(57)【要約】【課題】輸送中のフレッティングの防止。軸受のモーメント剛性の向上。高速回転時に発生する遠心力の影響を抑える。【解決手段】超薄肉形転がり軸受の軌道輪（外方部材10および内方部材20）の材料と転動体（玉30）の材料を異ならせる。たとえば、軌道輪10,20を鋼製とし、転動体30を縦弾性係数が鋼の１．５倍以上となる材料で構成する。または、軌道輪10,20を鋼製とし、転動体30を密度が鋼の１／２以下となる材料で構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に転動体が転動する複列の軌道を設けた外方部材と、
外方部材の内周側に位置し、環状部材とその環状部材の外周に嵌合され、かつ、両者間に軸方向すきまを介在させた嵌合部材とからなり、環状部材および嵌合部材の外周面にそれぞれ転動体が転動する軌道を設けた内方部材と、
外方部材の軌道と内方部材の軌道との間に転動自在に介在させた、ピッチ円径との比の値ｄｗ／ＰＣＤが０．０３以下の径ｄｗの転動体と、
嵌合部材を加圧することにより軸方向すきまを縮小させて予圧を付与する予圧付与手段とを具備し、
前記外方部材および前記内方部材の材料と前記転動体の材料を異ならせたことを特徴とする超薄肉形転がり軸受。
【請求項２】
前記外方部材および前記内方部材を鋼で構成し、前記転動体を縦弾性係数が鋼の１．５倍以上となる材料で構成したことを特徴とする請求項１の超薄肉形転がり軸受。
【請求項３】
前記外方部材および前記内方部材を鋼で構成し、前記転動体を密度が鋼の１／２以下となる材料で構成したことを特徴とする請求項１の超薄肉形転がり軸受。
【請求項４】
前記転動体の材料がセラミックスであることを特長とする請求項１の超薄肉形転がり軸受。
【請求項５】
前記転動体の材料がアクリル樹脂であることを特徴とする請求項１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、産業用ロボット、工作機械、医療機器などに使用される超薄肉形の転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、医療機器の一種であるＣＴスキャナ装置の一例を示す。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ウェッジフィルタ２および強度分布を制限するスリット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、電気信号に変換して図示しないコンピュータに送られる。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の回転に伴って被写体４の周囲を回転する。このように、向かい合ったＸ線管装置１と検出器５を被写体４まわりに回転させることによって、被写体４の検査断面内のあらゆる点のすべての角度をカバーする投影データを得、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。
【０００３】
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、概ね直径１ｍ程度の大径に形成されるため、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、いわゆる超薄肉形転がり軸受が使用される。
【特許文献１】特開２０００−３２９１４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４２６６号公報
【特許文献３】特開２００２−０８１４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＴスキャナ装置は被験者の回りを回転しながらＸ線を照射、透過したＸ線を検出して投影情報をコンピュータ処理することで輪切りの断層像を得る装置である。撮影時間の短縮や、動きの速い心臓等の臓器を撮影可能とするため、ＣＴスキャナに使用される軸受は、より高速回転可能なものが市場ニーズとなってきている。
【０００５】
また、高級機種では高解像度の画像を得たり動画を撮影したりするなど高機能化のために回転部の重量増は避けられず、重量増に耐えるためにモーメント剛性のアップが必要となる。
【０００６】
さらに、軸受輸送時、特に海外輸出等に発生するフレッティングは、これを起点とした剥離による短寿命の原因となることがある。
【０００７】
本発明の目的は、超薄肉形転がり軸受にまつわる上述の問題点を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の超薄肉形転がり軸受は、内周面に転動体が転動する複列の軌道を設けた外方部材と、外方部材の内周側に位置し、環状部材とその環状部材の外周に嵌合され、かつ、両者間に軸方向すきまｔを介在させた嵌合部材とからなり、環状部材および嵌合部材の外周面にそれぞれ転動体が転動する軌道を設けた内方部材と、外方部材の軌道と内方部材の軌道との間に転動自在に介在させた、ピッチ円径との比の値ｄｗ／ＰＣＤが０．０３以下の径ｄｗの転動体と、上記嵌合部材を加圧することにより、上記軸方向すきまｔを縮小させて予圧を付与する予圧付与手段とを具備し、前記外方部材および前記内方部材の材料と前記転動体の材料を異ならせたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の超薄肉形転がり軸受において、前記外方部材および前記内方部材を鋼で構成し、前記転動体を縦弾性係数が鋼の１．５倍以上となる材料で構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の超薄肉形転がり軸受において、前記外方部材および前記内方部材を鋼で構成し、前記転動体を密度が鋼の１／２以下となる材料で構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
縦弾性係数が鋼の１．５倍以上であること、および、密度が鋼の１／２以下であることのいずれか一方または双方の条件を満たす材料の例として、セラミックス（請求項４）、アクリル樹脂（請求項５）が挙げられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、転動体の材料に軌道輪（外方部材および内方部材）と異なる材料を採用することにより、輸送中のフレッティングを防止することができる。
【００１３】
また、転動体の材料として弾性係数（ヤング率）が鋼の１．５倍以上の材料を採用することにより、転動体の剛性を上げて軸受のモーメント剛性を向上させることができる。したがって、モーメント荷重負荷による変位を同一とすると、従来よりも大きいモーメント荷重を負荷することができる。
【００１４】
さらに、転動体の材料として密度が鋼の１／２以下の材料を採用することにより、転動体の重量を下げ、高速回転時に発生する遠心力の影響すなわち過大応力の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。ここで、図１は図４に示したＣＴスキャナ装置の軸受６の構造を示し、図２は図１の要部拡大図である。
【００１６】
図２に示すように、この軸受６は、リング状の外方部材１０と、外方部材１０の内周側に同心配置した同じくリング状の内方部材２０と、外方部材１０と内方部材２０との間に介在させた複列の転動体３０と、各列の転動体３０を円周方向で所定間隔に保持する保持器４０と、軸受の両端開口部を密封するシール１６，１８と、軸受に予圧を付与するための予圧付与手段Ｓとを主要な構成要素として成り立っている。
【００１７】
この軸受６は転動体３０の列数を２列とした複列軸受である。ここでは、転動体としての玉３０を２列に配置し、転動体荷重の作用線Ｑの交点がピッチ円（ピッチ円径をＰＣＤで表してある。）の外側にあるいわゆる背面配列の複列アンギュラ玉軸受の場合を例示してある。接触角すなわち転動体荷重の方向と軸受の中心軸に垂直な平面とのなす角は、たとえば３０°とされる。
【００１８】
この複列アンギュラ玉軸受は、玉３０の直径ｄB とピッチ円径ＰＣＤとの比の値φ＝ｄB／ＰＣＤを０．０３以下（φ≦０．０３）とした超薄肉形転がり軸受であり、たとえば、玉直径ｄBは１／２インチ（１２．７ｍｍ）、ＰＣＤは１０４１．４ｍｍ、両者の比の値φは０．０１２に設定される。
【００１９】
外方部材１０は、内周面に複列の玉３０が転動するための複列の軌道１２が形成してある。内方部材２０は環状部材２２と嵌合部材２８とで構成される。環状部材２２の一端に小径段部２４があり、この小径段部２４に嵌合部材２８が嵌合させてある。環状部材２２および嵌合部材２８の外周面にはそれぞれ軌道２６が形成してある。外方部材１０の複列の軌道１２と内方部材２０の二つの軌道２６との間にそれぞれ玉３０が介在させてある。
【００２０】
保持器４０は分割型の樹脂製で、複数の円弧形のセグメント４０´を環状につなぎ合わせたものである。図３に示すように、セグメント４０´は、環状体を円周方向の複数箇所で分割した円弧形状の基部４２と、基部４２から片持ち状に延び出した柱部４４と、隣り合った柱部４４間に形成された複数のポケット４６ａ，４６ｂとを備えている。柱部４４は図３に一点鎖線で示す玉３０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４６ａ，４６ｂは二種類の形状をもっている。すなわち、ポケット中心（図３では上記ピッチ円上にある）よりもポケット開口側（図３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４６ａと、当該壁面を軸方向のストレート面にした第二ポケット４６ｂとである。第一ポケット４６ａと第二ポケット４６ｂは円周方向に交互に現れる。いずれも半径方向の断面（図３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。
【００２１】
ポケット４６ａ，４６ｂへの玉３０の組み込みは、ポケット４６ａ，４６ｂの開口部から奥部側に玉３０を押し込むことによって行われる。このとき、第一ポケット４６ａでは入口側の柱部４４を押し広げながら玉３０を押し込む必要があるが、第二ポケット４６ｂではそのような手間を必要としないので、保持器４０への玉３０の組み込み工程を簡略化することができる。なお、上述したポケット４６ａ，４６ｂの形状や構造は例示にすぎず、たとえばポケットを単一形状とするなど、軸受の使用条件等に応じて種々の形状、構造のポケットが使用可能である。
【００２２】
各セグメント４０´の両端には、隣り合うセグメントどうしを連結するための連結部が設けてある。ここでは、連結相手となるセグメントの連結部と円周方向で凹凸係合する連結部４８ａ，４８ｂが例示してある。一方の連結部４８ａは先端側を幅広にした凸状で、図示した例の場合、保持器の半径方向に延びるほぼ円筒面状の部分と、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４８ｂは、上記凸状の連結部４８ａ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４０´同士を連結するにあたっては、一方のセグメントの連結部（たとえば４８ａ）を他方のセグメントの連結部（たとえば４８ｂ）に対して半径方向に押し込む。これにより、連結部４８ａ，４８ｂがはまり合い、セグメント４０´同士の円周方向の分離が防止される。
【００２３】
予圧付与手段Ｓは、嵌合部材２８を軸受内部側へ加圧することにより軸受に適正な予圧を付与するもので、たとえば次のように構成される。
【００２４】
環状部材２２と嵌合部材２８とは、後述する押さえ部材５０を締め込むことによって移動する程度の緩いはめあいとしてある。押さえ部材５０の締め込み前は、環状部材２２の肩部２５とそれに面した嵌合部材２８の端面２７との間に軸方向のすきまｔがあり、かつ、嵌合部材２８のもう一方の端面２９は、環状部材２２の端面２３よりも僅かに軸方向に突出している。その突出量は軸方向すきまｔの幅と同じか、あるいはこれよりも僅かに大きい。
【００２５】
外方部材１０は、図１の右側の端面に形成しためねじ孔１４を有する。このめねじ孔１４に図示しないボルト等をねじ込むことによって、外方部材１０が図３に示したＣＴスキャナ装置の回転架台８に固定される。同様に、内方部材２０も、外方部材１０のねじ孔１４がある端面とは反対側の内方部材２０の（この実施の形態では環状部材２２の）端面に形成しためねじ孔２１を有する。このめねじ孔２１に図示しないボルト等をねじ込むことによって内方部材２０が固定架台７に固定される。かくして、外方部材１０が回転架台８と共に回転する回転側となり、内方部材２０（環状部材２２および嵌合部材２８）が非回転の静止側となる。ＣＴスキャナ装置の構造によっては、上記とは逆に外方部材１０を非回転の静止側とし、内方部材２０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。
【００２６】
環状部材２２の、めねじ孔２１がある端面とは反対側の端面に、リング状の押さえ部材５０がボルト等の締結手段５２を用いて固定される。押さえ部材５０の外径端は嵌合部材２８の外周面とほぼ同一レベルにある。押さえ部材５０の外径端の対向位置に上記一対のシールのうちの一方のシール１６がある。
【００２７】
以上の構成において、締結手段５２を締め込むと、押さえ部材５０が嵌合部材２８を加圧してこれを軸受内部側に押し込む。これにより上記予圧付与手段Ｓが機能し、軸方向すきまｔが縮小するとともに、加圧力が玉３を介して外方部材１０に伝達され、外方部材１０を押し込む。したがって、双方の軸受部分で軸受すきまが殺され、予圧が付与される。軸方向すきまｔが０になるまで嵌合部材２８を押し込んだところで所定の予圧量が得られるよう、当初の軸方向すきまｔの幅を予め設定しておくことにより、予圧調整を高精度に、かつ、簡単な作業で行うことができる。このほか、締結手段５２の締め付けトルクを管理するなどの方法により、軸受に定圧予圧を付与することもできる。その場合、予圧付与後の軸方向すきまｔは０になるとは限らない。
【００２８】
軌道輪（外方部材１０および内方部材２０）と玉３０とは互いに異なる材料を採用する。具体的には、この実施の形態では軌道輪は鋼製とする。一方、玉３０は、縦弾性係数が鋼の１．５倍以上となる材料、あるいは、密度が鋼の１／２以下となる材料で構成する。このような特性を兼ね備えた材料としては、たとえばセラミックス（Si3N4）やアクリル樹脂（PMMA）が挙げられる。表１に各材料の物性比較を示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
図１にＣＴスキャナ用軸受と回転部重量物の概略構造例を示す。ここで、回転部の重量をＦｒ、軸受中心から重量物までの距離をＸとしたとき、軸受６にはＦｒＸのモーメント荷重が作用する。玉３０の材料として弾性係数（ヤング率）が鋼の１．５倍以上の材料を採用することにより、玉３０の剛性を上げて軸受のモーメント剛性を向上させることができる。また、玉３０の材料として密度が鋼の１／２以下の材料を採用することにより、玉３０の重量を下げ、高速回転時に発生する遠心力の影響すなわち過大応力の発生を抑えることができる。さらに、このように玉３０の材料に軌道輪（１０，２０）と異なる材料を採用することにより、輸送中のフレッティングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態を示す超薄肉形転がり軸受の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】保持器を構成するセグメントの展開平面図である。
【図４】ＣＴスキャナ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  外方部材
１２  軌道
１４  めねじ孔
１６，１８  シール
２０  内方部材
２２  環状部材
２４  小径段部
２６  軌道
２８  嵌合部材
３０  転動体（玉）
４０  保持器
４０´  セグメント
４２  基部
４４  柱部
４６ａ，４６ｂ  ポケット
４８ａ，４８ｂ  連結部
５０  押さえ部材
５２
Ｓ    予圧付与手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006132670.tif 000006
【図４】
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