(57)【要約】【課題】セパレータに損傷が生じにくい玉軸受を提供する。【解決手段】深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３と、玉３同士の間隔を保つ固体潤滑剤製のセパレータ４と、を備えている。このセパレータ４は略環状の部材で、そのほぼ中央に玉３を収容する貫通孔４ａを有している。そして、円状に並ぶ複数の玉３が１つおきにセパレータ４の貫通孔４ａ内に配されている。すなわち、セパレータ４が装着された玉３と装着されていない玉３とが交互に並んでいる。また、この深溝玉軸受は、軸受外径Ｄ，軸受内径ｄ，及び軸受幅Ｂが下記の２つの式を満足している。              ０．６０＜Ｂ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝＜１．２              ０．３９＜（Ｄ−ｄ）／２／ｄ＜０．９１【選択図】図１
2008256086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の玉と、前記玉同士の間隔を保つ固体潤滑剤製のセパレータと、を備える玉軸受において、
前記セパレータは前記玉を収容する貫通孔を有しており、円状に並ぶ前記複数の玉が１つおきに前記セパレータの貫通孔内に配されているとともに、
軸受外径Ｄ，軸受内径ｄ，及び軸受幅Ｂが下記の２つの式を満足することを特徴とする玉軸受。
０．６０＜Ｂ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝＜１．２
０．３９＜（Ｄ−ｄ）／２／ｄ＜０．９１
【請求項２】
前記セパレータの外周部には隣接する両側の玉にそれぞれ対面する円弧状の凹部が形成されており、該凹部の曲率半径は前記玉の半径よりも大きく、前記２つの凹部の底間距離と前記セパレータの個数との積と、前記玉の直径と前記玉の個数との積とを合計した値が、玉セットのピッチ径の８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受。
【請求項３】
アンギュラ玉軸受であるとともに、略板状の前記セパレータの前記貫通孔が開口する両平面のうち一方は、前記２つの凹部の底間を結ぶ直線と直交する方向に傾斜する傾斜面となっており、前記セパレータの厚さの大きい側がカウンターボア側に配されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の玉軸受。
【請求項４】
前記固体潤滑剤が、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンの少なくとも一方を金属と混合して焼結した焼結金属、又は、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンの少なくとも一方とポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテルケトンとからなる複合材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータを備える玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の搬送装置や搬送ロボットは、通常は真空環境下で使用されるため、前記搬送装置や搬送ロボットに使用される軸受も真空用の仕様となっている。例えば、軸受の潤滑剤として、低アウトガスであるフッ素グリースや、さらに低アウトガスである固体潤滑剤が用いられている。
特許文献１には、固体潤滑剤で構成されたドーナツ型のセパレータが全ての玉に嵌合された玉軸受が開示されている（図１０，１１を参照）。この玉軸受においては、玉とセパレータとが摺動することによって、セパレータの一部が玉に転移し、転移した固体潤滑剤が玉と軌道面との潤滑に寄与する。
【０００３】
一方、ＦＰＤは大型化が進んでいるため、これを搬送する搬送装置や搬送ロボットも大型化しており、前記搬送装置や搬送ロボットに使用される軸受には高荷重に耐える性能が要求されている。高荷重用途の玉軸受としては、下記の２つの式を満足する軸受がある。ここで、式中のＤは軸受外径、ｄは軸受内径、Ｂは軸受幅である。
０．６０＜Ｂ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝＜１．２
０．３９＜（Ｄ−ｄ）／２／ｄ＜０．９１
【特許文献１】特公平１−２８２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した高荷重用途の玉軸受は、定格荷重が大きく高容量であるため、軸受の縦断面積に対して玉の直径が大きいという特徴がある。そのため、玉同士の間隔が狭くなっている。よって、特許文献１に開示の玉軸受を高荷重用途とする場合には、全ての玉にセパレータを嵌合するために、セパレータの厚さ（環状のセパレータの外径と内径との差の１／２）を薄くする必要がある。
【０００５】
しかしながら、セパレータが薄いと、セパレータ同士が衝突した際や、セパレータが玉に挟まれて荷重を受けた際に、割れ等の損傷が生じやすいという問題がある。割れが生じると、欠けたセパレータの一部が噛み込まれて玉軸受が回転不能となるおそれがある。
そこで、本発明は上記のような従来の玉軸受が有する問題点を解決し、セパレータに損傷が生じにくい玉軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の玉軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の玉と、前記玉同士の間隔を保つ固体潤滑剤製のセパレータと、を備える玉軸受において、前記セパレータは前記玉を収容する貫通孔を有しており、円状に並ぶ前記複数の玉が１つおきに前記セパレータの貫通孔内に配されているとともに、軸受外径Ｄ，軸受内径ｄ，及び軸受幅Ｂが下記の２つの式を満足することを特徴とする。
０．６０＜Ｂ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝＜１．２
０．３９＜（Ｄ−ｄ）／２／ｄ＜０．９１
【０００７】
また、本発明に係る請求項２の玉軸受は、請求項１に記載の玉軸受において、前記セパレータの外周部には隣接する両側の玉にそれぞれ対面する円弧状の凹部が形成されており、該凹部の曲率半径は前記玉の半径よりも大きく、前記２つの凹部の底間距離と前記セパレータの個数との積と、前記玉の直径と前記玉の個数との積とを合計した値が、玉セットのピッチ径の８０％以上であることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明に係る請求項３の玉軸受は、請求項１又は請求項２に記載の玉軸受において、アンギュラ玉軸受であるとともに、略板状の前記セパレータの前記貫通孔が開口する両平面のうち一方は、前記２つの凹部の底間を結ぶ直線と直交する方向に傾斜する傾斜面となっており、前記セパレータの厚さの大きい側がカウンターボア側（肩が取り除かれた部分）に配されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る請求項４の玉軸受は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受において、前記固体潤滑剤が、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンの少なくとも一方を金属と混合して焼結した焼結金属、又は、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンの少なくとも一方とポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテルケトンとからなる複合材料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の玉軸受は、セパレータに損傷が生じにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る玉軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の各図においては、同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。
〔第一実施形態〕
図１，２の深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３と、玉３同士の間隔を保つ固体潤滑剤製のセパレータ４と、を備えている。このセパレータ４は略環状の部材で、そのほぼ中央に玉３を収容する貫通孔４ａを有している。そして、円状に並ぶ複数の玉３が１つおきにセパレータ４の貫通孔４ａ内に配されている。すなわち、セパレータ４が装着された玉３と装着されていない玉３とが交互に並んでいる。
【００１２】
また、この深溝玉軸受は、軸受外径Ｄ，軸受内径ｄ，及び軸受幅Ｂが下記の２つの式を満足している。
０．６０＜Ｂ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝＜１．２
０．３９＜（Ｄ−ｄ）／２／ｄ＜０．９１
【００１３】
このような深溝玉軸受は、全ての玉３にセパレータ４が装着されているのではなく、１つおきに装着されているので、セパレータ４の厚さ（略環状のセパレータ４の外径と内径との差の１／２）を厚く設定することができる。よって、セパレータ４同士が衝突した際や、セパレータ４が玉３に挟まれて荷重を受けた際でも、割れ等の損傷が生じにくいので、深溝玉軸受は高荷重用途に好適である。なお、玉３の数が奇数である場合には、玉３の列の１カ所において、セパレータ４が装着されている玉３が２つ並ぶこととなる。
【００１４】
また、この深溝玉軸受はセパレータ４から転移した固体潤滑剤で潤滑されるので、低アウトガスである。よって、真空環境下でも好適に使用可能である。セパレータ４が装着されていない玉３の潤滑については、隣接する玉３に装着されているセパレータ４に接触した際に固体潤滑剤が転移したり、内輪１及び外輪２の軌道面から固体潤滑剤が転移して潤滑されるため、潤滑不足となることはない。また、固体潤滑剤の転移は、深溝玉軸受の回転開始直後から生じるので、深溝玉軸受の回転初期に潤滑不足となることもない。
【００１５】
このような高荷重用途や真空用途に好適な玉軸受は、ＦＰＤの搬送装置や搬送ロボットに使用可能である。
なお、玉軸受の種類が深溝玉軸受である場合は、内輪１及び外輪２に入れ溝を設けることが好ましい。そうすれば、軸受内部への玉３の装填が行いやすく、セパレータ４が装着された状態で玉３を装填することもできる。
【００１６】
〔第二実施形態〕
図３〜５に示した第二実施形態の玉軸受は、セパレータの形状が異なる点以外は第一実施形態の深溝玉軸受とほぼ同様の構成であるので、異なる部分のみ説明し同様の部分の説明は省略する。
セパレータ４の外周部には、両隣の玉３，３にそれぞれ対面する円弧状の凹部５，５が形成されている。すなわち、図５の（ａ）に示すように、セパレータ４の形状が略矩形の板状であり、該セパレータ４の対向する辺上に円弧状の凹部５，５が形成されている。この凹部５の曲率半径は、玉３の半径よりも大きく設定されている。
【００１７】
このような凹部５が形成してあれば、隣接する玉３がこの凹部５に嵌り込むため、全てのセパレータ４と全ての玉３が連結したような状態となり（図３，４を参照）、セパレータ４が貫通孔４ａ内の玉３を中心にして回転することがない。さらに、セパレータ４と玉３との接触が凹部５で生じるため、接触面圧が小さい。さらに、全てのセパレータ４と全ての玉３とが連結したような状態となっており、セパレータ４と玉３との接触が常にセパレータ４の凹部５で生じるため、セパレータ４と玉３との接触面圧が常に低く維持される。
【００１８】
全てのセパレータ４と全ての玉３とが連結したような状態となるためには、２つの凹部５，５の底間距離Ｌ（凹部５の底５ａと底５ａとの間の距離）とセパレータ４の個数との積と、玉３の直径と玉３の個数との積との２つの値を合計した数値が、玉セットのピッチ径の８０％以上である必要がある。この数値が玉セットのピッチ径の８０％未満であると、玉３が凹部５から外れやすくなり、全てのセパレータ４と全ての玉３とが連結したような状態とならない場合が生じるおそれがある。
【００１９】
玉３を軸受内部に装填する際には、セパレータ４が装着された玉３と装着されていない玉３とを、図示しない入れ溝から交互に装填する。最後に装填した玉３がセパレータ４の凹部５に嵌り込むためには、最後の玉３の両隣の玉３に装着されたセパレータ４は、図５の（ｂ）に示すセパレータ４Ｂのような形状をなしている必要がある。すなわち、セパレータ４Ｂにおいては、図５の（ａ）に示すセパレータ４とは異なり、２つの凹部５のうち一方は、凹部５を形成する２つの肩５ｂの一方が取り除かれて直線状となっている。
【００２０】
このような形状のセパレータ４Ｂが装着された玉３を、セパレータ４Ｂの肩５ｂが取り除かれて直線状となっている側を入れ溝側に向けて（すなわち、セパレータ４Ｂの肩５ｂがある側を奥に向けて）装填し、その後に最後の玉３を装填すれば、最後の玉３は前述の直線状となっている部分に沿って深溝玉軸受内に装填され、凹部５に保持されることとなる。
【００２１】
〔第三実施形態〕
図６〜８に示した第三実施形態の玉軸受は、アンギュラ玉軸受である点及びセパレータの形状が異なる点以外は第一実施形態の深溝玉軸受とほぼ同様の構成であるので、異なる部分のみ説明し同様の部分の説明は省略する。
玉軸受の種類がアンギュラ玉軸受である場合は、入れ溝を設けなくても、組み立てることが可能である。すなわち、外輪２（内輪１でもよい）がカウンターボアとなっていて、一方の肩が取り除かれているので、玉３と一時的に一体となった内輪１を焼き嵌めして組み立てることができる。この時、セパレータ４は玉３に装着しておく。深溝玉軸受の場合とは異なり、形状の異なるセパレータ４Ｂを用いる必要はなく、全て同一形状のセパレータ４を用いる。なお、深溝玉軸受の場合と同様に、玉３の数が奇数である場合には、玉３の列の１カ所において、セパレータ４が装着されている玉３が２つ並ぶこととなる。
【００２２】
アンギュラ玉軸受に用いるセパレータ４は、図８に示すような形状のものが好ましい。すなわち、略板状のセパレータ４の貫通孔４ａが開口する両平面のうち一方が、２つの凹部５，５の底５ａ，５ａ間を結ぶ直線と直交する方向に傾斜する傾斜面４ｂとなっていて、セパレータ４の厚さが前記方向に沿って徐々に変化するような形状である。そして、図６，７に示すように、セパレータ４の厚さの大きい側が、軸受中心軸方向のカウンターボア側に配されている。
【００２３】
このようなセパレータ４は、セパレータ４の厚さの大きい側が外輪２と干渉するため、セパレータ４が貫通孔４ａ内の玉３を中心にして回転することがない。凹部５に玉３が嵌り込んでいるため、セパレータ４の回転は生じにくくなっているが、上記干渉によってセパレータ４の回転がより生じにくくなっている。このことにより、セパレータ４と玉３との接触が確実に凹部５で生じるため、接触面圧が安定して低く維持される。
【００２４】
前述した第一〜第三実施形態において、セパレータ４を構成する固体潤滑剤の種類は特に限定されるものではないが、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンの少なくとも一方を金属と混合して焼結した焼結金属、又は、二硫化モリブデン及び二硫化タングステンの少なくとも一方とポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテルケトンとからなる複合材料が好ましい。なお、焼結に用いる金属は、１種の金属でもよいが、複数の金属の混合物でもよいし合金でもよい。
これらの固体潤滑剤は、優れた潤滑性を有する。また、低アウトガスであるため、高温下でも使用可能である。例えば、焼結金属は３５０℃以上、複合材料は２００℃以上でも使用可能である。
【００２５】
〔実施例〕
図６〜８のアンギュラ玉軸受とほぼ同様の構成のアンギュラ玉軸受を用意して、回転試験を行い、その性能を評価した。なお、比較例として、略環状のセパレータ（凹部は有しておらず、図１０，１１の軸受に組み込まれたセパレータと同様のもの）を全ての玉に装着したアンギュラ玉軸受についても同様の評価を行った。
実施例，比較例ともに、アンギュラ玉軸受の軸受内径は９５ｍｍ、軸受外径は１７０ｍｍ、軸受幅は３２ｍｍであり、セパレータを構成する固体潤滑剤は、二硫化タングステンを含有する焼結合金である。
【００２６】
また、回転試験の内容は、軸受中心軸を鉛直方向とし、最大接触面圧が１．３ＧＰａとなるようにアキシアル荷重を負荷して、真空，８０℃という環境下で回転させ、セパレータに割れが生じる回転速度を測定するというものである。なお、軸受の回転は、１８０°回転する毎に反転させ、このような正逆回転を繰り返すというものである。
結果を図９のグラフに示す。実施例のアンギュラ玉軸受は、比較例のアンギュラ玉軸受と比べてセパレータに割れが生じにくく、割れが生じた回転速度は比較例の２倍以上の高速回転であった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る玉軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す図であり、軸受中心軸に平行な面で破断した縦断面図である。
【図２】図１の深溝玉軸受の軸受中心軸に垂直な面で破断した部分断面図である。
【図３】本発明に係る玉軸受の別の実施形態である深溝玉軸受の構造を示す図であり、軸受中心軸に平行な面で破断した縦断面図である。
【図４】図３の深溝玉軸受の軸受中心軸に垂直な面で破断した部分断面図である。
【図５】図３の深溝玉軸受に組み込まれたセパレータの平面図及び断面図である。
【図６】本発明に係る玉軸受の別の実施形態であるアンギュラ玉軸受の構造を示す図であり、軸受中心軸に平行な面で破断した縦断面図である。
【図７】図６のアンギュラ玉軸受の軸受中心軸に垂直な面で破断した部分断面図である。
【図８】図６のアンギュラ玉軸受に組み込まれたセパレータの平面図及び断面図である。
【図９】アンギュラ玉軸受に組み込まれたセパレータに割れが生じる回転速度を評価した結果を示すグラフである。
【図１０】従来の深溝玉軸受の構造を示す図であり、軸受中心軸に平行な面で破断した縦断面図である。
【図１１】図１０の深溝玉軸受の軸受中心軸に垂直な面で破断した部分断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      内輪
２      外輪
３      玉
４      セパレータ
４ａ    貫通孔
４ｂ    傾斜面
５      凹部
５ａ    底
【図１】
2008256086.tif 000003
【図２】
2008256086.tif 000004
【図３】
2008256086.tif 000005
【図４】
2008256086.tif 000006
【図５】
2008256086.tif 000007
【図６】
2008256086.tif 000008
【図７】
2008256086.tif 000009
【図８】
2008256086.tif 000010
【図９】
2008256086.tif 000011
【図１０】
2008256086.tif 000012
【図１１】
2008256086.tif 000013