JP2003148479A

JP2003148479A - 転がり軸受転がり軸受の製造方法

Info

Publication number: JP2003148479A
Application number: JP2001348045A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sato; 幸夫佐藤; Takashi Murai; 隆司村井; Osamu Fujii; 修藤井; Shigemi Tsukamoto; 茂美塚本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】転動体と軌道溝とのスピン滑りの抑制と共に、
転がり抵抗を低くして低トルク化を実現したラジアル荷
重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けら
れる転がり軸受を提供することである。【解決手段】外内輪１，２間の軌道溝３に、転がり接触
面となる外径６ａが軸方向にも曲率を持ち、かつ軌道面
の半径よりも小径の半径を有する複数の転動体６…を組
込む。該転動体６は、隣接する転動体６が夫々交互に交
差状に配されると共に、各転動体６の外径６ａ，６ａ
が、常に一方の軌道輪１の軌道面１ａ，１ｂと他方の軌
道輪２の軌道面２ｂ，２ａにて二点接触している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアル荷重と両
方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる転
がり軸受に関するもので、産業機械、ロボット、医療機
器、食品機械、半導体／液晶製造装置、光学及びオプト
エレクトロニクス装置などに使われる。

【０００２】

【従来の技術】従来、一つの軸受でラジアル荷重と両方
向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられるもの
には、図２２に示すようなクロスローラ軸受、図２３に
示すような四点接触玉軸受、或いは、図２４に示すよう
な三点接触玉軸受がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、クロスローラ
軸受では、軌道輪（内輪１００、外輪２００）間に組み
込まれる転動体がころ３００であり、転動体３００と軌
道輪１００，２００が二ヶ所で線接触するのでモーメン
ト剛性大の長所を持つが、反面、トルク及びトルク変動
が大きいという短所もある。

【０００４】また、四点接触玉軸受あるいは三点接触玉
軸受では、軌道輪（内輪１００、外輪２００）間に組み
込まれる転動体が玉４００であり、転動体４００と軌道
輪１００，２００が四箇所又は三箇所で点接触するの
で、低トルク、作動円滑の長所を持つが、モーメント剛
性小という短所もある。また、アキシアル荷重に対して
ラジアル荷重が優勢な場合、又は純ラジアル荷重を受け
る場合、玉のスピンが大きく、小さなスピン摩耗性能は
得られず、更に、通常スピン摩耗性能を少しでも改善す
るため、軸受の隙間を正に設定されるので、結果として
軸受のモーメント剛性が小さくなってしまう。

【０００５】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、耐スピン摩耗特性の向上と共に、高モーメント剛性
及び低トルク化を実現した一つの軸受でラジアル荷重と
両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる
転がり軸受を提供することである。

【０００６】また請求項１乃至３に掲げる本発明は、上
記第一目的を達成する転がり軸受において、転動体の円
滑な回転を提供することを第二の目的としている。

【０００７】また請求項４及び５に掲げる本発明は、常
に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道
面以外の軌道面との転動体の干渉を防ぐことと同時に、
転動体としての強度、球状面の形状精度（真球度）、粗
さ、および安価にすることを第二の目的としている。

【０００８】また請求項６乃至８に掲げる本発明は、平
面を有する転動体を容易に高精度加工することを第二の
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明がなした技術的手段は、一対の軌道輪間に複数
の転動体が組み込まれ、各軌道輪は転動体の半径より大
径の曲率を有する軌道面からなる軌道溝をそれぞれ有
し、少なくとも一つの軌道輪は軸方向に二分割されてい
て、それぞれ軌道面を有し、各転動体は転がり接触面と
なる外径が軸方向にも曲率を持ち、円周上にそれぞれ交
互に交差状に配され、各転動体の外径が常に相対する一
方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面でそれぞれ
一点づつ合計二点で接触しており、上記軸方向に二分割
された軌道輪は、一体に組合せると共に軌道輪溝を総型
砥石により一体加工したことである。

【００１０】上記転がり軸受の製造方法として、まず上
記軸方向に二分割された軌道輪を一体に組合せ、そして
その軌道輪溝に総型砥石を当て込み、該溝を研削するこ
とにより一体加工することである。

【００１１】また上記転がり軸受の製造方法として、ま
ず上記軸方向に二分割された軌道輪を軌道輪締結治具に
組み込み、そして次に二つの軌道輪の芯合わせをし、そ
してその後締結部材を介して一体化し、次にその軌道輪
溝形状にあった総型砥石を当て込み、該溝を同時研削す
ることにより一体加工することである。

【００１２】転がり軸受は、一対の軌道輪間に複数の転
動体が組み込まれ、各軌道輪は転動体の半径より大径の
曲率を有する軌道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少
なくとも一つの軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各
転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持
つと共に、少なくとも一平面以上を有し、円周上にそれ
ぞれ交互に交差状に配され、各転動体の外径が常に相対
する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にて
それぞれ一点づつ合計二点で接触しており、上記転動体
は、平面部に直交する軸心方向幅をＷとし、転動体直径
をＤとした場合のＷ／Ｄを０．２５〜０．９とすること
である。

【００１３】また、上記転がり軸受において、Ｗ／Ｄを
０．５５〜０．９とすることである。

【００１４】転がり軸受は、一対の軌道輪間に複数の転
動体が組み込まれ、各軌道輪は転動体の半径より大径の
曲率を有する軌道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少
なくとも一つの軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各
転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持
つと共に、少なくとも一平面以上を有し、円周上にそれ
ぞれ交互に交差状に配され、各転動体の外径が常に相対
する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にて
それぞれ一点づつ合計二点で接触しており、上記転動体
は、互いに所定間隔を存して対向する二つの加工盤体相
互間に、セラミック球からなる真球体と共に混合させて
加工することにより表面を真球状に加工することであ
る。

【００１５】上記転がり軸受の製造方法として、互いに
所定間隔を存して対向する二つの加工盤体相互間に、セ
ラミック球からなる真球体と共に上記少なくとも一平面
以上を有する転動体を混合させて加工することにより、
該転動体の表面を真球状に加工することである。

【００１６】上記転がり軸受の製造方法において、少な
くとも一平面以上を有する転動体のセラミック球からな
る真球体に対する混合率を１０％〜７５％としたことで
ある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明転がり軸受の一実施
形態を図に基づいて説明する。尚、本実施形態は、本発
明転がり軸受の説明にあたって開示される一実施形態に
すぎず何等限定解釈されるものではなく、本発明の範囲
内において自由に変更可能である。

【００１８】図１は第一実施形態、図１３は第二実施形
態、図１９は第三実施形態を夫々示す。なお、本実施形
態は、本発明転がり軸受の説明にあたって開示される一
実施形態にすぎす何等限定されるものではなく、本発明
の範囲内において自由に変更可能である。

【００１９】「第一実施形態」転がり軸受は、軌道輪
（外輪）１の内径と、軌道輪（内輪）２の外径間に形成
される軌道溝３に複数の転動体６，６…が組込まれてな
る。軌道輪１，２は、そのいずれか一方あるいは双方共
が幅方向の任意箇所で軸方向に二分割されており、ボル
ト・リベット等で一体に組み立てられる。

【００２０】軌道溝３（３ａ，３ｂ）は、転動体６の半
径よりも大きな半径の軌道面４，５により形成されてい
る。また、少なくともいずれか一方の軌道輪１，２の軌
道溝３の軌道面４，５は、夫々が転動体６の半径よりも
大きな半径の二つの軌道面４ａ，４ｂ若しくは５ａ，５
ｂから構成されている。各軌道面４（若しくは４ａ・４
ｂ），５（若しくは５ａ・５ｂ）の形状は、転動体６の
転がりに適切な形状を有しているものであれば、断面ア
ーチ状あるいはＶ字状等任意で、また曲線状あるいは直
線状等のいずれであってもよく特に限定されるものでは
ないが、例えばゴシックアーチなどが適用される。ま
た、実施形態では、軌道面の交点に研削逃げを形成し
て、研削加工が容易になる構造としたが、研削逃げを形
成せずに連続した楕円形状の軌道溝を形成することも可
能である。

【００２１】二分割された軌道輪１（２）は、その軌道
溝３の形状（軌道径、溝曲率等）が同じになるように加
工し、円周上それぞれ交互に交差状に配された転動体６
の転がり接触面（外径）６ａと軌道輪１（２）の軌道面
４ａ（４ｂ，５ａ，５ｂ）との接触状態が円周位置で同
じになるようにする必要がある。すなわち、軸方向に二
分割された軌道輪１（２）の各々の軌道面４ａ，４ｂ
（５ａ，５ｂ）は、円周上にそれぞれ交互に交差状に配
された各転動体６と予圧（マイナス隙間）を与えて接触
するように軌道輪１（２）の軌道径及び溝曲率が調整さ
れる。そのため、軸方向に二分割された軌道輪１（２）
の軌道面４ａ，４ｂ（５ａ，５ｂ）は、夫々同一の軌道
径と溝曲率で加工されないと、各転動体６と軌道輪１
（２）との接触状態（接触角、予圧量等）が円周位置で
変わってしまい、各転動体６の公転速度に差が生じ円滑
な回転を妨げるという不都合があるものと考えられるた
めである。

【００２２】そこで、本実施形態では、軸方向に二分割
された一組の軌道輪１（２）を、図１０のように軌道輪
締結治具Ａに組み込み、外輪外径面６ａで一組の軌道輪
１の芯合わせを行って、図９のようにボルト（若しくは
リベット）１５等で締結して、一体で軌道溝３を総型砥
石Ｂで同時加工するものとした。これによれば、二分割
された軌道輪１ａ，１ｂの軌道溝３ａ，３ｂの形状（軌
道径、溝曲率等）を同時に加工できる。

【００２３】図９によれば、二分割された一組の軌道輪
（外輪）１ａ，１ｂを図１０に示すように軌道輪締結治
具Ａの内径面ａにルーズフィットで嵌着して、それぞれ
の軌道輪（外輪）１ａ，１ｂの外径面１ｃ，１ｄの芯だ
し（芯合わせ）をした後、締結用のボルト１５とナット
１５ａで一体に締結する。それぞれの軌道輪（外輪）１
ａ，１ｂの軌道溝３ａ，３ｂは、曲率半径ｒ１，ｒ２の
ゴシックアーチが適用されているので、この軌道溝形状
をトレースした総型砥石Ｂにて研削している。

【００２４】図１１では、外輪１と同じように内輪２に
ついて示した。二分割された一組の軌道輪（内輪）２
ａ，２ｂを図１２に示すように軌道輪締結治具Ａの外径
面ａ′にルーズフィットで嵌着して、それぞれの軌道輪
（内輪）の２ａ，２ｂの内径面２ｃ，２ｄの芯だし（芯
合わせ）をした後、締結用のボルト１５とナット１５ａ
で一体に締結する。それぞれの軌道輪（内輪）２ａ，２
ｂの軌道溝３ａ，３ｂは、曲率半径ｒ１，ｒ２のゴシッ
クアーチが適用されているので、この軌道溝形状をトレ
ースした総型砥石Ｂにて研削している。

【００２５】転動体６は、少なくとも一平面以上を有
し、転がり接触面となる外径６ａが軸方向に曲率を持
ち、かつ軌道面４（４ａ・４ｂ），５（５ａ・５ｂ）の
夫々の半径よりも小径の半径を有する任意形状で、該転
動体６は、隣接する転動体６が夫々交互に交差状に配さ
れると共に、各転動体６の外径６ａが、常に一方の軌道
輪１の軌道面４（４ａ・４ｂ）と他方の軌道輪２の軌道
面５（５ａ・５ｂ）にて夫々一点ずつ合計二点で接触し
ている。

【００２６】例えば、転動体６は、一組の平面（相対
面）６ｂ，６ｂを有する上下切断状玉（玉の上下部分を
切断して相対面６ｂ，６ｂを形成した構造のものをい
う。以下同じ。）で、該平面６ｂ，６ｂに垂直する自転
中心軸６ｃが夫々交差状となるように夫々の転動体６，
６…が組込まれると共に、各転動体６の外径６ａが、常
に一方の軌道輪１の軌道面４（４ａ・４ｂ）と他方の軌
道輪２の軌道面５（５ａ・５ｂ）にて夫々一点ずつの合
計二点で接触している。

【００２７】転動体６は、その上下の切断幅は特に限定
されず、また上下の切断割合は、均等あるいは均等でな
いものであってもよく、本発明の範囲内で任意に選択可
能である。すなわち、転動体６の相対面６ｂ，６ｂは、
対称であっても非対称であってもよくいずれも本発明の
範囲内である。

【００２８】図３は二平面が非対称である転動体の一実
施形態で、本実施形態の転動体６は特に高速回転の場合
に用いられる。本実施形態の転動体６は、非対称の平面
（相対面）６ｂ，６ｄを有し、平面（相対面）６ｂ，６
ｄの大端６ｄが軸受の内輪２に向くように配すること
で、転動体６の回転がより安定になり、より低トルクを
実現することが出来る。６ａは外径、６ｃは自転中心軸
を示す。その他の構成作用効果は、図２記載の転動体６
と同様でその説明は省略する。

【００２９】また、転動体６は、図４に示すように、上
下のいずれかを切断状として一平面を形成してなる玉状
であってもよい。

【００３０】尚、転動体６の全体形状、相対面６ｂ，６
ｂ（６ｄ）の有無や、外径６ａにおける軸方向の曲率の
大小等は、上記具体的形状に何等限定されるものではな
く、本発明の範囲内において任意に変更可能である。す
なわち、例えば、相対面６ｂ，６ｂに代えて、非平行状
の両面を備え、該両面に垂直する自転中心軸６ｃを有す
るものとしてもよい。

【００３１】また、転動体６，６…の組込みは、隣接す
る転動体６，６における各相対面６ｂ・６ｂ，６ｂ・６
ｂに垂直する自転中心軸６ｃ，６ｃが交互に交差状とな
るようにするが、その交差状態は直交状・非直交状のい
ずれでも構わない。

【００３２】転動体６の交差状に配される方式は、両方
のなりで数が同じなら、特に限定されず、すなわち、転
動体６が１ヶ毎に交差してもよく、１ヶ毎に交差しなく
とも両方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差あるいは
２ヶ１ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していてもよくいずれ
も本発明の範囲内である。

【００３３】各転動体６，６の運動は、保持器７あるい
はセパレータ（スぺーサ）９で案内される。

【００３４】保持器７、セパレータ（スぺーサ）９は、
転動体６を保持案内するポケット８…、あるいは溝１
０，１０を夫々有する形状であれば、特に限定されるも
のではなく本発明の範囲内で任意に選択変更可能であ
る。保持器７の案内方式は特に限定されるものではな
く、内輪案内でも、外輪案内でも、転動体案内でもよ
い。また、保持器７の構成・形状などは特に限定される
ものではなく、例えば一体型でも、幾つかの部分から形
成したものでも良い。

【００３５】例えば、保持器７は、隣接する各転動体
６，６を自転中心軸６ｃ，６ｃが夫々交差状になるよう
に交互に組み込み可能なポケット８…を、円環体の円周
上で転動体６…数量と同一数量をもって等間隔で、かつ
交互に交差状に配して構成されている。各ポケット８…
の軸方向の両側面８ａ，８ｂは、交互に平行しかつ軸受
の回転軸と垂直でも平行でもなく、転動体６の接触角と
同等レベルの一定の角度（傾斜状）となっている。

【００３６】各ポケット８…の軸方向の両側面８ａ，８
ｂ間の距離は、転動体６の幅よりやや大きく構成されて
いる。上記ポケット８の形状は、傾斜状の平行な両側面
８ａ，８ｂを有すると共に、両側面８ａ，８ｂ間の距離
を転動体６の幅よりもやや大きく形成されているもので
あれば、そのポケット全体形状は特に限定解釈されるも
のではなく本発明の範囲内で変更可能である。

【００３７】なお、本実施形態では、円周上で転動体６
…数量と同一数量のポケット８…が等間隔で、かつ交互
に交差状に配されているが、特に限定されず、両方のな
りで数が同じなら、２ケずつ交差あるいは２ケ１ケ１ケ
２ケ等のように交差していても良く本発明の範囲内であ
る。

【００３８】種々の因子の影響により、回転中の転動体
にはスピン又はスキューが発生する可能性があり、転動
体の姿勢が上手く制御できないと、軸受の回転抵抗が大
きくなったり、スムースに回転できなくなったりする可
能性がある。従って、本実施形態によれば、保持器７の
ポケット８が転動体６の接触角と同等レベルの一定角度
と大体同じとした平行状両側面８ａ，８ｂを備え、該ポ
ケット両側面８ａ，８ｂにより、転動体６のスピン、ス
キューなどによる転動体６の姿勢変化が抑えられ、軸受
の姿勢保持ができるため、軸受の低トルク化を実現する
ことができる。

【００３９】セパレータ９は、転動体６の直径よりも小
径状で、隣接して保持する各転動体６，６を上述の通り
自転中心軸６ｃ，６ｃが夫々交差状になるように保持す
る凹状円弧溝１０，１０を、相対面１１，１１に交差状
に形成している。この円弧溝１０の曲率半径は、転動体
外径６ａの曲率半径と略同一、あるいは大きいものとし
てもよく任意である。このようにセパレータ９を使用す
れば軸受全体がコンパクト化できる。

【００４０】転動体と軌道面との間における予圧の付与
される状態は特に限定されず、すなわち、製造段階で予
圧が付与されても付与されなくてもよくいずれも本発明
の範囲内である。

【００４１】これら軸受の軌道輪１，２と転動体６の材
料としては、通常軸受鋼が用いられるが、使用環境に応
じて耐食性や、耐熱性を向上させる場合には耐食被膜、
ステンレス鋼、耐熱鋼（例えばＭ５０など）、セラミッ
ク等が適宜選択され特に限定解釈はされない。また、保
持器７の材料としては、もみ抜き保持器、プレス保持
器、樹脂保持器等が適宜選択されるので、例えば黄銅や
鉄等の金属や、例えばポリアミド６６（ナイロン６６）
・ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂
が本発明の範囲内で選ばれ特に限定解釈はされない。

【００４２】また、軸受内部隙間は必要により小さくま
たは負（マイナス）に設定する。それにより軸受のより
高モーメント剛性を実現できる。

【００４３】なお、図中１４は密封板で、該密封板１４
は、接触形シール若しくは非接触形シール、または非接
触形シールドのいずれかが該当し、その形状は特に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で周知の形状のも
のが適宜選択される。図中、１４ａは内輪シール溝の内
底に密接して密封面となる密封板１４のシール面を示
す。

【００４４】密封板１４の配置方式は特に限定されるも
のではなく、必要により、両側に配置しても、片側に配
置してもよく、いずれも本発明の範囲内である。密封面
は外輪側でも、内輪側でも、いずれも本発明の範囲内で
ある。シールの形状、例えばリップ形状等は特に限定さ
れるものではなく、密封面と線接触でも、面接触でも、
いずれも本発明の範囲内である。また、芯金の有無も自
由で、必要に応じて芯金を有するタイプと有しないタイ
プとを使い分けるものとしても良く特に限定解釈される
ものではない。また、外輪１・内輪２のシール溝構造も
特に限定されず本発明の範囲内で適宜変更可能である。
密封板１４の有無は特に限定されるものではなく、必要
により設置しても、設置しなくても、いずれも本発明の
範囲内である。

【００４５】次に、本実施形態の具体的な実施例を説明
する。

【００４６】図１は、本発明転がり軸受の第一実施例を
示す。転動体６，６は、図２に示したように一組の平面
（相対面）６ｂ，６ｂを夫々有する上下切断状玉であ
り、二分割された軸受の外輪１ａ・１ｂと、一体に形成
された内輪２とに形成される軌道溝３・３に介在され
る。本実施例は、転動体６の半径よりも大径状の半径を
夫々有している二つの軌道面４ａ・４ｂからなる軌道溝
３と、転動体６の半径よりも大径状の半径を有している
一つの軌道面５からなる軌道溝３とし、また転動体（上
下切断状玉）６の平面（相対面）６ｂ，６ｂは対称とし
た。

【００４７】また、平面（相対面）６ｂ，６ｂに垂直す
る各転動体６，６の自転中心軸６ｃ，６ｃが交互に交差
するように配されて、転動体６，６の運動は保持器７の
ポケット８，８で案内される。保持器７は、隣接する各
転動体６，６を上述の通り自転中心軸６ｃ，６ｃが夫々
交差状になるように交互に組み込み可能なポケット８…
を、円環体の円周上で転動体６…数量と同一数量をもっ
て等間隔で、かつ交互に交差状に配して構成されてい
る。

【００４８】従って、この第一実施形態によれば、転動
体６の外径６ａが相対する外輪１の軌道面４ａと内輪２
の軌道面５に夫々一点ずつ合計二点で接触（接触点を１
２，１２で示す）し、隣接する転動体６が外輪１の軌道
面４ｂと内輪２の軌道面５に夫々一点ずつ合計二点で接
触（接触点を１３，１３で示す）する。

【００４９】転動体６，６の接触角交互に交差するの
で、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷
重、モーメント荷重を受けることができる。また、転動
体６が軌道面４ａと５の夫々一点ずつで、もう一方の転
動体６が軌道面４ｂと５の夫々一点ずつで、夫々二点
（二箇所）しか点接触（１２・１２，１３・１３）して
いないので、従来の四点接触軸受における大きなスピン
を除くことができる。

【００５０】さらに、転動体６，６と外内輪１，２との
接触形式は一般の玉軸受と同じなので、クロスローラに
比べ、転がり抵抗が低く、低トルクを実現することがで
きる。

【００５１】図７は、第二実施例を示す。本実施例は、
外輪１は一つの軌道面４、内輪２は二つの軌道面５（５
ａ・５ｂ）を有し、外輪１が一体、内輪２が二分割タイ
プとする。その他の構成及び作用効果は第一実施例と同
一である。

【００５２】図８は、第三実施例を示す。本実施例は、
外輪１と内輪２のいずれもがの軌道面４（４ａ・４
ｂ），５（５ａ・５ｂ）を有し、外輪１，２共に二分割
タイプとする。その他の構成及び作用効果は第一実施例
と同一である。また、本実施例と同様に外輪１と内輪２
を夫々二つの軌道面からなるものとし、外輪１を一体タ
イプで内輪２を二分割するタイプとするもの、外輪１を
二分割タイプで内輪２を一体タイプとすることも可能で
ある。

【００５３】「第二実施形態」本実施形態は、上述した
第一実施形態の軸受と略同一構成であるが、転動体６に
おける平面部６ｂに直交する軸心方向幅Ｗ／転動体直径
Ｄを調整した。すなわち、本実施形態では、常に相対す
る一方の軌道輪１ａの軌道面４ａと他方の軌道輪２ａの
軌道面以外の軌道面との転動体の干渉を防ぐことと同時
に、転動体としての強度、球状面の形状精度（真球
度）、粗さ、および安価にする転動体を提供する。その
他の構成および作用効果にあっては、第一実施形態にて
説明した転がり軸受と略同一であるためその説明は省略
する。なお、軌道輪１（２）の軌道溝３は、第一実施形
態に示すように加工したものであってもよいが、該実施
形態に示すような加工を施していない場合も適用範囲で
ある。

【００５４】転動体６は、転がり接触面となる外径６ａ
が軸方向にも曲率を持つと共に、少なくとも一平面以上
を有する玉状に形成し、平面６ｂに直交する軸心方向幅
をＷとし、転動体直径をＤとした場合のＷ／Ｄを０．２
５〜０．９とする。

【００５５】転動体６の外形は、例えば図１４及び図１
５に記載の形状を有し、平面を二つ設けている転動体６
（図１４）にあっては平面６ｂ，６ｂ間の距離を、そし
て、平面６ｂを一つ設けている転動体６（図１５）にあ
っては平面６ｂと、該平面６ｂに直交する軸心線が接す
る球面外径点６ｅとの距離を夫々平面６ｂに直交する軸
心方向幅Ｗとしている。

【００５６】また、本実施形態では、二平面６ｂ，６ｂ
を有する転動体の場合（図１４）、転動面６ａと平面６
ｂのつなぎ部分にエッジ部分６ｆを残している構成と
し、一方、一平面６ｂを有する転動体６の場合（図１
５）には、エッジ部分を無くして連続した滑らかな円弧
状としている構成としたが、二平面を有する転動体と一
平面を有する転動体のいずれか若しくは双方共につなぎ
部分を円弧状としてもよく、またいずれか一方若しくは
双方共につなぎ部分にエッジ部分を有する構成としても
良く、任意に設定可能である。なお、転動体の外形はこ
れら図示例に何等限定解釈されるものではなく、本発明
の範囲内で任意に設計変更可能である。

【００５７】すなわち、Ｗ／Ｄが０．２５以上あれば軸
受剛性に与える影響（特に外力による転動体６自体の変
形について）は小さい。転動体強度（軸受性能への影
響）の点から、転動体６自体の変形を考慮したものであ
る。ここで、Ｗ／Ｄと転動体６の変形量との関係を図１
６に示す。また、常に相対する一方の軌道輪１ａ（１
ｂ）の軌道面４ａ（４ｂ）と他方の軌道輪２ａ（２ｂ）
の軌道面５ａ（５ｂ）以外の軌道面との干渉を防ぐ点か
らすれば、Ｗ／Ｄは０．９以下であれば安全といえる。
これは、内・外輪単体精度や組み立て精度による干渉を
防ぐだけの逃げ部として機能すればよい為である。Ｗ／
Ｄに対する転動体６と軌道面４ａ（４ｂ・５ａ・５ｂ）
との干渉関係を図１８に示す。球状面の粗さおよび形状
精度については、仕上げ加工された後の球（ボール）か
ら追加工により平面を形成する加工法を行えば、製造コ
ストの点からは、Ｗ／Ｄの値が小さくなるほどコストは
比例的に高くなるが、Ｗ／Ｄの値に関係なく精度確保は
可能である。但し、平面を形成した後に仕上げ加工をす
る方法、例えば、特開平１２−２５４８５８に記載の加
工方法を利用して、互いに所定間隔をもって対向する二
つの加工盤体相互間の溝に平面を形成した玉状の転動体
を通過させて真球状に加工する場合には、Ｗ／Ｄが０．
５以上なければ、粗さを含め形状精度が確保できないば
かりでなく量産製造が困難になる。加工法によるＷ／Ｄ
と加工コストとの関係を図１７に示す。図中実線は、平
面を形成した後仕上げ加工した転動体、破線は、仕上げ
加工後平面を形成した転動体を示す。

【００５８】なお、上述では、二平面を有する転動体
（図１４）で説明しているが、一平面の場合（図１５）
は、Ｗ／Ｄの値の最小値側は、当然二平面時の二倍以上
となる。つまり、Ｗ／Ｄは０．５以上となり、さらに転
動面と軌道面との接触幅を考慮すると、最小でも球（転
動面の）赤道部からプラス１．５から２ｍｍ程度必要で
ある。従って、一平面の場合のＷの値は最小でもＤ／２
＋（１．５〜２ｍｍ）の値を確保する必要がある。ま
た、二平面の場合においても本実施例では、球（転動
体）の赤道部を対象線として各平面を形成しているが、
特に対象でなくても当然良い。但し、この場合も転動面
と軌道面との接触幅を考慮すると、最小でも球（転動面
の）赤道部からプラス１．５から２ｍｍ程度必要であ
る。

【００５９】従って、上述の諸事情を考慮すると、上記
Ｗ／Ｄの範囲は、好ましくは、０．５５〜０．９とな
る。

【００６０】「第三実施形態」本実施形態は、上述した
第一実施形態の軸受と略同一構成であるが、容易に高精
度加工した転動体６を組み込んだもので、転動体６を次
の通り構成している。すなわち、本実施形態では、高精
度加工した転動体６を提供すると共に、その加工方法を
も提供する。その他の構成および作用効果にあっては、
第一実施形態にて説明した転がり軸受と略同一であるた
めその説明は省略する。なお、軌道輪１（２）の軌道溝
３は、第一実施形態に示すように加工したものであって
もよいが、該実施形態に示すような加工を施していない
場合も適用範囲である。

【００６１】転動体６は、例えばＳＵＪ−２（焼入れ焼
戻し品）などの鋼材からなり、転がり接触面となる外径
６ａが軸方向にも曲率を持つと共に、少なくとも一平面
６ｂ以上を有する玉状に形成し、転動体６の球状表面
（平面を除く部分）６ｇを真球状に加工する。

【００６２】真球に形成した玉を、研削および切削によ
る追加工によって平面を新たに創生することも可能であ
る。しかし、これによると次のような不具合が考えられ
る。一度に相当数の加工が出来ないためコストアップと
なり実用的でなく、また、同時に生じる課題としては、
加工の際に球を固定する為、球表面に傷をつけることも
ある。さらに、追加工によって創生された平面と転動面
（球面）とのつなぎ部分（接触部）が鋭利なエッジとな
り、これを和らげるためにさらに後処理の工程が必要で
ある。

【００６３】そこで、本実施形態では、互いに所定間隔
を存して対向する二つの加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間にお
いて、平面６ｂを有する転動体（以下、単に転動体とも
いう）６を、セラミック球である真球体（以下、単にセ
ラミック球ともいう）１５と共に混合させて加工（研磨
若しくは研削）することにより、転動体６の球状表面６
ｇを真球状に加工するものとしている。なお、本実施形
態によれば、転動体６と共に真球体１５の真球加工も併
せて可能である。

【００６４】図１９は、転動体６を真球状加工するため
の球体加工装置（ラップ装置）Ｃの構成を示す図であ
り、球体加工装置として周知の構成である。同図におい
て、Ｃ１，Ｃ２は互いに所定間隔を存して対向する円形
の加工盤体（ラップ盤）である。これら両加工盤体Ｃ
１，Ｃ２の互いに対向する面には、同心円状の溝Ｃ３が
それぞれ形成されている。Ｃ４は定位置で回転可能な円
板状のコンベアで、多量の転動体６と真球体１５をスト
レージする。このコンベアＣ４の回転に伴い、該コンベ
アＣ４上にある転動体６と真球体１５は、整列した状態
で両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間に順次送り込まれる。

【００６５】そして、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間に転
動体６と真球体１５を挟持して、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２
を軸方向に加圧しながら、少なくとも一方の加工盤体Ｃ
１またはＣ２を回転させることにより、転動体６と真球
体１５の表面を真球状に加工するものである。この加工
動作時において両加工盤体Ｃ１，Ｃ２の溝Ｃ３に案内さ
れて、転動体６と真球体１５が転動しながら加工（研磨
または研削）されることになる。

【００６６】この際、球体の表面の微細除去速度が最終
的に得られる真球度に影響し、ゆっくり加工するほど最
終精度が高くなることが既に知られている。ところが、
一般に球体の加工には時間が掛かり、数日に及ぶことが
珍しくない。加工速度を低くすると、加工時間が更に延
び、その結果、実際には気温の変化等によるラップ装置
の変形による加工圧力の変化、均一性の欠如等の現象が
顕著となり、数１０ｎｍ程度の真球度が限度であった。
当然、平面を有する転動体６のみを上記装置Ｃに投入し
て球体加工する場合にはそれ以下である。

【００６７】そこで、本実施形態においては、転動体６
を、被加工球体である真球体１５と共に混合させて加工
（研磨若しくは研削）することにより、転動体６表面を
高精度に真球加工するものとした。

【００６８】ここで、真球体１５をＳｉ_３Ｎ_４とする
と、セラミックの被加工性（被研磨性若しくは被研削
性）は鋼の約１／２０〜１／３０と非常に低いので、両
加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間において、真球体１５と転動
体６を混合させて加工（研磨若しくは研削）した場合、
まず、転動体６のみの加工が進んだ後、真球体１５の加
工が行われる。

【００６９】そのため、転動体６のみの加工が行われる
段階では、転動体６側から見ると、両加工盤体Ｃ１，Ｃ
２相互間の加工荷重は真球体１５のみで殆ど支えられる
ことになり、転動体６に配分される両加工盤体Ｃ１，Ｃ
２相互間の加工荷重は低くなる。従って、転動体６表面
の微細除去加工が行われる。

【００７０】また、真球体１５側から見ると、転動体６
によって砥石面（両加工盤体Ｃ１，Ｃ２の対向面）がド
レッシングされ、加工（研磨若しくは研削）効率が上昇
する。

【００７１】更に、研削し難いセラミック製の真球体１
５が両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間の加工荷重を支えて、
両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間の相対位置を拘束するの
で、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間距離に影響する球体加
工装置の変形が多少生じても、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相
互間の寸法が安定して転動体表面の微細除去が正確に行
えるので、転動体への悪影響は少なくなる。

【００７２】図２１は、真球体１５と転動体６との混合
比率と、加工時間と、真球体１５と転動体６の期待し得
る被加工球相互差との関係を示す図であり、本図の作成
条件は次の通りである。

【００７３】（イ）具体的材料真球体：Ｓｉ_３Ｎ_４、ＨＲＣ６１〜６２転動体：ＳＵＪ−２（焼入れ焼戻し品）、ＨＲＣ６１
〜６２（ロ）使用砥石ダイヤモンド砥粒＋メタルボンド（ハ）球体一個当たりの平均加工力２００ｇｒ／個加工速度は、真球体１５と転動体６との混合比率に従
い、図２１の実線のようになる。ところが、最終的に得
られる真球度及び被加工球相互差は、両加工盤体Ｃ１，
Ｃ２を一回通過する毎の球体表面除去量が少ないほど良
く、特に、被加工球相互差は、その除去量以下にはなら
ないので、図２１中、破線のような傾向となる。図２１
では、一例として転動体が１００％の場合、２４時間で
被加工球相互差１００ｎｍの鋼球（真球体）を加工でき
る球体加工装置を仮定した。

【００７４】よって、加工時間と必要精度とのバランス
を考慮に入れて、真球体１５と転動体６との混合比率を
変えて加工を行えば良く、真球体１５を７５％、転動体
６を２５％とした場合、加工時間は１５０時間かかる
が、被加工球相互差は２９ｎｍ以下を期待できる。

【００７５】以上詳述したように、本実施の形態に係る
球体の加工方法によれば、真球体１５に対して混合比率
１／３の転動体６を混合して加工（研磨若しくは研削）
するので、転動体６のみで加工した場合に比べて、微少
量ずつ安定した加工が行われ、外乱の影響を受け難く、
高精度の加工を行うことが出来る。また、加工の最中、
常にＳＵＪ−２からなる転動体６が砥石のドレッシング
工程を行うので、真球体１５に対して安定した切れ味を
持続することが出来るという作用効果も奏する。

【００７６】また、本発明を実施するための球体加工装
置であるラップ装置では、被加工球体一個当たりに加わ
る加工荷重を一定に保つことが高い加工精度を得るため
に必要であり、そのために両加工盤体間の球数を多くす
ることが有効なのでロットを大きくすることが望ましい
が、セラミック球（真球体）のように高価な球体では、
小ロットで生産せざるを得ない場合が多々ある。しか
し、本実施の形態に係る球体の加工方法によれば、セラ
ミック球（真球体）においても、小ロットでも高精度の
加工が可能となるという作用効果も奏する。

【００７７】なお、上述した第一の実施の形態では、真
球体１５に対する転動体６の混合比率を１／３とした
が、本発明はこれに限られるものではなく、真球体１５
に対する転動体６の混合率を２５％〜７５％の範囲で選
択することが望ましい。

【００７８】

【発明の効果】本発明は、外内輪の間には、転動体は円
周上に交互に交差するように配されるので、一つの軸受
でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント
荷重を受けられる。各転動体は外内軌道輪といつも二ヶ
所しか接触していないので、従来の四点接触玉軸受又は
三点接触玉軸受における大きいスピンによる滑りが小さ
く、耐スピン摩耗特性が向上できる。また必要により軸
受隙間を小さく又は負に設定できるので、高モーメント
剛性を実現できる。さらに、転動体が玉であり、転動体
と軌道輪は点接触するので、クロスローラに比べ転がり
抵抗が低く、低トルク化を実現することが出来る。結果
として、装置全体のコンパクト化及び軽量化と耐久性向
上が図れ、且つコストダウンも図れる。

【００７９】また、請求項１乃至３に記載の本発明によ
れば、次のような作用効果も奏する。軸方向に二分割さ
れた一組の軌道輪のそれぞれの軌道溝が、二分割された
軌道輪を一体に組み合わせて、総型砥石で同時加工され
ているので、一対の軌道輪間に組み込まれた複数の転動
体が、軸方向に二分割された各軌道輪の軌道溝に円周上
でそれぞれ一点ずつ合計二点で接触しても、各転動体と
軌道輪との接触状態（接触角、予圧量等）が円周位置で
大きく変わることがない。従って、各転動体の公転速度
に大きな差は生じず円滑な回転を妨げることがない。そ
の結果、トルク及びトルク変動が大きくなることがな
い。また、保持器ポケット内の摩耗も小さく抑えること
が出来る。

【００８０】また、請求項４及び５に記載の本発明によ
れば、上述のような構成としたことにより、常に相対す
る一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面以外の
軌道面との干渉をなくすことが可能なため、以下の作用
効果が得られる。

【００８１】転動体強度（軸受性能への影響）の点から
も、転動体自体の変形を考慮し、Ｗ／Ｄは０．２５以上
あれば、軸受性能（特に剛性）に与える影響を小さく抑
えることができる。

【００８２】また、請求項６乃至８に記載の本発明によ
れば、次のような作用効果も奏する。セラミック球から
なる真球体と、転動体とを所定の混合比率で混合して加
工（研磨若しくは研削）するので、転動体のみで加工し
た場合に比べて、微少量ずつ安定した加工が行われ、外
乱も影響を受け難く、高精度の加工を行うことが出来
る。

【００８３】また、本発明を実施するための球体加工装
置であるラップ装置では、被加工球体一個当たりに加わ
る加工荷重を一定に保つことが高い加工精度を得るため
に必要であるが、本発明に係る球体の加工方法によれ
ば、小ロットでも高精度の加工が可能となる。

【００８４】また、本発明により、追加工で平面を新た
に創生することがなくなるため、大幅なコストダウンが
達成できるのみならず、球の表面に傷をつける事は皆無
となった。さらに、本実施方法では、平面を素球段階で
形成しておく為、平面と球面とのつなぎ部も丸く形成さ
れ当然後工程が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１乃至３に記載の本発明の一例を示す
縦断面図。

【図２】転動体の一実施形態を示す拡大斜視図。

【図３】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。

【図４】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。

【図５】保持器の一実施形態を示す斜視図。

【図６】セパレータの一実施形態を示す斜視図。

【図７】本発明の第一実施形態における他の例を示す
縦断面図。

【図８】本発明の第一実施形態における他の例を示す
縦断面図。

【図９】軌道溝研削の一例で、外輪の縦断面図。

【図１０】外輪一体固定方法の一例を示す縦断面図。

【図１１】軌道溝研削の一例で、内輪の縦断面図。

【図１２】内輪一体固定方法の一例を示す縦断面図。

【図１３】請求項４及び５に記載の本発明の一例を示す
縦断面図。

【図１４】二平面を有する転動体の拡大斜視図。

【図１５】一平面を有する転動体の拡大斜視図。

【図１６】Ｗ／Ｄと転動体自体の変形量の関係図。

【図１７】Ｗ／Ｄと加工コストの関係図。

【図１８】Ｗ／Ｄに対する転動体と軌道面との干渉関係
図。

【図１９】請求項６乃至８に記載の本発明転動体の加工
方法を実施するための球体加工装置の要部構成を示す斜
視図。

【図２０】図１８に示す球体加工装置における両加工盤
体の一部拡大断面図。

【図２１】セラミック球と転動体との混合比率と、加工
時間と、セラミック球の期待し得る被加工球相互差との
関係を示す図。

【図２２】従来技術の一例で、クロスローラ軸受の縦断
面図。

【図２３】従来技術の一例で、四点接触玉軸受の縦断面
図。

【図２４】従来技術の一例で、三点接触玉軸受の縦断面
図。

【符号の説明】

１：外輪２：内輪３：軌道溝６：転動体６ａ：外径６ｂ：平面６ｃ：自転中心軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井修神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者塚本茂美神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3C049 AA03 AA09 CA01 3J101 AA15 AA25 AA26 AA32 AA33 AA54 AA62 BA06 BA10 BA53 BA54 BA55 BA64 DA09 EA02 EA03 EA06 EA36 EA41 FA08 FA31 FA41 GA31 GA32 GA34 GA41 GA51 GA53 GA55 GA57

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込ま
れ、各軌道輪は転動体の半径より大径の曲率を有する軌
道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少なくとも一つの
軌道輪は軸方向に二分割されていて、それぞれ軌道面を
有し、各転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも
曲率を持つと共に、少なくとも一平面以上を有し、円周
上にそれぞれ交互に交差状に配され、各転動体の外径が
常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌
道面でそれぞれ一点づつ合計二点で接触しており、上記
軸方向に二分割された軌道輪は、一体に組合せると共に
軌道輪溝を総型砥石により一体加工したことを特徴とす
る転がり軸受。
【請求項２】一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込ま
れ、各軌道輪は転動体の半径より大径の曲率を有する軌
道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少なくとも一つの
軌道輪は軸方向に二分割されていて、それぞれ軌道面を
有し、各転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも
曲率を持つと共に、少なくとも一平面以上を有し、円周
上にそれぞれ交互に交差状に配され、各転動体の外径が
常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌
道面でそれぞれ一点づつ合計二点で接触してなる転がり
軸受であって、まず上記軸方向に二分割された軌道輪を
一体に組合せ、そしてその軌道輪溝に総型砥石を当て込
み、該溝を研削することにより一体加工することを特徴
とする転がり軸受の製造方法。
【請求項３】一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込ま
れ、各軌道輪は転動体の半径より大径の曲率を有する軌
道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少なくとも一つの
軌道輪は軸方向に二分割されていて、それぞれ軌道面を
有し、各転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも
曲率を持つと共に、少なくとも一平面以上を有し、円周
上にそれぞれ交互に交差状に配され、各転動体の外径が
常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌
道面でそれぞれ一点づつ合計二点で接触してなる転がり
軸受であって、まず上記軸方向に二分割された軌道輪を
軌道輪締結治具に組み込み、そして次に二つの軌道輪の
芯合わせをし、そしてその後締結部材を介して一体化
し、次にその軌道輪溝形状にあった総型砥石を当て込
み、該溝を同時研削することにより一体加工することを
特徴とする転がり軸受の製造方法。
【請求項４】一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込ま
れ、各軌道輪は転動体の半径より大径の曲率を有する軌
道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少なくとも一つの
軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各転動体は転がり
接触面となる外径が軸方向にも曲率を持つと共に、少な
くとも一平面以上を有し、円周上にそれぞれ交互に交差
状に配され、各転動体の外径が常に相対する一方の軌道
輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にてそれぞれ一点づ
つ合計二点で接触しており、上記転動体は、平面部に直
交する軸心方向幅をＷとし、転動体直径をＤとした場合
のＷ／Ｄを０．２５〜０．９とすることを特徴とする転
がり軸受。
【請求項５】Ｗ／Ｄを０．５５〜０．９とすることを特
徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
【請求項６】一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込ま
れ、各軌道輪は転動体の半径より大径の曲率を有する軌
道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少なくとも一つの
軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各転動体は転がり
接触面となる外径が軸方向にも曲率を持つと共に、少な
くとも一平面以上を有し、円周上にそれぞれ交互に交差
状に配され、各転動体の外径が常に相対する一方の軌道
輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にてそれぞれ一点づ
つ合計二点で接触しており、上記転動体は、互いに所定
間隔を存して対向する二つの加工盤体相互間に、セラミ
ック球からなる真球体と共に混合させて加工することに
より表面を真球状に加工することを特徴とする転がり軸
受。
【請求項７】一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込ま
れ、各軌道輪は転動体の半径より大径の曲率を有する軌
道面からなる軌道溝をそれぞれ有し、少なくとも一つの
軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各転動体は転がり
接触面となる外径が軸方向にも曲率を持つと共に、少な
くとも一平面以上を有し、円周上にそれぞれ交互に交差
状に配され、各転動体の外径が常に相対する一方の軌道
輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にてそれぞれ一点づ
つ合計二点で接触してなる転がり軸受であって、互いに
所定間隔を存して対向する二つの加工盤体相互間に、セ
ラミック球からなる真球体と共に上記少なくとも一平面
以上を有する転動体を混合させて加工することにより、
該転動体の表面を真球状に加工することを特徴とする転
がり軸受の製造方法。
【請求項８】少なくとも一平面以上を有する転動体のセ
ラミック球からなる真球体に対する混合率を１０％〜７
５％としたことを特徴とする請求項７に記載の転がり軸
受の製造方法。