JP2001304266A - 超薄肉型転がり軸受 - Google Patents

超薄肉型転がり軸受

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JP2001304266A
JP2001304266A JP2000122960A JP2000122960A JP2001304266A JP 2001304266 A JP2001304266 A JP 2001304266A JP 2000122960 A JP2000122960 A JP 2000122960A JP 2000122960 A JP2000122960 A JP 2000122960A JP 2001304266 A JP2001304266 A JP 2001304266A
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cage
bearing
rolling bearing
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Umemitsu Kobayashi
梅光 小林
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超薄肉型転がり軸受の騒音レベルを低下さ
せ、音響特性を改善する。 【解決手段】 転がり軸受は、内周に軌道面１ａを有す
る外方部材１と、外周に軌道面２ａを有する内方部材２
と、外方部材１および内方部材２の軌道面間に介装され
た複数の転動体３と、各転動体を円周方向で等配する保
持器４とを備える。この軸受において、転動体３の直径
ＤBと軸受のピッチ円直径ＰＣＤとの比を０．０３以下
とする。また、保持器４の半径方向厚さをＬ、外方部材
１の内周面１ｂ半径と内方部材２の外周面２ｂ半径の差
をＭとして、これらの比Ｌ／Ｍを０．８以上、０．９５
以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット、
工作機械、医療機器などに使用される超薄肉型の転がり
軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に、医療機器の一種であるＣＴスキ
ャナ装置の一例を示す。図示のようにＣＴスキャナ装置
では、Ｘ線管装置２０で発生したＸ線を、その強度分布
を一様ならしめるウェッジフィルター２１、強度分布を
制限するスリット２２を介して被写体２３に照射する。
被写体２３を通過したＸ線は検出器２４で受けられ、電
気信号に変換されて図示しないコンピュータに送られ
る。Ｘ線管装置２０、ウェッジフィルター２１、スリッ
ト２２、検出器２４などの各部品は、軸受２５を介して
固定架台２６に回転自在に支持された略円筒状の回転架
台２７に装着され、この回転架台２７の回転駆動によっ
て被写体２３の周囲を回転する。ＣＴスキャナ装置で
は、互いに対向させたＸ線管装置２０および検出器２４
の被写体２３まわりの回転運動により、被写体２３の検
査断面内のあらゆる点で全ての角度をカバーする投影デ
ータを得て、これらのデータから予めプログラムされた
再構成プログラムにより断層画像を得る。
【０００３】このＣＴスキャナ装置においては、固定架
台２６の内周面を被写体２３が入る程度の大径（概ね直
径１ｍ程度）に形成するため、固定架台２６と回転架台
２７の間の軸受部２５には、直径に対して断面が著しく
小さい、いわゆる超薄肉形転がり軸受が使用される。こ
の超薄肉形転がり軸受２５は、図６に示すように、内周
に軌道面１ｂ’を有する外方部材１’、外周に軌道面２
ｂ’を有する内方部材２’、内・外方部材２’・１’の
軌道面２ｂ’・１ｂ’間に介装した複数の転動体３’
（図示例ではボール）、転動体３’を円周方向で等配す
る保持器４’を具備する。
【０００４】超薄肉型転がり軸受のうち、ＰＣＤが５０
０ｍｍ以上に達するような大径軸受の保持器４’は、断
面円弧状に形成した例えば黄銅系の金属板（セグメン
ト）を溶接等でつなぎ合わせて環状に製作される。各セ
グメントには転動体３’を収容するためのポケットが形
成されており、このポケットに転動体３’を収容するこ
とによって各転動体３’が円周方向で等間隔に保持され
る。保持器４’のポケットと転動体３’の表面との間に
はポケット隙間があり、相互の運動に自由度をもたせる
ようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】小型の軸受では、保持
器の内周面や外周面のどちらも内方部材や外方部材とは
触れないようにしてあるので、保持器は転動体によって
のみ回転の案内をされる。一方、上記のような大径の超
薄肉型転がり軸受では、保持器４’の内周面を内方部材
２’の外周面に接触させるか、あるいは保持器４’の外
周面を外方部材１’の内周面に接触させて保持器４’の
回転を案内するようにしている。この場合、軸受の回転
中心と保持器の回転中心との間で芯ずれが大きくなるた
め、保持器の振れ回り量が大きくなり、これが要因とな
って騒音を生じる場合がある。
【０００６】また、内方部材や外方部材と保持器との接
触状態によっては、騒音レベルが増大する懸念もある。
【０００７】本発明は、超薄肉型転がり軸受の騒音レベ
ルを低下させ、音響特性を改善することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明では、内周に軌道面を有する外方部材と、外周に
軌道面を有する内方部材と、外方部材および内方部材の
軌道面間に介装された複数の転動体と、各転動体を円周
方向で等配する保持器とを備える超薄肉型転がり軸受に
おいて、上記転動体の直径と軸受のピッチ円直径との比
を０．０３以下とし、かつ上記保持器の半径方向厚さを
Ｌ、外方部材の内周面半径と内方部材の外周面半径の差
をＭとして、これらの比Ｌ／Ｍを０．８以上、０．９５
以下にした。
【０００９】このＬ／Ｍ値の範囲は従来品よりも大き
い。そのため、保持器４の半径方向の移動幅が従来品よ
りも制限され、これより保持器の回転中心が軸受の回転
中心に近づいて保持器４の半径方向の振れ回り量が小さ
くなるので、保持器の振れ回りによる騒音の発生を抑制
することが可能となる。
【００１０】保持器の半径方向厚さＬと転動体直径ＤB
との比Ｌ／ＤBは、０．４以上、０．５以下に設定する
のがよい。
【００１１】保持器の内周面および外周面のうち、何れ
か一方または双方に潤滑剤の溜り部を形成することによ
り、この溜り部に溜まった潤滑剤によって、保持器と内
方部材や外方部材との接触部に潤沢な油が供給される。
そのため、保持器とこれに接触する部材との間の摩擦に
起因する騒音の発生を抑えることができる。
【００１２】保持器を樹脂製にすることにより、金属製
の場合に比べて保持器が軽量化されるため、騒音レベル
のさらなる低減が可能となる。
【００１３】上記外方部材および内方部材のうち、何れ
か一方は、被写体の周囲を回転するＣＴスキャナ装置の
回転架台に、他方はＣＴスキャナ装置の固定架台にそれ
ぞれ固定することができ、これによりＣＴスキャナ装置
の回転架台が固定架台に対して回転自在に支持される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図４に基づいて説明する。
【００１５】図１は、超薄肉形転がり軸受の一例で、図
５に示すＣＴスキャナ装置に使用される軸受２５の断面
図である。この軸受２５は、内周に単列の軌道面１ａを
有するリング状の外方部材１と、外方部材１の内周側に
同心配置され、外周に単列の軌道面２ａを有するリング
状の内方部材２と、外方部材１および内方部材２の軌道
面１ａ、２ａ間に単列で介装された複数の転動体３と、
各転動体３を円周方向で等間隔に保持する保持器４と、
軸受の両端開口部を非接触で密封するシール装置５ａ、
５ｂとを主な構成要素とする。図面では、転動体３とし
てボールを例示しているが、ころを使用することもでき
る。
【００１６】この軸受２５は、ボール３の径（直径）Ｄ
Bとピッチ円径（直径）PCDとの比φを０．０３以下（φ
＝ＤB／PCD≦０．０３）とした超薄肉形転がり軸受であ
り、例えばボール直径は１／２インチ（１２．７ｍ
ｍ）、PCDは１０４１．４ｍｍ、両者の比φは０．０１
２に設定される。本発明は、主としてPCDが５００ｍｍ
〜１５００ｍｍ程度の大径軸受に適用されるものであ
る。
【００１７】外方部材１の一端側（図面右側）の端面に
は、取付け孔８が形成され、この取付け孔８に図示しな
いボルト等の締結手段をねじ込むことによって、外方部
材１が図５に示すＣＴスキャナ装置の回転架台２７に固
定される。内方部材２の他端側の端面にも同様に取付け
孔９が設けられており、この取付け孔９に図示しないボ
ルト等の締結手段をねじ込むことによって内方部材２が
固定架台２６に固定される。以上から、外方部材１が回
転架台２７と共に回転する回転部材となり、内方部材２
が非回転の固定部材となる。ＣＴスキャナ装置の構造に
よっては、上記とは逆に外方部材１を固定側、内方部材
２を回転架台２７と共に回転する回転側とすることもで
きる。
【００１８】保持器４は、従来の金属材料とは異なり、
樹脂材料で形成される。この樹脂製保持器４は、図２に
示すように、断面円弧状の複数の樹脂製セグメント４０
を円周方向でつなぎ合わせて環状にした分割型である。
図３に示すように、各セグメント４０の両端に形成した
凹状もしくは凸状嵌合部４４ａ、４４ｂを、結合相手と
なるセグメント端部の凸状もしくは凹状嵌合部４４ｂ、
４４ａに嵌合し、円周方向で互いに係合させることによ
って各セグメント４０が結合され、環状の保持器４が形
成される。図示例のセグメント４０は、環状体を円周方
向の複数箇所で分割した円弧形状をなす基部４１と、基
部４１から軸方向の一方に延びる柱部４２と、隣り合っ
た柱部４２間に設けられた複数のポケット４３ａ、４３
ｂとを備えている。
【００１９】図示例のポケット４３ａ、４３ｂは二種類
の形状を持っており、そのうちの一方はボール３の保持
機能（等配機能を含む）を有する第一ポケット４３ａ
で、他方はボール３の等配機能のみを有する第二ポケッ
ト４３ｂである。本実施形態の保持器４は、この二種類
のポケット４３ａ、４３ｂを円周方向に等間隔で交互に
備えている。
【００２０】図４（Ａ図はＢ図中のＡ方向から見た正面
図、Ｂ図は平面図である）に拡大して示すように、第一
ポケット４３ａは、例えば、対向面間で離間距離を開口
側ほど徐々に拡大させた一対のテーパ部ａ１、軸方向に
沿った一対のストレート部ａ２、およびボール３の曲率
よりもわずかに大きい曲率を持った凹状の球面部ａ３を
開口側から順次配置して構成される。テーパ部ａ１およ
びストレート部ａ２は、半径方向に延びる平坦面であ
る。ストレート部ａ２間の離間距離は、ボール３の直径
よりも僅かに小さく、従って、このストレート部ａ２に
よってボール３のポケット開口側への飛び出しが規制さ
れ、ボール３がポケット４３ａ内に保持される（ボール
の保持機能）。
【００２１】一方、第二ポケット４３ｂは、例えばボー
ル３の曲率よりも僅かに大きい曲率を持った凹状の球面
部ｂ１と、この球面部ｂ１から軸方向でかつ接線方向に
延びる一対の円筒部ｂ２とで構成される。この第二ポケ
ット４３ｂに収容されたボール３は軸方向に移動可能で
あり、従って、第二ポケット４３ｂは第一ポケット４３
ａのようなボール３の保持機能は有さず、ボール３を等
配する機能のみを有する。
【００２２】ポケット４３ａ、４３ｂへのボール３の収
容は、ポケット４３ａ、４３ｂの開口部からポケット奥
部側にボール３を押し込むことによって行われる。この
時、第一ポケット４３ａでは、テーパ部ａ１を押し広げ
ながらボール３を押し込む必要があるが、第二ポケット
４３ｂではそのような手間を必要としないので、保持器
４へのボール３の組込み工程を簡略化することができ
る。
【００２３】なお、上述したポケット４３ａ、４３ｂの
形状や構造は例示にすぎず、例えばポケットを単一形状
とするなど、軸受の使用条件等に応じて種々の形状、構
造のポケットを採用することができる。
【００２４】第一ポケット４３ａおよび第二ポケット４
３ｂの何れにおいてもボール３表面とポケット内面との
間にはポケット隙間があり、軸受の回転中は、ポケット
隙間の存在によって保持器４がボール３に対して半径方
向に相対移動する。この相対移動に伴い、保持器４が内
方部材２の外周面２ｂや外方部材１の内周面１ｂの何れ
か一方に接触し、保持器４の回転が案内される。本実施
形態では、保持器４の外周面４５が外方部材１の内周面
１ｂに接触する場合を例示しており、この場合、保持器
４は、外方部材１との接触により外方部材１から駆動力
を受けて回転する。
【００２５】本発明では、保持器４の半径方向厚さＬ
と、外方部材１の内周面１ｂ半径および内方部材２の外
周面２ｂ半径の差で表される空間寸法Ｍとの比Ｌ／Ｍが
０．８以上で０．９５以下となるように設定される
（０．８≦Ｌ／Ｍ≦０．９５）。従来品では、このＬ／
Ｍは０．５〜０．７程度に設定されていたが、本発明で
はこのＬ／Ｍ値を従来品よりも大きく設定して保持器４
の半径方向の移動幅を制限することとした。これによ
り、保持器４の回転中心が軸受の回転中心に近づくた
め、保持器４の半径方向の振れ回り量が小さくなり、保
持器４の振れ回りに起因した騒音の発生を抑制して音響
特性の改善を図ることが可能となる。保持器４を上記の
ように樹脂製とした場合、保持器４自体の軽量化が図ら
れるため、騒音レベルの低下により有効となる。
【００２６】ここでＬ／Ｍを上記範囲内に設定したの
は、Ｌ／Ｍが０．８より小さいと、保持器４の振れ回り
抑制効果を十分に得ることができないために音響特性の
改善効果が得られず、また、Ｌ／Ｍが０．９５よりも大
きいと、保持器４が外方部材１に頻繁に接触することと
なり、当該接触部の潤滑性に支障を来すおそれがあるか
らである。
【００２７】ここで保持器４の半径方向厚さＬは、ボー
ル３の直径ＤBに対して０．４〜０．５の割合（０．４
≦Ｌ／ＤB≦０．５）になるよう設定するのが望ましい
（従来品では、Ｌ／ＤBは０．４よりも小さい）。
【００２８】上記音響対策の一環として、本発明では、
保持器外周面４５のポケット４３ａ、４３ｂ周辺部に、
グリース等の潤滑剤を溜めるための溜り部４７が形成さ
れる。この溜り部４７は、ポケット４３ａ、４３ｂ周辺
の保持器外周面４５を部分的に凹ませることによって形
成され、図４では、ポケット４３ａ、４３ｂの全領域を
含む形で保持器４の軸方向全長にわたって形成した溜り
部４７を例示している。この溜り部４７は、保持器４の
内・外周面４６、４５のうちで、少なくとも内方部材２
や外方部材１と接触する側の周面に形成される。従っ
て、本実施形態のように保持器４を外方部材１に接触さ
せて保持器４を回転させる場合は、上記のように少なく
とも保持器４の外周面４５に溜り部４７が形成され、反
対に保持器４を内方部材２に接触させる際には、少なく
とも保持器４の内周面４６に溜り部４７が形成される。
なお、何れの場合においても、保持器４の内・外周面４
６、４５の双方に溜り部４７を形成しても構わない。
【００２９】この溜り部４７には、軸受の回転中に潤滑
剤としてのグリースが溜まるため、保持器４の外周面４
５と外方部材１の内周面１ｂとの接触時には、両者の接
触部、さらには軌道面１ａ、２ａに潤沢な油が供給され
る。従って、.保持器４とこれに接触する部材（本実施
形態では外方部材１）との間の接触、あるいはボール３
と軌道面１ａ、２ａとの接触に起因する騒音の発生を抑
えることができ、音響特性が改善される。
【００３０】以上の説明では、保持器４の外周面４５を
外方部材１の内周面１ｂに接触させることによって保持
器４の回転を案内しているが、本発明は保持器４の内周
面４６を内方部材２の外周面２ｂに接触させて保持器４
の回転を案内する場合にも同様に適用することができ
る。この場合、上述の通り、溜り部４７は少なくとも保
持器４の内周面４６に形成される（さらに外周面４５に
形成してもよい）。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、Ｌ／Ｍ値を従来品より
も大きく設定して保持器の半径方向の移動量を制限して
いるので、保持器の回転中心が軸受の回転中心に近づ
き、保持器の振れ回りによる騒音の発生を抑制して音響
特性を改善することができる。
【００３２】保持器の内周面および外周面のうち、何れ
か一方または双方に潤滑剤の溜り部を形成することによ
り、この溜り部に溜まった潤滑剤によって、保持器と内
方部材や外方部材との接触部に十分な油が供給される。
従って、両者間の摩擦に起因する騒音の発生が抑制され
る。
【００３３】以上のように音響特性を改善した超薄肉型
転がり軸受をＣＴスキャナ装置に使用することにより、
測定時の騒音によって被写体（患者）が受けるストレス
を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる超薄肉型転がり軸受の断面図で
ある。
【図２】保持器の正面図である。
【図３】保持器を構成するセグメントの展開平面図であ
る。
【図４】保持器ポケットを拡大して示すもので、（Ａ）
図は（Ｂ）図中のＡ矢視図、（Ｂ）図は展開平面図であ
る。
【図５】ＣＴスキャナ装置の断面図である。
【図６】転がり軸受（玉軸受）の断面図である。
【符号の説明】
１ 外方部材 １ａ 軌道面 １ｂ 内周面 ２ 内方部材 ２ａ 軌道面 ２ｂ 外周面 ３ 転動体（ボール） ４ 保持器 ４３ａ 第一ポケット ４３ｂ 第二ポケット ４５ 外周面 ４６ 内周面 ４７ 溜り部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/56 Ｆ１６Ｃ 33/56 33/58 33/58 33/66 33/66 Ｚ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内周に軌道面を有する外方部材と、外周
    に軌道面を有する内方部材と、外方部材および内方部材
    の軌道面間に介装された複数の転動体と、各転動体を円
    周方向で等配する保持器とを備える超薄肉型転がり軸受
    において、 上記転動体の直径と軸受のピッチ円直径との比が０．０
    ３以下であり、かつ上記保持器の半径方向厚さをＬ、外
    方部材の内周面半径と内方部材の外周面半径の差をＭと
    して、これらの比Ｌ／Ｍが０．８以上、０．９５以下で
    あることを特徴とする超薄肉型転がり軸受。
  2. 【請求項２】 保持器の半径方向厚さＬと転動体直径Ｄ
    Bとの比Ｌ／ＤBを０．４以上、０．５以下にした請求項
    １記載の超薄肉型転がり軸受。
  3. 【請求項３】 保持器の内周面および外周面のうち、何
    れか一方または双方に潤滑剤の溜り部を形成した請求項
    １記載の超薄肉型転がり軸受。
  4. 【請求項４】 保持器が樹脂製である請求項１〜３何れ
    か記載の超薄肉型転がり軸受。
  5. 【請求項５】 上記外方部材および内方部材のうち、何
    れか一方が、被写体の周囲を回転するＣＴスキャナ装置
    の回転架台に、他方がＣＴスキャナ装置の固定架台にそ
    れぞれ固定される請求項１〜４何れか記載の超薄肉型転
    がり軸受。
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