JP2014043928A - 正逆微動回転軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で、騒音が少なく、潤滑剤が不要で、耐久性にも優れた、正逆微動回転軸受を提供する。
【解決手段】正逆微動回転軸受１００は、正逆方向に微動回転する軸体１０と、軸体１０を支える支持体２０との間に介在させる軸受部材であり、支持体２０に固定される円板状の取付部材１０１と、軸体１０に取り付けられる円板状の軸接合部材１０２と、取付部材１０１と軸接合部材１０２とを連接するため取付部材１０１と軸接合部材１０２との間に配列された可撓性を有する複数の連接部材１０３と、を備えている。取付部材１０１と軸接合部材１０２とは軸体１０と平行な方向に距離を隔てて配置され、複数の連接部材１０３は軸体１０の周りに軸体１０と平行をなすように等間隔に並列配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、微小な角度で正逆方向に繰り返し回転する軸体を支持するのに適した正逆微動回転軸受に関する。

一般的な軸受は一方向に回転する軸体を支持するのに適した構造となっているので、微小な角度で正逆微動回転を繰り返す軸体を支持する部分における使用には適していない。しかしながら、様々な機械装置において、正逆微動回転する軸体を支持する機構自体は必要とされるので、従来、転動体を利用した軸受が使用されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特許文献１に記載された軸受は、外径面が円弧形状に形成され、内径面に凹円弧状の軌道面が設けられた軌道輪と、この軌道輪の軌道面に配列されて転動する複数のころとを有し、軌道輪の外径面をハウジングの凹円弧状部に当接させて固定し、複数のころで可動部材の凸円弧状部を揺動自在に支持する揺動軸受において、軌道輪の外径面に、この外径面が当接されるハウジングの凹円弧状部との間で緩衝作用を有する緩衝手段を設けたものである。

特許文献２に記載された軸受は、内外輪の軌道面間に転動体が配列された軸受空間にグリースを封入し、正逆微動回転する軸を支持するようにした正逆微動回転用転がり軸受において、転動体をセラミックで形成し、内外輪の軌道面に浸炭窒化層を形成し、グリースの増ちょう剤にウレア化合物を用いたものである。

特開２００８−６４２６７号公報 特開２００６−３１６８５０号公報

特許文献１，２などに記載されている従来の正逆微動回転軸受は、構造が複雑であり、稼働中の騒音が大きく、グリースなどの潤滑剤も必要である。また、特許文献１，２記載の軸受を正逆微動回転部分に使用した場合、各軸受に装備されている複数の転動体は、それぞれ限られた微小な範囲内での転動を繰り返すので、局部的な摩耗が生じて軸受としての機能が低下し、耐久性に劣る面がある。特に、転動体に大きな荷重が負荷された状態で使用したり、高速で正逆微動回転する軸体に使用したりすると、前述した局部的な摩耗が生じ易い。

本発明が解決しようとする課題は、簡素な構造で、騒音が少なく、潤滑剤が不要で、耐久性にも優れた、正逆微動回転軸受を提供することにある。

本発明の正逆微動回転軸受は、正逆方向に微動回転する軸体と、前記軸体を支える支持体との間に介在させる正逆微動回転軸受であって、前記支持体に固定される取付部材と、前記軸体に取り付けられる軸接合部材と、前記取付部材と前記軸接合部材とを連接するため前記取付部材と前記軸接合部材との間に配列された可撓性を有する複数の連接部材と、を備えたことを特徴とする。

このような構成とすれば、正逆微動回転する軸体と連動する軸接合部材の正逆微動回転は可撓性を有する複数の連接部材の正逆変形によって吸収されるので、軸体を正逆微動回転自在に保持することができる。取付部材と軸接合部材との間に複数の連接部材が配列された簡素な構造であり、転動部分や摺動部分が無いので騒音が少なく、潤滑剤も不要であり、摩耗部分が無いので耐久性にも優れている。

ここで、前記取付部材と前記軸接合部材とを前記軸体と平行な方向に距離を隔てて配置し、複数の前記連接部材を前記軸体の周りに前記軸体と平行をなすように並列配置することができる。このような構成とすれば、前記軸体から、当該軸体の軸心方向の圧縮力を受ける部分で使用可能な正逆微動回転軸受を形成することができる。

また、前記取付部材が前記軸接合部材の周りを囲繞する形状であり、前記軸接合部材と前記取付部材との間において複数の前記連接部材が前記軸体を中心に放射状をなすように配列することもできる。このような構成とすれば、前記軸体から、当該軸体を中心とする放射方向の力を受ける部分で使用可能な正逆微動回転軸受を形成することができる。

さらに、前記取付部材と前記軸接合部材とを前記軸体と平行な方向に距離を隔てて配置し、前記軸接合部材と前記取付部材との間において複数の前記連接部材が前記軸接合部材から前記取付部材に向かって拡径する放射状をなすように配列することもできる。このような構成とすれば、前記軸体から、当該軸体の軸心方向の引張力若しくは圧縮力、及び、当該軸体を中心とする放射方向の力の両方を受ける部分において使用可能な正逆微動回転軸受を形成することができる。

一方、前記軸体及び当該正逆微動回転軸受で構成されるばね質量系の固有振動数が、前記軸体の正逆微動回転の振動数と同等となるように設定することもできる。このような構成とすれば、前記ばね質量系は共振状態となり、前記連接部材の正逆変形時の抵抗が極めて小さく（減衰がなければ理論上はゼロ）になるため、当該正逆微動回転軸受における動力エネルギのロスを極小化することができる。

また、前記連接部材として板状部材、線状部材、紐状部材若しくは鎖状部材を使用することができる。板状部材の撓み方向は限定されているので、使用目的に適した姿勢に板状部材を配列することにより、優れた軸受機能を発揮することができる。なお、板状部材のほかに、線状部材、紐状部材若しくは鎖状部材など、長手方向の引張力を支え、曲げ変形可能な部材であれば、連接部材として使用することができる。

本発明により、簡素な構造で、騒音が少なく、潤滑剤が不要で、耐久性にも優れた、正逆微動回転軸受を提供することができる。

本発明の第１実施形態である正逆微動回転軸受を示す斜視図である。 図１中に示す矢線Ａ方向から見た図である。 図１に示す正逆微動回転軸受の使用状態を示す一部切欠側面図である。 本発明の第２実施形態である正逆微動回転軸受を示す斜視図である。 図４中に示す矢線Ｂ方向から見た図である。 図４に示す正逆微動回転軸受の使用状態を示す一部切欠側面図である。 本発明の第３実施形態である正逆微動回転軸受を示す斜視図である。 図７中の矢線Ｃ方向から見た図である。 図７に示す正逆微動回転軸受の使用状態を示す一部切欠側面図である。 本発明の第４実施形態である正逆微動回転軸受を示す一部切欠側面図である。

以下、図１〜図１０に基づいて、本発明の第１〜第４実施形態である正逆微動回転軸受１００，２００，３００，４００について説明する。

図１〜図３に示すように、本発明の第１実施形態である正逆微動回転軸受１００は、正逆方向に微動回転する軸体１０と、軸体１０を支える支持体２０との間に介在させる軸受部材であり、支持体２０に固定される円板状の取付部材１０１と、軸体１０に取り付けられる円板状の軸接合部材１０２と、取付部材１０１と軸接合部材１０２とを連接するため取付部材１０１と軸接合部材１０２との間に配列された可撓性を有する複数の連接部材１０３と、を備えている。取付部材１０１と軸接合部材１０２とは軸体１０と平行な方向に距離を隔てて配置され、複数の連接部材１０３は軸体１０の周りに軸体１０と平行をなすように等間隔に並列配置されている。但し、複数の連接部材１０３の配置間隔を等間隔に限定するものではない。

支持体２０には、軸体１０の外径より内径の大きな貫通孔２１が開設され、取付部材１０１の中心部には、軸体１０の外径より大きな内径の貫通孔１０１ａが開設され、軸接合部材１０２の中心部には、軸体１０の外径より大きな内径の貫通孔１０２ａが開設されている。取付部材１０１及び軸接合部材１０２の外周寄りの領域にはそれぞれ複数のネジ孔１０１ｂ，１０２ｂが等間隔に開設されている。

図３に示すように、取付部材１０１は、その貫通孔１０１ａが支持体２０の貫通孔２１と同軸上で重なり合う状態で支持体２０に取り付けられ、取付部材１０１の複数のネジ孔１０１ｂをそれぞれ挿通して支持体２０に向かって螺着された複数のネジＮによって支持体２０に固定されている。軸体１０は、支持体２０の貫通孔２１及び取付部材１０１の貫通孔１０１ａを挿通し、軸体１０に設けられた円板状のフランジ１０ａのネジ孔１０ｂが軸接合部材１０２のネジ孔１０２ｂとそれぞれ同軸上で重なり合う状態で軸接合部材１０２に取り付けられている。フランジ１０と軸接合部材１０２とは、フランジ１０ａのネジ孔１０ｂ及び軸接合部材１０２のネジ孔１０２ｂに挿通されたボルトＮ１と、ボルトＮ１に螺着されたナットＮ２によって固定されている。

図１，図２に示すように、複数の連接部材１０３はいずれも長方形の板状部材で形成され、その短辺方向の平面が貫通孔１０１ａ，１０２ａの半径方向と一致するような状態で貫通孔１０１ａ，１０２ａの周りに放射状に配列され、連接部材１０３の一対の短辺部をそれぞれ取付部材１０１及び軸接合部材１０２の貫通孔１０１ａ，１０２ａの周りに埋設した状態で固定されている。

正逆微動回転軸受１００においては、正逆微動回転する軸体１０と連動する軸接合部材１０２の正逆微動回転による捩り変形は、可撓性を有する複数の連接部材１０３の正逆曲げ変形によって許容されるので、軸体１０を正逆微動回転自在に保持することができる。また、正逆微動回転軸受１００は、取付部材１０１と軸接合部材１０２との間に複数の連接部材１０３が配列された簡素な構造であり、転動部分や摺動部分が無いので騒音が少なく、潤滑剤も不要であり、摩耗部分が無いので耐久性にも優れている。

さらに、正逆微動回転軸受１００においては、取付部材１０１と軸接合部材１０２とは軸体１０と平行な方向に距離を隔てて配置され、複数の連接部材１０３は軸体１０の周りに軸体１０と平行をなすように等間隔に並列配置されているため、軸体１０から当該軸体１０の軸心方向の引張力若しくは圧縮力を受ける部分で使用可能なスラスト軸受を得ることができる。

一方、正逆微動回転する軸体１０と正逆微動回転軸受１００で構成されるばね質量系の固有振動数が、軸体１０の正逆微動回転の振動数と同等となるように設定すれば、前記ばね質量系は共振状態となり、連接部材１０３の正逆変形時の抵抗が極めて小さく（減衰がなければ理論上はゼロ）になるため、当該正逆微動回転軸受１００における動力エネルギのロスを極小化することができる。

次に、図４〜図６に示すように、本発明の第２実施形態である正逆微動回転軸受２００は、正逆方向に微動回転する軸体１０と軸体１０を支える支持体３０との間に介在させる軸受部材であり、支持体３０に固定される円輪状の取付部材２０１と、軸体１０に取り付けられる円環状の軸接合部材２０２と、取付部材２０１と軸接合部材２０２とを連接するため取付部材２０１の内周と軸接合部材２０２の外周との間に配列された可撓性を有する複数の連接部材２０３と、を備えている。取付部材２０１は軸接合部材２０２の周りを囲繞する略相似形状であり、軸接合部材２０２と取付部材２０１との間において複数の連接部材２０３が軸体１０を中心に放射状をなすように等間隔に配列されている。但し、複数の連接部材２０３の配列間隔は等間隔に限定されない。

図６に示すように、支持体３０には、取付部材２０１が嵌入可能な貫通孔３１が開設され、取付部材２０１の中心部には、軸接合部材２０２及び複数の連接部材２０３を収容可能な貫通孔２０１ａが開設され、軸接合部材２０２の中心部には、軸体１０を固着する貫通孔２０２ａが開設されている。なお、支持体３０と取付部材２０１との固定手段、及び、軸体１０と軸接合部材２０２との固定手段は、従来の転がり軸受の固定手段と同様の技術を採用することができる。

図４，図５に示すように、複数の連接部材２０３はいずれも長方形の板状部材で形成され、その長辺方向の平面が貫通孔２０１ａ，２０２ａの半径方向と一致するような状態で軸接合部材２０２の外周面と貫通孔２０１ａの内周面との間に放射状に配列され、連接部材２０３の一対の短辺部をそれぞれ軸接合部材２０２の外周及び貫通孔２０１ａの内周に埋設した状態で固定されている。

正逆微動回転軸受２００は、前述した正逆微動回転軸受１００と同様の作用効果を発揮するが、特に、正逆微動回転軸受２００においては、取付部材２０１が軸接合部材２０２の周りを囲繞する形状であり、軸接合部材２０２と取付部材２０１との間において複数の連接部材２０３が軸体１０を中心に放射状をなすように配列されているため、軸体１０から、当該軸体１０を中心とする放射方向の力を受ける部分で使用可能なラジアル軸受となる。

図７〜図９に示すように、本発明の第３実施形態である正逆微動回転軸受３００は、正逆方向に微動回転する軸体１０と、軸体１０を支える支持体４０との間に介在させる軸受部材であり、支持体４０に固定される円環状の取付部材３０１と、軸体１０に取り付けられる円環状の軸接合部材３０２と、取付部材３０１と軸接合部材３０２とを連接するため取付部材３０１と軸接合部材３０２との間に配列された可撓性を有する複数の連接部材３０３と、を備えている。軸接合部材３０２の外径は取付部材３０１の外径より小さく、取付部材３０１及び軸接合部材３０２は軸体１０と平行な方向に距離を隔てて配置され、軸接合部材３０２と取付部材３０１との間において複数の連接部材３０３が軸接合部材３０２から取付部材３０１に向かって拡径する放射状をなすように配列されている。

支持体４０には、軸体１０の外径より大きな内径の貫通孔４１が開設され、取付部材３０１の中心部には、貫通孔４１と内径の等しい貫通孔３０１ａが開設され、軸接合部材３０２の中心部には、軸体１０の外径より大きな内径の貫通孔３０２ａが開設されている。取付部材３０１及び軸接合部材３０２の外周寄りの領域にはそれぞれ複数のネジ孔３０１ｂ，３０２ｂが等間隔に開設されている。なお、貫通孔３０１ａの内径は軸体１０の外径より大であればよいので、貫通孔４１の内径と貫通孔３０１ａの内径とを同じとすることに限定するものではない。

図９に示すように、取付部材３０１は、その貫通孔３０１ａが支持体４０の貫通孔４１と同軸をなす状態で支持体４０に取り付けられ、取付部材３０１の複数のネジ孔３０１ｂをそれぞれ挿通して支持体４０に向かって螺着された複数のネジＮによって支持体４０に固定されている。取付部材３０１の貫通孔３０１ａと軸接合部材３０２の貫通孔３０２ａとは同軸上に配置されている。軸体１０は、支持体４０の貫通孔４１及び取付部材３０１の貫通孔３０１ａを挿通し、軸体１０に設けられた円板状のフランジ１０ａのネジ孔１０ｂが軸接合部材３０２のネジ孔３０２ｂとそれぞれ同軸上で重なり合う状態で軸接合部材３０２に取り付けられている。フランジ１０と軸接合部材３０２とは、フランジ１０ａのネジ孔１０ｂ及び軸接合部材３０２のネジ孔３０２ｂに挿通されたボルトＮ１と、ボルトＮ１に螺着されたナットＮ２によって固定されている。

図７，図８に示すように、複数の連接部材３０３はいずれも平行四辺形の板状部材で形成され、平面方向が貫通孔３０１ａ，３０２ａの半径方向と一致するような状態で軸体１０の周りに放射状に配列され、連接部材３０３の一対の短辺部をそれぞれ取付部材３０１及び軸接合部材３０２の貫通孔３０１ａ，３０２ａの周りに埋設した状態で固定されている。

正逆微動回転軸受３００は、前述した正逆微動回転軸受１００，２００と同様の作用効果を発揮するが、特に、正逆微動回転軸受３００においては、取付部材３０１及び軸接合部材３０２は軸体１０と平行な方向に距離を隔てて配置され、軸接合部材３０２と取付部材３０１との間において複数の連接部材３０３が軸接合部材３０２から取付部材３０１に向かって拡径する放射状をなすように配列されているため、軸体１０から、当該軸体１０の軸心方向の引張力若しくは圧縮力、及び、当該軸体１０を中心とする放射方向の力の両方を受ける部分において使用可能なアンギュラー軸受となる。

次に、図１０に基づいて、本発明の第４実施形態である正逆微動回転軸受４００について説明する。なお、図１０において図１〜図３中の符号と同じ符号を付している部分は正逆微動回転軸受４００の構成部分と同等の構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。

図１０に示すように、正逆微動回転軸受４００は、図１に示す正逆微動回転軸受１００を同軸上に２台配置して形成されている。即ち、正逆微動回転軸受４００は、２台の正逆微動回転軸受１００を、図３に示す支持体２０に相当する支持体２０ｘを中心にして鏡面対称をなすように配置して形成されている。このような構造としたことにより、正逆微動回転軸受４００は、軸体１０に引張力及び圧縮力の両方のスラスト力が作用する条件下において好適に使用することができる。なお、正逆微動回転軸受４００においては、２台の正逆微動回転軸受１００で支持体２０ｘを共有化しているが、これに限定するものではない。

なお、図１〜図１０に基づいて説明した正逆微動回転軸受１００，２００，３００，４００は本発明を例示したものであり、本発明の正逆微動回転軸受は前述した正逆微動回転軸受１００，２００，３００，４００に限定されない。

本発明の正逆微動回転軸受は、ねじり疲労試験機、軸力と捩りモーメントの複合荷重疲労試験機などの各種試験機器、振動掘削機あるいは歯科用回転振動研磨装置などの各種医用機器における軸受部材として広く利用することができる。

１０ 軸体
１０ａ フランジ
１０ｂ，１０１ｂ，２０１ｂ，３０１ｂ ネジ孔
２０，２０ｘ，３０，４０ 支持体
２１，３１，４１ 貫通孔
１００，２００，３００，４００ 正逆微動回転軸受
１０１，２０１，３０１ 取付部材
１０１ａ，１０２ａ，２０１ａ，２０２ａ，３０１ａ，３０２ａ 貫通孔
１０２．２０２，３０２ 軸接合部材
１０３，２０３，３０３ 連接部材
Ｎ ネジ
Ｎ１ ボルト
Ｎ２ ナット

Claims (6)

1. 正逆方向に微動回転する軸体と、前記軸体を支える支持体との間に介在させる正逆微動回転軸受であって、前記支持体に固定される取付部材と、前記軸体に取り付けられる軸接合部材と、前記取付部材と前記軸接合部材とを連接するため前記取付部材と前記軸接合部材との間に配列された可撓性を有する複数の連接部材と、を備えたことを特徴とする正逆微動回転軸受。
2. 前記取付部材と前記軸接合部材とを前記軸体と平行な方向に距離を隔てて配置し、複数の前記連接部材を前記軸体の周りに前記軸体と平行をなすように並列配置した請求項１記載の正逆微動回転軸受。
3. 前記取付部材が前記軸接合部材の周りを囲繞する形状であり、前記軸接合部材と前記取付部材との間において複数の前記連接部材が前記軸体を中心に放射状をなすように配列した請求項１記載の正逆微動回転軸受。
4. 前記取付部材と前記軸接合部材とを前記軸体と平行な方向に距離を隔てて配置し、前記軸接合部材と前記取付部材との間において複数の前記連接部材が前記軸接合部材から前記取付部材に向かって拡径する放射状をなすように配列した請求項１記載の正逆微動回転軸受。
5. 前記軸体及び当該正逆微動回転軸受で構成されるばね質量系の固有振動数が、前記軸体の正逆微動回転の振動数と同等となるように設定した請求項１〜４のいずれかに記載の正逆微動回転軸受。
6. 前記連接部材が板状部材、線状部材、紐状部材若しくは鎖状部材である請求項１〜５のいずれかに記載の正逆微動回転軸受。

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