JP2003074677A - 減速機用軸受構造 - Google Patents
減速機用軸受構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 減速機の出力軸を支持する軸受の高い剛性を
確保し、軸受及び減速機全体の小型軽量化を図る。 【解決手段】 本発明の減速機用軸受構造は、フロント
側軸受２０及びリア側軸受２１が、軸方向（図中左右方
向）に所定の軸受スパンＳをあけて配置されている。各
軸受２０，２１は、減速機１０の各出力軸片１３ａ，１
３ｂの外周面と内歯車１４の内周面との間に介在されて
減速機１０の出力軸を支持する。リア側軸受２１の接触
角α２は、フロント側軸受２０の接触角α１より大き
く、例えば接触角α２＝６０度、接触角α１＝４０度に
設定される。
確保し、軸受及び減速機全体の小型軽量化を図る。 【解決手段】 本発明の減速機用軸受構造は、フロント
側軸受２０及びリア側軸受２１が、軸方向（図中左右方
向）に所定の軸受スパンＳをあけて配置されている。各
軸受２０，２１は、減速機１０の各出力軸片１３ａ，１
３ｂの外周面と内歯車１４の内周面との間に介在されて
減速機１０の出力軸を支持する。リア側軸受２１の接触
角α２は、フロント側軸受２０の接触角α１より大き
く、例えば接触角α２＝６０度、接触角α１＝４０度に
設定される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば産業用ロボ
ット等の関節に適用される減速機用軸受構造に関し、詳
しくは減速機の出力軸を支持する減速機用軸受の剛性を
向上させるための構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、産業用ロボット等の関節に利用
される減速機においては、小型軽量化を図る上で、出力
軸を支持する減速機用軸受の高い剛性が要求されてい
る。 【０００３】従来、産業用ロボット等の関節に利用され
る減速機の出力軸支持構造として、特公２７４１７１１
号公報には、図５に示したように、減速機の出力軸を一
対の円錐ころ軸受６０で支持する遊星歯車減速機５０が
記載されている。 【０００４】すなわち、遊星歯車減速機５０は、円弧歯
形の内歯歯車５１と、トロコイド歯形等の外歯歯車５２
を有しており、外歯歯車５２の自転を出力軸に取り出す
ものである。円錐ころ軸受６０は、外輪６１を遊星歯車
減速機５０の内歯歯車５１を構成するケーシングに、一
体又は分離可能に設けられている。また、円錐ころ軸受
６０は、内ピン６２を保持するとともに外歯歯車５２列
を挟んで両側に配置された出力軸フランジ６３の外周面
を内輪としている。各出力軸フランジ６３は、各々外周
面に内向きのテーパー面を備えており、内ピン６２の先
端部に設けられたねじ部６４と、該ねじ部に螺合された
ボルト６５によって、互いの間隔を調整可能に締付けら
れている。 【０００５】また、図６に示したように、特開２０００
−５５１４５号公報には、減速機８０において、アンギ
ュラ玉軸受７３は、一対を背面組合せで定位置予圧され
ることにより、出力軸７４を支持する構成が記載されて
いる。 【０００６】また、図７に示したように、実開平５−６
２７３７号公報には、遊星歯車減速機１００の先端に配
置された一対の軸受（アンギュラ玉軸受）１０１によ
り、遊星歯車減速機１００の出力軸を支持する構造が記
載されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上述した従来の図５〜
図７に示したいずれの構造も、減速機５０，８０，１０
０の出力軸を支持する軸受（以下、主軸受という）６
０，７３，１０１が、出力軸の軸方向に一対配置されて
いる。この場合、フロント側の主軸受には、ラジアル剛
性の高さが要求されるとともに、リア側の主軸受には、
モーメント剛性の高さが要求される。通常、ロボットの
関節用減速機においては、出力軸にアームが取り付けら
れており、アームの先端部にラジアル荷重等の負荷を受
けるが、この時のアームの先端部及び基端部の変位は小
さいことが要求される。したがって、減速機の主軸受の
特性としては、ラジアル剛性及びモーメント剛性の両者
ともに高いことが必要である。 【０００８】しかしながら、上記従来のいずれの構造で
も、各主軸受６０，７３，１０１は軸方向に対称であ
り、接触角も同一であるため、フロント側軸受のラジア
ル剛性及びリア側軸受のモーメント剛性を、各軸受の剛
性を単純に上げることで高めると、軸受の大きさ及び重
量が大幅に増大してしまう。したがって、減速機全体の
大きさ及び重量が増大してしまうという問題があった。 【０００９】本発明は、減速機の出力軸を支持する軸受
の高い剛性を確保することができ、軸受及び減速機全体
の小型軽量化を図ることができる減速機用軸受構造を提
供することを目的としている。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、減
速機の出力軸を軸方向に配置された一対の軸受によって
支持する減速機用軸受構造において、一方の軸受の接触
角を他方の軸受の接触角より大きくしたことを特徴とす
る減速機用軸受構造によって達成することができる。 【００１１】本発明に係る前記構成の減速機用軸受構造
においては、減速機の出力軸を支持する一対の軸受のう
ち、例えばラジアル荷重分担の小さい一方の軸受の接触
角が、ラジアル荷重分担の大きい他方の軸受の接触角よ
り大きく設定される。すなわち、他方の軸受の接触角が
小さいことにより、ラジアル剛性が確保されるととも
に、一方の軸受の接触角が大きいことにより、モーメン
ト剛性が確保される。これにより、軸受のラジアル剛性
とモーメント剛性の両立が図られ、高い剛性が確保され
る。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る減速機用軸受
構造の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明す
る。図１は本発明の減速機用軸受構造の第１実施形態で
あるアームに取り付けた状態を示す断面図、図２は２列
組合せアンギュラ玉軸受のラジアル剛性及びモーメント
剛性を接触角をパラメータとして示したグラフである。 【００１３】図１に示すように、本実施形態の減速機用
軸受構造が適用される遊星歯車式減速機（以下、減速機
という）１０は、太陽歯車１１と、該太陽歯車に噛合す
る複数の遊星歯車１２と、該各遊星歯車を回転自在に支
持する２分割型出力軸１３と、遊星歯車１２に噛合する
内歯車１４とを有しており、遊星歯車１２の公転を出力
軸に取り出すものである。２分割型出力軸１３は、締結
用ボルト１５によって相互に連結された第１の出力軸片
１３ａ及び第２の出力軸片１３ｂから構成されている。
各出力軸片１３ａ，１３ｂには、各々複数の遊星軸１３
ｃが突設されており、各遊星軸１３ｃには、各々遊星歯
車１２がニードルベアリング１６を介して回転自在に支
持されている。 【００１４】本実施形態の減速機用軸受構造において
は、主軸受であるフロント側軸受２０及びリア側軸受２
１が、軸方向（図１中左右方向）に所定の軸受スパンＳ
をあけて配置されており、減速機１０の各出力軸片１３
ａ，１３ｂの外周面と内歯車１４の内周面との間に介在
されて減速機１０の出力軸を支持する。フロント側軸受
２０及びリア側軸受２１は、各々環状に形成された内輪
２２及び外輪２３間に、複数の玉２４を周方向に所定の
間隔をあけて保持器（図示しない）によって保持した状
態で配置したアンギュラ玉軸受である。リア側軸受２１
の接触角α２は、フロント側軸受２０の接触角α１より
大きく、本実施形態ではリア側軸受２１の接触角α２＝
６０度、フロント側軸受２０の接触角α１＝４０度に設
定されている。 【００１５】次に、本実施形態の減速機用軸受構造の作
用を説明する。ロボットの関節用減速機においては、ア
ームの先端部に荷重が加わることが多いため、減速機の
主軸受では、フロント側のラジアル荷重分担が大きくな
る。図２に示すように、本実施形態のような２列組合せ
アンギュラ玉軸受の場合、ラジアル剛性及びモーメント
剛性を、接触角をパラメータとして示すと、互いに相反
する特性であることが理解される。すなわち、接触角が
大きくなると、モーメント剛性は大きくなるが、ラジア
ル剛性は小さくなる。また、逆に接触角が小さくなる
と、ラジアル剛性は大きくなるが、モーメント剛性は小
さくなる。 【００１６】そこで、本実施形態の減速機用軸受構造で
は、フロント側軸受２０の接触角α１を小さくするとと
もに、リア側軸受２１の接触角α２を大きくしている。
すなわち、フロント側軸受２０の接触角α１が小さいこ
とにより、ラジアル剛性が確保されるとともに、リア側
軸受２１の接触角α２が大きいことにより、モーメント
剛性が確保される。これにより、主軸受２０，２１のラ
ジアル剛性とモーメント剛性の両立が図られる。 【００１７】次に、上述した第１実施形態の減速機用軸
受構造を、図１に示した構成の変形試験装置３０を用い
て解析した。すなわち、試験用治具としてのアーム３１
の先端部３１ａ（図１中、矢印Ａで示す部分）に、ラジ
アル荷重を負荷として作用させた場合、アーム３１の基
端部３１ｂ（図１中、矢印Ｂで示す部分）及び先端部３
１ａの各々変形量を計測した。解析結果を表１に示す。 【００１８】 【表１】 【００１９】表１に示すように、従来例としての接触角
４０度品、比較例１〜３としての接触角３０度品、５０
度品、６０度品、実施例１としての接触角４０−６０度
品について、アーム３１の変形量を算出した。軸受の諸
元と、荷重条件を以下に示す。 軸受諸元 玉径φ１５．８８ｍｍ、玉数４２、ＰＣＤφ２３９ｍ
ｍ、予圧荷重３００００Ｎ、軸受スパンＳ＝６６ｍｍ 荷重 ラジアル荷重９２００Ｎ、距離Ｌ＝９２０ｍｍ 【００２０】解析の結果、比較例２，３の接触角５０度
品、６０度品では、いずれもラジアル剛性が低く、アー
ム３１の基端部３１ｂの変形量が大きい。比較例１の接
触角３０度品では、モーメント剛性が低く、アーム３１
の先端部３１ａの変形量が大きい。一方、実施例１の接
触角４０−６０度品では、従来例の接触角４０度品、比
較例１〜３の接触角３０度品、５０度品、６０度品と比
較して、アーム３１の基端部３１ｂ及び先端部３１ａの
変形量が小さく、剛性が高いことが判明した。 【００２１】次に、本発明に係る減速機用軸受構造の第
２実施形態を図３に基づいて説明する。図３は本実施形
態の減速機用軸受構造及び従来例、比較例の減速機用軸
受構造について、アームの先端部及び基端部の変形量を
示すグラフである。本実施形態の減速機用軸受構造で
は、第１実施形態と同一構造のフロント側及びリア側軸
受（図示しない）をそれぞれ、約１０％小型化して使用
している。その他の構成及び作用については、上記第１
実施形態と同様である。 【００２２】次に、本実施形態の減速機用軸受構造にお
いて、上記第１実施形態と同様に図１に示した変形試験
装置３０を用いて解析した。すなわち、アーム３１の先
端部３１ａに、ラジアル荷重を負荷として作用させた場
合、アーム３１の基端部３１ｂ及び先端部３１ａの各々
変形量を計測した。解析結果を表２に示す。 【００２３】 【表２】 【００２４】表２に示すように、従来例としての接触角
４０度品、従来例に比較して約１０％小型化した下記諸
元の実施例２としての接触角４０−６０度品、実施例２
と同様に約１０％小型化した比較例４としての接触角４
０度品について、アームの変形量を算出した。軸受の諸
元と、荷重条件を以下に示す。 軸受諸元 玉径φ１５．０８ｍｍ、玉数３９、ＰＣＤφ２１６ｍ
ｍ、予圧荷重３００００Ｎ、軸受スパンＳ＝６６ｍｍ 【００２５】解析の結果、図３に示すように、従来例の
軸受を単純に約１０％小型化した比較例４では、アーム
の基端部及び先端部ともに、従来例と比較しても変形量
が非常に大きく、剛性低下が非常に大きいことが理解さ
れる。一方、実施例２の接触角４０−６０度品では、比
較例４の接触角４０度品と比較すると、アームの基端部
及び先端部の変形量が非常に小さく、従来例の接触角４
０度品と比較しても、約１０％小型化したにもかかわら
ず、略同等の剛性が得られたことが判明した。 【００２６】次に、本発明の減速機用軸受構造の第３実
施形態を図４に基づいて説明する。図４は本実施形態の
減速機用軸受構造であるフロント側軸受及びリア側軸受
を示す要部断面図である。図４に示すように本実施形態
では、リア側軸受４０は、玉４１と軌道面４２の接触楕
円がみぞ肩４３に乗り上げないように、みぞ肩高さｈを
通常より高くなるように形成されている。みぞ肩高さｈ
は玉径の４０〜６０％が望ましい。そして、保持器に代
えて、玉４１と玉４１との間にセパレータ（図示しな
い）を入れる構成とされている。その他の構成及び作用
については、上記第１実施形態と同様である。 【００２７】リア側軸受４０は、例えば保持器を使用し
た場合のような保持器とみぞ肩との干渉等がない。ま
た、リア側軸受４０は、みぞ肩厚さＷを十分に確保する
か、又はハウジングや軸の肩でみぞ肩４３をバックアッ
プすることにより、みぞ肩４３の変形が防止され、剛性
低下を回避することができる。 【００２８】上述したように上記各実施形態によれば、
リア側軸受２１，４０の接触角α２をフロント側軸受２
０の接触角α１より大きくしたので、フロント側及びリ
ア側での対称な接触角では得られない、主軸受２０，２
１，４０の高い剛性を確保することができる。これによ
り、ロボットアームにラジアル荷重を受けた際、ロボッ
トアームの先端部及び基端部の変位を極力抑制すること
ができ、ロボットアームの高い位置決め精度を確保する
ことができるとともに、振動・騒音等を防止することが
できる。 【００２９】また、第２実施形態によれば、主軸受２
０，２１の小型化を、主軸受２０，２１の高い剛性を保
ちつつ達成することができる。これにより、減速機１０
全体の小型軽量化を図ることができるとともに、主軸受
２０，２１及び減速機１０全体のコストダウンを図るこ
とができる。更に、第３実施形態によれば、リア側軸受
４０において、保持器を使用した場合のような保持器と
みぞ肩４３との干渉等を確実に回避することができる。 【００３０】なお、上述した各実施形態において、リア
側軸受２１，４０は、総玉軸受とすることも可能であ
る。この場合、玉数を増やせるので、更に剛性を向上さ
せることができる。総玉軸受とした場合、玉同士の接触
によって玉の磨耗を生じる可能性があるが、例えば表面
を窒化処理して表面硬度を上げたＤＳボール（特願２０
００−３６８６０２号公報参照）を用いることで、問題
を解消することができる。 【００３１】また、各実施形態では、リア側軸受２１，
４０の接触角α２＝６０度、フロント側軸受２０の接触
角α１＝４０度に設定されるが、これに限らず、リア側
軸受２１，４０の接触角α２が、フロント側軸受２０の
接触角α１より大きく設定されていればよく、適用され
る減速機の諸元等に対応して適宜変更可能である。ま
た、各軸受２０，２１，４０もアンギュラ玉軸受に限ら
ず、組合せの円錐ころ軸受として構成することもでき
る。更に、適用対象となる減速機も、遊星歯車減速機に
限らず、類似構造（片持ち構造）の軸系、例えば工作機
械の主軸やインデックステーブルの支持構造に適用する
ことができ、それらの高剛性化に有効である。 【００３２】 【発明の効果】以上説明したように本発明の減速機用軸
受構造によれば、減速機の出力軸を支持する一対の軸受
の一方の接触角を他方の接触角より大きくしたので、各
軸受の高い剛性を確保することができる。これにより、
軸受及び減速機全体の小型軽量化を図ることができる。
ット等の関節に適用される減速機用軸受構造に関し、詳
しくは減速機の出力軸を支持する減速機用軸受の剛性を
向上させるための構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、産業用ロボット等の関節に利用
される減速機においては、小型軽量化を図る上で、出力
軸を支持する減速機用軸受の高い剛性が要求されてい
る。 【０００３】従来、産業用ロボット等の関節に利用され
る減速機の出力軸支持構造として、特公２７４１７１１
号公報には、図５に示したように、減速機の出力軸を一
対の円錐ころ軸受６０で支持する遊星歯車減速機５０が
記載されている。 【０００４】すなわち、遊星歯車減速機５０は、円弧歯
形の内歯歯車５１と、トロコイド歯形等の外歯歯車５２
を有しており、外歯歯車５２の自転を出力軸に取り出す
ものである。円錐ころ軸受６０は、外輪６１を遊星歯車
減速機５０の内歯歯車５１を構成するケーシングに、一
体又は分離可能に設けられている。また、円錐ころ軸受
６０は、内ピン６２を保持するとともに外歯歯車５２列
を挟んで両側に配置された出力軸フランジ６３の外周面
を内輪としている。各出力軸フランジ６３は、各々外周
面に内向きのテーパー面を備えており、内ピン６２の先
端部に設けられたねじ部６４と、該ねじ部に螺合された
ボルト６５によって、互いの間隔を調整可能に締付けら
れている。 【０００５】また、図６に示したように、特開２０００
−５５１４５号公報には、減速機８０において、アンギ
ュラ玉軸受７３は、一対を背面組合せで定位置予圧され
ることにより、出力軸７４を支持する構成が記載されて
いる。 【０００６】また、図７に示したように、実開平５−６
２７３７号公報には、遊星歯車減速機１００の先端に配
置された一対の軸受（アンギュラ玉軸受）１０１によ
り、遊星歯車減速機１００の出力軸を支持する構造が記
載されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上述した従来の図５〜
図７に示したいずれの構造も、減速機５０，８０，１０
０の出力軸を支持する軸受（以下、主軸受という）６
０，７３，１０１が、出力軸の軸方向に一対配置されて
いる。この場合、フロント側の主軸受には、ラジアル剛
性の高さが要求されるとともに、リア側の主軸受には、
モーメント剛性の高さが要求される。通常、ロボットの
関節用減速機においては、出力軸にアームが取り付けら
れており、アームの先端部にラジアル荷重等の負荷を受
けるが、この時のアームの先端部及び基端部の変位は小
さいことが要求される。したがって、減速機の主軸受の
特性としては、ラジアル剛性及びモーメント剛性の両者
ともに高いことが必要である。 【０００８】しかしながら、上記従来のいずれの構造で
も、各主軸受６０，７３，１０１は軸方向に対称であ
り、接触角も同一であるため、フロント側軸受のラジア
ル剛性及びリア側軸受のモーメント剛性を、各軸受の剛
性を単純に上げることで高めると、軸受の大きさ及び重
量が大幅に増大してしまう。したがって、減速機全体の
大きさ及び重量が増大してしまうという問題があった。 【０００９】本発明は、減速機の出力軸を支持する軸受
の高い剛性を確保することができ、軸受及び減速機全体
の小型軽量化を図ることができる減速機用軸受構造を提
供することを目的としている。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、減
速機の出力軸を軸方向に配置された一対の軸受によって
支持する減速機用軸受構造において、一方の軸受の接触
角を他方の軸受の接触角より大きくしたことを特徴とす
る減速機用軸受構造によって達成することができる。 【００１１】本発明に係る前記構成の減速機用軸受構造
においては、減速機の出力軸を支持する一対の軸受のう
ち、例えばラジアル荷重分担の小さい一方の軸受の接触
角が、ラジアル荷重分担の大きい他方の軸受の接触角よ
り大きく設定される。すなわち、他方の軸受の接触角が
小さいことにより、ラジアル剛性が確保されるととも
に、一方の軸受の接触角が大きいことにより、モーメン
ト剛性が確保される。これにより、軸受のラジアル剛性
とモーメント剛性の両立が図られ、高い剛性が確保され
る。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る減速機用軸受
構造の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明す
る。図１は本発明の減速機用軸受構造の第１実施形態で
あるアームに取り付けた状態を示す断面図、図２は２列
組合せアンギュラ玉軸受のラジアル剛性及びモーメント
剛性を接触角をパラメータとして示したグラフである。 【００１３】図１に示すように、本実施形態の減速機用
軸受構造が適用される遊星歯車式減速機（以下、減速機
という）１０は、太陽歯車１１と、該太陽歯車に噛合す
る複数の遊星歯車１２と、該各遊星歯車を回転自在に支
持する２分割型出力軸１３と、遊星歯車１２に噛合する
内歯車１４とを有しており、遊星歯車１２の公転を出力
軸に取り出すものである。２分割型出力軸１３は、締結
用ボルト１５によって相互に連結された第１の出力軸片
１３ａ及び第２の出力軸片１３ｂから構成されている。
各出力軸片１３ａ，１３ｂには、各々複数の遊星軸１３
ｃが突設されており、各遊星軸１３ｃには、各々遊星歯
車１２がニードルベアリング１６を介して回転自在に支
持されている。 【００１４】本実施形態の減速機用軸受構造において
は、主軸受であるフロント側軸受２０及びリア側軸受２
１が、軸方向（図１中左右方向）に所定の軸受スパンＳ
をあけて配置されており、減速機１０の各出力軸片１３
ａ，１３ｂの外周面と内歯車１４の内周面との間に介在
されて減速機１０の出力軸を支持する。フロント側軸受
２０及びリア側軸受２１は、各々環状に形成された内輪
２２及び外輪２３間に、複数の玉２４を周方向に所定の
間隔をあけて保持器（図示しない）によって保持した状
態で配置したアンギュラ玉軸受である。リア側軸受２１
の接触角α２は、フロント側軸受２０の接触角α１より
大きく、本実施形態ではリア側軸受２１の接触角α２＝
６０度、フロント側軸受２０の接触角α１＝４０度に設
定されている。 【００１５】次に、本実施形態の減速機用軸受構造の作
用を説明する。ロボットの関節用減速機においては、ア
ームの先端部に荷重が加わることが多いため、減速機の
主軸受では、フロント側のラジアル荷重分担が大きくな
る。図２に示すように、本実施形態のような２列組合せ
アンギュラ玉軸受の場合、ラジアル剛性及びモーメント
剛性を、接触角をパラメータとして示すと、互いに相反
する特性であることが理解される。すなわち、接触角が
大きくなると、モーメント剛性は大きくなるが、ラジア
ル剛性は小さくなる。また、逆に接触角が小さくなる
と、ラジアル剛性は大きくなるが、モーメント剛性は小
さくなる。 【００１６】そこで、本実施形態の減速機用軸受構造で
は、フロント側軸受２０の接触角α１を小さくするとと
もに、リア側軸受２１の接触角α２を大きくしている。
すなわち、フロント側軸受２０の接触角α１が小さいこ
とにより、ラジアル剛性が確保されるとともに、リア側
軸受２１の接触角α２が大きいことにより、モーメント
剛性が確保される。これにより、主軸受２０，２１のラ
ジアル剛性とモーメント剛性の両立が図られる。 【００１７】次に、上述した第１実施形態の減速機用軸
受構造を、図１に示した構成の変形試験装置３０を用い
て解析した。すなわち、試験用治具としてのアーム３１
の先端部３１ａ（図１中、矢印Ａで示す部分）に、ラジ
アル荷重を負荷として作用させた場合、アーム３１の基
端部３１ｂ（図１中、矢印Ｂで示す部分）及び先端部３
１ａの各々変形量を計測した。解析結果を表１に示す。 【００１８】 【表１】 【００１９】表１に示すように、従来例としての接触角
４０度品、比較例１〜３としての接触角３０度品、５０
度品、６０度品、実施例１としての接触角４０−６０度
品について、アーム３１の変形量を算出した。軸受の諸
元と、荷重条件を以下に示す。 軸受諸元 玉径φ１５．８８ｍｍ、玉数４２、ＰＣＤφ２３９ｍ
ｍ、予圧荷重３００００Ｎ、軸受スパンＳ＝６６ｍｍ 荷重 ラジアル荷重９２００Ｎ、距離Ｌ＝９２０ｍｍ 【００２０】解析の結果、比較例２，３の接触角５０度
品、６０度品では、いずれもラジアル剛性が低く、アー
ム３１の基端部３１ｂの変形量が大きい。比較例１の接
触角３０度品では、モーメント剛性が低く、アーム３１
の先端部３１ａの変形量が大きい。一方、実施例１の接
触角４０−６０度品では、従来例の接触角４０度品、比
較例１〜３の接触角３０度品、５０度品、６０度品と比
較して、アーム３１の基端部３１ｂ及び先端部３１ａの
変形量が小さく、剛性が高いことが判明した。 【００２１】次に、本発明に係る減速機用軸受構造の第
２実施形態を図３に基づいて説明する。図３は本実施形
態の減速機用軸受構造及び従来例、比較例の減速機用軸
受構造について、アームの先端部及び基端部の変形量を
示すグラフである。本実施形態の減速機用軸受構造で
は、第１実施形態と同一構造のフロント側及びリア側軸
受（図示しない）をそれぞれ、約１０％小型化して使用
している。その他の構成及び作用については、上記第１
実施形態と同様である。 【００２２】次に、本実施形態の減速機用軸受構造にお
いて、上記第１実施形態と同様に図１に示した変形試験
装置３０を用いて解析した。すなわち、アーム３１の先
端部３１ａに、ラジアル荷重を負荷として作用させた場
合、アーム３１の基端部３１ｂ及び先端部３１ａの各々
変形量を計測した。解析結果を表２に示す。 【００２３】 【表２】 【００２４】表２に示すように、従来例としての接触角
４０度品、従来例に比較して約１０％小型化した下記諸
元の実施例２としての接触角４０−６０度品、実施例２
と同様に約１０％小型化した比較例４としての接触角４
０度品について、アームの変形量を算出した。軸受の諸
元と、荷重条件を以下に示す。 軸受諸元 玉径φ１５．０８ｍｍ、玉数３９、ＰＣＤφ２１６ｍ
ｍ、予圧荷重３００００Ｎ、軸受スパンＳ＝６６ｍｍ 【００２５】解析の結果、図３に示すように、従来例の
軸受を単純に約１０％小型化した比較例４では、アーム
の基端部及び先端部ともに、従来例と比較しても変形量
が非常に大きく、剛性低下が非常に大きいことが理解さ
れる。一方、実施例２の接触角４０−６０度品では、比
較例４の接触角４０度品と比較すると、アームの基端部
及び先端部の変形量が非常に小さく、従来例の接触角４
０度品と比較しても、約１０％小型化したにもかかわら
ず、略同等の剛性が得られたことが判明した。 【００２６】次に、本発明の減速機用軸受構造の第３実
施形態を図４に基づいて説明する。図４は本実施形態の
減速機用軸受構造であるフロント側軸受及びリア側軸受
を示す要部断面図である。図４に示すように本実施形態
では、リア側軸受４０は、玉４１と軌道面４２の接触楕
円がみぞ肩４３に乗り上げないように、みぞ肩高さｈを
通常より高くなるように形成されている。みぞ肩高さｈ
は玉径の４０〜６０％が望ましい。そして、保持器に代
えて、玉４１と玉４１との間にセパレータ（図示しな
い）を入れる構成とされている。その他の構成及び作用
については、上記第１実施形態と同様である。 【００２７】リア側軸受４０は、例えば保持器を使用し
た場合のような保持器とみぞ肩との干渉等がない。ま
た、リア側軸受４０は、みぞ肩厚さＷを十分に確保する
か、又はハウジングや軸の肩でみぞ肩４３をバックアッ
プすることにより、みぞ肩４３の変形が防止され、剛性
低下を回避することができる。 【００２８】上述したように上記各実施形態によれば、
リア側軸受２１，４０の接触角α２をフロント側軸受２
０の接触角α１より大きくしたので、フロント側及びリ
ア側での対称な接触角では得られない、主軸受２０，２
１，４０の高い剛性を確保することができる。これによ
り、ロボットアームにラジアル荷重を受けた際、ロボッ
トアームの先端部及び基端部の変位を極力抑制すること
ができ、ロボットアームの高い位置決め精度を確保する
ことができるとともに、振動・騒音等を防止することが
できる。 【００２９】また、第２実施形態によれば、主軸受２
０，２１の小型化を、主軸受２０，２１の高い剛性を保
ちつつ達成することができる。これにより、減速機１０
全体の小型軽量化を図ることができるとともに、主軸受
２０，２１及び減速機１０全体のコストダウンを図るこ
とができる。更に、第３実施形態によれば、リア側軸受
４０において、保持器を使用した場合のような保持器と
みぞ肩４３との干渉等を確実に回避することができる。 【００３０】なお、上述した各実施形態において、リア
側軸受２１，４０は、総玉軸受とすることも可能であ
る。この場合、玉数を増やせるので、更に剛性を向上さ
せることができる。総玉軸受とした場合、玉同士の接触
によって玉の磨耗を生じる可能性があるが、例えば表面
を窒化処理して表面硬度を上げたＤＳボール（特願２０
００−３６８６０２号公報参照）を用いることで、問題
を解消することができる。 【００３１】また、各実施形態では、リア側軸受２１，
４０の接触角α２＝６０度、フロント側軸受２０の接触
角α１＝４０度に設定されるが、これに限らず、リア側
軸受２１，４０の接触角α２が、フロント側軸受２０の
接触角α１より大きく設定されていればよく、適用され
る減速機の諸元等に対応して適宜変更可能である。ま
た、各軸受２０，２１，４０もアンギュラ玉軸受に限ら
ず、組合せの円錐ころ軸受として構成することもでき
る。更に、適用対象となる減速機も、遊星歯車減速機に
限らず、類似構造（片持ち構造）の軸系、例えば工作機
械の主軸やインデックステーブルの支持構造に適用する
ことができ、それらの高剛性化に有効である。 【００３２】 【発明の効果】以上説明したように本発明の減速機用軸
受構造によれば、減速機の出力軸を支持する一対の軸受
の一方の接触角を他方の接触角より大きくしたので、各
軸受の高い剛性を確保することができる。これにより、
軸受及び減速機全体の小型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減速機用軸受構造の第１実施形態であ
るアームに取り付けた状態を示す断面図である。 【図２】２列組合せアンギュラ玉軸受のラジアル剛性及
びモーメント剛性を、接触角をパラメータとして示した
グラフである。 【図３】本発明の減速機用軸受構造の第２実施形態及び
従来例、比較例の減速機用軸受構造について、アームの
先端部及び基端部の変形量を示すグラフである。 【図４】本発明の減速機用軸受構造の第３実施形態であ
るフロント側軸受及びリア側軸受をそれぞれ示す要部断
面図である。 【図５】従来の遊星歯車減速機を示す縦断面図である。 【図６】従来のアンギュラ玉軸受を適用した減速機及び
油圧モータを示す断面図である。 【図７】従来の減速機を示す要部断面図である。 【符号の説明】 １０ 遊星歯車式減速機 １１ 太陽歯車 １２ 遊星歯車 １３ ２分割型出力軸 １３ａ，１３ｂ 出力軸片 １４ 内歯車 ２０ フロント側軸受２０ ２１ リア側軸受 ２２ 内輪 ２３ 外輪 ２４ 玉 ３０ 変形試験装置 ３１ アーム ３１ａ アームの先端部 ３１ｂ アームの基端部 α１ フロント側軸受の接触角 α２ リア側軸受の接触角
るアームに取り付けた状態を示す断面図である。 【図２】２列組合せアンギュラ玉軸受のラジアル剛性及
びモーメント剛性を、接触角をパラメータとして示した
グラフである。 【図３】本発明の減速機用軸受構造の第２実施形態及び
従来例、比較例の減速機用軸受構造について、アームの
先端部及び基端部の変形量を示すグラフである。 【図４】本発明の減速機用軸受構造の第３実施形態であ
るフロント側軸受及びリア側軸受をそれぞれ示す要部断
面図である。 【図５】従来の遊星歯車減速機を示す縦断面図である。 【図６】従来のアンギュラ玉軸受を適用した減速機及び
油圧モータを示す断面図である。 【図７】従来の減速機を示す要部断面図である。 【符号の説明】 １０ 遊星歯車式減速機 １１ 太陽歯車 １２ 遊星歯車 １３ ２分割型出力軸 １３ａ，１３ｂ 出力軸片 １４ 内歯車 ２０ フロント側軸受２０ ２１ リア側軸受 ２２ 内輪 ２３ 外輪 ２４ 玉 ３０ 変形試験装置 ３１ アーム ３１ａ アームの先端部 ３１ｂ アームの基端部 α１ フロント側軸受の接触角 α２ リア側軸受の接触角
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3J027 FB32 GC13 GC22 GD04 GD08
GD12 GE25
3J063 AA27 AC01 BA04 BB12 BB41
BB44 CA01 CB57 CD01 CD02
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 減速機の出力軸を軸方向に配置された一
対の軸受によって支持する減速機用軸受構造において、 一方の軸受の接触角を他方の軸受の接触角より大きくし
たことを特徴とする減速機用軸受構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001267435A JP2003074677A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 減速機用軸受構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001267435A JP2003074677A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 減速機用軸受構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003074677A true JP2003074677A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19093567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001267435A Pending JP2003074677A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 減速機用軸受構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003074677A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008064244A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Ntn Corp | 風力発電機の主軸支持構造 |
| US8764304B2 (en) | 2006-09-08 | 2014-07-01 | Ntn Corporation | Roller bearing, retainer segment of roller bearing for supporting main shaft of wind-power generator, and main shaft support structure of wind-power generator |
-
2001
- 2001-09-04 JP JP2001267435A patent/JP2003074677A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008064244A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Ntn Corp | 風力発電機の主軸支持構造 |
| US8764304B2 (en) | 2006-09-08 | 2014-07-01 | Ntn Corporation | Roller bearing, retainer segment of roller bearing for supporting main shaft of wind-power generator, and main shaft support structure of wind-power generator |
| US9664231B2 (en) | 2006-09-08 | 2017-05-30 | Ntn Corporation | Roller bearing, retainer segment of roller bearing for supporting main shaft of wind-power generator |
| US9810263B2 (en) | 2006-09-08 | 2017-11-07 | Ntn Corporation | Retainer segment for a roller bearing for supporting a main shaft of a wind-power generator |
| US10408267B2 (en) | 2006-09-08 | 2019-09-10 | Ntn Corporation | Tapered roller bearing and main shaft support structure of wind-power generator using same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060324 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071127 |