(57)【要約】【課題】  保持器の脱落を確実に防止する。【解決手段】  複数の円弧状セグメント２２で構成された超薄肉形転がり軸受用保持器２１であって、前記セグメント２２を環状に結合させてその円周方向に非連結部を有しない無端状とする。【選択図】    図１
2006300183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円弧状セグメントで構成された超薄肉形転がり軸受用保持器であって、前記セグメントを環状に結合させてその円周方向に非連結部を有しない無端状としたことを特徴とする超薄肉形転がり軸受用保持器。
【請求項２】
前記セグメントが樹脂製である請求項１に記載の超薄肉形転がり軸受用保持器。
【請求項３】
前記樹脂がＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）である請求項２に記載の超薄肉形転がり軸受用保持器。
【請求項４】
内輪と、外輪と、内外輪の軌道間に組み込んだ複数の転動体を具備し、請求項１〜３のいずれか一項に記載の保持器により前記転動体を円周方向で所定間隔に保持した超薄肉形転がり軸受。
【請求項５】
前記外輪あるいは内輪のうちのいずれか一方が、被写体の周囲を回転するＣＴスキャナ装置の回転架台に、他方がＣＴスキャナ装置の固定架台にそれぞれ固定される請求項４に記載の超薄肉形転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば産業用ロボット、工作機械や医療機器などに使用される超薄肉形転がり軸受およびその軸受内に組み込まれる保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は医療機器の一種であるＣＴスキャナ装置の一例を示す。同図に示すようにＣＴスキャナ装置では、Ｘ線管装置１で発生したＸ線を、その強度分布を一様にするためのウェッジフィルタ２、強度分布を制限するためのスリット３を介して被写体４に照射する。被写体４を通過したＸ線は検出器５で受けられ、電気信号に変換されて図示しないコンピュータに送られる。
【０００３】
このＣＴスキャナ装置におけるＸ線管装置１、ウェッジフィルタ２、スリット３、検出器５などの各部品は、軸受６を介して固定架台７に回転自在に支持された略円筒状の回転架台８に装着され、この回転架台８の回転駆動によって被写体４の周囲を回転する。
【０００４】
ＣＴスキャナ装置では、互いに対向させたＸ線管装置１および検出器５の被写体４まわりの回転運動により、被写体４の検査断面内の全ての角度をカバーする投影データを得て、これらのデータから予めプログラムされた再構成プログラムにより断層画像を得る。
【０００５】
このＣＴスキャナ装置においては、固定架台７の内周面が被写体４が入る程度の大径（概ね直径１ｍ程度）に形成されるため、固定架台７と回転架台８の間の軸受６には、直径に対して断面が著しく小さい軸受、いわゆる超薄肉形転がり軸受が使用される。
【０００６】
従来、ＣＴスキャナ装置用の超薄肉形転がり軸受には、樹脂製の分割型保持器が多用されている。このタイプの保持器１１は、図６に示すように円弧状の複数のセグメント１２を円周方向に結合し、その一部に非連結部１３を設けた有端状の構造を有する。セグメント１２は、図７に示すように円弧形状の基部１４と、その基部１４から片持ち状に延び出した柱部１５と、隣接した柱部１５間に形成された複数のポケット１６ａ，１６ｂとを備えている。柱部１５は、図７に一点鎖線で示す転動体１８のピッチ円を超えて軸方向に延びている。図示例のポケット１６ａ，１６ｂは二種類の形状を持っている。すなわち、ポケット中心（図では前述のピッチ円上にある）よりも転動体挿入部側（図の上側）の壁面を平面視で凹状円弧面にした第一ポケット１６ａと、その壁面を軸方向のストレート面にした第二ポケット１６ｂとである。第一ポケット１６ａと第二ポケット１６ｂは円周方向に交互に配されている。いずれも半径方向の断面（図の紙面に垂直な断面）は、ポケット中心を曲率中心とする凹曲面である。
【０００７】
ポケット１６ａ，１６ｂへの転動体１８の組み込みは、ポケット１６ａ，１６ｂの転動体挿入部から奥部側に転動体１８を押し込むことによって行われる。この時、第一ポケット１６ａでは入り口側の柱部１５を押し広げながら転動体１８を押し込む必要があるが、第二ポケット１６ｂではそのような手間を必要としないので、保持器１１への転動体１８の組み込み工程を簡略化することができる。なお、前述したポケットの形状や構造は例示に過ぎず、例えばポケットを単一形状とするなど、軸受の使用条件などに応じて種々の形状や構造のポケットが使用可能である。
【０００８】
各セグメント１２の両端には、隣り合うセグメント同士を連結するための連結部１７ａ，１７ｂが設けられている。ここでは、連結相手となるセグメント１２の連結部１７ａと円周方向で凹凸係合する連結部１７ｂを例示している。一方の連結部１７ａは先端側を幅広にした凸状で、図示した例の場合、保持器１１の半径方向に延びる略円筒面状の部分と、それよりも狭くなった首部とで構成されている。他方の連結部１７ｂは、前述の凸状の連結部に適合する円筒面状の凹状に形成されている。隣り合うセグメント同士を連結するにあたっては、一方のセグメント１２の連結部１７ａを他方のセグメント１２の連結部１７ｂに対して半径方向に押し込む。これにより、連結部１７ａ，１７ｂが嵌まり合い、セグメント同士の円周方向の分離が防止される（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９９２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、複数のセグメント１２からなる保持器１１を具備した軸受では、軸受の組み立てに際して、前述したように各セグメント１２を連結した上で、ポケット一つずつに転動体１８を組み込むようにしているが、その組み立て性を考慮すると、図６に示すように保持器１１の円周方向の一箇所に非連結部１３を設け、その非連結部１３に位置する端部１１ａからセグメント１２を連結状態で内外輪間に組み付けることで保持器１１の組み込みを容易にしている。
【００１０】
また、前述した保持器１１を構成するセグメント１２は、樹脂製の射出成形品であり、その材質として一般的に繊維強化ポリアミド樹脂（ＰＡ６６）が採用されている。しかし、このＰＡ６６は、軸受の軌道輪材料である鋼より線膨張係数が大きいため、温度変化によって寸法差が拡大、また、吸水により膨張する性質があるため、ＣＴスキャナ装置に使用されるような大型軸受の場合、保持器円周長さが大幅に変化する。この保持器円周方向長さの変化を吸収するため、連結されたセグメント１２の円周方向一箇所に非連結部１３を設けるようにしている。
【００１１】
しかしながら、保持器１１に非連結部１３を設けて組み立て性を向上させることは、保持器１１を取り外すことが容易となることも意味する。このことから、軸受の取り付け部に不具合があって軸受軌道輪が変形した場合、この変形が軸受回転時に保持器１１の円周方向で転動体１８の進み遅れを増大させ、保持器１１がその端部１１ａから脱落する可能性が考えられる。また、前述した軸受周辺からの外乱だけでなく、軸受の設計上（例えば、４点接触玉軸受で左右の接触角が異なる特殊設計）、転動体１８の進み遅れが著しく大きくなる場合も同様に、保持器１１が脱落する可能性が考えられる。この保持器１１の脱落がどのような条件の下で発生する可能性があるのかを見極め、その対策を講じることが要望されている。
【００１２】
そこで、本出願人は、保持器脱落のメカニズムを検証して考察した結果として、本発明を提案するものであり、その目的とするところは、保持器の脱落を確実に防止し得る超薄肉形転がり軸受及び超薄肉形転がり軸受用保持器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、複数の円弧状セグメントで構成された超薄肉形転がり軸受用保持器であって、前記セグメントを環状に結合させてその円周方向に非連結部を有しない無端状としたことを特徴とする。なお、保持器を構成するセグメントは、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂製であることが望ましい。また、前述の構成からなる保持器は、内輪と、外輪と、内外輪の軌道間に組み込んだ複数の転動体と組み合わせることにより、超薄肉形転がり軸受を構成することが可能であり、この超薄肉形転がり軸受における保持器は、複数の転動体を円周方向で所定間隔に保持する機能を発揮する。
【００１４】
前述の構成を具備した超薄肉形転がり軸受において、外輪あるいは内輪のうちのいずれか一方が、被写体の周囲を回転するＣＴスキャナ装置の回転架台に、他方がＣＴスキャナ装置の固定架台にそれぞれ固定された構成とすれば、信頼性の高いＣＴスキャナ装置を提供できる。
【００１５】
ここで、本出願人は、非連結部を有する有端状とした従来の保持器を組み込んだ超薄肉形転がり軸受と、非連結部を有しない無端状とした本発明の保持器を組み込んだ超薄肉形転がり軸受について、ＣＴスキャナ装置に実装した状態を想定した試験を行った。その試験の結果、従来の保持器については、内外輪間からの脱落が発生し、本発明の保持器については、内外輪間からの脱落が発生しなかった。これにより、本発明の保持器では、軸受周辺からの外乱（例えば、軸受の取り付け不具合）や軸受の設計上（例えば、４点接触玉軸受で左右の接触角が異なる特殊設計）、内外輪からの脱落を確実に防止することが可能となる。
【００１６】
本出願人は、従来の保持器１１、つまり、非連結部１３を有する有端状の保持器１１について、脱落のメカニズムを以下のように考察した。軸受の取り付け不具合により軌道輪の変形があると、図４（ａ）に示す脱落前の状態では、回転方向に対する先頭側で転動体１８の進みが生じるのに対して、回転方向に対する最後尾（保持器１１の端部１１ａ）で転動体１８の遅れが生じ、この転動体１８の進み遅れが増大する。図４（ｂ）に示す脱落時の状態では、保持器１１の先頭側からの引張り力により中間部の転動体１８が支点となって保持器１１の最後尾を弓状に変形させる。図４（ｃ）に示す脱落後の状態では、保持器１１の脱落後、最後尾に位置する転動体１８がさらに遅れてポケットから離脱する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、セグメントを環状に結合させてその円周方向に非連結部を有しない無端状とした保持器であることから、軸受の取り付け環境が悪い場合、つまり、軸受を変形させるような使用環境の場合や、軸受の内部設計、例えば４点接触玉軸受で左右の接触角が異なる特殊設計である場合など、軸受の取り付け不具合などがあっても、保持器の脱落を確実に防止することができるので、信頼性の高い超薄肉形転がり軸受を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【００１９】
図２は、ＣＴスキャナ装置（図５参照）に組み付けられる超薄肉形転がり軸受６の具体的構造例を示す。この軸受は、図２に示すように内輪２３、外輪２４、転動体２５および保持器２１から主要部が構成されている。内輪２３は外周面に軌道を有すると共に外輪２４は内周面に軌道を有し、この内外輪２３，２４の軌道間に複数の転動体２５が転動自在に組み込まれている。保持器２１は、内外輪２３，２４間に介在して転動体２５を円周方向で所定間隔に保持する。通常、内外輪２３，２４間の軸受空間を密封して潤滑剤の漏洩や外部からの異物の侵入を防止するためにシールが装着されるが、ここでは図示を省略している。
【００２０】
なお、この実施形態では、転動体２５としてボールを例示しているが、ころを使用することも可能である。また、転動体２５の列数を一列とした単列軸受に限らず、二列の転動体を配した複列軸受にも適用可能である。
【００２１】
保持器２１は、図１に示すように複数の円弧形セグメント２２を環状に結合させてその円周方向に非連結部１３（図６参照）を有しない無端状とした形態を具備する。各セグメント２２は、樹脂素材を所定形状に射出成形により形成され、その樹脂素材としては、ＣＴスキャナ用軸受の雰囲気温度が通常６０〜８０℃程度であることから、この温度変化の悪影響を抑制すると共に吸水による膨張を抑制するために、例えば線膨張係数の小さいＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が好適である。各セグメント２２には、転動体２５を収容するための複数のポケットが円周方向等間隔に形成されている。また、ポケットは、軸方向の一方側を開放させた形態を有する。さらに、各セグメント２２の両端部には、隣り合うセグメント同士を連結するための連結部が設けられている。なお、セグメント２２の形状、ポケットの形態およびポケットへの転動体２５の組み込み、セグメント２２の連結部構造については、図７で説明した内容と同一であるため、重複説明は省略する。
【００２２】
この保持器２１を組み込んだ超薄肉形転がり軸受は、外輪２４が図５に示すＣＴスキャナ装置の回転架台８に固定され、内輪２３が固定架台７に固定される。この場合、外輪２４が回転架台８と共に回転する回転部材となり、内輪２３が非回転の固定部材となるが、ＣＴスキャナ装置の構造によっては、前述とは逆に外輪２４を非回転の固定側、内輪２３を回転架台８と共に回転する回転側とすることもできる。
【００２３】
本出願人は、この実施形態の保持器２１を組み込んだ超薄肉形転がり軸受をＣＴスキャナ装置に実装した状態を想定した試験を行った。図３は、ＣＴスキャナ装置に実装した状態を想定した試験時での軸受（供試体）の取り付け状態を示す。同図に示すように供試体の外輪３４をスペーサ４２を介してベース板４１にボルト４３で固定する。なお、外輪３４は、その円周方向で等間隔の複数箇所（例えば４５°間隔で８箇所）でボルト固定されている。また、スペーサ４２としては、厚みが異なる複数種のものが用意され、これらスペーサ４２の厚みを円周方向のボルト固定箇所で異ならせることにより、外輪３４における局部変形の変形量を設定することが可能となっている。
【００２４】
この試験において、正常な取り付け状態であれば、供試体の内輪３３は円滑に回転するが、供試体の局部に非常に大きな変形（ここでは、軸受の取り付け部でのベース板４１の想定平坦度に対して、１０倍以上の変形量）を与えて取り付けて内輪３３を回転させると、保持器２１により保持された転動体３５の進み遅れが増大し、図６に示す従来の保持器１１を使用した供試体では、保持器１１の脱落が発生した。これに対して、図１に示す実施形態の保持器２１を使用した供試体では、供試体の変形により転動体の進み遅れが増大しても、保持器２１の脱落が発生することはなかった。これにより、軸受周辺からの外乱（例えば、軸受の取り付け不具合）や軸受の設計上（例えば、４点接触玉軸受で左右の接触角が異なる特殊設計）、保持器の脱落を確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る超薄肉形転がり軸受用保持器の実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明に係る超薄肉形転がり軸受の実施形態で、図１の保持器を組み込んだ状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】超薄肉形転がり軸受をＣＴスキャナ装置に実装した状態を想定した試験で、軸受をスペーサを介してベース板に取り付けた状態を示す部分断面図である。
【図４】従来の保持器が脱落するメカニズムを説明するためのもので、（ａ）は脱落前の状態、（ｂ）は脱落時の状態、（ｃ）は脱落後の状態をそれぞれ示す部分正面図である。
【図５】ＣＴスキャン装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】従来の超薄肉形転がり軸受用保持器を示す正面図である。
【図７】図６の保持器を構成するセグメントを示す正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２１  保持器
２２  セグメント
２３  内輪
２４  外輪
２５  転動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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