JP6765920B2

JP6765920B2 - アンギュラ玉軸受およびこれを用いたボールねじ装置

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Publication number: JP6765920B2
Application number: JP2016189478A
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Inventors: 浩樹谷村
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Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2036-09-28
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Description

この発明は、射出成形機のボールねじ等の支持に用いられるアンギュラ玉軸受、およびこのアンギュラ玉軸受を用いたボールねじ装置に関する。

射出成形機には、樹脂材料の押出し用スクリューを進退させる送り機構や、金型を型締めする送り機構が設けられている。これらの送り機構は、従来の油圧式に代わって、近年電動化が進んでいる。電動式の送り機構には、回転モータとボールねじが使用される。

ボールねじは、２つの対象物を相対的に移動させて位置決めする機能と、回転力を直動力に変換する機能とを有するが、前記射出成形機に用いられるボールねじには、もっぱら後者の機能が求められる。このような主に直動力を加える用途で使用されるボールねじを支持する軸受は、大きなスラスト荷重を受けるため、一般にはころ軸受を使用することが多い。しかし、ころ軸受はトルクロスが大きいことから、回転力に対する直動力の変換効率を向上させるために、トルクロスの少ないアンギュラ玉軸受でボールねじを支持することがある（例えば特許文献１）。

特開２００９−２３６３１４号公報

主に直動力を加える用途で使用されるボールねじの支持に、図１６に示すようなアンギュラ玉軸受を使用する場合、アンギュラ玉軸受を長寿命とするには、玉３の直径Ｄａを大きくして負荷容量を高めることが必要である。また、大きなスラスト荷重を負荷するためには、内輪１および外輪２の各軌道溝１ａ，２ａを深くして、言い換えると内輪１および外輪２の肩部１ｂ，２ｂの高さを高くして、玉３が肩部１ｂ，２ｂに乗り上げないようにする必要がある。

ＩＳＯ規格（ＪＩＳＢ１５２２）に則った内径寸法ｄ１、外径寸法Ｄ１、および幅寸法Ｂで、前述したように玉３の直径Ｄａを大きくし、かつ肩部１ｂ，２ｂの高さを高くすると、内輪１と外輪２間における玉３が存在しない空間部分が狭くなり、玉３を保持する保持器５を組み込むスペースが無くなってしまう。具体的には、はしご形やくし形の保持器５の場合、円環部５ａを配置するスペースが無くなる。仮に円環部５ａを配置することができたとしても、柱部５ｂを細くしなければならない。急加減速回転時に玉３の遅れ進みにより柱部５ｂに大きな力がかかるため、細い柱部５ｂだと損傷する恐れがある。つまり、現在一般的に使用されているはしご形やくし形の保持器５は、配置スペースや柱部５ｂの強度の点から採用するのが難しい。

なお、内径寸法ｄ１、外径寸法Ｄ１、および幅寸法ＢをＩＳＯ規格外の寸法とすれば、玉３の直径Ｄａや軌道溝１ａ，２ａの深さを適正な値にすることが可能であるが、その場合、ボールねじの周辺の構造を見直す必要が生じ、汎用性が無くなる。

前記事情から、大きなスラスト荷重を負荷するアンギュラ玉軸受において、ＩＳＯ規格に則りながら、玉を確実に保持することができ、かつ玉の直径を大きくすることが課題となっている。また、射出成形機の押出し用スクリューの送り機構等のように、主に直動力を加える用途で使用するボールねじ装置にアンギュラ玉軸受を効果的に適用することが課題となっている。

この発明の目的は、玉の直径を大きくして負荷容量を高めることができ、主にスラスト荷重を負荷する用途で用いるのに適したアンギュラ玉軸受を提供することである。この発明の他の目的は、主に直動力を加える用途で使用するのに適したボールねじ装置を提供することである。

この発明のアンギュラ玉軸受は、内輪の外周面に形成された内輪軌道溝と外輪の内周面に形成された外輪軌道溝間に複数の玉が転動自在に介在するアンギュラ玉軸受であって、前記複数の玉は、隣合う玉間に介在して互いに分離した複数のセパレータ保持器によって保持され、前記玉の接触角が４５°ないし６５°の範囲内である。
また、すべての玉とセパレータ保持器を軸受の周方向に寄せ集めて集合体を形成したとき、この集合体の両端間のすきまが玉の直径の１５〜２５％である。

この構成によると、はしご形やくし形等の柱部を有する保持器ではなく、互いに分離した複数のセパレータ保持器で各玉を保持するため、急加減速回転時の玉の遅れ進みによる柱部の損傷が生じない。また、柱部を有しないため、その分だけ内輪と外輪間の空間が広くなり、軸受内に多くのグリースを入れることができ、潤滑性が向上する。セパレータ保持器を樹脂製とすると、グリースの保持能力が高まり、より一層潤滑性が向上する。

玉の接触角を４５°以上とすることで、ラジアル荷重よりもスラスト荷重を多く負荷することができるようになる。また、玉の接触角を６５°以下とすることで、内輪における内輪軌道溝よりも背面側の部分、および外輪における外輪軌道溝よりも背面側の部分に玉が乗り上げることを防止できる。このように、スラスト荷重が作用する用途に用いられて、軸受全体の寸法増を伴わずに負荷容量を高めることができる。

この発明において、前記玉の直径が、前記外輪の外径寸法と前記内輪の内径寸法の差の１／２の６８％以上であっても良い。一般に、玉の直径が前記差の１／２の６８％以上であると、内輪と外輪間の空間における玉が占める割合が大きくなり過ぎるため、柱部を有する保持器の場合、柱部を配置するスペースが無くなり組込みが困難となる。セパレータ保持器であれば、柱部を有しないため、玉の直径が前記差の１／２の６８％以上であっても使用することができる。

この発明において、前記内輪における前記内輪軌道溝よりも内輪背面側の部分である肩部における、外周面と前記内輪軌道溝との境界部に形成された面取りを除いた部分に対する前記内輪軌道溝の最深部の溝深さ、および前記外輪における前記外輪軌道溝よりも外輪背面側の部分である肩部における、内周面と前記外輪軌道溝との境界部に形成された面取りを除いた部分に対する前記外輪軌道溝の最深部の溝深さが、前記玉の直径の４７％以上であっても良い。内輪における内輪軌道溝よりも背面側の部分の外周面と内輪軌道溝との境界部、外輪における外輪軌道溝よりも背面側の部分の内周面と外輪軌道溝との境界部には、面取りが施される。この面取り分を考慮すると、前記構成は、内輪における内輪軌道溝よりも背面側の部分の外径寸法、および外輪における外輪軌道溝よりも背面側の部分の内径寸法が、玉のピッチ円径とほぼ同じであると言える。加工上の理由から、内輪における内輪軌道溝よりも背面側の部分の外径寸法を玉のピッチ円径よりも大きくすることはできず、かつ外輪における外輪軌道溝よりも背面側の部分の内径寸法を玉のピッチ円径よりも小さくすることはできない。したがって、前記構成は、実質的に最も大きなスラスト荷重を負荷することが可能な形態であると言える。

この発明において、前記内輪における前記内輪軌道溝よりも内輪背面側の部分の外径寸法、および前記外輪における前記外輪軌道溝よりも外輪背面側の部分の内径寸法が、前記玉のピッチ円径と同じであっても良い。先に説明したように、内輪における内輪軌道溝よりも内輪背面側の部分の外径寸法を玉のピッチ円径よりも大きくすることはできず、かつ外輪における外輪軌道溝よりも外輪背面側の部分の内径寸法を玉のピッチ円径よりも小さくすることはできないので、この構成が、実質的に最も大きなスラスト荷重を負荷することが可能な形態である。

図７〜図９を用いて後述するように、アンギュラ玉軸受が回転している際、セパレータ保持器は、玉と軌道面に接触し案内されながら公転する。その際、セパレータ保持器の寸法が不適切であると、セパレータ保持器の姿勢が不安定になり、軸受がロックされるおそれがある。また、セパレータ保持器の外径寸法および幅寸法（周方向寸法）が小さい場合は軌道輪のすきまからセパレータ保持器が抜け落ちるおそれがある。

そこで、この発明において、前記セパレータ保持器の外径および幅は、隣合う２つの玉の間で前記セパレータ保持器が軸受の径方向から周方向に最大角度傾斜したとき、前記セパレータ保持器の前記径方向の外端部が一方の玉と前記外輪の内面とに接触し、内端部が他方の玉におけるピッチ円よりも内径側の部分に接触するような大きさに設定しても良い。このように、セパレータ保持器の外径寸法と幅寸法を玉の径に対して大きく設定することにより、公転時のセパレータ保持器の傾きを抑制し、セパレータ保持器が玉と玉の間に挟まった状態となって軸受の回転を阻害するロック状態となるのを防止すると同時に、軌道輪のすきまからセパレータ保持器が抜け落ちて脱落するのを防止することができる。

前記アンギュラ玉軸受で用いるセパレータ保持器は、好ましくは、その外径寸法が玉の直径の７５〜８５％であり、かつその幅寸法が玉の直径の２０〜５０％であるものとしても良い。セパレータ保持器の外径寸法と幅寸法を前記所定範囲内に設定すると、前記ロック状態と脱落状態の回避が一層確実に行える。

また、図１１を用いて後述するように、軸受が回転している際、セパレータ保持器は玉と軌道面に接触し案内されながら公転する。セパレータ保持器と玉との衝突音を抑制し、円滑に回転させるためにはセパレータ保持器と玉のすきまが重要となる。セパレータ保持器と玉のすきまが大きい場合、セパレータ保持器が遠心力により径方向外側へ移動して外輪の軌道面と接触する。これにより、回転トルクが大きくなり、発熱などの問題が発生する。また、セパレータ保持器と玉の衝突音が大きくなり、騒音の原因となる。セパレータ保持器と玉のすきまが小さい場合、軸受の回転にともなう温度上昇によりセパレータ保持器と玉が熱膨張し、セパレータ保持器と玉のすきまが減少ないし無くなり、セパレータ保持器と玉との間で摩擦、発熱が発生して軸受の寿命が短くなる。

そこで、前記アンギュラ玉軸受において、すべての玉とセパレータ保持器を軸受の周方向に寄せ集めて集合体を形成したとき、この集合体の両端間のすきまが玉の直径の１５〜２５％であるものとしている。このようにすることで、セパレータ保持器と玉の熱膨張を考慮しても、軸受の回転時にセパレータ保持器と玉の間に適切なすきまが保持され、軸受を円滑に回転させることができる。具体的には、セパレータ保持器と玉の間のすきまが玉径の２５％よりも大きい場合にセパレータ保持器が軌道面と接触することで発生する回転トルクの増加と発熱と、玉とセパレータ保持器との衝突音が大きくなることで発生する騒音を回避できる。また、セパレータ保持器と玉の間ですきまが玉径の１５％よりも小さい場合に軸受の回転時の温度上昇により、セパレータ保持器と玉の熱膨張により玉とセパレータ保持器のすきまがなくなることに起因して発生する摩擦や発熱を回避できる。

この発明のアンギュラ玉軸受は、上述したように、負荷容量が大きく、特に大きなスラスト荷重を負荷することが可能であるので、主に直動力を加える用途で使用されるボールねじの支持に用いるのに適する。

この発明のボールねじ装置は、前記アンギュラ玉軸受にボールねじのねじ軸またはナットが支持されている。前記アンギュラ玉軸受は、負荷容量が大きく、特に大きなスラスト荷重を負荷することが可能である。このため、前記アンギュラ玉軸受でボールねじのねじ軸またはナットを支持することで、主に直動力を加える用途で使用されるのに適したボールねじ装置となる。

この発明のアンギュラ玉軸受は、内輪の外周面に形成された内輪軌道溝と外輪の内周面に形成された外輪軌道溝間に複数の玉が転動自在に介在するアンギュラ玉軸受であって、前記複数の玉は、隣合う玉間に介在して互いに分離した複数のセパレータ保持器によって保持され、前記玉の接触角が４５°ないし６５°の範囲内であり、すべての前記玉と前記セパレータ保持器を軸受の周方向に寄せ集めて集合体を形成したとき、この集合体の両端間のすきまが玉の直径の１５〜２５％であるため、玉の直径を大きくして負荷容量を高めることができ、主にスラスト荷重を負荷する用途で用いるのに適する。

この発明のボールねじ装置は、前記アンギュラ玉軸受にボールねじのねじ軸またはナットが支持されているため、主に直動力を加える用途で使用されるのに適している。

この発明の一実施形態にかかるアンギュラ玉軸受の正面図である。同アンギュラ玉軸受の背面図である。（Ａ）は同アンギュラ玉軸受の破断正面図、（Ｂ）はそのIIIＢ−Ｏ−IIIＢ断面図である。図３（Ｂ）の部分拡大図である。（Ａ）は同アンギュラ玉軸受のセパレータ保持器の破断正面図、（Ｂ）はその側面図である。（Ａ）は異なるセパレータ保持器の破断正面図、（Ｂ）はその側面図である。アンギュラ玉軸受の一部の破断正面図であって、隣合う２つの玉の間でセパレータ保持器がロック状態になる様子を示す。アンギュラ玉軸受の一部の縦断面図であって、セパレータ保持器が軌道輪から抜け落ちる状態を示す。アンギュラ玉軸受の一部の破断正面図であって、隣合う２つの玉の間でセパレータ保持器の最大傾斜角を示す。セパレータ保持器の外径寸法Ｈと幅寸法Ｗの好ましい範囲を示す寸法表である。アンギュラ玉軸受の破断正面図であって、アンギュラ玉軸受のすべての玉とセパレータ保持器を軸受の周方向に寄せ集めた状態を示す。玉とセパレータ保持器の適切な寸法関係を示すセパレータ保持器の破断正面図である。（Ａ）は図５の変形例であるセパレータ保持器の破断正面図、（Ｂ）はその側面図である。（Ａ）は図６の変形例であるセパレータ保持器の破断正面図、（Ｂ）はその側面図である。図１ないし図４に示すアンギュラ玉軸受が用いられた射出成形機の全体構成を示す図である。一般的なアンギュラ玉軸受の縦断面図である。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１はこの発明の一実施形態にかかるアンギュラ玉軸受の正面図、図２は背面図、図３（Ａ）は破断正面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のIIIＢ−Ｏ−IIIＢ断面図、図４は図３（Ｂ）の部分拡大図である。

図１および図２に示すように、このアンギュラ玉軸受Ｊは、内輪１の外周面に形成された内輪軌道溝１ａ（図３（Ｂ））と外輪２の内周面に形成された外輪軌道溝２ａ（図３（Ｂ））間に複数の玉３が転動自在に介在する。複数の玉３は、隣合う玉３間に介在して互いに分離した複数のセパレータ保持器４によって保持されている。なお、以下の説明で、「内輪軌道溝」、「外輪軌道溝」を単に「軌道溝」と称する場合がある。

図３（Ｂ）において、このアンギュラ玉軸受Ｊは、ＩＳＯ規格に則った内径寸法ｄ１、外径寸法Ｄ１、および幅寸法Ｂとされている。これらの寸法以外は、軸受サイズに関係なく、以下の条件（１）〜（４）のように定められている。

（１）玉３の接触角θは、４５°ないし６５°の範囲内である。図の例の場合、接触角θは５５°である。接触角θが４５°以上であると、ラジアル荷重よりもスラスト荷重の負荷能力が大きい。玉３の接触角θを６５°以下とすることで、玉３が内輪１および外輪２における各軌道溝１ａ，２ａよりも背面側の部分、いわゆる肩部１ｂ，２ｂに乗り上げることを防止できる。前記背面側は、軸受の背面側ではなく、軌道輪における背面側であり、内輪１については内輪１の背面側、外輪２については外輪の背面側を言う。

（２）玉３の直径Ｄａは、径方向断面肉厚Ｔの６８％以上である。径方向断面肉厚Ｔは、外輪２の外径寸法Ｄ１と内輪１の内径寸法ｄ１の差の１／２である。一般的なアンギュラ玉軸受の場合、玉３の直径Ｄａは径方向断面肉厚Ｔの６８％以下であるから、このアンギュラ玉軸受Ｊは、一般的なアンギュラ玉軸受よりも径方向断面肉厚Ｔに対する玉３の直径Ｄａの比率が大きい。この比率が大きいほど、軸受としての負荷容量が大きくなる。

（３）図４において、内輪１の肩部１ｂの外径寸法ｄ２、および外輪２の肩部２ｂの内径寸法Ｄ２が、玉３のピッチ円径ＰＣＤと同じである。つまり、内輪１の肩部１ｂの高さ、および外輪２の肩部２ｂの高さを、加工上の制約の中で可能な限り高くしてある。このように、肩部１ｂ，２ｂの高さを高くすることで、スラスト荷重に対する負荷容量が大きくなる。また、玉３の接触角θを４５°以上に大きくすることが可能である。なお、前記肩部１ｂ，２ｂを玉３のピッチ円径ＰＣＤを超えた高さとすると、軌道溝１ａ，２ａの研磨が困難になる。

（４）また、内輪１の肩部１ｂに対する内輪軌道溝１ａの最深部の溝深さｈ、および外輪２の肩部２ｂに対する外輪軌道溝２ａの最深部の溝深さＨが、玉３の直径Ｄａの４７％以上である。内輪軌道輪１ａの溝深さｈは、肩部１ｂの外周面と内輪軌道溝１ａとの境界部に施された面取り１ｃを除いた深さである。同様に、外輪軌道溝２ａの深さＨは、肩部２ｂの内周面と外輪軌道溝２ａとの境界部に施された面取り２ｃを除いた深さである。（３）に示したように、内輪１の肩部１ｂの外径寸法ｄ２および外輪２の肩部２ｂの内径寸法Ｄ２を玉３のピッチ円径ＰＣＤと同じとした場合、面取り１ｃ，２ｃを除いた実質上の溝深さｈ，Ｈが、玉３の直径Ｄａに対して前記比率つまり４７％以上となる。よって、条件（４）は（３）とほぼ同義である。

このように、一般的なアンギュラ玉軸受よりも、玉３の直径Ｄａを大きく、かつ内輪１および外輪２の肩部１ｂ，２ｂの高さを高くすると、内輪１と外輪２間における玉３が存在しない空間部分が狭くなり、はしご形やくし形の保持器を組み込むのは難しい。そこで、複数のセパレータ保持器４で玉３を保持するようにしている。

セパレータ保持器４は、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂の他に、セラミックス、アルミニウム合金又は、銅合金、ステンレス鋼なども適用可能であるが、樹脂製にすると、グリースの保持能力が高まり、より一層潤滑性が向上する。

図５に示すように、セパレータ保持器４は、両側の玉３に当接する当接部４ａと、この当接部４ａから各玉３の配列のピッチ円と垂直な面（図５（Ｂ）における紙面と平行な面）に沿って広がったずれ防止部４ｂとからなる。当接部４ａは、両側面が中心側に球面状に凹んでおり、この凹み部分が、両側の玉３の一部が嵌り込むポケット４ｃとなっている。ポケット４ｃは、例えば玉３に比べて曲率が若干大きい凹球面状とされているが、円錐面状や、断面がゴシックアーチ状となる形状であってもよい。また、ポケット４ｃは、中央で両面に開口したリング状であってもよい。

図５の例は、ずれ防止部４ｂが各玉３の配列のピッチ円と垂直な面に沿って全方向に均等に広がった形状であるが、図６に示すように、ずれ防止部４ｂを、当接部４ａからの広がり程度が大きい凸部４ｂａと広がり程度が小さい凹部４ｂｂとが交互に配置された形状としても良い。図６のような花びら形状であると、凹部４ｂｂにグリース等の潤滑剤を保持することができる。

ところで、アンギュラ玉軸受Ｊが回転している際、セパレータ保持器４は、玉３と軌道輪１ａ、２ａに接触し案内されながら公転する。このとき、図７に示すように、セパレータ保持器４の寸法が不適切であると、セパレータ保持器４の姿勢が不安定になり、遠心力によって外輪２の内面に接触し、かつ、矢印ａで示すように、径方向位置から周方向に傾斜する。この傾斜が大きいと、セパレータ保持器４が周方向に対して横向きになり、隣合う玉３と玉３の間に挟まった状態、つまり、ロック状態となる。このようにしてセパレータ保持器４がロック状態になると、玉３にブレーキがかかり、玉３の回転を阻害する。また、図１２に示すセパレータ保持器４の外径寸法Ｈ、幅寸法Ｗが小さい場合には、図８に示すように、セパレータ保持器４が軌道輪のすきまから矢印ｂ方向に抜け落ちて脱落するおそれがある。

そこで、図９に示すように、隣合う玉３と玉３の間でセパレータ保持器４が軸受の径方向から周方向に最大角度α傾斜したとき、前記セパレータ保持器４の前記径方向の外端部が一方の玉３（図９の右側）と軸受の外輪２の内面とに接触し、内端部が他方（図９の左側）の玉３におけるピッチ円ＰＣよりも内径側の部分３ａに接触するような大きさに設定した。このように、セパレータ保持器４の外径寸法Ｈと幅寸法Ｗを玉３の直径Ｄａ（以下、「玉径」という場合がある）に対する比率を大きく設定することにより、公転時のセパレータ保持器４の傾きを抑制し、セパレータ保持器４が隣合う玉３，３の間に挟まった状態となって軸受の回転を阻害するロック状態を防止すると同時に、軌道輪のすきまからセパレータ保持器４が抜け落ちて脱落するという事態を回避することができる。これにより、円滑に回転することができるセパレータ保持器４を備えたアンギュラ玉軸受Ｊが得られる

前記セパレータ保持器４の外径寸法Ｈと幅寸法Ｗの好ましい範囲は図１０に示すとおりである。軸受の円滑な回転が得られる○印を付した範囲は、セパレータ保持器４の外径寸法Ｈが玉の直径Ｄａの７５〜８５％であり、かつセパレータ保持器４の幅寸法Ｗが玉の直径Ｄａの２０〜５０％である。この範囲以外では、保持器抜けと軸受ロック、または軌道面との当たりが強過ぎる不具合が生じる。幅寸法Ｗが玉の直径Ｄａの５０％を超えると、通常の玉数の軸受へのセパレータ保持器４の組込みが不可能になる。

また、軸受が回転している際、セパレータ保持器４は玉３と軌道面１ａ，２ａに接触し案内されながら公転する。セパレータ保持器４と玉３との衝突音を抑制し、円滑に回転させるためにはセパレータ保持器４と玉３のすきまが重要となる。セパレータ保持器４と玉３のすきまが大きい場合、セパレータ保持器４が軌道面１ａ，２ａと接触する。これにより、回転トルクが大きくなり、発熱などの問題が発生する。また、セパレータ保持器４と玉３の衝突音が大きくなり、騒音の原因となる。さらに、セパレータ保持器４と玉３のすきまが小さい場合、軸受の回転にともなう温度上昇によりセパレータ保持器４と玉３が熱膨張し、セパレータ保持器４と玉３のすきまが減少ないし無くなり、セパレータ保持器４と玉３との間で摩擦、発熱が発生して軸受の寿命が短くなる。

そこで、図１１に示すように、アンギュラ玉軸受用のセパレータ保持器４において、すべての玉３とセパレータ保持器４を軸受の周方向に寄せ集めて集合体１００を形成したとき、この集合体１００の両端間のすきま（最後すきま）Ｇが玉３の直径Ｄａの１５〜２５％となるように設定した。このようにすることで、玉３とセパレータ保持器４の熱膨張を考慮しても、軸受の回転時にセパレータ保持器４と玉３の間に適切なすきまＧが保持され、軸受を円滑に回転させることができる。具体的には、セパレータ保持器４と玉３の間ですきまＧが大きい場合に、セパレータ保持器４が遠心力により径方向外側へ移動して外輪２の軌道面２ａと接触することで発生する回転トルクの増加および発熱と、玉３とセパレータ保持器４との衝突音が大きくなることで発生する騒音を回避できる。また、セパレータ保持器４と玉３の間ですきまＧが小さい場合に、軸受の回転時の温度上昇により、セパレータ保持器４と玉３が熱膨張して玉３とセパレータ保持器４のすきまＧがなくなることに起因して発生する摩擦や発熱を回避できる。

図１２はアンギュラ玉軸受における玉とセパレータ保持器の適切な寸法関係を示す。同図に示すように、玉３とセパレータ保持器４の寸法関係において、セパレータ保持器４のポケット４ｃの球面直径Ｄｃが玉径Ｄａの１０５〜１２５％、セパレータ保持器４の溝深さＥが玉径Ｄａの１０〜３０％、かつセパレータ保持器４のポケット４ｃの底肉厚Ｆが玉径Ｄａの５〜２０％である場合に、軸受の回転がより円滑になる。

前述した図５、図６のセパレータ保持器４は、当接部４ａの両側面が凹形状であるが、これらの変形例である図１３、図１４に示すように、当接部４ａの両側面をフラット面４ｄとしてもよい。当接部４ａの両側面が中心側に球面状に凹んでいる場合、玉３と当接部４ａは面当りになり、当接部４ａは摩耗しにくいが、摩擦トルクが大きくなる。また、当接部４ａの両側面がフラットの場合、玉３と当接部４ａは点又は線当りになり、摩擦トルクは小さいが、当接部４ａの摩耗は大きくなる。前記セパレータ保持器４は、それぞれ、要求される用途で使い分けても良い。

前記構成からなるアンギュラ玉軸受Ｊは、はしご形やくし形等の柱部を有する保持器ではなく、互いに分離した複数のセパレータ保持器４で各玉３を保持する。このため、急加減速回転時の玉３の遅れ進みによる柱部の損傷が生じない。また、柱部を有しないため、その分だけ内輪１と外輪２間の空間が広くなり、軸受内に多くのグリースを入れることができ、潤滑性が向上する。セパレータ保持器４が樹脂製であるので、グリースの保持能力が高まり、より一層潤滑性が向上する。

このアンギュラ玉軸受Ｊは、玉３の直径Ｄａが大きいため全体の負荷容量が大きく、かつ肩部１ｂ，２ｂの高さが高いため、スラスト荷重に対する負荷容量が大きい。このため、主に直動力を加える用途で使用されるボールねじを支持するのに適する。例えば、射出成形機における樹脂材料の押出し用スクリューを進退させる機構や金型を型締めする機構に用いられるボールねじの支持に適する。

図１５は、図１〜図４に示すアンギュラ玉軸受Ｊが用いられた射出成形機の全体構成を示す図である。射出成形機１０は、インラインスクリュー式であって、ホッパー１１から加熱シリンダ１２内に供給される樹脂を、押出しスクリュー１３によって混練しつつ図示しないヒーターによって加熱溶融し、この加熱溶融された樹脂を押出しスクリュー１３によってノズル１４から押し出して、一対の金型１５，１６間に充填する。

加熱シリンダ１２は、押出しスクリュー１３の中心軸方向である図の左右方向に移動可能な移動台１７に搭載されている。移動台１７は、射出台移動部１８によって進退させられる。押出しスクリュー１３は、樹脂を混練するために、スクリュー部１９によって回転させられる。また、押出しスクリュー１３は、射出部２０によって図の左右方向に進退可能であって、溶融樹脂を金型１５，１６に射出する際に左側に前進させられる。

金型１５，１６は、固定盤２１および可動盤２２にそれぞれ搭載されている。可動盤２２は、固定盤２１に設けられた案内バー２３に沿って図の左右方向に進退可能で、固定盤２１に対し接近・離反するようになっている。可動盤２２の進退は、トグル機構からなる型締部２４によって行われる。また、可動盤２２には、金型１５に対して金型１６を外して成形品を取り出すエジェクト部２５が設けられている。

前記射出台移動部１８、射出部２０、型締部２４、およびエジェクト部２５の送り機構として、ボールねじ装置２６，２７，２８，２９がそれぞれ用いられている。スクリュー部１９は、押出しスクリュー１３を回転させるだけの機構であるので、ボールねじ装置は設けられていない。前記各ボールねじ装置２６，２７，２８，２９の構造は基本的に同じであるので、射出部２０のボールねじ装置２７を例にとって説明する。

ボールねじ装置２７は、軸受装置３０によって回転自在に支持された左右方向に延びるねじ軸３１と、このねじ軸３１に螺合したナット３２とを有し、モータ３３によってねじ軸３１を回転させることによりナット３２が左右方向に進退するようになっている。射出部２０のボールねじ装置２７の場合、ナット３２に前記押出しスクリュー１３の基端が連結されている。軸受装置３０は、図１〜図４に示すアンギュラ玉軸受Ｊを複数個（例えば５個）並べて構成されている。

射出部２０のボールねじ装置２７は、溶融樹脂の射出・保圧のために大きな直動力を生じさせる。また、型締部２４のボールねじ装置２８も、溶融樹脂を射出する際に金型１５，１６内に発生する内圧を受け止めるために大きな直動力を生じさせる。このような大きなスラスト荷重を受ける射出部２０の軸受装置３０および型締部２４の軸受装置３４は、射出台移動部１８の軸受装置３５やエジェクト部２５の軸受装置３６よりも、多くのアンギュラ玉軸受Ｊが並べられている。なお、押出しスクリュー１３を支持するスクリュー部１９の軸受装置３７も、図１〜図４に示すアンギュラ玉軸受Ｊが使用されている。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は前述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…内輪
１ａ…内輪軌道溝
１ｂ…肩部（内輪軌道溝よりも背面側の部分）
２…外輪
２ａ…外輪軌道溝
２ｂ…肩部（外輪軌道溝よりも背面側の部分）
３…玉
４…セパレータ保持器
２６，２７，２８，２９…ボールねじ装置
３１…ねじ軸
２…ナット
Ｄ１…外輪の外径寸法
Ｄ２…外輪における外輪軌道溝よりも背面側の部分の内径寸法
Ｄａ…玉の直径
Ｈ…外輪軌道溝の最深部の溝深さ
Ｊ…アンギュラ玉軸受
ｄ１…内輪の内径寸法
ｄ２…内輪における内輪軌道溝よりも背面側の部分の外径寸法
ｈ…内輪軌道溝の最深部の溝深さ
Ｇ…最後すきま
ＰＣ…玉のピッチ円
ＰＣＤ…玉のピッチ円径
α…最大傾斜角
θ…接触角

Claims

内輪の外周面に形成された内輪軌道溝と外輪の内周面に形成された外輪軌道溝間に複数の玉が転動自在に介在するアンギュラ玉軸受であって、前記複数の玉は、隣合う玉間に介在して互いに分離した複数のセパレータ保持器によって保持され、前記玉の接触角が４５°ないし６５°の範囲内であり、すべての前記玉と前記セパレータ保持器を軸受の周方向に寄せ集めて集合体を形成したとき、この集合体の両端間のすきまが玉の直径の１５〜２５％であるアンギュラ玉軸受。
請求項１に記載のアンギュラ玉軸受において、前記セパレータ保持器は、両側面に前記玉の一部が嵌まり込む凹球面状のポケットを有し、前記ポケットの球面直径が前記玉の玉径の１０５〜１２５％であるアンギュラ玉軸受。
請求項１または請求項２に記載のアンギュラ玉軸受において、前記玉の直径が、前記外輪の外径寸法と前記内輪の内径寸法の差の１／２の６８％以上であるアンギュラ玉軸受。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受において、前記内輪における前記内輪軌道溝よりも内輪背面側の部分である肩部における、外周面と前記内輪軌道溝との境界部に形成された面取りを除いた部分に対する前記内輪軌道溝の最深部の溝深さ、および前記外輪における前記外輪軌道溝よりも外輪背面側の部分である肩部における、内周面と前記外輪軌道溝との境界部に形成された面取りを除いた部分に対する前記外輪軌道溝の最深部の溝深さが、前記玉の直径の４７％以上であるアンギュラ玉軸受。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受において、前記内輪における前記内輪軌道溝よりも背面側の部分の外径寸法、および前記外輪における前記外輪軌道溝よりも背面側の部分の内径寸法が、前記玉のピッチ円径と同じであるアンギュラ玉軸受。
請求項３に記載のアンギュラ玉軸受において、前記セパレータ保持器の外径および幅は、隣合う２つの玉の間で前記セパレータ保持器が軸受の径方向から周方向に最大角度傾斜したとき、前記セパレータ保持器の前記径方向の外端部が一方の玉と前記外輪の内面とに接触し、内端部が他方の玉におけるピッチ円よりも内径側の部分に接触するような大きさに設定されているアンギュラ玉軸受。
請求項６に記載のアンギュラ玉軸受において、前記セパレータ保持器の外径寸法が玉の直径の７５〜８５％であり、かつセパレータ保持器の幅寸法が玉の直径の２０〜５０％であるアンギュラ玉軸受。
ボールねじの支持に用いられる請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受にボールねじのねじ軸またはナットが支持されたボールねじ装置。