JP3141994B2 - 球面軸受 - Google Patents

球面軸受

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    • F16C23/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06Ball or roller bearings
    • F16C23/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C23/082Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
    • F16C23/086Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、精密測定器具、精
密加工機械、精密位置決め機構等に適用可能な球面軸受
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の球面軸受としては、いわゆる滑り
軸受というものがあり(図示省略)、外形を球状に加工
されたロッドの先端部を、内面が二重テーパ、または、
球面に加工された一対の外周部材によって挟持して締結
ねじにより固定し、ロッドを旋回可能に保持する構成と
していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな球面軸受では、ロッドの先端部と外周部材との間
に、隙間が必要になるので、ガタが生じ、その分、精度
が低下する。また、この隙間を小さくすれば、ロッドの
先端部と外周部材との接触抵抗が大となり、動きが鈍く
なるという欠点がある。さらに、この隙間があるため
に、外周部材から、ロッドの先端部が外れてしまうおそ
れがあるために、許容傾斜角度を大きく設定することが
できない。本発明は、かかる背景から提案されたもので
あって、ガタが無く摩擦係数が小さく、しかも許容傾斜
角を比較的大きくとることのできる、転がり軸受構造
の、球面軸受を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は、ロッドを所定角度の範囲内で旋回自
在に保持する球面軸受において、前記ロッドは、球体形
状の先端部を有して、この先端部を、内周面を球形状に
形成した保持器によって、多数の転動体を介して包囲支
持すると共に、前記保持器を締付手段により互いに一体
に固定する構成の第1外周部材と第2外周部材とにおけ
る球面加工を施した内側面に支持する構成とし、前記保
持器は、ロッドを受け入れる受入開口面とこの受入開口
面に対向する開口面とを有して、これら開口面に平行に
外周に沿って分割した、分割体から構成し、これら分割
体に、多数の転動体を転動自在に保持する通孔を配設し
て、転動体を通孔に配置した際、転動体を分割体の内周
面、外周面双方に突出させ、前記ロッドを保持器と共に
前記転動体を介して第1、第2外周部材に対して旋回可
能に保持するようにした。前述の構成において、第1、
第2外周部材に、装置本体に取り付けるための取付手段
を突設した。さらに、前記ロッドを組み付け時、保持器
の分割方向と第1外周部材と第2外周部材との分割方向
とを、異なるように構成することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる球面軸受に
ついて、一つの実施の態様を挙げ、添付の図面を参照し
ながら以下説明する。図1に球面軸受1を示す。この球
面軸受1は、ロッド2を第1の外周部材3aと第2の外
周部材3bとに保持器4を介して所定角度の範囲内で旋
回自在に保持する構成としたもので、ロッド2は、外形
を球状に形成した先端部2aを有し、この先端部2aを
保持器4に、多数の鋼球5を介して保持している。
【0006】前記ロッド2は、図2に示すように球体形
状の先端部2aと首部2bと軸部2cとによって構成し
ており、径の大きさは、例えば先端部2a>(首部2
b)×2とすることができる。この場合、ロッド2は、
図1に示すように締付手段(後述)により互いに一体に
固定した第1外周部材3aと第2外周部材3bとに対し
て、ロッド2を鉛直状態に支持した状態から、首部2b
が第1外周部材3aの端部に接触するまでの角度まで変
位傾斜させることが可能な構造である。また、保持器4
とロッド2における先端部2aとの接触関係は、第1外
周部材3aと第2外周部材3bとの結合面から保持器4
の下側端部までの角度と、第1外周部材3aと第2外周
部材3bとの結合面から、第1外周部材3aの、鋼球5
の転動面である内側面6端部までの開き角との間で、適
宜な関係が成り立つように設定されている。
【0007】前記第1外周部材3aと第2外周部材3b
とは、締付手段、すなわち締付ねじ7によって、一体的
に固定する構造としている。前記第1外周部材3aと第
2外周部材3bとは、円環形状のもので、鋼球5を介し
て、ロッド2の先端部2aを保持器4と共に等圧状態で
接触すると共に、嵌合挟持するように、内側面6に球面
加工が施されている。また、前記第2外周部材3bに
は、内側面6の両外側に一面から他面に貫通する締付ね
じ7の頭部とねじ部を納める段付穴8が穿設されている
一方、第1外周部材3aにねじ穴9が螺刻されている。
【0008】前記保持器4は、図3に示すように外周部
を外方に球面状に膨出させる一方、内周面をロッド2の
先端部2aの外周面に対応して球面状に形成した、互い
に対向する面を開口させた球体形状のものである。ま
た、前記保持器4は、例えば周知のエンジニアリングプ
ラスチックの成形体であり、対向する開口部が形成する
面、すなわちロッド2の首部2bを介して先端部2aを
受け入れている受入開口面10aと、この受入開口面1
0aに対向する開口面10bとに平行に分割した、分割
体11、11から構成されている。そして、これら分割
体11には、鋼球5を転動自在に保持する通孔12が受
入開口面10a、開口面10bの中心に対して同心円状
に、等角度ごと複数列設されている。
【0009】ここで、前記分割体11について説明す
る。すなわち、分割体11は半球体形状を有し(図4参
照)、鋼球5を保持する通孔12は、分割体11の内側
面6に鋼球5の外径に比較して若干大きく開口してあ
り、一方、分割体11の外周面は、鋼球5の直径dに比
較して小さく開口してある。また、前記分割体11の肉
厚tは、鋼球5の直径dに比較して小であり、鋼球5を
通孔12に配置した際、鋼球5が内周面、外周面双方に
突出するようにしてある。また、分割体11の外周面側
の通孔12の内側には、鋼球5と転動自在に当接する斜
面部13を形成し、外周面側から鋼球5が抜け出ないよ
うにしてある(図5参照)。かかる状態で鋼球5は、分
割体11の内周面側にて前記ロッド2における先端部2
aに当接する一方、外周面側において第1外周部材3a
と第2外周部材3bにおける内側面6と当接するように
なっている。
【0010】以上のような球面軸受1によれば、予圧を
掛け隙間をなくすことができ、しかも、多数の鋼球5を
介して第1、第2外周部材3a、3bにロッド2におけ
る先端部2aが嵌合しており、従来のようにいわゆる滑
り軸受ではなく、前記鋼球5によってころがり軸受とし
ているので、予圧を設けた場合でも動きが円滑になる。
さらには、第1外周部材3aと第2外周部材3bとの結
合面から保持器4の下側端部までの角度と、第1外周部
材3aと第2外周部材3bとの結合面から、第1外周部
材3aの、鋼球5の転動面である内側面6端部までの開
き角との間で、適宜な関係が成り立つように設定すれ
ば、許容傾斜角を大きくすることができ、がたつくこと
なく、且つ脱落することなくロッド2における先端部2
aを支持することができるので、精密測定器具、精密加
工機械、精密位置決め機構等により適した軸受であると
いうことができる。また、ロッド2における先端部2a
を保持する保持器4は、受入開口面10a、開口面10
bに平行に分割した、分割体11、11から構成されて
いるので、単純であり、強度上も申し分なく、組立て工
程もより簡単化することができる。
【0011】本発明にかかる球面軸受は、以下のように
構成することもできる。この場合の球面軸受20では、
図6、図7に示すように、保持器4を介してロッド2を
保持する外周部材21は、保持器4が鋼球5を介して回
動自在に接するように、内面が球面加工されている。ま
た外周部材21は、ロッド2を外周部材21に対して鉛
直方向にあるとき、保持器4を構成する分割体11、1
1の接合面に直交する方向に分割した第1、第2の外周
部材21a、21bを有し、これら第1、第2外周部材
21a、21bを締付けねじ22によって固定してい
る。そしてこれら第1、第2外周部材21a、21bに
は、装置に直接取り付けることができるように、先端に
雄ねじ加工を施した取付軸23をそれぞれ、一体的に突
設している。なお、かかる取付軸23は、装置本体によ
って、他の連結手段、取付手段に代替え可能である。
【0012】かかる球面軸受20によれば、組立て工程
も煩雑化することなく、しかも外周部材21と保持器4
との分割方向が異なっており、一層、強度を高めること
ができる。また、第1、第2外周部材21a、21bに
設けた取付軸23を、取り付けるべき装置本体に対応し
て、他の連結手段、取付手段に変更した、異なる仕様の
外周部材21を製造するだけで、ロッド2および保持器
4は共通化することができるので、製造コストも抑制が
可能である。
【0013】さらに本発明にかかる球面軸受は、以下の
ように構成することもできる。すなわち、図8、図9に
示す球面軸受30では、前述の球面軸受20の第1、第
2外周部材21a、21bに設けた取付軸23、23
に、それぞれベアリング31、32を付加した構成とし
ている。この場合、前記取付軸23、23は、保持する
ロッド2の先端部2a中心を貫く直線L上に沿って突設
している。かかる取付軸23、23に、前記直線Lを中
心として回動可能に、ベアリング31、32を介して支
柱33、34を連結することができる。これら支柱3
3、34は、それぞれ外周部材21を挟むように同軸的
に連結する一対の支持先端部33a、34aを有してい
る。
【0014】以上のような球面軸受30によれば、例え
ば図10に示すようなスチュワートプラットフォーム型
の多自由度機構40におけるテーブル41の連結箇所に
適用することが可能となる。すなわちこの多自由度機構
40では、基台42上に図示しない駆動機構により伸縮
可能に構成した第1〜第6の支柱部43a、43b、4
3c、43d、43e、43fの先端部を、一対ずつ、
それぞれ第1〜第3の自在軸継手44a、44b、44
cに結合して、これら第1〜第3自在軸継手44a〜4
4cによってテーブル41を変位調節可能に支持する構
成としており、かかる第1〜第3自在軸継手44a〜4
4cに、前述の球面軸受30を適用することで、コント
ロール装置におけるソフトウェアに基づき、第1〜第6
支柱部43a〜43fの駆動機構を組合せ駆動制御し
て、第1〜第6支柱部43a〜43fを伸縮作動させ、
テーブル41を自在に調節するという機能を達成するこ
とができる。
【0015】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、多数の転
動部材を介してロッド先端と外周部材とが、予圧を掛け
て隙間なく嵌合されているのでガタがなく、高い精度が
要求される、精密測定器具、精密加工機械、精密位置決
め機構等により適した軸受であるということができる。
また、ロッドの先端部を支える保持器は、外周に沿って
分割する構造としたので、分割個数を最小限にして強度
の低下を抑制することができ、これによって組立て工程
もより簡単化することができる。さらには、外周部材の
分割方向と前記保持器の分割方向とを異ならしめること
により、一層、強度を高めることができ、また装置に直
接取り付けるための取付手段を突設し、この取付手段を
取り付けるべき装置本体に応じて変更した、異なる仕様
の外周部材を製造するだけで、ロッドおよび保持器を共
通化することができ、製造コストも抑制が可能である。
【0016】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる球面軸受の一つの実施態様を示
す断面説明図である。
【図2】図1に示す球面軸受において、ロッドの側面説
明図である。
【図3】図1に示す球面軸受において、保持器の平面説
明図である。
【図4】図3に示す保持器を構成する分割体の断面説明
図である。
【図5】図4に示す分割体において、転動部材を保持す
る通孔の拡大断面説明図である。
【図6】本発明にかかる球面軸受の別の実施態様を示す
一部断面説明図である。
【図7】図6に示す球面軸受の別方向から見た、一部断
面説明図である。
【図8】本発明にかかる球面軸受の別の実施態様を示す
一部断面説明図である。
【図9】図8に示す球面軸受の別方向から見た、一部断
面説明図である。
【図10】図8に示す球面軸受を適用した、スチュワー
トプラットフォーム型多自由度機構の一例を示す、模式
的、且つ省略的な斜視説明図である。
【符号の説明】
1、20 球面軸受 2 ロッド 2a 先端部 2b 首部 2c 軸部 3a 第1外周部材 3b 第2外周部材 4 保持器 5 鋼球 5a、5b 外周部材 6 内側面 7 締付ねじ 8 段付穴 9 ねじ穴 10a 受入開口面 10b 開口面 11 分割体 12 通孔 13 斜面部 21 外周部材 21a 第1外周部材 21b 第2外周部材 22 締付けねじ 23 取付軸 30 球面軸受 31、32 ベアリング 33、34 支柱 33a、34a 支持先端部 40 多自由度機構 41 テーブル 42 基台 43a 第1支柱部 43b 第2支柱部 43c 第3支柱部 43d 第4支柱部 43e 第5支柱部 43f 第6支柱部 44a 第1自在軸継手 44b 第2自在軸継手 44c 第3自在軸継手

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロッドを所定角度の範囲内で旋回自在
    に保持する球面軸受において、前記ロッドは、球体形状
    先端部を有して、この先端部を、内周面を球形状に形
    成した保持器によって、多数の転動体を介して包囲支持
    すると共に、前記保持器を締付手段により互いに一体に
    固定する構成の第1外周部材と第2外周部材とにおける
    球面加工を施した内側面に支持する構成とし、前記保持
    器は、ロッドを受け入れる受入開口面とこの受入開口面
    に対向する開口面とを有して、これら開口面に平行に外
    周に沿って分割した、分割体から構成し、これら分割体
    に、多数の転動体を転動自在に保持する通孔を配設し
    て、転動体を通孔に配置した際、転動体を分割体の内周
    面、外周面双方に突出させ、前記ロッドを保持器と共に
    前記転動体を介して第1、第2外周部材に対して旋回可
    能に保持するようにしたことを特徴とする球面軸受。
  2. 【請求項2】 前記第1、第2外周部材に、装置本体
    に取り付けるための取付手段を突設したことを特徴とす
    る請求項1記載の球面軸受。
  3. 【請求項3】 前記ロッドを組み付け時、保持器の分
    割方向と第1外周部材と第2外周部材との分割方向と
    を、異なるように構成したことを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の球面軸受。
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