JP3588697B2

JP3588697B2 - Bearing device for joints

Info

Publication number: JP3588697B2
Application number: JP11482694A
Authority: JP
Inventors: 小野　　浩; 継雄松下
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JPH07314374A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばロボットアームなどの関節部に着脱自在に設けられる軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロボットアームの関節部として、例えば特開昭６３−２１０４１６号公報や特開平５−６０１４３号公報に示すように、二つの転がり軸受と軸とを用いた構造が知られている。すなわち、これらの従来例では、二つのリンクの各一端にそれぞれ設けられる貫通孔それぞれに一つずつ転がり軸受を内嵌装着して、これら両転がり軸受の内周部それぞれに一本の軸の両端部分を内嵌装着した構造になっている。
【０００３】
ところで、一般産業機械用のロボットアームでは、使用環境も室温の場合がほとんどであって、関節部に用いる転がり軸受をグリースなどで潤滑できるようになっているため、関節部の転がり軸受については比較的寿命が長くなっていて頻繁に交換する必要がない。このような理由により、関節部の構造は、おおむね前述したようにリンクの貫通孔に転がり軸受を直接組み込む形態が採用されているのである。
【０００４】
このような歴史の古い一般産業機械用のロボットアームの関節部の構造が、例えばスパッタ装置のチャンバ内部に設置されるような特殊なロボットアームにおいても、そのまま受け継がれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような特殊なロボットアームでは、使用空間を清浄に保つ必要があるために、ロボットアームに用いる転がり軸受はほとんど固体潤滑剤を利用するとともにその密封構造に工夫がこらされているが、その他にも、チャンバ内部が真空、高温となるような苛酷な環境であるために、転がり軸受の潤滑状態が短期間で悪化しやすく、ロボットアームの位置決め精度が低下するなど動きに悪影響を及ぼすので、比較的短いサイクルでの転がり軸受の交換が必要となる。
【０００６】
この転がり軸受の交換は、ロボットアームのリンクの貫通孔から取り外して、新しいものを装着するのであるが、その作業そのものが面倒で手間がかかり過ぎる他、リンクの貫通孔の寸法が転がり軸受の脱着によって変化することになり、それが原因でロボットアームの傾きが大きくなるおそれがあるため、従来では、転がり軸受が使用限界になると、ロボットアームの全体を新しいものに交換するようになっており、メンテナンス費が高くついている。
【０００７】
なお、一般産業機械用のロボットアームの場合でも、関節部の転がり軸受の交換が必要な場合には、前述と同様のことが言える。
【０００８】
また、ロボットアームでは、揺動自在に結合される二つのリンクをアルミニウム合金として軽量化されることがあるが、このような材料からなるリンクであっても、その関節部に装着される転がり軸受の軌道輪は、一般的に、ステンレス鋼などとされており、リンクと転がり軸受の軌道輪との線膨張係数の差が大きくなるために、環境温度が高温（例えば３５０℃）になると、リンクと転がり軸受とのはめ合い隙間が拡がることになり、リンクの傾きが大きくなるなど、リンクによる位置決め精度が低下することになる。
【０００９】
したがって、本発明は、ロボットアームなどとされる二つのリンクの関節部において関節部用軸受装置のみを簡単に脱着交換できるようにし、メンテナンス費を低減できるようにすることを課題とする。また、本発明は、高温環境で使用するときでもリンクの傾きを無くせるようにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の関節部用軸受装置は、一端に貫通孔が設けられた二つのアルミニウム合金製のリンクを揺動自在に連結する関節部用軸受装置であって、軸方向中間に径方向外向きに延出する鍔が設けられ、かつ、内孔を有する筒形のハウジングと、このハウジングの内孔に同心状に挿入され、かつ、ハウジング両端に設けた二つのアンギュラ玉軸受を介して相対回転自在に支持されるシャフトと、前記アンギュラ玉軸受に予圧を付加する波ワッシャと、このシャフトとハウジングとの間に形成される環状空間の軸方向両端に設けられる密封装置とを備え、前記第１リンクの貫通孔に前記ハウジングを内嵌させ、前記鍔の一側面に前記第１リンクを連結手段により掌合結合し、前記第２リンクの貫通孔に前記シャフトの軸方向一端を挿入させ、前記第２リンクと前記シャフトを連結手段により結合し、前記二つのアンギュラ玉軸受の軌道輪、シャフトおよびハウジングが、線膨張係数の近似するステンレス鋼で形成されているとともに、前記両軸受が予圧付加された状態で介装されている。
【００１１】
【作用】
上記の構成では、関節部用軸受装置の交換が必要な場合には、関節部用軸受装置を連結手段により各リンクから取り外せばよい。つまり、この交換では、連結手段を操作するだけと作業が簡単になるとともに、この交換作業によってリンクが傷まずに済むので、このリンクについてはそのまま使用できる。
【００１２】
また、転がり軸受の軌道輪、シャフトおよびハウジングが、線膨張係数の近似する金属材料に設定されているから、高温環境でも関節部用軸受装置の各構成要素の熱膨張が相殺されることになるから、関節部用軸受装置の内部での各はめ合い隙間がほとんど変化せずに一定に保たれることになる。
【００１３】
さらに、リンクが関節部用軸受装置の材料と線膨張係数の差が大きい材料であっても、第１リンクと前記関節部用軸受装置のハウジングとが、いわゆるフランジ結合とされて連結手段により結合されており、また、第２リンクと関節部用軸受装置のシャフトとが連結手段により結合されているから、第１リンクと関節部用軸受装置との間に熱膨張に伴うがたつきが発生せずに済む。
【００１４】
【実施例】
本発明の詳細を図１および図２に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例の関節部用軸受装置で、図２の（１）−（１）線に沿う半断面図、図２はロボットアームの関節部の平面図である。図中、１、２は二本一対の帯状のリンク、３は関節部用軸受装置である。
【００１５】
二つのリンク１、２の各一端には、円形膨出部１１、２１が形成されており、この円形膨出部１１、２１の中心には、円形の貫通孔１２、２２が設けられている。この二つのリンク１、２の各一端に設けられる貫通孔１２、２２それぞれを同軸状に合わせた部位に関節部用軸受装置３が着脱自在に装着されるようになっており、これにより、二つのリンク１、２が揺動自在に連結される。このリンク１、２は、軽量化を図るためにアルミニウム合金などで形成される。
【００１６】
関節部用軸受装置３は、円筒形のハウジング３１と、中空のシャフト３２と、転がり軸受としての二つのアンギュラ玉軸受３３、３３と、スペーサ３４と、密封装置としてのシールド板３５および押さえ蓋３６と、波ワッシャ３７とを備えており、これらは下記するような構成になっている。
【００１７】
ハウジング３１は、外周の軸方向中間に径方向外向きに延出する鍔３１１が設けられているとともに、内周の軸方向両端に径大の軸受嵌合面３１２、３１２がそれぞれ設けられており、内周の軸方向中間で上側の軸受嵌合面３１２との境には、径方向内向きに延出する鍔３１３が設けられている。このハウジング３１は、その鍔３１１の一側面に第１リンク１の円形膨出部１１の端面を当接させるように第１リンク１の貫通孔１２内に圧入内嵌された状態で鍔３１１と第１リンク１とが連結手段としてのボルト３８により掌合結合されるようになっている。なお、このハウジング３１と、第１リンク１の貫通孔１２との両はめ合い面は、研磨により高精度に仕上げられている。また、前述の径方向内向きの鍔３１３を設けているのは、ハウジング３１の上側の軸受嵌合面３１２と軸方向中間部との段壁面３１４の径方向長さを長くし、下記する波ワッシャ３７の当たり幅を可及的に大きくするためである。
【００１８】
シャフト３２は、その上端に大径部３２１が、下端外周にねじ部３２２がそれぞれ形成されている。このシャフト３２は、ハウジング３１の内孔３１５に同心状に挿入された状態で、二つのアンギュラ玉軸受３３、３３を介して相対回転自在に支持される。そして、シャフト３２の下端が第２リンク２の貫通孔２２にその下側開口から突出する状態に挿入され、この突出する下端のねじ部３２２に連結手段としてのナット４０が平ワッシャ４２を介して螺合されている。このナット４０を締め込むと、シャフト３２の上端の大径部３２１、上側のアンギュラ玉軸受３３の内輪３３１、スペーサ３４、下側のアンギュラ玉軸受３３の内輪３３１および押さえ蓋３６を介して、第２リンク２の両側を平ワッシャ４２と押さえ蓋３６とで挟む圧力が高められることになり、シャフト３２が第２リンク２に対して傾くことなく強固に結合されることになる。
【００１９】
アンギュラ玉軸受３３、３３は、内輪３３１、３３１と、外輪３３２、３３２と、複数の玉３３３、３３３とからなり、玉３３３の使用数を増やして耐荷重能力を可及的に高めるために保持器を用いない構造となっている。内・外輪３３１、３３２は、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ６３０、ＳＵＪ−２あるいはＳＡＥ規格５１２０材などで、適宜焼き入れ硬化、浸炭焼き入れ硬化などを施して使用される。玉３３３は、セラミックス（例えば窒化けい素を主体とするもの）で形成されており、軌道輪と玉とが異材質となるために凝着をおこすことがなくなり、無潤滑で使用できるようになる。
【００２０】
スペーサ３４は、円筒形に形成されており、アンギュラ玉軸受３３、３３の両内輪３３１、３３１間でシャフト３２の外周に外嵌される。
【００２１】
シールド板３５は、比較的薄肉の環状板からなり、その外周がハウジング３１の上側の軸受嵌合面３１２の上端に設けられてある溝（符号省略）に嵌入され、内周がシャフト３２の大径部３２１の外周面に微小隙間を介して近接される。このシールド板３５は、ハウジング３１とシャフト３２との間の環状空間を閉塞するものである。
【００２２】
押さえ蓋３６は、第２リンク２の円形膨出部２１とほぼ同一外径に設定された比較的厚肉の環状板からなり、下側のアンギュラ玉軸受３３と第２リンク２の上端面との間に介装された状態でシャフト３２に圧入外嵌されている。この押さえ蓋３６の上面において、下側のアンギュラ玉軸受３３の内輪３３１のみに当接して、外輪３３２に微小隙間を介して非接触となるように、径方向ほぼ中間位置から外周までの範囲が凹まされている。つまり、この押さえ蓋３６は、下側のアンギュラ玉軸受３３の内・外輪３３１、３３２間の対向空間を閉塞するものであるとともに、内輪３３１を第２リンク２に対して直接接触させないようにする座金の役割りをなすものである。ここでの押さえ蓋３６のようにその外径寸法を第２リンク２の円形膨出部２１とほぼ同一にと大きく設定することにより、第２リンク２に対する当接面積を大きく設定していれば、第２リンク２のかじりを防止するのに効果的である他、第２リンク２とシャフト３２との結合強度を高めるのにも効果的である。
【００２３】
波ワッシャ３７は、上側のアンギュラ玉軸受３３の外輪３３２とハウジング３１の上側の段壁面３１４との間に介装されており、上下のアンギュラ玉軸受３３、３３に対して予圧を付加するものである。
【００２４】
そして、ハウジング３１、シャフト３２、スペーサ３４、シールド板３５、押さえ蓋３６および波ワッシャ３７は、アンギュラ玉軸受３３、３３の内・外輪３３１、３３２と線膨張係数の近似する金属材料例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４で形成されている。したがって、高温環境でも、関節部用軸受装置３の各構成要素の熱膨張が相殺されることになるから、関節部用軸受装置３の内部での各はめ合い隙間がほとんど変化することなく一定に保たれる。
【００２５】
一方、アルミニウム合金からなるリンク１、２と、ステンレス鋼からなる関節部用軸受装置３との線膨張係数の差は大きくなっているけれども、第１リンク１とハウジング３１との間の結合や、第２リンク２とシャフト３２との結合が強固に設定されていて温度変化の影響を受けないように設定されているので、高温時において二つのリンク１、２の関節部でのがたつきがほとんどなくなり、リンク１、２の傾きは発生せずに済む。
【００２６】
また、上述したように、リンク１、２と関節部用軸受装置３との連結をボルト３８やナット４０で行うようにしていれば、この関節部用軸受装置３の交換時期には、ボルト３８やナット４０を操作するだけで、関節部用軸受装置３だけをリンク１、２に対して簡単に脱着できるようになる。また、リンク１、２については傷みが発生せずに済むので、交換する必要がなくなる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されない。例えば、関節部用軸受装置３のアンギュラ玉軸受３３は、深溝型玉軸受や各種のころ軸受などで代用することもできる。また、上記実施例においては、アンギュラ玉軸受を無潤滑（ドライ）で使用するようにしているが、真空度および環境温度によっては、真空用グリースあるいは銀イオンプレーティング、鉛、金、銅などの軟質金属膜、さらには二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）などの固体潤滑剤の使用も可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の関節部用軸受装置は、ロボットアームを構成する二つのリンクに対して連結手段を介して脱着自在な構成になっているから、当該関節部用軸受装置の交換が必要なときには連結手段を操作するだけの簡単な作業でもってリンクに対する脱着を行うことができて、交換後もリンクのがたつきを発生させないようにできる。したがって、関節部用軸受装置の脱着は熟練度が不要となる。しかも、この関節部用軸受装置の脱着時には従来のようにリンクが傷むことがないので、リンクについてはもとからのものを半永久的に使用できるなど無駄を無くせるから、メンテナンス費を大幅に削減できるようになる。
【００２９】
また、高温環境でも関節部用軸受装置の各構成要素の熱膨張が相殺されるように転がり軸受の軌道輪、シャフトおよびハウジングの形成材料を設定しているから、関節部用軸受装置の内部での各はめ合い隙間をほとんど変化させずに一定に保つことができる。さらに、リンクが関節部用軸受装置の材料と線膨張係数の差が大きい材料で形成されていても、第１リンクと前記関節部用軸受装置のハウジングとが、いわゆるフランジ結合とされて連結手段により結合されており、また、第２リンクと関節部用軸受装置のシャフトとが連結手段により結合されているから、第１リンクと関節部用軸受装置との間に熱膨張に伴うがたつきが発生せずに済む。これらのことから、高温でのリンクの傾きを防止することができ、位置決め精度の向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の関節部用軸受装置の一実施例に係り、図２の（１）−（１）線に沿う半断面図。
【図２】ロボットアームの関節部の平面図。
【符号の説明】
１第１リンク
２第２リンク
１２第１リンクの貫通孔
２２第２リンクの貫通孔
３関節部用軸受装置
３１ハウジング
３２シャフト
３３アンギュラ玉軸受
３３１アンギュラ玉軸受の内輪
３３２アンギュラ玉軸受の外輪
３５シールド板
３６押さえ蓋
３８ボルト
４０ナット[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a bearing device that is detachably provided to a joint portion such as a robot arm.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a joint portion of a robot arm, a structure using two rolling bearings and a shaft has been known as disclosed in, for example, JP-A-63-210416 and JP-A-5-60143. In other words, in these conventional examples, one rolling bearing is fitted inside each of the through holes provided at one end of each of the two links, and both ends of one shaft are respectively fitted to the inner peripheral portions of these rolling bearings. The structure is such that the part is fitted inside.
[0003]
By the way, most of the robot arms for general industrial machinery are used at room temperature, and the rolling bearings used for the joints can be lubricated with grease or the like. It has a long life and does not need to be replaced frequently. For these reasons, the structure of the joint is generally such that the rolling bearing is directly incorporated into the through hole of the link as described above.
[0004]
Such a joint structure of a robot arm for a general industrial machine having a long history is inherited as it is even in a special robot arm installed inside a chamber of a sputtering apparatus, for example.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the special robot arm described above, it is necessary to keep the working space clean.Therefore, most rolling bearings used in the robot arm use solid lubricants and the sealing structure is devised. In addition, since the inside of the chamber is in a harsh environment where the temperature is high and the temperature is high, the lubrication state of the rolling bearings tends to deteriorate in a short period of time. The rolling bearing needs to be replaced in a relatively short cycle.
[0006]
When replacing this rolling bearing, it is necessary to remove it from the through hole of the link of the robot arm and install a new one.However, the operation itself is troublesome and takes too much time, and the size of the through hole of the link causes the mounting and dismounting of the rolling bearing. In the past, when the rolling bearing reached the limit of use, the entire robot arm was replaced with a new one when the rolling bearing reached its limit of use. Maintenance costs are high.
[0007]
Note that, even in the case of a robot arm for general industrial machines, the same can be said for the case where the rolling bearing of the joint needs to be replaced.
[0008]
In addition, in a robot arm, the two links that are swingably coupled may be made of aluminum alloy to reduce the weight. However, even if the link is made of such a material, the rolling bearing is attached to the joint thereof. Is generally made of stainless steel, etc., and the difference in linear expansion coefficient between the link and the bearing ring of the rolling bearing increases, so that when the environmental temperature becomes high (for example, 350 ° C.), the link And the rolling bearings are fitted with each other, so that the gaps are widened, and the inclination of the links is increased, and the positioning accuracy by the links is reduced.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to easily detach and replace only the joint bearing device at the joint of two links, such as a robot arm, and to reduce maintenance costs. Another object of the present invention is to eliminate the inclination of a link even when the link is used in a high-temperature environment.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The joint bearing device according to the present invention is a joint bearing device that swingably connects two aluminum alloy links each having a through hole at one end, and radially outward at an intermediate portion in the axial direction. A cylindrical housing provided with an extending flange and having an inner hole, and relatively rotatable through two angular ball bearings inserted concentrically into the inner hole of the housing and provided at both ends of the housing. , A wave washer for applying a preload to the angular ball bearing, and sealing devices provided at both axial ends of an annular space formed between the shaft and the housing; The first link is palm-joined to one side surface of the flange by a connecting means, and one end of the shaft in the axial direction is inserted into the through hole of the second link. State bound by the coupling means linked to said shaft, the bearing ring of the two angular ball bearings, shaft and housing are in the form of stainless steel to approximate the linear expansion coefficient, the dual-bearing is preloaded added It is interposed in.
[0011]
[Action]
In the above configuration, when the joint bearing device needs to be replaced, the joint bearing device may be removed from each link by the connecting means. That is, in this exchange, the operation is simplified only by operating the connecting means, and the link is not damaged by the exchange operation, so that the link can be used as it is.
[0012]
In addition, since the bearing ring, the shaft, and the housing of the rolling bearing are set to a metal material having a similar linear expansion coefficient, the thermal expansion of each component of the joint bearing device is offset even in a high temperature environment. Therefore, the fitting gaps inside the joint portion bearing device are kept constant with almost no change.
[0013]
Further, even when the link is made of a material having a large difference in linear expansion coefficient from the material of the joint bearing device, the first link and the housing of the joint bearing device are so-called flange-connected and connected by a connecting means. In addition, since the second link and the shaft of the bearing device for the joint are connected by the connecting means, rattling occurs due to thermal expansion between the first link and the bearing for the joint. You don't have to.
[0014]
【Example】
The details of the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is a half sectional view taken along line (1)-(1) of FIG. 2 showing a bearing device for a joint part according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a joint part of a robot arm. In the drawings, reference numerals 1 and 2 denote a pair of belt-like links, and reference numeral 3 denotes a joint bearing device.
[0015]
Circular bulges 11 and 21 are formed at one end of each of the two links 1 and 2, and circular through holes 12 and 22 are provided at the centers of the circular bulges 11 and 21. . The joint device bearing device 3 is detachably attached to a portion where the through holes 12 and 22 provided at one end of each of the two links 1 and 2 are coaxially aligned. The two links 1 and 2 are swingably connected. The links 1 and 2 are made of an aluminum alloy or the like to reduce the weight.
[0016]
The joint bearing device 3 includes a cylindrical housing 31, a hollow shaft 32, two angular ball bearings 33 and 33 as rolling bearings, a spacer 34, a shield plate 35 and a holding cover 36 as a sealing device. And a wave washer 37, which are configured as described below.
[0017]
The housing 31 is provided with a flange 311 extending radially outward in the middle of the outer circumference in the axial direction, and provided with large-diameter bearing fitting surfaces 312, 312 at both axial ends of the inner circumference. A flange 313 extending radially inward is provided at a boundary between the bearing fitting surface 312 and the middle of the inner periphery in the axial direction. The housing 31 is fitted into the through-hole 12 of the first link 1 by press-fitting so that the end face of the circular bulging portion 11 of the first link 1 abuts one side surface of the flange 311. The first link 1 is palm-joined with a bolt 38 as a connecting means. Note that the mating surfaces of the housing 31 and the through hole 12 of the first link 1 are finished with high precision by polishing. The radially inward flange 313 is provided because the radial length of the step wall surface 314 between the bearing fitting surface 312 on the upper side of the housing 31 and the axial middle portion is increased. This is to increase the contact width of the washer 37 as much as possible.
[0018]
The large diameter portion 321 is formed at the upper end of the shaft 32, and the screw portion 322 is formed at the outer periphery of the lower end. The shaft 32 is rotatably supported via two angular ball bearings 33, 33 while being concentrically inserted into the inner hole 315 of the housing 31. Then, the lower end of the shaft 32 is inserted into the through hole 22 of the second link 2 so as to protrude from the lower opening thereof, and a nut 40 as a connecting means is connected to the screw portion 322 of the protruding lower end via a flat washer 42. It is screwed. When the nut 40 is tightened, the large diameter portion 321 at the upper end of the shaft 32, the inner ring 331 of the upper angular ball bearing 33, the spacer 34, the inner ring 331 of the lower angular ball bearing 33, and the holding cover 36 are pressed. The pressure with which both sides of the second link 2 are sandwiched between the flat washer 42 and the holding lid 36 is increased, and the shaft 32 is firmly connected to the second link 2 without tilting.
[0019]
The angular ball bearings 33, 33 are composed of an inner ring 331, 331, an outer ring 332, 332, and a plurality of balls 333, 333. The ball bearings 33, 33 are used to increase the number of used balls 333 and to increase the load bearing capacity as much as possible. It does not use a container. The inner / outer rings 331 and 332 are made of JIS SUS440C, SUS630, SUJ-2, or SAE 5120, etc., and are appropriately hardened and carburized and hardened. The ball 333 is made of ceramics (for example, a material mainly composed of silicon nitride). Since the race and the ball are made of different materials, they do not adhere to each other and can be used without lubrication. .
[0020]
The spacer 34 is formed in a cylindrical shape, and is fitted around the outer periphery of the shaft 32 between the inner rings 331, 331 of the angular ball bearings 33, 33.
[0021]
The shield plate 35 is formed of a relatively thin annular plate, the outer periphery of which is fitted into a groove (not shown) provided at the upper end of the bearing fitting surface 312 on the upper side of the housing 31, and the inner periphery of which is the size of the shaft 32. It approaches the outer peripheral surface of the diameter part 321 via a minute gap. The shield plate 35 blocks an annular space between the housing 31 and the shaft 32.
[0022]
The holding lid 36 is formed of a relatively thick annular plate having substantially the same outer diameter as the circular bulging portion 21 of the second link 2, and includes a lower angular ball bearing 33 and an upper end surface of the second link 2. Is press-fitted onto the shaft 32 while being interposed therebetween. On the upper surface of the holding lid 36, the range from the substantially middle position in the radial direction to the outer circumference is set so that the inner ring 331 of the lower angular contact ball bearing 33 contacts only the inner ring 331 and is not in contact with the outer ring 332 through a small gap. It is recessed. In other words, the holding lid 36 closes the facing space between the inner and outer rings 331 and 332 of the lower angular ball bearing 33 and prevents the inner ring 331 from directly contacting the second link 2. It serves as a washer. If the outer diameter dimension of the holding lid 36 is set to be substantially the same as that of the circular bulging portion 21 of the second link 2 as in the case of the holding lid 36, if the contact area with the second link 2 is set large. In addition to being effective in preventing galling of the second link 2, it is also effective in increasing the coupling strength between the second link 2 and the shaft 32.
[0023]
The wave washer 37 is interposed between the outer ring 332 of the upper angular ball bearing 33 and the upper stepped wall 314 of the housing 31, and applies a preload to the upper and lower angular ball bearings 33. is there.
[0024]
The housing 31, the shaft 32, the spacer 34, the shield plate 35, the holding lid 36, and the wave washer 37 are made of a metal material having a linear expansion coefficient similar to that of the inner and outer rings 331, 332 of the angular ball bearings 33, for example, JIS standard SUS304. It is formed with. Therefore, even in a high-temperature environment, the thermal expansion of each component of the joint part bearing device 3 is offset, so that the respective fitting gaps inside the joint part bearing device 3 are kept constant without being substantially changed. Will be kept.
[0025]
On the other hand, although the difference in linear expansion coefficient between the links 1 and 2 made of an aluminum alloy and the bearing device 3 for joints made of stainless steel is large, the coupling between the first link 1 and the housing 31 and Since the connection between the second link 2 and the shaft 32 is set firmly and is set so as not to be affected by the temperature change, the rattling of the joints of the two links 1 and 2 at high temperatures is prevented. Almost disappears, and the inclination of the links 1 and 2 does not occur.
[0026]
Further, as described above, if the connection between the links 1 and 2 and the joint bearing device 3 is performed by the bolts 38 and the nuts 40, the bolt 38 and the nut 38 are replaced at the time of replacement of the joint bearing device 3. Only by operating the nut and the nut 40, only the joint bearing device 3 can be easily attached to and detached from the links 1 and 2. Further, the links 1 and 2 do not need to be replaced because no damage is caused.
[0027]
It should be noted that the present invention is not limited to only the above embodiment. For example, the angular ball bearing 33 of the joint bearing device 3 can be replaced with a deep groove ball bearing, various roller bearings, or the like. In the above embodiment, the angular contact ball bearing is used without lubrication (dry). However, depending on the degree of vacuum and the environmental temperature, grease for vacuum or silver ion plating, lead, gold, copper, etc. It is also possible to use a soft metal film and further a solid lubricant such as molybdenum disulfide (MoS ₂ ).
[0028]
【The invention's effect】
The joint bearing device of the present invention is configured to be detachable from the two links constituting the robot arm via the connecting means, so that when the joint bearing device needs to be replaced, the connecting means is required. Can be attached / detached with a simple operation of simply operating the link, and rattling of the link can be prevented from occurring even after the replacement. Accordingly, the attachment / detachment of the bearing device for a joint does not require skill. Moreover, since the link is not damaged when attaching and detaching the bearing device for joints as in the past, the original link can be used semi-permanently, eliminating waste and greatly reducing maintenance costs. become able to.
[0029]
In addition, since the material for forming the bearing ring, shaft and housing of the rolling bearing is set so that the thermal expansion of each component of the bearing device for a joint is offset even in a high temperature environment, the material for the bearing for the joint is set inside. Can be kept constant with little change. Furthermore, even if the link is formed of a material having a large difference in linear expansion coefficient from the material of the bearing device for the joint, the first link and the housing of the bearing device for the joint are formed as a so-called flange connection so that the connecting means is provided. In addition, since the second link and the shaft of the bearing device for the joint are connected by the connecting means, there is a backlash between the first link and the bearing device for the joint due to thermal expansion. Does not occur. From these facts, it is possible to prevent the inclination of the link at a high temperature and to contribute to the improvement of the positioning accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view taken along a line (1)-(1) of FIG.
FIG. 2 is a plan view of a joint of the robot arm.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st link 2 2nd link 12 1st link through-hole 22 2nd link through-hole 3 Joint bearing device 31 Housing 32 Shaft 33 Angular ball bearing 331 Angular ball bearing inner ring 332 Angular ball bearing outer ring 35 Shield Plate 36 Holding lid 38 Bolt 40 Nut

Claims

一端に貫通孔が設けられた二つのアルミニウム合金製のリンクを揺動自在に連結する関節部用軸受装置であって、
軸方向中間に径方向外向きに延出する鍔が設けられ、かつ、内孔を有する筒形のハウジングと、
このハウジングの内孔に同心状に挿入され、かつ、ハウジング両端に設けた二つのアンギュラ玉軸受を介して相対回転自在に支持されるシャフトと、
前記アンギュラ玉軸受に予圧を付加する波ワッシャと、
このシャフトとハウジングとの間に形成される環状空間の軸方向両端に設けられる密封装置とを備え、
前記第１リンクの貫通孔に前記ハウジングを内嵌させ、前記鍔の一側面に前記第１リンクを連結手段により掌合結合し、前記第２リンクの貫通孔に前記シャフトの軸方向一端を挿入させ、前記第２リンクと前記シャフトを連結手段により結合し、
前記二つのアンギュラ玉軸受の軌道輪、シャフトおよびハウジングが、線膨張係数の近似するステンレス鋼で形成されているとともに、前記両軸受が予圧付加された状態で介装されている、ことを特徴とする関節部用軸受装置。A joint bearing device for swingably connecting two aluminum alloy links having a through hole at one end,
A flange is provided at the middle in the axial direction and extends radially outward, and a cylindrical housing having an inner hole,
A shaft that is concentrically inserted into an inner hole of the housing, and that is rotatably supported via two angular ball bearings provided at both ends of the housing;
A wave washer for applying a preload to the angular ball bearing,
Sealing devices provided at both axial ends of an annular space formed between the shaft and the housing,
The housing is fitted inside the through hole of the first link, the first link is palm-joined to one side surface of the flange by a connecting means, and one axial end of the shaft is inserted into the through hole of the second link. And the second link and the shaft are connected by connecting means,
The races , the shaft and the housing of the two angular ball bearings are formed of stainless steel having an approximate linear expansion coefficient , and the two bearings are interposed in a preloaded state. Bearing device for the joint.