JP2008051206A - Angular ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外輪分離型のアンギュラ玉軸受に関する。 The present invention relates to an outer ring separated angular contact ball bearing.
液晶パネルや自動車車体等を搬送する搬送用ロボットに使用される減速機の主軸等を支持するアンギュラ軸受には、内輪と外輪の軌道溝間に配列されるボールが、外輪を分離したアセンブリ状態で、樹脂製の保持器によって内輪と一体に保持されるようにした、組み立て性のよい外輪分離型のものが多く採用されている。このような搬送用ロボットは、搬送されるワークの大型化に伴って減速機の主軸も大径化しており、主軸を支持するアンギュラ玉軸受の外輪の外径寸法も200mm以上のものが増えている。 An angular bearing that supports the main shaft of a reducer used in a transfer robot that transfers liquid crystal panels, automobile bodies, etc., has an assembly in which the balls arranged between the inner and outer raceway grooves are separated from the outer ring. In many cases, an outer ring separation type which is held integrally with the inner ring by a resin cage and has good assemblability is adopted. In such a transfer robot, the main shaft of the speed reducer has increased in size with the increase in the size of the workpiece to be transferred, and the outer diameter of the outer ring of the angular ball bearing that supports the main shaft has increased to 200 mm or more. Yes.
このような外輪の外径寸法が200mm以上の外輪分離型アンギュラ玉軸受では、外輪を分離したアセンブリ状態で、保持器に保持されたボールが内輪の軌道溝からカウンタ部へ乗り上げて落下しないように、保持器として剛性の高いリング部の周面に円形のポケットを設けたリング型のものが用いられている(例えば、特許文献1参照)。 In such an outer ring separated angular contact ball bearing with an outer ring outer diameter dimension of 200 mm or more, the ball held by the cage does not ride on the counter part from the inner ring raceway groove and fall in the assembled state with the outer ring separated. As a cage, a ring-type one having a circular pocket on the peripheral surface of a highly rigid ring portion is used (see, for example, Patent Document 1).
上述した搬送用ロボットの減速機は、ワークの大型化に伴って主軸が大径化しているが、減速機自体はコンパクト化が要求されている。このような減速機のコンパクト化を実現するために、図7に示すように、主軸を支持するアンギュラ玉軸受の外輪2のカウンタ部2bの長さを短くし、空いたスペースに他の部品Aを組み込み可能とする設計が望まれている。
In the above-described speed reducer for the transfer robot, the diameter of the spindle is increased with the increase in size of the workpiece, but the speed reducer itself is required to be compact. In order to realize such a reduction gear reducer, as shown in FIG. 7, the length of the
しかしながら、特許文献1に記載された外輪分離型アンギュラ軸受のように、リング型保持器21を用いたものは、高い剛性によって、ボール3の内輪1のカウンタ部1bへの乗り上げは防止できるが、図7に示したように、カウンタ部2bの長さを短くした外輪2が組み付けられて組み立てられたときに、内輪1と外輪2の軌道溝1a、2a間に配列されたボール3の軸方向両側へ保持器21のリング部が張り出し、外輪2のカウンタ部2b側へ張り出すリング部が部品Aと干渉する恐れがあるので、部品Aの組み込み可能スペースが狭くなって、十分なコンパクト化を実現できない問題がある。
However, like the outer ring separated angular bearing described in
そこで、本発明の課題は、外輪のカウンタ部側に十分な空きスペースを確保でき、かつ、外輪を分離したアセンブリ状態で、ボールが内輪のカウンタ部へ乗り上げて落下することのない、外輪の外径が200mm以上の外輪分離型アンギュラ玉軸受を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to secure a sufficient free space on the counter part side of the outer ring and prevent the ball from riding on the counter part of the inner ring and falling in an assembled state where the outer ring is separated. An outer ring separation type angular contact ball bearing having a diameter of 200 mm or more is provided.
上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の軌道溝間に配列されるボールが、外輪を分離した状態で内輪と一体に樹脂製の保持器で保持される外輪分離型で、前記外輪の外径寸法が200mm以上とされ、前記内輪の軌道溝の片側にカウンタ部が設けられたアンギュラ玉軸受において、前記樹脂製の保持器を、前記内輪のカウンタ部側で環状に連なる環状部から軸受中心側に延びる複数の柱部の間に、前記ボールを保持するポケットを設けた冠型のものとし、前記環状部の軸受中心側と反対側の背面側端面をぬすみのない平坦面とした構成を採用した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an outer ring separation type in which balls arranged between the inner and outer raceway grooves are held by a resin cage integrally with the inner ring in a state where the outer ring is separated. In the angular ball bearing in which the outer diameter of the outer ring is 200 mm or more and the counter part is provided on one side of the raceway groove of the inner ring, the resin cage is annularly connected on the counter part side of the inner ring. It is a crown type provided with a pocket for holding the ball between a plurality of pillars extending from the annular part to the bearing center side, and the back side end surface opposite to the bearing center side of the annular part is flat and smooth. Adopted a surface configuration.
すなわち、樹脂製の保持器を、内輪のカウンタ部側で環状に連なる環状部から軸受中心側に延びる複数の柱部の間に、ボールを保持するポケットを設けた冠型のものとすることにより、保持器が外輪のカウンタ部側へ張り出さないようにして、外輪のカウンタ部側に十分な空きスペースを確保可能とするとともに、冠型保持器の環状部の背面側端面をぬすみのない平坦面とすることにより、冠型保持器の環状部の剛性を高めて、外輪を分離したアセンブリ状態で、ボールが内輪のカウンタ部へ乗り上げて落下することのないようにした。 That is, by making the cage made of resin a crown type provided with a pocket for holding a ball between a plurality of pillars extending from an annular part that is annularly connected on the counter part side of the inner ring to the bearing center side The retainer does not protrude to the counter part side of the outer ring, so that a sufficient free space can be secured on the counter part side of the outer ring, and the end face on the back side of the annular part of the crown type retainer is flat and smooth. By using the surface, the rigidity of the annular portion of the crown type cage is increased so that the ball does not ride on the counter portion of the inner ring and fall in the assembled state in which the outer ring is separated.
前記樹脂製の保持器を、ガラス繊維または炭素繊維で強化したものとすることにより、冠型保持器の環状部の剛性をより高めることができる。 By making the resin cage reinforced with glass fiber or carbon fiber, the rigidity of the annular portion of the crown type cage can be further increased.
本発明のアンギュラ玉軸受は、樹脂製の保持器を、内輪のカウンタ部側で環状に連なる環状部から軸受中心側に延びる複数の柱部の間に、ボールを保持するポケットを設けた冠型のものとし、環状部の軸受中心側と反対側の背面側端面をぬすみのない平坦面としたので、外輪のカウンタ部側に十分な空きスペースを確保できるとともに、外輪を分離したアセンブリ状態で、ボールが内輪のカウンタ部へ乗り上げて落下するのを防止することができる。 The angular contact ball bearing of the present invention is a crown type in which a resin cage is provided with a pocket for holding a ball between a plurality of column portions extending from an annular portion that is annularly connected on the counter portion side of the inner ring to the bearing center side. As the back side end face opposite the bearing center side of the annular part is a flat surface without dullness, it is possible to secure a sufficient free space on the counter part side of the outer ring and in an assembly state where the outer ring is separated, It is possible to prevent the ball from riding on the counter part of the inner ring and falling.
前記樹脂製の保持器を、ガラス繊維または炭素繊維で強化したものとすることにより、冠型保持器の環状部の剛性をより高めることができる。 By making the resin cage reinforced with glass fiber or carbon fiber, the rigidity of the annular portion of the crown type cage can be further increased.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このアンギュラ玉軸受は搬送用ロボットの減速機の主軸を支持する外輪分離型のものであり、図1に示すように、内輪1と外輪2の軌道溝1a、2a間に配列されたボール3が樹脂製の冠型保持器4で保持され、保持器4で保持したボール3を内輪1と一体にしたアセンブリ状態で、あとから外輪2を組み付けるために、外輪2の軌道溝2aの片側に、ほとんど盛り上がりのないカウンタ部2bが設けられ、このカウンタ部2bと反対側で、内輪1の軌道溝1aの片側にも、少し盛り上がったカウンタ部1bが設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. This angular ball bearing is of the separated outer ring type that supports the main shaft of the speed reducer of the transport robot. As shown in FIG. 1, the
前記外輪2の外径寸法は200mm以上とされ、そのカウンタ部2bが短く形成されるとともに、このカウンタ部2b側へ冠型保持器4は張り出していないので、外輪2のカウンタ部2b側に広いスペースが空けられ、この広いスペースに他の部品Aが組み込み可能とされている。
The outer diameter of the
前記冠型保持器4は、ガラス繊維(配合率:25体積%)で強化されたポリアミド樹脂で形成され、図2(a)、(b)に示すように、内輪1のカウンタ部1b側で環状に連なる環状部4aから軸受中心側に延びる複数の柱部4bの間に、ボール3を保持するポケット5が設けられ、環状部4aの軸受中心側と反対側の背面側端面4cがぬすみのない平坦面とされている。
The crown-
図2(a)、(b)に示したように、環状部4aの背面側端面4cを平坦面とした冠型保持器4(実施例)と、図6(a)、(b)に示す環状部4aの背面側端面4cにぬすみ4dを設けた従来の冠型保持器4(比較例)とを用意した。これらの実施例と比較例の冠型保持器4を、図3に示すように、上向の各ポケット5にボール3を保持した状態で、水平にした環状部4aを円周方向の位相間隔が180°の2点で支持し、支持点から90°離れた位相位置における各環状部4aの撓み量δをハイトゲージで測定した。実施例と比較例の保持器の寸法は、いずれも、外径248mm、内径228mm、軸方向幅15.6mmとし、比較例の保持器も、実施例のものと同様に、ガラス繊維(配合率:25体積%)で強化されたポリアミド樹脂で形成されたものとした。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the crown type retainer 4 (example) in which the back
上記比較例の保持器の撓み量δが30mmであったのに対して、実施例の保持器の撓み量δは、比較例の撓み量δの1/7弱の4mmであった。この測定結果より、環状部にぬすみのない実施例の冠型保持器は、環状部の剛性が著しく高くなることが確認された。 The deflection amount δ of the cage of the comparative example was 30 mm, whereas the deflection amount δ of the cage of the example was 4 mm, which is slightly less than 1/7 of the deflection amount δ of the comparative example. From this measurement result, it was confirmed that the rigidity of the annular portion of the crown type cage of the example in which the annular portion has no dullness is remarkably increased.
上記実施例と比較例の材質と寸法の冠型保持器を用いたアンギュラ玉軸受について、図4に示すように、外輪を分離したアセンブリ状態で、内輪1のカウンタ部1bを下向きにしたときの冠型保持器4の撓み変形を、有限要素法を用いた数値計算によって解析し、この解析結果からボール3が内輪1のカウンタ部1bへ乗り上げて落下するか否かを検討した。なお、冠型保持器4を形成するガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂のヤング率は6000MPa、ポアソン比は0.35とした。
As shown in FIG. 4, the angular ball bearings using the crown type cages of the materials and dimensions of the above examples and comparative examples are shown in FIG. 4 when the
前記ボール3に作用する力は、図4に示したように、各ボール3と保持器4の自重による垂直下向きの重力Gと、内輪1から受ける斜め上向きの内輪反力Fと、保持器4の弾性力による水平な径方向内向きの保持器反力Eとからなり、内輪反力Fの垂直な軸方向成分Fsinθは重力Gと釣り合う。したがって、内輪反力Fの径方向外向き成分Fcosθと径方向内向きの保持器反力Eとを比較したときに、
Fcosθ>Eであれば、ボール3はカウンタ部1b側へ押し出され、
Fcosθ=Eであれば、ボール3はその場から動かず、
Fcosθ<Eであれば、ボール3は軌道溝1a側へ押し戻されることになる。
As shown in FIG. 4, the force acting on the
If Fcos θ> E, the
If Fcos θ = E, the
If Fcos θ <E, the
図5は、図4におけるボール3の径方向位置Xを、軌道溝1aの底(X=0mm)から軌道溝1aとカウンタ部1bとの境界位置P(X=1.47mm)まで変化させたときに、上記有限要素法による数値計算で求められた、内輪反力Fの径方向外向き成分Fcosθと径方向内向きの保持器反力Eの値を示す。Fcosθの値は、実施例と比較例が同じ値となり、X=0mmの位置から徐々に大きくなる。一方、Eの値は実施例、比較例ともX=0.33mmの辺りから生じ、ぬすみがなく剛性の高い実施例の保持器4のEの値は急勾配で大きくなり、X=0.43mm辺りでFcosθの値よりも大きくなる。したがって、実施例の保持器4を用いた場合は、ボール3はX=0.43mm辺りよりもカウンタ部1b側へ移動することはなく、カウンタ部1bへ乗り上げる恐れもない。これに対して、ぬすみのある剛性の低い比較例の保持器4のEの値は緩やかな勾配で大きくなり、カウンタ部1bとの境界位置PまでFcosθの値を越えることはない。したがって、比較例の保持器4を用いた場合は、ボール3がカウンタ部1bに乗り上げて落下することになる。
5, the radial position X of the
上述した実施形態では、冠型保持器を形成する樹脂をポリアミド樹脂としてガラス繊維で強化したが、冠型保持器を形成する樹脂には、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等、任意の樹脂を用いることができ、これらを繊維強化する場合は、炭素繊維で強化することもできる。 In the embodiment described above, the resin that forms the crown-shaped cage is reinforced with glass fiber as a polyamide resin. However, the resin that forms the crown-shaped cage may be any resin such as a polyamide-imide resin, a polyimide resin, or a polyphenylene sulfide resin. Resins can be used, and when these are reinforced with fibers, they can be reinforced with carbon fibers.
1 内輪
2 外輪
1a、2a 軌道溝
1b、2b カウンタ部
3 ボール
4 冠型保持器
4a 環状部
4b 柱部
4c 背面側端面
5 ポケット
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