JP2014228110A

JP2014228110A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2014228110A
Application number: JP2013110241A
Authority: JP
Inventors: 貴光戸室; Takamitsu Tomuro
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-12-08

Abstract

【課題】軸受のグリース飛散を抑制できる転がり軸受を提供する。【解決手段】正逆回転するモータの回転軸を支承し、内輪１と、外輪と、内輪１と外輪の間に回転自在に配置される複数の転動体３と、軸受の軸方向両端を塞ぐ非接触型の密封装置とを備える転がり軸受である。前記モータに取付けるエンコーダの近傍に、シールリップ４２，４３を持つ非接触型シールを備え、内輪１の外周面に形成されるシール溝１２に隙間を有して対向している。更に、内輪１の外周面の非接触型シール寄りの位置に凹溝５が形成され、軸受回転の際にグリースを凹溝５に蓄積し、非接触型シールとシール溝１２との間から漏れることを抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関し、より詳細には、モータのエンコーダ近傍に取り付ける転がり軸受に関する。

一例として図３に示すように、サーボモータ用転がり軸受ユニット１は、一端に位置検出用のエンコーダ７を備え、他端が出力軸となっている。回転軸６は、正逆、連続回転、高温、高速といった運転が要求されるため、回転軸６を支承する転がり軸受Ａ、Ｂは、回転トルクを低減することが要求されている。

低トルクの条件を満たす為に、軸受内部の密封装置は、非接触シール又はシールド板を採用することができる。例えば、図８には転がり軸受に接触型のシールを利用する従来例が示されている。転がり軸受は、内輪１、外輪２、玉３を備える。また、シールのリップ４２、４３は、内輪１の内周面に形成される溝１２と接触する。軸受回転の際にグリースは、シールリップの密封によりルートＸに従い移動し、グリース漏れに一定な効果がある。しかし、非接触型の密封装置を使用すると、軸受内に充填されたグリースは軸受の外部へ飛散し、特にエンコーダ１０近傍の転がり軸受１２から飛散されたグリースは、エンコーダ１０の検出部に付着し、エンコーダ１０が正常な作動ができず、位置の検出に支障が出てしまう。

例えば、特許文献１には、軸受とエンコーダの間に仕切板を設けることで軸受から飛散するグリースを遮断し、エンコーダの検出エラーを防止することが提案されていた。

特開２００１−１４５３０３号公報

しかしながら、グリースの飛散を抑制する為に仕切り板のような別部材を増設すると、部品点数が増えるので、生産コストの上昇に繋がる。また、軸受とエンコーダの間に一定な距離を設ける配慮も必要となり、設計上の制約が出てくる。従って、軸受のグリース飛散の抑制を実現すると同時に、生産コストと設計上の配慮が少ない対策を検討する余地があった。

（１）上記の課題を解決する為に、本発明に係る第１の発明は、正逆回転するモータの回転軸を支承し、内輪と、外輪と、内輪と内輪の間に回転自在に配置される複数の転動体と、軸受の軸方向両端を塞ぐ非接触型の密封装置とを備える転がり軸受であって、転がり軸受は、前記モータに取付けるエンコーダの近傍に位置し、前記内輪外周面のエンコーダ寄り側に凹溝又は凸部を有することを特徴とするモータ用玉軸受を提供している。
（２）上述の非接触型密封装置は、芯金と、外輪内周面に取付ける為の取り付け部と、一つ以上のリップ部を備えるシールであり、リップ部は、内輪外周面に形成されるシール溝に対向しており、ラビリンス構造になっていることを特徴としている（１）に記載のモータ用玉軸受。
（３）凹溝又は凸部は、密封装置と内輪の軌道溝の間の密封装置近傍に形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のモータ用玉軸受。
（４）本発明に係る第２の発明は、正逆回転するモータに組み込まれる転がり軸受ユニットであって、モータが出力する動力を伝達する回転軸を一端側にて支承する一方の転がり軸受と、回転軸を他端側にて支承する他方の転がり軸受と、回転軸に連結するエンコーダ基板と、エンコーダ基板と対向配置され、他方の転がり軸受の近傍に配設されるエンコーダとを備え、他方の玉軸受は、上述のモータ用転がり軸受を採用することを特徴とする正逆回転モータ用転がり軸受ユニットを提供している。

本発明の転がり軸受は、前記モータに取付けるエンコーダの近傍に位置するが、エンコーダに近い側の内輪外周面に凹溝又は凸部を有するので、グリースは軸受の高速回転により、外部へ飛散する傾向があっても、凹溝又は凸部はグリースを蓄積することができるので、グリースの飛散を抑制できる。
更に、本発明の正逆回転モータ用転がり軸受ユニットは、二つの軸受とエンコーダを一体化にすることで、転がり軸受ユニット単体を交換することができ、取付け・交換の際に各軸受に対して予圧の再調整が不要とり、取付け・交換が便利となる。

第１の実施形態に係る転がり軸受の部分拡大図。図１の転がり軸受に用いる密封装置形状を示す図面。第１の実施形態に係る転がり軸受を使用するサーボモータ用転がり軸受ユニットの一例を示す概略図。第２の実施形態に係る転がり軸受の部分拡大図。図４の転がり軸受に用いる密封装置形状を示す図面。第３の実施形態に係る転がり軸受の部分拡大図。第３の実施形態に係る転がり軸受の変形例の部分拡大図。接触型シール付き転がり軸受の従来例を示す部分拡大図。

＜第１の実施形態＞
次に、図１，２を参照しながら、本実施形態の深溝玉軸受を説明する。本実施形態の転がり軸受である玉軸受Ａは、内輪１と、図示しない外輪（図３の従来例と同様）と、外輪と内輪１との間に転動可能に配設される複数の転動体である玉３と、外輪２の軸方向端部にそれぞれ装着される非接触型シール４と、を備える。また、本実施形態では、玉軸受Ａは外輪回転で使用される。

シール４は、一枚の円環板状体を所要の形状に加工してなる芯金４１に、ゴムやエラストマー等の弾性部材を被覆して成形され、全体が円環板状に形成される。該弾性部材によりシールのリップ４２，４３が形成される一方、図８の接触型シールと同様に外輪２に装着する為の図示しない取付け部が形成される。また、シール４は、内輪１の外周面に形成されるシール溝１２に対向し、リップ４２，４３とシール溝１２との間に隙間を有し、ラビリンス構造となっている。

更に、内輪１の外周面のシール４寄りの位置には凹溝５が形成され、軸受回転の際に、グリースは凹溝５に蓄積し、非接触シール４とシール溝１２との間から漏れることを抑制できる。図２（ａ）のように、凹溝５はシール４の周方向に沿って全周に渡り形成してもいいし、図２（ｂ）のように周方向の数箇所に形成されても良い。また、内輪の強度を考慮すると、凹溝５の径方向深さは、シール溝の径方向深さと内輪外径との差の１／４以下であることが好ましく、一方、グリース蓄積の効果を高めるために、シール溝の径方向深さと内輪外径との差の１／８以上にすることが好ましい。

図３の取付け例として示すように、サーボモータ用転がり軸受ユニットは、一端が出力軸６となっており、他端に位置検出用のエンコーダ７及びエンコーダガラス基板８を備える。回転軸６は、正逆、連続回転、高温、高速といった過酷な運転が要求されるため、回転軸６を支承する出力軸側の転がり軸受Ｂは、内外輪軌道面と転動体との間でフレッチング摩耗が生じやすいので、転動体にセラミック材を用いることがある。また、軸受Ａは、エンコーダ７の近傍に配置され、軸受軸方向の両端部は図示しない非接触型のシール４により密封される。

本実施形態の軸受Ａは、内輪１の外周面に凹溝５が形成され、回転トルクを抑制しているので非接触型のシール４を採用しても、グリースの飛散を抑制できる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態については、図４、５を参照しながら説明する。内輪外周面に凸部５’が形成される以外には、第１の実施形態の構成と同様なので説明を省略する。

内輪１外周面のシール４寄りの位置には、凸部５’が形成され、軸受回転の際に、グリースは凸部５’の内側に蓄積し、非接触シール４とシール溝１２との間から漏れることを抑制できる。図５（ａ）のように、凸部５’はシール４の周方向に一箇所のみ形成されてもいいし、図５（ｂ）のように周方向等間隔に数箇所形成されても良い。

また、内輪の強度を考慮すると、凸部５’の径方向高さは、玉との干渉を起さないように設定する必要がある。また、グリースの飛散を抑制する為に、シール溝の径方向深さと内輪外径との差の１／８〜１／４にすることが好ましい。

本実施形態の軸受Ａは、内輪１の外周面に凸部５’が形成される為、グリースは凸部５’の遮断により軸受外部への移動・飛散を抑制でき、且つ非接触型のシール４を採用するので、軸受の回転トルクを抑えることができる。

＜第３の実施形態＞
本実施形態については、図６を参照しながら説明する。内輪外周面に凹溝５と凸部５’両方が形成される以外には、第１の実施形態の構成と同様なので説明を省略する。

内輪１の外周面には、軸方向の内側から外側へ順番に凹溝５、凸部５’が形成されている。軸受回転の際に、飛散されるグリースは凸部５’により飛散が遮断され、凹溝５の中に蓄積する。これにより、非接触シール４とシール溝１２との間からグリースが漏れることを抑制できる。凹溝５の径方向深さと凸部５’の径方向高さ両方とも、シール溝深さと内輪外径との差の１／８〜１／４にすることが好ましい。

また、本実施形態の凹溝５と凸部５’は、シール４の周方向に沿って全周に渡り形成してもいいし、周方向の一箇所以上に同時に形成されても良い。

［変形例］
第３の実施形態の変形例として、図７に示すように、内輪１の外周面には、軸方向の内側から外側へ順番に凸部５’、凹溝５が形成されている。グリースはまず凸部５’により遮断され、凸部５’の内側に蓄積し、グリースの蓄積量が増えると、次に凸部５’を乗り越え、凹溝５に溜まる。これにより、凸部５’の内側に蓄積されるグリースが軸受回転により再び軌道面に供給することができ、グリースの充填量を抑えるとともに、軸受の潤滑状態を良好に保つことができる。

４非接触シール
５凹溝
５’ 凸部
７エンコーダ
１４エンコーダガラス基板

Claims

正逆回転するモータの回転軸を支承し、内輪と、外輪と、内輪と内輪の間に回転自在に配置される複数の転動体と、軸受の軸方向両端を塞ぐ非接触型の密封装置とを備える転がり軸受であって、前記転がり軸受は、前記モータに取付けるエンコーダの近傍に位置し、前記内輪外周面のエンコーダ寄り側に凹溝又は凸部を有することを特徴とするモータ用玉軸受。
前記の非接触型の密封装置は、芯金と、前記外輪内周面に取付ける為の取り付け部と、一つ以上のリップ部とを備えるシールであり、前記リップ部は、前記内輪外周面に形成されるシール溝に対向しており、ラビリンス構造になっていることを特徴とする請求項１に記載のモータ用玉軸受。
前記の凹溝又は凸部は、前記の密封装置と前記内輪の軌道溝の間の密封装置近傍に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用玉軸受。
正逆回転するモータに組み込まれる転がり軸受ユニットであって、前記モータが出力する動力を伝達する回転軸を一端側にて支承する一方の転がり軸受と、前記回転軸を他端側にて支承する他方の転がり軸受と、前記回転軸に連結するエンコーダ基板と、前記エンコーダ基板と対向配置され、前記他方の転がり軸受の近傍に配設されるエンコーダとを備え、前記他方の玉軸受は、請求項１〜３の何れか１項に記載のモータ用転がり軸受を採用することを特徴とする正逆回転モータ用転がり軸受ユニット。