JP2535073B2 - 旋回ベアリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、工業用ロボットの旋回部、間接部、マニュ
プレーター回転部、医療機器等において多用されている
旋回ベアリングに関するものである。

［従来の技術］ 従来、旋回ベアリングとしては、内輪と外輪との間で
荷重を負荷しつつ転動する転動体の種類や負荷すべき荷
重方向等に応じ、各種構造のものが提案されている。

このうち、転動体としてローラーを用いたものとして
は、二条の環状転走面が異なる傾斜角度で交わったＶ字
状溝を内周面に有する外輪と、上記環状転走面に相対面
する二条の環状転走面からなるＶ字状溝を外周面に有す
る内輪と、これら外輪及び内輪のＶ字状溝間に配列され
るローラーとから構成されたものが知られている。そし
て、このように構成された旋回ベアリングにおいて、上
記ローラーは、相対面する二組の転走面間を転動すべ
く、傾斜方向を交互に異ならせて配列されており、互い
に隣接する各ローラー間にはローラーの姿勢を規制し転
動時における倒れ（スキュー）を防止するスペーサリテ
ーナが介装されている。

このように構成された旋回ベアリングにおいては、上
記ローラー配列の特性からラジアル荷重、スラスト荷重
及びモーメント荷重等あらゆる方向の荷重を負荷するこ
とができ、加えて、ボールを転動体として使用したベア
リングに比較して重荷重に耐えられるという利点を有し
ている。

［発明が解決しようとする課題］ このように構成された上記旋回ベアリングにおいて、
各ローラーは、外輪あるいは内輪のＶ字状溝を構成する
二条の転走面のうちいずれか一方の転走面に外周面を接
触させ転動しているが、このときローラーｂの軸方向に
位置する一対の端面は、第７図に示すように、外輪ａあ
るいは内輪ｃのＶ字状溝を構成する他方の転走面a1,c1
に相対面している。そのため、ベアリングの円滑な回転
運動を得るには、ローラー端面b1,b2と転走面a1,c1との
間を潤滑油で確実に潤滑してやることが必要である。

ところで、相対移動する二物体間の流体潤滑において
は、当該相対移動に伴い相対向する二面間に流体が流入
して潤滑膜が形成されている。そして、この潤滑膜に生
じる膜圧力が二物体間に作用する荷重を負荷し、二物体
間の潤滑を行なう原理となっている。それ故、充分な膜
圧力を生じる領域の大きさが二物体間の潤滑膜を保持す
る上で重要な要因であると言える。

しかし、従来から使用されている円柱形状のローラー
ｂを転動体として用いた場合、そのローラー端面b1の端
部b3と外輪ａの転走面a1とは第８図に示すような位置関
係にあるため、ローラー端部b3と外輪転走面a1との間に
形成される油膜０の長さ、すなわち充分な膜圧力を生じ
ていると考えられる領域の長さＬは極端に短い物となっ
ている。

このため、従来の旋回ベアリグは、当該油膜０が外輪
転走面a1とローラー端面の端部b3との間に作用する荷重
を負荷できず、油膜０が破断して外輪転走面a1とローラ
ー端面の端部b3が直接に接触してしまう可能性が高く、
油膜０の破断により、外輪転走面a1若しくはローラーｂ
に異常な摩耗が生じ、ベアリング寿命が短命化するとい
う問題点を有していた。

又、ローラー端面b1の端部b3は、通常、第８図に示す
ように曲率ｒの曲面に形成されており、ローラー端面b1
と当該曲面との交わりにはエッヂb4が存在しているが、
ローラーｂの転がり方向はベアリング接線方向と一致し
ているため、ローラーｂはエッヂb4を外輪転走面a1に当
接させつつ環状軌道を転動しているといえる。それ故、
外輪転走面a1の油膜０をエッヂb4が掻きとってしまい、
特に、回転方向の反転時にはローラー姿勢の不安定から
エッヂb4の転走面a1への当たりが強くなるので、油膜０
の破断が生じ易いという問題点も有している。

これら上記問題点を考慮した旋回ベアリングとして
は、第９図に示すように、ローラーｂの軸方向に位置す
る両端面b1,b2のうち一方の端面b1を凸曲面として形成
し、この凸曲面が外輪側転走面a1に相対面するようにロ
ーラーｂを内外輪a,cの間に配列したものが提案されて
いる。

これによれば、上記した前者のローラーに比較して、
膜圧力を生じる領域の長さを長く設定できるのでその分
油膜の破断が生じ難く、加えて、エッヂの外輪転走面へ
の接触を避けることができ、上記した問題点をある程度
まで改善することができた。

しかし、上記形状を有するローラーｂは姿勢を保持す
るための基準面を持たないため、転動時におけるローラ
ーｂのスキューを増長させるといった新たな問題点を有
していた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、潤滑性がより向上しベア
リング寿命の延命化を図ることが可能な旋回ベアリング
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の旋回ベアリング
は、ローラーが転走する二条の環状転走面から構成され
るＶ字状溝を内周面に有する外輪と、上記環状転走面に
相対面する二条の環状転走面から構成されるＶ字状溝を
外周面に有する内輪と、上記外輪側Ｖ字状溝と内輪側Ｖ
字状溝との間に交互に傾斜方向を変えて配列され、相対
面する環状転走面間で荷重を負荷する多数のローラーと
からなり、外輪の環状転走面と相対面する上記ローラー
の端面は、外輪転走面の曲率と同一あるいはこれより大
きな曲率を有する凸状曲面に形成され、且つ、当該凸状
曲面の中央部が上記外輪転走面の曲率よりも小さな曲率
を有する曲面あるいは平坦面に形成され、上記ローラー
の端面と外輪転走面との間に油溜め用の隙間を有するこ
とを特徴とするものである。

このような技術的手段において、上記ローラーとして
は、少なくとも一方の軸方向端面が上記した条件に合致
する形状に形成されるものであれば、上記凸状曲面の曲
率と凸状曲面中央部（すなわちローラー端面中央部）の
曲率とを任意に選定し組合せて差支えない。又、凸状曲
面の曲率としては外輪転走面の曲率と同一あるいはそれ
より大きなものであれば、ローラー直径に応じその曲率
を適宜選択して差支えないが、必要以上に大きな曲率を
選択することはローラーのスキューの起因となるので避
ける必要がある。

［作用］ 上記技術的手段は次のように作用する。

外輪転走面と相対面するローラー端面を上記形状に成
形することにより、ローラー配列時において当該ローラ
ー端面の周縁部B1と外輪転走面A1とは、第６図に示すよ
うな位置関係に保持され、滑り軸受けにおける滑り面の
形態（ジャーナル軸受においては軸とブッシュとの、ス
ラスト軸受においてはパッドとカラーとの滑り面の形
態）に類似したものとなる。そのため、ローラーＢと外
輪Ａとの相対移動に伴いローラー端面の周縁部B1と外輪
転走面A1との間に充分な膜圧力を有する油膜０が形成さ
れると共に、上記油膜０の形成長さＬを従来のローラー
に比較して長く設けることができるので、当該油膜０が
外輪転走面A1とローラー端面の周縁部B1との間に作用す
る荷重を充分に負荷可能となり、油膜０の破断が防止さ
れる。

又、ローラーＢが端面周縁部B1の二箇所で外輪転走面
と滑り領域を形成するので、転動時におけるローラーの
姿勢が安定する。

更に、外輪転走面A1とこれに相対面するローラー端面
の中央部B2との間に隙間を形成することにより、この隙
間がオイルポケットの役割を果し転走面の油膜形成が促
進される。

尚、第６図においては、ローラー端面が外輪転走面よ
り大きな曲率を有する凸状曲面に形成されると共に、ロ
ーラー端面中央部と外輪転走面との間に隙間が形成され
た例を示したが、これに限らず、ローラー端面の全域が
外輪転走面と同一の曲率に形成されている場合も同一の
作用を生じるものである。

［実施例］ 以下、添附図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明の第一実施例に係る旋回ベ
アリングを示すものであり、内周面の円周方向に沿って
二条のローラー転走面11を有する外輪１と、これら転走
面11に相対面する二条の転走面21を有する内輪２と、相
対面する二組の転走面間に配列される多数のローラー３
とから構成されている。

先ず、上記外輪１は、一対の環状部材1a,1bから構成
されており、各環状部材1a,1bの内周面側の一端には夫
々異なる方向に45°の角度に傾斜して環状転走面11が設
けられている。そして、これら環状部材1a,1bを軸方向
に重ね合せてボルト等（図示せず）で固定することによ
り、二条の転走面11が90°の角度で拡開するＶ字状溝を
形成している。また、上記内輪２には、外輪側転走面11
に相対面する二条の転走面21が同じく90°に拡開したＶ
字状溝が形成されており、これら内輪２及び外輪１のＶ
字状溝を相対向させて、ローラー３の転動する環状軌道
を構成している。

一方、上記ローラー３は略円柱形状のローラーであ
り、軸方向の一方の端面31は、通常のローラーと同様、
平坦面に形成されているが、他方の端面は、第４図及び
第５図に示すように、中央部32aが周縁部32bに比較して
微小に隆起した凸状曲面32となっている。また、この凸
状曲面32の中央部32aは平坦面に形成されており、上記
外輪１の環状転走面11と相対面した際、この中央部32a
と転走面11との間に隙間が形成されるものである。

尚、このときの凸状曲面32の隆起量としては、第５図
に示すように、ローラー外周面33から上記中央部32a平
坦面の端までの長さをＬ、隆起量をｔとすると、例え
ば、ローラー直径を約3mm〜6mmとしたとき、Ｌ＝1mmで
ｔ＝5.0μｍ〜10.0μｍ程度、ローラー直径を約8mm〜15
mmとしたとき、Ｌ＝2mmでｔ＝20.0μｍ程度である。

このように構成された本実施例の旋回ベアリングは、
その組立てに当たって、先ず、外輪１を構成する環状部
材1a又は1bのいずれか一方を内輪２と組合せてローラー
３の転動する環状軌道を形成する。次に、この環状軌道
内にローラー３を配列するが、この際、互いに隣接する
ローラー３は90°づつ傾斜方向を異ならせると共に、各
ローラー３はその凸状曲面を有する端面32が外輪１の転
走面11と相対面するように配列される（第３図参照）。
又、各ローラー３間にはスキュー防止とローラー３の相
互接触防止を図るためスペーサリテーナ４が介装され
る。そして、最後に他方の環状部材1b又は1aを上記環状
部材1a又は1bに重ね合せて環状軌道内に配列したローラ
ー３封じ込め、一対の環状部材1a,1bをボルト（図示せ
ず）で結合することにより旋回ベアリングが完成する。

このとき本実施例の旋回ベアリングにおいては、外輪
側転走面11に相対面するローラー端面が凸状曲面32に、
且つ、凸状曲面32の中央部32aが平坦面に形成されてい
るので、第４図に示すように、端面周縁部32bと外輪転
走面11との接触状態が滑り軸受における滑り面の形態に
酷似したものとなる。

従って、端面周縁部32bと外輪転走面11との間に充分
な膜圧力を有する油膜が形成されると共に、その油膜長
さが充分に長く形成されるので、当該油膜が負荷可能な
荷重の大きさが増大して、油膜の破断が可及的に防止さ
れるものである。

又、ローラーの端面中央部32aと外輪転走面11との間
に形成される隙間内に潤滑油が溜るので、ローラー端面
32と外輪転走面11との間の油膜形成が促進されるもので
ある。

更に、ローラー３は端面周縁部32bの二領域で外輪転
走面11と滑り接触するので、ローラー３の姿勢が安定す
ることとなる。

尚、上記実施例においては、ローラー３を配列する際
にスペーサリテーナ４を介装してローラー３の姿勢保持
を図ったが、内輪２と外輪１との間に介装される板状保
持器を用いてローラー３を配列しても良く、その場合に
も本実施例と同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように本発明の旋回ベアリングによ
れば、ローラー端面と外輪転走面との間に形成される油
膜が、ローラーから外輪へ、あるいは外輪からローラー
へと作用する荷重を十分に負荷可能となり、油膜破断の
発生が可及的に防止されるので、ローラー及び転走面の
摩耗を抑えベアリングの長寿命化を図ることが可能であ
る。

又、ローラーの端面と外輪転走面との接触関係からロ
ーラーの姿勢が安定するので、ローラーのスキューを積
極的に防止することができ、内外輪の円滑な回転運動を
得ることが可能である。

更に、外輪転走面とローラー端面中央部との間に形成
される隙間がオイルポケットとして機能するので、外輪
転走面とローラー端面との間の油膜の形成が促進され、
より円滑なローラー転動を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における旋回ベアリングの第一実施例を
示す断面図、第２図は第一実施例に係る旋回ベアリング
においてその一部を切り欠いた平面図、第３図は第一実
施例におけるローラーの配列状態を示す断面図、第４図
は第一実施例におけるローラーと内外輪転走面との接触
状態を示す断面図、第５図はローラーの端面形状を説明
する拡大断面図、第６図は本発明における基本的作用を
説明する説明図、第７図は従来の旋回ベアリングにおけ
るローラーと内外輪転走面との接触状態を示す断面図、
第８図は従来の旋回ベアリングにおける油膜形成状態を
示す断面図、第９図は従来の旋回ベアリングにおける他
のローラーの一例を示す断面図である。 ［符号説明］ 1:外輪、2:内輪 3:ローラー 11,21:転走面、32:凸状曲面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−124823（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−159811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−89147（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−1928（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−7622（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−118818（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−126725（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ローラーが転走する二条の環状転走面から
   構成されるＶ字状溝を内周面に有する外輪と、上記環状
   転走面に相対面する二条の環状転走面から構成されるＶ
   字状溝を外周面に有する内輪と、上記外輪側Ｖ字状溝と
   内輪側Ｖ字状溝との間に交互に傾斜方向を変えて配列さ
   れ、相対面する環状転走面間で荷重を負荷する多数のロ
   ーラーとからなる旋回ベアリングにおいて、 外輪の環状転走面と相対面してこれに接触する上記ロー
   ラーの端面は、外輪転走面の曲率と同一あるいはこれよ
   り大きな曲率を有する凸状曲面に形成され、且つ、当該
   凸状曲面の中央部が上記外輪転走面の曲率よりも小さな
   曲率を有する曲面あるいは平坦面に形成され、上記凸状
   曲面の中央部と外輪転走面との間に油溜め用の隙間を有
   することを特徴とする旋回ベアリング。