JP7526246B2

JP7526246B2 - 軸受装置及び予圧管理方法

Info

Publication number: JP7526246B2
Application number: JP2022199021A
Authority: JP
Inventors: 貴裕辻
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2022-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2024-07-31
Anticipated expiration: 2042-12-13
Also published as: JP2024084662A

Description

本発明は、軸受装置及び予圧管理方法に関し、特に射出軸等の高負荷環境下でのベアリング予圧においてベアリング周辺部品を小型化し、組み立てが容易となる軸受装置及び予圧管理方法に関する。

射出成形機の射出軸等には、軸受が用いられている。例えば、特許文献１には、ボールねじ軸を支持する軸受けが記載されており、取付板に保持された軸受けに対して、ベアリングナットとボルト止めされた第１のベアリング押えで軸受けに予圧を付与している。この取付板は、ハウジングと称されることもあり、予圧による変形を受けにくい十分な剛性を持つものである。

特許第３５８１０８８号公報

ところで、射出軸等の高負荷環境下では、必要となるベアリングのサイズが大きく、また、必要となるベアリングの数も多くなる。この場合、ハウジングの大きさも大きくなり、ハウジングが高剛性のものであれば、その大きさの差もより顕著となり、コストアップや重さによる作業効率の低下につながることとなる。

本発明では上記事情を鑑み、高剛性ハウジングを用いることなくベアリングに適正な予圧を与えることのできる軸受装置及び予圧管理方法を提供することとした。

本発明の一態様によれば、ベアリングを備えた軸受装置が提供される。この軸受装置は、ベアリングの軸方向の端部の一端に配設されるベアリングホルダと、端部の他端に配設され、ボルトによりベアリングホルダと接続されるベアリングキャップと、ベアリングホルダとベアリングキャップとの間に配設され、ベアリングを覆うベアリングカラーとを備える。ベアリングカラーは、ボルトを第１のトルクで締め付けた場合に変形せず、ボルトを第２のトルクで締め付けた場合に弾性変形する。第２のトルクは、第１のトルクよりも大きい。

本発明の一態様によれば、高剛性ハウジングを用いることなくベアリングに適正な予圧を与えることが可能となる。

ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合の軸受装置１の断面の概略を示した図である。ボルト５を第２のトルクで締め付けた場合の軸受装置１の断面の概略を示した図である。ベアリングカラー６を配設せずにボルト５を第２のトルクで締め付けた場合の軸受装置１の断面の概略を示した図である。ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合の軸受装置１の断面の概略を示した図である。ベアリングキャップ４とベアリングカラー６の間隙を埋める部材を採用した例を示した図である。軸受装置１の組み立ての流れを示すアクティビティ図である。

以下、図面を用いて本開示の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。

１．軸受装置１の概要
図１は、軸受装置１の断面の概略を示した図である。同図に示すように、軸受装置１は、複数のベアリング２を備え、ベアリングホルダ３と、ベアリングキャップ４と、ボルト５と、ベアリングカラー６とを備える。

軸受装置１は、射出成形機のボールねじ軸等を支持するもので、ベアリング２の内輪で、ボールねじ軸等を覆うような態様で、当該ボールねじ軸等を支持する。ベアリング２は、アキシャルベアリングである。ベアリングホルダ３は、ベアリング２の端部の一端に配設される。ベアリングホルダ３が配設されるベアリング２の端部は、軸受装置１で支持するボールねじ軸等の軸方向の端部である。ベアリングキャップ４は、ベアリング２の端部の他端に配設され、ボルト５によりベアリングホルダ３と接続される。ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４とが、ボルト５により接続されることで、ベアリング２は、その位置が固定される。

ベアリングカラー６は、中空の円筒形であり、かつ、その上面と下面とが開放された形状であり、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４との間に配設され、円筒形の中空部分にベアリング２を収容して覆う。なお、ベアリングカラー６の内径は、ベアリング２の外輪の直径以上であればよく、ベアリングカラー６とベアリング２は接していてもよく、接していなくてもよい。また、ベアリングカラー６は、ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合に変形せず、ボルトを第２のトルクで締め付けた場合に弾性変形する。第１のトルクは、ボルト５を、工具を用いずに人手により締め付け可能なトルクでベアリングホルダ３、ベアリング２、ベアリングキャップ４を仮止めするトルクであり同時にベアリング２への予圧が略０である。第２のトルクは、ボルト５を、工具を用いて締め付け可能な、望ましくはボルト径等に応じた標準締め付けトルクであり、規定トルクである。したがって、第２のトルクは、第１のトルクよりも大きいこととなる。なお、図１は、ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合を示している。また、規定トルクは、標準締め付けトルク以上、かつ最高締め付けトルク以下の範囲内の所定のトルクとしても良い。最高締め付けトルクはボルトの降伏点よりも小さく、メーカー等がボルトの最大の締め付けトルクを規定している場合はその値である。

２．ベアリング２へ与える予圧
図２は、ボルト５を第２のトルクで締め付けた場合の軸受装置１の断面の概略を示した図である。また、図３は、ベアリングカラー６を配設せずにボルト５を第２のトルクで締め付けた場合の軸受装置１の断面の概略を示した図である。ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合は、図１に示すように、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４の間隔は、ｄ１となる。これに対して、ボルト５を第２のトルクで締め付けた場合は、図２に示すように、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４の間隔は、ｄ２となる。

ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４の間隔がｄ２となった場合、ベアリング２には、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４に挟まれることによる力がかかり、この力がベアリング２に対する予圧となる。なお、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４の間隔がｄ１の場合には、ベアリング２に予圧が与えられておらず、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４の間隔がｄ１よりも短いｄ２となった場合に、意図した適切な予圧がベアリング２に与えられることになる。なお、ベアリングカラー６を配設せずにボルト５を第２のトルクで締め付けた場合は、図３に示すように、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４の間隔は、ｄ３となる。このｄ３は、ｄ２よりも短く、ベアリングホルダ３とベアリングキャップ４の間隔がｄ３となった場合に、ベアリング２に与えられる予圧は、過剰なものとなる。したがって、ベアリングカラー６は、ボルト５を第２のトルクで締め付けた場合のベアリングホルダ３とベアリングキャップ４との間隔がベアリングの適正予圧量に応じた長さｄ２となる復元力を有することが望ましい。

３．ベアリングカラー６
前述したように、ベアリングカラー６は、所定の復元力を有することが望ましい。このため、ベアリングカラー６の厚みを、ベアリング２の適正予圧量に応じた厚さとするか、ベアリングカラー６の材質を、ベアリング２の適正予圧量に応じた材質とするか、ベアリングカラー６の厚みと材質の組み合わせをベアリング２の適正予圧量に応じたものとする。なお、同一素材のベアリングカラー６の厚みを、７．９ｍｍ、５．０ｍｍ、４．９ｍｍとして、それぞれの場合のｄ２を測定したところ、表１に示すように、それぞれ、異なる値となることが確認された。

また、ベアリングカラー６の軸方向の長さは、好ましくは、ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合のベアリングホルダ３とベアリングキャップ４との間隔ｄ１と一致するようにするとよい。

また、ベアリングカラー６の軸方向の長さがボルト５を第１のトルクで締め付けた場合のベアリングホルダ３とベアリングキャップ４との間隔ｄ１より短い場合でも、ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合のベアリングホルダ３とベアリングカラー６の間隙、又は、ベアリングキャップ４とベアリングカラー６の間隙を埋める部材を用いることで、ベアリングカラー６に所定の復元力を持たせることができる。

図４は、ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合の軸受装置１の断面の概略を示した図である。同図に示す例では、ベアリングカラー６の軸方向の長さがｄ１よりも短く、ベアリングキャップ４とベアリングカラー６の間に、間隙ｇが生じている。図５は、ベアリングキャップ４とベアリングカラー６の間隙を埋める部材を採用した例を示した図である。同図に示す軸受装置１は、ベアリングキャップ４とベアリングカラー６との間に配設されるシム７を備える。この図５に示した例では、ベアリングカラー６の軸方向の長さと、シム７の軸方向の長さとの和は、ボルト５を第１のトルクで締め付けた場合のベアリングホルダ３とベアリングキャップ４との間隔ｄ１と一致する。シム７は、円環状の部材である。

４．軸受装置１の組み立て
次に、軸受装置１の組み立ての流れについて説明する。図６は、軸受装置１の組み立ての流れを示すアクティビティ図である。軸受装置１を組み立てる際には、まず、ベアリング２、ベアリングホルダ３、ベアリングキャップ４、ボルト５、ベアリングカラー６を仮組みし（Ａ１０１）、ボルト５を第１のトルクで締め付ける（Ａ１０２）。

続いて、ベアリングキャップ４とベアリングカラー６の間隙の長さを測定する（Ａ１０３）。この測定は、例えば、すきまゲージ（ｆｅｅｌｅｒｇｕａｇｅ）を用いて行う。そして、間隙の長さが０でない、つまり、間隙が存在した場合には、ベアリングキャップ４を外し（Ａ１０４）、測定した間隙の長さに応じたシム７を挿入し（Ａ１０５）、ベアリングキャップ４を装着する（Ａ１０６）。そして、ボルト５を第２のトルクで締め付けて（Ａ１０７）、軸受装置１の組み立てを終了する。

一方、ベアリングキャップ４とベアリングカラー６の間隙の長さが０、つまり、間隙が存在しなかった場合には、ボルト５を第２のトルクで締め付けて（Ａ１０７）、軸受装置１の組み立てを終了する。

なお、軸受装置１の組み立ては、断続的に行うことができ、例えば、Ａ１０３までを工場等で行い、間隙長に応じたシムを用意しておくことで、それ以降の処理を、軸受装置１の組み立て現場で行うようにすることもできる。この場合には、軸受装置１の組み立ての現場では、測定等を行う必要はなく、手順にしたがって組み立てのみを行えばよいことになる。

５．その他
以上のように、軸受装置に用いられるアキシャルベアリングの予圧管理方法は、ベアリングの軸方向の端部の一端に配設されるベアリングホルダと、端部の他端に配設され、ボルトによりベアリングホルダと接続されるベアリングキャップとの間に、ベアリングを覆うベアリングカラーを配設するステップと、ボルトを第２のトルクで締め付けるステップとを備える。このベアリングカラーは、ボルトを第１のトルクで締め付けた場合に変形せず、ボルトを第２のトルクで締め付けた場合に弾性変形し、第２のトルクは、第１のトルクよりも大きい。

本発明は、次に記載の各態様で提供されてもよい。

（１）ベアリングを備えた軸受装置であって、ベアリングの軸方向の端部の一端に配設されるベアリングホルダと、前記端部の他端に配設され、ボルトにより前記ベアリングホルダと接続されるベアリングキャップと、前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間に配設され、前記ベアリングを覆うベアリングカラーとを備え、前記ベアリングカラーは、前記ボルトを第１のトルクで締め付けた場合に変形せず、前記ボルトを第２のトルクで締め付けた場合に弾性変形し、前記第２のトルクは、前記第１のトルクよりも大きい軸受装置。

（２）前記第１のトルクは、工具を用いずに人手により締め付け可能なトルクであり、前記第２のトルクは、工具を用いて締め付け可能な規定トルクである上記（１）に記載の軸受装置。

（３）前記第１のトルクは、前記ベアリングホルダと、前記ベアリングと、前記ベアリングキャップとを仮止めする、前記ベアリングへの予圧が略０となるトルクであり、前記第２のトルクは、前記ボルトに応じた標準締め付けトルク以上最高締め付けトルク以下の範囲内の規定トルクである上記（１）に記載の軸受装置。

（４）前記ベアリングカラーの前記軸方向の長さは、前記ボルトを前記第１のトルクで締め付けた場合の前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間隔と一致する上記（１）に記載の軸受装置。

（５）前記ベアリングキャップと前記ベアリングカラーとの間に配設されるシムを備え、前記ベアリングカラーの前記軸方向の長さと、前記シムの前記軸方向の長さとの和は、前記ボルトを前記第１のトルクで締め付けた場合の前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間隔と一致する上記（１）に記載の軸受装置。

（６）前記ベアリングカラーは、前記ボルトを前記第２のトルクで締め付けた場合の前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間隔が前記ベアリングの適正予圧量に応じた長さとなる復元力を有する上記（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の軸受装置。

（７）前記ベアリングカラーの厚みは、前記ベアリングの適正予圧量に応じた厚さである上記（６）に記載の軸受装置。

（８）前記ベアリングカラーの材質は、前記ベアリングの適正予圧量に応じた材質である上記（６）に記載の軸受装置。

（９）ベアリングの予圧管理方法であって、ベアリングの軸方向の端部の一端に配設されるベアリングホルダと、前記端部の他端に配設され、ボルトにより前記ベアリングホルダと接続されるベアリングキャップとの間に、前記ベアリングを覆うベアリングカラーを配設するステップと、前記ボルトを第２のトルクで締め付けるステップとを備え、前記ベアリングカラーは、前記ボルトを第１のトルクで締め付けた場合に変形せず、前記ボルトを前記第２のトルクで締め付けた場合に弾性変形し、前記第２のトルクは、前記第１のトルクよりも大きい予圧管理方法。
もちろん、この限りではない。

最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１：軸受装置
２：ベアリング
３：ベアリングホルダ
４：ベアリングキャップ
５：ボルト
６：ベアリングカラー
７：シム
ｇ：間隙

Claims

ベアリングを備えた軸受装置であって、
ベアリングの軸方向の端部の一端に配設されるベアリングホルダと、
前記端部の他端に配設され、ボルトにより前記ベアリングホルダと接続されるベアリングキャップと、
前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間に配設され、前記ベアリングを覆うベアリングカラーと
を備え、
前記ベアリングカラーは、前記ボルトを第１のトルクで締め付けた場合に変形せず、前記ボルトを第２のトルクで締め付けた場合に弾性変形し、
前記第２のトルクは、前記第１のトルクよりも大きい
軸受装置。
前記第２のトルクは、工具を用いて締め付け可能な規定トルクである
請求項１に記載の軸受装置。
前記第１のトルクは、前記ベアリングホルダと、前記ベアリングと、前記ベアリングキャップとを仮止めする、前記ベアリングへの予圧が略０となるトルクであり、
前記第２のトルクは、前記ボルトに応じた標準締め付けトルク以上最高締め付けトルク以下の範囲内の規定トルクである
請求項１に記載の軸受装置。
前記ベアリングカラーの前記軸方向の長さは、前記ボルトを前記第１のトルクで締め付けた場合の前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間隔と一致する
請求項１に記載の軸受装置。
前記ベアリングキャップと前記ベアリングカラーとの間に配設されるシムを備え、
前記ベアリングカラーの前記軸方向の長さと、前記シムの前記軸方向の長さとの和は、前記ボルトを前記第１のトルクで締め付けた場合の前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間隔と一致する
請求項１に記載の軸受装置。
前記ベアリングカラーは、前記ボルトを前記第２のトルクで締め付けた場合の前記ベアリングホルダと前記ベアリングキャップとの間隔が前記ベアリングの適正予圧量に応じた長さとなる復元力を有する
請求項１に記載の軸受装置。
前記ベアリングカラーの厚みは、前記ベアリングの適正予圧量に応じた厚さである
請求項６に記載の軸受装置。
前記ベアリングカラーの材質は、前記ベアリングの適正予圧量に応じた材質である
請求項６に記載の軸受装置。
ベアリングの予圧管理方法であって、
ベアリングの軸方向の端部の一端に配設されるベアリングホルダと、前記端部の他端に配設され、ボルトにより前記ベアリングホルダと接続されるベアリングキャップとの間に、前記ベアリングを覆うベアリングカラーを配設するステップと、
前記ボルトを第２のトルクで締め付けるステップと
を備え、
前記ベアリングカラーは、前記ボルトを第１のトルクで締め付けた場合に変形せず、前記ボルトを前記第２のトルクで締め付けた場合に弾性変形し、
前記第２のトルクは、前記第１のトルクよりも大きい
予圧管理方法。