(57)【要約】【課題】転動体の姿勢を安定させることにより、回転トルクの増大や、異常振動の発生を防止でき、寿命の優れた転がり軸受装置を提供する。【解決手段】内周部に外輪軌道２ａを有する外輪２と、外周部に内輪軌道３ａを有する内輪３と、前記外輪軌道２ａと前記内輪軌道３ａの間に配置される複数の転動体４とを備えた転がり軸受装置１であって、前記複数の転動体４は回転軸線４ｄの両側に互いに平行な２つの円形平面４ｂが形成され、前記両円形平面４ｂの間に球形状の転動面４ａを有し、前記複数の転動体４の少なくとも軸方向一方に、前記円形平面４ｂに対向する円盤状のガイド面６ｃが形成されたガイドリング６を有し、前記ガイドリング６の前記ガイド面６ｃは前記複数の転動体４のピッチ円を含む。【選択図】図１
2014001827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に外輪軌道を有する外輪と、外周部に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道の間に配置される複数の転動体とを備えた転がり軸受装置であって、
前記複数の転動体は回転軸線の両側に互いに平行な２つの円形平面が形成され、前記両円形平面の間に球形状の転動面を有し、
前記複数の転動体の少なくとも軸方向一方に、前記円形平面に対向する円盤状のガイド面が形成されたガイドリングを有し、
前記ガイドリングの前記ガイド面は前記複数の転動体のピッチ円を含むことを特徴とする転がり軸受装置
【請求項２】
前記内輪に固定された軸と、前記軸に対する前記ガイドリングの軸方向移動を拘束する拘束手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記拘束手段は前記軸に装着されたピンによって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置に係わり、より詳しくは、台車の車輪として使われ、軌道輪および転動体がセラミックからなる転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの熱処理を行う連続炉において、半導体ウエハを搬送する台車の車輪として、軌道輪および転動体がセラミックからなる転がり軸受が使用される。また、寸法上の制約から、軸受の負荷容量に対する軸受荷重は大きい。さらに軌道輪がセラミックであることから、軌道輪を変形させて転動体を挿入することができず、通常の軸受より転動体の数が少なくなり、軸受の負荷容量はさらに小さくなる。
【０００３】
ここで軌道輪を変形させずにより多くの転動体を挿入できる転がり軸受として、球体に平行な平面を形成した転動体を有する球面ころ軸受が提案されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５２０９３７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、上記形態の球面ころ軸受は、転動体の回転中の姿勢が安定しにくく、転動体の回転異常による回転トルクの増大や、異常振動が発生し、軸受の寿命が短くなる場合がある。転動体の姿勢を安定させる方法として、保持器を使用する方法がある。しかし保持器を有する転がり軸受の場合、転動体と転動体の間に保持器の一部を挿入するスペースが必要であり、保持器がない場合にくらべ、転動体の直径が小さいか、転動体の数が少なく、軸受の負荷容量は小さい。
【０００６】
この発明の目的は、転動体の姿勢を安定させることにより、回転トルクの増大や、異常振動の発生を防止でき、寿命の長い転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内周部に外輪軌道を有する外輪と、外周部に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道の間に配置される複数の転動体とを備えた転がり軸受装置であって、前記複数の転動体は回転軸線の両側に互いに平行な２つの円形平面が形成され、前記両円形平面の間に球形状の転動面を有し、前記複数の転動体の少なくとも軸方向一方に、前記円形平面に対向する円盤状のガイド面が形成されたガイドリングを有し、前記ガイドリングの前記ガイド面は前記複数の転動体のピッチ円を含むことである。
【０００８】
球体形状から対称に平らにされ、互いに平行な２つの円形平面をもつ前記転動体は、転動面が球形状であり、回転中の挙動は不安定である。本発明の構成によると、前記ガイドリングの前記ガイド面は、前記複数の転動体のピッチ円を含むため、前記ガイドリングの、前記円形平面と対向する部分の円周方向の長さ、すなわちガイド長さが、前記円形平面の直径に等しく、構成上最長となる。この結果、前記転動体は確実に前記ガイドリングにガイドされ、挙動が安定する。
【０００９】
前記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は前記内輪に固定された支持軸と、前記支持軸に対する前記ガイドリングの軸方向移動を拘束する拘束手段とを有することである。
【００１０】
本発明の構成によると、前記ガイドリングは前記転がり軸受装置内において、前記拘束手段によって、軸方向の移動が規制され、前記転動体の円形平面と前記ガイドリングの前記平面の間の間隙が適正に保たれることにより、前記球面ころはより確実に前記ガイドリングにガイドされ、挙動がさらに安定する。また、前記ガイドリングは前記支持軸に保持されるため、前記ガイドリングおよび前記転動体の脱落の恐れがなく、前記転がり軸受装置の取扱いが容易となる。
【００１１】
前記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記拘束手段は前記軸に装着されたピンによって構成されていることである。
【００１２】
本発明の構成によると、前記軸の前記ガイドリングに孔を設け、前記ピンを挿入することにより、前記ガイドリングの軸方向の移動を容易に拘束することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、転動体の姿勢を安定させることにより、回転トルクの増大や、異常振動の発生を防止でき、寿命の長い転がり軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第1の実施形態の転がり軸受装置の軸方向断面図である。
【図２】本発明の第1の実施形態の転がり軸受装置の径方向断面図である。
【図３】本発明の第1の実施形態の転がり軸受装置の作用を説明する説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の転がり軸受装置の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態の転がり軸受装置の軸方向断面図である。
図１において、転がり軸受装置１は、外輪２と、内輪３と、複数の転動体４と、支持軸５と、ガイドリング６と、押え部材７と、押えボルト８とで構成される。
【００１７】
転がり軸受装置１は半導体ウエハの熱処理を行う連続炉において半導体ウエハを搬送する台車１０に組付けられ、外輪２が車輪として使用される。台車１０へは、台車１０のボス１０ａに転がり軸受装置１の支持軸５の台車嵌合部５ｄが嵌入され、支持軸５のねじ部５ｅに螺合するナット１２を締付けることにより組みつけられている。
【００１８】
外輪２はセラミックからなり、外周面２ｂは円筒形状で、内周面の軸方向両端部に外輪肩２ｃ、中間部に外輪軌道２ａが外周面２ｂと同一軸線に形成されている。内輪３はセラミックからなり、内周面３ｂは円筒形状で、内周面３ｂの両端部から径方向外方に側面３ｃ、３ｄが延在し、外周面の軸方向両端部に内輪肩３ｄ、中間部に内輪軌道３ａが内周面３ｂと同一軸線に形成されている。
【００１９】
複数の転動体４はセラミックからなり、回転軸線４ｄ方向の両端部に互いに平行な２つの円形平面４ｂ、４ｃが形成され、２つの円形平面４ｂ、４ｃの間の外周面に球形状の転動面を有している。また、２つの円形平面４ｂ、４ｃの間隔は外輪肩部２ｃと内輪肩部３ｅの半径の差より小さく形成されている。複数の転動体４は外輪軌道２ａと内輪軌道３ａの間に回転自在に配置され、軸受組立品２０を構成している。
【００２０】
軸受組立品２０は次の工程で組立てられる。まず、外輪２と内輪３が同一軸心に配置される。次に、複数の転動体４が円形平面４ｂ、４ｃを半径方向内、外方、回転軸線４ｄを半径方向に向け、外輪肩部２ｃと内輪肩部３ｅの間を通り。外輪軌道２ａと内輪軌道３ａの間に配置される。次に、複数の転動体４は径方向に９０度回転され、転動面４ａが外輪軌道２ａ、内輪軌道３ａに接し、円形平面４ｂ、４ｃが軸方向に向く姿勢に配置される。
【００２１】
支持軸５は耐熱合金鋼からなり、一方側端部から他方端部に向けて、端面５ｆ、軸受嵌合部５ａ、軸受嵌合部５ａに対し径方向に拡径したフランジ面５ｃを有する位置決めフランジ５ｂ、位置決めフランジ５ｂに対した径方向に縮径した台車嵌合部５ｄ、さらに径方向に縮径した、固定用ねじ部５ｅ、が順に形成されている。また、端面５ｆの中心部にはねじ穴５ｈが形成されている。支持軸５には、軸受組立品２０が、内輪３の側面３ｄをフランジ面５ｃに接し、内輪３の内周面３ｂを内輪嵌合部５ａに外嵌して組み込まれている。
【００２２】
ガイドリング６は耐熱合金鋼からなり、円筒部６ａと、円筒部６ａの一方の端部から径方向内方に延在する円盤部６ｂとからなる。円筒部６ａの外周面６ｅと円筒部の内周面６ｆと円盤部６ｂの内周面６ｈは同一軸線の円筒形状である。外周面６ｅの一方側の端部から径方向内方に内周面６ｈの一方側の端部まで側面６ｇが延在している。外周面６ｅの他方側端部から径方向内方に円筒部内周面６ｆの他方側の端部までガイド面６ｃが延在している。また、円筒部内周面６ｆの一方側端部から径方向内方に円盤部６ｂの内周面６ｈの他方側端部まで内側側面６ｆが延在している。
【００２３】
ここで、ガイド面６ｃの最大径、すなわち外周面６ｅの直径は前記軸受組立品２０に組みこまれた複数の転動体４のピッチ円径より大きく、ガイド面６ｃの最小径、すなわちは円筒部の内周面６ｆの直径は前記ピッチ円径より小さく形成されている。また、円盤部６ｂの内側側面６ｆからガイド面６ｃまでの長さは、内輪３の側面３ｃから前記複数の転動体４の円形平面４ｂまでの距離より僅かに短い。また、円盤部６ｂの内周面６ｈの直径は、軸５の内輪嵌合部５ａの直径より僅かに大きく形成されている。
【００２４】
押え部材７は炭素鋼等の鋼材からなる環体で、径方向中心部に内径の異なる大径穴７ａと小径穴７ｂを有している。押えボルト８は炭素鋼等の鋼材からなるフランジ付六角ボルトである。
【００２５】
ガイドリング６は、内周面６ｈを内輪嵌合部５ａに外嵌することにより支持軸５に組み込まれ、ガイド面６ｃは軸受組立品２０に組みこまれた複数の転動体４の円形平面４ｂに対峙し、前記複数の転動体４の円形平面４ｂとの間にガイド隙間Δが形成されている。円盤部６ｂの内側面６ｆは内輪３の側面３ｃに接している。
【００２６】
さらに、支持軸５の端面５ｆ側には、押え部材７が、大径穴７ａを軸受嵌合部５ａに外嵌し、大径穴７ａ側端面をガイドリング６の側面６ｇに接して配置されている。また、押え部材７は、小径穴７ｂを貫通し、支持軸５のねじ穴５ｈに螺合するボルト８によって支持軸５に固定されている。ここで、押え部材７の大径穴７ａの底面と、支持軸５の端面５ｆの間には隙間を有しており、ボルト８の締め付けによって、軸５と内輪３とガイドリング６と押え部材７は軸方向に密着し、ガイドリング６は軸方向に完全に拘束されている。
【００２７】
図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は図１の外輪をはずしＢ方向から見た本実施形態の作用を説明する説明図である。図２、図３において、複数の転動体４の符号は一部省略されている。
【００２８】
図２、図３によると、ガイドリング６のガイド面６ｃの最小径Ｄ６ｄは複数の転動体４のピッチ円径Ｐｍより小さく、ガイド面６ｃの最大径Ｄ６ｅは前記ピッチ円径Ｐｍより大きい。また、ガイドリング６のガイド面６ｃが１個の転動体４の円形平面４ｂと対峙する部分の円周方向の長さすなわちガイド長さｌはピッチ円径Ｐｍ上で最大となり、円形平面４ｂの直径と略等しい。
【００２９】
また、ガイドリング６のガイド面６ｂと複数の転動体４の円形平面４ｂとの間にはガイド隙間Δが形成されており、図１に示すように、ガイドリング６は軸方向に完全に拘束されているため、ガイド隙間Δは常に安定している。
【００３０】
通常、転動面が完全な球面形状の転動体をもつ転がり軸受装置は、軸受の回転中の回転軸線の方向が変化しやすい。特に一個の転動体における軸方向の転動体荷重のばらつきと回転力によって、図３に矢印で示す軸受回転方向に対する傾きが生じやすい。しかし、第１の実施形態の転がり軸受装置１は、長いガイド長さｌと安定したガイド隙間Δを有しており、前記の軸受回転方向に対する傾きを制限する効果が大きい。すなわち、転動体４の姿勢が安定し、回転トルクの増大や、異常振動の発生が防止でき、従来の転がり軸受装置にくらべ寿命が長くなる。
【００３１】
図４は、本発明の第２実施形態の転がり軸受装置の軸方向断面図である。
第２の実施形態の転がり軸受装置５０は支持軸５５とピン５７、ボルト５８の構成が第１の実施形態の転がり軸受装置１と異なる。第２の実施形態の転がり軸受装置５０では、第１の実施形態の転がり軸受装置１と共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第１の実施形態の転がり軸受装置１と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。図４において、転がり軸受装置５０は、外輪２と、内輪３と、複数の転動体４と、支持軸５５と、ガイドリング６と、ピン５７と、ピン固定用ボルト５８とで構成される。
【００３２】
支持軸５５は耐熱合金鋼からなり、一方側端部から他方端部に向けて、端面５５ｆ、軸受嵌合部５５ａ、軸受嵌合部５５ａに対し径方向に拡径したフランジ面５５ｃを有する位置決めフランジ５５ｂ、位置決めフランジ５５ｂに対し径方向に縮径した台車嵌合部５５ｄ、さらに径方向に縮径した、固定用ねじ部５５ｅ、が順に形成されている。また、軸受嵌合部５５ａのフランジ面５５ｃから端面５５ｆの方向の所定の位置に径方向に貫通するピン穴５５ｇが形成されている。端面５５ｆの中心部には、ねじ穴５５ｈが形成されている。
【００３３】
支持軸５５の内輪嵌合部５ａには、軸受組立品２０の内輪３の内周面３ｂが嵌入されている。また、内輪３の一方の側面３ｄはフランジ面５ｃに接している。
【００３４】
ピン５７は炭素鋼等の鋼材からなり、円筒部５７ａと、円筒部５７ａから径方向に拡径し、軸方向に延在する頭部５７ｂを有する。円筒部５７ａの直径は支持軸５５のピン穴５５ｇの直径に略等しく、頭部５７ｂの直径は、支持軸５５のフランジ面５５ｃからピン穴５５ｇの軸線までの距離から内輪３の幅と、ガイドリング６の円盤部６ｂの幅を引いた値の２倍に等しい。ピン固定用ボルト５８は炭素鋼等の鋼材からなる六角ボルトである。
【００３５】
ガイドリング６は円盤部６ｂの内側面６ｆを、支持軸５５に組込まれた内輪３の側面３ｃにを接し、ガイド面６ｃを、軸受組立品１０の複数の転動体４の円形平面４ｂに対峙して配置され、支持軸５５のピン穴５５ｇに挿入されたピン５７の頭部５７ｂによって軸方向に拘束されている。また、支持軸５５の端面５５ｆにはピン固定用ボルト５８が先端をピン５７の外周面に接して、ねじ穴５５ｈに螺合し、ピン５７のピン穴５５ｇからの脱落を防止している。
【００３６】
上述の構成によって、ガイドリング６のガイド面６ｃと複数の転動体４の円形平面４ｂとの間にはガイド隙間Δ５０が形成されている。また、図４に示すように、ガイドリング６は軸方向に完全に拘束されているため、ガイド隙間Δ５０は常に安定している。
【００３７】
すなわち、第２の実施形態の転がり軸受装置５０は、安定したガイド隙間Δ５０と、第1の実施形態と同様の長いガイド長さとを有しており、前述の軸受回転方向に対する転動体４の傾きを制限する効果が大きい。その結果、第２の実施形態の転がり軸受装置５０は転動体４の姿勢が安定し、回転トルクの増大や、異常振動の発生が防止でき、従来の転がり軸受装置にくらべ寿命が長くなる。
【００３８】
上述の第１および第２の実施形態の転がり軸受装置は、拘束手段として、軸に装着された押え部材またはピンを有しているが、本発明においては、拘束手段は軸に嵌入された止め輪等他の構成であってもよい。
【００３９】
上述の第１および第２の実施形態の転がり軸受装置は、拘束手段として、軸に装着された押え部材またはピンを有しているが、本発明においては、転がり軸受装置に拘束手段を有しないで、転がり軸受装置以外の部品によってガイドリングが拘束される構成であってもよい。
【００４０】
上述の実施形態の転がり軸受装置は軸と、内輪が別体であるが、本発明においては、軸と、内輪は一体の構成であっても良い。
【００４１】
上述の実施形態の転がり軸受装置において、ガイドリングは転動体の一方に配置されているが、本発明においては、ガイドリングは転動体の両側に配置されていても良い。
【００４２】
上述の実施形態の転がり軸受装置において、外輪、内輪、転動体の材質はセラミックであるが、本発明においては、外輪、内輪、転動体の材質は軸受鋼等の合金鋼であっても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１、５０          ‥転がり軸受装置
２                ‥外輪
２ａ              ‥外輪軌道
３                ‥内輪
３ａ              ‥内輪軌道
４                ‥転動体
４ｂ              ‥円形平面
４ｄ              ‥ピッチ円
５，５５          ‥軸
６                ‥ガイドリング
６ｃ              ‥ガイド面
７                ‥押え部材（拘束手段）
５７              ‥ピン（拘束手段）
【図１】
2014001827.tif 000003
【図２】
2014001827.tif 000004
【図３】
2014001827.tif 000005
【図４】
2014001827.tif 000006