JP2004316711A - 歯車付クロスローラーベアリング及び該ベアリングを用いたテーブル装置 - Google Patents

歯車付クロスローラーベアリング及び該ベアリングを用いたテーブル装置 Download PDF

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Abstract

【課題】芯出し作業することなく、クロスローラーベアリングを組み込んだ装置のテーブル等の回転精度を向上させることができ、また該装置を小型にすることができるクロスローラーベアリングを提供する。
【解決手段】クロスローラーベアリングは、外輪1と、外輪1に対して相対的に回転可能な内輪2と、外輪1に形成された外輪側ローラー転走部1a、及び内輪2に形成された内輪側ローラー転走溝2aとの間のローラー循環路3,3に、ローラー4a,4b・・・の回転軸が交差するように収容された複数のローラー4a,4b・・・とを備える。外輪1又は内輪2のいずれか一方には、歯車6が一体に形成される。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内輪と外輪との間に複数のローラーを収容したクロスローラーベアリングに関する。
【0002】
【従来の技術】
クロスローラーベアリングは、外輪に形成された90°のV字形状のローラー転走部と、内輪に形成された90°のV字形状のローラー転走部との間に、複数のローラーを収容して構成される。隣接するローラーの回転軸は、互いに直交するように収容されている。これによりクロスローラーベアリングは、1個のベアリングでラジアル荷重、アキシアル荷重及びモーメント荷重などのあらゆる方向の荷重を負荷することができる(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−161366号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
クロスローラーベアリングを組み込んで、例えば工業用ロボットの関節部、マシニングセンタの旋回テーブル、マニピュレータ回転部、精密テーブル装置、IC製造装置等を構成する場合、テーブル等の回転を案内するクロスローラーベアリングとは別に、テーブル等を駆動させるモータ等の駆動源、駆動源からの駆動力をテーブル等に伝達するための歯車が必要になる。
【0005】
クロスローラーベアリングと歯車とが別々に分かれていると、テーブルの回転振れを防止するために、装置の組立時にクロスローラーベアリングの回転中心と歯車の回転中心とを一致させる芯出し作業が必要になる。また各部品が別々に分かれていると、装置を小型化する妨げになる。
【0006】
そこで本発明は、芯出し作業することなく、クロスローラーベアリングを組み込んだ装置のテーブル等の回転精度を向上させることができ、また該装置を小型にすることができるクロスローラーベアリングを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【0008】
上記課題を解決するために本発明のクロスローラーベアリングは、外輪(1,11,19)と、外輪(1,11,19)に対して相対的に回転可能な内輪(2,12,22)と、前記外輪(1,11,19)に形成された外輪側ローラー転走部(1a,11a,20a,21a)及び前記内輪(2,12,22)に形成された内輪側ローラー転走部(2a,12a,22a,22b)との間のローラー循環路(3,13,25)に、ローラーの回転軸が交差するように収容された複数のローラー(4a,4b・・・)とを備え、前記外輪(1,11,19)又は前記内輪(2,12,22)のいずれか一方には、歯車(6,14,23)が一体に形成されることを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、クロスローラーベアリングの外輪又は内輪のいずれか一方に歯車が一体に形成されるので、クロスローラーベアリングと歯車との芯出し作業をしなくても、テーブル等の回転精度を向上させることができる。また歯車には、互いに噛み合う相手の歯車から推力が加わるが、クロスローラーベアリングを用いることで、歯車に加わる推力も安定して負荷することができる。さらにクロスローラーベアリングと歯車とが別体の場合に比べ、装置に組み込んだ際に高さ方向の寸法もコンパクトになる。
【0010】
前記ローラー循環路(3,13,25)は、前記外輪(1,11,19)又は前記内輪(2,12,22)の軸線の方向に複数列設けられることが望ましい。
【0011】
内輪又は外輪に歯車を一体に形成すると、歯車の推力によって内輪又は外輪にモーメント荷重、あるいはラジアル荷重が発生する。ローラー循環路を軸線の方向に複数列設けることで、単列に比べてクロスローラーベアリングの剛性を向上させることができ、これにより内輪又は外輪に上述の荷重が働いてもテーブル等の回転精度を向上させることができる。
【0012】
前記外輪(1)の外周に形成された前記歯車(6)の歯当たり面中心(8)と、2列の前記ローラー循環路(3,3)の軸線方向における中心とが軸線方向において一致していることが望ましい。
【0013】
この発明によれば、相手の歯車から内輪又は外輪に一体に形成された歯車に与えられる推力の耐荷重を上げることができる。
【0014】
前記内輪(12)は、前記外輪(11)よりも軸線方向に突出した突出部(12b)を有し、前記歯車(14)は、前記突出部(12b)の外周に形成されるのが望ましい。
【0015】
この発明によれば、内輪の内径側に噛み合う相手のピニオン等の歯車を配置しなくて済むので、内輪の内径側を貫通穴として他の用途(例えば配線用あるいは配管用等)に有効に活用することができる。
【0016】
前記外輪(19)は、第1の外輪側ローラー転走部(20a)が形成された第1の外輪(20)と、第2の外輪側ローラー転走部(21a)が形成された第2の外輪(21)とを有し、前記内輪(22)には、前記第1の外輪側ローラー転走部(20a)に対向する第1の内輪側ローラー転走部(22a)、及び前記第2の外輪側ローラー転走部(21a)に対向する第2の内輪側ローラー転走部(22b)が形成され、前記第1の内輪側ローラー転走部(22a)と前記第2の内輪側ローラー転走部(22b)との間に、前記内輪(22)の外周に形成された前記歯車(23)が配置されることが望ましい。
【0017】
この発明によれば、第1の外輪と第2の外輪との間に挟まれるように歯車が配置されるので、第1の外輪と第2の外輪とを離すことができる。したがって、クロスローラーベアリングの剛性をより向上させることができる。
【0018】
前記内輪(2,12,22)又は前記外輪(1,11,19)の他方には、前記ローラー循環路(3,13,25)に前記複数のローラー(4a,4b・・・)を収容するための入れ込み穴(9,17,26)が形成されるのが望ましい。
【0019】
内輪又は外輪の他方を分割することなく、入れ込み穴からローラーを収容すると、内輪又は外輪に形成されるボール転走部の精度を向上させることができるので、歯車が形成される内輪又は外輪の一方の振れ、ひいては歯車の振れを抑制することができる。したがって内輪又は外輪の他方と歯車との同軸精度を向上させることができる。
【0020】
歯車の形式は特に限定されるものではないが、本発明は相手の歯車から推力が働き易いハイポイド歯車に好適に用いることができる。
【0021】
また本発明は、ベッド(31)と、軸線回りに回転可能なテーブル(32)と、前記ベッド(31)に対して前記テーブル(32)が相対的に回転するのを案内するクロスローラーベアリング(33)とを備えるテーブル装置において、前記クロスローラーベアリング(33)は、外輪(20,21)と、外輪(20,21)に対して相対的に回転可能な内輪(22)と、前記外輪(20,21)に形成された外輪側ローラー転走部(20a,21a)、及び前記内輪(22)に形成された内輪側ローラー転走部(22a,22b)との間のローラー循環路(25,25)に、隣接するローラーの回転軸が互いに交差するように収容された複数のローラー(4a,4b・・・)とを有し、前記外輪(20,21)又は前記内輪(22)のいずれか一方には、歯車(23)が一体に形成されることを特徴とするテーブル装置としても構成することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1乃至図3は、本発明の第1の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す。外輪1の内周には、外輪側ローラー転走部として、90°のV字形状のローラー転走溝1a,1aが形成される。内輪2の外周には、内輪側ローラー転走部として、90°のV字形状のローラー転走溝2a,2aが形成される。このローラー転走溝1a,2aの間に、リング状で断面略正方形状のローラー循環路3が形成される。
【0023】
この実施形態では、外輪1には軸線方向に2列のローラー転走溝1a,1aが間隔を空けて形成され、内輪2にも軸線方向に2列のローラー転走溝2a,2aが間隔を空けて形成されている。このため、ローラー循環路3,3も外輪1及び内輪2の軸線方向に間隔を空けて2列形成されている。
【0024】
ローラー循環路3には複数のローラー4a,4b…が、隣接するローラーの回転軸を互いに直交させながら収納されている。図2に示されるように、ローラー4a,4bは円柱形状をなし、直径と回転軸方向の長さが等しい。より詳しく述べると、ローラー4a,4b…はその回転軸方向の長さが直径よりも僅かに小さく設定される。リング状のローラー循環路3に沿って見たとき、隣接するローラー4a,4bはその軸線が互いに直交する。ローラー4a,4b間にはローラー4a,4bを所定の姿勢に保持するリテーナ5が介在される。
【0025】
複数のローラー4a,4b・・・は、外向きローラー4a群と内向きローラー4b群とに分類される。外向きローラー4a・・・は、リテーナ5・・・によって、その回転軸が外輪1および内輪2の軸線P上に位置する旋回中心点を向くような姿勢に保持される。内向きローラー4b・・・も、リテーナ5・・・によって、その回転軸が外輪1および内輪2の軸線P上に位置する旋回中心点を向くような姿勢に保持される。これにより、ローラー4a,4b…がローラー循環路3を循環する際、ローラー4a,4b…はその回転軸が円錐状の軌跡を形成するようにローラー転走溝1a,2a上をすべりながら転動する。
【0026】
なおローラー4a,4b・・・の配列は、本実施形態のように1つずつ交互に回転軸を直交させるのではなく、2つおき、3つおき等に回転軸の向きを変えても良い。
【0027】
外輪1の外周には、歯車6が一体に形成される。具体的には例えば、外輪1の外周を切削加工したり、転造加工したりして、外輪1に歯車6を創成する。ここで「歯車が一体に」の概念は、外輪1とは別体に歯車を形成し、該歯車をボルト・ナット等で外輪に結合する場合を含まない。
【0028】
歯車6の種類は、平歯車、はすば歯車、かさ歯車、ウォームギヤ等特に限定されるものではないが、この実施形態では、平行でなく交わりもしない2軸の間に回転を伝えるハイポイド歯車が用いられる。ハイポイド歯車は、軸の食違う2つの円錘を接触させ、これをピッチ円錘として歯を刻んだものであり、2軸が直角をなす場合に用いられる。ハイポイド歯車だとかさ歯車と違って軸を双方に延長することができる利点がある。また外輪1の軸線方向の端面1bには、テーブル等の回転対象に連結するための取り付けねじ7等が形成される。
【0029】
この実施形態では、外輪1の歯車6は、外輪1の外周の軸線方向の全長に渡って、勿論軸線方向における2列のローラー循環路3,3の間を含んで形成される。そして、外輪1の歯車の歯当たり面中心8(すなわち外輪1の歯車6と噛み合う相手の歯車との接触位置の軸線方向における中心)と、2列のローラー循環路3,3の軸線方向における軸線方向における中心とは軸線方向において一致している。これにより、外輪1に一体に形成された歯車6に相手の歯車から与えられる推力の耐荷重を向上することができる。
【0030】
図3に示されるように、内輪2には、ローラー循環路3,3に複数のローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容するための入れ込み穴9が半径方向に貫通して形成される。内輪2を分割することなく、入れ込み穴9からローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容すると、内輪2と歯車6との同軸精度を向上させることができる。ローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容した後は、この入れ込み穴9は塞がれる。なお内輪2と歯車6との同軸精度が問題にならない場合は、内輪2を軸線と直交する平面で外側輪、中間輪及び外側輪の3つに分割し、ローラー及びリテーナを収容した後、ボルト・ナットで3者を一体に固定してもよい。内輪2には、クロスローラーベアリングをベッド等の固定部に取り付けるための取り付け穴10・・・が複数形成される。
【0031】
図4及び図5は、本発明の第2の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す。外輪11の内周には、外輪側ローラー転走部として90°のV字形状の2列のローラー転走溝11a,11aが形成され、内輪12の外周には、内輪側ローラー転走部として90°のV字形状の2列のローラー転走溝12a,12aが形成される。このローラー転走溝11a,12aの間に、リング状で断面略正方形状のローラー循環路13,13が形成される。
【0032】
ローラー循環路13,13には、複数のローラー4a,4b…が隣接するローラーの回転軸を互いに直交させながら収容されている。ローラー4a,4b及びリテーナ5の構成及び配列方法は上記第1の実施形態と同様なので同一の符号を附してその説明を省略する。
【0033】
内輪12は、外輪11よりも軸線方向に突出した突出部12bを有する。突出部12bの外周には、歯車14が一体に形成される。例えば突出部12bの外周を切削加工したり、転造加工したりして、内輪12に歯車14を創成する。ここで「歯車が一体に」の概念は、内輪12とは別体に歯車を形成し、該歯車をボルト・ナット等で内輪に結合する場合を含まない。歯車14の種類は、平歯車、はすば歯車、かさ歯車、ウォームギヤ等特に限定されるものではないが、この実施形態でも平行でなく交わりもしない2軸の間に回転を伝えるハイポイド歯車が用いられる。また内輪12の軸線方向の端面には、テーブル等の回転対象に連結するための取り付けねじ15等が形成される。
【0034】
図5に示されるように、外輪11には、ローラー循環路13,13に複数のローラー4a,4b・・・及びリテーナを収容するための入れ込み穴17が半径方向に貫通して形成される。外輪11を分割することなく、入れ込み穴17からローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容すると、外輪11と歯車14との同軸精度を向上させることができる。ローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容した後は、この入れ込み穴は塞がれる。なお、外輪11と歯車14との同軸精度が余り問題にならない場合、軸線と直交する平面で外輪11を外側輪、中間輪及び外側輪の3つに分割し、ローラー及びリテーナを収容した後、ボルト・ナットで3者を一体に固定してもよい。外輪11には、クロスローラーベアリングをベッド等の固定部に取り付けるための取り付け穴18・・・が複数形成される。
【0035】
図6及び図7は、本発明の第3の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す。この実施形態では内輪22には、軸線方向に間隔を空けて90°のV字形状の第1の内輪側ローラー転走溝22a及び第2の内輪側ローラー転走溝22bが形成される。内輪22の外周の、第1の内輪側ローラー転走溝22aと第2の内輪側ローラー転走溝22bとの間には、歯車23が一体に形成される。例えば内輪22の外周を切削加工したり、転造加工したりして、内輪22に歯車を創成する。ここで「歯車が一体に」の概念は、内輪22とは別体に歯車を形成し、該歯車をボルト・ナット等で内輪に結合する場合を含まない。歯車23の種類は、平歯車、はすば歯車、かさ歯車、ウォームギヤ等特に限定されるものではないが、この実施形態でも平行でなく交わりもしない2軸の間に回転を伝えるハイポイド歯車が用いられる。また内輪22の軸線方向の端面には、テーブル等の回転対象に連結するための取り付けねじ24等が形成される。
【0036】
外輪19は、別体の第1の外輪20と第2の外輪21とで構成される。第1の外輪20には、内輪22に形成された第1の内輪側ローラー転走溝22aに対向する第1の外輪側ローラー転走溝20aが形成される。第2の外輪21には、内輪22に形成された第2の内輪側ローラー転走溝22bに対向する第2の外輪側ローラー転走溝21aが形成される。
【0037】
このローラー転走溝22a,20a及び22b,21aの間に、リング状で断面略正方形状のローラー循環路25,25が形成される。ローラー循環路25,25には複数のローラー4a,4b…が、隣接するローラーの回転軸を互いに直交させながら収容されている。ローラー4a,4b及びリテーナ5・・・の構成及び配列方法は上記第1の実施形態と同様なので同一の符号を附してその説明を省略する。
【0038】
図7に示されるように外輪20,21には、ローラー循環路25,25に複数のローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容するための入れ込み穴26,26が半径方向に貫通して形成される。内輪22を分割することなく、入れ込み穴26,26からローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容すると、外輪21と歯車23との同軸精度を向上させることができる。ローラー4a,4b・・・及びリテーナ5・・・を収容した後は、この入れ込み穴26,26は塞がれる。外輪21には、クロスローラーベアリングをベッド等の固定部に取り付けるための取り付け穴28・・・が複数形成される。なお、外輪21と歯車23との同軸精度が余り問題にならない場合、軸線と直交する平面で外輪21を2つに分割し、ローラー及びリテーナを収容した後、ボルト・ナットで2者を一体に固定してもよい。
【0039】
図8は、本発明のクロスローラーベアリングを組み込んだテーブル装置を示す。テーブル装置は、被加工物を回転させて加工する工作機械であり、被加工物を予め定められた角度ずつ回転させて加工することもあるし、被加工物を回転させながら連続的に加工することもある。
【0040】
テーブル装置は、ベッド31と、軸線回りに回転可能なテーブル32と、ベッド31に対してテーブル32が相対的に回転するのを案内するクロスローラーベアリング33とを備える。クロスローラーベアリング33としては、上記第3の実施形態のものを用いているので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【0041】
クロスローラーベアリング33の外輪20,21はベッド31にボルト・ナット等で固定される。クロスローラーベアリング33の内輪22はテーブル32にボルト等で固定される。またベッド31には、歯車23に噛み合うピニオン34が回転可能に支持されている。このピニオン34もハイポイド歯車であり、ピニオン34の軸線は、内輪22に一体に形成された歯車23の軸線に平行でなく交わりもしない。
【0042】
例えば被加工物を加工するときに、工具から被加工物に働く力によって、テーブル32にはモーメント荷重が働くことがある。テーブル32に固定されている内輪22は、軸線方向に間隔が空けられた2列のローラー循環路25,25の部分で支持されているので、単列の場合に比べて耐モーメント荷重が向上する。また歯車23は2列のローラー循環路25,25の間に配置されているので、ピニオン34から歯車23に推力が働いても、歯車23が形成された内輪22が傾くのを抑制することができる。このため、テーブル32にモーメント荷重が働き、歯車23に推力が働いても、回転の割り出し精度を維持することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クロスローラーベアリングの外輪又は内輪のいずれか一方に歯車が一体に形成されるので、クロスローラーベアリングと歯車との芯出し作業をしなくても、テーブル等の回転精度を向上させることができる。また歯車には、互いに噛み合う相手の歯車から推力が加わるが、クロスローラーベアリングを用いることで、歯車に加わる推力も安定して負荷することができる。さらにクロスローラーベアリングと歯車とが別体の場合に比べ、装置に組み込んだ際に高さ方向の寸法もコンパクトになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す断面図。
【図2】ローラー循環路に収容されるローラー及びリテーナを示す斜視図。
【図3】本発明の第1の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す図(図中(A)は断面図を示し、図中(B)は底面図を示す)。
【図4】本発明の第2の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す断面図。
【図5】本発明の第2の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す図(図中(A)は平面図を示し、図中(B)は断面図を示し、図中(C)は底面図を示す)。
【図6】本発明の第3の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す断面図。
【図7】本発明の第3の実施形態におけるクロスローラーベアリングを示す図(図中(A)は平面図を示し、図中(B)は断面図を示し、図中(C)は底面図を示す)。
【図8】本発明のクロスローラーベアリングを組み込んだテーブル装置を示す側面図(一部断面図を含む)。
【符号の説明】
1,11,19・・・外輪
1a,11a・・・ローラー転走溝(外輪側ローラー転走部)
2,12,22・・・内輪
2a,12a・・・ローラー転走溝(内輪側ローラー転走部)
3,13,25・・・ローラー循環路
4a,4b・・・ローラー
6,14,23・・・歯車
8・・・歯当たり面中心
9,17,26・・・入れ込み穴
12b・・・突出部
20・・・第1の外輪(外輪)
20a・・・第1の外輪側ローラー転走溝(外輪側ローラー転走部)
21・・・第2の外輪(外輪)
21a・・・第2の外輪側ローラー転走溝(外輪側ローラー転走部)
22a・・・第1の内輪側ローラー転走溝(内輪側ローラー転走部)
22b・・・第2の内輪側ローラー転走溝(内輪側ローラー転走部)
31・・・ベッド
32・・・テーブル
33・・・クロスローラーベアリング

Claims (8)

  1. 外輪と、
    外輪に対して相対的に回転可能な内輪と、
    前記外輪に形成された外輪側ローラー転走部、及び前記内輪に形成された内輪側ローラー転走部との間のローラー循環路に、ローラーの回転軸が交差するように収容された複数のローラーとを備え、
    前記外輪又は前記内輪のいずれか一方には、歯車が一体に形成されることを特徴とする歯車付クロスローラーベアリング。
  2. 前記ローラー循環路は、前記外輪又は前記内輪の軸線の方向に複数列設けられることを特徴とする請求項1に記載の歯車付クロスローラーベアリング。
  3. 前記外輪の外周に形成された前記歯車の歯当たり面中心と、2列の前記ローラー循環路の軸線方向における中心とが、軸線方向において一致していることを特徴とする請求項2に記載の歯車付クロスローラーベアリング。
  4. 前記内輪は、前記外輪よりも軸線方向に突出した突出部を有し、
    前記歯車は、前記突出部の外周に形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の歯車付クロスローラーベアリング。
  5. 前記外輪は、第1の外輪側ローラー転走部が形成された第1の外輪と、第2の外輪側ローラー転走部が形成された第2の外輪とを有し、
    前記内輪には、前記第1の外輪側ローラー転走部に対向する第1の内輪側ローラー転走部、及び前記第2の外輪側ローラー転走部に対向する第2の内輪側ローラー転走部が形成され、
    前記第1の内輪側ローラー転走部と前記第2の内輪側ローラー転走部との間に、前記内輪の外周に形成された前記歯車が配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の歯車付クロスローラーベアリング。
  6. 前記内輪又は前記外輪の他方には、前記ローラー循環路に前記複数のローラーを収容するための入れ込み穴が半径方向に貫通して形成されることを特徴とする請求項1ないし5いずれかに記載の歯車付クロスローラーベアリング。
  7. 前記歯車は、平行でなく交わりもしない2軸の間に回転を伝えるハイポイド歯車であることを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載の歯車付クロスローラーベアリング。
  8. ベッドと、軸線回りに回転可能なテーブルと、前記ベッドに対して前記テーブルが相対的に回転するのを案内するクロスローラーベアリングとを備えるテーブル装置において、
    前記クロスローラーベアリングは、
    外輪と、
    外輪に対して相対的に回転可能な内輪と、
    前記外輪に形成された外輪側ローラー転走部、及び前記内輪に形成された内輪側ローラー転走部との間のローラー循環路に、隣接するローラーの回転軸が互いに交差するように収容された複数のローラーとを有し、前記外輪又は前記内輪のいずれか一方には、歯車が一体に形成されることを特徴とするテーブル装置。
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