JP2002206554A - ベアリングユニット及びそれを用いた駆動装置、回転円板支承装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小さな予圧で大きな外力に対応でき、
有効に予圧を保持することができる。 【構成】 一定間隔を開けて並行に配置された第１と第
２のベアリング１、２と、これらベアリングにアキシァ
ル方向の予圧を与える予圧部材と、前記ベアリング１と
２の外側に位置する外筒体４とを備え、前記予圧部材は
楔作用部材とその楔作用部材に加圧力を与える弾性部材
８とからなり、前記加圧力の方向とは逆の方向の外力に
対しては前記楔作用部材の楔作用が働くことにより、前
記外力の影響を打ち消すないしは低減するベアリングユ
ニット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、２個以上のラジアル
ベアリングを並行に配置してなるベアリングユニット、
特に予圧をかける機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】 ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）装
置のスピンドル軸受などはスピンドルを非常に安定かつ
高い精度で軸承しなければならいので、２個のラジアル
ベアリング（以下ベアリングという）を並行に配置し、
どちらかか一方のベアリングに予圧をかける構造などが
採用されていた。図１１により従来の予圧をかける構造
のベアリングユニットについて説明すると、第１のベア
リング１と第２のベアリング２は一定間隔をもって互い
に並行に配置される。これらベアリングは通常のもので
あり、第１のベアリング１はシャフト３が圧入された内
輪１ａ、外筒体４に圧入された外輪１ｂ及び転動体とし
ての複数のボール１ｃからなる。また、第２のベアリン
グ２はシャフト３がすきまバメされた内輪２ａ、外筒体
４に圧入された外輪２ｂと転動体としての複数のボール
２ｃからなる。これらボールを保持する保持器などにつ
いては図示するのを省略してある。

【０００３】 ここで第２のベアリング２の内輪２ａと
シャフト３とがすきまバメ２ｄとなっているのは、双方
のベアリングの内、外輪ともシャフト、外筒体に圧入で
きれば良いのであるが、実際上は難しいために、後で組
み込むベアリングの内輪、外輪の一方又は双方をすきま
バメにせざるを得ない。この明細書で言うすきまバメ２
ｄとは、アキシァル方向のさほど大きくない力で内輪又
は外輪がシャフト又は外筒体に対して移動できる程度に
接触ないしは幾分隙間をもつ位置関係にあることを言
う。前記予圧をかけるために、第１と第２のベアリング
１、２間にコイルバネ５が備えられる。単一のコイルバ
ネ５はその中央をシャフト３が挿通する形で設けられ、
それぞれの端は第１と第２のベアリング１、２の内輪１
ａ、２ａに当接している。コイルバネ５は自然の状態に
比べて収縮されており、内輪１ａと２ａ間に加圧力を与
える。この加圧力がすきまバメされた内輪２ａにアキシ
ァル方向の定圧予圧を与え、第２のベアリング２がシャ
フト３に対してガタつくのを防止する。

【０００４】 予圧方法としてはこの定圧予圧の他に定
位置予圧がある。この方法は図１２に示すようにベアリ
ング２のすきまバメされた内輪２ａをシャフト３に接着
剤Ａｄで固着するものである。これは内輪２ａとシャフ
ト３との間の微小な空隙に接着剤を注入して硬化させ、
固定することにより、ベアリング２がガタつかないよう
にしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 図１１の予圧構造は
コイルバネを利用しているので組み立ては容易である
が、コイルバネ５のバネ定数を大きくできず、剛性が低
いために、アキシァル方向の比較的小さな力でもガタ付
くことがあり、精密な回転精度の要求されるスピンドル
軸受、ボールネジの送り機構、ターンテーブルの回転ガ
イド、産業機器のシャフトのガイドなどの用途では問題
が生じる場合がある。また、図１２の定位置予圧の場合
には高い剛性は得られるものの、接着剤によるために保
持強度が不足し、また脱脂工程、塗布工程、不要部分の
拭き取り工程、紫外線照射による乾燥工程などを行わな
ければならず、作業が煩雑であるばかりでなく、時間を
要する。さらにまた、接着剤のベーパーによる作業環境
などの問題や、馴染み磨耗により予圧が減少してバネ定
数が低下し、共振点が変動してしまうなど種々の問題が
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 この発明の請求項１は
前記課題を解決するため、一定間隔を開けて並行に配置
された第１と第２のベアリングと、これらベアリングに
アキシァル方向の予圧を与える予圧部材と、前記ベアリ
ングの外側に位置する外筒体とを備えたベアリングユニ
ットにおいて、前記予圧部材は楔作用部材とこの楔作用
部材に加圧力を与える弾性部材とからなり、前記加圧力
の方向とは逆の方向の外力に対しては前記楔作用部材の
楔作用が働くことにより、前記外力の影響を打ち消すな
いしは低減するベアリングユニットを提供する。

【０００７】 この発明の請求項２は前記課題を解決す
るため、請求項１において、前記楔作用部材が、前記ベ
アリングのアキシァル方向に対して所定の傾斜をもつ環
状テーパー面を有する環状テーパー部材と、この環状テ
ーパー部材と前記弾性部材間に配置されて前記弾性部材
の加圧力により前記環状テーパー部材の環状テーパー面
に押しつけられた加圧仲介部材とからなるベアリングユ
ニットを提供する。

【０００８】 この発明の請求項３は前記課題を解決す
るため、請求項１又は請求項２において、前記加圧仲介
部材が、複数のボール又は円環状部材からなることを特
徴とするベアリングユニットを提供する。

【０００９】 この発明の請求項４は前記課題を解決す
るため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの外輪は前記外筒体にしまりバメさ
れ、前記ベアリングの内の一方の内輪はシャフトにすき
まバメされ、他方の内輪は前記シャフトにしまりバメさ
れており、前記予圧部材が前記第１と第２のベアリング
間に設けられ、前記楔作用部材の底部が前記一方の内輪
に当接し、前記弾性部材の一端が前記他方の内輪に当接
することにより、前記一方の内輪に予圧を与えるベアリ
ングユニットを提供する。これは図１に示した実施例に
対応する。

【００１０】 この発明の請求項５は前記課題を解決す
るため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメさ
れ、前記ベアリングの内の一方の外輪は外筒体にすきま
バメされ、他方の外輪は前記外筒体にしまりバメされて
おり、前記予圧部材が前記第１と第２のベアリングとの
間に設けられ、前記楔作用部材の底部が前記一方の外輪
に当接し、前記弾性部材の一端が前記他方の外輪に当接
することにより、前記一方の外輪に予圧を与えるベアリ
ングユニットを提供する。これは図５に示した実施例に
対応する。

【００１１】 この発明の請求項６は前記課題を解決す
るため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの外輪は外筒体にしまりバメされ、
前記ベアリングの内の一方の内輪はシャフトにすきまバ
メされ、他方の内輪は前記シャフトにしまりバメされて
おり、前記予圧部材が前記第１のベアリングの前記第２
のベアリングとは反対方向であるアキシァル外方向に備
えられ、前記楔作用部材の底部が前記一方の内輪に当接
し、前記弾性部材の一端が前記シャフトに固定された補
助部材に当接することにより、前記一方の内輪に予圧を
与えるベアリングユニットを提供する。これは図６に示
した実施例に対応する。

【００１２】 この発明の請求項７は前記課題を解決す
るため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメさ
れ、前記ベアリングの内の一方の外輪は外筒体にすきま
バメされ、他方の外輪は前記外筒体にしまりバメされて
おり、前記予圧部材が前記第１のベアリングの前記第２
のベアリングとは反対方向であるアキシァル外方向に備
えられ、前記楔作用部材の底部が前記一方の外輪に当接
し、前記弾性部材の一端が前記シャフトに固定された補
助部材に当接することにより、前記第１のベアリングの
外輪に予圧を与えることを特徴とするベアリングユニッ
トを提供する。これは図７に示した実施例に対応する。

【００１３】 この発明の請求項８は前記課題を解決す
るため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの外輪は前記外筒体にしまりバメさ
れ、前記ベアリングの内輪はシャフトにすきまバメさ
れ、前記一対の楔作用部材が前記弾性部材を共通にして
前記第１と第２のベアリング間に設けられ、それぞれの
前記楔作用部材の底部がそれぞれの前記内輪に当接する
ことにより、前記双方の内輪に予圧を与えるベアリング
ユニットを提供する。これは図１に示した実施例の変形
例に対応する。

【００１４】 この発明の請求項９は前記課題を解決す
るため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメさ
れ、前記ベアリングの外輪は外筒体にすきまバメされ、
前記一対の楔作用部材が前記弾性部材を共通にして前記
第１と第２のベアリング間に設けられ、それぞれの前記
楔作用部材の底部がそれぞれの前記外輪に当接すること
により、前記双方の外輪に予圧を与えるベアリングユニ
ットを提供する。これは図５に示した実施例の変形例に
対応する。

【００１５】 この発明の請求項１０は前記課題を解決
するため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの外輪は外筒体にしまりバメされ、
前記ベアリングの内輪はシャフトにすきまバメされ、前
記予圧部材が前記第１のベアリングと前記第２のベアリ
ングのアキシァル外方向にそれぞれ備えられ、それぞれ
の前記予圧部材の前記楔作用部材の底部が前記それぞれ
の内輪に当接し、それぞれの前記弾性部材の一端が前記
シャフトに固定されたそれぞれの補助部材に当接するこ
とにより、前記双方の内輪に予圧を与えるベアリングユ
ニットを提供する。これは図６に示した実施例の変形例
に対応する。

【００１６】 この発明の請求項１１は前記課題を解決
するため、請求項１ないしは請求項３のいずれかにおい
て、前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメさ
れ、前記ベアリングの外輪は外筒体にすきまバメされ、
前記予圧部材が前記第１のベアリングと前記第２のベア
リングのアキシァル外方向にそれぞれ備えられ、それぞ
れの前記予圧部材の前記楔作用部材の底部が前記それぞ
れの外輪に当接し、それぞれの前記弾性部材の一端が前
記シャフトに固定された補助部材に当接することによ
り、前記双方の外輪に予圧を与えるベアリングユニット
を提供する。これは図７に示した実施例の変形例に対応
する。

【００１７】 この発明の請求項１２は前記課題を解決
するため、請求項１ないし請求項１１のいずれかのベア
リングユニットを用いた駆動装置において、前記ベアリ
ングユニットの外筒体はその外周面に弧状の環状凹部を
備えると共に、その環状凹部に合った弧状の面をもった
部材を備え、その部材に沿って前記ベアリングユニット
を駆動、又は前記ベアリングユニットにより前記部材を
駆動する駆動装置を提供する。これは図８に示した応用
例に対応する。

【００１８】 この発明の請求項１３は前記課題を解決
するため、請求項１ないし請求項１１のいずれかのベア
リングユニットを用いた駆動装置において、巻線を一定
ピッチで密に巻いてなる熱処理されたコイルがシャフト
に巻かれており、前記ベアリングユニットを３個以上を
ほぼ等間隔で前記コイルの周囲に配置すると共に、それ
らベアリングユニットの各シャフトを機械的に結合し、
前記外筒体はその外周面に環状溝を備え、各ベアリング
ユニットはその環状溝で前記コイルの巻線に沿って螺回
することにより直線駆動する駆動装置を提供する。これ
は図９に示した応用例に対応する。

【００１９】 この発明の請求項１４は前記課題を解決
するため、請求項１３において、前記コイルの巻線は直
径の大きな巻線とそれよりも直径の小さな巻線とからな
り、前記直径の大きな巻線と巻線の間に前記直径の小さ
な巻線が１本以上存在する駆動装置を提供する。これは
図９に示した応用例に対応する。

【００２０】 この発明の請求項１５は前記課題を解決
するため、請求項１ないし請求項１１のいずれかのベア
リングユニットを用いた回転円板支承装置において、前
記ベアリングユニットを２個以上をほぼ等間隔で仮想円
上に配置し、前記ベアリングユニットの前記外筒体で回
転する回転円板状部材の外周面を支承する回転円板支承
装置を提供する。これは図１０に示した応用例に対応す
る。

【００２１】 この発明の請求項１６は前記課題を解決
するため、請求項１５において、前記回転円板状部材が
ターンテーブルである回転円板支承装置を提供する。こ
れは図１０に示した応用例に対応する。

【００２２】

【発明の実施の形態及び実施例】 先ずこの発明の基本
的な考え方は、予圧を与えるベアリングの内輪又は外輪
に楔作用をもつ部材を介して弾性部材のもつ加圧力を与
え、その加圧力の方向と逆の方向の外力に対しては前記
楔作用が働いて前記内輪又は外輪が実質的に動かないよ
うにしたものである。

【００２３】 図１により、本発明の一実施例について
説明する。先ず、図１において、図９及び図１０で示し
た記号については相当する部材を示すものとする。図１
は部分的な断面を示し、鎖線を描いていないが、ボール
とシャフトを除いて他の部材は断面を示す。ベアリング
１、２は図１１、図１２に示したものと同様なものであ
り、ベアリング２の内輪２ａとシャフト３との間がすき
まバメＸになっており、他方の内輪１ａと外輪１ｂ、２
ｂの双方はそれぞれシャフト３、外筒体４に圧入され、
しまりバメＹの関係にある。ここで、外筒体４は中央部
が内側方向に肉厚になっており、その肉厚部４ａは第１
と第２のベアリング１、２間の間隔を一定にする役割を
果たす。

【００２４】 ベアリング１と２との間に配置された予
圧部材は、前述の楔作用を行う楔作用部材と弾性体とし
てのコイルバネ８からなり、この実施例では前記楔作用
部材が環状テーパー部材６と加圧仲介部材となる複数の
ボール７とからなる。環状テーパー部材６は、平坦で中
央にシャフトの直径よりも大きな直径の貫通穴をもつ環
状外側底面６ａ、背の低い円筒状外面６ｂ、内側に形成
された環状テーパー面６ｃ、環状外側底面６ａよりも小
さな環状内側底面６ｄからなる。環状テーパー面６ｃは
アキシァル方向に対してある角度、例えば金属材料から
なる場合には４〜８度の傾斜を持ち、シャフト３とで楔
形空間９を形成する。この楔形空間９に複数のボール７
が配置され、各ボール７とベアリング１の内輪１ａとの
間に圧縮されたコイルバネ８がそれぞれ配置され、各コ
イルバネ８が対応するボール７に所定の加圧力を与え
る。なお、ボール７が回転できるように一定間隔で保持
する保持器が備えられているが、これはボールベアリン
グの通常の保持器と同じ構造であるので、図１では図示
するのを省略している。

【００２５】 次に図２によりこのベアリングユニット
の組み立ての１例について説明する。図２において図１
に示した記号と同一の記号は相当する部材を示すものと
する。先ず図２（Ａ）に示すように、第１のベアリング
１の外輪１ｂを外筒体４の図面右側に圧入してしまりバ
メＹとする。その圧入は外輪１ｂの側面が外筒体４の肉
厚部４ａに当接するまで行われる。次に図２（Ｂ）に示
すように、環状テーパー部材６と保持器１０に保持され
たボール７と各弾性体８とを組み込む。実際には図２
（Ｂ）を９０度右側に回転させた状態、つまり水平面に
ベアリング１を載置した状態で環状テーパー部材６と保
持器１０に保持されたボール７と各弾性体８との組み込
みが行われる。図３及び図４により後で詳しく説明する
が、保持器１０はボール７と弾性体８を保持する構造に
なっており、また潤滑剤として用いているグリースなど
の粘性作用も手伝って、予めボール７と弾性体８と保持
器１０とは環状テーパー部材６の環状テーパー面６ｃに
付いているので、シャフト３の挿通する中央孔を合わせ
てこれらからなる予圧部材を第１のベアリング１上に組
み込みは容易である。

【００２６】 次に図２（Ｃ）に示すように、第２のベ
アリング２の外輪２ｂを外筒体４の図面左側から外輪２
ｂの側面が外筒体４の肉厚部４ａに当接するまで圧入し
てしまりバメＹとする。この状態では弾性体８は圧縮さ
れた状態になり、ボール７及び環状テーパー部材６を介
してアキシャル方向の加圧力を内輪２ａに常時与える。
ここで第２のベアリング２の内輪２ａの内径は第１のベ
アリング１の内輪１ａの内径よりも若干大きくなってお
り、シャフト３としばりバメＹにならないようになって
いる。また、図２（Ｃ）−（Ｅ）では保持器１０を図示
するのを省略している。次に図２（Ｄ）でシャフト３を
第２のベアリング２の内輪２ａ側から挿入し、第１のベ
アリング１の内輪１ａに圧入し、同図（Ｅ）に示すよう
にシャフト３の先端部分を内輪１ａの反対側から突出さ
せる。第２のベアリング２の内輪２ａとシャフト３との
間はすきまバメＸとなるので、内輪２ａにほとんど力を
与えずにシャフト３を組み込むことができ、したがって
予圧部材にもシャフト３の組み込み時に大きな外力はか
からず、予圧部材が損傷を受けることはない。

【００２７】 保持器１０の１例を図３及び図４により
説明する。この保持器１０は上面から見た形を示す図３
（Ａ）から分かるように、９０度間隔で４個のボール７
と弾性体としてのコイルバネ８とを保持する４個の保持
穴１０ａを備える。各保持穴１０ａはシャフト３の直径
よりも径の大きな中央孔Ｚを臨む面と、その放射外方向
の面は開いており、ボール７を各保持穴１０ａに納めた
ときボール７の一部分が内外に突出するようになってい
る。つまり保持器１０の外面は底に向かって径の小さく
なるテーパー面になっており、そのテーパー面からボー
ル７の一部分が外側に突出するようになっている。

【００２８】 同様に、ボール７を各保持穴１０ａに納
めたときボール７の一部分が中央孔Ｚに突出するように
なっている。そして、中央孔Ｚに突出したボール７の一
部分はシャフト３が嵌入されたときシャフト３に当接
し、保持器１０のテーパー面から突出するボール７の一
部分は環状テーパー部材６の環状テーパー面６ｃに当接
する。コイルバネ８は、各保持穴１０ａ内でボール７上
に載せられたときその一部分が保持穴１０ａから突出す
る。コイルバネ８のこの突出する部分が、図１及び図２
のように組み込まれたときに圧縮され、ボール７と環状
テーパー部材６を介してアキシャル方向の加圧力を内輪
２ａに与える。したがって、その加圧力によって環状テ
ーパー部材６の環状外側底面６ａはベアリング２の内輪
２ａの側面に押しつけられ、同時に内輪２ａに予圧を与
える。ここで特に図示しないが、潤滑性能を高めるため
に、各保持穴１０ａにはグリスなどが塗布されており、
そのグリースにより各保持穴１０ａ内からボール７とコ
イルバネ８とが簡単に脱落しないようになっているのが
好ましい。

【００２９】 次に、このベアリングユニットの動作に
ついて説明する。外からの回転力によりシャフト３が回
転すると、ベアリング１の内輪１ａはシャフト３にしま
りバメＹされており、ベアリング２の内輪２ａはシャフ
ト３にすきまバメＸされているが予圧機構で予圧されて
いるので、双方の内輪１ａ、２ａはシャフト３と一緒に
回転する。このとき当然に、内輪１ａにその弾性力で当
接しているコイルバネ８は内輪１ａと一緒に回転し、ま
た内輪２ａに当接されている環状テーパー部材６も内輪
１ａと一緒に回転する。

【００３０】 このような回転動作を行っているとき
に、シャフト３又は外筒体４に外力が働き、その外力の
一部分又は全部がベアリング２をベアリング１方向に動
かそうというアキシアル方向の力である場合、内輪２ａ
とシャフト３との間はすきまバメＸであるので、内輪２
ａは内輪１ａ方向にずれようとする。これに伴い、環状
テーパー部材６も内輪１ａ方向にずれようとするが、ボ
ール７は環状テーパー面６ｃとシャフト３とにより形成
された楔形空間９にあるので、相対的に環状テーパー部
材６とボール７とが楔形空間９の先細りとなる方向には
動くことはできない。つまり、環状テーパー部材６はコ
イルバネ８の弾性力の方向とは逆の方向には動くことが
できないので、大きな外力が作用しても比較的小さな予
圧で内輪２ａをシャフト３に対して一定の状態に保持で
きる。

【００３１】 次に、図示していないがこの実施例の変
形例について説明する。第１のベアリング１の内輪１ａ
もシャフト３に対してすきまバメされている場合には、
弾性部材であるコイルバネ８の他端側にも加圧仲介部材
である別のボールと別の環状テーパー部材とを配置し、
その別の環状テーパー部材の底部を内輪１ａに当接させ
ることにより内輪１ａにも予圧を与えることができ、別
のボールと別の環状テーパー部材との楔作用が前述と同
じように働くので、図１の右側から第１のベアリング１
に外力が加えられた場合にも悪影響はほとんど無い。

【００３２】 次に図５により第２の実施例について説
明する。この実施例は、第１の実施例が第２のベアリン
グの内輪に予圧をかけたのに対し、第２のベアリングの
外輪に予圧をかけるものである。図５に示す記号で図１
に示した記号と同じものは図１の部材に相当する部材を
示すものとする。ベアリング１、２それぞれの内輪１
ａ、２ａとシャフト３とはしまりバメＹになっており、
またベアリング１の外輪１ｂと外筒体４とはしまりバメ
Ｙ、ベアリング２の外輪２ｂと外筒体４とはすきまバメ
Ｘとなっている。

【００３３】 環状テーパー部材６は、第２のベアリン
グ２の内輪２ａに接触しないように、内輪２ａの外径よ
りも大きな内径の中央孔Ｚ’を有すると共に、外筒体４
の内径よりも小さな外径をもつ。そして、環状テーパー
部材６はその外面にシャフト３に対してある角度の傾斜
をもつ環状テーパー面６ｃ’を有し、その環状テーパー
面６ｃ’と外筒体４の内面との間に楔状空間９を形成す
る。環状テーパー部材６の環状外側底面６ａは外輪２ｂ
の側面に当接する。図示しないが、前述のような保持器
により保持された複数のボール７とこれらのそれぞれに
対応するコイルバネ８は、環状テーパー面６ｃ’と外筒
体４の内面との間に形成された楔状空間９に納められ、
コイルバネ８の一端は第１のベアリング１の外輪１ｂの
側面に当接する。

【００３４】 この実施例でもコイルバネ８は圧縮され
た状態になっているので、その加圧力は楔作用部材を構
成するボール７及び環状テーパー部材６を介して第２の
ベアリング２の外輪２ｂの側面に予圧を与える。予圧部
材を構成するこれら環状テーパー部材６とボール７とコ
イルバネ８はベアリング１と２の外輪１ｂと２ｂ、外筒
体４と一緒に回転する。この実施例においても、シャフ
ト３又は外筒体４に外力が働くとき、外輪２ｂは外輪１
ｂ方向にずれようとし、これに伴い、環状テーパー部材
６も外輪１ｂ方向にずれようとするが、ボール７は環状
テーパー面６ｃ’と外筒体４とにより形成された楔形空
間９にあるので、相対的に環状テーパー部材６とボール
７とが楔形空間９の先細りとなる方向には動くことはで
きない。つまり、環状テーパー部材６はコイルバネ８の
弾性力の方向とは逆の方向には動くことができないの
で、大きな外力が作用しても比較的小さな予圧で外輪２
ｂを外筒体４に対して一定の状態に保持できる。

【００３５】 図示していないがこの実施例の変形例に
ついて説明する。第１のベアリング１の外輪１ｂも外筒
体４に対してすきまバメされている場合には、弾性部材
であるコイルバネ８の他端側にも加圧仲介部材である別
のボールと別の環状テーパー部材とを配置し、その別の
環状テーパー部材の底部を外輪１ｂに当接させることに
より外輪１ｂにも予圧を与えることができ、別のボール
と別の環状テーパー部材との楔作用が前述と同じように
働くので、図１の右側から第１のベアリング１に外力が
加えられた場合にも悪影響はほとんど無い。

【００３６】 次に図６により第３の実施例について説
明する。この実施例は、第１と第２の実施例が第１と第
２のベアリングの間に予圧部材を設けたのに対し、第２
のベアリングの内輪２ａの外側に予圧部材を配置して、
外側から予圧をかけたものである。図６に示す記号で図
１に示した記号と同じものは図１の部材に相当する部材
を示すものとする。図６において記号１０はシャフト３
に固定された補助部材である。この補助部材１０はシャ
フト３に対して通常の圧入、接着又はネジ止めどの方法
で固定される。ベアリング２の内輪２ａと補助部材１０
との間隔は、コイルバネ８が所定の加圧力を与える程度
にコイルバネ８を圧縮させる距離である。他については
第１の実施例とほぼ同じであるので省略するが、図１と
の組み合わせにしても良い。この予圧部材の働きは前記
実施例と同様であるので説明を省略する。

【００３７】 図示していないがこの実施例の変形例に
ついて説明する。第１のベアリング１の内輪１ａもシャ
フト３に対してすきまバメされている場合には、第１の
ベアリング１の外側、つまり図６における右側にも前述
と同様な別の加圧部材と別の補助部材とを備えることに
より、内輪１ａにも予圧を与えることができ、別の加圧
部材と別の補助部材による楔作用が前述と同じように働
く。

【００３８】 次に図７により第４の実施例について説
明する。この実施例は、第３の実施例が第２のベアリン
グの内輪２ａの外側から予圧をかける構造であったのに
対し、第２のベアリングの外輪の外側に予圧部材を配置
して、外側から予圧をかけたものである。図７に示す記
号で図５に示した記号と同じものは図５の部材に相当す
る部材を示すものとする。図７において記号１０はシャ
フト３に固定された補助部材である。この補助部１０は
大きさを除いて図６に示した補助部１０と同じであり、
その直径は外筒体４の内径よりも若干小さく、補助部１
０が外筒体４に接触しないようになっている。この予圧
部材の働きも前記実施例と同様であるので説明を省略す
る。

【００３９】 図示していないがこの実施例の変形例に
ついて説明する。第１のベアリング１の外輪１ｂも外筒
体４に対してすきまバメされている場合には、第１のベ
アリング１の外側、つまり図６における右側にも前述と
同様な別の加圧部材と別の補助部材とを備えることによ
り、外輪１ｂにも予圧を与えることができ、別の加圧部
材と別の補助部材による楔作用が前述と同じように働
く。

【００４０】 次に図８により本発明に係るベアリング
ユニットの適用例について説明する。このベアリングユ
ニットＢＵが図１に示したベアリングユニットと異なる
ところは、外筒体４の中央部の外側全周に円弧状に凹ん
でいる環状凹部４ｂを備えている点であり、他の構造は
同じである。このベアリングユニットＢＵは円弧状凹部
４ｂの円弧とほぼ等しい円弧となる径をもつガイドシャ
フト１１上を走行させたり、又はそのガイドシャフト１
１を送る働きを行う。図８ではガイドシャフト１１を１
本示しただけであるが、上下に配置された２本のガイド
シャフト１１でベアリングユニットを挟んで走行させ、
シャフト３に結合される図示しない部材を往復運動させ
ることもできる。また、ガイドシャフト１１を一対以上
のベアリングユニットＢＵで挟んで、ガイドシャフト１
１を直線運動させることもできる。さらにまた、ガイド
シャフト１１を平面上に複数本配置し、シャフト３によ
り連結された複数のベアリングユニットＢＵをそれぞれ
のガイドシャフト１１上を安定に走行させることもでき
る。

【００４１】 次に図９により本発明に係るベアリング
ユニットの別の適用例について説明する。この応用例
は、図８に示したベアリングユニットＢＵ一対と１個と
を１８０度間隔でガイドシャフト１１の周りに配置して
直線駆動装置としたものである。ガイドシャフト１１は
シャフト１１ａに一定ピッチで巻線１２を巻いたものか
らなる。巻線１２は直径の大きな巻線１２ａと小さな巻
線１２ｂとからなり、これらが交互に一定ピッチで互い
に密に巻かれている。これら巻線、特に直径の大きな巻
線１２ａは予め熱処理されており、その硬度は十分に大
きい。ベアリングユニットＢＵの外筒体４の円弧状凹部
４ｂの円弧は巻線１２ａの断面の円弧とほぼ等しくなっ
ており、一対のベアリングユニットＢＵ間の間隔は、外
筒体４の円弧状凹部である環状溝４ｂの円弧と巻線１２
ａの円弧とがほぼ一致する寸法に合わされている。この
ような間隔で一対のベアリングユニットＢＵが固定され
た共通のシャフト３と１個のベアリングユニットＢＵが
固定されたシャフト３’とは、背の低い円筒状のハウジ
ング１３の両方の側壁に１８０度の間隔で固定され、ユ
ニットＵを構成する。

【００４２】 従来の係るタイプの直線駆動装置ではガ
イドシャフトに一定のピッチで溝を形成し、その溝に沿
ってボールを走行させることにより、ハウジングを直線
駆動させていたので、ガイドシャフトの硬度は高くなけ
ればならず、したがって熱処理を施したガイドシャフト
を用いていた。しかし、熱処理を行うと真っ直ぐなシャ
フトでも熱によって撓んでしまい、それを真っ直ぐにす
るにはかなりの時間と費用がかかり、コストが大幅に高
くならざるを得なかった。したがって、この実施例では
熱処理を行っていない真っ直ぐなシャフト１１ａに、前
述のような少なくとも熱処理のなされた直径の大きな巻
線１２ａと小さな巻線１２ｂとを交互に一定ピッチで互
いに密に巻いたものをガイドシャフト１１としている。
そして、熱処理のなされた直径の大きな巻線１２ａによ
り形成される円弧状の山にベアリングユニットＢＵの外
筒体４の円弧状凹部である環状溝４ｂを合わせて螺回さ
せているので、熱処理していないシャフト１１ａでも全
く磨耗することはなく、熱処理の施された巻線１２ａの
硬度は高いので、従来構造ものと遜色のない耐磨耗性を
もつ直線駆動装置を得ることができる。なお、巻線１２
ａと巻線１２ｂはコイルバネを形成するのに用いられる
市販の安価な巻線を採用できる。直線駆動装置にあって
は複雑な力が加わることが多いから、特にこの発明にか
かるベアリングユニットを用いた場合の効果は大きい。

【００４３】 軸受を兼ねる場合には、図９に示したユ
ニットＵをガイドシャフト１１に沿って一定間隔をおい
て２個又は３個配置することにより、複数のユニットＵ
でガイドシャフト１１を安定に受けることができる。ま
た、ユニットＵの構造としては、一対のベアリングユニ
ットＢＵを共通のシャフト３に取り付けてなるもの又は
１個のベアリングユニットＢＵからなるものを、１２０
度又は９０度の等間隔で配置した場合には、より安定で
確実な送り機能、軸受機能を発揮することができる。巻
線１２の構成については、所定の直径をもつ巻線だけを
一定のピッチで巻いても良く、太い巻線の間に細い巻線
を２本以上配置する構成としても良い。

【００４４】 次に、図１０により本発明に係るベアリ
ングユニットの別の適用例について説明する。この応用
例は、図８に示したベアリングユニットＢＵを３個以上
仮想円上に等間隔で配置して、物品を搬送するターンテ
ーブルのような回転円板状部材１４を回転可能に保持す
る装置に適用した例である。回転円板状部材１４は円弧
状の外周面１４ａを持ち、複数のベアリングユニットＢ
Ｕの外筒体４でその円弧状の外周面１４ａを支承するこ
とにより、回転円板状部材１４の厚みを薄くすることが
でき、小さな駆動力でもって所定の水平面で安定に回転
を保持することができる。なお、この図１０では回転円
板状部材１４の中心に固定される回転軸とそれを回転駆
動する回転駆動装置を省略している。

【００４５】 なお、以上のベアリングユニットの実施
例では、弾性体８として個々のコイルバネを用いたが、
シャフトの径よりも大きな内径を持つ単一のコイルバ
ネ、あるいは波状の板バネなどでも良く、また十分な平
坦性を出すために環状平板をボール７上に配置し、環状
平板を弾性体で加圧するような構造にしても良い。その
環状平板はシャフト３の直径よりも大きく、また環状テ
ーパー部材６の環状テーパー面６ｃに接しない程度の外
径をもつ。さらに、環状テーパー部材６の環状テーパー
面６ｃはボール７の直径に比べてかなり大きな径をも
つ、外側に凹む又は膨らむ弧状の環状テーパー面であっ
ても良い。さらにまた、実施例では加圧仲介部材７とし
てボールを挙げたが、ボールに代えて断面円形の環状体
でも良い。その環状体はシャフト３の直径よりも大きい
内径と、環状テーパー部材６の環状テーパー面６ｃの最
大径よりも小さく、最小径よりも大きな外径を有する。

【００４６】

【発明の効果】 以上述べたように本発明によれば、シ
ャフト３又は外筒体４に外力が働き、環状テーパー部材
６も内輪又は外輪方向にずれようとすると、ボール７は
環状テーパー面とシャフト３とにより形成された楔形空
間９にあるので、相対的に環状テーパー部材６とボール
７とが楔形空間９の先細りとなる方向には動くことはで
きないので、比較的小さな予圧で大きな外力に対応で
き、有効に予圧を与えることができる。つまり、本発明
によればバネ定数を一定にできるので、従来のように馴
染み磨耗で予圧が減ずることによりバネ定数が低下し、
共振点が変動してしまうということが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るベアリングユニットの一実施例
を示す。

【図２】 本発明に係るベアリングユニットの組立を説
明するための図である。

【図３】 本発明にに用いられる保持器の正面図と断面
図である。

【図４】 本発明に係るベアリングユニットの予圧部材
の一実施例を示す。

【図５】 本発明に係るベアリングユニットの他の一実
施例を示す。

【図６】 本発明に係るベアリングユニットの他の一実
施例を示す。

【図７】 本発明に係るベアリングユニットの他の一実
施例を示す。

【図８】 本発明に係るベアリングユニットの応用例を
示す。

【図９】 本発明に係るベアリングユニットの他の応用
例を示す。

【図１０】 本発明に係るベアリングユニットの他の応
用例を示す。

【図１１】 従来のベアリングユニットの一例を示す。

【図１２】 従来のベアリングユニットの別の一例を示
す。

【符号の説明】

１・・第１のベアリング １ａ・・内輪 １ｂ・・外輪 １ｃ・・転動体
（ボール） ２・・第２のベアリング ２ａ・・内輪 ２ｂ・・外輪 ２ｃ・・転動体
（ボール） ３・・シャフト ４・・外筒体 ４ａ・・肉厚部 ５・・コイルバネ ６・・環状テーパー部材 ６ａ・・環状外側底面６ａ、 ６ｂ・・円筒状
外面 ６ｃ・・環状テーパー面、 ６ｄ・・環状外
側底面 ７・・加圧仲介部材（ボール） ８・・弾性体
（コイルバネ） ９・・楔形空間 １０・・補助部材 １１・・ガイドシャフト １２・・巻線 １３・・ハウジング １４・・回転円
板状部材 ＢＵ・・ベアリングユニット Ｕ・・ユニッ
ト

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定間隔を開けて並行に配置された第１
   と第２のベアリングと、これらベアリングにアキシァル
   方向の予圧を与える予圧部材と、前記ベアリングの外側
   に位置する外筒体とを備えたベアリングユニットにおい
   て、 前記予圧部材は楔作用部材と該楔作用部材に加圧力を与
   える弾性部材とからなり、前記加圧力の方向とは逆の方
   向の外力に対しては前記楔作用部材の楔作用が働くこと
   により、前記外力の影響を打ち消すないしは低減するこ
   とを特徴とするベアリングユニット。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記楔作用部材が、前記ベアリングのアキシァル方向に
   対して所定の傾斜をもつ環状テーパー面を有する環状テ
   ーパー部材と、該環状テーパー部材と前記弾性部材間に
   配置されて前記弾性部材の加圧力により前記環状テーパ
   ー部材の環状テーパー面に押しつけられた加圧仲介部材
   とからなることを特徴とするベアリングユニット。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、 前記加圧仲介部材が、複数のボール又は円環状部材から
   なることを特徴とするベアリングユニット。
4. 【請求項４】 請求項１ないしは請求項３のいずれかに
   おいて、 前記ベアリングの外輪は前記外筒体にしまりバメされ、
   前記ベアリングの内の一方の内輪はシャフトにすきまバ
   メされ、他方の内輪は前記シャフトにしまりバメされて
   おり、前記予圧部材が前記第１と第２のベアリング間に
   設けられ、前記楔作用部材の底部が前記一方の内輪に当
   接し、前記弾性部材の一端が前記他方の内輪に当接する
   ことにより、前記一方の内輪に予圧を与えることを特徴
   とするベアリングユニット。
5. 【請求項５】 請求項１ないしは請求項３のいずれかに
   おいて、 前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメされ、前
   記ベアリングの内の一方の外輪は外筒体にすきまバメさ
   れ、他方の外輪は前記外筒体にしまりバメされており、
   前記予圧部材が前記第１と第２のベアリングとの間に設
   けられ、前記楔作用部材の底部が前記一方の外輪に当接
   し、前記弾性部材の一端が前記他方の外輪に当接するこ
   とにより、前記一方の外輪に予圧を与えることを特徴と
   するベアリングユニット。
6. 【請求項６】 請求項１ないしは請求項３のいずれかに
   おいて、 前記ベアリングの外輪は外筒体にしまりバメされ、前記
   ベアリングの内の一方の内輪はシャフトにすきまバメさ
   れ、他方の内輪は前記シャフトにしまりバメされてお
   り、前記予圧部材が前記第１のベアリングの前記第２の
   ベアリングとは反対方向であるアキシァル外方向に備え
   られ、前記楔作用部材の底部が前記一方の内輪に当接
   し、前記弾性部材の一端が前記シャフトに固定された補
   助部材に当接することにより、前記一方の内輪に予圧を
   与えることを特徴とするベアリングユニット。
7. 【請求項７】 請求項１ないしは請求項３のいずれかに
   おいて、 前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメされ、前
   記ベアリングの内の一方の外輪は外筒体にすきまバメさ
   れ、他方の外輪は前記外筒体にしまりバメされており、
   前記予圧部材が前記第１のベアリングの前記第２のベア
   リングとは反対方向であるアキシァル外方向に備えら
   れ、前記楔作用部材の底部が前記一方の外輪に当接し、
   前記弾性部材の一端が前記シャフトに固定された補助部
   材に当接することにより、前記第１のベアリングの外輪
   に予圧を与えることを特徴とするベアリングユニット。
8. 【請求項８】 請求項１ないしは請求項３のいずれかに
   おいて、 前記ベアリングの外輪は前記外筒体にしまりバメされ、
   前記ベアリングの内輪はシャフトにすきまバメされ、前
   記一対の楔作用部材が前記弾性部材を共通にして前記第
   １と第２のベアリング間に設けられ、それぞれの前記楔
   作用部材の底部がそれぞれの前記内輪に当接することに
   より、前記双方の内輪に予圧を与えることを特徴とする
   ベアリングユニット。
9. 【請求項９】 請求項１ないしは請求項３のいずれかに
   おいて、 前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメされ、前
   記ベアリングの外輪は外筒体にすきまバメされ、前記一
   対の楔作用部材が前記弾性部材を共通にして前記第１と
   第２のベアリング間に設けられ、それぞれの前記楔作用
   部材の底部がそれぞれの前記外輪に当接することによ
   り、前記双方の外輪に予圧を与えることを特徴とするベ
   アリングユニット。
10. 【請求項１０】 請求項１ないしは請求項３のいずれか
    において、 前記ベアリングの外輪は外筒体にしまりバメされ、前記
    ベアリングの内輪はシャフトにすきまバメされ、前記予
    圧部材が前記第１のベアリングと前記第２のベアリング
    のアキシァル外方向にそれぞれ備えられ、それぞれの前
    記予圧部材の前記楔作用部材の底部が前記それぞれの内
    輪に当接し、それぞれの前記弾性部材の一端が前記シャ
    フトに固定されたそれぞれの補助部材に当接することに
    より、前記双方の内輪に予圧を与えることを特徴とする
    ベアリングユニット。
11. 【請求項１１】 請求項１ないしは請求項３のいずれか
    において、 前記ベアリングの内輪はシャフトにしまりバメされ、前
    記ベアリングの外輪は外筒体にすきまバメされ、前記予
    圧部材が前記第１のベアリングと前記第２のベアリング
    のアキシァル外方向にそれぞれ備えられ、それぞれの前
    記予圧部材の前記楔作用部材の底部が前記それぞれの外
    輪に当接し、それぞれの前記弾性部材の一端が前記シャ
    フトに固定された補助部材に当接することにより、前記
    双方の外輪に予圧を与えることを特徴とするベアリング
    ユニット。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    のベアリングユニットを用いた駆動装置において、 前記ベアリングユニットの外筒体はその外周面に弧状の
    環状凹部を備えると共に、その環状凹部に合った弧状の
    面をもった部材を備え、該部材に沿って前記ベアリング
    ユニットを駆動、又は前記ベアリングユニットにより前
    記部材を駆動することを特徴とする駆動装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    のベアリングユニットを用いた駆動装置において、 巻線を一定ピッチで密に巻いてなる熱処理されたコイル
    がシャフトに巻かれており、前記ベアリングユニットを
    ２個以上をほぼ等間隔で前記コイルの周囲に配置すると
    共に、それらベアリングユニットの各シャフトを機械的
    に結合し、前記外筒体はその外周面に環状溝を備え、各
    ベアリングユニットは該環状溝で前記コイルの巻線に沿
    って螺回することにより直線駆動することを特徴とする
    駆動装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、 前記コイルの巻線は直径の大きな巻線とそれよりも直径
    の小さな巻線とからなり、前記直径の大きな巻線と巻線
    の間に前記直径の小さな巻線が１本以上存在することを
    特徴とする駆動装置。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    のベアリングユニットを用いた回転円板支承装置におい
    て、 前記ベアリングユニットを３個以上をほぼ等間隔で仮想
    円上に配置し、前記ベアリングユニットの前記外筒体で
    回転する回転円板状部材の外周面を支承することを特徴
    とする回転円板支承装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、 前記回転円板状部材がターンテーブルであることを特徴
    とする回転円板支承装置。