JP2008051206A - アンギュラ玉軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】外輪のカウンタ部側に十分な空きスペースを確保でき、かつ、外輪を分離したアセンブリ状態で、ボールが内輪のカウンタ部へ乗り上げて落下することのない、外輪の外径が２００ｍｍ以上の外輪分離型アンギュラ玉軸受を提供することである。
【解決手段】内輪１のカウンタ部１ｂ側で環状に連なる環状部４ａから軸受中心側に延びる複数の柱部４ｂの間に、ボール３を保持するポケット５を設けた樹脂製の冠型保持器４を用い、環状部４ａの背面側端面４ｃをぬすみのない平坦面とすることにより、保持器４が外輪２のカウンタ部２ｂ側へ張り出さないようにして、外輪２のカウンタ部２ｂ側に十分な空きスペースを確保可能とするとともに、冠型保持器４の環状部４ａの剛性を高めて、外輪２を分離したアセンブリ状態で、ボール３が内輪１のカウンタ部１ｂへ乗り上げて落下することのないようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、外輪分離型のアンギュラ玉軸受に関する。
液晶パネルや自動車車体等を搬送する搬送用ロボットに使用される減速機の主軸等を支持するアンギュラ軸受には、内輪と外輪の軌道溝間に配列されるボールが、外輪を分離したアセンブリ状態で、樹脂製の保持器によって内輪と一体に保持されるようにした、組み立て性のよい外輪分離型のものが多く採用されている。このような搬送用ロボットは、搬送されるワークの大型化に伴って減速機の主軸も大径化しており、主軸を支持するアンギュラ玉軸受の外輪の外径寸法も２００ｍｍ以上のものが増えている。
このような外輪の外径寸法が２００ｍｍ以上の外輪分離型アンギュラ玉軸受では、外輪を分離したアセンブリ状態で、保持器に保持されたボールが内輪の軌道溝からカウンタ部へ乗り上げて落下しないように、保持器として剛性の高いリング部の周面に円形のポケットを設けたリング型のものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
実開平４−７８３３１号公報
上述した搬送用ロボットの減速機は、ワークの大型化に伴って主軸が大径化しているが、減速機自体はコンパクト化が要求されている。このような減速機のコンパクト化を実現するために、図７に示すように、主軸を支持するアンギュラ玉軸受の外輪２のカウンタ部２ｂの長さを短くし、空いたスペースに他の部品Ａを組み込み可能とする設計が望まれている。
しかしながら、特許文献１に記載された外輪分離型アンギュラ軸受のように、リング型保持器２１を用いたものは、高い剛性によって、ボール３の内輪１のカウンタ部１ｂへの乗り上げは防止できるが、図７に示したように、カウンタ部２ｂの長さを短くした外輪２が組み付けられて組み立てられたときに、内輪１と外輪２の軌道溝１ａ、２ａ間に配列されたボール３の軸方向両側へ保持器２１のリング部が張り出し、外輪２のカウンタ部２ｂ側へ張り出すリング部が部品Ａと干渉する恐れがあるので、部品Ａの組み込み可能スペースが狭くなって、十分なコンパクト化を実現できない問題がある。
そこで、本発明の課題は、外輪のカウンタ部側に十分な空きスペースを確保でき、かつ、外輪を分離したアセンブリ状態で、ボールが内輪のカウンタ部へ乗り上げて落下することのない、外輪の外径が２００ｍｍ以上の外輪分離型アンギュラ玉軸受を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の軌道溝間に配列されるボールが、外輪を分離した状態で内輪と一体に樹脂製の保持器で保持される外輪分離型で、前記外輪の外径寸法が２００ｍｍ以上とされ、前記内輪の軌道溝の片側にカウンタ部が設けられたアンギュラ玉軸受において、前記樹脂製の保持器を、前記内輪のカウンタ部側で環状に連なる環状部から軸受中心側に延びる複数の柱部の間に、前記ボールを保持するポケットを設けた冠型のものとし、前記環状部の軸受中心側と反対側の背面側端面をぬすみのない平坦面とした構成を採用した。
すなわち、樹脂製の保持器を、内輪のカウンタ部側で環状に連なる環状部から軸受中心側に延びる複数の柱部の間に、ボールを保持するポケットを設けた冠型のものとすることにより、保持器が外輪のカウンタ部側へ張り出さないようにして、外輪のカウンタ部側に十分な空きスペースを確保可能とするとともに、冠型保持器の環状部の背面側端面をぬすみのない平坦面とすることにより、冠型保持器の環状部の剛性を高めて、外輪を分離したアセンブリ状態で、ボールが内輪のカウンタ部へ乗り上げて落下することのないようにした。
前記樹脂製の保持器を、ガラス繊維または炭素繊維で強化したものとすることにより、冠型保持器の環状部の剛性をより高めることができる。
本発明のアンギュラ玉軸受は、樹脂製の保持器を、内輪のカウンタ部側で環状に連なる環状部から軸受中心側に延びる複数の柱部の間に、ボールを保持するポケットを設けた冠型のものとし、環状部の軸受中心側と反対側の背面側端面をぬすみのない平坦面としたので、外輪のカウンタ部側に十分な空きスペースを確保できるとともに、外輪を分離したアセンブリ状態で、ボールが内輪のカウンタ部へ乗り上げて落下するのを防止することができる。
前記樹脂製の保持器を、ガラス繊維または炭素繊維で強化したものとすることにより、冠型保持器の環状部の剛性をより高めることができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このアンギュラ玉軸受は搬送用ロボットの減速機の主軸を支持する外輪分離型のものであり、図１に示すように、内輪１と外輪２の軌道溝１ａ、２ａ間に配列されたボール３が樹脂製の冠型保持器４で保持され、保持器４で保持したボール３を内輪１と一体にしたアセンブリ状態で、あとから外輪２を組み付けるために、外輪２の軌道溝２ａの片側に、ほとんど盛り上がりのないカウンタ部２ｂが設けられ、このカウンタ部２ｂと反対側で、内輪１の軌道溝１ａの片側にも、少し盛り上がったカウンタ部１ｂが設けられている。
前記外輪２の外径寸法は２００ｍｍ以上とされ、そのカウンタ部２ｂが短く形成されるとともに、このカウンタ部２ｂ側へ冠型保持器４は張り出していないので、外輪２のカウンタ部２ｂ側に広いスペースが空けられ、この広いスペースに他の部品Ａが組み込み可能とされている。
前記冠型保持器４は、ガラス繊維（配合率：２５体積％）で強化されたポリアミド樹脂で形成され、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、内輪１のカウンタ部１ｂ側で環状に連なる環状部４ａから軸受中心側に延びる複数の柱部４ｂの間に、ボール３を保持するポケット５が設けられ、環状部４ａの軸受中心側と反対側の背面側端面４ｃがぬすみのない平坦面とされている。
図２（ａ）、（ｂ）に示したように、環状部４ａの背面側端面４ｃを平坦面とした冠型保持器４（実施例）と、図６（ａ）、（ｂ）に示す環状部４ａの背面側端面４ｃにぬすみ４ｄを設けた従来の冠型保持器４（比較例）とを用意した。これらの実施例と比較例の冠型保持器４を、図３に示すように、上向の各ポケット５にボール３を保持した状態で、水平にした環状部４ａを円周方向の位相間隔が１８０°の２点で支持し、支持点から９０°離れた位相位置における各環状部４ａの撓み量δをハイトゲージで測定した。実施例と比較例の保持器の寸法は、いずれも、外径２４８ｍｍ、内径２２８ｍｍ、軸方向幅１５．６ｍｍとし、比較例の保持器も、実施例のものと同様に、ガラス繊維（配合率：２５体積％）で強化されたポリアミド樹脂で形成されたものとした。
上記比較例の保持器の撓み量δが３０ｍｍであったのに対して、実施例の保持器の撓み量δは、比較例の撓み量δの１／７弱の４ｍｍであった。この測定結果より、環状部にぬすみのない実施例の冠型保持器は、環状部の剛性が著しく高くなることが確認された。
上記実施例と比較例の材質と寸法の冠型保持器を用いたアンギュラ玉軸受について、図４に示すように、外輪を分離したアセンブリ状態で、内輪１のカウンタ部１ｂを下向きにしたときの冠型保持器４の撓み変形を、有限要素法を用いた数値計算によって解析し、この解析結果からボール３が内輪１のカウンタ部１ｂへ乗り上げて落下するか否かを検討した。なお、冠型保持器４を形成するガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂のヤング率は６０００ＭＰａ、ポアソン比は０．３５とした。
前記ボール３に作用する力は、図４に示したように、各ボール３と保持器４の自重による垂直下向きの重力Ｇと、内輪１から受ける斜め上向きの内輪反力Ｆと、保持器４の弾性力による水平な径方向内向きの保持器反力Ｅとからなり、内輪反力Ｆの垂直な軸方向成分Ｆｓｉｎθは重力Ｇと釣り合う。したがって、内輪反力Ｆの径方向外向き成分Ｆｃｏｓθと径方向内向きの保持器反力Ｅとを比較したときに、
Ｆｃｏｓθ＞Ｅであれば、ボール３はカウンタ部１ｂ側へ押し出され、
Ｆｃｏｓθ＝Ｅであれば、ボール３はその場から動かず、
Ｆｃｏｓθ＜Ｅであれば、ボール３は軌道溝１ａ側へ押し戻されることになる。
図５は、図４におけるボール３の径方向位置Ｘを、軌道溝１ａの底（Ｘ＝０ｍｍ）から軌道溝１ａとカウンタ部１ｂとの境界位置Ｐ（Ｘ＝１．４７ｍｍ）まで変化させたときに、上記有限要素法による数値計算で求められた、内輪反力Ｆの径方向外向き成分Ｆｃｏｓθと径方向内向きの保持器反力Ｅの値を示す。Ｆｃｏｓθの値は、実施例と比較例が同じ値となり、Ｘ＝０ｍｍの位置から徐々に大きくなる。一方、Ｅの値は実施例、比較例ともＸ＝０．３３ｍｍの辺りから生じ、ぬすみがなく剛性の高い実施例の保持器４のＥの値は急勾配で大きくなり、Ｘ＝０．４３ｍｍ辺りでＦｃｏｓθの値よりも大きくなる。したがって、実施例の保持器４を用いた場合は、ボール３はＸ＝０．４３ｍｍ辺りよりもカウンタ部１ｂ側へ移動することはなく、カウンタ部１ｂへ乗り上げる恐れもない。これに対して、ぬすみのある剛性の低い比較例の保持器４のＥの値は緩やかな勾配で大きくなり、カウンタ部１ｂとの境界位置ＰまでＦｃｏｓθの値を越えることはない。したがって、比較例の保持器４を用いた場合は、ボール３がカウンタ部１ｂに乗り上げて落下することになる。
上述した実施形態では、冠型保持器を形成する樹脂をポリアミド樹脂としてガラス繊維で強化したが、冠型保持器を形成する樹脂には、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等、任意の樹脂を用いることができ、これらを繊維強化する場合は、炭素繊維で強化することもできる。
アンギュラ玉軸受の実施形態を示す縦断面図 ａは図１の冠型保持器の部分展開平面図、ｂはａのIIb−IIb線に沿った断面図 冠型保持器の撓み測定方法を説明する正面図 外輪を分離したアセンブリ状態で冠型保持器の撓み変形を計算するモデルを説明する縦断面図 図４のモデルで計算されたボールの径方向位置とボールに作用する反力の関係を示すグラフ ａは従来の冠型保持器の部分展開平面図、ｂはａのVIb−VIb線に沿った断面図 従来のリング型保持器を用いたアンギュラ玉軸受を示す縦断面図
符号の説明
１ 内輪
２ 外輪
１ａ、２ａ 軌道溝
１ｂ、２ｂ カウンタ部
３ ボール
４ 冠型保持器
４ａ 環状部
４ｂ 柱部
４ｃ 背面側端面
５ ポケット

Claims (2)

  1. 内輪と外輪の軌道溝間に配列されるボールが、外輪を分離した状態で内輪と一体に樹脂製の保持器で保持される外輪分離型で、前記外輪の外径寸法が２００ｍｍ以上とされ、前記内輪の軌道溝の片側にカウンタ部が設けられたアンギュラ玉軸受において、前記樹脂製の保持器を、前記内輪のカウンタ部側で環状に連なる環状部から軸受中心側に延びる複数の柱部の間に、前記ボールを保持するポケットを設けた冠型のものとし、前記環状部の軸受中心側と反対側の背面側端面をぬすみのない平坦面としたことを特徴とするアンギュラ玉軸受。
  2. 前記樹脂製の保持器を、ガラス繊維または炭素繊維で強化したものとした請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。
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