JP2008232254A - 軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クリープ防止とアキシャル方向のガタ防止ができ、小型で組立性がよく信頼性の高い軸受構造およびモータを提供する。
【解決手段】ベアリング１１の外輪１１ａと圧入嵌合したツメ状の突起部１２ａを複数有するクリープ防止板１２と、クリープ防止板１２の突起部１２ａと係合する凹部１４ｂを開口内周部に有し、ベアリング１１を収納するハウジング１４と、ハウジング１４の外側開口部１４ａを覆う底板１５とを備え、ベアリング１１の内輪１１ｂに回転軸１６を装着し、突起部１２ａと凹部１４ｂが係合した状態でハウジング１４を固定枠１７に固定して、底板１５とベアリング１１間のアキシャル隙間をなくすようにスラストワッシャ１３で調整し、底板１５をハウジング１４にねじ固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ等に用いられる軸受構造、特にクリープとアキシャル方向のガタの両方を防止できる新規な軸受構造に関する。

産業用機器の駆動源に用いられるモータは、回転位置検出器（光学式ロータリーエンコーダ）を備えた両持ち軸受構造のサーボモータが一般的であり、メンテナンスフリーが求められ、軸受にはボールベアリング（以下、ベアリング）が用いられている。

ベアリングは一般的に、内輪と回転軸との間、外輪とハウジング内周面との間に隙間がある場合、伝達負荷によって回転軸にラジアル方向の力（側圧）が発生する。このとき、径方向の相対差によって滑り現象（クリープ）が発生しやすく、内輪を回転軸に圧入、外輪をハウジングに固定することによって、クリープを防止している。

このため、内輪を回転軸に圧入して、予圧をかけた状態で外輪をハウジングに接着固定したモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、ベアリングのクリープとアキシャル方向のガタを防止して、広範囲の用途に用いることができるモータを提供するため、シムを介してベアリング外輪の両端面を押え板と押えリングとで挟持するモータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１６１３２８号公報 特開２００２−３６９４４２号公報

解決しようとする問題点は、クリープ防止と回転軸のアキシャルガタを防止できる軸受構造の組立工程が煩雑な点である。

例えば、特許文献１のように、ベアリング外輪を接着する場合、組立途中に乾燥工程が必要になるため、組立工程が寸断される。また、ベアリング外輪は、防錆油が塗布してあるため、安定した接着強度を確保するには、あらかじめ防錆油を取り除く必要がある。

これに対して、特許文献２のように、接着剤を用いずに外輪を挟持する構造は、モータ内に配設する押え板を回転軸に仮固定した上で、ベアリング内輪を回転軸に圧入し、最終工程において、アキシャル隙間を測定して、隙間がなくなるようにシムを用いて調整し、押え板を外側からネジによって引き上げて外輪両端を挟持する必要があり、アキシャル隙間をなくすための測定が不可欠であり、組立工程が複雑になっていた。また、押え板の移動量だけ軸方向に延び、小型化ができなかった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、クリープ防止とアキシャル方向のガタ防止ができ、小型で組立性がよく信頼性の高い軸受構造およびモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の軸受構造は、内輪に回転軸が装着されるベアリングと、前記ベアリングの外輪と圧入嵌合するツメ状の突起部を複数有するクリープ防止板と、前記ベアリングを収納するハウジングと、前記ハウジングの外側開口部を覆う底板とを
備え、前記ハウジングは、前記クリープ防止板の突起部と係合する凹部を開口内周部に有し、前記突起部と凹部が係合した状態で固定され、前記底板とベアリング間のアキシャル隙間をなくすようにスラストワッシャで調整し、前記底板をハウジングにねじ固定するもので、突起部と凹部の係合によって外輪のクリープを防止でき、最後に外側からスラストワッシャでアキシャル隙間を調整することができる。

また、前記凹部は、ハウジング内周部で軸方向につながった溝部である請求項１に記載の軸受構造である。

さらに、両持ち軸受構造のモータにおいて、請求項１または請求項２に記載の軸受構造を一方に用い、両方のベアリング内輪を回転軸に圧入し、他方のベアリング外輪をねじ固定したモータである。

本発明の請求項１に記載の軸受構造によれば、クリープ防止板の突起部とハウジングの凹部との係合により、組立工程において接着剤を用いずクリープを防止できる。また、ベアリング外輪の端面とハウジング内周の端面の段差が目視で確認できるため、スラストワッシャによるアキシャル隙間の調整が容易になる。

また、請求項２に記載の軸受構造によれば、ハウジング内周軸方向に溝部を設けることで、ベアリング内輪と回転軸の圧入工程を、前工程でも後工程でも自由に選択することができる。

さらに、本発明の軸受構造を両持ち軸受構造のモータに用いれば、クリープ防止とアキシャルガタの防止が同時に実現できる。

内輪に回転軸が装着されるベアリングと、前記ベアリングの外輪と圧入嵌合するツメ状の突起部を複数有するクリープ防止板と、前記ベアリングを収納するハウジングと、前記ハウジングの外側開口部を覆う底板とを備え、前記ハウジングは、前記クリープ防止板の突起部と係合する溝部を開口内周部の軸方向に有し、前記突起部と溝部が係合した状態で固定され、前記底板とベアリング間のアキシャル隙間をなくすようにスラストワッシャで調整し、前記底板をハウジングに固定することで、クリープの防止とアキシャルガタの防止を同時に実現することができる。

実施例１は、ハウジング内周の片方に凹部を、クリープ防止板に突起部をそれぞれ設けて係合させたものである。以下、図面を参照しながら説明する。

図１において、１１はベアリング、１２はクリープ防止板、１３はスラストワッシャ、１４はブラケットと一体に構成したハウジング、１５は底板、１６は回転軸、１７は固定枠である。

クリープ防止板１２は環状の薄板の外周部に、ベアリング１１の外輪１１ａと圧入嵌合する突起部１２ａを、３ケ所均等に切り起して設けている。一方、ハウジング１４は、ベアリング１１が内外両方から装着できるように開口部１４ａを貫通させており、開口部１４ａの内側にクリープ防止板１２の突起部１２ａと係合する凹部１４ｂを３ケ所設けて、内周面の加工精度を確保している。

この突起部１２ａは、外輪１１ａに圧入された状態でクリープ防止作用を発揮すればよ
く、突起部１２ａの個数、幅および高さは、使用環境温度などを考慮して、クリープを防止できる程度の保持力（回転方向）を確保するように決定する。一方、凹部１４ｂは、周方向には突起部１２ａが軸方向に容易に移動できる程度、径方向にはクリープ防止板１２の板厚より少し大きく、軸方向には突起部１２ａの高さより少し大きく設定して、それぞれが当接しないように寸法を設定する。

ここで、組立工程について説明する。あらかじめ、クリープ防止板１２の突起部１２ａをベアリング１１の外輪１１ａに圧入固定する。これにより、外輪１１ａの片端部に突起部１２ａが固定された状態となる。次に、クリープ防止板１２を圧入固着したベアリング１１の内輪１１ｂを、回転軸１６に設けた段付部まで圧入する。このとき、クリープ防止板１２を装着した側から回転軸１６に圧入する。

このあと、突起部１２ａと凹部１４ｂの位置を合わせてハウジング１４を装着し、固定枠１７に固定して、軸方向の位置が固定される。ここで、スラストワッシャ１３を回転軸１６に挿入してアキシャル隙間をなくすように調整する。このとき、ベアリング１１と開口部１４ａ端部における段差を、目視で確認することができる。スラストワッシャ１３がハウジング端面から飛び出していないことを確認して、最後に底板１５をハウジング１４にねじ固定するため、ベアリングに過剰な力が加わることはない。

上述した特許文献２のように外輪挟持の構成では、アキシャル隙間をゼロにしなければ、外輪がアキシャル方向に動くためクリープを完全に防止することはできない。これに対して、本発明の軸受構造は、クリープ防止は、突起部２ａと凹部４ｂの係合によって確保されており、わずかなアキシャル方向のガタがあっても、クリープ発生に影響することはない。しかも、アキシャル隙間をスラストワッシャ３で調整できるため、ベアリングに過剰な力が印加されるのを防止できる。

なお、実施例１では、突起部を３ケ所で説明したが、クリープ防止に必要な保持力とハウジング内周の保持面積を考慮して決定すればよく、開口部の内側に設けた凹部は、両側あるいは外側だけに凹部を設けてもよい（図示せず）。開口部外側の凹部を利用する場合には、ハウジングを固定した後、クリープ防止板を装着したベアリングの内輪を回転軸に圧入すれば同様に実施することができる。

実施例２の軸受構造は、実施例１のハウジングに設けた凹部を、溝部に変更したものである。図２は、実施例２の要部断面図である。

図２において、ハウジング２４の開口部２４ａの内周部に、溝部２４ｂを３ヶ所設けたものである。その他は実施例１と同じであり、説明は省略する。

凹部に変えて溝部２４ｂとすることで、クリープ防止板２２を圧入固着したベアリング２１と回転軸２６の圧入工程の順序およびクリープ防止板２２の内側外側の位置規制がなくなり、自由に設定することができる。例えば、実施例１と同じようにあらかじめ回転軸２６に圧入した場合、実施例１と比べて突起部２２ａと溝部２４ｂの位置合わせが容易になる。

実施例３は、両持ち軸受モータの出力軸側に、本発明の軸受構造を用いたものである。軸受構造は実施例２と同じであり、ここでは、代表的な組立工程を中心にして説明する。

図３において、３１はベアリング、３２はクリープ防止板、３３はスラストワッシャ、
３４は出力軸側ブラケットと一体構成したハウジング、３５は底板、３６はロータで回転軸を備えている。３７はフレームを有する固定子、３８は反出力軸側のベアリング、３９は反出力軸側ブラケット、４０は押え板である。

実施例２と同様に、クリープ防止板３２は、外周部に突起部３２ａを３ヶ所設けており、ハウジング３４は、内周面に溝部３４ｂを設けている。また、出力軸側に使用するベアリング３１の外輪片端に、クリープ防止板３２の突起部３２ａをあらかじめ圧入固定しておく。

まず、反出力軸側のブラケット３９のハウジングにベアリング３８を挿入し、ベアリング３８の外輪を、押え板４０でブラケット３９にねじ固定する。ブラケット３９にベアリング３８を装着した状態で、ベアリング３８の内輪端面を押しながらロータ３６の反出力側の回転軸に圧入する。これにより、ベアリング３８の内外輪は固定される。

次に、出力側回転軸端から、クリープ防止板３２を圧入したベアリング３１の内輪を圧入する。実施例３では、溝部３４ｂと突起部３２ａの係合が容易に確認できるようにクリープ防止板３２を外側にする（内側でも組立可能）。このとき、反出力軸側のベアリング３８の内輪端面を受けた状態で、ベアリング３１の内輪を押して圧入する。ロータ３６の回転軸には、両方のベアリング内輪が所定位置で止まるように段付加工を施しており、内輪端面が当接するまで圧入する。これにより、ブラケット３９とロータ３６とはベアリング３８を介して連結された状態となる。

あらかじめフレーム３７ａを固定子３７の外周に焼バメにより固定しておき、固定子３７内にロータ３６を収納し、フレーム３７ａとブラケット３９を所定位置で係合固定する。さらに、出力軸側のハウジング３４の溝部３４ｂと、ベアリング３１に圧入したクリープ防止板３２の突起部３２ａの位置を合わせてベアリング３１をハウジング３４に収納する。この状態で軸方向の位置が確定し、回転方向の位置合わせをしてハウジング３４をフレーム３７ａに固定する。

この状態では、スラストワッシャ３３と底板３５は取り付けられていないため、ハウジング３４の開口部３４ａから、ベアリング３１の端部とハウジング３４の端部の段差（アキシャル隙間）を目視で確認することができる。このため、ベアリング３１の端面がハウジング３４の外側端面より内側になるように、各部品の寸法を設定しておく必要がある。

アキシャル隙間がほぼゼロになるようにスラストワッシャ３３を挿入して、最後に、底板３５をハウジング３４にねじ固定する。

このように、ベアリング３１とベアリング３８の内輪は、回転軸に圧入固定されており両内輪のクリープを防止できる。一方、ベアリング３１の外輪は、圧入固定したクリープ防止板３２の突起部３２ａとハウジング３４の溝部３４ｂが回転方向の係合によって、外輪のクリープを防止できる。また、ベアリング３８の外輪は、ブラケット３９に押え板４０でネジ固定され、クリープを防止できる。さらに、最終工程でアキシャル隙間をスラストワッシャで調整することができる。

本発明の軸受構造は、過酷な環境下で使用される光学式ロータリーエンコーダを備えたサーボモータなどに有用である。

本発明の実施例１における軸受構造の要部断面図 本発明の実施例２における軸受構造の要部断面図 本発明の軸受構造を用いたモータの構造断面図

符号の説明

１１，２１，３１ ベアリング
１１ａ 外輪
１１ｂ 内輪
１２，２２，３２ クリープ防止板
１２ａ，２２ａ，３２ａ 突起部
１３，２３，３３ スラストワッシャ
１４，２４，３４ ハウジング（ブラケット）
１４ａ，２４ａ，３４ａ 開口部
１４ｂ 凹部
１５，２５，３５ 底板
１６，２６，３６ 回転軸（ロータ）
１７，２７，３７ 固定枠（固定子）
２４ｂ，３４ｂ 溝部

Claims (3)

1. 内輪に回転軸が装着されるベアリングと、前記ベアリングの外輪と圧入嵌合するツメ状の突起部を複数有するクリープ防止板と、前記ベアリングを収納するハウジングと、前記ハウジングの外側開口部を覆う底板とを備え、前記ハウジングは、前記クリープ防止板の突起部と係合する凹部を開口内周部に有し、前記突起部と凹部が係合した状態で固定され、前記底板とベアリング間のアキシャル隙間をなくすようにスラストワッシャで調整し、前記底板をハウジングにねじ固定することを特徴とする軸受構造。
2. 前記凹部は、ハウジング内周部で軸方向につながった溝部である請求項１に記載の軸受構造。
3. 両持ち軸受構造のモータにおいて、請求項１または請求項２に記載の軸受構造を一方に用い、両方のベアリング内輪を回転軸に圧入し、他方のベアリング外輪をねじ固定したモータ。