JP2007218368A - Ball bearing for direct drive motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ロボット等の各種産業機械、医療機器、食品機械、半導体や液晶等の製造装置、光学若しくはオプトエレクトロニクス装置、更には自動車等に使用されるダイレクトドライブモータに組み込む玉軸受として使用する。 The present invention is used as a ball bearing incorporated in various industrial machines such as robots, medical equipment, food machines, semiconductor and liquid crystal manufacturing devices, optical or optoelectronic devices, and direct drive motors used in automobiles and the like.
ロボットや工作機械等の可動部分を制御する為に従来から、減速機を介さずにこの稼動部分を直接駆動する、ダイレクトドライブモータが使用されている。このダイレクトドライブモータは使用目的に応じて、様々な大きさ、形状を有するが、小型化を図る為にモータの固定部材に対する回転部材の支持を1個の転がり軸受により行なう構造が、例えば、特許文献1、2に記載されている。
In order to control movable parts such as robots and machine tools, conventionally, direct drive motors that directly drive the operating parts without using a reduction gear have been used. This direct drive motor has various sizes and shapes depending on the purpose of use. However, in order to reduce the size, a structure in which the rotating member is supported by a single rolling bearing to the fixed member of the motor is disclosed in, for example, a patent.
図4は、このうちの特許文献1に記載されたダイレクトドライブモータ1を示している。このダイレクトドライブモータ1は、ファクトリーオートメーション(FA)の分野で使用されるアクチュエータ等に組み込まれて使用される。このダイレクトドライブモータ1は、使用時に回転しない円筒状の固定部材2に回転部材3を、1個の軸受7により回転自在に支持している。この回転部材3は断面コ字形で全体を円環状に形成しており、外径側円筒部5と内径側円筒部8とを有する。そして、これら外径側円筒部5と内径側円筒部8との間に上記固定部材2の先半部(図4の左半部)を挿入している。この固定部材2の先半部外周面にはステータ4を固定しており、このステータ4の外周面と上記外径側円筒部5の内周面に固定したロータ6の内周面とが、全周に亙って対向している。この様に構成されるダイレクトドライブモータ1は、上記ステータ4を構成する永久磁石に巻回されたコイルに通電する事により、上記ロータ6を固定した上記回転部材3が回転する。
FIG. 4 shows the
一方、図5は、上記特許文献2に記載されたダイレクトドライブモータ1aを示している。このダイレクトドライブモータ1aは、円筒状に形成された固定部材であるハウジング9の径方向内側に、回転部材である回転軸10を配置している。そして、この回転軸10の一端部(図5の右端部)外周面と、上記ハウジング9の一端部内周面との間に1個の軸受7aを設けて、このハウジング9に対して上記回転軸10を回転自在に支持している。又、この回転軸10の他端部(図5の左端部)外周面にロータ6aを固定し、このロータ6aと対向した位置で上記ハウジング9の中間部内周面にステータ4aを固定している。そして、上述した図4のダイレクトドライブモータ1と同様に、上記ステータ4aへの通電により、上記ロータ6aを固定した上記回転軸10を回転駆動する。
On the other hand, FIG. 5 shows a
上述した従来のダイレクトドライブモータ1、1aは、回転部材3を固定部材2に対して回転自在に支持する軸受7、若しくは、ハウジング9に対して回転軸10を回転自在に支持する軸受7aとして、それぞれクロスローラ軸受を使用している。このクロスローラ軸受は、円周方向に隣り合うころ同士が互いに90°傾く様に、互い違いに組み込まれたものであり、負荷能力が高い。従って、上記ダイレクトドライブモータ1、1aは、上記軸受7、7aをそれぞれの端部に1個のみ設置しただけで、上記回転部材3若しくは上記回転軸10を支持する事ができる。この様に、回転部材3若しくは回転軸10を支持する軸受を1個にする事ができれば、その分上記ダイレクトドライブモータ1、1aの軸方向寸法が小さくできて、これらダイレクトドライブモータ1、1aの小型化を図る事ができる。
The above-described conventional
又、上述の様なダイレクトドライブモータ1、1aの軸方向寸法を小さくする事を目的として、これらダイレクトドライブモータ1、1aに組み込む軸受を、上述のクロスローラ軸受に代えて、4点接触型の玉軸受とする事が考えられる。この様な用途に使用できる4点接触型の玉軸受として、例えば、特許文献3に記載された構造のものがある。図6は、この特許文献3に記載された構造を示している。この4点接触型の玉軸受11は、互いに同心に配置された外輪12及び内輪13と、複数個の玉14とを備える。このうちの外輪12の内周面には外輪軌道15を、内輪13の外周面には内輪軌道16を、それぞれ全周に亙って形成している。これら両軌道15、16の断面形状はそれぞれ、上記各玉14の直径の1/2よりも大きな曲率半径を有する円弧同士を中間部で交差させた、所謂ゴシックアーチ状である。従って、上記両軌道15、16と上記各玉14の転動面とは、それぞれ2点ずつ、これら各玉14毎に合計4点ずつで接触する。尚、この様に構成される玉軸受11を上記ダイレクトドライブモータ1、1aに組み込む場合に、上記各玉14の転動面と上記両軌道15、16との隙間である内部隙間を負の値として、上記玉軸受11に予圧を付与すれば、この玉軸受11の剛性をより高める事ができる。
Further, for the purpose of reducing the axial dimension of the
この様な4点接触型の玉軸受11は、一般的な単列深溝型のラジアル玉軸受に比べてモーメント荷重に対する剛性が大きい。従って、ダイレクトドライブモータに組み込む軸受として使用した場合でも、回転部材3若しくは回転軸10(図5、6参照)を十分に支承できる。但し、ダイレクトドライブモータの場合、対策を講じないと、上記回転部材3若しくは回転軸10を支承する上記玉軸受11自体に、帰路電流、モータ軸電流等の電流が流れる可能性がある。この場合、玉14の転動面と外輪軌道15或は内輪軌道16との間で放電現象が発生し、この部分の腐食が進む、所謂電食が発生して、上記玉軸受11の寿命を著しく短縮してしまう。この様な電食の発生を防止する為、例えば、特許文献4に記載されている様に、玉軸受の玉としてセラミックス製の玉を使用する技術が従来から知られている。
Such a four-point contact type ball bearing 11 has higher rigidity against moment load than a general single row deep groove type radial ball bearing. Therefore, even when used as a bearing incorporated in a direct drive motor, the rotating
上記特許文献4に記載された技術の場合、玉軸受に組み込む玉として、絶縁性に優れたセラミックス製のものを使用している為、上述した様な電流が流れる事を防止して電食を防止できる。但し、この様に、玉としてセラミックス製のものを使用した場合、これら各玉の加工コストが嵩み、玉軸受全体が非常に高価となる。又、外輪若しくは内輪を一般的な軸受鋼製とした場合、材料特性の違いにより、使用条件によっては、軌道面が摩耗し易くなり、剥離が生じる可能性がある。特に、玉軸受に予圧を付与した構造の場合(内部隙間を負の値とした場合)、剥離がより生じ易くなる。 In the case of the technique described in the above-mentioned Patent Document 4, since a ball made of a ceramic having excellent insulating properties is used as a ball to be incorporated in a ball bearing, it prevents electrolytic current from flowing as described above. Can be prevented. However, when ceramic balls are used in this way, the processing cost of these balls increases, and the entire ball bearing becomes very expensive. Further, when the outer ring or the inner ring is made of general bearing steel, the raceway surface is likely to be worn depending on the use conditions due to the difference in material characteristics, and peeling may occur. In particular, in the case of a structure in which a preload is applied to the ball bearing (when the internal gap is set to a negative value), peeling is more likely to occur.
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ダイレクトドライブモータに4点接触型の玉軸受等の多点接触型の玉軸受を使用した場合でも、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention ensures insulation performance and durability even when a multi-point contact ball bearing such as a 4-point contact ball bearing is used for a direct drive motor. The invention was invented to realize a structure capable of coexisting with low cost at a high level.
本発明のダイレクトドライブモータ用玉軸受は、例えば図1に示す様に、1対の軌道輪(外輪12及び内輪13)と、複数の玉14とを備える。
このうちの両軌道輪12、13は、互いに同心に配置された、それぞれが金属製のものである。
又、上記各玉14は、これら両軌道輪12、13の互いに対向する面に形成された1対の軌道面(外輪軌道15及び内輪軌道16)同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製のものである。
又、上記各玉14の転動面と上記両軌道面15、16とが、それぞれ2点ずつで接触する、所謂4点接触型の玉軸受である。尚、各玉14の転動面と両軌道面15、16のうちの一方とが、各玉毎に2点ずつで接触する、所謂3点接触型の玉軸受としても良い。
これと共に、上記各玉14の転動面と上記両軌道面15、16との隙間である内部隙間を負の値として、これら各玉14に予圧を付与し、玉軸受のモーメント剛性を向上させている。
更に、上記両軌道輪12、13のうち、一方の軌道輪には回転子を、他方の軌道輪には固定子を、それぞれ別の部材を介して設けている。そして、この回転子を設けた回転部材を、この固定子を設けた固定部材に対し回転自在に支持する。本発明の場合、上述の様に、玉軸受のモーメント剛性を向上させている為、上記回転部材を1個の玉軸受のみで十分に支承できる。
特に、本発明のダイレクトドライブモータ用玉軸受に於いては、上記両軌道輪12、13のうちの少なくとも一方の軌道輪の表面のうちで軌道面を設けた面以外の面、即ち、図1(A)に示す構造の場合には、外輪12の外周面18及びこの外輪12の軸方向両端面19、19、図1(B)に示す構造の場合には、内輪13の内周面20及びこの内輪13の軸方向両端面21、21を、セラミックス製の絶縁層22により被覆している。
The ball bearing for a direct drive motor according to the present invention includes a pair of race rings (an
Of these, both
The
The rolling contact surface of each
At the same time, the internal clearance, which is the clearance between the rolling surfaces of the
Further, of the two
In particular, in the ball bearing for a direct drive motor according to the present invention, a surface other than the surface provided with the raceway surface among the surfaces of at least one of the
上記絶縁層22として好ましくは、請求項2に記載した様に、この絶縁層22を構成するセラミックスがアルミナ(Al2O3 )を99重量%以上含有するものとする。この場合、上記絶縁層22は、上記軌道面を設けた面以外に形成したセラミックス溶射層の表面を研磨する事により形成する。更に、このセラミックス溶射層の厚さを、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部23、23(若しくは24、24)を除いて0.4mm以下とし、このセラミックス溶射層を研磨して得られた上記絶縁層22の厚さを0.25mm以上とする。
Preferably, as the
或は、上記絶縁層22を、請求項3、6、7に記載した様に、酸化チタン(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)、酸化クロム(Cr2O3 )のうちの何れかを含有するアルミナの溶射層としても良い。
又、このうちの酸化チタンを含有する場合には、請求項4に記載した様に、この酸化チタンの含有量を、0.01〜0.2重量%とする事が好ましい。又、この場合に、請求項5に記載した様に、アルミナの含有量を99重量%以上とする事が、より好ましい。
又、上記ジルコニアを含有する場合には、このジルコニアの含有量を、0.5〜2.5重量%とし、アルミナの含有量を97重量%以上とする事が好ましい。
尚、この様な組成を有するセラミック溶射層の場合も、上記軌道面を設けた面以外に形成したセラミックス溶射層の表面を研磨する事により形成する事が好ましい。又、この場合も、このセラミックス溶射層の厚さを、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部23、23(若しくは24、24)を除いて0.4mm以下とし、このセラミックス溶射層を研磨して得られた上記絶縁層22の厚さを0.25mm以上とする事が好ましい。
Alternatively, the insulating
Moreover, when it contains titanium oxide among these, as described in Claim 4, it is preferable to make content of this titanium oxide into 0.01 to 0.2 weight%. In this case, as described in
Moreover, when it contains the said zirconia, it is preferable that content of this zirconia shall be 0.5 to 2.5 weight%, and content of alumina shall be 97 weight% or more.
In the case of the ceramic sprayed layer having such a composition, it is preferable to form the ceramic sprayed layer by polishing the surface of the ceramic sprayed layer other than the surface provided with the raceway surface. Also in this case, the thickness of the ceramic sprayed layer is set to 0.4 mm or less excluding the bent
更に、上述した各発明を実施する場合には、請求項8に記載した様に、絶縁層22であるセラミックス溶射層の厚さ寸法に関する精度と、このセラミックス溶射層を構成するアルミナの付着効率の向上とを目的として、粒径が10〜50μmで、平均粒径が15〜25μmであるアルミナを使用する事が好ましい。
Furthermore, when each of the above-described inventions is carried out, as described in claim 8, the accuracy relating to the thickness dimension of the ceramic sprayed layer which is the insulating
上述の様に構成する本発明のダイレクトドライブモータ用玉軸受によれば、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができる。
即ち、両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪の表面のうちで軌道面を設けた面以外の面を、セラミックス製の絶縁層22により被覆している為、絶縁性能を十分に確保できる。又、絶縁する為に、加工コストが高いセラミックス製の玉を使用しない為、材料特性の違いによる剥離が生じる事はなく、耐久性を確保できると共に、低コスト化を図れる。
According to the ball bearing for a direct drive motor of the present invention configured as described above, it is possible to ensure insulation performance, durability, and cost reduction in parallel.
That is, since the surface other than the surface provided with the raceway surface among the surfaces of at least one of the raceways is covered with the ceramic insulating
又、請求項2に記載した発明の場合には、アルミナを99重量%以上含有するセラミックス溶射層を使用しているが、この様なセラミックス溶射層は、比較的電気抵抗値が大きい(優れた絶縁性を有する)。従って、研磨後の絶縁層22の厚さを0.25mm以上確保すれば、ダイレクトドライブモータの回転支持部の電食防止効果を十分に確保できる。
又、研磨後の絶縁層22の厚さを0.25mm以上確保する為には、研磨前のセラミックス溶射層の厚さを0.4mm以下としても、十分に研磨代を確保できる。そして、このセラミックス溶射層の厚さを0.4mm以下に抑えられれば、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部23、23(若しくは24、24)を覆ったセラミックス溶射層の厚さを0.5mm未満(更には0.48mm以下)に抑えられる。厚さが0.5mm(更には0.48mm)程度のセラミックス溶射層であれば、厚さ寸法が過大であるとは言えず、そのままであっても(研磨により厚さ寸法を小さくしなくても)、割れ、欠け等の損傷を発生しにくい。従って、上記セラミックス溶射層のうちで上記折れ曲がり連続部23、23(若しくは24、24)を被覆した部分を研磨する手間を省略して、コスト低減を図れる。又、コスト低減は、上記セラミックス溶射層の厚さを小さく{従来は0.5mm以上であったもの(一般的には0.6〜0.7mm程度)を0.4mm以下に}抑えられる事によっても図れる。
In the case of the invention described in claim 2, a ceramic sprayed layer containing 99% by weight or more of alumina is used. Such a ceramic sprayed layer has a relatively large electric resistance value (excellent Has insulating properties). Therefore, if the thickness of the insulating
Moreover, in order to ensure the thickness of the insulating
又、請求項3、6、7に記載したダイレクトドライブモータ用玉軸受の発明によれば、アルミナの溶射層に、酸化チタン、ジルコニア、酸化クロムのうちの何れかを含有する事により、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化と、良好な外観の確保とを、高次元で並立させる事ができる。
特に、請求項4に記載した様に、アルミナの溶射層に含有する酸化チタンを、0.01〜0.2重量%、或は、請求項6に記載した様に、絶縁層を、ジルコニアを含有するアルミナの容射層とした場合には、アルミナの溶射層に含有するジルコニアの含有量を、0.5〜2.5重量%とし、アルミナの含有量を97重量%以上(請求項4に記載した構造の場合、好ましくは99重量%以上)とすれば、良好な外観の確保をより図り易くなる。即ち、アルミナを主成分とするセラミックス溶射層のうち、酸化チタン等を含まないホワイトアルミナの場合には、絶縁性能が優れている反面、封孔処理に伴って外観が悪化する。これに対して、上述した発明の場合には、0.01重量%以上の酸化チタン、或は、0.5重量%以上のジルコニアを含有している為、上記封孔処理に拘らず、外観悪化に結び付く様な色むらは発生しない。即ち、セラミックス溶射層内部に存在する微細な空隙を合成樹脂により塞ぐ為の封孔処理に伴って、この合成樹脂の一部が上記セラミックス溶射層の表面に表れる。表面の色彩が純白に近い、ホワイトアルミナの場合、この様に表面に表れた合成樹脂により、表面に色むらを生じて、製品の外観を悪くする。これに対して、0.01重量%以上の酸化チタンを含有したグレイアルミナ、或は、0.5重量%以上のジルコニアを含有したものの場合には、表面の色彩がグレー(灰色)がかっている為、上記封孔処理に使用する合成樹脂として、適切な(灰色系統の)色彩のものを使用すれば、表面に、製品の外観を悪くする程の色むらを生じる事はない。
Moreover, according to the invention of the ball bearing for direct drive motors described in
In particular, as described in claim 4, the titanium oxide contained in the sprayed layer of alumina is 0.01 to 0.2% by weight, or as described in claim 6, the insulating layer is made of zirconia. When the alumina spray layer is contained, the content of zirconia contained in the alumina sprayed layer is 0.5 to 2.5% by weight, and the alumina content is 97% by weight or more (claim 4). In the case of the structure described in (1), it is preferable that 99% by weight or more be ensured to ensure a good appearance. That is, among the ceramic sprayed layers containing alumina as a main component, in the case of white alumina not containing titanium oxide or the like, the insulation performance is excellent, but the appearance deteriorates with the sealing treatment. On the other hand, in the case of the above-described invention, since it contains 0.01% by weight or more of titanium oxide or 0.5% by weight or more of zirconia, the appearance can be achieved regardless of the sealing treatment. Color unevenness that leads to deterioration does not occur. That is, a part of the synthetic resin appears on the surface of the ceramic sprayed layer in accordance with the sealing treatment for closing the fine voids existing inside the ceramic sprayed layer with the synthetic resin. In the case of white alumina whose surface color is close to pure white, the synthetic resin appearing on the surface in this way causes uneven color on the surface and deteriorates the appearance of the product. On the other hand, in the case of gray alumina containing 0.01% by weight or more of titanium oxide or 0.5% by weight or more of zirconia, the surface color is gray. Therefore, if an appropriate (gray type) color resin is used as the synthetic resin used for the sealing treatment, the surface does not cause uneven color to the extent that the appearance of the product is deteriorated.
但し、上記酸化チタンを、0.2重量%、或は、上記ジルコニアを2.5重量%を越えて含有させると、必要とする絶縁性能を確保する為に要する、上記セラミックス溶射層の厚さが大きくなる。そこで、上記酸化チタンの含有量を0.01〜0.2重量%、或は、上記ジルコニアの含有量を0.5〜2.5重量%の範囲に規制する。
尚、セラミックス溶射層中に於ける、上記酸化チタンの含有量を0.2重量%以下、或は、上記ジルコニアの含有量を2.5重量%以下に抑える事により、溶射層形成時の材料(アルミナ粒)の歩留が多少は悪化する。但し、請求項8に記載した様に、粒径が10〜50μmで、平均粒径が15〜25μmであるアルミナを使用すれば、上記セラミックス溶射層を構成するアルミナの付着効率を向上させる事と合わせて、上記セラミックス溶射層の厚さ寸法に関する精度を向上させ、コスト上昇を抑えられる。即ち、付着効率の向上による材料費の節約と、寸法精度の向上による仕上加工の容易化(仕上加工時間の短縮化)とにより、ダイレクトドライブモータ用玉軸受の製造コストの低廉化を図れる。
更に、アルミナの溶射層に、高強度、高靱性を有するジルコニアを含有させた場合には、このアルミナの溶射層の密着力を向上させる事ができる。この為、耐久性を十分確保できる。
However, if the titanium oxide is contained in an amount of 0.2% by weight or the zirconia exceeds 2.5% by weight, the thickness of the ceramic sprayed layer required to ensure the required insulation performance. Becomes larger. Therefore, the titanium oxide content is regulated to 0.01 to 0.2% by weight or the zirconia content to 0.5 to 2.5% by weight.
In addition, by controlling the content of the titanium oxide in the ceramic sprayed layer to 0.2% by weight or less, or the content of the zirconia to 2.5% by weight or less, a material for forming the sprayed layer. The yield of (alumina grains) is somewhat deteriorated. However, as described in claim 8, if alumina having a particle size of 10 to 50 μm and an average particle size of 15 to 25 μm is used, the adhesion efficiency of alumina constituting the ceramic sprayed layer is improved. In addition, the accuracy related to the thickness dimension of the ceramic sprayed layer can be improved, and the cost increase can be suppressed. That is, the manufacturing cost of the ball bearing for the direct drive motor can be reduced by saving the material cost by improving the adhesion efficiency and facilitating the finishing process by reducing the dimensional accuracy (shortening the finishing process time).
Further, when zirconia having high strength and high toughness is contained in the alumina sprayed layer, the adhesion of the alumina sprayed layer can be improved. For this reason, sufficient durability can be secured.
図1(A)、図2は、本発明の実施の形態の1例を示している。本例の場合には、ダイレクトドライブモータ用玉軸受を構成する外輪12及び内輪13を、それぞれ、例えば軸受鋼等の金属製としている。又、外輪軌道15及び内輪軌道16同士の間に転動自在に設けられ、保持器17により保持された、複数個の玉14も、それぞれ、例えば軸受鋼等の金属製としている。そして、上記外輪12の外周面18及びこの外輪12の軸方向両端面19、19を、セラミックス製の絶縁層22により被覆している。
1A and 2 show an example of an embodiment of the present invention. In the case of this example, the
又、本例の場合、上記ダイレクトドライブモータ用玉軸受を4点接触型としている。即ち、上記両軌道15、16の断面形状はそれぞれ、上記各玉14の直径の1/2よりも大きな曲率半径を有する円弧同士を中間部で交差させた、所謂ゴシックアーチ状である。従って、上記両軌道15、16と上記各玉14の転動面とは、それぞれ2点ずつ、これら各玉14毎に合計4点ずつで接触する。又、本例の場合、これら各玉14の転動面と上記両軌道15、16との隙間である内部隙間を負の値として、上記玉軸受に予圧を付与している。更に、本例の玉軸受は、ダイレクトドライブモータに組み込んだ状態で、一方の軌道輪には回転子(ロータ)を、他方の軌道輪には固定子(ステータ)を、それぞれ別の部材を介して設ける。例えば、前述の図4に示したダイレクトドライブモータ1に組み込む場合、外輪12を、ロータ6を設けた回転部材3の一部に内嵌固定し、内輪13を、ステータ4を設けた固定部材2の一部に外嵌固定する。又、図5に示したダイレクトドライブモータ1aに組み込む場合、内輪13を、ロータ6aを設けた回転軸10の一部に外嵌固定し、外輪12を、ステータ4aを設けたハウジング9の一部に内嵌固定する。そして、上記回転部材3或は回転軸10を、上記固定部材2或はハウジング9に対し回転自在に支持する。
In the case of this example, the ball bearing for the direct drive motor is a four-point contact type. That is, the cross-sectional shapes of both the
又、本例の場合、前記絶縁層22は、アルミナを99重量%以上含むセラミックスの溶滴を上記外周面18及び軸方向両端面19、19に、例えばプラズマ溶射により噴射して成る、セラミックス溶射層である。この様なセラミックス溶射層である、上記絶縁層22は、上記外周面18及び軸方向両端面19、19の他、この外周面18の軸方向両端縁とこれら軸方向両端面19、19の外周縁とを連続させる、断面四分の一円弧状の折れ曲がり連続部23、23の表面も覆っている。
In the case of this example, the insulating
又、上記各面を覆っている、上記絶縁層22の厚さ寸法T18、T19、T23(図2参照)のうち、上記外周面18及び軸方向両端面19、19の表面を覆っている部分の厚さ寸法T18、T19に関しては、0.4mm以下に抑えている。そして、これら各部分の厚さ寸法T18、T19を0.4mm以下に抑える事により、上記両折れ曲がり連続部23、23の表面を覆っている部分の厚さ寸法T23を、0.5mm未満(好ましくは0.48mm以下)に抑えている。
Of the thicknesses T 18 , T 19 , T 23 (see FIG. 2) of the insulating
又、上記絶縁層22のうち、上記外周面18及び軸方向両端面19、19の表面を覆っている部分を研磨する事により、これら各部分を平滑面とし、これら各面18、19と上記外輪12を内嵌固定する、回転部材3(図4参照)或はハウジング9(図5参照)の内面とが密に当接する様にしている。この様な研磨に伴って、上記各面18、19を覆っている上記絶縁層22の表面部分(図2の斜格子部分)が、図2に示した研磨取代δ分だけ除去されて、この絶縁層22の厚さ寸法が、セラミックス溶射層を形成した状態よりも薄くなっている。但し、上記研磨取代δを除去した後の厚さt18(=T18−δ)、t19(=T19−δ)に関しても、0.25mm以上確保している。これに対して、上記絶縁層22のうちで上記両折れ曲がり連続部23、23の表面を覆っている部分に関しては、コスト低減の為に、研磨する事なく、そのままの(セラミックスの溶滴を噴射したままの)状態としている。
Further, by polishing the portion of the insulating
上述の様なダイレクトドライブモータ用玉軸受は、上記絶縁層22の絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを、高次元で並立させる事ができる。
先ず、絶縁性能の確保は、上記絶縁層22を構成するセラミックス溶射層として、アルミナを99重量%以上含有するものを使用する事により図れる。即ち、アルミナを99重量%以上含有するセラミックス溶射層は電気抵抗値が大きい(優れた絶縁性を有する)為、研磨後の(使用状態での)絶縁層22の厚さを0.25mm以上確保すれば、電位差が3000V程度までの回転支持部である限り、電食防止効果を十分に確保できる。例えば、図3に示す様に、研磨後の絶縁層22の厚さ寸法を0.3mmとした場合(実施例)、1000V印加の条件で、5000MΩ以上の絶縁抵抗値を確保できる。これに対して、玉軸受に組み込む玉をセラミックス製とした場合(比較例)には、20000MΩ程度の絶縁抵抗値を有するが、ダイレクトドライブモータに組み込む玉軸受の絶縁抵抗値は、一般的に10MΩ以上あれば良い。従って、本例の構造により、必要十分な絶縁抵抗値を確保できる事が分かる。尚、図3には、従来品として、玉軸受に組み込む玉を金属製とすると共に、絶縁層を形成していない構造に就いても記載したが、絶縁抵抗値はほぼ0である。
The ball bearing for the direct drive motor as described above can ensure the insulation performance of the insulating
First, the insulation performance can be ensured by using a ceramic sprayed layer constituting the insulating
又、研磨後の絶縁層22の厚さを0.25mm以上確保する為には、研磨前のセラミックス溶射層の厚さを0.4mm以下としても、十分に(最大で0.15mm程度の)研磨代を確保できる。即ち、上記絶縁層22の表面と、例えば前記回転部材3或はハウジング9の内面とを均一に当接させて、前記外輪3の姿勢を安定させると共に、上記絶縁層22の一部に過大な力が加わる事を防止する為には、上記外周面18及び軸方向両端面19、19の表面を覆っている部分を研磨する必要がある。この場合でも、必要な研磨代は0.15mm以下であるから、上記研磨前のセラミックス溶射層の厚さを0.4mm以下に抑えても、研磨後の絶縁層22の厚さを0.25mm以上確保できる。
Moreover, in order to ensure the thickness of the insulating
そして、上記セラミックス溶射層の厚さを0.4mm以下に抑えられれば、前述した通り、前記両折れ曲がり連続部23、23の表面を覆っている部分の厚さ寸法T23を、0.5mm(更には0.48mm)以下に抑えられる。即ち、これら両折れ曲がり連続部23、23には、上記外周面18に径方向外方から噴射するセラミックス溶滴、及び、上記軸方向両端面19、19に軸方向外方から噴射するセラミックス溶滴が付着する。この為、上記両折れ曲がり連続部23、23を覆うセラミックス溶射層の厚さ寸法は、上記外周面18及び上記軸方向両端面19、19を覆うセラミックス溶射層の厚さ寸法よりも大きくなる。この場合でも、上記厚さ寸法T23を0.5mm以下に抑えれば、上記両折れ曲がり連続部を覆っているセラミック溶射層に、割れや欠け等の損傷が生じにくくできる。
If the thickness of the ceramic sprayed layer can be suppressed to 0.4 mm or less, as described above, the thickness dimension T 23 of the portion covering the surfaces of the both bent continuous portions 23 , 23 is set to 0.5 mm ( Furthermore, it is suppressed to 0.48 mm) or less. That is, in these two bent
又、本例の場合、玉14として金属製のものを使用している為、外輪12及び内輪13との材料特性の違いによる剥離が生じる事がない。この為、玉軸受の耐久性を確保できる。更に、ダイレクトドライブモータ用玉軸受として、特許文献4に記載されている様な、セラミックス製の玉を使用した構造と、本例の様な、玉14を金属製とし、外周面18及び軸方向両端面19、19に絶縁層22を設けた玉軸受の場合との製造コストを比べた場合、本例の構造の方が製造コストを低くできる。即ち、セラミックス製の玉を製造するのに要するコストと、外輪12の一部をセラミックス溶射層により被覆するのに要するコストとを比べた場合、セラミックス溶射層により被覆する方が、製造コストを低くできる。この製造コストの差は、軸受のサイズ等により異なるが、例えば、呼び番号6316(外径170mm、内径80mm、幅39mm)の玉軸受で比べた場合、約1/5〜1/6のコストダウンが可能となる。尚、軸受サイズが大きくなる程、更に製造コストの差が大きくなり、コストダウンの効果を高める事ができる。
尚、上述の作用効果は、図1(B)に示す様に、絶縁層22を内輪13側に被覆した場合も同様である。
In the case of this example, since a ball made of metal is used as the
In addition, the above-mentioned effect is the same also when the insulating
上述した説明では、ダイレクトドライブモータ用玉軸受として、4点接触型の玉軸受を使用した場合に就いて説明したが、本発明は、各玉の転動面と両軌道面のうちの一方とが、各玉毎に2点ずつ接触する、所謂3点接触型の玉軸受にも適用できる。又、この場合にも、玉軸受のモーメント剛性を確保する為、内部隙間を負の値として各玉に予圧を付与する。 In the above description, the case where a four-point contact type ball bearing is used as the ball bearing for the direct drive motor has been described. However, the present invention is not limited to the rolling surface of each ball and one of both raceway surfaces. However, the present invention can also be applied to a so-called three-point contact type ball bearing in which two balls contact each ball. Also in this case, in order to ensure the moment rigidity of the ball bearing, a preload is applied to each ball with the internal gap as a negative value.
1、1a ダイレクトドライブモータ
2 固定部材
3 回転部材
4、4a ステータ
5 外径側円筒部
6、6a ロータ
7、7a 軸受
8 内径側円筒部
9 ハウジング
10 回転軸
11 玉軸受
12 外輪
13 内輪
14 玉
15 外輪軌道
16 内輪軌道
17 保持器
18 外周面
19 端面
20 内周面
21 端面
22 絶縁層
23 折れ曲がり連続部
24 折れ曲がり連続部
DESCRIPTION OF
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