JP2018091354A - Free ball bearing - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce frictional resistance with respect to rotations of a sphere as further as possible as a free ball bearing to be used for supporting a mobile that moves in one direction.SOLUTION: A free ball bearing 56 comprises: one big sphere 55; a sphere holder 54 which accommodates the sphere 55 in a ball accommodation part 54a having a concave spherical surface; and a number of small balls 80 which are disposed on the concave spherical surface of the ball accommodation part 54a and on which the sphere 55 is mounted. In the ball accommodation part 54a of a holder body 54b, even lines of track grooves forming a movement direction of a mobile are formed in a central part region in a Y direction orthogonal with the movement direction of the mobile (an arrow X direction in Fig 2) on the concave spherical surface. The even lines of track grooves consist of multiple pairs of shallow grooves 81a and deep grooves 81b, each pair including a shallow groove and a deep groove. The shallow groove 81a and the deep groove 81b in each pair are communicated in a communication passage 81c that is an inclined surface of their end portions, such that the small balls 80 can be circulated between the shallow groove 81a and the deep groove 81b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、球体ホルダのボール収容部の凹球面に配置した多数の小球の上に1 つの大きな球体を載せた構造のフリーボールベアリングに関する。   The present invention relates to a free ball bearing having a structure in which one large sphere is placed on many small spheres arranged on a concave spherical surface of a ball housing portion of a sphere holder.

この種の従来のフリーボールベアリングは、大きな球体を受ける多数の小球が球体ホルダの単なる凹球面にフリーに敷き詰められる態様で配置されて凹球面を覆う構造である(特許文献1、特許文献2)。
このフリーボールベアリングは、多数の小球で支持された一つの大きな球体が任意の方向に回転可能なので、ワークが一方向に移動する場合には一般に用いられておらず、例えば板材等のワークを水平方向の任意の方向に搬送可能な搬送テーブル等に主として用いられている。搬送テーブルの場合、多数のフリーボールベアリングをテーブル上面に分布状に配置する。
This type of conventional free ball bearing has a structure in which a large number of small spheres receiving large spheres are arranged in such a manner that they are freely laid on a simple concave spherical surface of a spherical holder to cover the concave spherical surface (Patent Document 1, Patent Document 2). ).
This free ball bearing is generally not used when a workpiece moves in one direction because one large sphere supported by a large number of small spheres can rotate in any direction. It is mainly used for a transport table or the like that can transport in any direction in the horizontal direction. In the case of a transfer table, a large number of free ball bearings are distributed on the upper surface of the table.

特開2003−184871JP 2003-184871 A 特開平07−164078JP 07-164078 A

この形式のフリーボールベアリングは、荷重を受ける球体を凹球面で直接受ける構造と異なり球体が多数の小球で支持されているので、発生する摩擦抵抗が小さいという特徴があるが、従来のフリーボールベアリングは、上記のように搬送テーブル等に採用されていることもあり、球体を顕著に高速で回転させる用途は一般に想定されていない。また、搬送テーブルの場合は多数のフリーボールベアリングを配置するので、一つのフリーボールベアリングに顕著に大きな荷重がかかることは一般に想定されていない。   This type of free ball bearing is different from the structure in which a spherical body that receives a load is directly received by a concave spherical surface, and the spherical body is supported by a large number of small spheres. As described above, the bearing is sometimes used in a transfer table or the like, and is not generally intended to rotate the sphere at a remarkably high speed. Further, since a large number of free ball bearings are arranged in the case of the transfer table, it is generally not assumed that a significantly large load is applied to one free ball bearing.

しかし、この種のフリーボールベアリングを、球体を顕著に高速で回転させる必要のある用途、あるいは顕著に大きな荷重を負担させる必要のある用途、さらには顕著に高速で回転させかつ顕著に大きな荷重を負担させる必要のある用途に使用すると、摩擦抵抗が大きくなり、移動体を駆動する動力として想定以上の大きな動力を必要とする場合があり、またフリーボールベアリングに焼付けが発生する可能性も生じ得る。
一般に任意の方向に移動する場合に使用されるこの種のフリーボールベアリングを、一方向に移動する移動体を支持する用途に使用する場合、顕著に高速で回転させあるいは顕著に大きな荷重を負担させさらには顕著に高速で回転させかつ顕著に大きな荷重を負担させる必要が生じる可能性がある。
However, this type of free ball bearing is used for applications that require the sphere to rotate at a significantly high speed, or for applications that require a significant load to be applied, and for a remarkably high speed to rotate and a significantly large load. When used in applications that require a burden, the frictional resistance increases, and there may be cases where a larger power than expected is required as the power to drive the moving body, and there is a possibility that seizure may occur in the free ball bearing. .
This type of free ball bearing, which is generally used when moving in any direction, is used to support a moving body that moves in one direction. Furthermore, it may be necessary to rotate at a significantly high speed and to bear a significantly large load.

本発明は上記背景のもとになされたもので、一方向に移動する移動体を支持する用途のフリーボールベアリングとして、球体の回転に対する摩擦抵抗が小さく、球体を顕著に高速で回転させあるいは顕著に大きな荷重を負担させさらには顕著に高速で回転させかつ顕著に大きな荷重を負担させる必要のある用途に対応可能なフリーボールベアリングを提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above background, and as a free ball bearing for use in supporting a moving body moving in one direction, the frictional resistance against rotation of the sphere is small, and the sphere is rotated or remarkably rotated at a high speed. It is an object of the present invention to provide a free ball bearing that can be used for applications that require a large load to be applied, and that it is necessary to rotate a remarkably high speed and to apply a remarkably large load.

上記課題を解決する請求項1の発明は、凹球面をなすボール収容部を有する球体ホルダの前記凹球面に多数の小球が配置され、前記多数の小球で回転可能に支えられた
1 つの大きな球体を有し、前記球体に接触して一方向に移動する移動体を移動可能に支持するフリーボールベアリングであって、
前記ボール収容部の凹球面の移動体移動方向と直交する左右方向の少なくとも中央部領域に、移動体移動方向をなす偶数列のトラック溝が形成され、前記偶数列のトラック溝は浅溝と深溝との一対を組みとする複数組からなり、かつ、それぞれの組における浅溝と深溝とはそれぞれの両端部を繋ぐ連絡通路にて通じており、前記中央部領域における前記小球が浅溝と深溝との間を循環し得るようにされていることを特徴とする。
なお、本発明において、一方向に移動する移動体とは、重心位置が移動する移動体に限らず、例えば回転軸のように重心位置は移動せずに回転運動をする回転体である場合を含む。この場合の移動体移動方向とは、回転体の外周面の各点の移動方向を指す。
In the invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problem, a large number of small spheres are arranged on the concave spherical surface of a spherical holder having a ball receiving portion forming a concave spherical surface, and are supported by the multiple small spheres so as to be rotatable. A free ball bearing having a large sphere, and movably supporting a moving body that moves in one direction in contact with the sphere,
The even-numbered track grooves forming the moving body moving direction are formed in at least the central region in the left-right direction orthogonal to the moving body moving direction of the concave spherical surface of the ball housing portion, and the even-numbered track grooves are shallow grooves and deep grooves. And the shallow groove and the deep groove in each pair communicate with each other through a communication passage connecting both ends, and the small sphere in the central region is a shallow groove. It is characterized by being able to circulate between the deep grooves.
In the present invention, the moving body that moves in one direction is not limited to a moving body that moves in the center of gravity. For example, a moving body that rotates without moving the center of gravity, such as a rotating shaft. Including. The moving body moving direction in this case refers to the moving direction of each point on the outer peripheral surface of the rotating body.

請求項2は、請求項1のフリーボールベアリングにおいて、前記球体ホルダは、前記ボール収容部を有して前記多数の小球及び1つの球体を収容するホルダ本体と、前記ホルダ本体の上面に取り付けられて前記球体の一部が露出するように球体を押さえる蓋体とからなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the free ball bearing according to the first aspect, the sphere holder is attached to an upper surface of the holder body, the holder body having the ball housing portion and housing the multiple small spheres and one sphere. And a lid for holding the sphere so that a part of the sphere is exposed.

請求項3は、請求項2のフリーボールベアリングにおいて、前記ホルダ本体の凹球面の偶数列のトラック溝が移動体移動方向と直交する左右方向の中央部領域のみにあり、その左右方向外側の領域は球体の表面に直接沿う凹球面であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the free ball bearing according to the second aspect, the even-numbered track grooves of the concave spherical surface of the holder main body are only in the central region in the left-right direction orthogonal to the moving body moving direction, Is a concave spherical surface directly along the surface of the sphere.

本発明のフリーボールベアリングにおいて、移動体がフリーボールベアリングの球体に載って移動すると、球体は移動体との接触面において移動体の移動方向と同方向に回転する。
この球体に対して、中央部領域にある浅溝と深溝との一対のトラック溝のうち浅溝内にある小球は球体に接触して負荷を受けつつ、球体との接触面において球体の回転方向と反対方向(移動体の移動方向と逆方向)に回転する。一方、深溝内にある小球は球体に接触しないので無負荷状態にある。
トラック溝は移動体移動方向をなしているので、浅溝内の小球は移動体移動方向と逆方向に回転しながら浅溝内を移動体の移動方向と逆方向に移動し、その端部の連絡通路を経て隣の深溝に入る。深溝内に入った小球は深溝内の小球を押し、押された深溝内の小球が深溝内を移動体移動方向(順方向)に移動して反対側の連絡通路を経て浅溝に入る。深溝から浅溝に入った小球は、前記のように球体に接触して負荷を受けつつ、球体との接触面において球体の回転方向と反対方向(移動体の移動方向と逆方向)に回転する。
こうして浅溝と深溝との間を循環する小球が、浅溝内にある時に逆方向(移動体移動方向と逆方向)に回転しながら球体の回転を支持する。
トラック溝の溝方向が移動体移動方向と一致しているので、移動体移動方向に回転する球体を支持する浅溝内の小球は、回転する球体の回転軸と概ね平行な回転軸を持つ態様で回転する(向きは逆だが概ね同じ方向で回転する)。したがって、球体と小球との間に無用なすべりは少なく、球体と小球との間の摩擦抵抗は顕著に小さい。
単なる凹球面に多数の小球を配置した構造では、小球の位置が定まらず不規則であり回転方向も不規則となるから、支持する球体に対する摩擦抵抗も大きなものとなるが、本発明のフリーボールベアリングによれば前記の通り、小球が球体の回転方向(移動体の移動方向)と正しく逆方向に回転(回転する球体の回転軸と概ね平行な回転軸を持つ態様で逆方向に回転)するので、球体と小球との間に発生するすべりは小さく摩擦抵抗は小さい。
In the free ball bearing of the present invention, when the moving body moves on the sphere of the free ball bearing, the sphere rotates in the same direction as the moving direction of the moving body on the contact surface with the moving body.
With respect to this sphere, the small sphere in the shallow groove of the pair of track grooves of the shallow groove and the deep groove in the central region contacts the sphere and receives a load, and the sphere rotates on the contact surface with the sphere. It rotates in the direction opposite to the direction (the direction opposite to the moving direction of the moving body). On the other hand, the small sphere in the deep groove is not in a load state because it does not contact the sphere.
Since the track groove forms the moving body moving direction, the small sphere in the shallow groove moves in the direction opposite to the moving body moving direction in the shallow groove while rotating in the direction opposite to the moving body moving direction. Enter the next deep groove through the connecting passage. The small ball that entered the deep groove pushes the small ball in the deep groove, the small ball in the pressed deep groove moves in the deep groove in the moving body moving direction (forward direction), and goes into the shallow groove through the connecting passage on the opposite side enter. As described above, the small sphere that entered the shallow groove from the deep groove rotates in the direction opposite to the rotation direction of the sphere (the direction opposite to the moving direction of the moving object) on the contact surface with the sphere while receiving a load. To do.
Thus, the small sphere circulating between the shallow groove and the deep groove supports the rotation of the sphere while rotating in the reverse direction (the direction opposite to the moving body moving direction) when in the shallow groove.
Since the groove direction of the track groove coincides with the moving body moving direction, the small sphere in the shallow groove that supports the sphere rotating in the moving body moving direction has a rotation axis substantially parallel to the rotating axis of the rotating sphere. Rotate in a manner (reverse direction but rotate in roughly the same direction). Therefore, there is little unnecessary slip between the sphere and the small sphere, and the frictional resistance between the sphere and the small sphere is remarkably small.
In a structure in which a large number of small spheres are arranged on a simple concave spherical surface, the positions of the small spheres are irregular and the rotation direction is irregular, and the frictional resistance against the supporting sphere is also large. According to the free ball bearing, as described above, the small ball rotates in the opposite direction to the rotation direction of the sphere (moving direction of the moving body) (in the opposite direction in a mode having a rotation axis substantially parallel to the rotation axis of the rotating sphere). ), The slip generated between the sphere and the small sphere is small and the frictional resistance is small.

従来のフリーボールベアリングのように、球体を回転可能に支持する小球が球体ホルダの凹球面にフリーに敷き詰められている構造では、各小球の凹球面内における位置が一定しない。この構造は、移動体を任意の方向に移動可能に支持する搬送テーブル等の場合には有効であるが、移動体の移動方向が一方向である場合には効率的ではない。
すなわち、球体を支持する各小球の凹球面内における位置が一定でない構造では、移動体の移動方向と同方向に回転する球体の回転に対して、球体の回転方向と正しく逆方向に回転しない小球も当然発生する。そのような小球は球体の回転に対してすべりが発生し摩擦抵抗となる。
このような摩擦抵抗は、球体を顕著に高速で回転させる必要のある用途、あるいは顕著に大きな荷重を負担させる必要のある用途、さらには顕著に高速で回転させかつ顕著に大きな荷重を負担させる必要のある用途に使用すると、摩擦抵抗が大きくなり、移動体を駆動する動力として大きな動力を必要とする場合があり、またフリーボールベアリングに焼付けが発生する可能性も生じ得る。
しかし、本発明のように、凹球面の移動体移動方向と直交する左右方向の少なくとも中央部領域に、移動体移動方向をなす深溝と浅溝との一対を組みとするトラック溝を複数組設けた構造によれば、前記中央部領域の浅溝内の小球は、みだりに位置を移動させることがないから、常に球体の回転方向に正しく追随する逆方向の回転(接触面において逆方向の回転)をし、球体の回転に対して摩擦抵抗となることが極めて少ない。
したがって、球体を顕著に高速で回転させる必要のある用途、あるいは顕著に大きな荷重を負担させる必要のある用途、さらには顕著に高速で回転させかつ顕著に大きな荷重を負担させる必要のある用途に使用する場合でも、移動体を駆動する動力として大きな動力を必要とせず、また、フリーボールベアリングに焼付けが発生する恐れは少ない。
In a structure in which small spheres that rotatably support a sphere are freely laid on the concave spherical surface of the sphere holder like a conventional free ball bearing, the position of each small sphere in the concave spherical surface is not constant. This structure is effective in the case of a transfer table that supports the moving body so as to be movable in an arbitrary direction, but is not efficient when the moving direction of the moving body is one direction.
That is, in the structure where the position of each small sphere supporting the sphere in the concave spherical surface is not constant, the rotation direction of the sphere rotating in the same direction as the moving direction of the moving body does not rotate in the direction opposite to the rotation direction of the sphere. Naturally, small balls are also generated. Such a small sphere slips with respect to the rotation of the sphere and becomes a frictional resistance.
Such frictional resistance can be used for applications that require the sphere to rotate significantly at a high speed, or applications that require a significant load to be loaded, and that it must rotate significantly at a high speed and bear a significant load. When used in certain applications, the frictional resistance increases, and a large amount of power may be required as power for driving the moving body, and there is a possibility that seizure may occur in the free ball bearing.
However, as in the present invention, a plurality of pairs of track grooves each including a pair of a deep groove and a shallow groove forming the moving body moving direction are provided in at least a central region in the left-right direction orthogonal to the moving body moving direction of the concave spherical surface. According to this structure, since the small sphere in the shallow groove in the central region does not move unnecessarily, the rotation in the reverse direction always follows the rotation direction of the sphere correctly (the rotation in the reverse direction on the contact surface). ), And extremely little frictional resistance against the rotation of the sphere.
Therefore, it is used for applications that require the sphere to rotate significantly at high speeds, applications that require a significant load, and applications that require significant rotation and a significant load. Even in this case, large power is not required as power for driving the moving body, and there is little possibility that seizure will occur in the free ball bearing.

本発明の一実施例のフリーボールベアリングの断面図である。It is sectional drawing of the free ball bearing of one Example of this invention. 図1のフリーボールベアリングを蓋体及び球体を除いた状態で示した平面図である。It is the top view which showed the free ball bearing of FIG. 1 in the state which removed the cover body and the spherical body. 図2において小球を除いた状態で示した平面図である。It is the top view shown in the state except a small ball in FIG. 図3のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図1の要部拡大図であるIt is a principal part enlarged view of FIG. 図1のフリーボールベアリングを蓋体を除いた状態で示した斜視図である。It is the perspective view which showed the free ball bearing of FIG. 1 in the state except the cover body. 図6において球体を除いた状態で示した斜視図である。It is the perspective view shown in the state which excluded the spherical body in FIG. 図7において小球を除いた状態で示した斜視図であるIt is the perspective view shown in the state except the small ball in FIG. 本発明のフリーボールベアリングの使用態様の一例として、溝付き金属管を製造する溝付き金属管製造装置における溝付け装置を説明するもので、(イ)は溝付け装置10の側面図、(ロ)は(イ)におけるハウジング16の蓋体16cを外して示した正面図(右矢視図)、(ハ)は(ロ)のフリーボールベアリング56のみを示した図である。As an example of the usage mode of the free ball bearing of the present invention, a grooving device in a grooved metal tube manufacturing apparatus for manufacturing a grooved metal tube will be described. (A) is a side view of the grooving device 10; (A) is a front view (right arrow view) shown with the lid 16c of the housing 16 removed in (a), and (c) is a view showing only the free ball bearing 56 of (b). 本発明の他の実施例のフリーボールベアリングの断面図である。It is sectional drawing of the free ball bearing of the other Example of this invention. 本発明のフリーボールベアリングの使用態様の他の例を示すもので、大径の回転軸を支持する軸受けの構成部品として用いた場合の図である。It is a figure at the time of using as a component of the bearing which shows the other example of the usage condition of the free ball bearing of this invention, and supports the rotating shaft of a large diameter.

以下、本発明のフリーボールベアリングを実施するための形態について、図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for implementing a free ball bearing of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明のフリーボールベアリングは、一方向に移動する移動体を移動可能に支持するもので、図1は一実施例のフリーボールベアリング56の断面図、図2は図1のフリーボールベアリング56を蓋体54c及び球体55を除いた状態で示した平面図、図3は図2において小球80を除いた状態で示した平面図、図4は図3のA−A断面図、図5は図1の要部拡大図である。図6は図1のフリーボールベアリング56を蓋体54cを除いた状態で示した斜視図、図7は図6において球体55を除いた状態で示した斜視図。図8は図7において小球80を除いた状態で示した斜視図である。
これらの図に示すように、このフリーボールベアリング56は、一つの大きな球体55と、この球体55を凹球面をなすボール収容部54aに収容する球体ホルダ54と、前記ボール収容部54aの凹球面に配置されて前記球体55を載せる多数の小球80とを有する。前記球体ホルダ54は、前記ボール収容部54aを有するホルダ本体54bと球体55を抑える蓋体54cとからなる。
そして、前記ホルダ本体54bのボール収容部54aには、その凹球面の移動体移動方向(図2で矢印X方向)と直交するY方向の中央部領域に、移動体移動方向をなす偶数列のトラック溝を形成している。
前記偶数列のトラック溝は浅溝81aと深溝81bとの一対を組みとする複数組からなり、かつ、それぞれの組における浅溝81aと深溝81bとはその端部の傾斜面である連絡通路81cにおいて通じており、前記小球80が浅溝81aと深溝81bとの間を循環し得るようにされている。浅溝81aと深溝81bと連絡通路81cとからなる循環路を81で示す。
前記浅溝81a及び深溝81bはいずれも、小球80の形状に合わせた円弧断面の溝であり、浅溝81aと深溝81bと境界壁を82aで示す。浅溝81aと深溝81bとの一対の組み間の境界壁を82bで示す。
The free ball bearing of the present invention movably supports a moving body that moves in one direction. FIG. 1 is a sectional view of the free ball bearing 56 according to one embodiment, and FIG. 2 shows the free ball bearing 56 of FIG. 3 is a plan view showing a state in which the lid 54c and the sphere 55 are removed, FIG. 3 is a plan view showing the state in which the small sphere 80 is removed in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is a principal part enlarged view of FIG. 6 is a perspective view of the free ball bearing 56 of FIG. 1 with the lid 54c removed, and FIG. 7 is a perspective view of the free ball bearing 56 with the sphere 55 removed in FIG. FIG. 8 is a perspective view showing the state in which the small ball 80 is removed in FIG.
As shown in these drawings, the free ball bearing 56 includes one large sphere 55, a sphere holder 54 that accommodates the sphere 55 in a ball accommodating portion 54a that forms a concave spherical surface, and a concave spherical surface of the ball accommodating portion 54a. And a plurality of small spheres 80 on which the sphere 55 is placed. The spherical holder 54 includes a holder main body 54b having the ball accommodating portion 54a and a lid 54c that holds the spherical body 55.
In the ball housing portion 54a of the holder main body 54b, an even-numbered row forming the moving body moving direction is formed in the central region in the Y direction perpendicular to the moving body moving direction (arrow X direction in FIG. 2) of the concave spherical surface. A track groove is formed.
The even-numbered track grooves are composed of a plurality of pairs of a shallow groove 81a and a deep groove 81b, and the shallow groove 81a and the deep groove 81b in each pair are connecting passages 81c that are inclined surfaces at the ends thereof. The small sphere 80 can circulate between the shallow groove 81a and the deep groove 81b. A circulation path composed of the shallow groove 81a, the deep groove 81b, and the communication passage 81c is indicated by 81.
Each of the shallow groove 81a and the deep groove 81b is a groove having an arc cross section matched to the shape of the small ball 80, and the shallow groove 81a, the deep groove 81b, and the boundary wall are indicated by 82a. A boundary wall between a pair of the shallow groove 81a and the deep groove 81b is indicated by 82b.

この実施例では、移動体移動方向と直交する方向の中央位置を挟む両側にそれぞれ2組のトラック溝を形成しており、凹球面におけるそれ以外の領域は溝のない単なる凹球面の領域83である。溝のある領域と溝のない領域との境界壁を82cで示す。
前記浅溝81aの深さは球体55に接触する深さであり、浅溝81a内の小球80は回転する球体55を支持して負荷を受けつつ回転して移動する。深溝81bの深さは球体55に接触しない深さであり、球体55からの負荷を受けない。
直径40mmの球体55に対して実施例の小球80の径は例えば4.0mmである。深溝81bにおける球体55と小球80との間の隙間hは0.5mmとしている。
In this embodiment, two sets of track grooves are formed on both sides of the center position in the direction orthogonal to the moving body moving direction, and the other areas in the concave spherical surface are simply concave spherical areas 83 without grooves. is there. A boundary wall between the grooved region and the grooveless region is indicated by 82c.
The depth of the shallow groove 81a is a depth in contact with the sphere 55, and the small sphere 80 in the shallow groove 81a rotates and moves while receiving a load while supporting the rotating sphere 55. The depth of the deep groove 81 b is a depth that does not contact the sphere 55 and is not subjected to a load from the sphere 55.
The diameter of the small sphere 80 in the embodiment is 4.0 mm, for example, with respect to the sphere 55 having a diameter of 40 mm. The gap h between the sphere 55 and the small sphere 80 in the deep groove 81b is 0.5 mm.

上述のフリーボールベアリング56において、一方向に移動する移動体に対してフリーボールベアリング56の球体55は移動体の移動方向と同方向に回転する。
この球体55に対して、中央部領域にある浅溝81aと深溝81bとの一対のトラック溝のうち浅溝81a内にある小球80は球体55に接触して負荷を受けつつ、球体55の回転方向と反対方向(移動体の移動方向と逆方向)に回転する。一方、深溝81b内にある小球80は球体55に接触しないので無負荷状態にある。
トラック溝は移動体移動方向をなしているので、浅溝81a内の小球80は回転しながら浅溝81a内を移動体の移動方向と逆方向に移動し、その端部の連絡通路81cを経て隣の深溝81bに入る。深溝81b内に入った小球80は深溝81b内の小球80を押し、押された深溝81b内の小球80が深溝81b内を移動体移動方向(順方向)に移動して反対側の連絡通路81cを経て浅溝81aに入る。深溝81bから浅溝81aに入った小球80は、前記のように球体55に接触して負荷を受けつつ、球体55の回転方向と反対方向(移動体の移動方向と逆方向)に回転する。
こうして浅溝81aと深溝81bとの間を循環する小球80が、浅溝81a内にある時に逆方向に回転しながら球体55の回転を支持する。
トラック溝の溝方向が移動体移動方向と一致しているので、移動体移動方向に回転する球体55を支持する浅溝81a内の小球80は、回転する球体55の回転軸と概ね平行な回転軸を持つ態様で回転する(向きは逆だが概ね同じ方向で回転する)。したがって、球体55と小球80との間に無用なすべりは少なく、球体55と小球80との間の摩擦抵抗は顕著に小さい。(
上述のように球体55の回転に対する摩擦抵抗を小さくできるので、移動体を駆動するための動力を極力小さくすることが可能である。また、フリーボールベアリングの焼付け発生を極力防止することができる。
したがって、一方向に移動する移動体を支持するためのフリーボールベアリングを、球体55を著しい高速で回転させる必要のある用途、あるいは極めて大きな荷重を負担させる必要のある用途、あるいは著しい高速で回転させかつ極めて大きな荷重を負担させる必要のある用途に使用する場合に、移動体を駆動する動力を極力小さくするために、あるいはフリーボールベアリングの焼付け防止のために有効であった。
In the above-described free ball bearing 56, the sphere 55 of the free ball bearing 56 rotates in the same direction as the moving direction of the moving body with respect to the moving body moving in one direction.
Of the pair of track grooves of the shallow groove 81a and the deep groove 81b in the central region, the small sphere 80 in the shallow groove 81a is in contact with the sphere 55 and receives a load on the sphere 55. It rotates in the direction opposite to the direction of rotation (the direction opposite to the moving direction of the moving body). On the other hand, the small sphere 80 in the deep groove 81b is not in contact with the sphere 55 and is in an unloaded state.
Since the track groove forms the moving body moving direction, the small ball 80 in the shallow groove 81a moves in the shallow groove 81a in the direction opposite to the moving direction of the moving body while rotating, and passes through the connecting passage 81c at the end thereof. Then, it enters the adjacent deep groove 81b. The small sphere 80 entering the deep groove 81b pushes the small sphere 80 in the deep groove 81b, and the small sphere 80 in the deep groove 81b moves in the deep groove 81b in the moving body moving direction (forward direction). It enters the shallow groove 81a through the communication passage 81c. The small sphere 80 entering the shallow groove 81a from the deep groove 81b rotates in the direction opposite to the rotation direction of the sphere 55 (the direction opposite to the moving direction of the moving body) while receiving a load by contacting the sphere 55 as described above. .
Thus, the small sphere 80 circulating between the shallow groove 81a and the deep groove 81b supports the rotation of the sphere 55 while rotating in the reverse direction when in the shallow groove 81a.
Since the groove direction of the track groove coincides with the moving body moving direction, the small sphere 80 in the shallow groove 81a supporting the sphere 55 rotating in the moving body moving direction is substantially parallel to the rotation axis of the rotating sphere 55. Rotate in a manner with a rotation axis (reverse direction but rotate in roughly the same direction). Therefore, there is little unnecessary slip between the sphere 55 and the small sphere 80, and the frictional resistance between the sphere 55 and the small sphere 80 is remarkably small. (
Since the frictional resistance against the rotation of the sphere 55 can be reduced as described above, the power for driving the moving body can be reduced as much as possible. In addition, the occurrence of seizure of the free ball bearing can be prevented as much as possible.
Therefore, a free ball bearing for supporting a moving body moving in one direction is rotated at an extremely high speed, for an application where the sphere 55 needs to be rotated at a very high speed, or an extremely large load must be borne. In addition, when used in applications where it is necessary to bear an extremely large load, it has been effective for minimizing the power for driving the moving body or for preventing the free ball bearing from being seized.

図9は本発明のフリーボールベアリング56の一使用例を示すもので、例えば電縫管製造装置におけるサイジングロールスタンドの下流側に設置されて、連続的に送り駆動される角形金属管8”に対してその四面に凹溝を形成する溝付け装置10に用いた場合を説明する図である。
この溝付け装置10は、圧下調整機構57を備えフリーボールベアリング56をその球体55を管外面を押す態様で周方向に間隔をあけて設けた4つの管外機構19と、管内面に沿う断面形状の短尺の棒状をなし、前記管外機構19に対応する管長手方向位置で、かつ、図示例では管内面に接触する以外の拘束力を受けない態様で管内に配置される中子20とを、ハウジング16内に備える。
前記圧下調整機構57はフリーボールベアリング56の位置(球体55の位置)を調整して球体55の圧下を調整する。この溝付け装置10において、溝加工される前の金属管8”が図9(イ)で矢印方向に駆動されると、管壁が球体55と中子20の溝状凹部20aを含む外面との間を通過することで、金属管の4つの面に凹溝が連続的に形成される。この溝付け加工の際に、フリーボールベアリング56の球体55は顕著に大きな荷重を受けつつ高速で回転するが、小球80と球体55との間の摩擦抵抗が小さく焼付け等の発生はなく、そのような使用環境に耐えることができた。
なお、図1〜図8に記載したフリーボールベアリング56におけるホルダ本体54bの下面部の形状(蟻溝の部分)は、図9に記載したフリーボールベアリング56におけるホルダ本体54bの形状と異なっているが、いずれでもよい。
FIG. 9 shows an example of the use of the free ball bearing 56 of the present invention. For example, a square metal tube 8 ″ that is installed downstream of a sizing roll stand in an electric sewing tube manufacturing apparatus and is continuously driven and driven. On the other hand, it is a figure explaining the case where it uses for the grooving apparatus 10 which forms a concave groove in the four surfaces.
This grooving device 10 includes a rolling adjustment mechanism 57 and four ball outside mechanisms 19 provided with a free ball bearing 56 spaced apart in the circumferential direction in a mode in which the spherical body 55 pushes the pipe outer surface, and a cross section along the pipe inner surface. A core 20 which is formed in a short rod-like shape and is disposed in the pipe at a position corresponding to the pipe outside mechanism 19 in the longitudinal direction of the pipe, and in the example shown in FIG. In the housing 16.
The reduction adjusting mechanism 57 adjusts the reduction of the sphere 55 by adjusting the position of the free ball bearing 56 (position of the sphere 55). In this grooving device 10, when the metal tube 8 ″ before grooving is driven in the direction of the arrow in FIG. 9 (a), the tube wall has an outer surface including the spherical body 55 and the groove-shaped recess 20 a of the core 20. In this grooving process, the spherical body 55 of the free ball bearing 56 receives a significantly large load at a high speed. Although rotating, the frictional resistance between the small sphere 80 and the sphere 55 was small, and there was no occurrence of seizure or the like, and it was able to withstand such a use environment.
1 to 8 is different from the shape of the holder main body 54b in the free ball bearing 56 shown in FIG. 9 in the shape of the lower surface portion of the holder main body 54b in the free ball bearing 56 shown in FIGS. However, either may be used.

図10に本発明の他の実施例のフリーボールベアリング56’を示す。
このフリーボールベアリング56’は、ホルダ本体54の凹球面の偶数列のトラック溝が移動体移動方向と直交する左右方向(Y方向)の中央部領域のみにあり、その左右方向外側の領域54dは球体55の表面に直接沿う単なる凹球面である。
中央部領域の左右方向外側の領域54dにおいては、小球が存在せずに球体55が単なる凹球面に直接接触していても、その凹球面に大きな荷重は作用しないので、摩擦抵抗も小さく、あまり問題にせずに済む場合がある。そのような場合には図10のような構造は、性能を低下させずに製作が容易なフリーボールベアリングが得られた。
FIG. 10 shows a free ball bearing 56 'according to another embodiment of the present invention.
In this free ball bearing 56 ', the even-numbered track grooves of the concave spherical surface of the holder body 54 are only in the central region in the left-right direction (Y direction) orthogonal to the moving body moving direction, and the region 54d on the outer side in the left-right direction is It is a simple concave spherical surface that is directly along the surface of the sphere 55.
In the region 54d on the laterally outer side of the central region, even if the sphere 55 is in direct contact with the simple concave spherical surface without any small spheres, a large load does not act on the concave spherical surface, so the frictional resistance is small, Sometimes it doesn't matter too much. In such a case, the structure as shown in FIG. 10 yielded a free ball bearing that was easy to manufacture without degrading performance.

なお、本発明のフリーボールベアリングは、例えば図11に示したように、大径の回転軸90の周囲に間隔をおいて複数配されて軸受け91を構成する一部品としてのフリーボールベアリング56としても適用することもできる。
すなわち、本発明において一方向に移動する移動体とは、上述の実施例における金属管のように重心位置が移動する移動体に限らず、重心位置は移動せずに回転運動をする回転軸(回転体)である場合を含む。この場合の移動体移動方向とは、回転軸90の外周面の各点の移動方向を指し、回転軸90の外周面の各点がフリーボールベアリング56の球体に対して一方向に移動する。
The free ball bearing of the present invention is, for example, as a free ball bearing 56 as a single component that constitutes a bearing 91 with a plurality of spaces arranged around the rotating shaft 90 having a large diameter as shown in FIG. Can also be applied.
That is, the moving body that moves in one direction in the present invention is not limited to a moving body that moves in the center of gravity position like the metal tube in the above-described embodiment, but a rotating shaft that rotates without moving the center of gravity position ( Including the case of a rotating body). The moving body moving direction in this case refers to the moving direction of each point on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90, and each point on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 moves in one direction with respect to the sphere of the free ball bearing 56.

8 溝付き金属管
10 溝付け装置
19 管外機構
20 中子
20a 溝状凹部
54 球体ホルダ
54a ボール収容部(凹球面)
54b ホルダ本体
54c 蓋体
55 球体
56 フリーボールベアリング
57 圧下調整機構
80 小球
81 循環路(浅溝と深溝と連絡通路)
81a 浅溝
81b 深溝
81c 連絡通路
82a 浅溝と深溝と境界壁
82b 浅溝と深溝との一対の組み間の境界壁
82c 溝のある領域と溝のない領域との境界壁
83 溝のない単なる凹球面の領域
90 回転軸
91 軸受け

8 Grooved metal tube 10 Grooving device 19 External mechanism 20 Core 20a Groove-shaped concave portion 54 Spherical holder 54a Ball housing portion (concave spherical surface)
54b Holder body 54c Lid 55 Ball 56 Free ball bearing 57 Reduction mechanism 80 Small ball 81 Circulation path (shallow groove and deep groove and communication path)
81a Shallow groove 81b Deep groove 81c Connecting passage 82a Shallow groove, deep groove and boundary wall 82b Boundary wall 82c between a pair of shallow groove and deep groove Boundary wall 83 between grooved area and grooveless area 83 Simple groove without groove Spherical region 90 Rotating shaft 91 Bearing

Claims (3)

凹球面をなすボール収容部を有する球体ホルダの前記凹球面に多数の小球が配置され、前記多数の小球で回転可能に支えられた1 つの大きな球体を有し、前記球体に接触して一方向に移動する移動体を移動可能に支持するフリーボールベアリングであって、
前記ボール収容部の凹球面の移動体移動方向と直交する左右方向の少なくとも中央部領域に、移動体移動方向をなす偶数列のトラック溝が形成され、前記偶数列のトラック溝は浅溝と深溝との一対を組みとする複数組からなり、かつ、それぞれの組における浅溝と深溝とはそれぞれの両端部を繋ぐ連絡通路にて通じており、前記中央部領域における前記小球が浅溝と深溝との間を循環し得るようにされていることを特徴とするフリーボールベアリング。
A plurality of small spheres are arranged on the concave spherical surface of a spherical holder having a ball receiving portion forming a concave spherical surface, and have one large sphere rotatably supported by the plurality of small spheres. A free ball bearing that movably supports a moving body that moves in one direction,
The even-numbered track grooves forming the moving body moving direction are formed in at least the central region in the left-right direction orthogonal to the moving body moving direction of the concave spherical surface of the ball housing portion, and the even-numbered track grooves are shallow grooves and deep grooves. And the shallow groove and the deep groove in each pair communicate with each other through a communication passage connecting both ends, and the small sphere in the central region is a shallow groove. A free ball bearing characterized in that it can circulate between deep grooves.
前記球体ホルダは、前記ボール収容部を有して前記多数の小球及び1つの球体を収容するホルダ本体と、前記ホルダ本体の上面に取り付けられて前記球体の一部が露出するように球体を押さえる蓋体とからなることを特徴とする請求項1記載のフリーボールベアリング。   The sphere holder includes a holder main body having the ball accommodating portion and accommodating the plurality of small spheres and one sphere, and the sphere holder is attached to an upper surface of the holder main body so that a part of the sphere is exposed. The free ball bearing according to claim 1, further comprising a lid for pressing. 前記ホルダ本体の凹球面の偶数列のトラック溝が移動体移動方向と直交する左右方向の中央部領域のみにあり、その左右方向外側の領域は球体の表面に直接沿う凹球面であることを特徴とする請求項2記載のフリーボールベアリング。
The even-numbered track grooves of the concave spherical surface of the holder body are only in the central region in the left-right direction orthogonal to the moving body moving direction, and the outer region in the left-right direction is a concave spherical surface that directly follows the surface of the sphere. The free ball bearing according to claim 2.
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