JP2009541692A - 軸線方向移動を伴うリング転がり軸受およびリング転がり軸受を備えた成形具 - Google Patents

Abstract

本発明は、起伏状の転がり面（２１）が設けられた少なくとも１個の第１リングと、第２リング（２、４）と、少なくとも１列の転動体（７）とを備えており、リングは互いに同軸であり、相対的な回転運動および往復軸上運動を受け、転動体は各リングに設けられたそれぞれの転がり面相互の間で転がり接触状態に載置されている。この転がり軸受は、少なくとも、もう１つ別の第３リングに形成されている第３の起伏状転がり面（３１）を備えており、第３転がり面は前述の１列の転動体すなわち第１列の転動体（７）と協働するか、または、また別な第２列の転動体（７'）と協働し、第２列の転動体は第３リング（３）の第３転がり面ともう１つ別な第４リング（５）の第４転がり面（５２）との間に挿入されており、第３リングおよび第４リングのうち少なくとも一方は第１リングまたは第２リングのいずれかとそれぞれ一体で回転するように載置されており、これら一体で回転するリングを載置するにあたり、リングが互いに相対的に軸線方向に運動することができるようにすることで、リングが相対的な往復軸上運動を受けることができるようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転軸線を中心として構成された転がり軸受、好ましくは、玉転ころがり軸受に関するものであり、或る転がり面すなわち第１転がり面の境界を定める１個のリングすなわち第１リング、および、もう１つ別な転がり面すなわち第２転がり面の境界を定めるもう１つ別のリングすなわち第２リングと、これら第１リングおよび第２リングに設けられたそれぞれの転がり面相互の間で回転接触するように搭載された複数の玉などのような少なくとも１列の転動体と、モーターブロックによる駆動で作動させられる工具保持装置が設けられているような種類の機械加工具、形削り加工具、または、ドリル加工具などのような成形工具とを軸受が少なくとも備えており、第１リングおよび第２リングは共に回転軸線と同軸であるとともに相対回転運動をさせられ、転動体は一般に収容部に入れられて所定の角度差を設けて全部一緒に保持されており、第１リングおよび第２リングを互いに相対的に往復軸上運動させるのに（安定状態の）動作モードで行わせるように、第１転がり面は側面形状が起伏状である軌道路、好ましくは、側面形状が正弦波状の軌道路を構成しており、上記工具が上述の種類の転がり軸受のうち少なくとも１つを組込んでいる。

回転運動を往復軸上運動に変換する性能を有する転がり軸受の製造は、現在では、当業者に知られている。

従って、米国特許第3,443,446号（特許文献１）は、２列の転動体が収納部（ケージ）と回転駆動軸との間に搭載された転がり軸受を組入れた工具を提示しているが、かかる転がり軸受は収納部を回転駆動軸と相対的に往復軸上運動させることができるようにしている。この特許の解決策では、１個の環部材（カラー）が回転駆動軸を利用して回転するよう連結されているとともに、一方の列の転動体ともう一方の列の転動体との間に設置されている。このような環部材には、２列の転動体の各々に関連して波形の転がり面が設けられている。更に２個のリングが収納部に固定された状態で設けられているが、これらリングは各々が波形の１つの転がり面を装備しており、転動体に環部材の波形を追従させることができるようにしている。このような技術的解決策により、収納部を回転駆動軸に相対的に往復軸上移動させることができるようになるが、この往復軸上移動の振幅を調節することはできなかった。

米国特許第5,116,147号（特許文献２）は、閉塞防止転がり軸受システムを備えている工具を記載している。かかる転がり軸受システムにおいては、転動体の内側転がり面と外側転がり面は鋸歯状であるため振動を生じ、従って、互いに相関的に回転する工具の各部を閉塞することがないようにしている。しかしながら、このような振動の振幅を調節することはできなかった。

同様に、特にソヴィエト連邦特許第1,161,258号（特許文献３）に例示されているような、調節可能な振幅で工具保持装置を往復運動させることができる転がり軸受を組入れた工具も当業者には既に知られている。

工具保持装置をその回転運動に対して平行に駆動させる手段として往復運動を利用することで幾つかの利点を供与しているが、特に、機械加工に応用した場合は有利であり、低周波振動の支援によるドリル加工に応用した場合はより有利である。

このような往復移動の利点を以下に説明するが、すなわち、振動によって細かく砕けた削り屑を排出するのが容易になること、切削動力を削減することができること、ドリルビットの加熱を緩和すること、潤滑剤の必要性を最小限に抑えること、各種切削条件を向上させることにより生産性を高めることができるようにすることが挙げられる。

ソヴィエト連邦特許第1,161,258号（特許文献３）で明らかにされている解決策の欠点は、往復軸上運動の振幅の変動が必ず往復運動の振動数変化を生じ、どのような振動数変化も操作者の望むところではないという事実にある。更に、この転がり軸受は、別な応用例に転用するのが困難である、選択的な応用例に専用の転がり軸受である。

米国特許第3,443,446号 米国特許第5,116,147号 ソヴィエト連邦特許第1,161,258号

よって、本発明の目的は、転がり軸受において、軸受のリングの往復運動の振幅を容易に調節することができるようにし、尚且つ、伝達された軸上運動の振動数を変動させることがない設計を提案することである。

本発明の別な目的は、上述の種類の転がり軸受を組入れた工具において、工具の往復軸上運動の振幅を容易に調節することができるようにし、尚且つ、工具の運動の振動数を変動させることがない設計を提案することである。

上記の目的を果たすために、本発明の主題は回転軸線を中心として構成された転がり軸受、好ましくは、玉転ころがり軸受であり、転がり軸受は、或る転がり面すなわち第１転がり面の境界を定める少なくとも１個のリングすなわち第１リング、および、もう１つ別な転がり面すなわち第２転がり面の境界を定めるもう１つ別のリングすなわち第２リングと、これら第１リング、第２リングに設けられたそれぞれの転がり面相互の間で回転接触するように載置された複数の玉などのような少なくとも１列の転動体とを少なくとも備えており、第１リングおよび第２リングは共に回転軸線と同軸であるとともに相対回転運動を受け、転動体は一般に収容部に入れられて所定の角度差を設けて全部一緒に保持されており、第１リングおよび第２リングを互いに相対的に往復軸上運動させるのに（安定状態の）動作モードで行わせるように、第１転がり面は側面形状が起伏状である軌道路、好ましくは、側面形状が正弦波状の軌道路を構成しており、前記転がり軸受は、少なくとも１つの第３転がり面を備え、前記第３転がり面は、第３リングに設けられた側面形状が起伏上である軌道路を構成しており、第３リングは第１リングおよび第２リングの双方と同軸であり、第３リングに設けられている側面形状が起伏状の第３転がり面は第１転がり面と接触している複数の転動体のうちの１列の転動体すなわち第１列の転動体と協働するか、または、第１列の転動体を包囲している収容部と一体となって回転するように搭載されているのが好ましいもう１つ別な収容部によって一緒に保持されたもう１つ別な列の転動体すなわち第２列の転動体と協働するか、いずれかであり、第２列の転動体は第３リングの第３転がり面と第４リングの第４転がり面との間に入れられており、第３リングおよび第４リングのうち少なくとも一方は第１リングおよび第２リングのうちの一方と一体であり、または、双方一体になって回転する第１リングおよび第２リングの両方と一体であって、（安定状態の）動作モードで回転するように搭載されており、すなわち、第１リングおよび第３リングの組、または、第２リングおよび第４リングの組は同じ組内で相互に相関的に軸上を移動するように搭載されることで相対的な往復軸上運動によって駆動することができ、側面形状が起伏状である転がり面が設けられている第１リングおよび第３リングの相対的な角度位置は、転動体と協働することで、一体で回転するとともに往復軸上運動によって互いに相関的に駆動されるリングの組の軸上運動の振幅を決定する。

「安定状態の動作モード」という表現は、リングの往復軸上運動の振幅が一定である間の転がり軸受の動作段階のことを意味しているものと理解するべきである点に留意するべきである。

よって、上述の原理は１個の同じ転がり軸受を利用して、いずれも振幅が一定であるとともに側面形状が起伏状である軌道路を構成している転がり面を利用して生成される振動数が相互に同一である、２種類の往復軸上運動を重畳することで調節自在となる振幅を有している往復軸上運動を生成することができるが、振幅を調節することができるようにする手段として、上述の２種類の運動の位相差を修正する方法が採用され、振動数は起伏状の転がり面の周期数と転がり面に対する転動体の転がり軸線を中心とした回転速度から得られる。従って、この１個の転がり軸受の少なくとも２個のリングの各々の転がり面は側面形状が起伏状の軌道路を構成しており、この軌道路の側面形状は周期的で正弦波状であるのが好ましく、このような形状の軌道路のおかげで、２個のリングは各々が転動体と協働することで転動体の中心を含む平面に対して「個別運動」と本件で称される相対的な往復軸上運動によって駆動することができるようになり、このような２種類の個別運動が加算されて２個のリングの間に調節自在な振幅の１種類の往復軸上運動を付与するが、この振幅は２種類の個別運動の位相差の関数である。

本発明の特徴に従って、「側面形状が起伏状のリング」と本発明で称される第１リングおよび第３リングの側面形状が起伏状の転がり面は、「平滑リング」と本発明で称される第２リングのみ、または、第２リングと第４リングの双方の側面形状が起伏状ではない転がり面に対面し、側面形状が起伏状の転がり面が設けられた第１リングおよび第３リングは転がり軸受の内側リングか、または、転がり軸受の外側リングのいずれかを形成している。

伝達される軸上運動の振幅を調節することができるようにするために、側面形状が起伏状の転がり面が設けられた第１リングおよび第３リングの相対角度位置は、転がり軸受の回転軸線を中心として両リングを互いに相関的に角度変位させることにより調節することができ、リングは復原手段などのような適切な手段によって選択位置に保持されるが、この手段は弾性手段であるのが好ましい。

この角度変位は手動制御であっても自動制御であってもよい。好ましい実施例においては、側面形状が起伏状である転がり面が設けられたリングは互いに相対的に角度変位させることができるとともに、モータ機構を介して連結されてリングの一方を他方に相関的に回転方向に駆動することで、伝達された軸上運動の振幅を調節することができるように図っている。

また別な実施例においては、側面形状が起伏状である転がり面が設けられた第１リングおよび第３リングは互いに相対的に角度変位することができるが、この角度変位は手動制御で行われるのが好ましく、また、側面形状が起伏状である転がり面が設けられているこれらリングのうちの一方は、その角位置の視覚マーカーを備えており、角位置は側面形状が起伏状である転がり面が設けられている他方のリングに相関的であるか、または、転がり軸受の外部にあって転がり軸受を連結する先である何らかの基準に相関的であるか、いずれかである。

上述の振幅は、リング相互の間の角度的な片寄せを選択することにより、転がり軸受の構成に完全に依拠して調節を行うことができるのは明らかである。

本発明のまた別な実施例によれば、転がり軸受は２列の転動体を備えており、上記実施例では回転時のみ一体になる２個のリングは単一部材片として製造される。

本発明の更に別な実施例においては、転がり軸受は少なくとも４個のリングと転動体の２個の収容部とを備えており、収容部が互いに相対的に角度変位することができ、伝達される軸上運動の振幅を調節することができるように図っている。

本発明のまた別な主題は、ドリル加工具、形削り加工具、または、機械加工具などのような成形工具がモーターブロックにより回転駆動される工具保持装置を備えており、この工具保持装置と一体で回転するような成形工具において、工具保持装置をモーターブロックと相対的に駆動する手段として往復軸上運動を利用する際の振幅は、モーターブロックと工具保持装置との間に挿入された上述の転がり軸受を介在させた振動数とは無関係に調節することができる。

本発明による転がり軸受を例示している全体斜視図である。 図１の３リング転がり軸受を例示している断面図である。 側面形状が起伏状である軌道路を構成している転がり面を例示している斜視図である。 ４個のリングと２列の転動体が設けられた転がり軸受を例示している断面図である。 伝達された軸上運動の振幅を手動調節する手段を装備した工具保持装置を例示している断面図である。 伝達された軸受運動の振幅を自動調節する手段を装備した工具保持装置を例示している断面図である。

本発明は、添付の図面を参照しながら具体的な実施例の後段の説明を読めば明確に理解することができる。

上述のように、また、図１に例示されているように、本発明の主題である転がり軸受１は回転軸線Ｘ−Ｘ'を中心として構成されている。この転がり軸受１は、或る転がり面すなわち第１転がり面を定める１個のリングすなわち第１リング２と、また別な転がり面すなわち第２転がり面を定めるまた別なリングすなわち第２リング４とを備えており、これらリングは上述の回転軸線Ｘ−Ｘ'と同軸である。これらリングは相対回転運動をさせられ、よって、互いに異なる回転速度で駆動されるが、この回転速度はリングの一方についてはゼロである場合も想定される。このような転がり軸受はまた、少なくとも１列の転動体７を備えており、転動体は例示の実施例では複数の玉である。しかしながら、回転体または筒体などのような玉以外の転動体を想定してもよい。このような１列の転動体７はリング２に設けられた転がり面とリング４に設けられた転がり面との間に取り付けられる。

本明細書における取り決めにより、以下において、各転がり面の参照番号は２桁とし、桁数の高いほうの数字は転がり面が設けられているリングの番号に一致しており、桁数の低いほうの数字は、転がり面が側面形状が起伏状である軌道路を形成している面である場合は１、転がり面が側面形状が従来どおりに起伏状ではなくて、従来どおりの転がり軸受（円形接線が１つの平面内にある）態様の軌道路を構成している場合は２が充当されている。従って、番号２に該当する場合、軌道路は、リングの転がり面と転動体との間の接触線に一致しており、転がり軸受の回転軸線Ｘ−Ｘ'に対して直交する平面内に含まれるが、それ以外の番号１に該当する場合、リングの転がり面と転動体との間の接触線は軸線方向に正弦波を描いており、一回転時のこの正弦波の周期数は整数である。従って、前述の事柄を図３で説明すると、転がり面３１はリング３の転がり面であり、この面は側面形状が起伏状である軌道路が設けられた面である。

転動体７は、リング２に設けられた転がり面とリング４に設けられた転がり面との間に取り付けられており、一般に、転動体を全部一緒に所定の角度差を設けて保持するようにした収容部６に挿入されている。

第１リング２によって定められる第１転がり面２１は、第１リング２および第２リング４を互いに相対的に往復軸上運動させるのに（安定状態の）動作モードで行わせるように、側面形状が起伏状である軌道路、好ましくは、正弦波状の軌道路を構成している。よって、この第１転がり面には軸線Ｘ−Ｘ'に関して周期的な正弦波状の起伏が設けられている。このような起伏は、上述の軌道路の面上に複数の凹凸部を画定している。軸線Ｘ−Ｘ'に沿って破断した場合に凹部の底面と凸部の頂面との離隔距離は、玉と転がり面との間の接触によって得られるリングの可能な限り最長の移動距離を規定している。玉と２つの互いに対面している転がり面との間の接触は、一般に、軸線Ｘ−Ｘ'に関して斜行している。このような接触により、実質的に滑りの無い転がり動作を確保している。軌道路の形状が周期的な正弦波状である場合、すなわち、転動体との接触線の軸線方向成分が正弦波を描いている場合に観察される事柄として、２個のリングの間に相対回転運動が付与された際に、起伏状の転がり面が設けられたリングに対する転動体の中心の高さが正弦関数であり、この関数が同じリングに対する転動体の軸線Ｘ−Ｘ'に関する角度位置に依存していることが挙げられる。

図２、図４、図５、および、図６に例示されているような本発明に特有の態様では、転がり軸受は、更に別なリングすなわち第３リング３に側面形状が起伏状の軌道路を構成している少なくとも１つの更に別な転がり面すなわち第３転がり面３１を備えており、この第３リングは第１リング２および第２リング４と同軸である。側面形状が起伏状である第３転がり面３１は、第１転がり面２１（図２）と接触している第１列の転動体７と本件で称している転動体列と協働するか、または、第２列の転動体７'と協働するか、いずれかであるが、第２列の転動体７'は第１列の転動体７を包囲している収容部６と一体で回転するのが好ましい収容部６'（図４を参照のこと）を利用して全部一緒に保持されており、これら第２列の転動体７'は第３リング３の第３転がり面３１と更に別なリングすなわち第４リング５の第４転がり面５２との間に挿入されている。第１リング２および第３リング３、または、第２リング４および第４リング５は、互いに相関的に軸上を移動するように載置されて、互いに相対的な往復軸上運動を得ることができる。それぞれに形状が起伏状である転がり面を装備しているこれらリングの相対位置は、転動体と協働しながら、互いに一体で回転するとともに相互の間で往復軸上運動を受けている２個のリングの軸上運動の振幅を決定する。

上述の内容と対比させながら、本発明の実施例を幾つか想定して後段に詳細に説明する。

図２に例示されている実施例と一致する本発明の第１実施例においては、転がり軸受は第３リング３に側面形状が起伏状である軌道路を構成している第２転がり面３１を備えており、第３リング３は第１リング２および第２リング４と同軸であるとともに第２リングと一体として安定状態の動作モードで回転する。この第３転がり面３１は、第１転がり面２１と接触している、第１列の転動体と本件で称する転動体列と協働し、側面形状が起伏状である転がり面２１を装備したリング２と同様の転がり面３１を装備したリング３の相対位置は、転がり軸受によって伝達される軸上運動の振幅を決定する。従って、図２に表示されている実施例において、転がり軸受１の内側リングを形成しているリング２およびリング３は各々が外周面に転がり面を装備しており、これら転がり面は側面形状が起伏状である軌道路、好ましくは、正弦波状である軌道路を構成しているが、これら転がり面は図面では参照番号２１および３１として例示されている。外側リング４は内周面に従来の起伏状ではない転がり面４２が装備されたリングである。軌道路に起伏状の側面形状を概ね周期的な正弦波状に設けている転がり面２１、３１は、周期と振幅がいずれのリングでも同じであるのが好ましい。これらリングの各々の転がり面は実質的に４分の１円環面を呈しているか、または、２分の１円環面を呈しており、両リングが同軸に配置されると、転動体７を収容する空洞（キャビティ）を定めるようになっている。

上述のように、転がり軸受１は３個のリングを備えており、すなわち、２個の内側リング２、３と１個の外側リング４を備えている。２個の内側リングの軌道路２１、３１は転動体と両転がり面の各々との間に設けられる接触が斜行接触状態となるように設定されている。外側リング４の軌道路４２は１個の玉ごとに１点で接触し、この接触点は転がり軸線から放射方向に発散した玉の中心と最も緊密に整合する点である。

上述のように、２個のリング２、３には、それぞれ、異形ドーナツ型の軌道路が設けられている。成形された面の円形部３１１（図３を参照のこと）の中心は転がり軸線に直交する平面内で円を描いており、同時に、軸線方向には整数の周期で正弦波を描いている。これら２個のリングの面は同一であるのが好ましい。

上述のように、側面形状が起伏状である軌道路を構成している少なくとも１個の転がり面、この場合は、２個の転がり面２１、３１は各々に軸線方向の座標成分を有しているｎ個の起伏が設けられている。これら起伏は転がり軸受の回転軸線を中心とした角度２π/ｎの角対称を呈している。転動体７の個数は起伏の個数ｎに等しいか、または、この個数の整数の約数に等しい。転動体７は転がり軸受１の回転軸線Ｘ−Ｘ'に関して等角に分布されている。転動体は互いに一定の角度差を設けて、図面では参照番号６と表示されている収容部を介して保持されている。

よって、図２に表示されている実施例では、玉の個数は起伏の個数ｎに等しく、収容部６によって維持されている玉の角度差は一定である。正常な動作では、この転がり軸受は、転がり軸受の回転軸線と同軸である少なくとも３個のリング２、３、４を備えているせいで、これらリングのうちの２個は、この場合は側面形状が起伏状である転がり面２１が設けられたリング２と同様の形状の転がり面３１が設けられたリング３は、安定状態の動作モードで両リングのうちのいずれか１個によって回転駆動される状態で一体として回転し、側面形状が起伏状ではない転がり面が設けられた「平滑リング」と本件で称する残りのリング４に対して相関的な回転運動を受ける。換言すると、正常な動作では、リング２およびリング３は一体として回転する。これらリング２、３が外側リング４に相対的に回転すると、例えば、外側リング４の回転が静止している場合は、転がり面２１、３１、４２に沿って玉の転がりを誘発する。この運動中に、玉は軌道路２１、３１の起伏を超えて移動し、２個の内側リング２、３を各々、外側リング４と相対的に軸線方向に変位させる。玉がリング２、３のうちの一方の窪みに嵌まると、このリングは外側リング４に接近し、回転運動が継続するとリングは外側リング４から離隔されて、玉は起伏の最隆起点に上る。このような２種類の正弦波運動は、後段でリング２、３の「個別運動」と称するが、リング相互で同じ振幅が転がり面の起伏の窪みと最隆起点との間の高低差に等しくなり、振動数は玉が両リングに関して回転する相対速度で乗算された起伏数に等しくなる。

これら２個の内側リングの間の軸線方向運動は２種類の個別運動の和である。このような軸線方向運動の振動数は個別運動に等しいが、振幅は両方の個別運動の位相差の関数である。位相差がゼロであれば、振幅は各リングの個別振幅の２倍になるが、位相差が増大すると、振幅は減少し、最終的に位相差が180度の達した時にはゼロになる。明らかに、側面形状が起伏状である軌道路を構成している転がり面が設けられた２個の外側リングと、側面形状が平滑な軌道路を構成している転がり面が設けられた１個の内側リングとを転がり軸受が備えていることでも、同じ効果が得られるものと理解するべきである。同様に、変位に関して多様な組合せを想定することができるが、この３リング実施例では最終的に、起伏面が設けられたリング２、３相互の間の相対的な軸線方向変位で成果を得ている。従って、一体で回転し、安定状態の動作モードで回動するリング２、３を備えているとともに、回転が静止している一方で自由に並進運動するリング４を備えている転がり軸受を想定してもよいし、或いは、側面形状が起伏状で、回転は静止しているが互いに相対的な軸線方向変位を受けるリング２、３を備えているとともに、回転駆動される一方で自由に並進運動するように取り付けられたリング４を備える軸受を想定することもできる。

本発明のまた別な実施例が図４に例示されている。この場合、転がり軸受１には、第１リング２および第２リング４と同軸である第３リングに側面形状が起伏状である軌道路を構成している少なくとも１個の第３転がり面が設けられており、第３転がり面は収容部６'を利用して全部一緒に保持された第２列の転動体７'と協働し、収容部６'は第１列の転動体７を包囲している収容部６と一体で回転する。ここでもまた、側面形状が起伏状である転がり面を備えた２個のリングの相対位置が伝達された軸上運動の振幅を決定する。よって、図４に例示されている実施例では、転がり軸受は図面中に参照番号２および参照番号３と表示されている２個の内側リングと、図面中に参照番号４および参照番号５と表示されている２個の外側リングとを備えている。リング２およびリング４は転がり軸受の回転軸線に同軸である２個のリングであり、相対的な回転運動を受ける。これらリングはそれぞれの転がり面２１、４２相互の間に少なくとも１列の転動体７が載置されている。リング２の転がり面２１は側面形状が起伏状である軌道路を構成している転がり面であるが、リング４の転がり面４２はいわゆる「平滑な転がり面」であり、この平滑な転がり面は転動体７と接触状態になっても、リング４を軸線方向に変位させることはない。転動体７はリング相互の間で一定の偏差で収容部６により保持されている。このような転がり軸受１はまた、２個の更に別なリングを備えており、図中では参照番号３および参照番号５で表示されている。ここでも、内側リング３は側面形状が起伏状である軌道路を構成している転がり面３１を備えているが、外側リング５は起伏のない平滑な側面形状の軌道路を構成している転がり面５２を備えている。リング３に設けられた転がり面３１とリング５に設けられた転がり面５２の相互の間には１列の転動体７'が載置されており、収容部６'は複数の転動体７'を全部一緒に所定の角度差で保持するように設けられている。収容部６および収容部６'は一体で回転する。これら両収容部は単一部材片で形成されてもよいし、または、２つの異なる部材片を一緒に連結して一体で回転するようにして形成されてもよい。同様に、この場合の外側リング４、５は相互に一体で安定状態の動作モードで回転する。同じことが内側リング２、３にも該当する。しかしながら、内側リング２、３はリング４、５に対して相関的な回転運動を受ける。

このような転動体の動作は上述のものに類似している。ここでもまた、伝達された軸線方向運動の振幅を決定するのは、リング２の側面形状が起伏状の転がり面２１とリング３の同様の側面形状の転がり面３１との間の角位相差である。外側リング４、５に設けられた側面形状が起伏状の転がり面を形成し、尚且つ、リング２、３に設けられた側面形状が平滑な転がり面を形成しても、同じ効果が得られるのは明らかである。実際には、一体で回転する２個のリングは、それぞれの転がり面が起伏状の側面形状が設けられた軌道路を構成して１個または複数個の平滑リングの転がり面と対面しているが、図４に例示されているように１個の平滑リングまたは複数個の平滑リングによって包囲されて転がり軸受の内側リングを構成しているか、または、図６に例示されている転がり軸受に描かれているような１個または複数個の平滑リングを包囲して転がり軸受の外側リングを構成しているか、いずれかである。

前述の事例で言及されているように、側面形状が起伏状であるリング２と同様の形状のリング３との間で相対軸上移動を行わせるためには、多様な組合せが想定される。従って、リング２、リング３は回転は静止しているが自由に並進運動する一方で、リング４、５は回転駆動されながら自由に並進運動するようにしてもよい。更に、リング２、リング３が回転するリングであってもよい。

勿論、図７に例示されている工具の実施例について前段までに既に記載されているように、平滑な転がり面が設けられているリング相互の間に相対的な往復軸上移動を供与することができるようにしてもよい。この場合、平滑な転がり面が設けられた両リングは、互いに相対的に軸線方向に運動するように載置されて、相対的な往復軸上運動を得ることができるように図っている。これらとは他に、起伏状の転がり面を有して一体で回転する２個のリングが一体で並進運動するように搭載されている。

前述の内容全体について、リングの転がり面は転動体と転がり支持接触状態にあるものと見なされる。その結果、いずれの場合も、これらリングすなわち転がり軸受は、大抵、両リングの転がり面を転動体と接触状態に戻す、または、その状態のまま保持する弾性手段を備えている。

同様に、移動の振幅は、転動体と一方の起伏状の転がり面との間の接点が窪みにあって、しかも、接点が他方の起伏状の転がり面の最隆起点に来た場合には最小すなわちゼロであり、転動体と２つの転がり面との接点が同時に窪みを通過した場合、または、同時に最隆起点を越えようとしている場合には最大値となる。このような２つの極限値の範囲内で、移動の振幅を何らかの値まで調節することができるようにするにあたり、起伏状の転がり面が設けられたリングをこれら２個のリングの起伏に相対的な転動体の初期角度位置に従って角度的に片寄せする手段を採っている。実際には、転動体と両リングのそれぞれの起伏状の転がり面との接点の相対位置は、２個のリング相互の間の軸線方向運動の振幅を決定し、結果的に、伝達された２種類の軸線方向運動の振幅を決定することになる。

このような転動体の使用を工具に応用する２種類の実施例を後段で説明してゆく。

これら２つの実施例において、成形工具は、本件ではモータシャフト８とも称するモータブロック８による駆動により作動状態にされる工具保持装置９を備えている。工具保持装置はモータブロックに直接接続されるか、または、少なくとも１個の界面部材片を介在させて接続されるか、いずれであってもよい。工具保持装置９は往復軸上運動を得るが、この運動の振幅を調節するにあたり、モータブロック８と工具保持装置９との間に上述のタイプの転がり軸受を挿入して介在させることにより、上述の運動の周波数の影響を受けることなく実施することができる。往復軸上運動の振幅調節は手動で実施されてもよいし、または、自動で実施されてもよい。手動調節モードの場合、側面形状が起伏状の転がり面を装備したリングのうち一方は、その角度位置の視覚マーカーを備えており、この角度位置は側面形状が起伏状の転がり面を装備した他方のリングに相対的な角度位置であるか、または、転がり軸受が連結されている先の、転がり軸受の外部に位置する何らかの基準に相対的な角度位置であるか、いずれかであるが、この外部の基準は、一般に、工具上に標識化されている。従って、一般に、工具は、側面形状が起伏状の転がり面が設けられたリングに同様の形状の転がり面が設けられた別なリングと相対的な指標を供与する手段、または、モーターブロック８と相対的な指標を供与する手段を備えている。

転がり軸受によって工具保持装置９に伝達される軸線方向の運動の振幅調節が自動で実施されるまた別な実施例においては、側面形状が起伏状の転がり面を装備した複数リングがモーター機構を介して連結されて、リングのうちの１個を残りのリングに回転方向に関して相対的に駆動することで、伝達される軸線方向運動の振幅を調節することができるよう図っている。この場合、工具は、工具保持装置９の往復並進運動の振幅を測定する少なくとも１個の手段１８と、側面形状が起伏状の転がり面が設けられた複数リングの相対角度位置を測定手段１８によって判定された振幅に従って制御する手段１５、１６とを備えているようにしてもよい。

上述の各実施例をここでより詳細に説明してゆく。
図５に示された実施例では、成形工具はドリルビット２０を使ったドリル作業を特に意図したものである。このドリルビットは、図面中で参照番号９と表示されている工具保持装置の内部に搭載されている。この工具保持装置９は、この特定の実施形態ではチャックとも称されるが、図面中で参照番号１２、１２'と表示されているピンを介在させて、工具のモーターシャフト８に回転方向に連結することができる。よって、モーターシャフト８は、スピンドルが備える従来のクランプ手段によって機械工具のスピンドル回転子１００に連結されている。このモーターシャフト８は、回転方向に駆動されると、ピン１２、１２'を介してチャック９を回転させるが、シャフト８とチャック９との連結領域においてシャフトの周辺部付近に玉収容部１４が延びているおかげで、チャック９はシャフト８に関連して相対軸上運動を受けることができる。従来、ドリルビット２０は、図面中で参照番号１０と表示されたクランプおよび参照番号１１と表示されたクランプナットによってチャック９に固定されている。

チャック９をモーターシャフト８に相関的に往復軸上移動させることができるようにするために、本発明に一致する転がり軸受１がモーターシャフト８と工具保持装置９との間に挿入されている。表示の実施例においては、この転がり軸受は３リングの転がり軸受である。第１リング２は、内側リングと称して、チャック９を備えているとともに、側面形状が起伏状である転がり面２１が設けられている。もう１つ別のリングで、参照番号３で表示されているものは第２内側リングであり、その転がり面３１は側面形状が起伏状の軌道路を構成しているが、図面中で参照番号４と表示されている外側リングは、その転がり面４２の側面形状は平滑である。この外側リング４は、転がり軸受の軸線Ｘ−Ｘ'に平行な方向に自由に並進運動するが、図面中で参照番号１３と表示された静止指標部材を介在させることにより回転不能状態に保たれており、静止指標部材１３はリング４に圧締めされているとともにスピンドル固定子（図示されていない）のケース部材に接合されたガイド２５の中に滑り込むことができる。リング２、リング３、リング４に恒久的な圧力を加え続ける手段が設けられており、この手段は、特に、参照番号７と表示されている転動体を押圧支持しているリング２、リング３、リング４の転がり面に圧力を加え続ける。これら転動体７は、収容部６の介在により所定の偏差が設けられて保持されている。ここでは、上述の圧力手段はクランプネジ１７とバネ座金２９とを備えており、これら部材が転がり軸受に加えられる圧力を最小限に維持して、玉とリングとの間の接触を保証する一方で、チャック９に相関的なリング３の調節を行うにあたり回転方向に不動にするのに十分な粘着性を保証している。ドリル作業では、一体で安定状態の動作モードで回転する内側リング２、３がモーターシャフト８によって回転方向に駆動され、このモーターシャフトの回転運動はピン１２、１２'によってリング２またはチャック９に伝達されるのに対して、外側リング４は回転については静止状態に維持される。次に、起伏状の転がり面に沿って転動体７を移動させることで、起伏状の転がり面を支持しているリング２とリング３との間に往復軸上運動を生じさせる。従って、チャック９は往復軸上運動を受ける。チャック９の振動の振幅は、リング２、リング３の側面形状が起伏状の２個の転がり面２１、３１相互の間の起伏の位相差によって判定される。このような位相差はリング３に設けられたメモリによって標識化されるか、または、リング２に設けられたマーカー部材によって標識化される。軸線方向運動の振幅調節は、調節リング３の角度位置をリング２に対応しているチャック９に相関的に変動させることにより修正される。このため、レーバーアームとして作用する工具を使って力を付与することによりリング３を強制的に回転させることで、リング３とシャフト８との間の粘着性に打ち勝つことが必要となる。このために、調節リング３には２枚のフラップが装備されて、調節工具にリングを保持させることができるようにしている。リング３を角度変位させることによって所望の振幅を得ることで、これに一致する目盛りをチャック９に設けられた選択されたマーカーと一列に並ばせることができる。このような調節は手動で実施される。リング３に設けられた目盛りに対して、モーターシャフト８または外側リング４に設けられた基準と照会させることを考えてみてもよさそうである。ドリルビットの軸線方向振動の振動数は、ドリルビットの回転速度に起伏状の転がり面の起伏の周期の個数を乗算した積の２分の１に実質的に等しい。

図６に例示されている実施例においては、工具は図５に例示されている工具とは異なっており、その差異は、一方では転がり軸受の性質によるものであり、他方では、自動調節法の事例における振幅調節法によるものである。この実施例における転がり軸受１は４個のリングを備えており、すなわち、図面中に参照番号２および参照番号３と表示されている２個の外側リングと、参照番号４および参照番号５と表示されている２個の内側リングであり、外側リングは双方が図面中に参照番号２１および参照番号３１で表示された起伏状の転がり面を有しており、内側リングの一方はチャック９を構成しており、内側リングの双方が起伏状ではない転がり面４２、５２を備えている。

ピン１２、１２'を利用してモーターシャフト８によってチャック９を駆動するという原理は前述のものと類似している。

リング３とリング５は互いに協働し、更に、リング２とリング４も互いに協働し、その度ごとに、それぞれの転がり面３１と転がり面５２の間および転がり面２１と転がり面４２の間に参照番号７、７'と表示されている転動体を収容する。転動体７は所定の角度差を設けて１個の収容部６を介して保持されており、この収容部は２列の転動体の列相互の間で軸線方向に可撓性があるか、または、起伏状の転がり面の起伏を転動体が追従することができるようにするのに十分な軸線方向の運動を与えることができるようにする玉穴が設けられているか、いずれかである。

したがって、転がり軸受１は、内側リング５、外側リング３、および、収容部６の転動体７'によって形成されている第１集成体と、チャンク９、または、内側リング４、外側リング２、および、同じ収容部６によって保持されている転動体７から構成されているいわゆる下流側の第２集成体とを備えている。リング２およびリング３は一体で安定状態の動作モードで回転する。上流側の転がり軸受の外側リング３は往復運動の振幅を調節するモーター１５を支持しているとともに、下流側集成体の外側リング上で支持されるように利用されるスラスト玉軸受を受け入れている。上述の手動調節と同様に、外側リング３は回転については不動にされているが、部材片１３を介して軸線方向に自由に移動するように載置されており、この部材片１３はリング３に圧締めされているとともに、モーターブロックのケース部材に固定された静止部材片の溝２５に滑り込む。モーターシャフト８はピン１２、１２'を介在させることで回転運動をリング４に伝達するが、リング５は、スラスト玉軸受３０によって連結されている先であるモーターシャフト８に対する回転に関しては自由に運動するように載置されている。ドリル作業時には、リング４は回転駆動されるが、外側リング２、３は回転は不動にされている。２段構成の転がり軸受が理想的である場合は、リング５をリング４と同じ速度で回転させるのが理想的であるが、その理由は、２列の転動体７、７'回転運動に関しては連携しているからである。換言すると、２個のリング４、５は一体で安定状態の動作モードで回転する。しかしながら、この関係は、２対の転がり面２１と３１、および、転がり面４２と５２、または、２列の転動体７、７'に製造欠陥などが原因で生じる相違がある場合にはもはや適用できない。この場合、スラスト玉軸受３０はリング５を、その軸線を中心として回転させることができるようにすることで（低速で）、互いに異なる転がり軸受部材の幾何学的形状差によって誘発される回転速度差を相殺させるよう図っている。側面形状が起伏状ではないリング４、５と側面形状が起伏状であるリング２、３との間の回転速度差は、側面形状が起伏状である転がり面２１、３１に沿って転動体７、７'を変位させる、それがリング４とリング５の間に往復軸線運動を生じさせ、従って、チャック９とこれに付随するドリルビット２０とに往復運動を与える結果となる。振動の振幅は外側リング２と外側リング３との位相差によって判定される。振動のこのような振幅調節は、両リングの角度位置を修正することができる電気モータ１５を介在させることで実施される。このために、リング２はモータ１５のギア歯車１６によって駆動される冠歯車を支持している。高精度の調節を確保するために、リング２のリング３に相関的な角度位置はセンサー１８によって測定される。モータを制御している信号は機械から、指標部材１３と指標受信部材片１３との間の接点の接続を介して工具保持装置に至る経路で送信される。

１個の収容部６を２個の別々な収容部に分割し、各々が１列の転動体を支持するようにすることもできる。この場合、スラスト玉軸受３０は除去され、リング５がモータブロック８と一体として回転するのが有利であるが、それは、転がり軸受の互いに異なる部材の幾何学的形状差によって誘発される速度偏差が２個の収容部相互の間の回転速度差で対処されるからである。このような構成では、２種類の集成体の角度運動相互の間の位相差が２個の収容部６、６'の間の相対角度位置で決まるせいで、もはや、２個のリングの起伏状の転がり面の起伏相互の間の相対角度位置のみで振動運動の振幅が決まることはない。高精度の調節を確保するために、リング２のリング３に相関的な角度位置は２種の集成体によって生成される２種類の運動相互の間の位相差を測定することにより制御されるが、この測定は２個のセンサによって実施され、センサは各々が１種類の位相を測定する。

勿論、起伏状の転がり面は、図６に例示されているような２個の外側リングに設けられていてもよいし、２個の内側リングに設けられていても同じである。

工具の製造にあたって、図４に例示されている実施例による転がり軸受を装備しているようにしてもよいが、この軸受については、起伏状の転がり面が設けられたリング相互の間に相対往復軸線方向変位が生じる。この場合、起伏状の転がり面が設けられたこれらリングはそのうちの１個と残余のリングとの間に相対的な軸線方向の運動が生じるように載置されることで、相対的な往復軸上運動を受けることができるように図っている。

前述の内容全体において、複数のリングが一体に回転し、これらリングに設けられている側面形状が起伏状の軌道路を構成している転がり面が、１個または複数の平滑リングの転がり面に対面し、転がり面が起伏状のリングは１個または複数の平滑リングによって包囲されて転がり軸受の内側リングとなるようにしてもよいし、または、１個または複数の平滑リングを包囲して転がり軸受の外側リングとなるようにしてもよい。側面形状が起伏状の転がり面が設けられた転がり軸受の外側リングの構成を採っている場合、側面形状が起伏状の転がり面は転がり軸受の内側周面に形成されているが、側面形状が起伏状の転がり面が設けられた軸受の内側リングの構成を採っている場合、側面形状が起伏状の転がり面は転がり軸受の外周面に形成されている。

Claims (13)

1. 回転軸線（Ｘ−Ｘ'）を中心として構成された転がり軸受（１）、好ましくは、玉転ころがり軸受であって、前記転がり軸受（１）は、或る転がり面すなわち第１転がり面（２１）の境界を定める少なくとも１個のリングすなわち第１リング（２）、および、もう１つ別な転がり面すなわち第２転がり面（４２）の境界を定めるもう１つ別のリングすなわち第２リング（４）と、前記第１リング（２）および前記第２リング（４）に設けられたそれぞれの転がり面（２１、４２）相互の間で回転接触するように取り付けられた複数の玉などのような少なくとも１列の転動体（７）とを少なくとも備えており、前記第１リング（２）および前記第２リング（４）は共に回転軸線と同軸であるとともに相対回転運動を受け、前記転動体（７）は一般に収容部（６）に入れられて所定の角度差を設けて全部一緒に保持されており、前記第１リングおよび前記第２リングを互いに相対的に往復軸上運動させるのに（安定状態の）動作モードで行わせるように、前記第１転がり面（２１）は側面形状が起伏状である軌道路、好ましくは、側面形状が正弦波状の軌道路を構成している転がり軸受において、
   前記転がり軸受は、少なくとも１つの第３転がり面（３１）を備え、前記第３転がり面（３１）は、第３リング（３）に設けられた側面形状が起伏上である軌道路を構成しており、前記第３リングは前記第１リング（２）および前記第２リング（４）の双方と同軸であり、前記第３リング（３）に設けられている側面形状が起伏状の前記第３転がり面（３１）は、前記第１転がり面（２１）と接触している前記１列の転動体のうちの第１列の転動体（７）と協働するか、または、前記第１列の転動体（７）を包囲している前記収容部（６）と一体となって回転するように搭載されているのが好ましいもう１つ別な収容部（６'）によって一緒に保持されたもう１つ別な列の転動体すなわち第２列の転動体（７'）と協働するか、いずれかであり、前記第２列の転動体（７'）は前記第３リング（３）の前記第３転がり面（３１）と、前記第４リング（５）の前記第４転がり面（５２）との間に入れられており、前記第３リング（３）および前記第４リング（５）のうち少なくとも一方は、前記第１リング（２）および前記第２リング（４）のうちの一方と一体であり、または、双方一体になって回転する前記第１リングおよび前記第２リングの両方と一体であって、（安定状態の）動作モードで回転するように搭載されており、すなわち、前記第１リングおよび前記第３リングの組（２、３）、または、前記第２リングおよび前記第４リングの組（４、５）は同じ組内で相互に相関的に軸上を移動するように搭載されることで相対的な往復軸上運動によって駆動することができ、前記側面形状が起伏状である転がり面（２１、３１）が設けられている前記第１リング（２）および前記第３リング（３）の相対的な角度位置は、前記転動体と協働することで、一体で回転するとともに往復軸上運動によって互いに相関的に駆動される前記リングの組の軸上運動の振幅を決定することを特徴とする、転がり軸受。
2. 前記転がり軸受（１）は前記第２列の転動体（７'）を備えているタイプのものであり、
   一体で回転する前記リング（２と３、または、４と５）のうちの一方の組（４、５）は単一部材片として製造されることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 側面形状が起伏状のリングとも称することができる前記第１リング（２）および前記第３リング（３）の側面形状が起伏状の前記転がり面（２１、３１）は、平滑リングとも称することができる第２リング（４）および第４リング（５）のうち、第２リングの側面形状が起伏状ではない転がり面（４２）に対面しているか、または、それら両方の平滑リングの側面形状が起伏状ではない転がり面（４２、５２）に対面しており、側面形状が起伏状の転がり面が設けられた前記第１リング（２）および第３リング（３）は前記転がり軸受の内側リング（２、３）を形成しているか、または、転がり軸受の外側リング（２、３）を形成しているか、いずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受。
4. 前記転動体は玉であり、前記リング（２）の転がり面（２１）、前記リング（３）の転がり面（３１）、前記リング（４）の転がり面（４２）、および、前記リング（５）の転がり面（５２）は、各々が実質的に４分の１円環面の形状を呈しているか、または、２分の１円環面の形状を呈しており、リングが同軸に配置されると、転動体（７、７'）を収容する少なくとも１個の空洞を定めるようにしたことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
5. 起伏状の側面形状が概ね正弦波形状である軌道路が設けられた前記転がり面（２１、３１）は、前記一方のリングと前記他方のリングとが同じであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受。
6. 側面形状が起伏状である軌道路を構成している前記転がり面（２１、３１）のうち少なくとも一方は軸線方向座標成分を有しているｎ個の起伏が設けられており、前記起伏は前記転がり軸受の回転軸線を中心とした角度２π/ｎの角対称を呈しており、前記転動体（７、７'）の個数は前記起伏の個数ｎに等しいか、または、この個数の整数の約数に等しく、前記転動体（７、７'）は前記転がり軸受（１）の回転軸線（Ｘ−Ｘ'）に関して等角に分布されていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の転がり軸受。
7. 前記転がり軸受（１）において、側面形状が起伏状の転がり面（２１、３１）が設けられた第１リング（２）および第３リング（３）の相対角度位置は、前記リングの互いに相対的な角度変位によって調節することができ、手動、または、前記リングのうちの一方を他方に相対的に回転駆動するモーター機構（１５、１６）を介在させるか、いずれかの手段で、伝達された軸線方向運動の振幅を調節することができるように図っていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の転がり軸受。
8. 側面形状が起伏状の転がり面が設けられた前記第１リング（２）および前記第３リング（３）は互いに相対的に角度変位することができ、更に、側面形状が起伏状の転がり面（３１）が設けられた前記リング（２、３）の一方のリング（３）は、側面形状が起伏状である転がり面（２１）が設けられた他方のリング（２）に相対的に角度位置の視覚マーカーを有しているか、または、前記転がり軸受の外部に位置して転がり軸受が連結されている先である何らかの基準に相対的に角度位置の視覚マーカーを有しているか、いずれかであることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の転がり軸受。
9. 前記転がり軸受は、少なくとも４個のリング（２、３、４、５）と転動体の２個の収容部とを備えており、前記収容部は互いに相対的に角度変位させられて、伝達された軸線方向運動の振幅を調節することができるように図っていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の転がり軸受。
10. ドリル加工具、形削り加工具、または、機械加工具などのような成形工具がモータブロック（８）により回転駆動される工具保持装置を備えており、工具保持装置と一体で回転するような成形工具において、
    前記工具保持装置（９）をモータブロック（８）と相対的に駆動する手段として往復軸上運動を利用する際の振幅は、モータブロック（８）と工具保持装置（９）との間に挿入された請求項１から請求項９のいずれかに記載の転がり軸受（１）を介在させた振動数とは無関係に調節することができることを特徴とする、成形工具。
11. 前記成形工具は、側面形状が起伏状である転がり面が設けられたリングに、側面形状が起伏状の転がり面が設けられたもう１つ別なリングと相関的に標識を付与する手段、または、前記モーターブロック（８）に相関的に標識を付与する手段を備えていることを特徴とする、請求項１０に記載の成形工具。
12. 前記成形工具は、前記工具保持装置（９）の往復並進運動の振幅を測定する少なくとも１個の手段（１８）と、側面形状が起伏状の転がり面が設けられた前記複数リングの相対角度位置を前記測定手段（１８）によって判定された振幅に従って制御する手段（１５、１６）とを備えていることを特徴とする、請求項１０または請求項１１のいずれかに記載の成形工具。
13. ４個のリング（２、３、４、５）と、２個の内側リング（４、５）と、２個の外側リング（２、３）と、互いに連結状態で回転する２列の転動体（７、７'）とを備えており、前記モータブロック（８）が前記内側リングのうちの一方のリング（４）を回転駆動するような前記転がり軸受（１）において、前記転がり軸受（１）における前記内側リングのもう一方のリング（５）と前記モータブロック（８）との間にスラスト玉軸受（３０）が設けられていることを特徴とする、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の成形工具。

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