挠性轴承和减速器的制作方法

本发明涉及挠性轴承和减速器。

背景技术：

近年来，搭载于机器人的关节等的减速器的需求急速上升。另外，伴随着减速器的需求，用于减速器的轴承的需求也上升。例如在日本特许第6255443号公报中记载了用于减速器的现有的轴承。该公报的轴承(e)用于谐波减速器，具有内圈(3)、外圈(4)、多个滚动体(2)以及环状的保持器(5)。保持器(5)设置在内圈(3)与外圈(4)之间。滚动体(2)被设置于保持器(5)的多个保持部(52)保持(参照段落0009、图1等)。

专利文献1：日本特许第6255443号公报

上述公报的轴承(e)在组装于减速器的状态下，内圈(3)和外圈(4)变形为椭圆形，另一方面，保持器(5)不变形为椭圆形。因此，通过在保持器(5)的保持面(510)上设置直线台阶(512)，允许滚动体(2)在保持部(52)中的径向的移动。这样，正圆形状的保持器(5)与排列在椭圆轨道上的滚动体(2)不容易发生干涉。因此，可以认为抑制了滚动体(2)相对于保持器(5)的摩擦，能够降低轴承(e)的旋转阻力。

但是，上述公报的轴承(e)不具有用于防止多个滚动体(2)和保持器(5)在轴向上分离的构造。因此，在使用上述公报的轴承(e)时，另外需要用于防止保持器(5)从由内圈(3)、外圈(4)以及多个滚动体(2)构成的组件沿轴向脱落的部件。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供在内圈和外圈能够变形为椭圆形状的挠性轴承中，能够抑制球体的摩擦，并且能够防止对球体进行保持的保持器从由内圈、外圈以及多个球体构成的组件脱落的构造。

本发明是一种挠性轴承，其具有：内圈，其能够变形为椭圆状；外圈，其位于比所述内圈靠径向外侧的位置，能够变形为椭圆状；多个球体，它们位于所述内圈与所述外圈之间；以及保持器，其在所述内圈与所述外圈之间对多个所述球体进行保持，所述保持器具有：圆环状的基部；以及多个分隔部，它们沿周向等间隔地排列，所述分隔部具有：壁部，其从所述基部沿轴向延伸；以及头部，其位于所述壁部的前端，所述球体配置于保持部，该保持部是相邻的所述壁部之间的空间，所述保持部沿径向呈直线状延伸，所述头部具有：内侧突起，其从所述头部的径向内侧的端部向周向的两侧突出；以及外侧突起，其从所述头部的径向外侧的端部向周向的两侧突出，沿周向相对的所述内侧突起的周向的间隔和沿周向相对的所述外侧突起的周向的间隔比所述球体的直径小。

根据本发明，在保持部中，球体能够沿径向移动。因此，正圆形状的保持器与排列在椭圆轨道上的球体不容易发生干涉。由此，能够抑制球体的摩擦，从而能够降低旋转阻力。另外，排列在椭圆轨道上的各球体的一部分与保持器的内侧突起或外侧突起在轴向上重叠。由此，能够防止保持器从由内圈、外圈以及多个球体构成的组件沿轴向脱落。

附图说明

图1是减速器的纵剖视图。

图2是从图1的a-a位置观察的减速器的横剖视图。

图3是挠性轴承的立体图。

图4是沿轴向观察挠性轴承的俯视图。

图5是用与周向垂直的平面剖切挠性轴承的一部分的剖视图。

图6是保持器和多个球体的立体图。

图7是沿轴向观察保持器的俯视图。

图8是沿轴向观察变形为椭圆形状的挠性轴承的俯视图。

标号说明

1：减速器；9：中心轴线；10：输入部；20：波动发生器；30：挠性轴承；31：内圈；32：外圈；33：球体；34：保持器；40：挠性外齿齿轮；41：筒状部；42：平板部；43：外齿；50：刚性内齿齿轮；51：内齿；61：基部；62：分隔部；63：保持部；621：壁部；622：头部；623：侧面；624：内侧突起；625：外侧突起；l1：假想直线；l2假想直线。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请的例示的实施方式进行说明。另外，在本申请中，将与减速器的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与减速器的中心轴线垂直的方向称为“径向”，将沿着以减速器的中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。但是，上述“平行的方向”也包含大致平行的方向。另外，上述“垂直的方向”也包含大致垂直的方向。

＜1.减速器的结构＞

图1是具有本发明的一个实施方式的挠性轴承30的减速器1的纵剖视图。图2是从图1的a-a位置观察的减速器1的横剖视图。另外，在图2中，为了避免图的复杂化，省略了表示剖面的阴影线。

该减速器1是将从马达得到的第1转速的旋转运动转换为比第1转速低的第2转速并向后级传递的装置。减速器1例如与马达一起组装在机器人的关节中来使用。但是，减速器1也可以用于辅助设备、无人搬运台车等其他装置。

如图1和图2所示，本实施方式的减速器1具有输入部10、波动发生器20、挠性轴承30、挠性外齿齿轮40以及刚性内齿齿轮50。

输入部10是以中心轴线9为中心的圆柱状或圆筒状的部件。在将输入部10作为输入用的驱动部的情况下，输入部10以中心轴线9为中心，以减速前的第1转速进行旋转。由此，向波动发生器20传递第1转速的旋转运动。

波动发生器20是使挠性外齿齿轮40的后述的筒状部41产生周期性的挠曲变形的部件。在本实施方式中，波动发生器20使用椭圆凸轮。

椭圆凸轮在沿轴向观察时具有椭圆形的外周面。波动发生器20固定于输入部10，与输入部10一起以中心轴线9为中心按照第1转速进行旋转。但是，波动发生器20也可以是椭圆凸轮以外的结构。例如，也可以由配置在相当于椭圆凸轮的长轴的两端的位置上的一对辊构成波动发生器20。

挠性轴承30是能够弹性变形为椭圆状的轴承。挠性轴承30介于波动发生器20的外周面与挠性外齿齿轮40的后述的筒状部41的内周面之间。波动发生器20和挠性外齿齿轮40经由挠性轴承30而被支承为能够相互旋转。即，波动发生器20和挠性外齿齿轮40能够以互不相同的转速进行旋转。

挠性外齿齿轮40是具有挠性的圆环状的齿轮。挠性外齿齿轮40被支承为能够以中心轴线9为中心进行旋转。如图1和图2所示，挠性外齿齿轮40具有筒状部41和平板部42。

筒状部41沿轴向呈筒状延伸。筒状部41的轴向的前端位于波动发生器20和挠性轴承30的径向外侧且刚性内齿齿轮50的径向内侧。

由于筒状部41呈薄壁状，因此能够在径向上弹性变形。另外，挠性外齿齿轮40具有多个外齿43。多个外齿43在筒状部41的轴向的前端部附近的外周面上沿周向以一定的间距排列。各外齿43朝向径向外侧突出。

平板部42具有隔膜部421和厚壁部422。隔膜部421从筒状部41的轴向的基端部朝向径向外侧呈平板状扩展，并且以中心轴线9为中心呈圆环状扩展。由于隔膜部421呈薄壁状，因此能够在轴向上稍微弹性变形。厚壁部422是位于隔膜部421的径向外侧的圆环状的部分。厚壁部422的轴向的厚度比隔膜部421的轴向的厚度厚。厚壁部422例如通过螺纹紧固而固定于搭载减速器1的装置中的成为驱动对象的部件。

刚性内齿齿轮50是在内周面具有多个内齿51的圆环状的齿轮。刚性内齿齿轮50例如通过螺纹紧固而固定于搭载减速器1的装置的框体。刚性内齿齿轮50与中心轴线9同轴地配置。另外，刚性内齿齿轮50位于挠性外齿齿轮40的筒状部41的径向外侧。刚性内齿齿轮50的刚性比挠性外齿齿轮40的筒状部41的刚性高得多。因此，刚性内齿齿轮50实际上能够视为刚体。刚性内齿齿轮50具有以中心轴线9为中心的圆环状的内周面。多个内齿51在该内周面上沿周向以一定的间距排列。各内齿51朝向径向内侧突出。

上述挠性轴承30的内圈31与波动发生器20的外周面接触。挠性轴承30的外圈32与挠性外齿齿轮40的筒状部41的内周面接触。而且，挠性轴承30变形为沿着波动发生器20的外周面的椭圆形状。因此，挠性外齿齿轮40的筒状部41也变形为沿着波动发生器20的外周面的椭圆形状。其结果为，在相当于该椭圆的长轴的两端的两个部位，挠性外齿齿轮40的一部分外齿43经由挠性轴承30而被波动发生器20按压，由此与刚性内齿齿轮50的内齿51啮合。在周向的其他位置，外齿43与内齿51不啮合。

当通过马达的驱动使波动发生器20以第1转速进行旋转时，挠性外齿齿轮40的上述椭圆的长轴也以第1转速进行旋转。于是，外齿43与内齿51的啮合位置也沿周向以第1转速发生变化。另外，刚性内齿齿轮50的内齿51的数量与挠性外齿齿轮40的外齿43的数量稍有不同。由于该齿数的差，在波动发生器20每旋转1周时，外齿43与内齿51的啮合位置沿周向稍微发生变化。其结果为，挠性外齿齿轮40相对于刚性内齿齿轮50以中心轴线9为中心按照比第1转速低的第2转速进行旋转。因此，能够从挠性外齿齿轮40获得减速后的第2转速的旋转运动。

另外，在上述说明中，对刚性内齿齿轮50被固定而挠性外齿齿轮40以减速后的第2转速进行旋转的情况进行了说明。但是，也可以固定挠性外齿齿轮40而刚性内齿齿轮50以减速后的第2转速进行旋转。

另外，在上述说明中，对将输入部10作为输入用的驱动部的情况进行了说明。但是，也可以将本构造的减速器1的其他部分用作输入用的驱动部。

例如，也可以将挠性外齿齿轮40或刚性内齿齿轮50作为输入用的驱动部。

＜2.挠性轴承＞

接着，对上述挠性轴承30的详细构造进行说明。图3是挠性轴承30的立体图。图4是沿轴向观察挠性轴承30的俯视图。如图3和图4所示，本实施方式的挠性轴承30具有内圈31、外圈32、多个球体33以及保持器34。

内圈31和外圈32是能够弹性变形为椭圆状的环状的部件。外圈32的直径比内圈31的直径大，外圈32位于比内圈31靠径向外侧的位置。多个球体33位于内圈31与外圈32之间。内圈31、外圈32以及多个球体33由所谓的轴承钢等金属形成。

图5是用与周向垂直的平面剖切挠性轴承30的一部分的剖视图。如图5所示，内圈31的外周面和外圈32的内周面都具有凹状的槽301。多个球体33位于这些凹状的槽301之间，能够沿着槽301在周向上滚动。另外，内圈31和外圈32的轴向的端部彼此的径向的间隔d1比球体33的直径r小。由此，防止球体33从内圈31与外圈32之间沿轴向脱落。

保持器34是用于在内圈31与外圈32之间将多个球体33保持为沿周向隔开间隔的状态的部件。保持器34例如由树脂形成。图6是保持器34和多个球体33的立体图。图7是沿轴向观察保持器34的俯视图。如图6和图7所示，保持器34具有基部61和多个分隔部62。

基部61是以中心轴线9为中心的圆环状的部分。分隔部62是在基部61的轴向一侧介于相邻的球体33之间的部分。多个分隔部62沿周向等间隔地设置。各分隔部62具有壁部621和头部622。壁部621从基部61朝向轴向一侧延伸。头部622位于壁部621的轴向一侧的前端。

以下，将沿周向相邻的壁部621之间的空间称为保持部63。保持器34具有多个保持部63。球体33在各保持部63中各配置一个。

如在图7中的放大图中虚线所示的那样，壁部621的周向的宽度随着朝向径向内侧而逐渐缩小。而且，位于相邻的壁部621之间的保持部63的周向的宽度d2保持恒定，沿着径向呈直线状延伸。保持部63的周向的宽度d2比球体33的直径r稍大。

如图7所示，在沿轴向观察时，在保持部63的周向的中央沿径向延伸的假想直线l1通过保持器34的中心轴线9。另外，位于保持部63的周向的两侧的壁部621的侧面623与假想直线l1平行地延伸。因此，如图7所示，将壁部621的侧面623向径向内侧延长的假想直线l2不通过保持器34的中心轴线9。

图8是沿轴向观察变形为椭圆形状的挠性轴承30的俯视图。在图8中，用双点划线示出变形前的挠性轴承30的内周面和外周面。在挠性轴承30组装于减速器1的状态下，如图8中的实线所示，挠性轴承30的内圈31和外圈32变形为椭圆形状。与此相伴，多个球体33也沿着内圈31或外圈32配置在椭圆轨道上。

与此相对，保持器34不会变形为椭圆形状而维持以中心轴线9为中心的大致正圆形状。因此，各球体33成为相对于保持器34向径向外侧或径向内侧稍微位移的状态。特别是，在相当于椭圆的长轴和短轴的位置，球体33相对于保持器34的径向的位移量最大。

在本实施方式中，如上所述，保持部63以一定的宽度沿径向呈直线状延伸。因此，在内圈31和外圈32变形为椭圆形状时，允许球体33相对于保持器34的径向的位移。因此，能够抑制正圆形状的保持器34与排列在椭圆轨道上的多个球体33的干涉。由此，能够抑制球体33的摩擦，从而能够降低挠性轴承30的旋转阻力。

特别是，在本实施方式中，在从径向外侧观察时，保持部63的形状为圆弧状。由此，球体33的周向和轴向的位置稳定。其结果为，能够抑制挠性轴承30的噪音和振动。

另外，保持器34的多个头部622分别具有一对内侧突起624和一对外侧突起625。一对内侧突起624从头部622的径向内侧的端部朝向周向的两侧突出。一对外侧突起625从头部622的径向外侧的端部朝向周向的两侧突出。沿周向相邻的两个头部622使内侧突起624彼此和外侧突起625彼此分别沿周向相对。

如图4中的放大图所示，沿周向相对的内侧突起624彼此的周向的间隔d3比球体33的直径r小。另外，沿周向相对的外侧突起625彼此的周向的间隔d4也比球体33的直径r小。但是，相邻的头部622的径向中央部分彼此的周向的间隔d5与球体33的直径r大致相同或比球体33的直径r稍大。而且，在沿轴向观察时，头部622的周向的侧面在内侧突起624与外侧突起625之间为与球体33大致相同直径的圆弧状。

在制造挠性轴承30时，在由内圈31、外圈32以及多个球体33构成的组件上安装保持器34。此时，如图4所示，无负荷状态的挠性轴承30呈正圆状，因此能够使球体33通过相邻的头部622之间而嵌入于各保持部63。由此，能够容易地将保持器34安装于由内圈31、外圈32以及多个球体33构成的组件。

但是，当制造后的挠性轴承30被组装于减速器1时，内圈31和外圈32变形为椭圆形状。由此，如图8中的放大图所示，各球体33成为从保持部63的径向的中央向径向内侧或径向外侧位移的状态。在该状态下，内侧突起624或外侧突起625与球体33的一部分在轴向上重叠。由此，限制球体33相对于保持器34的轴向的移动。因此，防止球体33从保持部63脱落。其结果为，能够防止保持器34从由内圈31、外圈32以及多个球体33构成的组件沿轴向脱落。

＜3.变形例＞

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。

例如，在上述实施方式的挠性外齿齿轮40中，平板部42从筒状部41的基端部朝向半径方向外侧扩展。但是，平板部42也可以从筒状部41的基端部朝向半径方向内侧扩展。

另外，上述实施方式的挠性轴承30组装在具有挠性外齿齿轮40的减速器1中。但是，本发明的挠性轴承也可以组装在其他构造的减速器中。另外，本发明的挠性轴承也可以组装在减速器以外的装置中。

此外，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内对挠性轴承和减速器的细节结构进行适当变更。另外，也可以在不产生矛盾的范围内适当地组合在上述各实施方式和各变形例中出现的要素。

产业上的可利用性

本申请能够用于挠性轴承和减速器。