JP2003172343A - Multi-point contact ball bearing for supporting ball screw - Google Patents

Multi-point contact ball bearing for supporting ball screw

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JP2003172343A
JP2003172343A JP2002245564A JP2002245564A JP2003172343A JP 2003172343 A JP2003172343 A JP 2003172343A JP 2002245564 A JP2002245564 A JP 2002245564A JP 2002245564 A JP2002245564 A JP 2002245564A JP 2003172343 A JP2003172343 A JP 2003172343A
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JP
Japan
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ball
bearing
ball screw
contact angle
inner ring
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Application number
JP2002245564A
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Japanese (ja)
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Yoshiaki Katsuno
美昭 勝野
Kazuhiro Hara
和弘 原
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • F16C19/166Four-point-contact ball bearings

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-point contact ball bearing suitable for a bearing supporting a ball screw shaft of a ball screw. <P>SOLUTION: If setting the diameter of a ball 10c as D, the curvature of an outer ring side track groove 10e as Re, the curvature of an inner ring side track groove 10f as Ri, and a contact angle between the ball 10c and track grooves 10a, 10b as α, the contact angle α is made to satisfy an expression of 12.5°<α≤32.5°, and the curvature rates of the track grooves 10e, 10f with regard to the diameter of the ball 10c is made to satisfy an expression of Re/D =Ri/D=0.54 to 0.61. Annular seal elements 12 are provided on both end portions of the outer ring 10a or the inner ring 10b, and an annular space formed between the outer ring 10a and the inner ring 10b is sealed by the annular seal element 12. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばIT関連
製品の製造工程や組立工程などで半導体チップ、液晶等
の電子部品を基板上に実装もしくは装着する電子部品実
装装置や、放電加工機、レーザー加工機等の非切削型工
作機械あるいはタッピングセンター等の軽切削加工機な
どで使用される精密位置決め用ボールねじのボールねじ
軸を支持するボールねじ支持用多点接触玉軸受に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic component mounting apparatus for mounting or mounting electronic components such as semiconductor chips and liquid crystals on a substrate in an IT-related product manufacturing process or assembly process, an electric discharge machine, and a laser. The present invention relates to a ball screw supporting multi-point contact ball bearing that supports a ball screw shaft of a precision positioning ball screw used in a non-cutting machine tool such as a processing machine or a light cutting machine such as a tapping center.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子部品実装装置や工作機械等で
使用される精密位置決め用ボールねじのボールねじ軸
は、図20に示されるような軸受装置によって支持され
ていることが多い。この軸受装置は二列組合せ軸受1
と、この二列組合せ軸受1の周囲を密封する軸受ハウジ
ング2と、この軸受ハウジング2の軸方向両端部に設け
られたオイルシール3とからなり、二列組合せ軸受1
は、図21に示されるように、二つのアンギュラ玉軸受
4から構成されている。これらのアンギュラ玉軸受4は
外輪4a、内輪4b、玉4c等からなり、内輪4bは、
図20に示されるように、ボールねじ軸5の端部に形成
された大径軸部5aの端面に押えリング6及び軸受ナッ
ト7によって押付け固定されている。なお、軸受ハウジ
ング2は円筒状のハウジング本体2aと、このハウジン
グ本体2aのフランジ部2bにボルト接合される環状の
外輪押え2cとから構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a ball screw shaft of a precision positioning ball screw used in an electronic component mounting apparatus, a machine tool or the like is often supported by a bearing device as shown in FIG. This bearing device is a double row combination bearing 1
A bearing housing 2 for sealing the periphery of the two-row combination bearing 1 and oil seals 3 provided at both ends of the bearing housing 2 in the axial direction.
21 is composed of two angular ball bearings 4, as shown in FIG. These angular ball bearings 4 are composed of an outer ring 4a, an inner ring 4b, balls 4c, etc., and the inner ring 4b is
As shown in FIG. 20, the pressing ring 6 and the bearing nut 7 are pressed and fixed to the end surface of the large-diameter shaft portion 5a formed at the end portion of the ball screw shaft 5. The bearing housing 2 is composed of a cylindrical housing body 2a and an annular outer ring retainer 2c which is bolted to the flange portion 2b of the housing body 2a.

【0003】ところで、アンギュラ玉軸受は深溝玉軸受
に比べ、以下のような特徴を持っている。 一列当りの玉数が多く、荷重負荷能力及び剛性が大
きい。 保持器形状が強固であり、高速回転が可能。 単列では一方向のアキシャル荷重しか負荷すること
ができないが、アンギュラ玉軸受を二列の組合せとする
ことにより、両方向のアキシャル荷重を負荷することが
可能となる。
By the way, the angular ball bearing has the following features as compared with the deep groove ball bearing. The number of balls per row is large, and the load carrying capacity and rigidity are large. The shape of the cage is strong and high-speed rotation is possible. A single row can only load an axial load in one direction, but a combination of two rows of angular ball bearings makes it possible to load an axial load in both directions.

【0004】 二つのアンギュラ玉軸受の端面間に形
成されるギャップg(図21参照)を調整することによ
り、軸受の内部すき間を無くし、予め内部荷重を発生さ
せること(いわゆる定位置予圧)が容易である。予圧を
かけることで、軸受剛性の向上や高回転精度を得ること
が可能となる。アンギュラ玉軸受は以上のような特徴を
持っていることから、旋盤やフライス盤、研削盤等の工
作機械におけるスピンドルを支持する軸受と使用される
他、高精度の位置決めを必要とする機械(例えば工作機
械用精密ボールねじ、電子部品高速装着機用精密ボール
ねじ、搬送ロボット用ボールねじ等)にも広く使用され
ている。しかし、アンギュラ玉軸受をボールねじ支持用
軸受として使用する場合、ボールねじ軸には両アキシャ
ル方向の負荷荷重が作用するため、単列のアンギュラ玉
軸受のみではボールねじ軸に作用する負荷荷重を支持す
ることができない。従って、切削型あるいは研削型工作
機械のベッドを移動させる手段として用いられるボール
ねじでは、加工荷重の反力による変位を最小限に抑え、
かつ所要の加工精度を得るために、軸方向剛性が極めて
大きく、かつ接触角が60°程度のスラストアンギュラ
玉軸受を2〜4列に組合わせたものをボールねじ支持用
軸受として使用している場合が多い。この場合、ラジア
ル方向の負荷荷重は、ボールねじとセットで使用される
リニアガイドやアリ溝が受ける構造となっている。
By adjusting the gap g (see FIG. 21) formed between the end faces of the two angular ball bearings, it is easy to eliminate the internal clearance of the bearings and generate an internal load in advance (so-called fixed position preload). Is. By applying a preload, it is possible to improve bearing rigidity and obtain high rotational accuracy. Since the angular contact ball bearings have the above characteristics, they are used as bearings that support spindles in machine tools such as lathes, milling machines, and grinders, as well as machines that require highly accurate positioning (for example, machine tools). It is also widely used for precision ball screws for machines, precision ball screws for high-speed electronic component mounting machines, ball screws for transfer robots, etc.). However, when an angular ball bearing is used as a bearing for supporting a ball screw, a load load in both axial directions acts on the ball screw shaft, so a single row angular ball bearing alone can support the load acting on the ball screw shaft. Can not do it. Therefore, in the ball screw used as a means for moving the bed of the cutting type or grinding type machine tool, the displacement due to the reaction force of the processing load is minimized,
In addition, in order to obtain the required processing accuracy, a combination of thrust angular contact ball bearings with extremely high axial rigidity and a contact angle of about 60 ° in 2 to 4 rows is used as a ball screw support bearing. In many cases. In this case, the load applied in the radial direction is received by the linear guide and dovetail groove used in combination with the ball screw.

【0005】一方、放電加工機、レーザー加工機等の電
解加工型工作機やネジ穴加工用のタッピングセンター、
あるいは電子部品実装装置等では、実加工時の負荷荷重
が比較的小さいことから、ボールねじ軸を支持する軸受
として、例えば内径寸法が6mm〜40mm程度で、接
触角が15°〜30°程度の標準型アンギュラ玉軸受
(寸法系列70××、72××等)を二列に組合せ、数
十Nから数百Nの比較的小さな予圧をかけたものを使用
する場合が多い。
On the other hand, electrolytic machining type machine tools such as electric discharge machines and laser machines, tapping centers for machining screw holes,
Alternatively, in an electronic component mounting apparatus or the like, since the load applied during actual processing is relatively small, a bearing for supporting the ball screw shaft has, for example, an inner diameter of about 6 mm to 40 mm and a contact angle of about 15 ° to 30 °. In many cases, standard type angular contact ball bearings (dimension series 70xx, 72xx, etc.) are combined in two rows and a comparatively small preload of several tens N to several hundreds N is applied.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、アンギ
ュラ玉軸受をボールねじ支持用軸受として使用する場合
には、定位置予圧をかけなければならないため、二列組
合せが条件となる。このため、軸受を装着する軸および
ハウジング部分のスペースも単列での使用に対して2倍
必要となり、機械全体のスペース増につながる。
As described above, when the angular ball bearing is used as a ball screw supporting bearing, a fixed position preload must be applied, and therefore, a two-row combination is a condition. For this reason, the space for the shaft on which the bearing is mounted and the space for the housing are doubled as compared with the use in a single row, which leads to an increase in the space of the entire machine.

【0007】IT部品等の組立ラインや装着ラインで
は、工程に応じて部品実装装置や搬送ロボットが数多く
使用されているため、上記のスペース増はライン構成の
点で問題になる。また、二列組合せアンギュラ玉軸受を
1台の機械で数ヶ所に使用すると、各ボールねじ支持用
軸受の干渉が問題となることが懸念される。これに加え
て、最近では、部品の実装速度を上げてタクトタイムを
短縮化することが要求されており、可動部分の軽量化に
よる急加減速時の慣性力軽減要求も非常に高い。
In the assembly line and mounting line for IT parts and the like, a large number of component mounting apparatuses and transfer robots are used according to the process, so the above-mentioned increase in space poses a problem in line construction. Further, when the double-row combination angular contact ball bearing is used in several places in one machine, there is a concern that interference between the ball screw supporting bearings may become a problem. In addition to this, recently, it has been required to increase the mounting speed of components to shorten the tact time, and there is also a very high demand for reducing the inertial force at the time of rapid acceleration / deceleration by reducing the weight of the movable part.

【0008】また、従来のボールねじ支持用軸受(二列
組合せアンギュラ玉軸受)を放電加工機やレーザー加工
機等の電解加工型工作機で使用した場合には、電解加工
中に発生する微細なスラッジや電解溶液等が外輪と内輪
との間に形成された環状間隙から軸受内部に侵入する虞
があった。また、半導体チップ等の電子部品を基板上に
装着する電子部品装着装置においては、誤ってライン内
に残された半導体チップが軸受の内部に侵入することが
あった。
Further, when a conventional ball screw supporting bearing (double-row combination angular contact ball bearing) is used in an electrolytic machining type machine tool such as an electric discharge machine or a laser machining machine, fine particles generated during electrolytic machining are generated. There is a risk that sludge, electrolytic solution, etc. may enter the inside of the bearing through the annular gap formed between the outer ring and the inner ring. Further, in an electronic component mounting apparatus that mounts an electronic component such as a semiconductor chip on a substrate, a semiconductor chip left in the line may inadvertently enter the inside of the bearing.

【0009】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、ボールねじ
支持用軸受として現在使用されている二列組合せアンギ
ュラ玉軸受からの代替が可能であると共に正確な位置決
めと予圧付与が可能であり、かつ防塵性及び防水性の向
上を図ることのできるボールねじ支持用多点接触玉軸受
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to replace the double row angular contact ball bearing currently used as a ball screw supporting bearing. In addition, it is an object of the present invention to provide a multi-point contact ball bearing for supporting a ball screw, which is capable of accurate positioning and preloading, and which can improve dustproofness and waterproofness.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、外輪および内輪に形成された
軌道溝に対して3点以上で接触する多数の玉を有する多
点接触玉軸受であって、前記外輪または内輪の両端部に
環状シール体を設け、この環状シール体により前記外輪
と内輪との間に形成された環状間隙を密閉したことを特
徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is a multipoint having a large number of balls which contact the raceway grooves formed in the outer ring and the inner ring at three or more points. The contact ball bearing is characterized in that an annular seal body is provided at both ends of the outer ring or the inner ring, and an annular gap formed between the outer ring and the inner ring is sealed by the annular seal body.

【0011】請求項2の発明は、請求項1記載のボール
ねじ支持用多点接触玉軸受において、前記玉の直径を
D、前記軌道溝の曲率をR、前記玉と軌道溝との接触角
をαとしたとき、前記接触角αを12.5°<α≦1
7.5°とし、かつ前記玉の直径に対する前記軌道溝の
曲率比R/DをR/D=0.54〜0.555としたこ
とを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the ball screw supporting multipoint contact ball bearing according to the first aspect, the diameter of the ball is D, the curvature of the raceway groove is R, and the contact angle between the ball and the raceway groove. Where α is α, the contact angle α is 12.5 ° <α ≦ 1
The curvature ratio R / D of the raceway groove to the diameter of the ball is set to 7.5 °, and R / D = 0.54 to 0.555.

【0012】請求項3の発明は、請求項1記載のボール
ねじ支持用多点接触玉軸受において、前記玉の直径を
D、前記軌道溝の曲率をR、前記玉と軌道溝との接触角
をαとしたとき、前記接触角αを17.5°<α≦2
2.5°とし、かつ前記玉の直径に対する前記軌道溝の
曲率比R/Dを0.555<R/D≦0.57としたこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the ball screw supporting multipoint contact ball bearing according to the first aspect, the diameter of the ball is D, the curvature of the raceway groove is R, and the contact angle between the ball and the raceway groove. Where α is α, the contact angle α is 17.5 ° <α ≦ 2
It is characterized in that the curvature ratio R / D of the raceway groove to the diameter of the ball is 2.555 <R / D ≦ 0.57.

【0013】請求項4の発明は、請求項1記載のボール
ねじ支持用多点接触玉軸受において、前記玉の直径を
D、前記軌道溝の曲率をR、前記玉と軌道溝との接触角
をαとしたとき、前記接触角αを22.5°<α≦2
7.5°とし、かつ前記玉の直径に対する前記軌道溝の
曲率比R/Dを0.57<R/D≦0.59としたこと
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ball screw supporting multi-point contact ball bearing according to the first aspect, the diameter of the ball is D, the curvature of the raceway groove is R, and the contact angle between the ball and the raceway groove. Where α is α, the contact angle α is 22.5 ° <α ≦ 2
The curvature ratio R / D of the raceway groove with respect to the diameter of the ball is set to 7.5 ° and 0.57 <R / D ≦ 0.59.

【0014】請求項5の発明は、請求項1記載のボール
ねじ支持用多点接触玉軸受において、前記玉の直径を
D、前記軌道溝の曲率をR、前記玉と軌道溝との接触角
をαとしたとき、前記接触角αを27.5°<α≦3
2.5°とし、かつ前記玉の直径に対する前記軌道溝の
曲率比R/Dを0.59<R/D≦0.61としたこと
を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ball screw supporting multipoint contact ball bearing according to the first aspect, the diameter of the ball is D, the curvature of the raceway groove is R, and the contact angle between the ball and the raceway groove. Where α is α, the contact angle α is 27.5 ° <α ≦ 3
The curvature ratio R / D of the raceway groove with respect to the diameter of the balls is set to 2.5 ° and 0.59 <R / D ≦ 0.61.

【0015】[0015]

【作用】本発明に係るボールねじ支持用多点接触玉軸受
は、図16または図17に示されるように、外輪10a
および内輪10bに形成された軌道溝10e,10fと
玉10cが3点または4点で接触する多点接触玉軸受で
あり、外輪10aまたは内輪10bのいずれか一方がラ
ジアル方向に二分割されている。また、本発明に係るボ
ールねじ支持用多点接触玉軸受は、外輪または内輪の両
端部に環状シール体を設け、この環状シール体により外
輪と内輪との間に形成された環状間隙が密閉された構造
となっている。
The multipoint contact ball bearing for supporting a ball screw according to the present invention, as shown in FIG. 16 or 17, has an outer ring 10a.
Also, the raceway grooves 10e and 10f formed in the inner ring 10b are multi-point contact ball bearings in which the balls 10c contact at three or four points, and either the outer ring 10a or the inner ring 10b is divided into two in the radial direction. . Further, the ball screw supporting multi-point contact ball bearing according to the present invention is provided with an annular seal body at both ends of the outer ring or the inner ring, and the annular seal body seals the annular gap formed between the outer ring and the inner ring. It has a different structure.

【0016】ここで、外輪または内輪の両端部に環状シ
ール体を設けることにより、 放電加工やレーザー加工等の電解加工時における微
細スラッジの軸受内部への侵入防止 上記電解加工液の軸受内部への侵入防止 電子部品装着装置の場合、微細半導体チップの軸受
内部への侵入防止 別体となった内輪の軸方向脱落防止(ボールねじサ
ポートユニットとした時、特に取扱い性向上) ボールねじ軸またはハウジングに軸受を組込む際の
組込み性の向上という効果が得られる。
Here, by providing annular seal bodies at both ends of the outer ring or the inner ring, prevention of fine sludge from entering the inside of the bearing during electrolytic machining such as electric discharge machining or laser machining is carried out. Intrusion prevention In the case of electronic component mounting equipment, prevention of intrusion of fine semiconductor chips into the bearing. Prevention of axial detachment of a separate inner ring (when a ball screw support unit is used, especially handling is improved). The effect of improving the assemblability when assembling the bearing is obtained.

【0017】ここで、通常、一般の用途では、軸受は内
輪回転が主で、静止ラジアル荷重が負荷する場合(いわ
ゆる内輪回転荷重)が多い。この場合、内輪に発生し易
いフレッチングを防止するため、内輪を締めしろにし、
外輪をすき間ばめにする。このため、軸受を軸やハウジ
ングに組込む場合、先ず、軸に内輪を圧入または焼嵌め
した後、外輪をハウジングに挿入する方法が採られるこ
とが多い。しかし、ボールねじ支持用軸受では、アキシ
ャル荷重のみでラジアル荷重を負荷しない用途のため、
外輪および内輪をすき間ばめ(h又はHハメアイ)に設
定し、軸方向を軸受ナット等で確りと締結する方法が採
られている。このような嵌め合いの他に、軸が長尺のボ
ールねじであることもあり、軸受がハウジングに挿入さ
れたボールねじサポートユニットとして予め作られてお
り、そのユニットをすき間ばめのねじ軸に挿入する組込
み方法が採られることが多い。このような場合、内輪が
別体となった多点接触玉軸受では、組込み性が極めて悪
い。また、誤って内輪を分離・落下させた場合には、軸
受内部への異物の侵入や打痕きず等を発生させる虞があ
るが、本発明に係る多点接触玉軸受をボールねじ支持用
軸受として用いることで、上記のような不具合が防止さ
れる。
Generally, in general applications, the bearing is mainly used for inner ring rotation, and a stationary radial load is often applied (so-called inner ring rotation load). In this case, tighten the inner ring to prevent fretting that tends to occur on the inner ring.
Make the outer ring a gap fit. For this reason, when the bearing is assembled into the shaft or the housing, a method of first press-fitting or shrink-fitting the inner ring onto the shaft and then inserting the outer ring into the housing is often adopted. However, ball screw support bearings are used only for axial loads and not radial loads, so
A method is adopted in which the outer ring and the inner ring are set to a clearance fit (h or H fit eye) and the axial direction is securely fastened with a bearing nut or the like. In addition to such fitting, the shaft may be a long ball screw, and the bearing is prefabricated as a ball screw support unit inserted in the housing, and that unit is used as a clearance fit screw shaft. Often, a built-in method of inserting is adopted. In such a case, the multi-point contact ball bearing having a separate inner ring is extremely poor in assembling. Further, if the inner ring is accidentally separated / dropped, foreign matter may enter the bearing or dent marks may be generated. However, the multi-point contact ball bearing according to the present invention is used as a ball screw bearing. As a result, the above problems can be prevented.

【0018】ラジアル方向に二分割された内輪の隣り合
う端面間には、図18または図19に示されるように、
幾何的に3点または4点接触(軸受接触角α)で適度な
予圧すき間(Δa)が形成されており、二列組合せアン
ギュラ玉軸受と同様に、軸受ナットや抑えふたで内輪ま
たは外輪の端部を軸方向に押付け固定することで適正な
予圧をかけることができる。
As shown in FIG. 18 or FIG. 19, between the adjacent end faces of the inner ring divided into two in the radial direction,
An appropriate preload clearance (Δa) is geometrically formed by three-point or four-point contact (bearing contact angle α), and like the two-row combination angular contact ball bearing, the end of the inner ring or outer ring can be Appropriate preload can be applied by pressing and fixing the parts in the axial direction.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施形態に
係るボールねじ支持用軸受の構造を示す断面図であり、
同図に示されるように、第1の実施形態に係るボールね
じ支持用軸受は、ボールねじ軸5を支持する4点接触玉
軸受10と、この玉軸受10の周囲を密封する軸受ハウ
ジング2と、この軸受ハウジング2の軸方向両端部に設
けられたオイルシール3とから構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a ball screw supporting bearing according to a first embodiment of the present invention,
As shown in the figure, the ball screw supporting bearing according to the first embodiment includes a four-point contact ball bearing 10 that supports the ball screw shaft 5, and a bearing housing 2 that seals the periphery of the ball bearing 10. An oil seal 3 is provided on both ends of the bearing housing 2 in the axial direction.

【0020】図2は、4点接触玉軸受10の軸方向断面
図である。同図に示されるように、4点接触玉軸受10
は外輪10a、内輪10b、玉10c、保持器10d等
からなり、外輪10aの内周面には、軌道溝10eが外
輪10aの円周方向に沿って形成されている。この軌道
溝10eの軸方向断面は、図17の(a)に示されるよ
うに、Reの曲率半径を有する二つの円弧つまりゴシッ
クアーチ状に形成されており、これにより、玉10cは
軌道溝10eと二点で接触するようになっている。
FIG. 2 is an axial sectional view of the four-point contact ball bearing 10. As shown in the figure, a four-point contact ball bearing 10
Is composed of an outer ring 10a, an inner ring 10b, balls 10c, a cage 10d, etc., and a raceway groove 10e is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 10a along the circumferential direction of the outer ring 10a. As shown in (a) of FIG. 17, the axial section of the raceway groove 10e is formed into two arcs having a radius of curvature of Re, that is, a Gothic arch shape, whereby the ball 10c is formed in the raceway groove 10e. It comes in contact with two points.

【0021】一方、内輪10bの外周面には軌道溝10
fが内輪10bの円周方向に沿って形成されている。こ
の軌道溝10fの軸方向断面は、図17の(b)に示さ
れるように、Riの曲率半径を有する二つの円弧つまり
ゴシックアーチ状に形成されており、これにより、玉1
0cは軌道溝10fと二点で接触するようになってい
る。
On the other hand, the raceway groove 10 is formed on the outer peripheral surface of the inner ring 10b.
f is formed along the circumferential direction of the inner ring 10b. As shown in FIG. 17B, the axial section of the raceway groove 10f is formed into two arcs having a radius of curvature of Ri, that is, a Gothic arch shape, whereby the ball 1 is formed.
0c contacts the raceway groove 10f at two points.

【0022】4点接触玉軸受10の内輪10bは、図1
に示されるように、ボールねじ軸5の端部に形成された
大径軸部5aの端面に押えリング6及び軸受ナット7に
よって押付け固定されている。また、内輪10bはその
軸方向中央部がラジアル方向にニ分割されており、分割
された内輪の隣り合う端面間には、幾何的に4点接触し
た状態(軸受接触角α)で適度な予圧すき間11(図1
8参照)が形成されている。
The inner ring 10b of the four-point contact ball bearing 10 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the ball screw shaft 5 is pressed and fixed to the end surface of the large-diameter shaft portion 5a formed at the end portion thereof by the pressing ring 6 and the bearing nut 7. Further, the inner ring 10b has its axial center portion divided into two in the radial direction, and between the adjacent end faces of the divided inner ring, there is a geometrical four-point contact (bearing contact angle α) with an appropriate preload. Gap 11 (Fig. 1
8) is formed.

【0023】4点接触玉軸受10は、外輪10aと内輪
10bとの間に形成された環状間隙をシールする一対の
環状シール体12(図2参照)を備えている。これらの
環状シール体12は円環状に形成されており、各環状シ
ール体12の外周縁部には、外輪10aの内周面に形成
されたシール取付け溝13に着脱自在に係合する係合部
12aが形成されている。また、環状シール体12は樹
脂等の弾性材から形成されており、各環状シール体12
の内周縁部には、図3に示されるように、内輪10bの
外周面に形成されたシール溝14に弾性接触するラビン
スシール部12bが形成されている。上述のような構成
とすることで、内輪が二分割された場合は、防水性及び
防塵性の向上と共に内輪の分解を防止することができ
る。
The four-point contact ball bearing 10 is provided with a pair of annular seal bodies 12 (see FIG. 2) that seal the annular gap formed between the outer ring 10a and the inner ring 10b. These annular seal bodies 12 are formed in an annular shape, and the outer peripheral edge portion of each annular seal body 12 is detachably engaged with a seal mounting groove 13 formed on the inner peripheral surface of the outer ring 10a. The portion 12a is formed. Further, the annular seal body 12 is formed of an elastic material such as resin, and each annular seal body 12
As shown in FIG. 3, a Rabins seal portion 12b which is elastically contacted with the seal groove 14 formed on the outer peripheral surface of the inner ring 10b is formed on the inner peripheral edge portion of the. With the above-described configuration, when the inner ring is divided into two parts, it is possible to improve the waterproof property and the dustproof property and prevent the inner ring from being disassembled.

【0024】図4は、玉10cと保持器10dの一部を
示す斜視図である。同図に示されるように、保持器10
dは冠形の形状を有しており、ポリアミド・ポリアセタ
ール・ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂材から
形成されている。また、負荷容量を上げる等の必要性が
生じた場合は、保持器のない総玉設計も可能である。な
お、軸受ハウジング2は円筒状のハウジング本体2a
と、このハウジング本体2aのフランジ部2bにボルト
接合される環状の外輪押え2cとから構成されている。
FIG. 4 is a perspective view showing a part of the ball 10c and the holder 10d. As shown in FIG.
d has a crown shape and is formed of a synthetic resin material such as polyamide, polyacetal, polyphenylene sulfide, or the like. In addition, if it becomes necessary to increase the load capacity, a total ball design without a cage is possible. The bearing housing 2 is a cylindrical housing body 2a.
And an annular outer ring retainer 2c bolted to the flange portion 2b of the housing body 2a.

【0025】このような構成において、玉10cの直径
をD、軌道溝10e,10fの曲率をRe,Ri、玉1
0eと軌道溝10e,10fとの接触角をαとすると、
本実施形態に係る4点接触玉軸受10は、接触角αが1
2.5°<α≦32.5°の範囲内にあり、かつ玉の直
径に対する軌道溝10e,10fの曲率比Re/D,R
i/DがRe/D=Ri/D=0.54〜0.61の範
囲内にある。
In such a structure, the diameter of the ball 10c is D, the curvatures of the raceway grooves 10e and 10f are Re and Ri, and the ball 1 is
When the contact angle between 0e and the raceway grooves 10e and 10f is α,
The four-point contact ball bearing 10 according to the present embodiment has a contact angle α of 1
Within the range of 2.5 ° <α ≦ 32.5 °, and the curvature ratio Re / D, R of the raceway grooves 10e, 10f to the diameter of the ball
i / D is in the range of Re / D = Ri / D = 0.54 to 0.61.

【0026】ところで、多点接触玉軸受をボールねじ支
持用軸受として使用する場合、多点接触玉軸受に要求さ
れる点は動トルクをある範囲内に抑え、かつスムーズな
回転立上り性と回転立下り性を得られる点である。この
ような要求を満たすために、本発明者らは、種々の組合
せ条件についてコンピュータによる解析を行い、その解
析結果から表1に示すような仕様の実施例A〜Dを見出
した。
By the way, when the multi-point contact ball bearing is used as a ball screw support bearing, the points required for the multi-point contact ball bearing are that the dynamic torque is suppressed within a certain range, and the smooth rotation start-up and rotation start-up are achieved. It is a point that can get downhill. In order to satisfy such a requirement, the present inventors conducted computer analysis of various combination conditions, and found Examples A to D having specifications as shown in Table 1 from the analysis results.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】表1において、実施例Aは接触角αを1
2.5°<α≦17.5°とし、かつ玉10cの直径D
に対する軌道溝10e,10fの曲率比(以下、「溝曲
率比」という)fi,feを0.54≦fi≦0.55
5、0.54≦fe≦0.555とした4点接触玉軸受
であり、実施例Bは接触角αを17.5°<α≦22.
5°とし、かつ溝曲率比fi,feを0.555<fi
≦0.57、0.555<fe≦0.57とした4点接
触玉軸受である。また、実施例Cは接触角αを22.5
°<α≦27.5°とし、かつ溝曲率比fi,feを
0.57<fi≦0.59、0.57<fe≦0.59
とした4点接触玉軸受であり、実施例Dは接触角αを2
7.5°<α≦32.5°とし、かつ溝曲率比fi,f
eを0.59<fi≦0.61、0.59<fe≦0.
61とした4点接触玉軸受である。
In Table 1, Example A has a contact angle α of 1
2.5 ° <α ≦ 17.5 ° and the diameter D of the ball 10c
The curvature ratios fi and fe of the orbital grooves 10e and 10f (hereinafter referred to as "groove curvature ratio") with respect to 0.54≤fi≤0.55
No. 5, 0.54 ≦ fe ≦ 0.555, and the contact angle α is 17.5 ° <α ≦ 22.
5 °, and the groove curvature ratios fi and fe are 0.555 <fi
It is a 4-point contact ball bearing with ≦ 0.57, 0.555 <fe ≦ 0.57. Further, in Example C, the contact angle α was 22.5.
° <α ≦ 27.5 °, and the groove curvature ratios fi and fe are 0.57 <fi ≦ 0.59 and 0.57 <fe ≦ 0.59.
And the contact angle α is 2 in Example D.
7.5 ° <α ≦ 32.5 °, and the groove curvature ratios fi and f
e is 0.59 <fi ≦ 0.61, 0.59 <fe ≦ 0.
It is a four-point contact ball bearing 61.

【0029】表1に示した実施例A〜Dと従来例(二列
組合せアンギュラ玉軸受(7010A、軸受内径:50
mm)の玉径、玉数、玉PCD及び予圧すき間の選定値
を表2に示す。
Examples A to D shown in Table 1 and a conventional example (double row angular contact ball bearing (7010A, bearing inner diameter: 50
Table 2 shows the ball diameter, the number of balls, the ball PCD, and the selected values for the preload clearance in mm).

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】表2に示される従来例E(従来軸受で、製
造範囲内で最も動トルクが大きくなる条件)及び実施例
A〜Dの接触角αをα=30°、α=17.5°、
α=22.5°、α=27.5°、α=32.5
°とし、溝曲率比fe及びfiをfe=fi=0.
52、fe=fi=0.54、fe=fi
0.556、fe=fi=0.571、fe=f
=0.591とした場合における動トルクを表3に
示す。
The contact angle α of the conventional example E (condition in which the dynamic torque is the largest in the manufacturing range in the conventional bearing) and Examples A to D shown in Table 2 is α E = 30 °, α A = 17. 5 °,
α B = 22.5 °, α C = 27.5 °, α D = 32.5
And the groove curvature ratios fe and fi are fe E = fi E = 0.
52, fe A = fi A = 0.54, fe B = fi B =
0.556, fe C = fi C = 0.571, fe D = f
Table 3 shows the dynamic torque when i D = 0.591.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】表3の結果から、接触角αを17.5°≦
α≦32.5°とし、溝曲率比fe,fiをfe=fi
=0.54〜0.591とすると、動トルクTrがTr
=0.28〜0.282N・mとなり、従来例Eの動ト
ルクと同一かそれより低い値となることがわかる。次
に、実施例A〜Dの接触角αをα=15°、α=2
0°、α=25°、α=30°とし、溝曲率比fe
及びfiをfe=fi=0.55、fe =fi
=0.56、fe=fi=0.58、fe=fi
=0.60とした場合における動トルクを表4に示
す。
From the results shown in Table 3, the contact angle α is 17.5 ° ≦
With α ≦ 32.5 °, the groove curvature ratios fe and fi are set to fe = fi
= 0.54 to 0.591, the dynamic torque Tr becomes Tr
= 0.28 to 0.282 N · m, which is the same as that of the conventional example E.
It can be seen that the value is the same as or lower than Luk. Next
And the contact angle α of Examples A to D isA= 15 °, αB= 2
0 °, αC= 25 °, αD= 30 °, groove curvature ratio fe
And fi to feA= FiA= 0.55, fe B= FiB
= 0.56, feC= FiC= 0.58, feD= Fi
DTable 4 shows the dynamic torque when = 0.60.
You

【0034】[0034]

【表4】 [Table 4]

【0035】表4の結果から、接触角αを15°≦α≦
30°とし、溝曲率比fe,fiをfe=fi=0.5
5〜0.60とすると、動トルクTrがTr=0.24
〜0.255N・mとなり、表2に示す従来例Eの動ト
ルクより低い値となることがわかる。次に、従来例E
(従来軸受で、製造範囲内で最も動トルクが小さくなる
条件)及び実施例A〜Dの接触角αをα=29°、α
=12.6°、α=17.6°、α=22.6
°、α=27.6°とし、溝曲率比fe及びfiをf
=fi=0.53、fe=fi=0.55
5、fe=fi=0.57、fe=fi=0.
59、fe=fi=0.61とした場合における動
トルクを表5に示す。
From the results shown in Table 4, the contact angle α is 15 ° ≦ α ≦
The groove curvature ratios fe and fi are set to 30 ° and fe = fi = 0.5.
When it is set to 5 to 0.60, the dynamic torque Tr becomes Tr = 0.24.
Up to 0.255 N · m, the dynamic speed of the conventional example E shown in Table 2
It can be seen that the value is lower than Luk. Next, conventional example E
(The conventional bearing has the smallest dynamic torque within the manufacturing range.
Condition) and the contact angle α of Examples A to D is αE= 29 °, α
A= 12.6 °, αB= 17.6 °, αC= 22.6
°, αD= 27.6 °, and the groove curvature ratios fe and fi are f
e E= FiE= 0.53, feA= FiA= 0.55
5, feB= FiB= 0.57, feC= FiC= 0.
59, feD= FiDMotion when = 0.61
The torque is shown in Table 5.

【0036】[0036]

【表5】 [Table 5]

【0037】表5の結果から、接触角αを12.6°≦
α≦27.6°とし、溝曲率比fe,fiをfe=fi
=0.555〜0.61とすると、動トルクTrがTr
=0.215〜0.222N・mとなり、表2に示す従
来例Eの動トルクより大きい値となることがわかる。つ
まり、表1に示す実施例A〜Dを採用することで、従来
例の製造実績範囲内の動トルクに抑えることが可能とな
る。
From the results shown in Table 5, the contact angle α is 12.6 ° ≦
With α ≦ 27.6 °, the groove curvature ratios fe and fi are set to fe = fi
= 0.555 to 0.61, the dynamic torque Tr becomes Tr
= 0.215 to 0.222 N · m, which is larger than the dynamic torque of Conventional Example E shown in Table 2. That is, by adopting Examples A to D shown in Table 1, it becomes possible to suppress the dynamic torque within the manufacturing performance range of the conventional example.

【0038】表3〜表5の結果を基に動トルクTrと接
触角αおよび溝曲率比fi,feとの関係を三次元的に
解析した結果を図5に、また動トルクTrと溝曲率比f
i,feとの関係を解析した結果を図6に示す。図5及
び図6の解析結果からも明らかなように、動トルクを抑
えるためには、接触角αと溝曲率比fi,feを適正な
値で組合わせる必要があることがわかる。また、接触角
αを12.6°≦α≦27.6°とし、溝曲率比fe,
fiをfe=fi=0.555〜0.61とすると、動
トルクが小さくなっていくが、動トルクが小さ過ぎる
と、ボールねじの回転停止時における減速イナーシャに
より、速やかな停止ができず、指示位置に対してオーバ
ーシュートする可能性がある。また、軸受のアキシャル
剛性が小さくなり、やはり、オーバーシュートが発生し
易くなる。さらに、アキシャル負荷容量も小さくなるの
で、転がり疲労寿命も短くなる不具合が生じる。このこ
とから、動トルクを従来例のバラツキ範囲内に抑え、ス
ムーズな回転立上り性と回転立下り性を得るためには、
接触角αと溝曲率比fe,fiを表1に示す範囲内で組
合わせる必要があることがわかる。
Based on the results of Tables 3 to 5, the relationship between the dynamic torque Tr, the contact angle α, and the groove curvature ratios fi and fe is three-dimensionally analyzed. The results are shown in FIG. 5, and the dynamic torque Tr and the groove curvature are shown in FIG. Ratio f
The result of analyzing the relationship between i and fe is shown in FIG. As is apparent from the analysis results of FIGS. 5 and 6, it is necessary to combine the contact angle α and the groove curvature ratios fi and fe with appropriate values in order to suppress the dynamic torque. Further, the contact angle α is set to 12.6 ° ≦ α ≦ 27.6 °, and the groove curvature ratio fe,
When fi is set to fe = fi = 0.555 to 0.61, the dynamic torque becomes smaller. However, if the dynamic torque is too small, it cannot be stopped quickly due to the deceleration inertia when the rotation of the ball screw is stopped. There is a possibility of overshooting the indicated position. Further, the axial rigidity of the bearing becomes small, and again, overshooting is likely to occur. Further, since the axial load capacity also becomes small, there arises a problem that the rolling fatigue life becomes short. From this, in order to suppress the dynamic torque within the range of variation of the conventional example and obtain smooth rotation rising and falling characteristics,
It is understood that it is necessary to combine the contact angle α and the groove curvature ratios fe and fi within the range shown in Table 1.

【0039】次に、実施例A〜Dの接触角αをα=1
5°、α=20°、α=25°、α=30°と
し、溝曲率比fe及びfiをfe=fi=0.5
5、fe =fi=0.56、fe=fi=0.
58、fe=fi=0.60とした場合における各
軸受のPV値を表6に示す。
Next, the contact angle α of Examples A to D is αA= 1
5 °, αB= 20 °, αC= 25 °, αD= 30 °
The groove curvature ratios fe and fi to feA= FiA= 0.5
5, fe B= FiB= 0.56, feC= FiC= 0.
58, feD= FiD= 0.60
Table 6 shows the PV value of the bearing.

【0040】[0040]

【表6】 [Table 6]

【0041】表6の結果から、接触角αを15°≦α≦
30°とし、溝曲率比fe,fiをfe=fi=0.5
5〜0.60とすることによって、内輪と玉とのPV値
PViがPVi=47〜80MPa・m/sになると共
に外輪と玉とのPV値PVeがPVe=32〜58MP
a・m/sとなり、いずれも従来例のそれより高い値を
示すことがわかる。
From the results of Table 6, the contact angle α was set to 15 ° ≦ α ≦
The groove curvature ratios fe and fi are set to 30 ° and fe = fi = 0.5.
By setting it to 5 to 0.60, the PV value PVi between the inner ring and the ball becomes PVi = 47 to 80 MPa · m / s, and the PV value PVe between the outer ring and the ball becomes PVe = 32 to 58 MP.
It is found that the value is a · m / s, which is higher than that of the conventional example.

【0042】図7は表6の結果を基に内輪PV値と溝曲
率比及び接触角との関係を示す図で、図8は同じく表6
の結果を基に内輪PV値と溝曲率比との関係を示す図で
ある。また、図9は表6の結果を基に外輪PV値と溝曲
率比及び接触角との関係を示す図で、図10は同じく表
6の結果を基に外輪PV値と溝曲率比との関係を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the PV value of the inner ring, the groove curvature ratio, and the contact angle based on the results of Table 6, and FIG.
It is a figure which shows the relationship between an inner ring PV value and a groove curvature ratio based on the result of. 9 is a diagram showing the relationship between the outer ring PV value, the groove curvature ratio and the contact angle based on the results of Table 6, and FIG. 10 is the same as the outer ring PV value and the groove curvature ratio based on the results of Table 6. It is a figure which shows a relationship.

【0043】図7〜図10からわかるように、PV値の
大小は動トルク、軸受温度上昇以外に接触部の耐摩耗特
性にも影響する。半導体チップ等の電子部品を基板上に
実装する電子部品実装装置や放電加工機、レーザー加工
機等の電解加工機などでは、最近、ボールねじの高速回
転が要求されている。急加速及び急減速時の不安定な滑
り条件での耐摩耗特性を満足させるためには、PV値を
より小さくする必要がある。従来例E及び実施例A〜D
におけるPV値をまとめると、表6の通りとなる。動ト
ルク値を一定にした場合、接触角が小さく、かつ溝曲率
比の小さいほうがPV値は小さくなる(実施例Aの
方)。いずれの仕様も過去の軸受の実績から判断される
限界PV値以下であるので、摩耗の問題は極めて少ない
が、ボールねじ回転部の重量や急加速及び急減速時の発
生Gに対応して、必要とされるアキシャル剛性要求値や
軸受温度上昇特性に応じ、いずれの考案仕様(実施例A
〜D)を選定してもよい。
As can be seen from FIGS. 7 to 10, the magnitude of the PV value affects not only the dynamic torque and the bearing temperature rise but also the wear resistance of the contact portion. Recently, high-speed rotation of a ball screw is required for an electronic component mounting apparatus for mounting an electronic component such as a semiconductor chip on a substrate and an electrolytic processing machine such as an electric discharge machine and a laser machine. In order to satisfy the wear resistance characteristics under unstable sliding conditions during sudden acceleration and sudden deceleration, it is necessary to make the PV value smaller. Conventional Example E and Examples A to D
The PV values in Table 1 are summarized in Table 6. When the dynamic torque value is constant, the smaller the contact angle and the smaller the groove curvature ratio, the smaller the PV value (Example A). All specifications are below the limit PV value judged from past bearing performance, so there are very few problems of wear, but in response to the weight of the ball screw rotating part and the G generated during sudden acceleration and deceleration, Depending on the required axial rigidity required value and the bearing temperature rise characteristic, any of the devised specifications (Example A
~ D) may be selected.

【0044】次に、実施例A〜Dの接触角αをα=1
5°、α=20°、α=25°、α=30°と
し、溝曲率比fe及びfiをfe=fi=0.5
5、fe =fi=0.56、fe=fi=0.
58、fe=fi=0.60とした場合における各
軸受のアキシャル変位ad(μm/1000N:1000Nのア
キシャル荷重を負荷した時のアキシャル変位を表す)を
解析計算した結果を表7に示す。
Next, the contact angle α of Examples A to D is set to αA= 1
5 °, αB= 20 °, αC= 25 °, αD= 30 °
The groove curvature ratios fe and fi to feA= FiA= 0.5
5, fe B= FiB= 0.56, feC= FiC= 0.
58, feD= FiD= 0.60
Axial displacement of bearing ad (μm / 1000N: 1000N
Axial displacement when a axial load is applied)
Table 7 shows the results of the analytical calculation.

【0045】[0045]

【表7】 [Table 7]

【0046】表7の結果から、接触角αを15°≦α≦
30°とし、溝曲率比fe,fiをfe=fi=0.5
5〜0.60とすることによって、各軸受のアキシャル
変位adがad=4〜14となり、いずれの場合も従来
例のアキシャル変位と同一かそれより大きい値を示すこ
とがわかる。ボールねじのアキシャル剛性は、ボールね
じ支持用軸受以外にボールねじ軸とナット間の剛性やボ
ールねじ軸自身の剛性にも影響する。また、使用される
機械の種類や使用条件により、要求される剛性値は変わ
る。
From the results of Table 7, the contact angle α is set to 15 ° ≦ α ≦
The groove curvature ratios fe and fi are set to 30 ° and fe = fi = 0.5.
It can be seen that the axial displacement ad of each bearing is ad = 4 to 14 by setting the value to 5 to 0.60, and in any case, the axial displacement ad is equal to or larger than the axial displacement of the conventional example. The axial rigidity of the ball screw affects not only the bearing for supporting the ball screw but also the rigidity between the ball screw shaft and the nut and the rigidity of the ball screw shaft itself. Also, the required rigidity value changes depending on the type of machine used and the usage conditions.

【0047】表7の結果から、接触角が大きく、かつ溝
曲率比が大きいほう(実施例D)がアキシャル剛性は大
きくなる。前述のPV値の要求も考慮し、必要とされる
アキシャル剛性要求に応じて、いずれの考案仕様(実施
例A〜D)を選定してもよい。図11は、予圧された多
点接触玉軸受(実施例Bに相当)に外部からアキシャル
荷重を負荷した時の動トルクを、3種類の予圧すき間
(Δα=−5μm、−10μm、−15μm)の条件で
解析した結果を示す図である。いずれの予圧すき間の場
合も動トルクはアキシャル荷重の増加と共に一時的に上
昇し、その後、減少して再上昇するという傾向であるこ
とがわかる。これは、アキシャル荷重によって軸受の軸
方向弾性変形が生じ、内外輪と玉との接触点が初期外部
荷重時(0N)の4点接触から3点あるいは2点接触に
変化したことによるものである。このように、初期4点
接触からアキシャル荷重の増加と共に2点接触に移行す
ることで、アキシャル荷重が増加しても結果的に動トル
クを少なくすることができる。
From the results shown in Table 7, the larger the contact angle and the larger the groove curvature ratio (Example D), the greater the axial rigidity. In consideration of the above-mentioned PV value requirement, any of the invention specifications (Examples A to D) may be selected according to the required axial rigidity requirement. FIG. 11 shows three types of preload clearances (Δα = −5 μm, −10 μm, −15 μm) for dynamic torque when an axial load is externally applied to a preloaded multi-point contact ball bearing (corresponding to Example B). It is a figure which shows the result analyzed by the conditions of. It can be seen that in any of the preload gaps, the dynamic torque tends to increase temporarily with an increase in the axial load, then decrease and increase again. This is because the axial elastic deformation of the bearing was caused by the axial load, and the contact point between the inner and outer rings and the ball changed from four-point contact at the time of initial external load (0N) to three-point or two-point contact. . In this way, by shifting from the initial four-point contact to the two-point contact as the axial load increases, the dynamic torque can be reduced as a result even if the axial load increases.

【0048】また、図11からわかるように、予圧すき
間を小さく設定すると、4点から2点接触に移行する過
渡期の動トルク最大値も小さくできる。このことは、実
使用条件に置き換えれば適正な予圧すき間選定により、
急加速及び急減速時の往復動イナーシャ荷重による動ト
ルク増加を接触点の減少によって軽減できることを意味
する。種々の解析結果、最低限、ボールねじの軸方向が
たを抑え、かつスムーズな回転特性を得るためには、実
際の想定荷重条件を考慮した結果、予圧すき間を0〜−
10μm程度に設定することで、動トルク軽減効果が出
て来ることがわかった。
Further, as can be seen from FIG. 11, if the preload gap is set to be small, the maximum value of the dynamic torque during the transitional period when the contact shifts from four points to two points can be reduced. This means that if you replace it with the actual operating conditions, you can select the appropriate preload clearance.
This means that the increase in dynamic torque due to the reciprocating inertia load during sudden acceleration and sudden deceleration can be reduced by decreasing the number of contact points. As a result of various analyses, in order to minimize the axial deviation of the ball screw and obtain smooth rotation characteristics, as a result of considering actual assumed load conditions, the preload clearance should be 0-
It was found that the dynamic torque reduction effect is brought about by setting the thickness to about 10 μm.

【0049】以上のことから、玉10eと軌道溝10
e,10fとの接触角αを12.5°<α≦32.5°
とし、かつ玉10eの直径に対する軌道溝10e,10
fの曲率比fe,fiをfe,fi=0.54〜0.6
1とすることにより、動トルクが低い値に抑えられると
共にスムーズな回転立上り性と回転立下り性が得られる
ため、実施例A〜Dの4点接触玉軸受をボールねじ支持
用軸受として好適に使用することができ、特に、実施例
A及びDは従来品に比べPV値およびアキシャル剛性の
点で機能の低下がやや大きめであり、実施例Bあるいは
実施例Cはバランスがとれているので、ボールねじ支持
用軸受として、より好適に使用できる。
From the above, the ball 10e and the raceway groove 10
The contact angle α with e and 10f is 12.5 ° <α ≦ 32.5 °
And the raceway grooves 10e, 10 with respect to the diameter of the ball 10e.
The curvature ratios fe and fi of f are fe and fi = 0.54 to 0.6
By setting the value to 1, the dynamic torque can be suppressed to a low value and smooth rotation rising and falling characteristics can be obtained. Therefore, the four-point contact ball bearings of Examples A to D are suitable as a ball screw supporting bearing. It can be used. In particular, Examples A and D have a slightly larger deterioration in function in terms of PV value and axial rigidity as compared with conventional products, and Example B or Example C is well balanced, It can be used more suitably as a bearing for supporting a ball screw.

【0050】また、前述した従来例のように、単列アキ
シャル玉軸受を二列に組合わせたものを使用しなくても
よいので、従来に比べて約半分の取付けスペースでボー
ルねじのボールねじ軸を支持することができる。さら
に、上述した実施形態では外輪10aまたは内輪10b
の両端部に環状シール体12を設け、この環状シール体
12で外輪10aと内輪10bとの間に形成された環状
間隙を密閉したことにより、異物や液体等が軸受内部に
侵入することを防止できる。
Further, unlike the above-mentioned conventional example, it is not necessary to use a combination of single-row axial ball bearings in two rows, so that the ball screw of the ball screw can be installed in about half the mounting space as compared with the conventional one. The shaft can be supported. Furthermore, in the above-described embodiment, the outer ring 10a or the inner ring 10b.
Since the annular seal bodies 12 are provided at both ends of the bearing and the annular gap formed between the outer ring 10a and the inner ring 10b is sealed by the annular seal bodies 12, foreign matter, liquid, etc. are prevented from entering the bearing. it can.

【0051】次に、表8に示される仕様の試験軸受A〜
E(軸受内径:12mm、軸受外径:28mm、玉ピッ
チ円径:20mm)を使用して、玉軸受の動トルク特性
を回転数:10〜5000min−1(5000min
−1は軸受のdmn値として10万に相当)、潤滑:グ
リース(基油粘度;15×10−6/s)の条件で
試験した結果を図12に、また玉軸受の温度上昇特性を
上記と同じ条件で試験した結果を図13に示す。
Next, the test bearings A to
E (bearing inner diameter: 12 mm, bearing outer diameter: 28 mm, ball pitch circle diameter: 20 mm) was used to determine the dynamic torque characteristics of the ball bearing. Rotation speed: 10 to 5000 min -1 (5000 min)
-1 is equivalent to 100,000 as the bearing dmn value), lubrication: grease (base oil viscosity; 15 × 10 −6 m 2 / s) was tested under the conditions shown in FIG. 12, and the temperature rise characteristics of the ball bearing. FIG. 13 shows the result of testing under the same conditions as described above.

【0052】[0052]

【表8】 [Table 8]

【0053】図12及び図13に示される試験結果か
ら、表8の実施例A〜Dは回転数が5000min−1
(ボールねじ用多点接触玉軸受として使用した場合に想
定される最高回転数領域)のときに、その動トルクと軸
受温度上昇(軸受温度−室温)が従来のアンギュラ玉軸
受(従来例E)のそれらとほぼ同じ値を示すことがわか
る。
From the test results shown in FIGS. 12 and 13, the rotation speed of Examples A to D in Table 8 was 5000 min −1.
The dynamic torque and bearing temperature rise (bearing temperature-room temperature) of the conventional angular contact ball bearing (conventional example E) when (the maximum rotation speed range assumed when used as a ball screw multi-point contact ball bearing) It can be seen that they show almost the same values as those of.

【0054】また、図12に示される試験結果から、表
8の実施例A〜Dは回転数が低速域から高速域に移行し
たときに、その動トルクの変化が従来例Eに比べて小さ
いことがわかる。したがって、表8の実施例A〜Dでは
急加減速したときの動トルク変動によるイナーシャ変動
を抑えることができ、その結果、ボールねじが急停止し
たときのオーバーシュート等をより効果的に防止するこ
とができる。
Further, from the test results shown in FIG. 12, in Examples A to D of Table 8, the change of the dynamic torque is smaller than that of the conventional example E when the rotation speed shifts from the low speed region to the high speed region. I understand. Therefore, in Examples A to D of Table 8, inertia fluctuations due to dynamic torque fluctuations during sudden acceleration / deceleration can be suppressed, and as a result, overshoot or the like when the ball screw suddenly stops can be more effectively prevented. be able to.

【0055】以上のことから、本発明に係るボールねじ
支持用多点接触玉軸受は、アンギュラ玉軸受と同等レベ
ル若しくはそれ以上の動トルク特性と温度上昇特性を保
持しつつ省スペース化を得ることができる。なお、本発
明は上述した実施形態に限定されるものではない。たと
えば、上述した第1の実施形態では外輪と内輪との間に
形成された環状間隙をシールする環状シール体として接
触型の環状シール体を用いたが、図14に示す第2の実
施形態のように、外輪10aと内輪10bとの間に形成
された環状間隙を非接触型の環状シール体15でシール
するようにしてもよい。また、上述した第1の実施形態
では外輪と内輪との間に形成された環状間隙をシールす
る手段として、樹脂等の弾性材からなる環状シール体を
用いたが、図15に示す第3の実施形態のように、金属
からなる環状シール体16を用いてもよい。また、上述
した各実施形態ではボールねじ支持用軸受としても4点
接触玉軸受を用いたが、4点接触玉軸受の代わりに3点
接触玉軸受を用いてもよい(図16及び図19参照)。
From the above, the multi-point contact ball bearing for supporting a ball screw according to the present invention can achieve space saving while maintaining dynamic torque characteristics and temperature rise characteristics equivalent to or higher than those of angular contact ball bearings. You can The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described first embodiment, the contact type annular seal body is used as the annular seal body that seals the annular gap formed between the outer ring and the inner ring, but in the second embodiment shown in FIG. As described above, the annular gap formed between the outer race 10a and the inner race 10b may be sealed by the non-contact type annular seal body 15. Further, in the above-described first embodiment, an annular seal body made of an elastic material such as resin is used as a means for sealing the annular gap formed between the outer race and the inner race, but the third embodiment shown in FIG. As in the embodiment, the annular seal body 16 made of metal may be used. Further, in each of the above-described embodiments, the 4-point contact ball bearing is used as the ball screw supporting bearing, but a 3-point contact ball bearing may be used instead of the 4-point contact ball bearing (see FIGS. 16 and 19). ).

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
精密位置決めが必要とされるボールねじ支持用軸受とし
て、二列組合せアンギュラ玉軸受と同等の機能を単列多
点接触玉軸受で置き換えることが可能となる。これによ
り、従来の約半分の取付けスペースで済み、機械の省ス
ペース化による設計の多様性確保や構造簡素化によるコ
ストダウンができると共に、稼動部の軽量化ができ、タ
クトタイムの向上による生産効率アップにも寄与でき
る。また、外輪または内輪の両端部に環状シール体を設
け、この環状シール体により外輪と内輪との間に形成さ
れた環状間隙を密閉したことにより、異物の侵入を防止
でき、防塵性および防水性の向上を図ることができる。
さらに、内輪の脱落を防止でき、取扱い性の向上と組付
け性の向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention,
As a ball screw support bearing that requires precise positioning, it is possible to replace the same function as a double row combination angular contact ball bearing with a single row multipoint contact ball bearing. As a result, the installation space required is about half that of the conventional product, the design space can be saved by reducing the machine space, the cost can be reduced by simplifying the structure, the operating part can be made lighter, and the tact time improves production efficiency. You can also contribute to up. Also, by providing annular seals at both ends of the outer ring or inner ring, and by sealing the annular gap formed between the outer ring and the inner ring by these annular seals, it is possible to prevent foreign matter from entering and to prevent dust and water. Can be improved.
Furthermore, the inner ring can be prevented from falling off, and the handling and assembly can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係るボールねじ支持
用軸受の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a ball screw supporting bearing according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示される4点接触玉軸受の軸方向断面図
である。
FIG. 2 is an axial sectional view of the four-point contact ball bearing shown in FIG.

【図3】図2に示される環状シール体の一部分を示す断
面図である。
3 is a sectional view showing a part of the annular seal body shown in FIG.

【図4】保持器の一部を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a part of a cage.

【図5】表3〜表5の結果を基に動トルクと接触角及び
溝曲率比との関係を三次元的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a three-dimensional relationship between the dynamic torque, the contact angle, and the groove curvature ratio based on the results of Tables 3 to 5.

【図6】表3〜表5の結果を基に動トルクと溝曲率比と
の関係を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between dynamic torque and groove curvature ratio based on the results of Tables 3-5.

【図7】表6の結果を基に内輪PV値と接触角と溝曲率
比との関係を三次元的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing three-dimensionally the relationship between the inner ring PV value, the contact angle, and the groove curvature ratio based on the results of Table 6.

【図8】表6の結果を基に内輪PV値と溝曲率比との関
係を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an inner ring PV value and a groove curvature ratio based on the results of Table 6.

【図9】表6の結果を基に外輪PV値と接触角と溝曲率
比との関係を三次元的に示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a three-dimensional relationship between the outer ring PV value, the contact angle, and the groove curvature ratio based on the results of Table 6.

【図10】表6の結果を基に外輪PV値と溝曲率比との
関係を示す線図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the outer ring PV value and the groove curvature ratio based on the results of Table 6.

【図11】外部からアキシャル荷重を負荷した時の動ト
ルクを解析した結果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result of analyzing a dynamic torque when an axial load is applied from the outside.

【図12】玉軸受の動トルクと回転数との関係を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the dynamic torque and the rotational speed of a ball bearing.

【図13】玉軸受の軸受温度上昇(軸受温度−室温)と
回転数との関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a bearing temperature rise (bearing temperature-room temperature) and a rotation speed of a ball bearing.

【図14】本発明の第2の実施形態に係るボールねじ支
持用軸受の軸方向断面図である。
FIG. 14 is an axial cross-sectional view of a ball screw supporting bearing according to a second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3の実施形態に係るボールねじ支
持用軸受の軸方向断面図である。
FIG. 15 is an axial cross-sectional view of a ball screw supporting bearing according to a third embodiment of the present invention.

【図16】3点接触玉軸受の構造を示す図で、(a)は
外輪の軸方向断面図、(b)は内輪の軸方向断面図であ
る。
16A and 16B are views showing the structure of a three-point contact ball bearing, wherein FIG. 16A is an axial sectional view of an outer ring, and FIG. 16B is an axial sectional view of an inner ring.

【図17】4点接触玉軸受の構造を示す図で、(a)は
外輪の軸方向断面図、(b)は内輪の軸方向断面図であ
る。
FIG. 17 is a view showing the structure of a four-point contact ball bearing, (a) is an axial sectional view of the outer ring, and (b) is an axial sectional view of the inner ring.

【図18】4点接触玉軸受の軸方向断面図である。FIG. 18 is an axial sectional view of a four-point contact ball bearing.

【図19】3点接触玉軸受の軸方向断面図である。FIG. 19 is an axial sectional view of a three-point contact ball bearing.

【図20】従来のボールねじ支持用軸受を示す断面図で
ある。
FIG. 20 is a sectional view showing a conventional ball screw supporting bearing.

【図21】図20に示される二列組合せ玉軸受の軸方向
断面図である。
21 is an axial cross-sectional view of the double-row combination ball bearing shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 軸受ハウジング 3 オイルシール 5 ボールねじ軸 6 押えリング 7 軸受ナット 10 4点接触玉軸受 10a 外輪 10b 内輪 10c 玉 10d 保持器 10e 軌道溝 10f 軌道溝 12 環状シール体 13 シール取付け溝 14 シール溝 15 環状シール体 16 環状シール体 2 bearing housing 3 oil seal 5 ball screw shaft 6 Presser ring 7 Bearing nut 10 4-point contact ball bearing 10a outer ring 10b inner ring 10c ball 10d cage 10e Track groove 10f Track groove 12 Annular seal body 13 Seal mounting groove 14 Seal groove 15 Annular seal body 16 Annular seal body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J012 AB04 BB03 CB01 EB14 FB10 HB01 HB02 3J016 AA02 AA03 BB03 CA02 3J062 AA22 AA28 AB22 AC07 BA14 CD34 3J101 AA04 AA32 AA42 AA54 AA62 BA64 FA01 FA41 GA31 GA55   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 3J012 AB04 BB03 CB01 EB14 FB10                       HB01 HB02                 3J016 AA02 AA03 BB03 CA02                 3J062 AA22 AA28 AB22 AC07 BA14                       CD34                 3J101 AA04 AA32 AA42 AA54 AA62                       BA64 FA01 FA41 GA31 GA55

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外輪および内輪に形成された軌道溝に3
点以上で接触する多数の玉を有する多点接触玉軸受であ
って、 前記外輪または内輪の両端部に環状シール体を設け、こ
の環状シール体により前記外輪と内輪との間に形成され
た環状間隙を密閉したことを特徴とするボールねじ支持
用多点接触玉軸受。
1. A raceway groove formed in an outer ring and an inner ring is provided with 3
A multi-point contact ball bearing having a large number of balls contacting at points or more, wherein annular seal bodies are provided at both ends of the outer ring or the inner ring, and the annular seal body forms an annular ring between the outer ring and the inner ring. A multi-point contact ball bearing for supporting a ball screw, characterized by having a sealed gap.
【請求項2】 前記玉の直径をD、前記軌道溝の曲率を
R、前記玉と軌道溝との接触角をαとしたとき、前記接
触角αを12.5°<α≦17.5°とし、かつ前記玉
の直径に対する前記軌道溝の曲率比R/DをR/D=
0.54〜0.555としたことを特徴とする請求項1
記載のボールねじ支持用多点接触玉軸受。
2. The contact angle α is 12.5 ° <α ≦ 17.5, where D is the diameter of the ball, R is the curvature of the raceway groove, and α is the contact angle between the ball and the raceway groove. And the curvature ratio R / D of the raceway groove to the diameter of the ball is R / D =
0.54 to 0.555 is set, The claim 1 characterized by the above-mentioned.
A multipoint contact ball bearing for supporting a ball screw as described.
【請求項3】 前記玉の直径をD、前記軌道溝の曲率を
R、前記玉と軌道溝との接触角をαとしたとき、前記接
触角αを17.5°<α≦22.5°とし、かつ前記玉
の直径に対する前記軌道溝の曲率比R/Dを0.555
<R/D≦0.57としたことを特徴とする請求項1記
載のボールねじ支持用多点接触玉軸受。
3. The contact angle α is 17.5 ° <α ≦ 22.5, where D is the diameter of the ball, R is the curvature of the raceway groove, and α is the contact angle between the ball and the raceway groove. And the curvature ratio R / D of the raceway groove to the diameter of the ball is 0.555.
The multi-point contact ball bearing for supporting a ball screw according to claim 1, wherein <R / D ≦ 0.57.
【請求項4】 前記玉の直径をD、前記軌道溝の曲率を
R、前記玉と軌道溝との接触角をαとしたとき、前記接
触角αを22.5°<α≦27.5°とし、かつ前記玉
の直径に対する前記軌道溝の曲率比R/Dを0.57<
R/D≦0.59としたことを特徴とする請求項1記載
のボールねじ支持用多点接触玉軸受。
4. The contact angle α is 22.5 ° <α ≦ 27.5, where D is the diameter of the ball, R is the curvature of the raceway groove, and α is the contact angle between the ball and the raceway groove. And the curvature ratio R / D of the raceway groove to the diameter of the ball is 0.57 <
The multipoint contact ball bearing for supporting a ball screw according to claim 1, wherein R / D ≦ 0.59.
【請求項5】 前記玉の直径をD、前記軌道溝の曲率を
R、前記玉と軌道溝との接触角をαとしたとき、前記接
触角αを27.5°<α≦32.5°とし、かつ前記玉
の直径に対する前記軌道溝の曲率比R/Dを0.59<
R/D≦0.61としたことを特徴とする請求項1記載
のボールねじ支持用多点接触玉軸受。
5. The contact angle α is 27.5 ° <α ≦ 32.5, where D is the diameter of the ball, R is the curvature of the raceway groove, and α is the contact angle between the ball and the raceway groove. And the curvature ratio R / D of the raceway groove to the diameter of the ball is 0.59 <
The multipoint contact ball bearing for supporting a ball screw according to claim 1, wherein R / D ≦ 0.61.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019537694A (en) * 2016-11-09 2019-12-26 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Fixed bearings and steering gears

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