JP2003299299A

JP2003299299A - ダイレクトドライブモータのロータ支持構造

Info

Publication number: JP2003299299A
Application number: JP2002100542A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ryu; 劉　　軍; Yoshio Shoda; 義雄正田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】モータロータと出力軸とからなる回転部の支持
軸受を改善して回転出力軸の端面振れを抑制し、低コス
ト、高回転精度を有するＤＤモータのロータ支持構造を
提供することである。【解決手段】ＤＤモータに組込まれる軸受を次の構成か
ら成るものとした。一対の軌道輪１，２間に複数の転動
体５が組込まれ、上記各軌道輪は転動体の半径より大径
状の軌道面からなる軌道溝を夫々有し、その中に少なく
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５ａが軸方向にも曲率を持
つと共に少なくとも一平面５ｂ以上を有する球状転動体
であり、円周上に夫々交互に交差状に配されると共に、
各転動体の外径５ａ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夫々一点づつ合計二点で
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、ダイレクトドライ
ブモータ（以下、ＤＤモータともいう。）のロータ支持
構造の改良に関し、特に回転出力軸の端面振れを抑制す
るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のＤＤモータとしては、図３
０に示すような実開平０５−００４７５１号公報に提示
されたものが知られている。このものは、ハウジング外
筒１０１とこれと同軸のハウジング内筒１０２とよりな
るハウジング１００を有し、それら両筒の間にモータス
テータ２００を固定して配置すると共に、そのモータス
テータ２００に周面対向させてモータロータ３００を配
置し、このモータロータ３００に出力軸４００を一体的
に連結して、その出力軸４００を軸受５００を介してハ
ウジング内筒１０２に軸回転自在に取り付けた構造とし
ている。モータステータ２００は、複数の歯列が形成さ
れた磁極を円周面に沿って複数有しており、一方モータ
ロータ３００にはステータ磁極の歯列に対向して所定ピ
ッチの突出歯が均一に形成されている。そしてステータ
コイルに通電してそれらの磁極を順次励磁することによ
りモータロータ３００ひいては出力軸４００を回転させ
る。そしてこの出力軸４００の回転状態を多極レゾルバ
タイプの回転検出器６００で検出し、その出力信号によ
りステータコイルへの通電を制御してモータロータ３０
０の回転を制御するものである。この種のＤＤモータで
は、モータロータ３００の軸方向に延長して回転出力が
連結されていて、その回転出力軸４００を、例えば図３
１に示すようなクロスローラ軸受５００で支持する構造
としていた。このようにＤＤモータの軸受としてクロス
ローラ軸受５００を採用するのは、高負荷容量であるこ
と、高剛性であること、そしてモータ構造の簡略化など
の要請からである。すなわち、クロスローラ軸受は、図
３１に示すように転動体５０１が円筒状のころであり、
この転動体５０１を交互に直交した配置で且つ予圧を付
与することで高負荷容量・高剛性を実現しているもので
ある。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】しかしながら、従来のＤＤモータでは、図
示するようなクロスローラ軸受５００を採用しているこ
とに起因して、回転軸（出力軸）４００の大きな端面振
れを招いていた。すなわち、このような軸受構成による
と、交互に配した転動体５０１が円筒状のころであり、
玉に比して各転動体間の直径の相互差が比較的大きいの
で、それによる回転軸４００の端面振れが大きく、半導
体製造装置等のような高回転精度が必要となる場合に
は、その要求に十分応えることができないことがあっ
た。なお、軸受の製造段階で、ころの選別により、小さ
な転動体間の相互差を実現することもできるが、製造コ
ストが高騰するという問題があった。本発明は、上述し
た従来技術の有するこ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、モータロータと
出力軸とからなる回転部の支持軸受を改善して回転出力
軸の端面振れを抑制し、低コスト、高回転精度を有する
ＤＤモータのロータ支持構造を提供することである。

【０００４】

【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、ハウジング外筒とこれ
と同軸のハウジング内筒とを有するハウジング内に固定
されたモータステータに対して周面対向にモータロータ
を配設し、このモータロータに出力軸を一体的に連結す
ると共に、該出力軸を軸受を介してハウジング内筒に回
転自在に取り付けてなるダイレクトドライブモータのロ
ータ支持構造において、上記軸受が次のような特徴的構
成を有している。軸受は、一対の軌道輪間に複数の転動
体が組込まれ、上記各軌道輪は転動体の半径より大径状
の軌道面からなる軌道溝を夫々有し、その中に少なくと
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する球状転動体であり、円
周上に夫々交互に交差状に配されると共に、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
輪の軌道面にて夫々一点づつ合計二点で接触している。
上記軸受に組込まれる転動体は、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、鋼球からなる真球
体と共に混合させて加工することにより、球状表面を真
球状に加工した。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図に
基いて説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形
態にすぎずなんらこれに限定して解釈されるものではな
い。

【０００６】「第一実施形態」本発明の第一実施形態を
図１乃至図３に基づいて説明する。図１はＤＤモータの
一実施形態を示す概略図で、ハウジング外筒２２とこれ
と同軸のハウジング内筒２１とよりなる円筒形状のモー
タハウジング２０と、それら両筒の間に固定して配置さ
れる円筒状のモータステータ３０と、そのモータステー
タ３０に周面対向させて同軸に配置されるモータロータ
４０と、このモータロータ４０に一体的に連結される円
筒状の出力軸５０と、その出力軸５０をハウジング内筒
２１に軸回転自在に取り付けている転がり軸受Ａとによ
り構成されている。本実施形態のＤＤモータは、上述し
た通りの構成を有しているものであるが、軸受構成部分
を除いて従来のＤＤモータと同一の周知構成であるた
め、以下、本発明の特徴的部分である軸受構成を中心に
説明する。なお、ＤＤモータの軸受構成部分を除いた構
成にあっては、特に図示例に限定されるものではなく、
他の周知構成が本発明の範囲内で適宜設計変更可能であ
る。

【０００７】転がり軸受Ａは、図２に開示しているよう
に、軸受軌道輪（軸受外輪）１の内径と、軸受軌道輪
（軸受内輪）２の外径間に形成される軌道溝３に複数の
転動体５，５…が組み込まれて構成されている。転がり
軸受Ａは、一方の軌道輪（外輪）１の内径および他方の
軌道輪（内輪）２の外径に形成される夫々の軌道面によ
って所望形状の軌道溝３が形成されており、本実施形態
では、軌道輪（外輪）１が幅方向の中央で軸方向に二分
割されており、軌道輪（内輪）２は一体のものとした。
なお、軌道輪１，２のいずれか一方あるいは双方共が幅
方向の中央で軸方向に二分割されているタイプや、いず
れの軌道輪１，２も分割されていないタイプを用いるこ
とも本発明の範囲内で可能である。また、二分割タイプ
は、ボルト・リベット等で一体に組み立てられるものも
ある。さらに、軌道輪１，２はフランジ付きか否か限定
されず、一方又は双方共にフランジ付きとすることも可
能である。軌道溝３は、転動体５の半径よりも大きな半
径の軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂ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の軌道溝
が、二つの軌道面から構成されているものであればよく
本発明の範囲内で適宜選択される。各軌道面１ａ・１
ｂ，２ａ・２ｂの形状は、転動体５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、例えば本
実施形態ではゴシックアーチが適用される。

【０００８】転動体５は、転がり接触面となる外径５ａ
が軸方向に曲率を持ち、かつ軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・
２ｂ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５は、隣接する転動体５が夫々交互に交差
状に配されると共に、各転動体５の外径５ａ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。転動体５は、例
えば本実施形態では図３に開示しているように、一組の
相対面（平面ともいう。以下同じ。）５ｂ，５ｂを有す
る上下切断状玉（玉の上下部分を切断して相対面５ｂ，
５ｂを形成した構造のものをいう。以下同じ。）で、該
相対面５ｂ，５ｂに垂直する自転中心軸５ｃが夫々交差
状となるように夫々の転動体５，５…が組込まれると共
に、各転動体５の外径５ａ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。転動体５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、本実施形態では、相対面
５ｂ，５ｂは対称としたが、転動体５の相対面５ｂ，５
ｂ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。尚、転動体５の全体形状、相対面
５ｂ，５ｂの有無や、外径５ａ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５ｂ，５ｂに代えて、非平行状
の両面（二平面）を備え、該両面に垂直する自転中心軸
５ｃを有するものとしてもよい。また、転動体５は、玉
の片側をカット（切断）して一平面（カット面）を設け
た片側カット状玉としたものであってもよい。さらに、
外径５ａと平面５ｂとの繋ぎ部５ｆはエッジがあって
も、エッジを無くして丸くＲ状に形成したものであって
もよい。

【０００９】また、軌道輪１，２の軌道溝半径の値は特
に限定されないが、転動体５の直径の５０．４％〜５６
％が好ましい。また、軌道溝の半径の値は同じでも、夫
々異なっていても良く特に限定されない。転動体５の精
度値は特に限定されないが、よりよい端面振れ精度を達
成するため鋼球等級Ｇ６０以上に相当することが好まし
い。

【００１０】転動体５，５…の組込みは、隣り合う転動
体５，５における各相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂
直する自転中心軸５ｃ，５ｃ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。転動体５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５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。

【００１１】各転動体５，５の運動は、保持器６で案内
される。保持器６は、転動体５を保持案内する保持部７
…を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６
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
６の構成は特に限定されるものではなく、一体型でも、
幾つかの部分から形成したものでも良い。例えば、保持
器６は、隣り合う各転動体５，５を上述の通り相対面５
ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂直する自転中心軸５ｃ，５ｃ
が夫々交差状になるように交互に組み込み可能な保持部
７，７…を、周方向に交互に形成している。

【００１２】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。なお、本実施形態では、密封板を図示
していないが、密封板は配設してもしなくても本発明の
範囲内である。密封板は接触シール若しくは非接触シー
ル、あるいはシールに代えてシールドを用いることもで
きる。また、シール，シールドの材質は限定されない
が、ニトリルゴムまたはステンレスが好ましい。

【００１３】これら軸受の軌動輪１，２と転動体５の材
質としては、通常軸受鋼が用いられるが、使用環境に応
じて、浸炭鋼、ステンレス鋼、Ｍ５０、セラミックス等
が適宜選択される。ステンレス鋼の成分は特に限定され
ず、オステンナイト系ステンレス鋼でも、マルテンサイ
ト系ステンレス鋼でも、析出硬化系ステンレス鋼でもよ
く本発明の範囲内で適宜選択可能である。また、セラミ
ックス材の種類は特に限定されず、アルミナ系、ジルコ
ニア系、窒化ケイ素系、炭化ケイ素系など構造用セラミ
ックス材は選定可能である。さらに、軌道輪１，２、転
動体５はすべて同じ材質からなるものに限定されず、必
要により、夫々異なる材質を使うことでも良く（ハイブ
リット）任意である。例えば、軌道輪１，２の材質を軸
受鋼、転動体５の材質をセラミックス（例えば窒化ケイ
素）と選定することもできる。軌道輪１，２、転動体５
の表面処理については特に限定されず任意であり、浸
炭，窒化など表面強化処理してもよい。また、軌道輪
１，２、転動体５の表面被膜についても限定されず任意
であり、被膜材としては金属、金属化合物やセラミック
被膜（窒化ケイ素被膜）などが適宜選択される。被膜は
単一被膜でも、複合被膜でもよい。また保持器６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、例えば銀、黄銅、鉄、ステン
レス鋼等の金属や、例えばポリエチレン（ＰＥ）樹脂、
ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯ
Ｍ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）に代
表されるポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリアミド６
６（ナイロン６６）、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、芳香族ポ
リイミド（ＰＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポ
リアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリエステル（ＬＣ
Ｐ）および各種含ふっ素樹脂などの合成樹脂が本発明の
範囲内で選ばれる。軸受の潤滑剤は特に限定されず、グ
リースでもオイルでも良い。この第一実施形態によれ
ば、次のような作用効果を奏する。同じサイズの場合、
軸受に使用された各転動体間の相互差は、ころより玉の
方が小さくて高精度が達成し易い。また、加工コストも
ころより玉の方が低い。転動体５の転走面は真球状の外
径面５ａであるため、従来のクロスローラ軸受に使われ
たころより小さな転動体相互差を容易に達成でき、回転
出力軸の端面振れが抑制され、高回転精度を実現するこ
とができる。転動体５の外径５ａが相対する外輪１の軌
道面１ａと内輪２の軌道面２ｂに夫々点接触（接触点を
１１，１１で示す）し、隣接する転動体５が外輪１の軌
道面１ｂと内輪２の軌道面２ａに夫々点接触（接触点を
１２，１２で示す）する。転動体５，５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。

【００１４】ここで上述した転がり軸受Ａが組込まれる
ＤＤモータの具体的な一実施形態を図１に基づいて説明
する。モータステータ３０は、図示しない複数の歯列が
形成されて熊手状に内側に突出した磁極を円周方向に等
間隔に複数個有してモータロータ４０を磁力により回転
させる回転駆動用電磁石により構成されている。モータ
ステータ３０の隣接する磁極相互では、その歯列は所定
ピッチずらした位相をもって配設されている。一方、モ
ータロータ４０の外周面には、モータステータ３０の磁
極の歯列に対向して、磁極歯列のピッチとは異なるピッ
チの図示しない突出歯が均一に形成されている。そして
ステータコイル３１に通電してそれらの磁極を順次励磁
することにより、モータロータ４０を出力軸５０と共に
一体回転させる。この出力軸５０の回転状態はレゾルバ
タイプの回転検出器６０で検出し、その出力信号により
図外の駆動装置を介してステータコイル３１への通電を
制御してモータロータ４０の回転を制御するものであ
る。

【００１５】モータハウジング２０は、一端部に外方に
張り出すフランジ２１Ａを有すると共に中心部に軸方向
の空孔Ｈを有する中空のハウジング内筒２１と、この内
筒２１のフランジ２１Ａの外縁にボルトＢ１により固定
されたハウジング外筒２２とを有している。ハウジング
外筒２２の内周面に、モータステータ３０がボルトＢ２
により固定されている。そのモータステータ３０の内周
側に周面対向に配設されたモータロータ４０は、出力軸
５０の下端を外方に張り出して形成したフランジ５０Ａ
に載置され、ボルトＢ３により出力軸５０の外周面に固
定して取付られている。出力軸５０の上端面５１はハウ
ジング外筒２２の上端面２３より上方にいくらか突出し
ている。出力軸５０の内周面には、内側に張り出したフ
ランジ５２及びその下方にあって凹所を形成する段部５
３が形成され、そのフランジ５２の下面に突きあてて、
軸受Ａの外輪１が嵌合されている。その外輪１は、段部
５３に当てた環状の軸受固定板５５をボルトＢ４で締め
つけることによって出力軸５０の内周面に固定されてい
る。上記軸受Ａの内輪２はハウジング内筒２１の外周面
の段部２４に嵌めこまれており、ハウジング内筒２１の
上端面２５にボルトＢ５により環状の軸受固定部材２６
で固定されている。このようにしてハウジング内筒２１
と出力軸５０との間に介装された軸受Ａの上方の、軸受
固定部材２６と出力軸５０の内面とにより囲まれた空間
Ｓには、高分解能の回転検出器であるレゾルバ６０が内
蔵されている。

【００１６】コイルＣＬを有するレゾルバ６０のステー
タ６１は、ハウジング内筒２１の上部に取り付けた軸受
固定部材２６にボルトＢ６で取付けられている。これに
対してレゾルバ６０のロータ６２は、前記ステータ６１
に対向させてモータ出力軸５０の裏面のフランジ５２に
ボルトＢ７で取付けられている。このレゾルバ６０のス
テータ６１は、モータステータ３０と同様の歯を有し、
コイルＣＬは各磁極に巻回されている。レゾルバ６０の
ロータ６２は、モータロータ４０と同様の突出歯を有し
ている。モータロータ４０が回転するとレゾルバ６０の
ロータ６２も回転するため、レゾルバ６０のステータ６
１との歯間のリラクタンスが変化する。その変化を図示
しないドライブユニットのレゾルバ制御回路によりデジ
タル化し、位置信号として利用することでレゾルバ６０
のロータ６２の回転角ひいては出力軸５０の回転位置を
検出するようになっている。また、モータステータ３０
とモータロータ４０とを収納した空間の上部は、円環状
の密封板（接触若しくは非接触シール又はシールド）７
０で蓋されている。この密封板７０は、芯金７０ａに弾
性材、例えばゴム材７０ｂを焼き付けて一体的に設けら
れており、内周縁にはシールリップ７０Ｌが形成されて
いる。その外周側がハウジング外筒２２の上端面２３に
ボルトＢ９で片持ちに固定されており、内周縁のシール
リップ７０Ｌが出力軸５０の外周面に摺接して回転シー
ルを形成することでモータ収納空間を密封している。

【００１７】以下、第二実施形態乃至第十五実施形態に
ついて説明するが、以下の各実施形態では、特徴的な構
成である転がり軸受Ａの変形例についての説明に留め
る。すなわち、夫々の転がり軸受Ａを組込むＤＤモータ
構成は、上述した具体的構成その他周知の構成が本発明
の範囲内で選択される。「第二実施形態」図４は、第二実施形態を示す。本実施
形態は、外輪１を一体、内輪２を二分割とすると共に、
二分割された内輪２，２がボルト又はリベット４で固定
され、予圧又はすきまの調整が要らないようにする。そ
の他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一である。「第三実施形態」図５は、第三実施形態を示す。本実施
形態は、第一実施形態における外輪１が二分割、内輪２
が一体タイプのものに代えて、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
実施形態と同一である。「第四実施形態」図６は第四実施形態を示す。本実施形
態は、第一実施形態における分割された外輪１，１がボ
ルト又はリベット４で固定され、予圧又はすきまの調整
が要らないようにする。その他の構成及び作用効果は第
一実施形態と同一である。

【００１８】「第五実施形態」図７は、第五実施形態を
示す。本実施形態は、外輪１と内輪２をそれぞれ一体に
形成し、外輪１に転動体入り穴が付いており、また第一
実施形態における保持器６の代わりとして、図８に拡大
して示したようなセパレータ（スぺーサ）８で転動体
５，５を案内する。このような構造により、軸受はもっ
とコンパクトできるようになる。その他の構成及び作用
効果は第一実施形態と同一である。セパレータ８は、転
動体５の直径よりも小径状で、隣接して保持する各転動
体５，５を上述の通り相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに
垂直する自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるよう
に保持する凹状円弧溝９，９を、相対面１０，１０に交
差状に形成している。この円弧溝９の曲率は、転動体外
径５ａの曲率と略同一、あるいは大きいものとしてもよ
く任意である。

【００１９】「第六実施形態」図９は、第六実施形態を
示す。本実施形態は、高速回転の場合に用いられる。第
三実施形態における対称の相対面５ｂ，５ｂを有する転
動体５の代わりに、図１０に示した非対称の相対面５
ｂ，５ｄを有する転動体（上下切断状玉）５を使い、且
つ、大端側の相対面５ｄが軸受の内輪２に向くように配
することで、転動体５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できる。その他の構成及び作用
効果は第三実施形態と同一である。

【００２０】「第七実施形態」図１１は、第七実施形態
を示す。本実施形態は、第六実施形態における二分割さ
れた内輪２、２がボルト又はリベット４で固定され、予
圧又はすきまの調整が要らないようにする。その他の構
成及び作用効果は第六実施形態と同一である。

【００２１】「第八実施形態」図１２は、第八実施形態
を示す。本実施形態は、第六実施形態における外輪１が
一体、内輪２，２が二分割のタイプに代わりに、外輪
１，１が二分割、内輪２が一体タイプとする。その他の
構成及び作用効果は第六実施形態と同一である。

【００２２】「第九実施形態」図１３は、第九実施形態
を示す。本実施形態は、第八実施形態における二分割さ
れた外輪１，１がボルト又はリベット４で固定され、予
圧又はすきまの調整が要らないようにする。その他の構
成及び作用効果は第六実施形態と同一である。

【００２３】「第十実施形態」図１４は、第十実施形態
を示す。本実施形態は、第六実施形態における保持器６
の代わりとして、図８に示したようなセパレータ（スぺ
ーサ）８で転動体５，５を案内する。このような構造に
より、軸受はもっとコンパクトできるようになる。その
他の構成及び作用効果は第六実施形態と同一である。

【００２４】「第十一実施形態」図１５及び図１６は、
第十一実施形態を示す。本実施形態は、第一実施形態乃
至第十実施形態で用いていた保持器６あるいはセパレー
タ８に代えて、図１６に示すようなもみ抜き保持器（円
環状保持器）６を用いた実施の一例で、該保持器６によ
って各転動体５…の姿勢保持を図る。保持器６は、隣り
合う各転動体５，５を相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに
垂直する自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるよう
に交互に組み込み可能な保持部（ポケット）１３…を、
円環体の円周上で転動体５…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
保持部１３…の軸方向の両側面１３ａ，１３ｂ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５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。各保持部１３…の軸方向の両側面１３ａ，
１３ｂ間の距離は、転動体５の幅よりやや大きく構成さ
れている。上記保持部１３の形状は、傾斜状の平行な両
側面１３ａ，１３ｂを有すると共に、両側面１３ａ，１
３ｂ間の距離を転動体５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。なお、本実施形態では、円周上で転動体５…数量と
同一数量のポケット１３…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良く本発明の範囲内である。

【００２５】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６の
ポケット１３が、転動体５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１３ａ，１３ｂを備
え、該ポケット両側面１３ａ，１３ｂにより、転動体５
のスピン、スキューなどによる転動体５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。その他の構成及び作用効果
は、第一実施形態乃至第十実施形態と同一である。ま
た、本実施形態では、外輪１、内輪２の少なくとも一方
が二分割されていないタイプをもって説明するが、外輪
１、内輪２の両方とも二分割されるタイプをもって本実
施形態としても良い。

【００２６】「第十二実施形態」図１７は第十二実施形
態を示す。本実施形態は、第一実施形態乃至第十一実施
形態における曲率中心の異なる二つの軌道面からなる内
輪２に代わり、内輪２が曲率中心唯一の一つの軌道面か
らなる。図中１４は密封板（シール・シールド）を示
す。その他の構成及び作用効果は、第一実施形態乃至第
十一実施形態と同一である。

【００２７】「第十三実施形態」図１８は第十三実施形
態を示す。本実施形態は、第一実施形態乃至第十一実施
形態における曲率中心の異なる二つの軌道面からなる外
輪１に代わり、外輪１が曲率中心唯一の一つの軌道面か
らなる。図中１４は密封板（シール・シールド）を示
す。その他の構成及び作用効果は、第一実施形態乃至第
十一実施形態と同一である。

【００２８】「第十四実施形態」図１９は、第十四実施
形態を示す。本実施形態では、第一実施形態乃至第十三
実施形態における転動体に代わり、転動体として図２０
に示す片側カット状玉を使用する。なお、図中１４は密
封板（シール・シールド）を示す。転動体５は、転がり
接触面となる外径５ａが軸方向に曲率を持ち、かつ軌道
輪１，２における軌道面１ａ（１ｂ），２ａ（２ｂ）の
夫々の半径よりも小径の半径を有する片側カット状玉の
外形を有している。該転動体５は、隣り合う転動体５が
夫々交互に交差状に配されると共に、各転動体５の外径
５ａ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２ａ（２ｂ）にて二点接触してい
る。転動体５は、例えばカット面５ｅに垂直する自転中
心軸５ｃが夫々交差状となるように夫々の転動体５，５
…が組込まれると共に、各転動体５の外径５ａ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２ａ（２ｂ）にて二点接触している。転動体５
は、その片側のカット面５ｅのカット（切断）幅は特に
限定されず、またカット面５ｅ形状も特にフラット面に
限定されるものでなく、本発明の範囲内で任意に選択可
能である。同じサイズの転動体に対して、ころより玉
（ボール）のほうが低コスト、高精度で作ることができ
る。転動体の形状が完全な玉（ボール）に近いほど製造
コストは安いが、本実施形態の転動体５は外形が片側カ
ット状玉であり、上下切断状玉の転動体より加工部分が
少なくなり、より低コストで作ることができる。

【００２９】保持器６は、図２１に示すように、隣り合
う各転動体５，５を上述の通りカット面５ｅ，５ｅに垂
直する自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるように
交互に組み込み可能な保持部（ポケット）７，７…を、
周方向に交互に形成している。保持部７は、転動体より
も僅かに大径状の円弧面７ａと、該円弧面７ａの端部間
を結ぶフラット面（傾斜面）７ｃとで平面視ドーム状に
構成されており、外径６ａ側の一辺７ｂと内径６ｂ側の
一辺７ｂとは、外径６ａ側から内径６ｂ側に向けてフラ
ット面７ｃで連絡し、外径６ａ側の開口幅ｗ１よりも内
径６ｂ側の開口幅ｗ２を大径に構成している（図２１・
図２２）。そして、周方向に隣り合う各保持部７の円弧
面７ａの中心は、同一の円周上に配されて、平面視幅方
向に外径６ａ側の一辺７ｂの位置をずらして配されてい
る。すなわち、周方向に隣り合う各ポケット７は、その
傾斜面７ｃが各保持部７毎に交互左右に配される（図２
１参照）。従って、本実施形態に示す保持器６を使用す
ると、各保持部７に配される転動体５は、隣り合う夫々
の転動体５，５の自転中心軸５ｃ，５ｃが交互に交差状
となるように、夫々のカット面５ｅ，５ｅが外径５ａ
側、すなわち外輪１側に向くように保持される。

【００３０】また、図２３に示すように、フラット面７
ｃの延長線上に同傾斜状に外径６ａに立上げ形成される
片側倒れ防止片７ｄを設ける構造を採用することも可能
である。該片側倒れ防止片７ｄは特に図示形状に限定さ
れるものではなく、転動体５の回転に影響のない程度の
構成であれば本発明の範囲内である。また図２４・図２
５に示す保持器６構造を採用することも可能である。本
図示形態では、保持部７が平面視矩形状に構成され、周
方向に延びる外径５ａ側の一辺７ｅと、その下方内径６
ｂ側に存する一辺７ｅとは外径６ａ側から内径６ｂ側に
向けてフラット面７ｃで連絡し、外径６ａ側の開口幅ｗ
１よりも内径６ｂ側の開口幅ｗ２を大径に構成してい
る。そして、周方向に配される各保持部７は、平面視幅
方向に交互に位置をずらして配される。すなわち、周方
向に隣り合う各保持部７は、そのフラット面７ｃが各保
持部７毎に交互左右に配される（図２４）。本形態の保
持器６とすれば、図２１の保持器６よりもグリース保持
空間が大きく取れる。その他の作用効果は図２１に示す
保持器形態と同様である。

【００３１】また、図２６に示すような凹面１５を有す
るセパレータ（スペーサ）８を配するものであっても本
発明の範囲内である。セパレータ８は、転動体５の直径
よりも小径状で、隣接して保持する各転動体５，５を上
述の通りカット面５ｅ，５ｅに垂直する自転中心軸５
ｃ，５ｃが夫々交差状になるように保持する凹面１５，
１５を、相対面１６，１６に交差状に形成している。す
なわち、凹面１５の段部１５ａに転動体のカット面５ｅ
を対向せしめて保持する。なお、本実施形態に示すセパ
レータ形状は一実施形態にすぎず、何等限定されること
なく任意に設計変更可能である。第十四実施形態のその
他の構成及び作用効果は、第一実施形態乃至第十三実施
形態と同一である。

【００３２】「第十五実施形態」本実施形態では、請求
項２における特有の構成である転動体の一実施形態を図
２７乃至図２９に基づいて説明する。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、少なくとも一平面５ｂ（５ｅ）を
有する転動体（以下、単に転動体ともいう）５を、鋼球
である真球体（以下、単に鋼球若しくは真球体ともい
う）１７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５の球状表面（外径面）５ａを真
球状に加工するものとしている。本実施形態において転
動体５とは、上述の各実施形態にて説明した図３、図１
０、図２０に開示の各転動体５が適用される。また、本
実施形態によれば、転動体５と共にこれら鋼球１７の表
面真球加工も効率よく混合加工可能である。図２７は、
転動体５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Ｃ１，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。Ｃ
４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５と鋼球１７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５と鋼球
１７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（図２８）。そして、両加工盤体Ｃ
１，Ｃ２相互間に転動体５と鋼球１７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Ｃ１またはＣ２を回転させることによ
り、転動体５と鋼球１７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５と鋼球１７が転動しな
がら加工（研磨または研削）されることになる。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１
０ｎｍ程度の真球度が限度であった。当然、平面を有す
る転動体５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。そこで、本実施形態において
は、転動体５を、鋼球１７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５と鋼球１７の
表面を高精度に真球加工するものとした。本実施形態の
場合、転動体５側から見ると、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相
互間の加工荷重は鋼球１７のみで殆ど支えられることに
なり、転動体５に配分される両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互
間の加工荷重は低くなる。従って、転動体５表面の微細
除去加工が行われる。更に、鋼球１７が両加工盤体Ｃ
１，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Ｃ
１，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６表面の微細除去が正確に行えるので、転動
体５への悪影響は少なくなる。

【００３３】図３０は、鋼球１７と転動体５との混合比
率と、加工時間と、鋼球１７と転動体５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。（イ）具体的材料鋼球，転動体：ＳＵＪ−２（焼入れ焼戻し品）、ＨＲＣ
６１〜６２（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、鋼球１７と転動体５との混合比率に従い、
図２９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２９中、破線のような傾向となる。図２９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３００ｎｍの前記転動体を加工できる球体
加工装置を仮定した。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、鋼球１７と転動体５との混合
比率を変えて加工を行えば良く、鋼球１７を７５％、転
動体５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９０ｎｍ以下を期待できる。

【００３４】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、鋼球１７に対して混合比率１
／３の転動体５を混合して加工（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、外乱の影響を受け難く、低コ
ストで高精度の転動体を得ることが出来る。また、本実
施形態の方法によれば、平面５ｂ（５ｅ）と外径面５ａ
との繋ぎ部分５ｆが、エッジを無くして連続した滑らか
な円弧状とすることができる。従って、後加工は不要と
なり、転動体製造コストの低減に繋がる。また、球体加
工装置であるラップ装置Ｃ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、本実施の形態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。なお、上
述した実施形態では、鋼球１７に対する転動体５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、鋼球１７に対する転動体５の混合率は、１０％
〜１００％の範囲で適宜選択可能である。好ましくは１
０％〜９５％の範囲で選択し、さらに好ましくは１０％
〜７５％の範囲で選択することが望ましい。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、上述の通りの構成としたた
め、従来のクロスローラ軸受より、軸受の各転動体相互
差が小さく、回転出力軸の低端面振れ、高精度回転を実
現できる。また軸受製造コストの低減も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を一部切欠いて示す概略断
面図。

【図２】本発明に使用される転がり軸受の一実施形態を
示す断面図。

【図３】転動体の一実施形態を示す斜視図。

【図４】第二実施形態を一部省略して示す断面図。

【図５】第三実施形態を一部省略して示す断面図。

【図６】第四実施形態を一部省略して示す断面図。

【図７】第五実施形態を一部省略して示す縦断面図。

【図８】セパレータの一実施形態を示す拡大斜視図。

【図９】第六実施形態を一部省略して示す縦断面図。

【図１０】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。

【図１１】第七実施形態を一部省略して示す縦断面図。

【図１２】第八実施形態を一部省略して示す縦断面図。

【図１３】第九実施形態を一部省略して示す縦断面図。

【図１４】第十実施形態を一部省略して示す縦断面図。

【図１５】第十一実施形態を一部省略して示す縦断面
図。

【図１６】保持器の他の実施形態を示す拡大斜視図。

【図１７】第十二実施形態を一部省略して示す縦断面
図。

【図１８】第十三実施形態を一部省略して示す縦断面
図。

【図１９】第十四実施形態を一部省略して示す縦断面
図。

【図２０】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。

【図２１】保持器の他の実施形態を一部省略して示す拡
大平面図。

【図２２】図２１の保持器のI-I線断面図。

【図２３】保持器の他の実施形態を示す断面図。

【図２４】保持器の他の実施形態を一部省略して示す拡
大平面図。

【図２５】図２４の保持器のII-II線断面図。

【図２６】第十四実施形態に用いられるセパレータの拡
大斜視図。

【図２７】第十五実施形態の転動体の加工方法を実施す
るための加工装置の要部構成を示す概略斜視図。

【図２８】図２７に示す加工装置における加工盤体を拡
大して示す概略断面図。

【図２９】鋼球と転動体との混合比率と、加工時間と、
鋼球と転動体の期待し得る被加工球相互差との関係を示
す図。

【図３０】従来のダイレクトドライブモーターを一部切
欠いて示す概略断面図。

【図３１】クロスローラ軸受の縦断面図。

【符号の説明】

Ａ：転がり軸受１：外輪２：内輪３：軌道溝５：転動体５ａ：外径５ｂ：相対面（平面）５ｃ：自転中心軸２０：モータハウジング３０：モータステータ４０：モータロータ５０：出力軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J101 AA15 AA25 FA01 FA42 GA24 5H605 AA05 BB05 BB15 BB20 CC01 CC02 CC04 CC08 DD05 EB10 GG06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング外筒とこれと同軸のハウジング
内筒とを有するハウジング内に固定されたモータステー
タに対して周面対向にモータロータを配設し、このモー
タロータに出力軸を一体的に連結すると共に、該出力軸
を軸受を介してハウジング内筒に回転自在に取り付けて
なるダイレクトドライブモータのロータ支持構造におい
て、上記軸受は、一対の軌道輪間に複数の転動体が組込
まれ、上記各軌道輪は転動体の半径より大径状の軌道面
からなる軌道溝を夫々有し、その中に少なくとも一つの
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する球状転動体であり、円周上に夫
々交互に交差状に配されると共に、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
面にて夫々一点づつ合計二点で接触していることを特徴
とするダイレクトドライブモータのロータ支持構造。
【請求項２】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、鋼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、球状表面を真球状に加
工したことを特徴とする請求項１に記載のダイレクトド
ライブモータのロータ支持構造。