上述旋转部上；以及

负荷补偿机构，对该前端侧部件施加与通过上述前端侧部件的自重使旋转部旋转的旋转负荷方向相反的负荷；其特征在于：

在上述固定部和上述旋转部之间且在上述减速器的轴向上连接有上述负荷补偿机构的位置配置有主轴承，

该主轴承的负载能力在包含该主轴承并配置于上述固定部和上述旋转部之间的全部轴承中为最大，并且，在该全部轴承整体上加压被平衡。

2.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：除了上述主轴承之外，上述全部轴承还包含副轴承，所述副轴承在轴向上配置于未连接上述负荷补偿机构的位置。

3.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：上述全部轴承仅由上述主轴承构成。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的减速装置，其特征在于：上述主轴承由两个以上的单个轴承构成。

5.根据权利要求4所述的减速装置，其特征在于：上述两个以上的单个轴承中至少一个单个轴承为不需要加压的滚动轴承。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的减速装置，其特征在于：上述主轴承为交叉滚子轴承。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的减速装置，其特征在于：上述主轴承的内圈兼作固定部，并且，上述主轴承的外圈兼作旋转部。

8.根据权利要求7所述的减速装置，其特征在于：上述减速装置为该减速器所具备的外齿轮和内齿轮内啮合的内啮合型摆动齿轮减速装置，

上述主轴承的滚动体与构成上述内啮合的内齿轮的内齿的圆柱状滚子的直径相同，并且与该圆柱状滚子同轴配置。

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