(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸軌道盤（１１）と、ハウジング軌道盤（１２）と、両軌道盤（１１、１２）の軌道（１１ｂ、１２ｂ）間に存在する複数のころ（１３）とを備えるスラストころ軸受において、
正のポケットすきまが設けられた各ポケット（１４）に前記ころ（１３）を保持する保持器（１５）を備え、
前記保持器（１５）が、前記軸軌道盤（１１）に吊り下げられた状態で相対回転自在になっており、
前記保持器（１５）が前記軸軌道盤（１１）によって案内及び回転駆動されることを特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
前記保持器（１５）が、全ての柱部（１６ａ）及びラジアル方向一端側の環状部（１６ｂ）をもった保持器本体（１６）と、ラジアル方向他端側の環状部（１７ａ）及び前記軸軌道盤（１１）に対して軸軌道盤背面（１１ａ）側からスラスト方向に掛る突出部（１７ｂ）をもった装着部材（１７）とからなる請求項１に記載のスラストころ軸受。
【請求項３】
前記ころ（３、１３）は、円筒ころからなる請求項１又は２に記載のスラストころ軸受。
【請求項４】
工作機の回転テーブル（３０）を支持する請求項１から３のいずれか１項に記載のスラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スラストころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラストころ軸受は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スラスト方向に向いた背面４１ａ、４２ａが形成された軸軌道盤４１及びハウジング軌道盤４２と、両軌道盤４１、４２の軌道４１ｂ、４２ｂ間に存在する複数のころ４３とを備えている。ころ４３は、中実ころからなる。ころ４３の円周方向の配置間隔を保つため、各ポケット４４にころ４３を保持する保持器４５を備えることが一般的である。各ポケット４４には、ころ４３と保持器４５間の摩擦を防止するため、正のポケットすきまが設けられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
スラストころ軸受にスラスト荷重が負荷された状態では、軸受の回転挙動を安定させるため、全てのころ４３が軸受中心軸回りの円周上で均一に荷重を負荷することが好ましい。実際には、同図（ｂ）に概念的に示すように、ころ直径の相互差Ｌが存在するころ４３、４３の組み合わせが含まれ、複数のころ４３の全部で荷重を均一に負荷することは困難である。なお、相互差Ｌを特に誇張した図示にしている。両軌道４１ｂ、４２ｂに接触しない無負荷ころが発生すると、円周上でアンバランスな負荷になり、アキシアル振れの原因になる。このため、軸受製造段階では、各ころ４３のころ直径、及び前記ころ直径の相互差が所定の値内に収まるように管理されている。ころの直径の相互差は、一般にゲージロットの直径の相互差と呼ばれ、ころ形式によっては、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｂ１５０６；２００５「転がり軸受−ころ」）において等級が定められているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２５０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大型工作機の回転テーブルを支持用途のスラストころ軸受では、普通荷重（基本静定格荷重の４％を超えて８％以下）よりも低い軽荷重（基本静定格荷重の１％〜２％）の場合がある。同一加工で量産したころ群は、最初のゲージロットを構成する。複数のころは、軸受製造における最終のゲージロットを構成する。最初のゲージロットの直径の相互差は、加工能力で決まる加工寸法精度で決まるため、軸受製造を通じて最も大きい管理値になる。最初のゲージロットから複数のころを構成すると、軽荷重の場合に無負荷ころが発生し得る。無負荷ころが発生しないころ直径の相互差を得るには、最初のゲージロットから直径の相互差が小さくなるように複数のころを選別する必要がある。その選別に必要な組み合わせ工数が多く、また、使用不可能な量産ころが発生するなど無駄が多い。
【０００６】
また、特許文献１のように、軸軌道盤の下方で静止部材に取り付けられたハウジング軌道盤によって保持器が案内されるスラストころ軸受においては、軸回転により軸軌道盤が回転すると、両軌道盤の軌道に転がり接触する各ころは、軸軌道盤によって転がされることになる。これら各ころは、ポケットを隔てる両柱部のうち、軌道盤回転方向の方に位置した柱部を同回転方向に押し、この押し力によって保持器が回転駆動される。前記の荷重を負荷しないころ、又は特に負荷荷重が軽微であるころは、軸軌道盤で十分に転がすことができず、反回転方向の方に位置した柱部に押されることによって転がされるので、軸軌道盤に転がされる各ころとは異なる挙動を示す。この結果、円周上でアンバランスな回転挙動が生まれ、アキシアル振れの原因になる。これを防止するため、ころ直径の相互差を小さくすることが必要になる。回転テーブルを支持するスラストころ軸受のアキシアル振れは、テーブル振動などの原因になり、テーブル上のワーク加工精度に影響を及ぼすことがある。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、軽荷重から普通荷重までの支持用途に適したスラストころ軸受とし、かつ軸受製造段階でころ直径の相互差の管理を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決する第１の発明は、複数のころのそれぞれに両ころ端面間を貫通した中空部が形成されていることにより、基本静定格荷重の１％の軸受負荷で前記複数のころが前記両軌道盤の軌道に接触しているように設けられている構成を採用した。ここで、基本静定格荷重（以下、「Ｃ０ａ」と呼ぶ）とは、最大応力を受けているころと軌道の接触部の中央において、計算上の接触応力４０００ＭＰａを生じさせるような静荷重をいう。
【０００９】
汎用のスラストころ軸受では、重荷重への適性も考慮して中実ころを複数組み込んでいるため、Ｃ０ａの１％の軽荷重だと、複数のころの中でころ直径が最小のころを除いた残り全てのころは、その最小のころが両軌道盤の軌道に接触するまで弾性変形することができない。軽荷重から普通荷重までの同用途に限った使用適性の付与であれば、中実ころを採用する必要性はなく、複数のころのそれぞれに中空部を形成することにより、各ころのスラスト荷重に対する剛性を積極的に低下させることが可能である。中空部は、ころ直径の両ころ端面間に貫通しているので、ころ直径の相互差の管理に影響せず、ころ直径の相互差の管理が容易な許容上限値を前提に、基本静定格荷重の１％の軸受負荷で複数のころが両軌道盤の軌道に接触しているように中空部の形状、大きさを設計することが可能である。さらに、中空部で余裕をもってころの剛性を低下させることができるので、中空部の寸法誤差に関してころの選別を不要にする対応が可能である。このように、第１の発明によれば、ころ直径の相互差を管理の容易な水準に設定しても、無負荷ころの発生が防止されたＣ０ａの１％以下の使用条件域を有し、その使用条件域では円周上でアンバランスな軸受回転挙動が防止された軸受になる。
【００１０】
より具体的には、軸軌道盤と、ハウジング軌道盤と、両軌道盤の軌道間に存在する複数のころとを備えるスラストころ軸受において、前記ころが、ヤング率２０６ＧＰａ以下の材料で形成されており、前記複数のころの中で、ころ直径が最大のころと、ころ直径が最小のころとで比較したころ直径の相互差が３μｍ以下であり、前記ころが、ころ中心軸に垂直などの平面内でも同心円形状に形成された前記中空部を有し、前記中空部が、前記どの平面内でもころ直径の０．５〜０．６倍の中空径に設けられている構成を採用すれば、第１の発明を実現することができる。
【００１１】
すなわち、スラスト荷重が軸受に負荷されると、複数のころの中でもころ直径が最大のころから順に負荷され、ころ直径が最小のころは、残り全ての比較的にころ直径の大きなころが最小のころのころ直径と同一のスラスト方向長さになるまで縮んでから、両軌道盤の軌道と接触することになる。残り全てのころを当該接触が生じるまで弾性変形させるのに必要なスラスト荷重は、複数のころのころ直径分布に応じて変化する。一般に、ころ直径の相互差を３μｍ以上に管理する場合、最初のゲージロットからの選別が不要ないし標準的な等級に準じても低精度側の範囲の選別で済ますことができるので、当該管理が容易である。したがって、ころ直径の相互差３μｍを前提に、前記必要なスラスト荷重の最大値＜基本静定格荷重の１％の大小関係が成立するように中空部を設計すれば、残り全てのころが弾性変形を生じることによって無負荷ころの発生が防止された軽荷重の使用条件域、すなわち円周上でアンバランスな軸受回転挙動の発生が防止された使用条件域を有する軸受とし、かつ軸受製造段階でころ直径の相互差の管理を容易にすることができる。ころの各材料として軸受鋼等の鋼が代表的であり、その他の材料を採用し得るとしても一般的な鋼のヤング率２０６ＧＰａを下回る材料はコスト的に不利である。したがって、前記の大小関係を成立させる設計は、ヤング率２０６ＧＰａの材料でころを形成することを前提にすればよい。ころ中心軸に垂直などの平面内でも同心円形状に形成された中空部を有するころとすれば、スラスト荷重に対するころの剛性を前記どの平面内でも中空径の設定で低下させることができる。様々な型番の既存のスラストころ軸受において、中空部を有するころに変更し、ころをヤング率２０６ＧＰａの材料で形成し、ころ直径の相互差を３μｍとし、かつ前記必要なスラスト荷重が最大のころ直径分布とした計算モデルを前提に、中空部の中空径を様々に変えて前記の大小関係が成立する最小の中空径を検討した。その結果、複数のころのそれぞれにおいて中空部が前記どの平面内でもころ直径の０．５倍以上の中空径に設けられていると、前記の大小関係が成立する軸受になることが分かった。したがって、軸受製造段階では、ころ直径の相互差の許容上限値を３μｍに設定して、その管理を容易にすることも可能である。中空径がころ直径の０．６倍を越えると、過大な剛性低下になる。最小のころを除いた残り全てのころの弾性変形のみに基いて無負荷ころの発生を防止するので、残り全てのころが接触する軌道部分の凹みを考慮する手間がなく、その凹み分を中空径の寸法誤差の許容に有効活用することができ、軌道盤の材料選択も制限されずに済む。
【００１２】
また、前記の検討から、前記中空部が、前記どの平面内でもころ直径の０．５５倍以上の中空径に設けられていると、前記必要なスラスト荷重の最大値＜Ｃ０ａの１％のスラスト荷重の大小関係が成立する軸受になることが分かった。したがって、より軽荷重からの支持用途に適したスラストころ軸受にすることができる。
【００１３】
前記ころが円筒ころからなり、前記同心円形状の中空部が前記どの平面内でも同一の中空径に設けられていると、単一の中空径設定によって前記の大小関係を成立させることができる。
【００１４】
ヤング率２０６ＧＰａの材料で形成されたころを前提に前記中空径を決めているので、その材料として鋼を採用することができる。
【００１５】
例えば、鋼で軌道盤やころを形成することができるので、熱処理、表面処理を適宜に施し、転がり寿命を得るのに有利である。
【００１６】
ころや軌道盤を形成する材料として、ヤング率が２０６ＧＰａよりも小さい低ヤング率材を適宜に採用することができる。低ヤング率材は、必要とされる転がり寿命を有する材料・熱処理の中で、ころへの採用に加え、軌道盤にも採用することが可能であり、選択肢を増やすことにより、より軽荷重への対応が可能になる。必要とされる転がり寿命とは、ＪＩＳ  Ｂ１５１８で規定された基本定格寿命（Ｌ１０）が客先より要求された寿命時間を超えることをいう。例えば、上記回転テーブルの支持用途で必要とされる転がり寿命は、およそ２万時間以上である。
【００１７】
例えば、前記ころがヤング率１４７ＧＰａ以下の材料で形成されていると、より軽荷重に対応することができる。
【００１８】
また、前記両軌道盤の少なくとも一方の軌道盤がヤング率１４７ＧＰａ以下の材料で形成されていると、より軽荷重に対応することができる。
【００１９】
前記軌道盤の材料として、例えば、炭素繊維強化樹脂を採用することができる。
【００２０】
前記の課題を解決する第２の発明は、スラスト方向に向いた背面が形成された軸軌道盤及びハウジング軌道盤と、両軌道盤の軌道間に存在する複数のころとを備えるスラストころ軸受において、正のポケットすきまが設けられた各ポケットに前記ころを保持する保持器を備え、前記保持器が前記軸軌道盤によって案内及び回転駆動される構成を採用したものである。
【００２１】
保持器を軸軌道盤によって案内し、その案内部を介して保持器に与えられる回転力のみで保持器が回転駆動されるようにすれば、保持器と軸軌道盤は、同一の速度で回転しようとする。一方、ころは、理論上、軸軌道盤の１／２の速度で保持器と同方向に回転する。すなわち、保持器の反回転方向の方に位置した柱部がころの２倍の速度で保持器回転方向に移動しようとし、ころを保持器回転方向に押すことになる。そうすると、無負荷のころか否かを問わず、全てのころが同様に保持器に連れ回されることになるので、軽荷重で無負荷ころが発生しても、円周上でアンバランスな軸受回転挙動の発生が防止された軸受になる。無負荷のころ発生を許容できるので、軸受製造段階では、ころ直径の相互差を管理が容易な水準、例えば、許容上限値を３μｍ以上の適宜の値に設定し、同管理を容易にすることが可能である。
【００２２】
前記保持器が前記軸軌道盤に吊り下げられた状態で相対回転自在になっていることが好ましい。上述のように、保持器の反回転方向の方に位置した柱部に各ころが押されるため、各ころの自転によって当該柱部に作用する摩擦力は、保持器を上方に押し上げようとする。この摩擦力は、回転速度、潤滑剤の粘度によって左右されるが、回転速度が高くなると、大きくなる。特に回転速度が高くなる場合、前記の案内部ですべり周速が増すに連れて、ここでの接触面圧が低減されるので、高速回転でスラストころ軸受が使用される場合に有利に働くことになる。なお、前記のころ連れ回しの継続には、保持器への回転駆動力付与が継続することを要するので、保持器が軸軌道盤に対してスラスト方向に掛る部分が保持器の自重で軸軌道盤に接触し続けることを要する。
【００２３】
因みに、下方配置側のハウジング軌道盤で保持器を案内する場合、保持器回転方向の方に位置した柱部と自転するころ間の摩擦力が保持器を押し下げようとするため、ハウジング軌道盤が保持器をスラスト方向に受ける案内部では、高速回転になる程、接触面圧が高まり、高速回転時に不利である。
【００２４】
前記保持器として、全ての柱部及びラジアル方向一端側の環状部をもった保持器本体と、ラジアル方向他端側の環状部及び前記軸軌道盤に対して軸軌道盤背面側からスラスト方向に掛る突出部をもった装着部材とからなるものを採用することができる。保持器本体の各柱部間に入れたころを軸軌道盤の軌道に接触させ、かつ保持器本体と軸軌道盤とを同軸かつスラスト方向に位置決めし、装着部材の突出部を軌道盤背面側から軸軌道盤にスラスト方向に掛けると、装着部材のラジアル方向他端側の環状部に全ての柱部を合わせた状態にすることができる。その装着部材と保持器本体を結合すれば、保持器を軸軌道盤に対して相対回転自在に吊り下げることができる。
【００２５】
第１の発明、第２の発明は、それぞれ前記ころが円筒ころからなるスラスト円筒ころ軸受に適用することができる。
【００２６】
第１の発明、第２の発明のうち、少なくとも一方を採用したスラストころ軸受によって工作機の回転テーブルを支持すれば、無負荷ころの発生による回転テーブルの振動等を防ぎ、ワーク加工精度の乱れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２７】
上述のように、第１の発明及び第２の発明は、ころ直径の相互差を管理が容易な水準に許容しても、Ｃ０ａの１％以下の使用条件域で回転挙動の乱れが防止された軸受になるので、軽荷重から普通荷重までの支持用途に適したスラスト軸受とし、かつ軸受製造段階でころ直径の相互差の管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）この発明の第１実施形態に係るスラストころ軸受を示す断面図、（ｂ）第１実施形態で許容されたころ直径の相互差を示す概念図、（ｃ）第１実施形態の軸受に所定のスラスト荷重が負荷されたときのころを示す概念図
【図２】（ａ）この発明の第２実施形態に係るスラストころ軸受を示す断面図、（ｂ）第２実施形態の軸受回転中のころと柱部の接触状態を示す概念図
【図３】第１実施形態及び第２実施形態に係るスラストころ軸受を用いた工作機の回転テーブルを示す縦断面図
【図４】（ａ）従来例のスラストころ軸受を示す縦断面図、（ｂ）従来例の軸受に存在するころ直径の相互差を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、第１の発明に係る第１実施形態を図１に基いて説明する。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、このスラストころ軸受は、軸軌道盤１と、ハウジング軌道盤２と、両軌道盤１、２の軌道１ｂ、２ｂ間に存在する複数のころ３と、円周方向に等間隔で設けられた各ポケット４にころ３を保持する保持器５とを備えている。各ポケット４には、正のポケットすきまが設けられている。
【００３０】
軸軌道盤１、ハウジング軌道盤２は、それぞれスラスト方向に向いた背面１ａ、２ａを有する。軌道盤１、２の単列の軌道１ｂ、２ｂ間に、複数のころ３が単列で組み込まれている。
【００３１】
ころ３は、円筒ころからなる。ころ３のころ直径は、ころ中心軸の中央に垂直な平面内におけるころ３の平面内平均直径である。複数のころ３の中で、ころ直径Ｄａ１が最大のころ３と、ころ直径Ｄａ２が最小のころ３とで比較したころ直径の相互差Ｄａ１−Ｄａ２の値は、３μｍ以下になっている。ころ直径の相互差Ｄａ１−Ｄａ２の値は、最大の複数のころ３の中から選択した２個のころ３の組み合わせ全通りの中で、２個のころ３で比較した平面内平均直径の差が最も大きい値である。
【００３２】
ころ３は、等級０級を満たすものである。等級０級は、ＪＩＳ  Ｂ１５０６；２００５の付表４〜６以外に定めた等級として、ころ直径の相互差の許容上限値が３μｍに制定されている。
【００３３】
工作機の回転テーブルの支持用途として、ころ３の呼び直径がφ１８〜φ８０ｍｍの軸受が採用されている。この範囲の呼び直径に加工する技術水準は、周知の研削機等で転動面を加工することにより、等級０級のころ３を量産可能な水準に達している。すなわち、等級０級に量産したころ群からなる最初のゲージロットの直径の相互差は、３μｍを許容上限値として管理されていることになる。したがって、単に量産したころ群から複数個を取り出す容易な選別だけで複数のころ３を構成することができるので、ころ直径の相互差Ｄａ１−Ｄａ２を３μｍ以下に小さくするための選別が不要であり、最初のゲージロットから使用不可能なころも発生しない。
【００３４】
同図（ｂ）では、軸受に無負荷の状態でのころ直径の相互差Ｄａ１−Ｄａ２を特に誇張して示すため、最小のころ３を軌道１ｂ、２ｂ間のスラスト方向中央位置に意図的に描いている。同図（ｂ）に示すように、ころ直径の相互差Ｄａ１−Ｄａ２が存在した状態で、スラスト荷重が軸受に負荷されると、最大のころ３から負荷され始め、最大のころ３がスラスト方向に縮む弾性変形を生じて２番目にころ直径の大きなころ３と同じスラスト方向長さになったとき、２番目のころ３にも負荷され始めるというように、ころ直径の大きい順にころ３の弾性変形が生じて、最終的には、同図（ｃ）に示すように、最小のころ３が両軌道盤１、２の軌道１ｂ、２ｂに接触し、全てのころ３に負荷されることになる。したがって、最小のころ３が軌道１ｂ、２ｂに接触するまでに必要なスラスト荷重（Ｃ０ａ基準）の大きさは、複数のころ３における直径分布に基くことになる。
【００３５】
前記の必要なスラスト荷重を小さくするため、ころ３は、両ころ端面間を貫通し、ころ中心軸に垂直などの平面内でも同心円形状の中空部６をもつように形成されている。同心円形状の中心は、ころ中心軸である。中空部６は、前記どの平面内でも中空径ｄに設けられている。中空径ｄは、一つのころ中心軸に垂直な平面内の、中空部６の実測直径の最大値と最小値との算術平均値である。前記同心円形状の中空部６を形成するので、中空径ｄは、ころ３のころ長さ方向（ころ中心軸に沿った方向）の全長に亘って同一値とし、ころ３のスラスト荷重に対する剛性をまんべんなく低下させている。
【００３６】
中空径ｄの値は、量産軸受において前記必要なスラスト荷重が最も大きくなった軸受を前提に決定する。工作機の回転テーブルの支持用途に採用実績のある型番のスラスト円筒ころ軸受を例に、中空径の所定値として適当な範囲を計算によって検討した。その検討結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
0005596571.tif 000002
【００３８】
同表中の項目の詳細は次の通りである。
「ころ直径」は、ころの呼び直径を示す。
「ころ長さ」は、ころの呼び長さを示す。
「ころ本数」は、軸受内部のころ総数を示す。
「相互差」は、ころ直径の相互差を示す。
「中空径」は、ころ長さの全長に亘って同一にした値を示す。
「変形荷重Ｆｓ」は、同行の「ころ直径」、「中空径」に設けられたころ１本を、無負荷の状態からスラスト方向に３μｍだけ縮めるのに必要なスラスト荷重の計算値を示す。
「変形荷重Ｆｔ」は、「変形荷重Ｆｓ」×（ころ本数−１）本の計算値を小数点第１位で四捨五入した値を示す。
「１％荷重」は、ＪＩＳ  Ｂ１５１９；２００９「転がり軸受−静定格荷重」の項目番号８．１での求め方によったＣ０ａの１％の値を示す。
「判定」は、「変形荷重Ｆｔ」＜「１％荷重」の関係が成立の場合を「ＯＫ」、不成立の場合を「ＮＧ」と示す。
「中空率」は、「ころ直径」に対する「中空径」の百分率を示す。
【００３９】
等級０級のころを用いて複数のころを構成したとき、前記必要なスラスト荷重が最も大きくなるのは、ころの本数が（「ころ本数」−１本）になった直径分布のときであり、「変形荷重Ｆｔ」の値になる。したがって、「判定」で「ＯＫ」になった行の計算モデルであれば、「１％荷重」が軸受に負荷されたことによって、最大のころの全てがスラスト方向に少なくとも３μｍ縮み、最小のころが両軌道盤の軌道に接触しているように設けられた軸受になる。
【００４０】
各型番の計算モデルで「中空径」のみを様々に変化させて「変形荷重Ｆｔ」、「変形荷重Ｆｓ」を求めた。「ＯＫ」になった各行の「中空径」の値は、「中空率」を１％単位で考えて、「ＯＫ」になる最も小さな値を記載している。各行を見比べれば、「ころ本数」、「ころ直径」、「ころ長さ」及び「中空径」が様々に異なっても、「中空率」が５４％〜５５％であれば「判定」が「ＯＫ」、４８％〜４９％で「ＮＧ」になっていることから、「中空率」の大きさが前記の大小関係の成立性を決定付けることが分かる。中空率が等級０級のころ直径の５５％であれば前記の大小関係の成立するのだから、実際には、軸受に組み込む複数のころ（等級０級）がそれぞれ自己のころ直径に対して０．５５倍以上の中空径に設けられていると、「１％荷重」における前記の大小関係が成立することになる。
すなわち、量産軸受の中に、ころ直径の相互差が許容上限値３μｍになった軸受が生じたとしても、その軸受は、Ｃ０ａの１％のスラスト荷重が負荷された使用状態で、残り全ての最大のころが生じた弾性変形によって、最小のころが両軌道盤の軌道に接触しているようになっており、無負荷ころの発生が防止されたものとなる。なお、各ころの中空径を自己のころ直径に対して０．５５倍以上に管理することは、量産した等級０級のころに対して同一の穴あけ加工で中空部を「ころ直径」の０．５５倍以上の目標値に定めて形成するだけで実現可能である。
【００４１】
前記の検討は、ころを形成する材料がヤング率２０６ＧＰａであることを前提としているので、ヤング率２０６ＧＰａ以下の材料でころを形成する限り、前記の大小関係が成立することになる。
【００４２】
前記の検討結果に基き、中空部６は、前記どの平面内でも、等級０級のころ３のころ直径の０．５〜０．６倍の中空径ｄになるように加工されている。したがって、第１実施形態に係るスラストころ軸受を量産しても、その全ての製品は、Ｃ０ａの１％のスラスト荷重が軸受に負荷された状態では、同図（ｃ）に示すように、残り全てのころ３に生じた弾性変形によって、最小のころ３が両軌道盤１、２の軌道１ｂ、２ｂに接触しているように設けられた軸受になる。すなわち、第１実施形態に係るスラストころ軸受は、ころ直径の相互差Ｄａ１−Ｄａ２を小さくするためのころ選別を要さず、無負荷ころの発生が防止されたＣ０ａの１％という軽荷重の使用条件域で回転挙動の乱れが防止された軸受になるので、軽荷重から普通荷重までの支持用途に適し、かつ軸受製造段階でころ直径の相互差の管理を容易にすることができる。
【００４３】
なお、前記どの平面内でも円形状の中空部６を有するころ３は、その平面内でスラスト方向に短い楕円状に弾性変形しながら転がることになる。ころ転動面と楕円状の長軸との差延長分は、ころ直径からスラスト方向に最大でも３μｍ短くなるまでの変形に伴う程度に過ぎない。一般に、正のポケットすきまの大きさは、軸受中心軸回りの円周方向に関して「ころ直径」の１％以上に設けられるので、前記差延長分に比して十分に大きく、軸受運転中にポケットすきまが負又は０に変化し、円滑な軸受回転を妨げる心配はない。
【００４４】
第１実施形態に係るスラストころ軸受は、中空径ｄがころ直径に対して０．５倍以上に設けられているので、０．４９倍から超過した分を利用して、中空径ｄの寸法誤差を吸収し、中空径ｄを管理するためのころ選別を不要にすることができる。
【００４５】
第１実施形態において、全てのころ３の中空径ｄが最大のころ直径に対して０．５５倍以上に設けられていると、無負荷ころの発生が防止されたＣ０ａの１％という軽荷重の使用条件域を有する軸受になるので、より軽荷重からの支持用途に適したスラストころ軸受とすることができる。
【００４６】
ころ３を形成する材料は、ヤング率２０６ＧＰａ以下であればよく、鋼を採用することができる。
【００４７】
また、第１実施形態に係るスラストころ軸受は、前記の大小関係の成立性、すなわちころ３の弾性変形によって最小のころ直径Ｄａ２のころ３と両軌道盤１、２の軌道１ｂ、２ｂとの接触を確保しているので、両軌道盤１、２の軌道１ｂ、２ｂの弾性変形量や、両軌道盤１、２を形成する材料のヤング率を考慮する必要性がない。このため、両軌道盤１、２を形成する材料として、鋼を採用することができる。
【００４８】
前記の鋼製のころ３や両軌道盤１、２には、浸炭処理、酸化被膜形成等の公知の熱処理、表面処理を施すことができる。
【００４９】
ころ３や両軌道盤１、２を形成する材料は、鋼に限られず、ヤング率１４７ＧＰａ以下の材料、例えば、炭素繊維強化樹脂を採用することにより、ころ３や軌道１ｂ、２ｂが弾性変形し易くし、前記の使用条件域をより軽荷重から対応可能としたり、中空径ｄをころ直径に対してより小径にしたりすることができる。炭素繊維強化樹脂として、マトリックスを、保持器用に周知のものを適宜に採用することができる。ころ３及び両軌道盤１、２の材料は、それぞれ同一であっても異なってもよい。
【００５０】
以下、第２の発明に係る第２実施形態を図２に基いて説明する。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、このスラストころ軸受は、軸軌道盤１１と、ハウジング軌道盤１２と、両軌道盤１１、１２の軌道１１ｂ、１２ｂ間に存在する複数のころ１３と、円周方向に等間隔で設けられた各ポケット１４にころ１３を保持する保持器１５とを備えている。各ポケット１４には、正のポケットすきまが設けられている。軸軌道盤１１、ハウジング軌道盤１２は、それぞれスラスト方向に向いた背面１１ａ、１２ａを有する。ころ１３は、等級０級の円筒ころからなる。ころ１３には、中実ころを採用している。ころ１３は、第１実施形態に係る中空部が設けられたころにすることもできる。
【００５１】
軸軌道盤１１は、背面１１ａからスラスト方向に凹んだ周縁部１１ｃを有する。
【００５２】
保持器１５は、全ての柱部１６ａ及びラジアル方向一端側の環状部１６ｂをもった保持器本体１６と、ラジアル方向他端側の環状部１７ａをもった装着部材１７とからなる。保持器本体１６は、各柱部１６ａ間の各ポケット１４にころ１３をラジアル方向他端側から挿入し、各柱部１６ａの円周方向両側に形成されたポケット内面部でころ３をスラスト方向両側に抜け止め可能となっている。装着部材１７は、周縁部１１ｃに対して軸軌道盤背面１１ａ側からスラスト方向に掛る突出部１７ｂを有する。突出部１７ｂは、全ての柱部１６ａの先端を受ける円筒状の環状部１７ａのスラスト方向端部から円周方向に亘ってラジアル方向一端側へ突出している。
【００５３】
保持器本体１６が軸軌道盤１１と同軸に配され、かつ各柱部１６ａ間にころ１３が保持された状態で、軸軌道盤１１と同軸に配された装着部材１７の環状部１７ａを、軸軌道盤１１の背面１１ａ側から突出部１７ｂが周縁部１１ｃに掛るまでスラスト方向に通すと、環状部１７ａと全ての柱部１６ａとがラジアル方向に重なるようになっている。この重なり状態で保持器本体１６と装着部材１７とを結合することにより、保持器１５の組み立て、及び保持器１５、ころ１３、及び軸軌道盤１１からなる軌道盤ユニットの組み立てを同時に終えることができる。保持器本体１６、装着部材１７は、単一部品からなるものに限らず、複数に分割された部品の結合体とする場合でも、保持器組み立て時に環状体として取り扱えることができれば、前記のユニット組み立てが可能である。
【００５４】
前記の結合として、環状部１７ａと複数の柱部１６ａとのねじ締結（図示例）、ピン等の適宜の手段を採用することができる。
【００５５】
軸軌道盤ユニットとハウジング軌道盤１２とを所定の同軸度で図示省略の軸及びハウジング間に組み込むと、保持器１５は、自重により、周縁部１１ｃに吊り下げられた状態になる。突出部１７ｂ及び周縁部１１ｃは、吊り下げ状態で相対回転自在な接触面を有する。軸受運転中、周縁部１１ｃと突出部１７ｂ間の接触が保持器１５の自重によって維持されるので、保持器１５のスラスト方向位置は、周縁部１１ｃと突出部１７ｂとが接触する一定高さに決まる。また、この状態で保持器１５と軸軌道盤１１を同軸にすると、周縁部１１ｃと突出部１７ｂとは、円周方向に亘って一定間隔ｇ１でラジアル方向に対向し、環状部１７ａと軸軌道盤１１のラジアル方向他端側の径寸を決める案内径面１１ｄとは、ｇ１より小さい一定間隔ｇ２でラジアル方向に対向する。したがって、軸受運転中、保持器１５のラジアル方向位置は、保持器案内すきまｇ２の範囲内に決まる。保持器１５は、ハウジング軌道盤１２、軸受外部の部材から離れているので、ハウジング軌道盤１２等に案内されることはない。ころ１３は、柱部１６ａのポケット内面部がころ１３の転動面よりも大きな曲率の曲面なので、保持器１５をスラスト方向に支持することができない。すなわち、保持器１５は、軸軌道盤１１の周縁部１１ｃ及び案内径面１１ｄによって案内される。
【００５６】
この吊り下げ状態で、突出部１７ｂが軸軌道盤１１の背面１１ａからスラスト方向に突出しない。これは、スラスト方向の軸受組み立て寸法が突出部１７ｂで大きくなることを避けるためである。また、案内径面１１ｄの径寸は、円周方向に亘ってハウジング軌道盤１２の同側の径寸よりも小さくなっている。その径差は、環状部１７ａのラジアル方向肉厚と、保持器案内すきまｇ２とを確保しても、軸受組み立て寸法がラジアル方向他端側へハウジング軌道盤１２よりも大きくならないように設定されている。
【００５７】
保持器１５は、前記のように軸軌道盤１１に吊り下げられた軸軌道盤案内方式なので、軸軌道盤１１が回転して軸受運転状態になると、周縁部１１ｃから突出部１７ｂに回転力が与えられ続ける。したがって、保持器１５は、軸軌道盤１１により回転駆動される。なお、同図（ｂ）中の軸軌道盤１１のところに描いた左矢線は、軸軌道盤１１の回転方向を示す。
【００５８】
突出部１７ｂと周縁部１１ｃとを円周方向に断続的に設けて同方向に係合可能とすれば、保持器１５の回転駆動をより確実にすることができる。一方、円周方向に亘って同一断面形状（軸受中心軸を含むアキシアル平面における）の周縁部１１ｃ及び突出部１７ｂとすれば、軸軌道盤１１に対する周縁部１１ｃの切削加工や、突出部１７ｂの金型成形が容易であり、回転慣性を突出部１７ｂで受けない分、突出部１７ｂの疲労を防止することができる。
【００５９】
第２実施形態では、保持器１５と軸軌道盤１１とが互いに相対回転自在なので、突出部１７ｂと周縁部１１ｃとが円周方向に滑り接触し得るが、両部１７ｂ、１１ｃは、接触し続けるので、同じ速度で回転しようとする。このため、保持器１５の回転速度はころ３の公転速度よりも十分に速くなる。したがって、全ての柱部１６ａは、ころ１３によって保持器１５の回転方向に押され得ず、ころ１３に対して保持器１５の反回転方向側に位置した柱部１６ａは、ころ１３を回転方向に押すことになる。なお、同図（ｂ）中の柱部１６ａのところに描いた左矢線は、保持器の回転方向を示す。
【００６０】
すなわち、どれだけ軽荷重であっても（Ｃ０ａの２％以下は勿論）、また、軽荷重で無負荷ころが発生しても、全てのころ１３が同様に保持器１５に連れ回されて公転するため、円周上でアンバランスな軸受回転挙動の発生が防止された軸受になる。したがって、軸受製造段階でころ直径の相互差の管理における許容上限値を３μｍ以上の適宜の値に設定することが可能である。このように、第２実施形態は、軽荷重から普通荷重までの支持用途に適したスラスト軸受とし、かつ軸受製造段階でころ直径の相互差の管理を容易にすることができる。
【００６１】
ころ１３は、保持器１５の反回転方向の方に位置した柱部１６ａに押されるため、ころ１３の自転によって当該柱部１６ａに作用する摩擦力Ｆは、保持器１５を上方に押し上げようとする。特に回転速度が高くなる場合、突出部１７ｂと周縁部１１ｃ間でのすべり周速が増すに連れて、ここでの接触面圧が低減されるので、高速回転でスラストころ軸受が使用される場合に有利である。
【００６２】
また、突出部１７ｂと周縁部１１ｃ間の隙間ｇ１＞保持器案内すきまｇ２なので、突出部１７ｂと周縁部１１ｃとがラジアル方向に接触せず、運転時間経過に伴って突出部１７ｂが摩耗することもない。
【００６３】
上記第１実施形態及び第２実施形態に係るスラストころ軸受は、工作機の回転テーブルを支持する用途に好適である。大型立旋盤の回転テーブルへの適用例を図３に示す。回転テーブル３０は、ベッド３１に対して縦軸３２回りに回転可能に設けられ、ワーク、パレット等を適宜に固定可能な天面を有する回転体からなる。回転テーブル３０は、縦軸３２側に設けられたラジアル軸受３３により、ラジアル方向に支持されている。また、回転テーブル３０は、スラストころ軸受３４により、スラスト方向に支持されている。回転テーブル３０に設けられたリングギア３５と、ベッド３１側に設けられた回転源３６のピニオンギア３７とが噛み合っている。回転源３６が所定の制御で回転することにより、回転テーブル３０の回転駆動が行われるようになっている。
【００６４】
スラストころ軸受３４として、第１実施形態に係るスラスト円筒ころ軸受が採用されている。スラストころ軸受３４は、第１実施形態ないし第２実施形態のいずれに係るものであってもよい。いずれにせよ、無負荷ころの発生防止ないし保持器のころ連れ回しより、回転挙動のアンバランスに伴うアキシアル振れが防止されたものなので、回転テーブル３０の回転精度や振動を防止することができる。
【００６５】
この発明の技術的範囲は、上述の各実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基く技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６６】
１、１１  軸軌道盤
１ａ、２ａ、１１ａ、１２ａ  背面
１ｂ、２ｂ、１１ｂ、１２ｂ  軌道
２、１２  ハウジング軌道盤
３、１３  ころ
４、１４  ポケット
５、１５  保持器
６  中空部
１１ｃ  周縁部
１６  保持器本体
１６ａ  柱部
１６ｂ、１７ａ  環状部
１７  装着部材
１７ｂ  突出部
３０  回転テーブル
３４  スラストころ軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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