JP2010281416A - 回転軸受付き直動軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が容易で、そして回転軸受と直動軸受との同軸度にも優れる回転軸受付き直動軸受を提供すること。
【解決手段】両端部１２ａ、１２ａの外径が相対的に小さくされた外筒１２の内周面に複数の転動体１３、１３、〜を装着してなる直動軸受１１と、直動軸受の外筒の各端部１２ａの外周面に配設された一対の環状回転軸受２１、２１とからなる回転軸受付き直動軸受であって、上記外筒の両端部１２ａ、１２ａがその間の外筒本体部１２ｂに別体として備えられ、この各端部１２ａの内径が前記本体部１２ｂの内径よりも小さくされていて、そして上記各回転軸受２１が、外筒１２の各端部１２ａの外周面に形成された周溝２２と、この周溝に底部が収容された複数の転動体２３、２３、〜と、各転動体の頂部を収容する周溝２４を内周面に備える環状体２５とから構成されていることを特徴とする回転軸受付き直動軸受。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸受を備える直動軸受に関する。

特許文献１には、両側の端部の外径が相対的に小さくされた外筒の内周面に複数の転動体を装着してなる直動軸受と、前記外筒の各端部の外周面に配設された一対の環状回転軸受とからなる回転軸受付き直動軸受が開示されている。

上記の各回転軸受は、内周側環状体（内輪）と外周側環状体（外輪）との間に複数の転動体が配置された構成を有している。

この回転軸受付き直動軸受は、複合モータが備える回転と直動とが可能な軸体（モータ出力軸）の支持に用いられている。

前記のように、直動軸受の外筒の各端部の外径を小さくすることにより、外径の小さな回転軸受を用いること、すなわち回転軸受付き直動装置の小型化が可能になる。

特開２０００−１４１１５号公報（第２図）

従来の回転軸受付き直動軸受を更に小型化するため、外筒の端部の外径を更に小さくすると、この端部の厚み（肉厚）が小さくなる。このため、軸体から付与される荷重によって、外筒がその端部（回転軸受で支持される部位）にて変形し易くなる。このような変形が発生すると、直動軸受の外筒の各端部が回転軸受に不安定に支持されるため、回転軸受と直動軸受との同軸度が低下する。このような同軸度の低下は、軸体の偏心した回転を生じさせるため好ましくない。

また、外筒の端部の外周面に備えられた回転軸受のサイズ（外径）が大きいため、前記のように外筒の端部の外径を小さくした場合であっても、装置全体のサイズを十分に小型化することは難しい。

本発明の課題は、小型化が容易で、そして回転軸受と直動軸受との同軸度にも優れる回転軸受付き直動軸受を提供することにある。

本願発明者は、直動軸受と回転軸受とを組み合わせる際に、この組み合わせにより得られる装置を、回転軸受と直動軸受との同軸度を良好に維持した状態で小型化することについて検討を行なった。そして、前記の直動軸受として、滑り軸受ではなく、これと比較して高精度での軸体の支持が可能な転がり軸受を用いる場合、この直動軸受（転がり軸受）は、その外筒の内周面に装着された複数の転動体を介して支持対象の軸体を支持する構成を有しているため、外筒と軸体とが互いに間隔をあけて配置されることに注目した。そして、このような直動軸受の外筒と軸体との間に形成される空間部に、回転軸受が装着される外筒の端部を配置して、更に前記端部の外周面に形成された周溝を利用して回転軸受を構成することにより、小型化が容易で、そして回転軸受と直動軸受との同軸度にも優れる回転軸受付き直動軸受の提供が可能となることを見出し、本発明に到達した。

従って、本発明は、両端部の外径が相対的に小さくされた外筒の内周面に複数の転動体を装着してなる直動軸受と、直動軸受の外筒の各端部の外周面に配設された一対の環状回転軸受とからなる回転軸受付き直動軸受であって、上記外筒の両端部がその間の外筒本体部に別体として備えられ、この各端部の内径が該本体部の内径よりも小さくされていて、そして上記各回転軸受が、前記外筒の各端部の外周面に形成された周溝と、この周溝に底部が収容された複数の転動体と、各転動体の頂部を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されていることを特徴とする回転軸受付き直動軸受にある。

本発明の回転軸受付き直動軸受の好ましい態様は、次の通りである。
（１）外筒の各端部の厚みが、外筒本体部の厚みの０．７〜２．５倍の範囲内の値にある。
（２）外筒の各端部に外筒本体部の内周面に嵌め合いとなる接続部が備えられている。更に好ましくは、外筒の各端部の外周面に外筒本体部の端面に接触するフランジが備えられている。
（３）外筒本体部の内側に各転動体を回転可能に保持する筒状転動体保持器が備えられている。
（４）外筒の各端部と各回転軸受の環状体との間に、前記端部の周溝に配置された各転動体を回転可能に保持する環状転動体保持器が備えられている。

本発明はまた、前記本発明の回転軸受付き直動軸受の外筒に、軸体をその外周面が上記各転動体と接触した状態で収容してなる回転軸受付き直動案内装置にもある。

本発明の回転軸受付き直動案内装置においては、外筒の内周面と軸体の外周面との各々に長さ方向に延びる複数本の溝が形成されていて、上記各転動体が外筒の各溝と軸体の各溝とに係合していることが好ましい。

なお、本願明細書において、前記の「外筒本体部の内径」とは、この本体部の端部における内径を意味する。

本発明の回転軸受付き直動軸受は、外筒の各端部の周囲に前記端部の外周面に形成された周溝を利用した回転軸受が装着されていて、そして前記端部がその外径が小さくても十分に大きな機械的強度を示すため、装置全体を容易に小型化することができ、そして回転軸受と直動軸受との同軸度にも優れている。

本発明の回転軸受付き直動軸受の構成例を示す部分断面図である。 図１の回転軸受付き直動軸受１０の左側面図である。 本発明の回転軸受付き直動軸受の別の構成例を示す部分断面図である。 本発明の回転軸受付き直動軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。 本発明の回転軸受付き直動軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。 本発明の回転軸受付き直動軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。

本発明の回転軸受付き直動軸受を、添付の図面を用いて説明する。

図１は、本発明の回転軸受付き直動軸受の構成例を示す部分断面図であり、そして図２は、図１の回転軸受付き直動軸受１０の左側面図である。

図１及び図２に示す回転軸受付き直動軸受１０は、両端部１２ａ、１２ａの外径が相対的に小さくされた外筒１２の内周面に複数の転動体１３、１３、〜を装着してなる直動軸受１１と、直動軸受１１の外筒１２の各端部１２ａの外周面に配設された一対の環状回転軸受２１、２１などから構成されている。

本発明の回転軸受付き直動軸受１０は、外筒１２の両端部１２ａ、１２ａがその間の外筒本体部１２ｂに別体として備えられ、この各端部１２ａの内径が本体部１２ｂの内径よりも小さくされていて、そして各回転軸受２１が、外筒１２の各端部１２ａの外周面に形成された周溝２２と、この周溝２２に底部が収容された複数の転動体２３、２３、〜と、各転動体２３の頂部を収容する周溝２４を内周面に備える環状体２５とから構成されていることに主な特徴がある。

このような構成の採用により、各回転軸受２１が装着される外筒１２の端部１２ａの外径を小さくした場合であっても、この端部１２ａの内径が外筒１２の本体部１２ｂの内径よりも小さくされているため、従来の装置のように外筒に一体に形成された両端部の外径を小さくする場合と比較して、前記端部１２ａの厚みが大きくなる。これにより、外筒１２の各端部１２ａの機械的強度が大きくなり、この端部１２ａが軸体１９から荷重が付与された際に変形し難くなる。

従って、本発明の回転軸受付き直動軸受１０は、外筒１２の端部１２ａに小さなサイズの回転軸受２１を装着して装置全体を小型化することが容易なだけでなく、この回転軸受２１が装着される外筒１２の端部１２ａに変形を生じ難いため、回転軸受２１と直動軸受１１との同軸度にも優れている。

そして、本発明の回転軸受付き直動軸受１０が備える外筒１２の端部１２ａは、その厚みが大きいため、外周面に周溝２２が形成されていても十分に大きな機械的強度を示す。この周溝２２を利用して、各回転軸受２１を、前記周溝２２と、複数の転動体２３、２３、〜と、環状体２５とから構成することにより、回転軸受２１と直動軸受１１との同軸度を良好に維持したまま、装置全体を小型に構成することができる。このような周溝を利用することなく、外筒の各端部の外周面に公知の回転軸受、すなわち内周側環状体（内輪）と外周側環状体（外輪）との間に複数の転動体が配置された構成の回転軸受を装着すると、回転軸受２１と直動軸受１１との同軸度は良好に維持されるものの、内側環状体を備えるために装置全体のサイズが大きくなる。

以下、本発明の回転軸受付き直動軸受が備える直動軸受、そして回転軸受の構成について詳しく説明する。

本発明に用いる直動軸受の構成は、その外筒の構成が異なること以外は、外筒の内周面に複数の転動体（例、球体、コロ）が装着された公知の直動軸受（転がり軸受）と同様である。言い換えれば、本発明に用いる直動軸受は、前記の公知の直動軸受の外筒の構成を変更することによって容易に作製することができる。

図１に示す直動軸受１１は、外筒１２、そして外筒１２の内周面に装着された複数の転動体（球体）１３、１３、〜などから構成されている。この外筒１２の両端部１２ａ、１２ａの外径は、その間の外筒本体部１２ｂの外径よりも相対的に小さくされている。図１に示すように、各端部１２ａの外径を、外筒本体部１２ｂの内径よりも小さくすることもできる。

外筒１２の両端部１２ａ、１２ａは、その間の外筒本体部１２ｂに別体として備えられていて、各端部１２ａの内径は、前記本体部１２ｂの内径よりも小さくされている。各端部１２ａの内径は、外筒１２に収容される軸体１９との接触を防止するため、軸体１９の外径よりも大きな値に設定される。

外筒１２の各端部１２ａの厚み（端部１２ａの外径と内径との差の値）は、外筒本体部の厚みの０．７〜２．５倍（特に、０．８〜２倍）の範囲内の値にあることが好ましい。このような端部１２ａの厚みの設定により、従来の装置のように外筒に一体に形成された両端部の外径を小さくする場合と比較して、前記端部１２ａの機械的強度を十分に大きくすることができる。

外筒１２の各端部１２ａには、外筒本体部１２ｂの内周面に嵌め合いとなる接続部１４が備えられていることが好ましい。接続部１４を、外筒本体部１２ｂの内周面に、例えば、接着、あるいは圧入することにより、各端部１２ａを外筒本体部１２ｂに容易に固定することができる。

外筒１２の各端部１２ａの外周面には、外筒本体部１２ｂの端面に接触するフランジ１５が備えられていることが更に好ましい。フランジ１５が外筒本体部１２ｂの端面に接触した状態で、各端部１２ａを外筒本体部１２ｂに固定することにより、各端部１２ａの位置決め、すなわち回転軸受２１の位置決めを容易に行なうことができる。

外筒本体部１２ｂの内側には、各転動体１３を回転可能に保持する筒状転動体保持器１６が備えられていることが好ましい。各転動体１３が筒状転動体保持器１６に保持されていると、軸体１９を外筒１２から抜き出した際の各転動体１３の脱落を防止することができる。

複数の転動体１３、１３、〜は、筒状転動体保持器１６の外周面に形成された環状の転動体収容溝（転動体の軌道）の内部を循環移動する。

筒状転動体保持器１６は、外筒１２の内周面に形成された周溝に収容配置された止め輪（スナップリング）１７、１７により、その長さ方向への移動が防止されている。

直動軸受１１の外筒１２や転動体１３は、例えば、鋼に代表される金属材料から形成され、そして筒状転動体保持器１６や止め輪１７は、例えば、鋼に代表される金属材料あるいは樹脂材料から形成される。これらの部品を形成する材料は、公知の直動軸受の場合と同様であるため、これ以上の詳しい説明は行なわない。但し、本発明では、外筒本体部１２ｂと各端部１２ａとが別体として構成されるため、外筒本体部１２ｂと各端部１２ａとを互いに異なる材料から形成することもできる。

回転軸受２１は、外筒１２の各端部１２ａの外周面に形成された周溝２２と、この周溝２２に底部が収容された複数の転動体２３、２３、〜と、各転動体２３の頂部を収容する周溝２４を内周面に備える環状体２５とから構成されている。

外筒１２の各端部１２ａと環状体２５との間には、端部１２ａの周溝２２に配置された各転動体２３を回転可能に保持する環状転動体保持器２６が備えられていることが好ましい。各転動体２３が環状転動体保持器２６に保持されていると、互いに隣接する転動体同士の接触（衝突）が防止されるため、回転軸受２１、２１に支持された直動軸受１１の円滑な回転が可能になる。

回転軸受２１は、例えば、以下のようにして外筒１２の各端部１２ａの周囲に装着することができる。

先ず、外筒の各端部１２ａの外周側に環状体２５を配置する。次に、前記端部１２ａの周溝２２と環状体２５の周溝２４との間に転動体２３、２３、〜を配置する。そして、環状体２５の一方の端部（フランジ１５の側とは逆側の端部）から、環状体２５と外筒１２の端部１２ａとの間に環状転動体保持器２６を挿入する。

環状転動体保持器２６には、各転動体２３を収容する開口２６ａと、開口２６ａに接続する転動体の通路（転動体２３の直径よりも僅かに狭い幅のスリット）２６ｂが形成されている。

従って、前記のように環状転動体保持器２６を環状体２５と外筒１２の端部１２ａとの間に挿入する際に、各々の転動体２３が、転動体の通路２６ｂを通って保持器２６の開口２６ａに収容保持される。

以上のようにして、各回転軸受２１を、接着剤や工具を用いることなく、外筒１２の各端部１２ａの周囲に簡単に装着することができる。

回転軸受２１の環状体（公知の回転軸受の外周側環状体に相当する）２５、そして転動体２３は、例えば、鋼に代表される金属材料から形成され、そして環状転動体保持器２６は、例えば、鋼に代表される金属材料あるいは樹脂材料から形成される。これらの部品の構成や材料は、公知の回転軸受の場合と同様であるため、これ以上の詳しい説明は行なわない。

図１の回転軸受付き直動軸受１０の組み立ては、例えば、次のようにして行なわれる。

先ず、外筒本体部１２ｂに、筒状転動体保持器１６を、その外周面に形成された転動体収容溝（転動体の軌道）の端部が前記本体部１２ｂの外部に露出されるように部分的に挿入する。この状態で、筒状転動体保持器１６の転動体収容溝に転動体１３、１３、〜を収容したのち、この保持器１６の全体を外筒本体部１２ｂに収容する。次に、外筒本体部１２ｂの内周面に形成された周溝に、止め輪１７、１７を収容配置する。そして、外筒１２の各端部１２ａの周囲に回転軸受２１を装着したのち、各端部１２ａの接続部１４を、例えば、接着剤を用いて外筒本体部１２ｂの内周面に固定することにより、回転軸受付き直動軸受１０を作製することができる。

なお、従来の装置のように、外筒に一体に形成された両端部の内径を、外筒の本体部の内径よりも小さくすると、外筒の内周面への転動体の装着、特に、前記のように筒状転動体保持器に保持された転動体の装着が極めて困難になる。

図１に示すように、回転軸受付き直動軸受１０の外筒１２に、軸体１９をその外周面が上記各転動体１３と接触した状態で収容することにより、本発明の回転軸受付き直動案内装置を構成することができる。

そして、外筒１２の内周面と軸体１９の外周面との各々に長さ方向に延びる複数本の溝を形成して、上記各転動体１３を外筒１２の各溝１８と軸体１９の各溝１９ａとに係合させることにより、外筒１２と軸体１９との周方向への相対的な回転移動を防止することができる。

このように、外筒１２と軸体１９との周方向への相対的な回転移動が防止された直動案内装置は、以下に説明するように、電子部品をプリント配線板の表面に装着する装置（以下「電子部品装着装置」という）に有利に用いることができる。

この回転軸受付き直動案内装置は、回転軸受２１、２１を介して電子部品装着装置に支持される。また、直動軸受１１の外筒１２の周囲には回転駆動装置が接続され、そして軸体１９には直動駆動装置が接続される。

軸体１９には、その中心軸上に透孔１９ｂが形成される。軸体１９の透孔１９ｂの内部の空気を、軸体１９の一方の端部に接続したポンプを用いて排気することにより、軸体１９の他方の端部に電子部品を吸着することができる。

そして、直動軸受１１の外筒１２に接続された回転駆動装置を作動させて、外筒１２を電子部品を吸着した軸体１９と共に回転移動させることにより、この電子部品を所定の向き（角度）に配置することができる。次いで、直動駆動装置を作動させて、軸体１９を長さ方向に滑動させることにより、電子部品を所定の向きに配置した状態で、プリント配線板の表面の所定の位置に移動することができる。

図１に示すように、直動軸受１１の外筒１２の左側の端部１２ａには、回転軸受２１よりも左側に延びる延長部２０が備えられている。この延長部２０の周囲に、歯車やプーリ等の部品を介して、回転駆動装置を接続することができる。これにより、回転駆動装置との接続に用いる部品として、サイズの小さな歯車やプーリ等を用いることが可能になる。

図３は、本発明の回転軸受付き直動軸受の別の構成例を示す部分断面図である。

図３の回転軸受付き直動軸受３０の構成は、外筒３２の端部３２ａにフランジが備えられていないこと、そして接続部３４を備える端部３２ａが円筒状に形成されていること以外は図１の回転軸受付き直動軸受１０と同様である。

このように、接続部３４を備える端部３２ａが円筒状に形成されていると、これを作製する際の機械加工が極めて容易になる。また、接続部３４を備える端部３２ａの外周面を研削（あるいは研磨など）することにより、外筒本体部３２ｂの内周面の中心軸と、接続部３４の外周面の中心軸、すなわち端部３２ａの外周面の中心軸とを極めて正確に一致させることができる。このため、回転軸受２１と直動軸受３１との同軸度が更に良好になる。

図４は、本発明の回転軸受付き直動軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。

図４の回転軸受付き直動軸受４０の構成は、直動軸受４１の外筒４２の端部４２ａの外径が、接続部４４の外径よりも小さくされていること以外は図３の回転軸受付き直動軸受３０と同様である。

このように、外筒４２の端部４２ａの外径を、外筒本体部４２ｂの内周面に固定された接続部４４の外径よりも小さくすることにより、回転軸受付き直動軸受の更なる小型化が可能になる。

図５は、本発明の回転軸受付き直動軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。

図５の回転軸受付き直動軸受５０の構成は、直動軸受５１の外筒５２、そして筒状転動体保持器５６の構成が異なること以外は図１の回転軸受付き直動軸受１０と同様である。

筒状転動体保持器５６には、各転動体１３が保持器５６の内周面側と外周面側との各々に部分的に突き出た状態で保持されている。このような筒状転動体保持器５６は、例えば、樹脂材料や金属材料から形成された筒体に、前記の各転動体１３を収容する透孔を形成することによって簡単に作製することができる。

また、各転動体１３を、外筒５２の各溝５８と軸体１９の各溝１９ａとに係合させることにより、外筒５２と軸体１９との周方向への相対的な回転移動を防止することができる。

図６は、本発明の回転軸受付き直動軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。

図６の回転軸受付き直動軸受６０の構成は、直動軸受６１の外筒６２の端部６２ａに備えられた接続部６４が、外筒本体部６２ｂの外周面に固定されていること、そして外筒６２の左側の端部６２ａに延長部が備えられていないこと以外は図１の回転軸受付き直動軸受１０と同様である。

このように、接続部６４を外筒本体部６２ｂの外周面に固定することによっても、回転軸受付き直動軸受の小型化は可能である。

また、接続部６４を外筒本体部６２ｂの外周面に固定すると、前記本体部６２ｂの長さを短くすることができる。

なお、外筒の各端部（接続部を持たないもの）を、外筒本体部の端面に固定（例、接着固定）することもできる。

１０ 回転軸受付き直動軸受
１１ 直動軸受
１２ 外筒
１２ａ 外筒の端部
１２ｂ 外筒本体部
１３ 転動体
１４ 接続部
１５ フランジ
１６ 筒状転動体保持器
１７ 止め輪
１８ 溝
１９ 軸体
１９ａ 溝
１９ｂ 透孔
２０ 延長部
２１ 回転軸受
２２ 周溝
２３ 転動体
２４ 周溝
２５ 環状体
２６ 環状転動体保持器
２６ａ 開口
２６ｂ 転動体の通路
３０、４０ 回転軸受付き直動軸受
３１、４１ 直動軸受
３２、４２ 外筒
３２ａ、４２ａ 外筒の端部
３２ｂ、４２ｂ 外筒本体部
３４、４４ 接続部
５０ 回転軸受付き直動軸受
５１ 直動軸受
５２ 外筒
５２ａ 外筒の端部
５２ｂ 外筒本体部
５６ 筒状転動体保持器
５８ 溝
６０ 回転軸受付き直動軸受
６１ 直動軸受
６２ 外筒
６２ａ 外筒の端部
６２ｂ 外筒本体部
６４ 接続部

Claims (8)

1. 両端部の外径が相対的に小さくされた外筒の内周面に複数の転動体を装着してなる直動軸受と、該直動軸受の外筒の各端部の外周面に配設された一対の環状回転軸受とからなる回転軸受付き直動軸受であって、
   上記外筒の両端部がその間の外筒本体部に別体として備えられ、この各端部の内径が該本体部の内径よりも小さくされていて、そして上記各回転軸受が、前記外筒の各端部の外周面に形成された周溝と、該周溝に底部が収容された複数の転動体と、各転動体の頂部を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されていることを特徴とする回転軸受付き直動軸受。
2. 外筒の各端部の厚みが、外筒本体部の厚みの０．７〜２．５倍の範囲内の値にある請求項１に記載の回転軸受付き直動軸受。
3. 外筒の各端部に外筒本体部の内周面に嵌め合いとなる接続部が備えられている請求項１もしくは２に記載の回転軸受付き直動軸受。
4. 外筒の各端部の外周面に外筒本体部の端面に接触するフランジが備えられている請求項３に記載の回転軸受付き直動軸受。
5. 外筒本体部の内側に各転動体を回転可能に保持する筒状転動体保持器が備えられている請求項１乃至４のうちのいずれかの項に記載の回転軸受付き直動軸受。
6. 外筒の各端部と各回転軸受の環状体との間に、当該端部の周溝に配置された各転動体を回転可能に保持する環状転動体保持器が備えられている請求項１乃至５のうちのいずれかの項に記載の回転軸受付き直動軸受。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれかの項に記載の回転軸受付き直動軸受の外筒に、軸体をその外周面が上記各転動体と接触した状態で収容してなる回転軸受付き直動案内装置。
8. 外筒の内周面と軸体の外周面との各々に長さ方向に延びる複数本の溝が形成されていて、上記各転動体が外筒の各溝と軸体の各溝とに係合している請求項７に記載の回転軸受付き直動案内装置。

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