JP5312514B2

JP5312514B2 - 交差式ローラーベアリング

Info

Publication number: JP5312514B2
Application number: JP2011101436A
Authority: JP
Inventors: 長信郭; 宗憲江; 皇昇劉
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: JP2012233514A

Description

本発明は、交差式ローラーベアリングに関するものである。

交差式ローラーベアリングは、内環状部と外環状部との間にローラーを相互に交差させて配置することによって構成されるため、同時に径方向の負荷、軸方向の負荷、および軸まわりのトルクに耐えることができる。一般のベアリングと比べて交差式ローラーベアリングは、特に高剛性および旋転の精度が求められる対象、例えば工具機械またはメカニカルアームなどに適用できる。特許文献１から４により開示された従来の交差式ローラーベアリングは、ローリング用軌道に垂直の方向にローラーの装着に用いる装着孔を配置するため、ベアリングに二つの軌道面が形成されると同時に装着孔の配置に伴ってそれら二つの軌道面に開口部が形成されるだけでなく、一つの軌道面のみに開口が形成される時と比べてベアリング負荷能力を低下させてしまう。

一方、装着孔の補填に用いる充填ユニットは、軌道面と揃わせて軌道面を平坦に維持することが最も好ましい。しかしながら、加工の際に生じる誤差は充填ユニットと軌道面に起伏があるという事態を招く。また従来の交差式ローラーベアリングは、一つの軌道面が充填ユニットとそろうのに対して別の一つの軌道面が依然として起伏がある、即ち軌道面を起伏させる割合が高いため、充填ユニットに二つの軌道面を補足できる構成とする必要がある。また上述した交差式ローラーベアリングの充填ユニットは、軌道面に対応するためにＶ形溝を形成して二つの曲面を複合する加工工程が必要であるため、加工コストが単一の曲面を製作するコストより高い。

特開２０００−６５０８０号公報特開２０００−１７０７５４号公報特開２００２−１３５４０号公報特開２００５−１８０５７８号公報

本発明は、従来の技術と比べて負荷能力を向上させることが可能な交差式ローラーベアリングを提供することを主な目的とする。
本発明は、製作コストを削減し、軌道を起伏させる割合を低減させることが可能な交差式ローラーベアリングを提供することをもう一つの目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明による交差式ローラーベアリングは、内環状部、外環状部、複数のローラーおよび充填ユニットを備える。内環状部は第一環状面および第一環状面に形成された第一ローリング溝を有する。第一ローリング溝は完全な第一軌道面および第二軌道面を有する。外環状部は内環状部の外側に嵌るように装着され、第二環状面、軸に直交する断面が矩形である装着孔、および第二環状面に形成された第二ローリング溝を有する。第二ローリング溝は第一ローリング溝に対応するように配置され、かつ第三軌道面および第四軌道面を有する。第三軌道面および第四軌道面と第一軌道面および第二軌道面とは装着空間を共同で構成する。装着孔は第三軌道面または第四軌道面を貫通し、第三軌道面および第四軌道面の一方に開口部を形成することで他方の軌道面とローラーとの接触部位を開口させないように完全性を維持する。複数のローラーはそれぞれ装着空間に配置される。充填ユニットは装着孔内に装着され、かつ開口部の補填に用いられる。

上述した構造により、本発明は、第三軌道面または第四軌道面を開口させることによって一つの軌道面のみに開口部を形成するため、従来の交差式ローラーベアリングと比べて負荷能力が高い。かつ開口部を補填して第三軌道面または第四軌道面を平坦に維持するには充填ユニットに単一の曲面を形成しさえすればよい。Ｖ形溝を形成して二つの曲面を複合して形成する従来の技術と比べて、単一の曲面を形成する加工はコストが比較的低いだけでなく、良品率が比較的高い。

本発明が同じ発明の精神に基づいて提示した別の一つの交差式ローラーベアリングは、内環状部、外環状部、複数のローラーおよび充填ユニットを備える。内環状部は第一環状面、軸に直交する断面が矩形である装着孔、および第一環状面に形成された第一ローリング溝を有する。第一ローリング溝は第一軌道面および第二軌道面を有する。装着孔は第一軌道面または第二軌道面を貫通し、第一軌道面および第二軌道面の一方に開口部を形成することで他方の軌道面とローラーとの接触部位を開口させないように完全性を維持する。外環状部は内環状部の外側に嵌るように装着され、第二環状面および第二環状面に形成された第二ローリング溝を有する。第二ローリング溝は第一ローリング溝に対応するように配置され、かつ完全な第三軌道面および第四軌道面を有する。第三軌道面および第四軌道面と第一軌道面および第二軌道面とは装着空間を共同で構成する。複数のローラーはそれぞれ装着空間に配置される。充填ユニットは装着孔内に装着され、かつ開口部の補填に用いられる。

上述した構造により、本発明は第一軌道面または第二軌道面を開口させるため、一つの軌道面のみに開口部が形成される。かつ開口部を補填して第一軌道面または第二軌道面を平坦に維持するには充填ユニットに単一の曲面を形成しさえすればよい。

本発明の第１実施形態による交差式ローラーベアリングを示す立体図である。図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明の第１実施形態による交差式ローラーベアリングを示す分解図である。本発明の第１実施形態による交差式ローラーベアリングにおいて一端が角形を呈する充填ユニットが開口部を補填する状態を示す断面図である。本発明の第２実施形態による交差式ローラーベアリングを示す断面図である。本発明の第３実施形態による交差式ローラーベアリングを示す断面図である。参考形態１による交差式ローラーベアリングを示す断面図である。図７中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本発明の第４実施形態による交差式ローラーベアリングを示す模式図である。本発明の第５実施形態による交差式ローラーベアリングを示す立体図である。図１０中のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。本発明の第５実施形態による交差式ローラーベアリングを示す分解図である。本発明の第５実施形態による交差式ローラーベアリングにおいて一端が角形を呈する充填ユニットが開口部を補填する状態を示す断面図である。本発明の第６実施形態による交差式ローラーベアリングを示す断面図である。本発明の第７実施形態による交差式ローラーベアリングを示す断面図である。参考形態２による交差式ローラーベアリングを示す断面図である。図１６中のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。本発明の第８実施形態による交差式ローラーベアリングを示す模式図である。

以下、本発明による交差式ローラーベアリングを図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の第１実施形態による交差式ローラーベアリングは、内環状部１１、外環状部１２、複数のローラー１３および充填ユニット１４を備える。

内環状部１１は、第一環状面１１１および第一環状面１１１に形成された第一ローリング溝１１２を有する。第一ローリング溝１１２はＶ字型に形成され、完全な第一軌道面１１３および第二軌道面１１４を有する。

外環状部１２は、内環状部１１の外側に嵌るように装着され、かつ第二環状面１２１、装着孔１２２および第二環状面１２１に形成された第二ローリング溝１２３を有する。第二ローリング溝１２３は第一ローリング溝１１２に対応するように配置され、かつＶ字型に形成され、第三軌道面１２４および第四軌道面１２５を有する。第三軌道面１２４および第四軌道面１２５と第一軌道面１１３および第二軌道面１１４とは装着空間１５を共同で構成する。装着孔１２２は第三軌道面１２４または第四軌道面１２５を貫通し、第三軌道面１２４または第四軌道面１２５に開口部１２６を形成することで別の一つの軌道面とローラーとの接触部位を開口させないように完全性を維持する。言い換えれば、第三軌道面に開口部があれば第四軌道面が完全な軌道面である。第四軌道面に開口部があれば第三軌道面が完全な軌道面である。本実施形態において、装着孔１２２は第四軌道面１２５を貫通するため、第四軌道面１２５に開口部１２６が形成される。

上述した内容では、軌道面の「完全さ」とは、周方向において連続して形成されることで軌道面の先端と末端とが繋がって完全な円環をなし、ローラーとの接触部位に開口が形成されず完全性を維持する。軌道面とはローラーに接触し、ローラーをローリングさせることができる表面のことであるため、軌道面から両側上の本来ローラーに接触しない部位まで延長すれば、本来ローラーに接触しない部位が非軌道面となる。本来ローラーに接触しない部位（非軌道面）を開口させず完全性を維持するか否かは、本発明の主張範囲ではない。本来ローラーに接触しない部位に油孔または開口部を配置するとしても軌道面の完全さを妨害することもなく、軌道面を開口させるか否かにも関わりがない。

複数のローラー１３は、それぞれ装着空間１５に配置される。充填ユニット１４は装着孔１２２内に装着され、かつ開口部１２６の補填に用いられる。開口部１２６は図に示すように充填ユニット１４によって塞がれるが、平坦になるまで開口部１２６を補填する必要があるか否かは本発明の主張範囲ではない。図４に示すように、本実施形態は例として充填ユニット１４によって開口部１２６を補填する方式を挙げるが、これに限らず、一端が角型を呈する充填ユニット１４によって開口部１２６を補填する方式を採用することができる。

本実施形態において、第一ローリング溝１１２および第二ローリング溝１２３は断面がＶ字型であるため、装着空間１５は断面が四辺形に形成されることでローラーの形に対応できる。

以上は、第１実施形態についての説明である。続いて第１実施形態の操作方式について説明を進める。ローラー１３は交差配列法によって装着孔１２２から装着空間１５内に配置され、続いて充填ユニット１４は装着孔１２２内に装着され、開口部１２６を塞ぐ。このとき第四軌道面１２５の開口部１２６は充填ユニット１４によって補填され、平坦な状態とされる。本発明による交差式ローラーベアリングが外環状部１２から内環状部１１を圧迫する負荷に耐える際、ローラー１３は第三軌道面１２４および第四軌道面１２５の生じた外力を第二ローリング溝１２３から受け、そののち第一軌道面１１３および第二軌道面１１４によって第一ローリング１１２および内環状部１１に外力を伝える。このとき外環状部１２および内環状部１１は負荷に耐えたうえでスムーズに相対的に回転することができる。

（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態と第１実施形態との違いは、充填ユニット１４が装着空間１５の方向に移動する自由度を制限することにある。本実施形態において、外環状部１２は、装着孔１２２の壁面に突出して形成された支持面１２７を有する。充填ユニット１４は支持面１２７に対応する支持部１４１を有する。支持部１４１は支持面１２７に当接するため、充填ユニット１４が装着空間１５の方向に移動することを制限し、第四軌道面１２５の開口部１２６を平坦に維持することができる。

（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態と第２実施形態との違いは充填ユニット１４の位置を維持し、外環状部１２に装着孔１２２に対し交差する固定孔１２８を配置することにある。充填ユニット１４は固定孔１２８に対応する貫通孔１４２を有する。固定ピン１６は固定孔１２８および貫通孔１４２を貫通する。本実施形態において、固定ピン１６は貫通孔１４２を貫通した後、充填ユニット１４を係止するため、充填ユニット１４の移動を確実に制限することができる。

（第４実施形態）
図７および図８に示したのは参考形態１である。第１実施形態において、装着孔１２２は断面が円形または矩形である。このうち円形のものを参考形態として扱い、矩形のものを請求項に係る発明を実施するための形態とする。装着孔１２２の断面が円形であり、装着空間１５にローラー１３を配置する作業を進めるには治具１７を使用する必要がある。本参考形態において、治具１７は円柱体をなし、内部に断面が四辺形をなす通路１７１を有することによってローラー１３を装着空間１５に配置する。
第４実施形態では、図９に示すように、本発明による交差式ローラーベアリングが作動する際にローラー１３を相互に衝突させて生じる騒音および摩擦抵抗力を減少させるために、ローラー１３の間にスペーサー１８を配置する。スペーサー１８は高分子材料から構成される。

（第５実施形態）
上述した第１実施形態から第４実施形態において、装着孔１２２は外環状部１２に配置されるが、これに限らず内環状部１１に配置されてもよい。図１０から図１２に示すように、第５実施形態による交差式ローラーベアリングは、内環状部２１、外環状部２２、複数のローラー２３および充填ユニット２４を備える。

内環状部２１は、第一環状面２１１、装着孔２１２および第一環状面２１１に形成された第一ローリング溝２１３を有する。第一ローリング溝２１３はＶ字型であり、第一軌道面２１４および第二軌道面２１５を有する。装着孔２１２は第一軌道面２１４または第二軌道面２１５を貫通し、第一軌道面２１４または第二軌道面２１５に開口部２１６を形成することで別の一つの軌道面とローラーとの接触部位を開口させないように完全性を維持する。言い換えれば、第一軌道面に開口部があれば第二軌道面が完全な軌道面である。第二軌道面に開口部があれば第一軌道面が完全な軌道面である。本実施形態において、装着孔２１２は第一軌道面２１４を貫通するため、第一軌道面２１４に開口部２１６が形成される。

外環状部２２は、内環状部２１の外側に嵌るように装着され、かつ第二環状面２２１および第二環状面２２１に形成された第二ローリング溝２２２を有する。第二ローリング溝２２２は第一ローリング溝２１３に対応するように配置され、かつ断面がＶ字型をなし、完全な第三軌道面２２３および第四軌道面２２４を有する。第三軌道面２２３および第四軌道面２２４と第一軌道面２１４および第二軌道面２１５とは装着空間２５を共同で構成する。

複数のローラー２３は、それぞれ装着空間２５に配置される。充填ユニット２４は装着孔２１２内に装着され、かつ開口部２１６の補填に用いられる。図１３に示すように、本実施形態は例として充填ユニット２４によって開口部２１６を補填する方式を挙げるが、これに限らず、一端が角型に形成される充填ユニット２４によって開口部２１６を補填する方式を採用することができる。

本実施形態において、第一ローリング溝２１３および第二ローリング溝２２２は断面がＶ字型であるため、装着空間２５の断面が四辺形に形成される。
以上は、第５実施形態についての説明である。操作方式は第１実施形態の操作方式と同じであるため説明を省略する。

（第６実施形態）
図１４に示すように、第６実施形態と第５実施形態との違いは充填ユニット２４が装着空間２５の方向に移動する自由度を制限することにある。本実施形態において、内環状部２１は装着孔２１２の壁面に突出して形成された支持面２１７を有する。充填ユニット２４は支持面２１７に対応する支持部２４１を有する。支持部２４１は支持面２１７に当接するため、充填ユニット２４が装着空間２５の方向に移動することを制限し、第一軌道面２１４の開口部２１６を平坦に維持することができる。

（第７実施形態）
図１５に示すように、第７実施形態と第６実施形態との違いは充填ユニット２４の位置を維持し、内環状部２１に装着孔２１２に対し交差する固定孔２１８を配置することにある。充填ユニット２４は固定孔２１８に対応する貫通孔２４２を有する。固定ピン２６は固定孔２１８および貫通孔２４２を貫通する。本実施形態において、固定ピン２６は貫通孔２４２を貫通した後、充填ユニット２４を係止するため、充填ユニット２４の移動を確実に制限することができる。

（第８実施形態）
図１６および図１７に示したのは参考形態２である。第１実施形態において、装着孔２１２は断面が円形または矩形である。上述したように、このうち円形のものは参考形態であり、矩形のものが請求項に係る発明を実施するための形態である。装着孔２１２の断面が円形であり、装着空間２５にローラー２３を配置する作業を進めるには治具２７を使用する必要がある。本参考形態において、治具２７は円柱体でありし、内部に断面が四辺形である通路２７１を有することによってローラー２３を装着空間２５に配置する。
第８実施形態では、図１８に示すように、本発明による交差式ローラーベアリングが作動する際にローラー２３を相互に衝突させて生じる騒音および摩擦抵抗力を減少させるために、ローラー２３の間にスペーサー２８を配置する。スペーサー２８は高分子材料から構成される。

本発明による交差式ローラーベアリングの特徴は下記の通りである。
一つは、本発明による交差式ローラーベアリングにおいて一つの軌道面、例えば第１実施形態においての第四軌道面および第５実施形態においての第一軌道面のみが開口するので、第１実施形態においての第三軌道面１２４および第５実施形態においての第二軌道面２１５とローラーとの接触部位が開口せず完全性を維持する。従って、本発明による交差式ローラーベアリングは負荷能力が従来の技術と比べて比較的高い。

もう一つは、本発明による交差式ローラーベアリングにおいて一つの軌道面、例えば第１実施形態においての第四軌道面および第５実施形態においての第一軌道面のみに開口部が形成されるため、開口部を補填して第三軌道面または第四軌道面を平坦に維持するには充填ユニットに単一の曲面を形成しさえすればよい。従って、Ｖ形溝を形成して二つの曲面を複合して形成する従来の技術と比べて、単一の曲面を形成する加工はコストが比較的低いだけでなく、良品の歩合が比較的高い。

１１：内環状部
１１１：第一環状面
１１２：第一ローリング溝
１１３：第一軌道面
１１４：第二軌道面
１２：外環状部
１２１：第二環状面
１２２：装着孔
１２３：第二ローリング溝
１２４：第三軌道面
１２５：第四軌道面
１２６：開口部
１２７：支持面
１２８：固定孔
１３：ローラー
１４：充填ユニット
１４１：支持部
１４２：貫通孔
１５：装着空間
１６：固定ピン
１７：治具
１７１：通路
１８：スペーサー
２１：内環状部
２１１：第一環状面
２１２：装着孔
２１３：第一ローリング溝
２１４：第一軌道面
２１５：第二軌道面
２１６：開口部
２１７：支持面
２１８：固定孔
２２：外環状部
２２１：第二環状面
２２２：第二ローリング溝
２２３：第三軌道面
２２４：第四軌道面
２３：ローラー
２４：充填ユニット
２４１：支持部
２４２：貫通孔
２５：装着空間
２６：固定ピン
２７：治具
２７１：通路
２８：スペーサー

Claims

内環状部、外環状部、複数のローラーおよび充填ユニットを備え、
前記内環状部は、第一環状面、および前記第一環状面に形成された第一ローリング溝を有し、前記第一ローリング溝は第一軌道面および第二軌道面を有し、
前記外環状部は、前記内環状部の外側に嵌るように装着され、第二環状面、装着孔、および前記第二環状面に形成された第二ローリング溝を有し、前記第二ローリング溝は前記第一ローリング溝に対応するように配置され、かつ第三軌道面および第四軌道面を有し、前記第三軌道面および前記第四軌道面と前記第一軌道面および前記第二軌道面とは装着空間を共同で構成し、前記装着孔は前記第三軌道面または前記第四軌道面を貫通する開口部が前記第三軌道面および前記第四軌道面のいずれか一方に形成され、
前記複数のローラーは、前記装着空間に配置され、
前記充填ユニットは、前記装着孔内に装着され、かつ前記開口部を補填し、
前記装着孔の軸に直交する断面は矩形であることを特徴とする交差式ローラーベアリング。
内環状部、外環状部、複数のローラーおよび充填ユニットを備え、
前記内環状部は、第一環状面、装着孔、および前記第一環状面に形成された第一ローリング溝を有し、前記第一ローリング溝は第一軌道面および第二軌道面を有し、前記装着孔は前記第一軌道面または前記第二軌道面を貫通する開口部が前記第一軌道面および前記第二軌道面のいずれか一方に形成され、
前記外環状部は、前記内環状部の外側に嵌るように装着され、第二環状面、および前記第二環状面に形成された第二ローリング溝を有し、前記第二ローリング溝は前記第一ローリング溝に対応するように配置され、かつ第三軌道面および第四軌道面を有し、前記第三軌道面および前記第四軌道面と前記第一軌道面および前記第二軌道面とは装着空間を共同で構成し、
前記複数のローラーは、前記装着空間に配置され、
前記充填ユニットは前記装着孔内に装着され、かつ前記開口部を補填し、
前記装着孔の軸に直交する断面は矩形であることを特徴とする交差式ローラーベアリング。
前記外環状部は、前記装着孔の内壁に形成された支持面を有し、前記充填ユニットは前記支持面に対応する支持部を有し、前記支持部は前記支持面に当接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交差式ローラーベアリング。
前記外環状部は、前記装着孔に対し交差する固定孔を有し、前記充填ユニットは前記固定孔に対応する貫通孔を有し、前記固定孔および前記貫通孔を貫通する固定ピンをさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交差式ローラーベアリング。