JP2010216591A

JP2010216591A - 減速装置

Info

Publication number: JP2010216591A
Application number: JP2009065197A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamamoto; 章山本; Hikarikaku Tamura; 光拡田村
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】小型で耐熱性があり、且つ剛性の高い軸受によって軸を安定的に支持することができる。
【解決手段】第１軸３１７と第１軸３１７の軸線Ｘに対して傾きθを有し、第１軸３１７の動力が伝達される第２軸３２１とを有する減速機構３１、３２をケーシング３６８内に備える減速装置３０において、第１軸３１７または第２軸３２１を支持するために、内輪３３５と外輪３３６との間に転動体３３７を有するクロスローラ軸受３２９を備えており、ケーシング３６８のうち、第１軸３１７の少なくとも一部を収容する部分Ｚ１と、第２軸３２１の少なくとも一部を収容する部分Ｚ２の接合部３６６Ａが、クロスローラ軸受３２９の外輪３３６を兼用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、減速装置に関する。

特許文献１に図３に示されるような減速装置１０３が示されている。

この減速装置１０３は、揺動内接噛合遊星歯車構造の揺動減速部１０４と、直交減速部１０５と、を備える。

揺動減速部１０４の回転動力は、キャリヤ１１２から取り出される。回転動力は、ピニオン軸１１４に形成されたベベルピニオン１１６と、ベベルピニオン１１６と噛合するベベルギヤ１１８（直交伝達構造）により、ベベルギヤ１１８と一体的に連結される出力軸１２０から出力される。この従来例では、ピニオン軸１１４と出力軸１２０の軸線の傾きは、９０度である。

ここで、ピニオン軸１１４は、軸受１２８により支持され、出力軸１２０は、軸受１２２により支持されている。軸受１２２、１２８の内外輪は、それぞれ別体で組みつけられている。

特開２００１−３２３９６８（請求項１、［０００７］、［００５１］、図２）

従来、出力軸等の軸受の大きさは、該軸受の受け持つトルクの他、軸受周りの発熱を考慮して決定されている。このため、例えば出力軸等が高速回転する用途等の場合にあっては、より対熱性を向上させる必要があるため、結果として軸受は大きくなってしまっていた。

一方、軸受の発熱に対処するために軸受が大型化してしまうのを防止する手法としては、例えば、出力軸の回転速度を制限するとか、もしくはより精度が高い（がたの小さい）軸受を採用して軸の回転を安定させ、軸周りでの発熱自体を抑制する等の手法の採用が考えられる。

しかし、回転速度の制限は、必ずしも常に採用できるわけではなく、また、精度の高い軸受を採用する手法は、（出力軸の軸受はもともと大型で高コストである上に）一層装置コストを上昇させることになってしまう。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、小型で耐熱性があり、且つ剛性の高い軸受によって軸を安定的に支持することをその課題とする。

本発明は、第１軸（ピニオン軸）と該第１軸の軸線に対して傾きを有し、該第１軸の動力が伝達される第２軸（出力軸）とを有する減速機構をケーシング内に備える減速装置において、前記第１軸または第２軸を支持するために、内輪と外輪との間に転動体を備えており、前記ケーシングのうち、前記第１軸の少なくとも一部を収容する部分と、前記第２軸の少なくとも一部を収容する部分の接合部が、前記軸受の外輪を兼用される構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、第１軸とこの軸線に対し傾きを有する第２軸からなる減速機構をケーシング内に備えられている減速装置において、このケーシングの形状を積極的に利用している。即ち、該ケーシングのうち、第１、第２軸の接合部に配置する部分を軸受の外輪として兼用させる。

これにより、ケーシングのうち、特に剛性の高い部分を軸受の外輪として直接利用できるため、剛性の高い軸受を得ることができ、軸を安定支持できることから発熱も抑えることができる。

また、ケーシングの一部を直接外輪として利用することにより以下のような相乗効果が得られる。即ち、例えば、本発明では、外輪が減速装置のケーシングと兼用されることにより、外輪とケーシングとの間に部材の境界が存在しない。そのため、転動面部分で生じる熱が円滑にケーシング内を伝わって外部に発散できるため、発生した熱の放熱性能が高い。これにより、外輪がないことと相俟って、従来、熱容量的理由によって、大きくなってしまっていた（大きくせざるを得なかった）軸受をより小型化できる。あるいは、同じ大きさならば、より耐熱性のある軸受とすることができる。

さらに、軸受の外輪を別体で組み付ける必要がなくなり、軸受の部品点数を低減させることもできる。

本発明によれば、小型で耐熱性があり、且つ剛性の高い軸受によって軸を安定的に支持することができる。

本発明の実施形態の一例にかかる減速装置の縦断面図図１における矢示IIで示す部分の拡大図従来の直交減速機を備える減速装置の縦断面図

まず、本発明の実施形態の一例にかかる減速装置３０の概略構成について説明する。

図１に減速装置３０を示す。

この明細書では、便宜上、図面における上側を「上側」と表現している。下側も同様に図面に基づいて表現する。

この減速装置３０は、ピニオン軸（第１軸）３１７とピニオン軸３１７の軸線Ｘに対して傾きθを有し、ピニオン軸３１７の動力が伝達される出力軸（第２軸）３２１を有する構成される減速機構（揺動減速機構３１、直交減速機構３２）をケーシング３６８内に備えている。

本実施形態において、ピニオン軸３１７の軸線Ｘと、出力軸３２１の軸線Ｙの傾きθは、直角（９０度）である。

ケーシング３６８は、鋳造技術を用いて製造されている。このケーシング３６８は、駆動源（反負荷）側（右側：図１）から負荷側（左側：図１）にかけて順に連結された第１カバー３６０、第２カバー３６２、第３カバー３６４、第４カバー３６６によって構成されている。このうち、第４カバー３６６は、外輪形成部３６６Ａと、外輪非形成部３６６Ｂと、から構成されている。外部形状は、円筒状の部分（ピニオン軸３１７挿入部分）とドーム状の部分（出力軸３２１挿入部分）とから構成されている。第４カバー３６６の内部は、空洞状となっており、上側、下側に出力軸３２１を挿入されるための穴が開口されており、右側にピニオン軸３１７を挿入するための穴が開口されている。

なお、第４カバー３６６の上下に開口された穴には、出力軸３２１との間に、それぞれ上側にオイルシール３７０、下側にオイルシール３７１が設けられており、ケーシング３６８内部のオイルが外部へ漏れないようにされ、後述するクロスローラ軸受３２９の潤滑が十分になされている。

外輪形成部３６６Ａのピニオン軸３１７側は、該ピニオン軸３１７の一部を収容する部分Ｚ１と、出力軸３２１の一部を収容する部分Ｚ２の接合部３６６Ａ１となっている（図２参照：後述）。

次に、揺動減速機構３１の構成について説明する。

揺動減速機構３１は、モータ軸３１１と、内歯歯車３１４と、内歯歯車３１４に揺動しながら内接噛合する外歯歯車３１９（３１９Ａ、３１９Ｂ）と、を備えている。

モータ軸３１１には、２つの偏心体３１２（３１２Ａ、３１２Ｂ）がキーにより一体的に形成されている。この偏心体３１２の外周には、ころ３４０を介して、外歯歯車３１９が組み込まれている。

各偏心体３１２の偏心位相は、それぞれ１８０度ずれており、外歯歯車３１９の偏心位相差は１８０度である。

外歯歯車３１９は、内歯歯車３１４よりも僅かに少ない歯数を有している。また、外歯歯車３１９は、該外歯歯車３１９を貫通する内ピン孔３２０を備えている。内ピン３１５は、この内ピン孔３２０と遊嵌している。この内ピン３１５の外周には、摺動促進部材として内ローラ３２４が取り付けられている。

また、内ピン３１５は、キャリヤ３１６と嵌合されている。このキャリヤ３１６は、揺動減速機構３１の出力部材に相当しており、直交減速機構３２の入力軸であるピニオン軸３１７と連結され、ボルト３４３によって締結されている。

一方、内歯歯車３１４は、ピニオン軸３１７の外周に形成された第２カバー３６２と、この第２カバー３６２の内周面に形成される溝３４１によって保持され、自身によって内歯を構成する複数の外ピン３４２と、によって構成されている。

次に、直交減速機構３２の構成について説明する。

直交減速機構３２は、ピニオン軸３１７、出力軸３２１を備える直交伝達構造である。このピニオン軸３１７の先端には、ベベルピニオン３２６が直切りされている。このベベルピニオン３２６は、ベベルギヤ３２５と噛合している。ベベルギヤ３２５は、内輪３３５にボルト３３３により取り付けられ、この内輪３３５が出力軸３２１にボルト３３０により取り付けられることによりベベルギヤ３２５と出力軸３２１とは一体的に回転可能となっている。また、ボルト３３０を取外すことにより、軸受３２９をケーシング３６８に組み付けた状態で出力軸３２１を取り外し可能となる。

なお、第３カバー３６４の内周に設置されている軸受３２７がキャリヤ３１６を、軸受３２８がピニオン軸３１７を回転自在に支持している。また、後述するクロスローラ軸受３２９が、出力軸３２１を回転自在に支持している。

ここで、図２に基づいてクロスローラ軸受３２９の構成について説明する。

図２は、上述した減速装置３０に組み込んだクロスローラ軸受３２９の拡大図（図１のIIで囲んだ部分の拡大図）を示す。

クロスローラ軸受３２９は、内輪３３５と外輪３３６との間にローラ（転動体）３３７を有している。

外輪３３６は、ケーシング３６８、具体的には第４カバー３６６のうち、ピニオン軸３１７の一部を収容する部分Ｚ１と、出力軸３２１の一部を収容する部分Ｚ２の接合部３６６Ａ１に相当する外輪形成部３６６Ａと一体化されている。即ち、外輪形成部３６６Ａが外輪３３６を兼用している。外輪形成部３６６Ａの出力軸３２１（詳細には、内輪３３５）と対峙する側面３３６Ａには、自身の内側に向けて互いに直交する転動面３３９（３３９Ａ、３３９Ｂ）が形成されている。この転動面３３９は、摩耗劣化を抑制し軸受の長期使用を可能にするため、高周波焼き入れ処理がなされている。

具体的には、第１転動面３３９Ａは、側面３３６Ａの任意の位置から斜め軸方向Ｐ１に（後述する第２転動面３３９Ｂの側に向けて半径方向の内方に４５度傾斜した状態で）カットして形成される。

同様に、第２転動面３３９Ｂは、側面３３６Ａの他方側から斜め軸方向Ｐ２に（第１転動面３３９Ａの側に向けて半径方向の内方に４５度傾斜した状態で）カットして形成される。

一方、内輪３３５は、円筒状の部材によって形成されている。内輪３３５の側面３３５Ａには、内輪３３５自身の内側に向けて互いに直交する転動面３３８（３３８Ａ、３３８Ｂ）が形成されている。

具体的には、第１転動面３３８Ａは、側面３３５Ａにおける外輪形成部３６６Ａの第１転動面３３９Ａと対峙する位置から斜め軸方向Ｑ１に（後述する第２転動面３３８Ｂの側に向けて半径方向の内方に４５度傾斜した状態で）カットして形成される。

同様に、第２転動面３３８Ｂは、側面３３５Ａにおける外輪形成部３６６Ａの第２転動面３３９Ｂと対峙する位置から斜め軸方向Ｑ２に（第１転動面３３８Ａの側に向けて半径方向の内方に４５度傾斜した状態で）カットして形成される。

なお、ローラ３３７は、直径と高さ（ローラ３３７の軸方向長さ）が同一（厳密には直径の方が高さより僅かだけ小さい）の円柱形で構成され、１個おきに９０度向きを変えて組み込まれている。

また、内輪３３５は、その軸方向端部でボルト３３３を介してベベルギヤ３２５と連結され、反対側の軸方向端部でボルト３３０を介して出力軸３２１に固定されている。

次に、減速装置３０の作用について説明する。

モータ軸３１１の回転によって偏心体３１２が回転すると、ころ３４０を介して偏心体３１２の外周に装着されている外歯歯車３１９が内歯歯車３１４に内接しながら揺動回転する。この実施形態では、内歯歯車３１４が第２カバー３６２に固定されているため、外歯歯車３１９はその自由な自転が拘束され、内歯歯車３１４の内側でほとんど揺動のみを行う。この結果、該内歯歯車３１４と外歯歯車３１９との間に両者の歯数差に起因した相対回転が生じる。この相対回転成分が内ピン３１５を介して減速機構３１の出力軸に相当するキャリヤ３１６に伝達される。キャリヤ３１６が回転すると、ピニオン軸３１７とキャリヤ３１６とがスプライン結合していることにより、キャリヤ３１６及びピニオン軸３１７は一体となって回転する。これによりピニオン軸３１７が回転すると、ピニオン軸３１７の先端に直切り形成されたベベルピニオン３２６が回転し、ベベルピニオン３２６と噛合しているベベルギヤ３２５が回転する。このベベルギヤ３２５の回転はそのまま出力軸３２１に伝達される。

即ち、ベベルピニオン３２６及びベベルギヤ３２５からなる一対の傘歯車（直交伝達構造）により、所定の減速比でもって回転動力を直角方向（９０度）に変換することができる。

なお、内輪３３５は、ベベルギヤ３２５に固定されているため、ベベルギヤ３２５と同一の回転速度で回転する。

次に、クロスローラ軸受３２９の作用について説明する。

クロスローラ軸受３２９の外輪３３６は、第４カバー３６６の外輪形成部３６６Ａに形成されている。

これにより、クロスローラ軸受３２９の外輪３３６を装置部品と別体で組み付ける必要がなくなり、クロスローラ軸受３２９の部品点数を低減させることができる。この結果、減速装置３０全体の製造コストを低減させることができ、減速装置３０の構造を簡略化させることができる。

また、第４カバー３６６の外部形状は、上述した通りであることから、外部空間と接する表面積が広いため、上述した軸受３２９の外輪３３６を第４カバー３６６と兼用させることの効果と相俟って、クロスローラ軸受３２９で発生する熱が、第４カバー３６６内部を通過し、外部空間へ放熱されやすくなる。この結果、軸受３２９が熱により劣化がしにくくなり、長期使用を可能にし、減速装置３０のメンテナンス周期の長期化を図ることができる。

本実施形態では、ピニオン軸（第１軸）３１７と出力軸（第２軸）３２１の傾きθが直角（９０度）であり、接合部３６６Ａ１は、ピニオン軸３１７の軸方向の一部を収容する部分Ｚ１を有しているだけでなく、出力軸３２１の軸方向の一部を収容する部分Ｚ２を有している。即ち、軸受３２９の外輪３３６として機能する部位の断面積が大きい。これにより、出力軸３２１の軸方向の一部を収容する部分Ｚ２の長さが、ピニオン軸３１７の軸方向の強度を補強する。また、ピニオン軸３１７の軸方向の一部を収容する部分Ｚ１の長さが、出力軸（第２軸）３２１の軸方向の強度を補強する。この結果、クロスローラ軸受３２９の外輪３３６の剛性を高めることができる。

これにより、出力トルクを安定して出力することができるとともに、出力軸３２１の出力側から入力される危険性がある予期せぬ外力にも対応することができる。また、クロスローラ軸受３２９の耐久性を向上させることができるため、クロスローラ軸受３２９の長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態では、上述したクロスローラ軸受３２９を出力軸３２１に取り付けている。出力軸３２１には、入力軸であるピニオン軸３１７にかかるトルクよりも大きなトルクが負荷される。

このため、上述した剛性の高い外輪３３６を有するクロスローラ軸受３２９により、出力軸３２１の方を支持する実益がある。

以上のことから、本発明を用いることにより、小型で耐熱性があり、且つ剛性の高い軸受３２９によって出力軸３２１を安定的に支持することができる。

ところで、通常用いられるクロスローラ軸受（別体で装置に組み付けるタイプ）は、軸方向における出力軸３２１の移動規制をしつつ、一連で構成することにより、軸方向のコンパクト化を図ることができるという利点を有している。

本実施形態にかかるクロスローラ軸受３２９は、通常のクロスローラ軸受が有する利点を保持しつつ、上述した本発明特有の利点を有している。

なお、本実施形態では、ケーシングと兼用した外輪を有するクロスローラ軸受は出力軸を支持するために用いられているが、ピニオン軸を支持するために用いてもよい。さらに、減速機構のピニオン軸と出力軸の軸線の傾きは、直角（９０度）でなくてもよい（０度＜θ＜３６０度）。

本実施形態では、ケーシングをクロスローラ軸受の外輪として使用しているが、玉軸受、ニードル軸受、またはアンギュラローラ軸受の外輪としても使用することができ、同様の効果を得ることができる。また、ケーシングには、上述した軸受の外輪を１つ設けるに留まらず、複数個設け、被支持体を複数箇所で支持してもよい。

３０…減速装置
３１７…ピニオン軸（第１軸）
３２１…出力軸（第２軸）
３２９…クロスローラ軸受
３３５…内輪
３３６…外輪
３３７…ローラ（転動体）
３６０、３６２、３６４、３６６…第１〜第４カバー
３６６Ａ…外輪形成部（（ケーシングの）接合部）
３６８…ケーシング
Ｘ…ピニオン軸の軸線
Ｙ…出力軸の軸線
θ…ピニオン軸と出力軸の軸線の傾き
Ｚ１…ピニオン軸の一部を収容する部分の長さ
Ｚ２…出力軸の一部を収容する部分の長さ

Claims

第１軸と該第１軸の軸線に対して傾きを有し、該第１軸の動力が伝達される第２軸とを有する減速機構をケーシング内に備える減速装置において、
前記第１軸または第２軸を支持するために、内輪と外輪との間に転動体を有する軸受を備えており、
前記ケーシングのうち、前記第１軸の少なくとも一部を収容する部分と、前記第２軸の少なくとも一部を収容する部分の接合部が、前記軸受の外輪を兼用している
ことを特徴とする減速装置。
請求項１において、
前記軸受が、クロスローラ軸受である
ことを特徴とする減速装置。