JP2021055767A - Ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、玉軸受に関し、特に波動歯車減速機等に組み込まれる玉軸受に関する。 The present invention relates to ball bearings, and more particularly to ball bearings incorporated in wave gear reducers and the like.
波動歯車減速機は、内歯を有する環状のサーキュラスプラインの径方向内側に、その内歯と噛み合う外歯を有する環状のフレクスプラインを配置すると共に、フレクスプラインの径方向内側に前記フレクスプラインを楕円形に撓ませるウェーブジェネレータを配し、サーキュラスプラインの角度を固定してウェーブジェネレータを回転させる。ウェーブジェネレータを回転させると、ウェーブジェネレータの1回転に対してフレクスプラインがサーキュラスプラインとの歯数差分だけ回転する。ウェーブジェネレータは、回転駆動される楕円形状のカムと、このカムの外周と前記フレクスプラインの内周との間に組み込まれる玉軸受とで構成されている。 The wave gear reducer arranges an annular flexspline having external teeth that mesh with the internal teeth inside the annular circular spline having internal teeth, and makes the flexspline elliptical inside the radial spline of the flexspline. Arrange a wave generator that bends into a shape, fix the angle of the circular spline, and rotate the wave generator. When the wave generator is rotated, the flexspline rotates by the difference in the number of teeth from the circular spline for one rotation of the wave generator. The wave generator is composed of a rotary-driven elliptical cam and a ball bearing incorporated between the outer circumference of the cam and the inner circumference of the flexspline.
この波動歯車減速機に用いられる玉軸受は、外輪および内輪が複数の玉を挟んでそれぞれ楕円形に変形した状態で組み込まれ、カムおよび内輪の回転に伴って玉に押された外輪が楕円形の姿勢を変化させるように変化していくことで、使用中の外輪の変形挙動を安定させて軸受寿命を延長するために、一般的な用途に用いられるものよりも多くの玉を組み込むことが求められる。 The ball bearing used in this strain wave gearing is incorporated in a state where the outer ring and the inner ring are deformed into an elliptical shape with a plurality of balls sandwiched between them, and the outer ring pushed by the balls as the cam and the inner ring rotate is elliptical. In order to stabilize the deformation behavior of the outer ring in use and extend the bearing life by changing the posture of the ball, it is possible to incorporate more balls than those used for general purposes. Desired.
玉軸受において、内外輪間に多くの玉を入れる技術としては、例えば、図16に示すように、内輪105と外輪106の軌道溝107,108に隣接する肩部を貫通して、玉109を入れる入れ溝120を設けることが知られている。一般的な玉軸受では、内輪105および外輪106が弾性変形しない剛体と見做されるため、この剛体の内輪105と外輪106の間に玉109を導入可能なように、入れ溝120の深さは、軌道溝107,108の幅面の入口では軌道溝107,108よりも深く、次第に浅くなって最奥部で軌道溝107,108の深さに一致するように形成される。
しかし、このような大きな入れ溝120を設けると、両方向のスラスト力を受けることができないと言う問題点が生じる。
In a ball bearing, as a technique for inserting a large number of balls between the inner and outer rings, for example, as shown in FIG. 16, the
However, if such a
このような課題を解消するものとして、波動歯車減速機に用いられる玉軸受の特徴である軌道輪の弾性変形性を利用して玉を入れるようにし、入れ溝を設けることなく、玉の充填率を26%未満に規制することで、玉軸受の定格荷重を高め、かつ両方向のスラスト力受けることを可能にすることが提案されている(特許文献1)。 In order to solve such a problem, the ball is inserted by utilizing the elastic deformability of the raceway ring, which is a feature of the ball bearing used in the wave gear reducer, and the filling rate of the ball is not provided. It has been proposed that the rated load of ball bearings can be increased and the thrust force in both directions can be received by regulating the value to less than 26% (Patent Document 1).
特許文献1に記載の発明は、玉軸受の定格荷重を高め、かつ両方向のスラスト力受けることを可能にする点で、波動歯車減速機用の玉軸受として優れている。しかし、入れ溝を設けることなく、軌道輪の弾性変形性のみで玉を入れる個数を増やそうとする技術であるため、玉軸受の定格荷重を、今一つ十分に大きくできず、さらに大きな定格荷重を受けることができるようにすることが望まれる。
The invention described in
この発明は、上記課題を解消するものであり、玉軸受の定格荷重をより一層高め、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能にも優れた技術を提供することである。 The present invention solves the above problems, and provides a technique for further increasing the rated load of ball bearings and also excellent in bearing performance of thrust load in both directions.
この発明の玉軸受は、内輪および外輪と、これら内輪および外輪の対向する軌道溝間に円周方向に並んで介在する複数の玉とを備え、
前記内輪および外輪は、自然状態で円形であって非円形に変形可能な弾性を有し、
前記内輪および外輪のうちの内輪のみに、前記軌道溝を除く外周面部分である肩面に、前記内輪の幅面から前記軌道溝に続いて、軸受外部から内外輪の前記軌道溝間に前記玉を入れる入れ溝が設けられ、
この入れ溝は、溝底が前記内輪の軌道溝の溝底に達しない深さとされている。
The ball bearing of the present invention includes an inner ring and an outer ring, and a plurality of balls interposed between the inner ring and the outer ring facing raceway grooves in a circumferential direction.
The inner ring and the outer ring have elasticity that is circular in a natural state and can be deformed into a non-circular shape.
Only on the inner ring of the inner ring and the outer ring, on the shoulder surface which is the outer peripheral surface portion excluding the raceway groove, from the width surface of the inner ring to the raceway groove, and between the bearing outer side and the raceway groove of the inner and outer rings, the ball. There is a groove to put in
The depth of the groove is such that the bottom of the groove does not reach the bottom of the raceway groove of the inner ring.
この構成によると、前記内輪および外輪は自然状態で円形であるが、非円形に変形可能な弾性を有し、かつ内輪に入れ溝を有する。このため、入れ溝を設けない場合に比べて、内外輪間に多くの玉を入れることができ、また玉数が同じである場合はより大径の玉を入れることができる。このように玉の個数を多くでき、または玉の径を大きくできるため、玉軸受の定格荷重、つまり負荷容量が増大し、軸受寿命が長くなる。また、玉の数を多くした場合は、カムの外周面の楕円形状をより正確に外輪に転写できる。
入れ溝を設けること自体は、負荷できるスラスト力の低下となるが、この発明で設ける入れ溝は、溝底が内輪の軌道溝の溝底に達しない深さとされて浅く、また内輪および外輪のうちの内輪のみに設けるため、入れ溝を設けることよるスラスト力の負荷容量の低減よりも、入れ溝を設けたことで玉数または玉径の増大が得られることによるスラスト力の負荷容量の増大の方が大きく、前記入れ溝を設けたことで、却って両方向のスラスト力の負荷容量が増大する。
According to this configuration, the inner ring and the outer ring are circular in a natural state, but have elasticity that can be deformed into a non-circular shape, and have a groove in the inner ring. Therefore, as compared with the case where the insertion groove is not provided, a large number of balls can be inserted between the inner and outer rings, and when the number of balls is the same, a larger diameter ball can be inserted. Since the number of balls can be increased or the diameter of the balls can be increased in this way, the rated load of the ball bearing, that is, the load capacity is increased, and the bearing life is extended. Further, when the number of balls is increased, the elliptical shape of the outer peripheral surface of the cam can be transferred to the outer ring more accurately.
Providing the insertion groove itself reduces the thrust force that can be loaded, but the insertion groove provided in the present invention is shallow because the groove bottom does not reach the groove bottom of the raceway groove of the inner ring, and the inner ring and the outer ring are provided. Since it is provided only on the inner ring of the inner ring, the load capacity of the thrust force is increased by increasing the number of balls or the diameter of the balls by providing the insertion groove, rather than reducing the load capacity of the thrust force by providing the insertion groove. Is larger, and the provision of the groove increases the load capacity of the thrust force in both directions.
特に、この玉軸受が波動歯車減速機に用いられる場合は、楕円状のカムの外周に嵌められることによって楕円状に変形させられるが、その楕円形状の短軸位置ではサーキュラスプラインからフレクスプラインが径方向に離れていて、スラスト力の作用を受け難い。そのため、楕円形状の短軸位置に前記入れ溝が位置するように内輪を楕円状のカムに嵌合させると、入れ溝を設けたことによるスラスト力負荷の低下がより一層少なくなり、軸受全体としてのスラスト力の負荷容量がより一層増大する。 In particular, when this ball bearing is used in a wave gear reducer, it is deformed into an elliptical shape by being fitted on the outer circumference of an elliptical cam, but at the short axis position of the elliptical shape, the diameter of the flex thrust line is from the circular thrust line. It is far away in the direction and is not easily affected by thrust force. Therefore, when the inner ring is fitted to the elliptical cam so that the groove is located at the position of the short axis of the ellipse, the decrease in the thrust force load due to the provision of the groove is further reduced, and the bearing as a whole is reduced. The load capacity of the thrust force of is further increased.
前記入れ溝は、断面形状が円弧状であってもよい。
入れ溝の断面形状が円弧状であると、玉の断面形状に近い形状とできて、入れ溝の開口幅を狭くでき、入れ溝を設けたことによるスラスト力の負荷容量の低減がより抑ええられる。
The groove may have an arcuate cross-sectional shape.
If the cross-sectional shape of the grooving is arcuate, the shape can be close to the cross-sectional shape of the ball, the opening width of the grooving can be narrowed, and the reduction of the thrust load capacity due to the grooving can be further suppressed. Be done.
前記入れ溝は、断面形状が、前記内輪の軸心と平行な平面、または前記玉の曲率半径に対して平面と見做せる程度に十分に大きな曲率半径の円弧状であってもよい。
内輪の肩面を軸心と平行な平面で切り落とした形状、いわゆるDカット形状とすると、その切り落とし範囲の中心部が軌道溝の溝底面に最も近づく溝となる。このような断面形状が平面の入れ溝とすることで、円弧溝形状とする場合に比べて、負荷が作用した場合の応力集中が生じ難くなる。
前記平面の入れ溝とする場合、平面加工のための工具の種類が限られるが、曲率半径の大きな回転砥石を用いた場合、完全な平面とはならないが、疑似的な平面、つまり平面と見做せる程度に十分に大きな曲率半径の円弧状の入れ溝が形成できる。このような疑似的な平面の入れ溝であっても、前記平面の入れ溝と同様な応力集中回避の作用が得られ、かつ加工が簡単に行える。
The groove may be a plane whose cross-sectional shape is parallel to the axis of the inner ring, or an arc shape having a radius of curvature sufficiently large so that it can be regarded as a plane with respect to the radius of curvature of the ball.
If the shoulder surface of the inner ring is cut off in a plane parallel to the axis, that is, a so-called D-cut shape, the central portion of the cut-off range is the groove closest to the bottom surface of the raceway groove. When such a cross-sectional shape is a flat groove, stress concentration is less likely to occur when a load is applied, as compared with the case where the arc groove shape is used.
When the groove is used for a flat surface, the types of tools for flat surface processing are limited, but when a rotary grindstone with a large radius of curvature is used, it is not a perfect flat surface, but it is regarded as a pseudo flat surface, that is, a flat surface. An arcuate groove with a radius of curvature sufficiently large can be formed. Even with such a pseudo-planar grooving, the same stress concentration avoidance effect as that of the flat grooving can be obtained, and processing can be easily performed.
前記入れ溝の深さは、前記内輪の前記軌道溝に深さに対して10%〜80%の範囲であってもよい。
前記入れ溝の深さは、深くなるに従い、玉を入れ易くなって玉数・玉径の増大効果が大きくなるが、スラスト力の負荷容量の低減作用が大きくなる。これとは逆に、浅くなるに従い、玉を入れ難くなり、玉数・玉径の増大効果が小さくなるが、スラスト力の負荷容量の低減程度が小さくなる。入れ溝の深さが前記10%〜80%の範囲であれば、玉を入れ易くて玉数・玉径の増大効果が確保され、かつスラスト力の負荷容量の低減程度が小さく、総合的に、入れ溝を設けながら、スラスト力の負荷容量が増大する。
The depth of the insertion groove may be in the range of 10% to 80% with respect to the depth of the raceway groove of the inner ring.
As the depth of the insertion groove becomes deeper, it becomes easier to insert balls and the effect of increasing the number of balls and the diameter of the balls increases, but the effect of reducing the load capacity of the thrust force increases. On the contrary, as it becomes shallower, it becomes more difficult to insert balls, and the effect of increasing the number of balls and the diameter of balls becomes smaller, but the degree of reduction in the load capacity of the thrust force becomes smaller. When the depth of the insertion groove is in the range of 10% to 80%, it is easy to insert balls, the effect of increasing the number of balls and the diameter of the balls is secured, and the degree of reduction of the load capacity of the thrust force is small, and overall. , The load capacity of the thrust force increases while providing the groove.
前記玉軸受は、例えば深溝玉軸受とされる。深溝玉軸受は、ラジアル軸受であるが、両方向のスラスト力をある程度負担でき、波動歯車減速機の玉軸受等として好ましい。このような深溝玉軸受の場合に、この発明における前記の軌道溝の溝底に達しない深さの入れ溝等を設けることで、この発明における、定格荷重をより一層高め、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能にも優れると言う効果が、効果的に発揮される。 The ball bearing is, for example, a deep groove ball bearing. Although the deep groove ball bearing is a radial bearing, it can bear thrust force in both directions to some extent and is preferable as a ball bearing of a strain wave gearing speed reducer. In the case of such a deep groove ball bearing, the rated load in the present invention can be further increased and the thrust load in both directions can be further increased by providing a groove having a depth that does not reach the groove bottom of the raceway groove in the present invention. The effect of being excellent in bearing performance is effectively exhibited.
この発明の玉軸受は、波動歯車減速機に備わる楕円状のカムの外周に前記内輪が嵌合し、フレクスプラインの内周に前記外輪が嵌合し、前記カムの楕円形状の短軸の位置付近に前記入れ溝が位置するように用いられる軸受であってもよい。
前述のように、この玉軸受が波動歯車減速機に用いられる場合は、楕円状のカムの外周に嵌められることによって楕円に変形させられるが、その楕円形状の短軸位置ではサーキュラスプラインからフレクスプラインが径方向に離れていて、スラスト力の作用を受け難い。そのため、楕円形状の短軸位置に前記入れ溝が位置するように玉軸受の内輪を楕円状のカムに嵌合させると、入れ溝を設けたことによるスラスト力の負荷容量の低下がより一層少なくなり、軸受全体としてのスラスト力の負荷容量がより一層増大する。
In the ball bearing of the present invention, the inner ring is fitted on the outer circumference of the elliptical cam provided in the wave gear speed reducer, the outer ring is fitted on the inner circumference of the flexspline, and the position of the elliptical short axis of the cam is provided. The bearing may be used so that the groove is located in the vicinity.
As mentioned above, when this ball bearing is used in a wave gear reducer, it is deformed into an ellipse by being fitted on the outer circumference of an elliptical cam, but at the short axis position of the ellipse, the circular thrust line to the flex spline. Are separated in the radial direction and are not easily affected by thrust force. Therefore, when the inner ring of the ball bearing is fitted to the elliptical cam so that the groove is located at the position of the short axis of the elliptical shape, the reduction in the load capacity of the thrust force due to the provision of the groove is further reduced. Therefore, the load capacity of the thrust force of the bearing as a whole is further increased.
この発明の玉軸受の組み立て方法は、この発明の前記いずれかの構成の玉軸受を組み立てる方法であって、
前記複数の玉を前記内輪の軌道溝と外輪の軌道溝との間に組み込むときに、
まず、前記複数の玉のうち2つのみを支点用として、前記内輪の軌道溝と外輪の軌道溝との間に所定の角度間隔をおいて配置し、このとき、前記内輪の前記入れ溝は前記所定の角度間隔の範囲から外れ、かつ前記所定の角度間隔の中央から90°離れた箇所までの範囲に入る位置とし、
前記内輪および外輪に、前記両支点用玉の角度間隔の中央位置付近で、前記内輪と外輪間の径方向隙間を狭める方向の荷重を加えて、前記内輪および外輪を弾性変形させ、
前記複数の玉のうち、前記支点用玉以外の玉を前記入れ溝から、前記内輪の軌道溝と外輪の同溝との間に入れていく。
The ball bearing assembly method of the present invention is a method of assembling a ball bearing having any of the above-described configurations of the present invention.
When incorporating the plurality of balls between the raceway groove of the inner ring and the raceway groove of the outer ring,
First, only two of the plurality of balls are used as fulcrums, and are arranged at a predetermined angular interval between the raceway groove of the inner ring and the raceway groove of the outer ring. A position that deviates from the range of the predetermined angle interval and enters a
A load is applied to the inner ring and the outer ring in the direction of narrowing the radial gap between the inner ring and the outer ring near the central position of the angular distance between the two fulcrum balls to elastically deform the inner ring and the outer ring.
Among the plurality of balls, balls other than the fulcrum balls are inserted from the insertion groove between the raceway groove of the inner ring and the same groove of the outer ring.
この組み立て方法によれば、内輪と外輪の間の所定位置に2つの支点用玉を配置して、両支点用玉の間で内輪および外輪に荷重を加えるだけで、各支点用玉間の位置に対して周方向で荷重が加えられる側と反対側とに、それぞれ内輪と外輪の径方向隙間が広がる領域が形成される。その箇所のうちのいずれかの箇所に前記入れ溝が位置するようにしておいて、内輪と外輪との間に残りの玉を組み込むことができる。そのため、通常の深溝玉軸受の組み立て方法よりも玉の充填率を高めることができる。したがって、前記入れ溝をより浅くしても玉の充填率を高めることができる。 According to this assembly method, two fulcrum balls are placed at predetermined positions between the inner ring and the outer ring, and a load is applied to the inner ring and the outer ring between the two fulcrum balls, and the position between the fulcrum balls is obtained. On the side opposite to the side where the load is applied in the circumferential direction, a region is formed in which the radial gap between the inner ring and the outer ring widens, respectively. The insertion groove can be located at any of the portions, and the remaining balls can be incorporated between the inner ring and the outer ring. Therefore, the ball filling rate can be increased as compared with the usual method for assembling deep groove ball bearings. Therefore, the ball filling rate can be increased even if the insertion groove is made shallower.
この発明の玉軸受付きカムは、外周面が楕円状のカムと、このカムの前記外周面に内輪の内周面が嵌合する玉軸受とでなり、前記カムの前記楕円形状の短軸の付近となる周方向位置に前記入れ溝が位置する。前記玉軸受は、この発明の前記いずれかの構成の玉軸受である。
この構成であると、この発明の玉軸受につき説明したように、玉軸受の定格荷重をより一層高め、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能にも優れる。また、前記カムの前記楕円形状の短軸の付近となる周方向位置に前記入れ溝が位置することにより、前記玉軸受の定格荷重がさらに高められ、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能もさらに向上する。
The cam with a ball bearing of the present invention comprises a cam having an elliptical outer peripheral surface and a ball bearing in which the inner peripheral surface of the inner ring is fitted to the outer peripheral surface of the cam, and has a short axis of the elliptical shape of the cam. The groove is located in the vicinity of the circumferential position. The ball bearing is a ball bearing having any of the above configurations of the present invention.
With this configuration, as described for the ball bearing of the present invention, the rated load of the ball bearing is further increased, and the thrust load bearing performance in both directions is also excellent. Further, by locating the groove in the circumferential direction near the elliptical short axis of the cam, the rated load of the ball bearing is further increased, and the load performance of the thrust load in both directions is further improved. To do.
この発明の波動減速機は、内歯を有するサーキュラスプラインと、このサーキュラスプラインの前記内歯に噛み合う外歯を有するフレクスプラインと、外周面が楕円状のカム、およびこのカムの外周面に内輪の内周面が嵌合し外輪の外周面が前記フレクスプラインの内周面に嵌合する玉軸受を有する玉軸受付きカムとを備え、前記玉軸受がこの発明の前記いずれかの構成の玉軸受であって前記カムの前記楕円形状の短軸の付近となる周方向位置に前記入れ溝が位置する。
この構成の波動歯車減速機によると、この発明の玉軸受につき説明したように、玉軸受の定格荷重がより一層高められ、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能にも優れる。
The wave reducer of the present invention has a circular spline having internal teeth, a flexspline having external teeth that mesh with the internal teeth of the circular spline, a cam having an elliptical outer peripheral surface, and an inner ring on the outer peripheral surface of the cam. A cam with a ball bearing having a ball bearing whose inner peripheral surface is fitted and the outer peripheral surface of the outer ring is fitted to the inner peripheral surface of the flexspline is provided, and the ball bearing is a ball bearing having any of the above configurations of the present invention. The groove is located at a circumferential position near the elliptical minor axis of the cam.
According to the strain wave gearing reducer having this configuration, as described for the ball bearing of the present invention, the rated load of the ball bearing is further increased, and the thrust load bearing performance in both directions is also excellent.
この発明の玉軸受は、内輪および外輪と、これら内輪および外輪の対向する軌道溝間に円周方向に並んで介在する複数の玉とを備え、前記内輪および外輪は、自然状態で円形であって非円形に変形可能な弾性を有し、前記内輪および外輪のうちの内輪のみに、前記軌道溝を除く外周面部分である肩面に、前記内輪の幅面から前記軌道溝に続いて、軸受外部から内外輪の前記軌道溝間に前記玉を入れる入れ溝が設けられ、この入れ溝は、溝底が前記内輪の軌道溝の溝底に達しない深さとされるため、玉軸受の定格荷重がより一層高められ、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能にも優れる。 The ball bearing of the present invention includes an inner ring and an outer ring, and a plurality of balls interposed between the inner ring and the outer ring facing raceway grooves in a circumferential direction, and the inner ring and the outer ring are naturally circular. It has elasticity that can be deformed into a non-circular shape, and only the inner ring of the inner ring and the outer ring has bearings on the shoulder surface, which is the outer peripheral surface portion excluding the raceway groove, from the width surface of the inner ring to the raceway groove. A slot for inserting the ball is provided between the raceway grooves of the inner and outer rings from the outside, and the groove bottom is set to a depth that does not reach the groove bottom of the raceway groove of the inner ring, so that the rated load of the ball bearing is reached. Is further enhanced, and it is also excellent in bearing performance of thrust load in both directions.
この発明の玉軸受の組み立て方法は、この発明の前記いずれかの構成の玉軸受を組み立てる方法であって、前記複数の玉を前記内輪の軌道溝と外輪の軌道溝との間に組み込むときに、まず、前記複数の玉のうち2つのみを支点用として、前記内輪の軌道溝と外輪の軌道溝との間に所定の角度間隔をおいて配置し、このとき、前記内輪の前記入れ溝は前記所定の角度間隔の範囲から外れ、かつ前記所定の角度間隔の中央から90°離れた箇所までの範囲に入る位置とし、前記内輪および外輪に、前記両支点用玉の角度間隔の中央位置付近で、前記内輪と外輪間の径方向隙間を狭める方向の荷重を加えて、前記内輪および外輪を弾性変形させ、前記複数の玉のうち、前記支点用玉以外の玉を前記入れ溝から、前記内輪の軌道溝と外輪の同溝との間に入れていくため、この発明の玉軸受の特長がより効果的に発揮されて、玉軸受の定格荷重がより一層高められ、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能にも優れる。
The method for assembling a ball bearing of the present invention is a method of assembling a ball bearing having any of the above configurations of the present invention, and when the plurality of balls are incorporated between the raceway grooves of the inner ring and the raceway grooves of the outer ring. First, only two of the plurality of balls are used as fulcrums, and are arranged at a predetermined angular distance between the raceway groove of the inner ring and the raceway groove of the outer ring. Is a position that deviates from the range of the predetermined angular distance and enters a
この発明の玉軸受付きカムおよび波動歯車減速機は、いずれも、この発明の玉軸受を用いるため、玉軸受の定格荷重がより一層高められ、かつ両方向のスラスト荷重の負担性能にも優れる。 Since the cam with ball bearings and the wave gear reducer of the present invention both use the ball bearings of the present invention, the rated load of the ball bearings is further increased, and the thrust load bearing performance in both directions is also excellent.
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図1、2に示すように、この玉軸受1は波動歯車減速機用のものである。この波動歯車減速機は、サーキュラスプライン2と、フレクスプライン3と、カム4と、前記フレクスプライン3とカム4との間に介在する玉軸受1とを備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、この明細書において、「軸方向」は、玉軸受1の軸受中心線(図示せず)に沿った方向を言う。また、「径方向」は、前記「軸方向」を成す直線に対して直角な方向を言う。
In this specification, the "axial direction" refers to a direction along the bearing center line (not shown) of the
サーキュラスプライン2は、周方向に並ぶ所定数の内歯1が内周に設けられている。
フレクスプライン3は、フレキシブルな材質、例えば弾性変形可能な鋼材等の材質のリング状であり、サーキュラスプライン2の内歯11に噛み合う外歯15を外周に有する。フレクスプライン3の外歯15の数は、サーキュラスプライン2の内歯11の数よりも、若干数、例えば2つ少ない。一つ少なくしてもよい。フレクスプライン3は、この実施形態では、筒部12と、この筒部12の軸方向一端に連続する底部13とで形成されたカップ状になっている。筒部12の軸方向の先端は、フレクスプライン3の開口縁14になっている。
The
The
前記カム4は、楕円状に形成された外周面4aを有し、任意の軸方向位置で同一の断面形状である。カム4は、中心部に第一軸S1が嵌合状態に固定され、第一軸S1と一体に回転する。フレクスプライン3は、第一軸S1と同軸心に配置された第二軸S2が底部13の中心に嵌合状態に固定され、第二軸S2と一体に回転可能である。
The
玉軸受1は、内輪5と外輪6と、内輪5の軌道溝7と外輪6の軌道溝8との端に周方向に並んで介在する一列の複数の玉9と、これらの玉9の周方向の間隔を保つ保持器10とを備える。玉9の個数は、奇数個であっても偶数個であってもよいが、奇数個とされる場合が多い。保持器10は、環状部分とその周方向複数箇所から軸方向に延びる柱部とでなる、いわゆる櫛形とされている。
The
玉軸受1は、例えば深溝玉軸受とされる。また、玉軸受1は、内輪肉厚t1および外輪肉厚t2が、ピッチ円直径PCDの割合にして、一般の深溝玉軸受に比べて薄い薄肉玉軸受とされている。
The
玉軸受1の内輪5および外輪6のうちの内輪5のみに、軌道溝7を除く外周面部分である肩面17(図5参照)に、内輪5の幅面5bから軌道溝7に続いて、軸受外部から内外輪5,6の軌道溝7,8間に玉9を入れる入れ溝20が設けられている。入れ溝20は、円周方向の1箇所とされ、図3〜6の例では、軌道溝7に対する両側の肩面17,17に、互いに円周方向の同一の位置で設けられている。入れ溝20は、図8の例のように、軌道溝7に対する片側の肩面17のみに設けてもよい。また、入れ溝20は円周方向の2箇所に設けてもよい。
Only on the
入れ溝20は、溝底が内輪5の軌道溝7の溝底に達しない深さとされる。入れ溝20の深さhは、例えば、軌道溝7の溝深さHの10〜80%と範囲とされ、より好ましくは20〜70%の範囲とされる。
The depth of the
入れ溝20の断面形状は、図6に一例を示すように、例えば円弧状とされる。その円弧の曲率半径は、例えば玉9の半径と同じかこの半径よりも若干大きな径とされる。
入れ溝20の断面形状は、図8に示すように、内輪6の軸心と平行な平面、いわゆるDカット形状であってもよい。この他に、図9に示すように、入れ溝20の断面形状は、玉9の曲率半径に対して平面と見做せる程度に十分に大きな曲率半径の円弧状、換言すれば疑似的な平面状であってもよい。この平面と見做せる程度に十分に大きな曲率半径の円弧状は、例えば、回転中心を内輪5の軸心方向に沿わせた大径の回転砥石で研磨することで得られる。
The cross-sectional shape of the
As shown in FIG. 8, the cross-sectional shape of the
玉軸受1の内輪5および外輪6は、自然状態で円形であって、弾性を有する材質とされる。この弾性の程度は、入れ溝20から玉9を入れるときに弾性域内で非円形に変形可能で、かつ玉軸受1を内輪5で楕円状のカム4の外周面4aに嵌合させるときに弾性域内での変形となる範囲の弾性を持つ程度とされる。
内輪5および外輪6の材質は、例えば軸受鋼とされる。この軸受鋼は、炭素0.9%以上で1.1%以下、クロム0.9%以上で1.6%以下を含有する高炭素クロム鋼とである。この軸受鋼としては、例えば、JIS規格(G4805:2008)で規定された高炭素クロム鋼材が挙げられる。
The
The material of the
図1、図2に示すように、玉軸受1の内輪5は、その内径面5aにおいてカム4の外周面4aに嵌合されることにより、楕円状に弾性変形させられる。この嵌合により、玉軸受1がカム4の外周面4aに固定される。また、この際の内輪5の楕円状変形に伴い、外輪6が、玉9を介して押されることにより、楕円状に弾性変形させられる。この状態で、玉軸受1の外輪6の外径面6aがフレクスプライン3の筒部12の内側に圧入されることにより、フレクスプライン3の筒部12も楕円状に変形させられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
嵌合されたカム4と玉軸受1は、玉軸受付きのカム16を構成し、この玉軸受付きのカム16がウェーブジェネレータとなる。すなわち、第一軸S1が回転し、その第一軸S1に固定されているカム4の回転と一体に楕円状の玉軸受1が回転すると、この回転方向へ楕円形状の長軸の方向が変わり、サーキュラスプライン2の歯11とフレクスプライン3の歯15の噛み合う位置が回転方向に移動して、フレクスプライン3とサーキュラスプライン2との間に、1周で両者2,3の歯数差(この例では2個)分の相対回転が発生する。その相対回転が減速回転として取り出される。
この使用中、フレクスプライン3の弾性変形により、ウェーブジェネレータにスラスト力F(図1参照)が働く。このスラスト力Fは、玉軸受1の外輪6とフレクスプライン3との接触部(前記楕円形状の長軸上)からウェーブジェネレータに作用する。このため、ウェーブジェネレータを構成する玉軸受1は、スラスト力Fが負荷されることになる。
The fitted
During this use, a thrust force F (see FIG. 1) acts on the wave generator due to the elastic deformation of the
この構成によると、内輪5および外輪6は自然状態で円形であるが、入れ溝20から玉9を入れるときに弾性域内で非円形に変形可能な弾性を有し、かつ内輪5に入れ溝20が設けられている。このため、入れ溝20を設けない場合に比べて、内外輪5,6間に多くの玉9を入れることができ、また玉数が同じである場合はより大径の玉9を入れることができる。このように玉9の個数を多くでき、または玉9の径を大きくできるため、玉軸受1の定格荷重、つまり負荷容量が増大し、軸受寿命が長くなる。玉9の数を多くした場合は、楕円のカム4の形状をより正確に外輪6に転写できて、フレクスプライン3の外周の形状が、より正確にカム4の外周面4aの形状に倣うことになる。これにより、サーキュラスプライン2とフレクスプライン3との噛み合いが円滑になる。
According to this configuration, the
入れ溝20を設けること自体は、負荷できるスラスト力の低下となるが、この例で設ける入れ溝20は、溝底が内輪5の軌道溝7の溝底に達しない深さとされて浅く、また内輪5および外輪6のうちの内輪5のみに設けるため、入れ溝20を設けることよるスラスト力の負荷容量の低減よりも、入れ溝20を設けたことで玉9の数または玉径の増大が得られることによるスラスト力Fの負荷容量の増大の方が大きい。そのため、入れ溝20を設けたことで、却ってスラスト力Fの負荷容量が増大する。
Providing the
また、この玉軸受1が波動歯車減速機に用いられる用途を考慮すると、玉軸受1は楕円形状のカム4の外周に嵌められることによって楕円に変形させられるが、その楕円形状の短軸位置ではサーキュラスプライン2からフレクスプライン3が径方向に離れていて、非負荷域となり、スラスト力Fの作用を受け難い。そのため、楕円形状の短軸位置に前記入れ溝20が位置するように玉軸受1の内輪5を楕円状のカム4に嵌合させると、入れ溝20を設けたことによるスラスト力の負荷容量の低下がより一層少なくなり、軸受全体としてのスラスト力の負荷容量が増大する。
Further, considering the use of the
ここで、入れ溝20を設けることによる、玉入れ時の発生応力の低減につき説明する。 図10は、所定の仕様の玉軸受において、玉を内外輪5,6間に入れるときに生じる外輪6の変形量Δと、外輪6の内径に発生する引張応力σの関係を示す。
玉9を内外輪5,6間に入れるときに内外輪5,6の変形を弾性域内に抑える必要があるため、玉9を入れる必要変形量Δ1だけ変形させたときの応力σ1が、降伏応力σaの例えば85%以内となるように設計されている。このときの外輪変形量Δと外輪6の内径に発生する引張応力σの関係は、破線で示す曲線bとなる。この設計で内輪5に入れ溝20を設けると、その入れ溝深さh分だけ必要変形量が減り、このときの必要変形量はΔ2となる。
Here, the reduction of the stress generated at the time of ball insertion by providing the
Since it is necessary to suppress the deformation of the inner and
前記設計と同じ構成の玉軸受1において、玉9の個数を1個増やすと、変形量に対する引っ張り応力の曲線は、曲線aのように立ち上がり、同じ必要変形量Δ1とすると、外輪内径に発生する引っ張り応力はσ2となり、例えば降伏応力σaの116%となる。そのため、玉を入れるときに外輪6が塑性変形してしまう。これに対して入れ溝20を設けると、必要変形量がΔ2と小さくなり、外輪内径に発生する引っ張り応力がσ3となる。このため、玉9を一つ増やしても、降伏応力σa未満となって、玉を入れるときの外輪6の変形が弾性域に抑えられる。
In the
入れ溝20の断面形状については、前記のように種々の形状を取り得るが、断面形状が図6に示すように円弧状である場合は、玉9の断面形状に近い形状とできて、入れ溝20の開口幅Bを狭くでき、入れ溝20を設けたことによるスラスト力の負荷容量の低減がより低く抑ええられる。
The cross-sectional shape of the
入れ溝20の断面形状が、図8に示すように内輪5の軸心と平行な平面とした場合、いわゆるDカット形状とした場合は、円弧溝形状とする場合に比べて、負荷が作用したときの切欠効果による応力集中が生じ難くなる。
入れ溝20を、図9に示すように、玉9(図1参照)の曲率半径に対して平面と見做せる程度に十分に大きな曲率半径の円弧状とした場合は、平面とした場合と同様に応力集中が生じ難くなる利点が得られる。また、入れ溝20が平面である場合は、その加工に平面研削盤が必要であるが、大きな曲率半径の円弧状であると、大径の回転砥石を用いて加工でき、入れ溝20を形成する加工が容易である。
When the cross-sectional shape of the
As shown in FIG. 9, when the
前記入れ溝20の深さh(図5)は、前記のように内輪5の軌道溝7の深さHに対して10%〜80%の範囲であることが好ましく、より好ましくは、20%〜70%である。入れ溝20の深さhは、深くなるに従い、玉9を入れ易くなって玉数・玉径の増大効果が大きくなるが、スラスト力の負荷容量の低減作用が大きくなる。これとは逆に、浅くなるに従い、玉9を入れ難くなり、玉数・玉径の増大効果が小さくなるが、スラスト力の負荷容量の低減作用が小さくなる。入れ溝の深さが前記10%〜80%の範囲であれば、玉を入れ易くて、玉数・玉径の増大効果が確保され、かつスラスト力Fの負荷容量の低減が抑えられ、総合的に、入れ溝20を設けながら、スラスト力の負荷容量が増大する。
The depth h of the insertion groove 20 (FIG. 5) is preferably in the range of 10% to 80% with respect to the depth H of the
次表1は、入れ溝20の深さhと、玉の入れ易さと、スラスト力Fの負荷容量の関係のシミュレーション結果である。このシミュレーションは、図6のように入れ溝20の断面形状を円弧状した場合の結果である。結果は「○(良)」、「三角(やや良)」、「×(不良)の3段階で示した。
Table 1 below shows the simulation results of the relationship between the depth h of the
表1
入れ溝の深さ(h/H) 入れ易さ スラスト力Fの負荷容量 総合判断
0% × ○ ×
5% × ○ ×
10% △ ○ △
20% ○ ○ ○
・・・ ・・・ ・・・ ・・・
70% ○ ○ ○
80% ○ △ △
90% ○ × ×
100% ○ × ×
Table 1
Depth of insertion groove (h / H) Ease of insertion Thrust force F load capacity Comprehensive judgment
0% × ○ ×
5% × ○ ×
10% △ ○ △
20% ○ ○ ○
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
70% ○ ○ ○
80% ○ △△
90% ○ × ×
100% ○ × ×
次に、この玉軸受1の組み立て方法の一例を示す。この玉軸受1の組み立てを行うときには、まず、図11に示すように、外輪6に対して内輪5を相対的に径方向に偏心させ、外輪6と内輪5との間に形成された三日月状の隙間に、外輪6の内周面に沿う凸円弧面と内輪5の外周面に沿う凹円弧面とを有する板状部材からなる治具30を挿入し、この治具30を周方向の両側から挟む位置に、支点用玉となる玉9を1つずつ外輪6の軌道溝8に沿って配置する。
Next, an example of how to assemble the
その後、図12に示すように、外輪6と内輪5とを同心となるまで移動させることにより、2つの支点用玉9が、外輪6の軌道溝8と内輪5の軌道溝7との間に所定の角度間隔θをおいて配置されることになる。
このとき、内輪6の入れ溝20は前記所定の角度間隔θの範囲から外れ、かつ前記所定の角度間隔θの中央から90°離れた箇所までの範囲に入る位置(例えば、領域A内)とする。
After that, as shown in FIG. 12, by moving the
At this time, the
ここで、治具30の厚み寸法Tは、外輪6の内径をD1、外輪6の軌道溝8の溝底径をD2、内輪5の外径をd1、内輪5の軌道溝7の溝底径をd2とするとき、
T≦3/2(D1−d1)−(D2−d2) ・・・(1)
となるように設定され、治具30と外輪6および内輪5との間にわずかな径方向隙間が生じるようになっている。また、治具30の周方向長さ寸法は、治具30を挟み付ける2つの支点用の玉9の角度間隔θが70〜90°となるように設定されている。
Here, the thickness dimension T of the
T ≦ 3/2 (D1-d1)-(D2-d2) ・ ・ ・ (1)
A slight radial gap is formed between the
次に、図12に示すように、外輪6および内輪5に、両支点用の玉9の角度間隔θの中央位置付近で、外輪6と内輪5の径方向隙間を狭める方向(図中の白抜き矢印方向)の荷重を加えて、外輪6と内輪5を弾性変形させる。
Next, as shown in FIG. 12, the direction in which the radial gap between the
このときの外輪6と内輪5の弾性変形による径方向隙間の変化を、解析によって求めた。その解析の結果を図15に示す。なお、解析は図12の左右対称な条件で行ったので、周方向の半分のみを記載している。この図15では、外輪6および内輪5に荷重を加える位置(40°付近)から荷重が加えられる反対側の角度間隔で30〜50°離れた位置((70〜90°)付近、図12中の領域A付近)で、外輪6と内輪5の径方向隙間が最も広がっている。
The change in the radial gap due to the elastic deformation of the
したがって、図12に示すように、外輪6および内輪5に適切な荷重を加えて、周方向の2箇所のいずれかの領域A付近で、外輪6と内輪12の径方向の隙間に入れ溝20の深さh(図5参照)を加えた隙間量を玉9の直径より大きくなるようにした状態で、前記領域Aにある入れ溝20から、支点用玉9以外の玉9を、外輪6の軌道溝8と内輪5の軌道溝7との間に入れていけばよい。
なお、入れ溝20は、2箇所の前記領域Aに位置するように、内輪5の円周方向の2箇所に設けてもよく、その場合、2箇所から残りの玉9を入れることができる。
Therefore, as shown in FIG. 12, an appropriate load is applied to the
The
また、図15から、周方向位置が70〜90°付近の隙間変化量は、外輪6および内輪5に加える荷重の大きさにつれて変化するが、荷重レベルによらず荷重位置(0°の位置)の隙間変化量の1/2程度の大きさになることが分かる。したがって、この解析結果から、図12中の領域A付近で外輪6と内輪5の径方向の隙間に入れ溝20の深さhを加えた値が玉9の直径よりも大きくなるときの荷重位置の隙間変化量を推定し、これに応じて、治具30の厚み寸法Tを前記(1)式の範囲で設定し、外輪6と内輪5を弾性変形させるときには、その弾性変形によって治具30を径方向で挟み付けるまで荷重を加えるようにすれば、荷重の管理を行わなくても、残りの玉9を入れられる状態を容易に実現することができ、作業効率の向上が図れる。
Further, from FIG. 15, the amount of change in the gap in the circumferential position near 70 to 90 ° changes according to the magnitude of the load applied to the
上記の組み立て方法で組み立てられた玉軸受1では、図13に示すように、玉9の充填率(α/360)×100が80%以上に達し、波動歯車減速機の内周側に組み込まれるのに適したものになっている。
In the
この玉軸受の組立方法は、上述したように、まず、外輪6と内輪5の間に2つの支点用玉9を所定の角度間隔θをおいて配置し、このとき内輪6の入れ溝20は前記所定の角度間隔θの範囲から外れ、かつ前記所定の角度間隔θの中央から90°離れた箇所までの範囲に入る位置とする。次に、両支点用玉9の角度間隔θの中央位置付近で、外輪6と内輪5にその径方向隙間を狭める方向の荷重を加えることにより、周方向の2箇所の領域Aのいずれかに位置させた入れ溝20から残りの玉9を外輪6と内輪5の間に入れているようにした方法であり、通常の深溝玉軸受の組立方法よりも充填率高めることができる。
この実施形態の玉軸受1にこの組立方法を適用することで、組み込み性を向上させながら、より一層スラスト力の負荷容量に優れた玉軸受1を製造することができる。
As described above, in the method of assembling the ball bearing, first, two
By applying this assembly method to the
以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed here are examples in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1…玉軸受
2…サーキュラスプライン
3…フレクスプライン
4…カム
5…内輪
6…外輪
7,8…軌道溝
9…玉
16…玉軸受付きカム
17…肩面
20…入れ溝
H…軌道溝の深さ
h…入れ溝の深さ
1 ...
Claims (6)
前記内輪および外輪は、自然状態で円形であって非円形に変形可能な弾性を有し、
前記内輪および外輪のうちの内輪のみに、前記軌道溝を除く外周面部分である肩面に、前記内輪の幅面から前記軌道溝に続いて、軸受外部から内外輪の前記軌道溝間に前記玉を入れる入れ溝が設けられ、
この入れ溝は、溝底が前記内輪の軌道溝の溝底に達しない深さとされた、玉軸受。 It is provided with an inner ring and an outer ring, and a plurality of balls interposed between the inner ring and the outer ring facing raceway grooves in a circumferential direction.
The inner ring and the outer ring have elasticity that is circular in a natural state and can be deformed into a non-circular shape.
Only on the inner ring of the inner ring and the outer ring, on the shoulder surface which is the outer peripheral surface portion excluding the raceway groove, from the width surface of the inner ring to the raceway groove, and between the bearing outer side and the raceway groove of the inner and outer rings, the ball. There is a groove to put in
This insertion groove is a ball bearing having a depth at which the groove bottom does not reach the groove bottom of the raceway groove of the inner ring.
In the ball bearing according to any one of claims 1 to 5, the inner ring is fitted on the outer circumference of an elliptical cam provided in the wave gear reducer, and the outer ring is fitted on the inner circumference of the flexspline. A ball bearing used so that the groove is located near the position of the elliptical short axis of the cam.
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