JP2011085173A - Spherical bearing - Google Patents

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Takaki Okawara
恭樹 大川原
Shigeki Shindo
繁樹 進藤
Eiji Nishi
英二 西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spherical bearing having improved durability for actualizing smooth tilting movement and/or rotating movement of a spherical body. <P>SOLUTION: The spherical bearing includes the spherical body 12 having a shaft 11, and a housing 14 having a cavity part 13 having an opening portion 13a for rotatably storing the spherical body 12 in the state of protruding the shaft 11 to the outside. The moving distance of a center O of the spherical body stored in the cavity part of the housing is limited within 1% of the diameter of the spherical body. When resting, the spherical body contacts an inner face 13c of the cavity part 13 in one annular band 15 whose diameter is smaller than the diameter of the spherical body, on the surface of the spherical body. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、三次元位置決め装置あるいは産業用ロボットの部品として有利に用いられる球面軸受に関する。   The present invention relates to a spherical bearing that is advantageously used as a part of a three-dimensional positioning device or an industrial robot.

球面軸受は、三次元位置決め装置のステージあるいは産業用ロボットのアームと、各々の駆動装置との間に接続され、ステージやアームを多自由度で移動するために用いられている。   The spherical bearing is connected between a stage of a three-dimensional positioning device or an arm of an industrial robot and each driving device, and is used to move the stage and the arm with multiple degrees of freedom.

球面軸受は、軸体を備えた球体と、この軸体を外部に突き出させた状態で球体を回転可能に収容する開口部を持つ空洞部を有するハウジングとから構成される。球面軸受は、その軸体を球体と共に傾斜移動あるいは回転移動させることができ、この軸体に接続された各種機械部品（例えば、前記の産業用ロボットのアーム）の多自由度での移動を実現する。   The spherical bearing is composed of a sphere provided with a shaft body and a housing having a hollow portion having an opening that rotatably accommodates the sphere with the shaft body protruding outward. Spherical bearings can tilt or rotate their shafts together with the spheres, and realize the movement of various mechanical parts connected to this shaft (for example, the arm of the industrial robot) with multiple degrees of freedom. To do.

球面軸受には、球体がハウジングの内部に複数個の小球を介して嵌め合わされたものと、このような小球を介することなく球体がハウジングの内部に嵌め合わされたもの（球面滑り軸受と呼ばれることもある）とが知られている。前者の球面軸受には、前記の各小球を保持する保持器（リテーナ）を備えるものも知られている。後者の球面軸受には、金属製のハウジングを用いたものと、球体との摩擦を低減するためハウジングの内面に樹脂ライナを設けたものとが知られている。また、球面軸受の上記軸体を球体から取り外し可能に構成することも知られている。   In spherical bearings, a sphere is fitted inside the housing via a plurality of small spheres, and a sphere is fitted inside the housing without such a small sphere (called a spherical plain bearing). It is also known). The former spherical bearing is also known to include a retainer that retains the small balls. As the latter spherical bearing, there are known those using a metal housing and those having a resin liner on the inner surface of the housing in order to reduce friction with a sphere. It is also known that the shaft body of the spherical bearing is configured to be removable from the sphere.

前記の小球を備える球面軸受は、球体がハウジングの内部に複数個の球体を介して緊密に支持されるため、軸体を高精度で傾斜移動及び／又は回転移動させることができるものの、その構成が複雑であるため小型化することが難しい。前記の金属製のハウジングを用いた球面軸受は、その小型化は容易であるものの、ハウジングと球体との間に微小な間隙を設けないと、ハウジングとの摩擦により球体の傾斜移動及び／又は回転移動が妨げられる。そして、これを回避するためハウジングと球体との間に設けられた微小な間隙が、軸体の傾斜移動及び／又は回転移動の精度を低下させる原因となっている。そして前記の樹脂ライナを備える球面軸受は、球体と樹脂ライナとが密着するため、球体を比較的に高い精度で傾斜移動及び／又は回転移動させることができるものの、ハウジングの内面（曲面）に樹脂ライナを設けることに手間がかかり、また長期間での使用により樹脂ライナが摩耗して耐久性に問題を生じることもある。   In the spherical bearing having the small sphere, since the sphere is tightly supported inside the housing via the plurality of spheres, the shaft body can be inclined and / or rotated with high accuracy. It is difficult to reduce the size because the structure is complicated. The spherical bearing using the metal housing described above is easy to downsize, but if a minute gap is not provided between the housing and the sphere, the spherical ball is moved and / or rotated by friction with the housing. Movement is hindered. In order to avoid this, a minute gap provided between the housing and the sphere causes the tilting movement and / or rotational movement of the shaft body to decrease. The spherical bearing provided with the resin liner described above allows the sphere and the resin liner to be in close contact with each other, so that the sphere can be tilted and / or rotated with relatively high accuracy, but the resin is applied to the inner surface (curved surface) of the housing. Providing the liner takes time, and long-term use may cause wear of the resin liner and cause problems in durability.

特許文献１には、中央に軸体の取り付けが可能な透孔（ボア）を持つ球体（ボール）と、この球体を回転可能に収容する空洞部を有するハウジングとを備える球面軸受（前記の金属製のハウジングを用いた球面軸受に相当する）が開示されている。   Patent Document 1 discloses a spherical bearing (the above-mentioned metal) including a sphere (ball) having a through hole (bore) to which a shaft body can be attached in the center and a housing having a hollow portion that rotatably accommodates the sphere. (Corresponding to a spherical bearing using a manufactured housing).

この球面軸受の球体は、ハウジングの内面の一対の環状の軸受面により支持される。   The spherical bearing sphere is supported by a pair of annular bearing surfaces on the inner surface of the housing.

特開２００６−５７８４２号公報（第１図）JP 2006-57842 A (FIG. 1)

特許文献１の球面軸受は、球体がハウジングの一対の環状の軸受面に挟まれて接触支持された構成を有している。このため球体の中心位置が殆ど変動することはない。従って、球体の高精度での傾斜移動及び／又は回転移動が実現される。しかしながら、この球体には、ハウジングから上記各軸受面を介して予圧が付与される。このため、球体と各軸受面との摩擦により、球体の円滑な傾斜移動及び／又は回転移動が妨げられる場合がある。また、上記摩擦により球体及び各軸受面の各々に摩耗を生じて、球面軸受の耐久性が低下する恐れもある。   The spherical bearing of Patent Document 1 has a configuration in which a spherical body is sandwiched and supported between a pair of annular bearing surfaces of a housing. For this reason, the center position of the sphere hardly fluctuates. Therefore, the inclination movement and / or rotation movement of the sphere with high accuracy is realized. However, a preload is applied to the sphere from the housing through the bearing surfaces. For this reason, the smooth inclination movement and / or rotation movement of the sphere may be hindered by the friction between the sphere and each bearing surface. In addition, the friction may cause wear on each of the spherical body and each bearing surface, which may reduce the durability of the spherical bearing.

本発明の課題は、耐久性に優れ、そして球体を円滑に傾斜移動及び／又は回転移動させることができる球面軸受を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a spherical bearing that is excellent in durability and that can smoothly tilt and / or rotate a sphere.

本発明は、軸体を備えた球体及び軸体を外部に突き出させた状態で球体を回転可能に収容する開口部を持つ空洞部を有するハウジングを含む球面軸受であって、上記ハウジングの空洞部に収容された上記球体の中心の移動距離が上記球体の直径の１％以内に制限されており、かつ上記球体が、その静止時において、球体表面上の球体の直径よりも小さい直径を持つ一本の環状帯域にて上記空洞部の内面と接触していることを特徴とする球面軸受にある。   The present invention provides a spherical bearing including a spherical body including a shaft body and a housing having a hollow portion having an opening that rotatably accommodates the spherical body in a state in which the shaft body protrudes to the outside. The movement distance of the center of the sphere accommodated in the sphere is limited to within 1% of the diameter of the sphere, and the sphere has a diameter smaller than the diameter of the sphere on the sphere surface when the sphere is stationary. The spherical bearing is characterized in that the annular zone of the book is in contact with the inner surface of the cavity.

本発明の球面軸受の好ましい態様は、次の通りである。
（１）上記球体の環状帯域の幅が、球体の直径の１０％以内である。
（２）ハウジングが互いに結合された上側ハウジング部材と下側ハウジング部材とからなる。
（３）球体とハウジングのいずれもが金属製である。 Preferred embodiments of the spherical bearing of the present invention are as follows.
(1) The width of the annular zone of the sphere is within 10% of the diameter of the sphere.
(2) The housing includes an upper housing member and a lower housing member that are coupled to each other.
(3) Both the sphere and the housing are made of metal.

本発明の球面軸受は、球体がその表面上の球体の直径よりも小さい直径を持つ一本の環状帯域にてハウジングの内面に接触し、これにより球体とハウジングとの摩擦が低減されているため、優れた耐久性を示し、そして球体の円滑な傾斜移動及び／又は回転移動を実現する。   In the spherical bearing of the present invention, the sphere is in contact with the inner surface of the housing in a single annular zone having a diameter smaller than the diameter of the sphere on the surface, thereby reducing friction between the sphere and the housing. Exhibit excellent durability and achieve smooth tilting and / or rotational movement of the sphere.

本発明の球面軸受の構成例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structural example of the spherical bearing of this invention. 図１の球面軸受１０をハウジング１４と球体１２との間隔を実際よりも大きな寸法で記入した状態で示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the spherical bearing 10 of FIG. 1 in the state which filled in the space | interval of the housing 14 and the spherical body 12 with the dimension larger than actual. 図２の球面軸受１０をその上下の向きを逆向きにして配置した状態で示す概念図である。It is a conceptual diagram shown in the state which has arrange | positioned the spherical bearing 10 of FIG. 2 with the up-down direction reversed. 図１の球面軸受１０をその球体１２に図の下側の方向に荷重が付与された状態で示す拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view showing the spherical bearing 10 of FIG. 1 in a state in which a load is applied to the spherical body 12 in the lower direction of the figure. 図１の球面軸受１０をその球体１２に図の上側の方向に荷重が付与された状態で示す拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view showing the spherical bearing 10 of FIG. 1 in a state in which a load is applied to the spherical body 12 in the upper direction of the figure. 本発明の球面軸受の別の構成例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows another structural example of the spherical bearing of this invention. 本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows another structural example of the spherical bearing of this invention.

本発明の球面軸受を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の球面軸受の構成例を示す部分断面図である。   The spherical bearing of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of a spherical bearing of the present invention.

図１の球面軸受１０は、軸体１１を備えた球体１２及び軸体１１を外部に突き出させた状態で球体を回転可能に収容する開口部１３ａを持つ空洞部１３を有するハウジング１４から構成されている。そして球面軸受１０は、ハウジング１４の空洞部１３に収容された球体１２の中心Ｏの移動距離が球体１２の直径の１％以内に制限されており、かつ球体１２が、その静止時において、球体１２の表面上の球体１２の直径よりも小さい直径を持つ一本の環状帯域１５にて空洞部１３の内面１３ｃと接触していることに主な特徴がある。   The spherical bearing 10 in FIG. 1 includes a spherical body 12 having a shaft body 11 and a housing 14 having a hollow portion 13 having an opening 13a that rotatably accommodates the spherical body with the shaft body 11 protruding outward. ing. In the spherical bearing 10, the moving distance of the center O of the sphere 12 accommodated in the hollow portion 13 of the housing 14 is limited to 1% or less of the diameter of the sphere 12, and the sphere 12 is in a sphere when it is stationary. The main feature is that one annular zone 15 having a diameter smaller than the diameter of the sphere 12 on the surface of 12 is in contact with the inner surface 13 c of the cavity 13.

球面軸受１０の球体１２の中心Ｏの位置が移動すると、この球体１２に接続された軸体１１の傾斜移動及び又は回転移動の精度が低下する。このため、実用上、球面軸受１０では、ハウジング１４の空洞部１３のサイズあるいは形状の調節により、空洞部１３に収容された球体１２の中心Ｏの移動距離が、球体１２の直径の１％以内（好ましくは０．５％以内）に制限される。   When the position of the center O of the spherical body 12 of the spherical bearing 10 moves, the accuracy of the tilting movement and / or the rotational movement of the shaft body 11 connected to the spherical body 12 decreases. Therefore, in practice, in the spherical bearing 10, the movement distance of the center O of the sphere 12 accommodated in the cavity 13 is within 1% of the diameter of the sphere 12 by adjusting the size or shape of the cavity 13 of the housing 14. (Preferably within 0.5%).

以下では、球面軸受１０の球体１２とハウジング１４の空洞部１３の内面１３ｃとの接触状態の理解を容易とするため、図１の球面軸受１０をハウジング１４と球体１２との間隔を実際よりも大きな寸法で記入した状態で示す概念図を参照して説明を行なう。   In the following, in order to facilitate understanding of the contact state between the spherical body 12 of the spherical bearing 10 and the inner surface 13c of the hollow portion 13 of the housing 14, the distance between the housing 14 and the spherical body 12 of the spherical bearing 10 of FIG. The description will be given with reference to a conceptual diagram shown in a large size.

例えば、図２に示すように球面軸受１０がハウジング１４の開口部１３ａを上側にして配置されている場合、球体１２は、その静止時において、球体１２の表面上の球体１２の直径よりも小さい直径を持つ一本の環状帯域１５にて空洞部１３の内面１３ｃと接触する。この際、球体１２の表面の環状帯域１５以外の表面領域は、空洞部１３の内面１３ｃに接触することはない。   For example, as shown in FIG. 2, when the spherical bearing 10 is disposed with the opening 13 a of the housing 14 on the upper side, the sphere 12 is smaller than the diameter of the sphere 12 on the surface of the sphere 12 when the sphere 12 is stationary. One annular zone 15 having a diameter contacts the inner surface 13c of the cavity 13. At this time, the surface region other than the annular zone 15 on the surface of the sphere 12 does not contact the inner surface 13 c of the cavity portion 13.

そして、この球体１２にハウジング１４から予圧が付与されることはないため、球体１２の環状帯域１５と空洞部１３の内面１３ｃとの摩擦が低減される。従って、球体１２は、一本の環状帯域１５にて空洞部１３の内面１３ｃに支持された状態で円滑に傾斜移動及び／又は回転移動することができる。また上記摩擦による球体１２の環状帯域１５及び空洞部１３の内面１３ｃの各々の摩耗が抑制されるため、球面軸受１０の耐久性が向上する。   Since no preload is applied to the sphere 12 from the housing 14, friction between the annular zone 15 of the sphere 12 and the inner surface 13 c of the cavity 13 is reduced. Accordingly, the spherical body 12 can smoothly tilt and / or rotate while being supported by the inner surface 13 c of the cavity portion 13 by the single annular zone 15. Further, the wear of the annular zone 15 of the spherical body 12 and the inner surface 13c of the hollow portion 13 due to the friction is suppressed, so that the durability of the spherical bearing 10 is improved.

その一方で、図３に示すように球面軸受１０がハウジング１４の上記開口部１３ａを下側にして配置されている場合もまた、球体１２は、その静止時において、球体１２の表面上の球体１２の直径よりも小さい直径を持つ一本の環状帯域１６にて空洞部１３の内面１３ｃと接触する。この際、球体１２の表面の環状帯域１６以外の表面領域は、空洞部１３の内面１３ｃに接触することはない。   On the other hand, when the spherical bearing 10 is arranged with the opening 13a of the housing 14 on the lower side as shown in FIG. 3, the sphere 12 is a sphere on the surface of the sphere 12 when it is stationary. A single annular zone 16 having a diameter smaller than 12 is in contact with the inner surface 13 c of the cavity 13. At this time, the surface region other than the annular zone 16 on the surface of the sphere 12 does not contact the inner surface 13 c of the cavity portion 13.

すなわち、球面軸受１０は、その球体１２が、静止時において、球体１２の一本のみの環状帯域にてハウジング１４の空洞部１３の内面１３ｃに接触するように構成されている。   That is, the spherical bearing 10 is configured such that the spherical body 12 contacts the inner surface 13c of the hollow portion 13 of the housing 14 in only one annular zone of the spherical body 12 when stationary.

通常、球面軸受１０の球体１２（すなわち軸体１１）には、上下の何れかの方向に荷重（あるいは上下の何れかの方向の荷重成分を有する荷重）が付与される。   Usually, a load (or a load having a load component in any one of the upper and lower directions) is applied to the spherical body 12 of the spherical bearing 10 (that is, the shaft body 11).

図４は、図１の球面軸受１０をその球体１２に図の下側の方向に荷重が付与された状態で示す拡大図である。球体１２は、一本の環状帯域１５にて空洞部１３の内面１３ｃと接触する。この際、球体１２の表面の前記環状帯域１５以外の表面領域は、空洞部１３の内面１３ｃに接触することはない。   FIG. 4 is an enlarged view showing the spherical bearing 10 of FIG. 1 in a state where a load is applied to the spherical body 12 in the lower direction of the figure. The sphere 12 is in contact with the inner surface 13 c of the cavity 13 in one annular zone 15. At this time, the surface region other than the annular zone 15 on the surface of the sphere 12 does not contact the inner surface 13 c of the cavity portion 13.

図５は、図１の球面軸受１０をその球体１２に図の上側の方向に荷重が付与された状態で示す拡大図である。球体１２は、一本の環状帯域１６にて空洞部１３の内面１３ｃと接触する。この際、球体１２の表面の前記環状帯域１６以外の表面領域は、空洞部１３の内面１３ｃに接触することはない。   FIG. 5 is an enlarged view showing the spherical bearing 10 of FIG. 1 in a state where a load is applied to the spherical body 12 in the upper direction of the figure. The sphere 12 is in contact with the inner surface 13 c of the cavity 13 in one annular zone 16. At this time, the surface region other than the annular zone 16 on the surface of the sphere 12 does not contact the inner surface 13 c of the cavity portion 13.

このように、球面軸受１０は、上下の何れの方向に荷重が付与された際にも、球体１２が一本のみの環状帯域にてハウジング１４の空洞部１３の内面１３ｃと接触するように構成されている。   As described above, the spherical bearing 10 is configured such that the spherical body 12 contacts the inner surface 13c of the hollow portion 13 of the housing 14 in only one annular zone when a load is applied in any of the upper and lower directions. Has been.

球体１２の環状帯域１５、１６の各々の幅は、球体１２の直径の１０％以内であることが好ましく、５％以内であることが更に好ましい。これにより、球体１２の各環状帯域と空洞部１３の内面１３ｃとの摩擦が低減されるため、球体１２の更に円滑な傾斜移動及び／又は回転移動が実現される。   The width of each of the annular zones 15 and 16 of the sphere 12 is preferably within 10% of the diameter of the sphere 12, and more preferably within 5%. Thereby, since the friction between each annular zone of the sphere 12 and the inner surface 13c of the cavity 13 is reduced, a smoother and / or rotational movement of the sphere 12 is realized.

ハウジングを空洞部の中心軸に沿って切断した断面において、ハウジングの空洞部の内面上で、球体の各環状帯域と接触する表面領域は、球体よりも大きな曲率半径を有する曲線あるいは直線により形成されていることが好ましい。但し、前記曲線は、ハウジングの空洞部の内面を凹面とするものである。これにより、球体の各環状帯域が極めて細い幅（理論的には線）に設定されるため、球体とハウジングとの接触面積が極めて小さくなり、両者の摩擦が極めて低減される。   In the cross-section of the housing cut along the central axis of the cavity, the surface area that contacts each annular zone of the sphere on the inner surface of the housing cavity is formed by a curve or straight line having a larger radius of curvature than the sphere. It is preferable. However, the curve has a concave surface on the inner surface of the hollow portion of the housing. Thereby, since each annular zone of the sphere is set to an extremely narrow width (theoretically a line), the contact area between the sphere and the housing becomes extremely small, and the friction between them is extremely reduced.

ハウジングの空洞部の内面の形状の設定が容易になるため、この内面の全体が、球体よりも大きな曲率半径を有する曲線あるいは直線により形成されていることが更に好ましい。   Since it is easy to set the shape of the inner surface of the hollow portion of the housing, it is more preferable that the entire inner surface is formed by a curve or a straight line having a larger radius of curvature than the sphere.

図１に示すように、ハウジング１４は、互いに結合された上側ハウジング部材１４ａと下側ハウジング部材１４ｂとから構成されていることが好ましい。これにより、ハウジング１４を、例えば、切削加工や研削加工などによって簡単に且つ高精度で作製することが可能になる。   As shown in FIG. 1, the housing 14 is preferably composed of an upper housing member 14a and a lower housing member 14b that are coupled to each other. Thereby, it becomes possible to produce the housing 14 easily and with high accuracy by, for example, cutting or grinding.

また、上側ハウジング部材１４ａと下側ハウジング１４ｂとの接触面を平面研磨することにより、研磨の前と比較して球体１２の中心Ｏの上下方向への移動距離を微小な距離にて精密に短縮することができる。また、これと同時に球体１２とハウジング１４とのクリアランスを極僅かに小さく設定することができる。この平面研磨を繰り返して行なうという簡単な操作により、球体１２の中心Ｏの移動距離を極めて微小な距離に調節して、極めて高精度での球体の傾斜移動及び／又は回転移動を実現することができる。   Further, by polishing the contact surface between the upper housing member 14a and the lower housing 14b, the moving distance in the vertical direction of the center O of the sphere 12 is precisely reduced by a minute distance compared to before polishing. can do. At the same time, the clearance between the sphere 12 and the housing 14 can be set extremely small. By a simple operation of repeatedly performing this surface polishing, the moving distance of the center O of the sphere 12 can be adjusted to a very small distance, and the sphere can be tilted and / or rotated with extremely high accuracy. it can.

そして、ハウジング１４をその空洞部１３の中心軸ｃに沿って切断した断面において、上側ハウジング部材１４ａの内面の上記中心軸ｃを挟んで対向する表面領域の各々（すなわち図にて中心軸ｃの左右の各々の側に位置する表面領域）が、上側ハウジング部材１４ａよりも下側の位置に中心を持つ、上記球体１２の半径よりも大きな半径を有する円弧の形状にあり、そして両者の表面領域の円弧の中心Ｏ1、Ｏ2が互いに異なる位置にあることが好ましい。 Then, in a cross section of the housing 14 cut along the central axis c of the hollow portion 13, each of the surface regions facing the central axis c on the inner surface of the upper housing member 14 a (that is, the central axis c in the figure). The surface regions located on the left and right sides) are in the shape of an arc having a radius greater than the radius of the sphere 12 centered at a position below the upper housing member 14a, and both surface regions The arc centers O 1 and O 2 are preferably located at different positions.

同様に、下側ハウジング部材１４ｂの内面の上記中心軸ｃを挟んで対向する表面領域の各々が、下側ハウジング部材１４ｂよりも上側の位置に中心を持つ、上記球体１２の半径よりも大きな半径を有する円弧の形状にあり、そして両者の表面領域の円弧の中心Ｏ3、Ｏ4が互いに異なる位置にあることが好ましい。 Similarly, each of the surface regions facing each other across the central axis c of the inner surface of the lower housing member 14b has a center at a position above the lower housing member 14b and a radius larger than the radius of the sphere 12 It is preferable that the arc centers O 3 and O 4 of the surface regions of the two are located at different positions.

上側ハウジング部材１４ａと下側ハウジング１４ｂとの両者が、それぞれ上記条件を満足することが更に好ましい。   It is further preferable that both the upper housing member 14a and the lower housing 14b satisfy the above conditions.

これにより、球体１２の環状帯域１５、１６の各々を極めて細い幅（理論的には線）に設定することが可能になる。これと同時に、ハウジング１４の空洞部１３の内面１３ｃを、内面１３ｃの形状と対応する形状の研磨具により研磨して形成する場合に、この研磨具の形状の設定が容易になる。更には、ハウジング１４の空洞部１３の内面１３ｃの形状を、例えば、形状測定器での測定により得られた半径の値に基づいて十分に精密な形状に管理することができる。   As a result, each of the annular zones 15 and 16 of the sphere 12 can be set to an extremely narrow width (in theory, a line). At the same time, when the inner surface 13c of the cavity 13 of the housing 14 is formed by polishing with a polishing tool having a shape corresponding to the shape of the inner surface 13c, the shape of the polishing tool can be easily set. Furthermore, the shape of the inner surface 13c of the hollow portion 13 of the housing 14 can be managed to a sufficiently precise shape based on, for example, the value of the radius obtained by measurement with a shape measuring instrument.

本発明の球面軸受においては、球体１２とハウジング１４のいずれもが金属製（代表例、鋼）であることが好ましい。これにより球面軸受１０の剛性が高くなるとともに、球体１２に大きな荷重が付与された際にも、球体１２とハウジング１４との接触面積の増加が抑制されるため、球体１２を円滑に傾斜移動及び／又は回転移動させることができる。   In the spherical bearing of the present invention, it is preferable that both the sphere 12 and the housing 14 are made of metal (typical example, steel). As a result, the rigidity of the spherical bearing 10 is increased, and an increase in the contact area between the sphere 12 and the housing 14 is suppressed even when a large load is applied to the sphere 12. And / or rotational movement.

また、軸体１１を球体１２から取り外し可能に構成することもできる。この軸体１１として、各種機械部品（例えば、前記の産業用ロボットのアーム）が備える軸体を用いることもできる。   Further, the shaft body 11 can be configured to be removable from the sphere 12. As the shaft body 11, a shaft body included in various machine parts (for example, the arm of the industrial robot) can be used.

球体は、上下の各々に軸体を備えていてもよい。なお、球体が上下の一方にのみ軸体を備えている場合には、空洞部の前記軸体の側とは逆側に開口部（例えば、図１の球面軸受では、開口部１３ｂ）を設けなくてもよい。   The sphere may have a shaft on each of the upper and lower sides. When the sphere has a shaft on only one of the upper and lower sides, an opening (for example, the opening 13b in the spherical bearing of FIG. 1) is provided on the opposite side of the hollow from the shaft. It does not have to be.

図６は、本発明の球面軸受の別の構成例を示す部分断面図である。図６の球面軸受６０においても、球体１２は、その静止時において、球体１２の表面上の球体１２の直径よりも小さい直径を持つ一本の環状帯域６５にてハウジング６４の空洞部６３の内面６３ｃと接触している。球体１２の環状帯域６５以外の表面領域と空洞部６３の内面６３ｃとの間には間隙が形成されているが、この間隙は球体１２の中心の移動距離を１０μｍ程度に制限する極めて狭い間隙であるため図面には現れていない。   FIG. 6 is a partial sectional view showing another configuration example of the spherical bearing of the present invention. Also in the spherical bearing 60 of FIG. 6, when the sphere 12 is stationary, the inner surface of the cavity 63 of the housing 64 is formed by a single annular zone 65 having a diameter smaller than the diameter of the sphere 12 on the surface of the sphere 12. It is in contact with 63c. A gap is formed between the surface region other than the annular zone 65 of the sphere 12 and the inner surface 63c of the cavity 63. This gap is an extremely narrow gap that limits the moving distance of the center of the sphere 12 to about 10 μm. Therefore, it does not appear in the drawing.

球面軸受６０では、空洞部６３の開口部６３ａ、６３ｂの各々に、孔部６６ａ、６６ｂが接続している。上側の孔部６６ａは、軸体１１を大きな角度にて傾斜移動可能とするために設けられている。下側の孔部６６ｂは、空洞部６３の内面６３ｃの機械加工を容易とするために形成されていて、この孔部６６ｂの下端部には、安全のための面取り６４ｃが施されている。   In the spherical bearing 60, holes 66a and 66b are connected to the openings 63a and 63b of the cavity 63, respectively. The upper hole portion 66a is provided so that the shaft body 11 can be inclined and moved at a large angle. The lower hole 66b is formed to facilitate machining of the inner surface 63c of the cavity 63, and a chamfer 64c for safety is applied to the lower end of the hole 66b.

本発明の球面軸受では、例えば、前記の図２に示すように、球体１２が環状帯域１５にて空洞部１３の内面１３ｃに接触することを可能とするため、空洞部１３の内面１３ｃの直径は、環状帯域１５の下方（開口部１３ｂの側）に向かって次第に小さくなるように設定される。同様に、図３に示すように、空洞部１３の内面１３ｃの直径は、環状体帯域１６の下方（開口部１３ａの側）に向かって次第に小さくなるように設定される。   In the spherical bearing of the present invention, for example, as shown in FIG. 2, the spherical body 12 can contact the inner surface 13c of the cavity portion 13 in the annular zone 15, so that the diameter of the inner surface 13c of the cavity portion 13 is increased. Is set so as to gradually decrease toward the lower side of the annular zone 15 (on the opening 13b side). Similarly, as shown in FIG. 3, the diameter of the inner surface 13 c of the cavity portion 13 is set so as to gradually decrease toward the lower side of the annular body band 16 (on the opening portion 13 a side).

そして、図６の球面軸受６０のように、例えば、空洞部６３の上下の開口部６３ａ、６３ｂの各々に孔部６６ａ、６６ｂが接続されているような場合には、空洞部６３の内面６３ｃの前記直径の減少が最初に停止する位置が空洞部６３の端部である。従って、図６の球面軸受６０の空洞部６３とは、前記開口部６３ａと開口部６３ｂとの間の空間部を意味する。そして、図１の球面軸受１０の空洞部１３とは、開口部１３ａと開口部１３ｂとの間の空間部を意味する。   Then, as in the spherical bearing 60 of FIG. 6, for example, when the holes 66a and 66b are connected to the upper and lower openings 63a and 63b of the cavity 63, the inner surface 63c of the cavity 63 is provided. The position where the decrease in the diameter first stops is the end of the cavity 63. Therefore, the cavity 63 of the spherical bearing 60 in FIG. 6 means a space between the opening 63a and the opening 63b. And the hollow part 13 of the spherical bearing 10 of FIG. 1 means the space part between the opening part 13a and the opening part 13b.

なお、例えば、図２に示す球体１２が空洞部１３の開口部１３ｂの下端部に接触すると、この下端部の凸面に球体が接触して摩耗による損傷（例、球体の表面の傷付きなど）を生じ易くなる。これを防止するため、球体１２の環状帯域１５は、空洞部１３の開口部１３ｂの端面２３ｂから、この端面２３ｂに垂直な方向にて空洞部１３の長さ（開口部１３ａと開口部１３ｂとの距離）の４／１００以内の領域には位置していないことが好ましい。同様に、図３に示す球体１２の環状帯域１６は、空洞部１３の開口部１３ａの端面２３ａから、この端面２３ａに垂直な方向にて空洞部１３の長さの４／１００以内の領域に位置していないことが好ましい。   For example, when the sphere 12 shown in FIG. 2 comes into contact with the lower end of the opening 13b of the cavity 13, the sphere comes into contact with the convex surface of the lower end and damage due to wear (eg, scratches on the surface of the sphere). Is likely to occur. In order to prevent this, the annular zone 15 of the sphere 12 is formed from the end face 23b of the opening 13b of the cavity 13 to the length of the cavity 13 in the direction perpendicular to the end face 23b (the opening 13a and the opening 13b). It is preferable that it is not located in a region within 4/100 of the distance. Similarly, the annular zone 16 of the sphere 12 shown in FIG. 3 extends from the end face 23a of the opening 13a of the cavity 13 to a region within 4/100 of the length of the cavity 13 in the direction perpendicular to the end face 23a. Preferably it is not located.

図７は、本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す部分断面図である。図７の球面軸受７０は、ハウジング７４をその空洞部７３の中心軸に沿って切断した断面において、ハウジング７４の空洞部７３の内面７３ｃが直線から形成されていること以外は図１の球面軸受１０と同様である。すなわち、上側ハウジング部材７４ａ及び下側ハウジング部材７４ｂの各々は、その内面の全体が円錐台の形状に設定されている。   FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing still another configuration example of the spherical bearing of the present invention. The spherical bearing 70 of FIG. 7 is the same as the spherical bearing of FIG. 1 except that the inner surface 73c of the cavity 73 of the housing 74 is formed from a straight line in the cross section of the housing 74 cut along the central axis of the cavity 73. 10 is the same. That is, the entire inner surface of each of the upper housing member 74a and the lower housing member 74b is set in the shape of a truncated cone.

１０ 球面軸受
１１ 軸体
１２ 球体
１３ 空洞部
１３ａ、１３ｂ 開口部
１３ｃ ハウジングの空洞部の内面
１４ ハウジング
１４ａ 上側ハウジング部材
１４ｂ 下側ハウジング部材
１５、１６ 環状帯域
２３ａ、２３ｂ 空洞部の開口部の端面
６０ 球面軸受
６３ 空洞部
６３ａ、６３ｂ 開口部
６３ｃ ハウジングの空洞部の内面
６４ ハウジング
６４ａ 上側ハウジング部材
６４ｂ 下側ハウジング部材
６４ｃ 面取り
６５ 環状帯域
６６ａ、６６ｂ 孔部
７０ 球面軸受
７３ 空洞部
７３ａ、７３ｂ 開口部
７３ｃ ハウジングの空洞部の内面
７４ ハウジング
７４ａ 上側ハウジング部材
７４ｂ 下側ハウジング部材
７５ 環状帯域
ｃ ハウジングの空洞部の中心軸
Ｏ 球体の中心
Ｏ1、Ｏ2、Ｏ3、Ｏ4 円弧の中心 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spherical bearing 11 Shaft body 12 Sphere body 13 Cavity part 13a, 13b Opening part 13c Inner surface of the cavity part of the housing 14 Housing 14a Upper housing member 14b Lower housing member 15, 16 Annular zone | bands 23a, 23b End surface 60 of a cavity part opening part Spherical bearing 63 Cavity 63a, 63b Opening 63c Inner surface of housing cavity 64 Housing 64a Upper housing member 64b Lower housing member 64c Chamfer 65 Circular band 66a, 66b Hole 70 Spherical bearing 73 Cavity 73a, 73b Opening 73c Inner surface of housing cavity 74 Housing 74a Upper housing member 74b Lower housing member 75 Annular zone c Center axis of housing cavity O Center of sphere O 1 , O 2 , O 3 , O 4 arc center

Claims (4)

軸体を備えた球体及び軸体を外部に突き出させた状態で球体を回転可能に収容する開口部を持つ空洞部を有するハウジングを含む球面軸受であって、上記ハウジングの空洞部に収容された上記球体の中心の移動距離が上記球体の直径の１％以内に制限されており、かつ該球体が、その静止時において、該球体表面上の球体の直径よりも小さい直径を持つ一本の環状帯域にて該空洞部の内面と接触していることを特徴とする球面軸受。   A spherical bearing including a spherical body having a shaft body and a housing having a hollow portion having an opening that rotatably accommodates the spherical body in a state in which the shaft body protrudes to the outside, and is accommodated in the hollow portion of the housing. A moving distance of the center of the sphere is limited to within 1% of the diameter of the sphere, and the sphere is a single ring having a diameter smaller than the diameter of the sphere on the sphere surface when the sphere is stationary. A spherical bearing which is in contact with the inner surface of the cavity in a band. 上記球体の環状帯域の幅が、球体の直径の１０％以内である請求項１に記載の球面軸受。   The spherical bearing according to claim 1, wherein the width of the annular zone of the sphere is within 10% of the diameter of the sphere. ハウジングが互いに結合された上側ハウジング部材と下側ハウジング部材とからなる請求項１もしくは２に記載の球面軸受。   The spherical bearing according to claim 1 or 2, wherein the housing includes an upper housing member and a lower housing member, which are coupled to each other. 球体とハウジングのいずれもが金属製である請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の球面軸受。   The spherical bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein both the sphere and the housing are made of metal.
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