JP2006183718A

JP2006183718A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006183718A
Application number: JP2004375518A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kobayashi; 宏記小林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】ラジアル荷重とアキシアル荷重の双方の荷重に対して高い負荷を維持する転がり軸受を提供する。
【解決手段】互いに相対回転可能にアキシアル方向に沿って対向配置された軌道盤10,12と、軌道盤の軌道溝10g,12g間に転動自在に配列された複数の転動体14,16と、これら各転動体を所定間隔で回転自在に保持する保持器１８とを具備し、各転動体は、球体の一部を切り欠いた円形の切欠面Ｓｐと、切欠面の中心を通る回転軸Ｘ周りに回転する転動面Ｓｒとを有していると共に、隣り合う転動体の回転軸の向きが所定角度θで交差している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアル荷重とアキシアル荷重の双方の荷重に対して高い負荷を維持する転がり軸受に関する。この場合、転がり軸受としては、スラスト軸受及びスラストアンギュラ軸受を想定する。

従来、例えば油圧ポンプや圧延機などの産業機械やロボットには、アキシアル荷重を負荷する種々のスラスト軸受(例えば、特許文献１参照)が適用されている。スラスト軸受としては、例えば図３に示すように、互いに相対回転可能にアキシアル方向Ａｘに沿って対向配置された環状の軌道盤2,4と、これら軌道盤2,4の軌道溝2g,4g間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、複数の転動体６を回転自在に保持する環状の保持器８とを備えたスラスト玉軸受が知られている。

ところで、例えば産業機械やロボットの運転中にスラスト軸受には、アキシアル荷重のみならずラジアル荷重も作用する。しかしながら、従来のスラスト軸受では、アキシアル方向Ａｘに作用するアキシアル荷重に対して高い負荷を維持するが、ラジアル方向Ｒｄに作用するラジアル荷重に対して高い負荷を維持することができない。

この場合、ラジアル荷重の大きさによっては、転動体６と一対の軌道盤2,4の軌道溝2g,4gとの間の呼び接触角が正常値(４５°〜９０°)を越えて変化すると、例えば転動体６が軌道溝2g,4gの肩(軌道溝2g,4gの両脇の部分)に乗り上がり滑らかな回転状態を維持することが困難になってしまう場合(例えば、ラジアル方向に軌道盤の芯ずれが生じる場合)がある。

このような問題を解消するために、従来ではスラスト軸受に加えてラジアル軸受を増設しているが、このように複数の軸受を適用すると例えば産業機械やロボットの部品点数が増加して装置構成が複雑になり、その結果、装置のコンパクト化が困難になると共に、製造コストが上昇してしまう。
特開２００４−２０４８９３号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、ラジアル荷重とアキシアル荷重の双方の荷重に対して高い負荷を維持する転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、互いに相対回転可能にアキシアル方向に沿って対向配置された軌道盤と、軌道盤の軌道溝間に転動自在に配列された複数の転動体と、これら各転動体を所定間隔で回転自在に保持する保持器とを具備し、各転動体は、球体の一部を切り欠いた円形の切欠面と、切欠面の中心を通る回転軸周りに回転する転動面とを有していると共に、隣り合う転動体の回転軸の向きが所定角度で交差している。
この場合、円形の切欠面は、転動面の両側に対向して設けられている。また、各転動体は、軌道溝に対して所定の接触角を成して摺接している。なお、軌道盤の軌道溝は、単一の曲率の円弧形状を成して構成しても良いし、或いは、異なる曲率のゴシックアーチ形状を成して構成しても良い。

本発明の転がり軸受によれば、隣り合う転動体の回転軸の向きを所定角度で交差させて複数の転動体を配列したことにより、ラジアル荷重とアキシアル荷重の双方の荷重に対して高い負荷を維持することができる。この結果、軸受運転中においてラジアル方向に軌道盤の芯ずれを生じること無く滑らかな回転状態を維持することができる。
また、本発明の転がり軸受を例えば産業機械やロボット適用すれば、従来のようにスラスト軸受及びラジアル軸受の双方を適用した場合に比べて、部品点数が減少して装置構成が簡単になり、その結果、装置のコンパクト化を実現できると共に、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について図１を参照して説明する。
なお、転がり軸受としては、例えば単式及び複式のスラスト軸受を想定することができるが、本実施の形態では、その一例として単式スラスト玉軸受を例示して説明する。

図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、本実施の形態の転がり軸受は、互いに相対回転可能にアキシアル方向に沿って対向配置された環状の軌道盤10,12と、軌道盤10,12の軌道溝10g,12g間に転動自在に配列された複数の転動体(例えば、14,16)と、これら各転動体14,16を所定間隔で回転自在に保持する環状の保持器１８とを備えている。

本実施の形態では、ラジアル荷重とアキシアル荷重の双方の荷重に対して高い負荷を維持する転がり軸受を実現することを目的としており、この目的を達成するために、各転動体14,16は、球体の一部を切り欠いた円形の切欠面Ｓｐと、切欠面Ｓｐの中心を通る回転軸Ｘ周りに回転する転動面Ｓｒとを有していると共に、隣り合う転動体14,16の回転軸Ｘの向きが所定角度θで交差している。

例えば、転動体１４に着目すると、当該転動体１４をアキシアル方向Ａｘに対して傾斜(図１(ｂ)では左傾斜)しており、これに伴って転動体１４の回転軸Ｘ(実線で示す)も左傾斜する。一方、転動体１４に隣り合う転動体１６に着目すると、当該転動体１６をアキシアル方向Ａｘに対して傾斜(図１(ｂ)では右傾斜)しており、これに伴って転動体１６の回転軸Ｘ(点線で示す)も左傾斜する。これにより、相互の転動体14,16の回転軸Ｘの向きは所定角度θで交差することになる。本実施の形態では、複数の転動体１４の間にそれぞれ１個の転動体１６を介在させて配列しており、その結果、回転軸Ｘが左傾斜する転動体１４と右傾斜する転動体１６とが１個おきに交互に繰り返し配列される。

このような傾斜配列において、各転動体14,16は、軌道溝10g,12gに対して所定の接触角を成して摺接する。この場合、各転動体14,16は軌道溝10g,12gに対してそれぞれ１つの点で接触する。そして、点相互を結んだ線(図示しない)とアキシアル平面(アキシアル方向Ａｘに沿う平面)とは所定の傾斜角度を成すが、かかる傾斜角度を接触角という。なお、転動面Ｓｒは円弧状(球面状)を成しており、各転動体14,16を所定の接触角で軌道盤10,12の軌道溝10g,12g間に組み込んだ状態において、回転軸Ｘ周りに軌道溝10g,12gに沿って滑らかに摺接しながら転動する。

この場合、軌道盤10,12の軌道溝10g,12gは、単一の曲率で形成した円弧形状を成す１つの面Ｍで構成しても良いし(図１(ｅ))、或いは、異なる曲率で形成したゴシックアーチ形状を成す複数の面(例えば、M1,M2)で構成しても良い(図１(ｆ))。なお、面M1,M2の数や曲率は、転がり軸受の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

以上、本実施の形態によれば、隣り合う転動体14,16の回転軸Ｘの向きを所定角度θで交差させた状態で(軌道溝10g,12gに対して所定の接触角を成して)、複数の転動体14,16を１個おきに交互に繰り返し配列したことにより、アキシアル荷重のみならずラジアル荷重に対して高い負荷を維持することができる。この結果、軸受運転中においてラジアル振れを生じること無く滑らかな回転状態を維持することができる。

また、本実施の形態の転がり軸受を例えば産業機械やロボット適用すれば、従来のようにスラスト軸受及びラジアル軸受の双方を適用した場合に比べて、部品点数が減少して装置構成が簡単になり、その結果、装置のコンパクト化を実現できると共に、製造コストを低減することができる。

なお、上述した本実施の形態では一例として、円形の切欠面Ｓｐを転動面Ｓｒの両側に対向して設けたが、これに限定されることは無く、切欠面Ｓｐは少なくとも１つあれば良い。また、図面に表された切欠面Ｓｐは平坦面を成しているが、これに限定されることは無く、外方又は内方に湾曲した切欠面であっても良い。更に、各切欠面Ｓｐは、互いに同一の大きさで構成しても良いし(図１(ｃ))、或いは互いに異なる大きさで構成しても良い(図１(ｄ))。

また、各転動体14,16の厚さ(切欠面Ｓｐ相互間の距離)Ｗは、転がり軸受(軌道溝10g,12g)の大きさや使用目的に応じて任意の値に設定することができる。例えば荷重に対する負荷を向上させる場合には、各転動体14,16の厚さＷを大きく設定すれば良い。これに対して、各転動体14,16を軽量化して回転性を向上させる場合には、各転動体14,16の厚さＷを小さく設定すれば良い。

更に、上述した実施の形態では、回転軸Ｘが左傾斜する転動体１４と右傾斜する転動体１６とを１個おきに交互に繰り返し配列したが、これに限定されることは無く、転動体１４と転動体１６とを２個おき又は３個おきに繰り返し配列しても良い。なお、転動体14,16の配列方法や配列順序は、転がり軸受の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

また、上述した実施の形態では、単式のスラスト軸受を例示して説明したが、例えば図２(ａ)に示すような複式のスラスト軸受にも本発明を適用することができることは言うまでも無い。なお、本変形例の複式のスラスト軸受において、環状の軌道盤(ハウジング軌道盤とも言う)10,12は、１個の軸軌道盤２０のアキシアル方向上下側にそれぞれ対向配置されており、複数の転動体14,16は、軸軌道盤２０と一対のハウジング軌道盤10,12との間に転動自在に配列されている。

また、本発明は、例えば図２(ｂ)に示すような調心座金付きスラスト軸受にも適用することができる。この場合、環状の軌道盤１０には、その下面の外周縁に沿って凸球状の調心面１０ａが形成されており、一方、調心座金２２には、その上面の内周縁に沿って凹球状の座面２２ａが形成されている。このような構成によれば、調心座金２２の座面２２ａに沿って軌道盤１０の調心面１０ａが摺動することにより、スラスト軸受の調心性を維持することができる。また、保持器としては、もみ抜き保持器、プレス保持器、樹脂保持器などのいずれも適用できる。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受を一部断面して示す斜視図、(ｂ)は、転動体の傾斜配列を示す図、(ｃ)は、互いに同一の大きさの切欠面を有する転動体の斜視図、(ｄ)は、互いに異なる大きさの切欠面を有する転動体の斜視図、(ｅ)は、単一の曲率で形成した円弧形状の軌道溝の断面図、(ｆ)は、異なる曲率で形成したゴシックアーチ形状の軌道溝の断面図。 (ａ)は、本発明を適用した複式のスラスト軸受の構成を示す部分断面図、(ｂ)は、本発明を適用した調心座金付きスラスト軸受を一部断面して示す斜視図。従来のスラスト軸受を一部断面して示す図。

符号の説明

10,12 軌道盤
10g,12g 軌道溝
14,16 転動体
１８保持器
Ｓｐ (転動体の)切欠面
Ｓｒ (転動体の)転動面
Ｘ (転動体の)回転軸
θ 転動体相互の回転軸の交差角度

Claims

互いに相対回転可能にアキシアル方向に沿って対向配置された軌道盤と、軌道盤の軌道溝間に転動自在に配列された複数の転動体と、これら各転動体を所定間隔で回転自在に保持する保持器とを具備し、
各転動体は、球体の一部を切り欠いた円形の切欠面と、切欠面の中心を通る回転軸周りに回転する転動面とを有していると共に、隣り合う転動体の回転軸の向きが所定角度で交差していることを特徴とする転がり軸受。
円形の切欠面は、転動面の両側に対向して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
各転動体は、軌道溝に対して所定の接触角を成して摺接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
軌道盤の軌道溝は、単一の曲率の円弧形状を成して構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
軌道盤の軌道溝は、異なる曲率のゴシックアーチ形状を成して構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。