JP2006226496A - 転がり軸受および転がり軸受用樹脂製保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受10の樹脂製保持器18の案内すきまを確保して、音響不具合や軸受ロックといった問題点を解消する。
【解決手段】樹脂製保持器18の円周方向の一ヶ所を分断して開口部(20)を設け、開口部(20)の円周方向長さを、温度変化による伸張分と、吸水率変化による伸張分と、案内すきまを確保するための円周方向長さの総和として設定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は転がり軸受および転がり軸受用樹脂製保持器に関するもので、より詳しくは、これに限定するものではないが、産業用ロボット、工作機械、医療機器などに使用される超薄肉形転がり軸受の保持器に関する。

図３に、医療機器の一種であるＣＴスキャナ装置の一例を示す。ＣＴスキャナ装置では、Ｘ線管装置１で発生したＸ線を、その強度分布を一様にするウェッジフィルタ２および強度分布を制限するスリット３を介して被写体４に照射する。被写体４を通過したＸ線は検出器５で受けられ、電気信号に変換して図示しないコンピュータに送られる。Ｘ線管装置１、ウェッジフィルタ２、スリット３、検出器５などの各部品は、軸受６を介して固定架台７に回転自在に支持された略円筒状の回転架台８に装着され、この回転架台８の回転に伴って被写体４の周囲を回転する。このように、向かい合ったＸ線管装置１と検出器５を被写体４まわりに回転させることによって、被写体４の検査断面内のあらゆる点のすべての角度をカバーする投影データを得、これらのデータから予めプログラムされた再構成プログラムにより断層画像を得る。

ＣＴスキャナ装置においては、固定架台７の内周面が被写体４が入る程度の、概ね直径１ｍｍ程度の大径に形成されるため、固定架台７と回転架台８の間の軸受６には、直径に対して断面が著しく小さい、いわゆる超薄肉形転がり軸受が使用される。

図４は、図３に示したＣＴスキャナ装置の軸受６に使用する保持器２２の正面図である。保持器２２は樹脂製の分割型で、複数の円弧形のセグメント２４を環状につなぎ合わせたものである。セグメント２４は、図５に示すように、環状体を円周方向の複数箇所で分割した円弧形状の基部２６と、基部２６から片持ち状に延び出した柱部２８と、隣り合った柱部２８間に形成された複数のポケット３０ａ，３０ｂとを備えている。柱部２８は図５に一点鎖線で示す転動体（玉）のピッチ円を超えて軸方向に延びている。図示例のポケット３０ａ，３０ｂは二種類の形状をもっている。すなわち、ポケット中心（図５では上記ピッチ円上にある）よりもボール挿入部側（図５の上側）の壁面を平面視で凹状円弧面にした第一ポケット３０ａと、当該壁面を軸方向のストレート面にした第二ポケット３０ｂとである。第一ポケット３０ａと第二ポケット３０ｂは円周方向に交互に現れる。いずれも半径方向の断面（図５の紙面に垂直な断面）は、ポケット中心を曲率中心とする凹曲面である。

ポケット３０ａ，３０ｂへの玉の組み込みは、ポケット３０ａ，３０ｂのボール挿入部から奥部側に玉を押し込むことによって行われる。このとき、第一ポケット３０ａでは入り口側の柱部２８を押し広げなら玉を押し込む必要があるが、第二ポケット３０ｂではそのような手間を必要としないので、保持器２２への玉の組み込み工程を簡略化することができる。なお、上述したポケット３０ａ，３０ｂの形状や構造は例示にすぎず、たとえばポケットを単一形状とするなど、軸受の使用条件等に応じて種々の形状、構造のポケットが使用可能である。

各セグメント２４の両端には、隣り合うセグメントどうしを連結するための連結部が設けてある。ここでは、連結相手となるセグメントの連結部と円周方向で凹凸係合する連結部３２ａ，３２ｂが例示してある。一方の連結部３２ａは先端側を幅広にした凸状で、図示した例の場合、保持器の半径方向に延びるほぼ円筒面状の部分と、それよりも狭くなった首部とで構成されている。他方の連結部３２ｂは、上記凸状の連結部３２ａに適合する円筒面状の凹状に形成されている。隣り合うセグメント２４同士を連結するにあたっては、一方のセグメントの連結部（たとえば３２ａ）を他方のセグメントの連結部（たとえば３２ｂ）に対して半径方向に押し込む。これにより、連結部３２ａ，３２ｂがはまり合い、セグメント２４同士の円周方向の分離が防止される。
特開２００１−３０４２６６号公報 特開２００２− ８１４４２号公報 特開２００４−２１８７４５号公報

上述のとおり、超薄肉形転がり軸受には複数個のセグメントからなる樹脂製の保持器が使用される。この保持器は射出成形品であり、その材質として一般的に繊維強化ポリアミド樹脂（ＰＡ６６）が採用される。

しかし、ＰＡ６６は軸受の軌道輪材料である鋼より線膨張係数が大きいため、温度変化によって寸法差が拡大、また、吸水により膨張する性質があるため、大型軸受の場合、保持器円周長さが大幅に変化する。この保持器円周長さの変化により軌道輪との案内すきまがなくなり、音響不具合や軸受ロックの原因となる。

本発明の目的は、転がり軸受の樹脂製保持器の案内すきまを確保して、音響不具合や軸受ロックといった問題点を解消することにある。

本発明は、樹脂製保持器を一体構造とせず、円周方向の一ヶ所を分断して開口部を設け、その開口部の円周方向長さを保持器の円周長さの変化量以上に保つことによって、課題を解決するようにしたものである。

すなわち、請求項１の転がり軸受用樹脂製保持器は、円周方向の一ヶ所を分断して開口部を設けた保持器であって、前記開口部の円周方向長さを、温度変化による伸張分と、吸水率変化による伸張分と、案内すきまを確保するための円周方向長さの総和として設定したことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の転がり軸受用樹脂製保持器において、複数のセグメントから構成されるセグメントタイプであることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、内輪と、外輪と、内外輪の軌道間に組み込んだ複数の転動体を具備し、請求項１または２の保持器により転動体を円周方向所定間隔に保持した転がり軸受である。

請求項４の発明は、請求項３の転がり軸受において、転動体の直径ｄＷとピッチ円径ＰＣＤとの比の値ｄＷ／ＰＣＤが０．０３以下であることを特徴とするものである。

本発明によれば、温度変化や吸水率の変化に伴って保持器の円周長さが変化しても、とくに保持器が円周方向に伸張したときでも、開口部が確保されるため、音響不具合や軸受ロックの発生を回避することができる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。

まず、図２に示す転がり軸受１０の構成を説明する。この軸受１０は、内輪１２と外輪１４と転動体（玉）１６と保持器１８とから成り立っている。内輪１２は外周面に軌道を有し、外輪１４は内周面に軌道を有し、内外輪１２，１４の軌道間に複数の転動体１６が転動自在に組み込んである。保持器１８は内外輪１２，１４間に介在して転動体１６を円周方向で所定間隔に保持する。通常、内外輪１２，１４間の軸受空間を密封して潤滑剤の漏洩や外部からの異物の侵入を防止するためシールが装着されるが、ここでは図示を省略してある。

図４に示した上述のＣＴスキャナ装置用の軸受６の場合、転動体（玉）１６の直径ｄＢとピッチ円径ＰＣＤとの比の値を０．０３以下（ｄＢ／ＰＣＤ≦０．０３）とした超薄肉形転がり軸受が使用される。たとえば、玉径ｄＢを１／２インチ（１２．７ｍｍ）、ＰＣＤを１０４１．４ｍｍとした場合、両者の比の値は０．０１２である。

保持器１８は、図１に符号２０で示すように、完全な円環ではなく円周方向の一部で分断されている。ここではセグメントタイプの場合を例示してある。セグメント間の連結方法はここでは問わない。なお、必ずしもセグメントタイプである必要はなく、その他のタイプのものであってもよい。保持器８は転動体６を収容するポケットを有する（図示省略）。

ＰＣＤがφ１０００ｍｍで、内輪１２と保持器１８との間の案内すきまを１ｍｍとした場合を例にとって計算例を示す。ここで、内輪１２の材質は軸受鋼で、保持器１８の材質はＰＡ６６とする。代表物性として、鋼の線膨張係数を１．２×１０^-5、ＰＡ６６の線膨張係数を８×１０^-5、吸水率が１％変化した時のＰＡ６６の寸法変化量を０．１３％とする。そして、雰囲気温度が２０℃から６０℃へ変化し、吸水率が１．５％から２．５％に変化したと仮定する。

まず、保持器１８の円周長さＬ（ｍｍ）は次式より求められる。
Ｌ＝ＰＣＤ×π＝１０００×３．１４１５９＝３１４２

温度変化の影響すなわち熱膨張で保持器１８が伸張する量δｔ（ｍｍ）は、内輪１２との線膨張差を考慮して次式より求められる。
δｔ＝（８−１．２）×１０−５×３１４２×４０＝８．５５

吸水率変化の影響すなわち吸水による膨張で保持器１８が伸張する量δｗ(ｍｍ)は次式より求められる。
δｗ＝０．００１３×３１４２×１＝４．０８

案内すきまの影響すなわち１ｍｍの案内すきまを形成するために必要な保持器の円周長さの増分δｃ（ｍｍ）は次式より求められる。
δｃ＝１×π＝３．１４

以上より、保持器の寸法変化量Δ（ｍｍ）は次式より求められる。
Δ＝δｔ＋δｗ＋δｃ＝１５．７７

したがって、この例の場合は、開口部（２０）の円周方向長さを１５．７７ｍｍ以上に設定すればよいことが分かる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施の形態を示す保持器の正面図である。 本発明の実施の形態を示す転がり軸受の断面図である。 ＣＴスキャナ装置の断面図である。 従来の技術を示す保持器の正面図である。

符号の説明

１０ 転がり軸受
１２ 内輪
１４ 外輪
１６ 転動体（玉）
１８ 保持器

Claims (4)

1. 円周方向の一ヶ所を分断して開口部を設けた保持器であって、前記開口部の円周方向長さを、温度変化による伸張分と、吸水率変化による伸張分と、案内すきまを確保するための円周方向長さの総和として設定したことを特徴とする転がり軸受用樹脂製保持器。
2. 複数のセグメントから構成される請求項１の転がり軸受用樹脂製保持器。
3. 内輪と、外輪と、内外輪の軌道間に組み込んだ複数の転動体を具備し、請求項１または２の保持器により転動体を円周方向所定間隔に保持した転がり軸受。
4. 転動体の直径ｄＷとピッチ円径ＰＣＤとの比の値ｄＷ／ＰＣＤが０．０３以下である請求項３の転がり軸受。

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