(57)【要約】【課題】ロッドを円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができ、そして組み立てが容易な球面軸受を提供すること。【解決手段】上下の少なくとも一方にロッドを備える大球、この大球を間隙を介して収容する球面凹壁と上下の少なくとも一方に形成された開口面とで規定される空洞部を有するハウジング、上記間隙内に配設されている、周壁に複数個の透孔を備え、外径がハウジングの開口面の直径よりも小さく且つ内径が大球の直径よりも大きい円筒状の小球保持具、そして小球保持具の透孔の各々に収容されて大球表面と球面凹壁とに接触した状態で回転可能に上記間隙内に配設された複数個の小球を含む球面軸受。【選択図】図１
2008057634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の少なくとも一方にロッドを備える大球、該大球を間隙を介して収容する球面凹壁と上下の少なくも一方に形成された開口面とで規定される空洞部を有するハウジング、上記間隙内に配設されている、周壁に複数個の透孔を備え、外径がハウジングの開口面の直径よりも小さく且つ内径が大球の直径よりも大きい円筒状の小球保持具、そして小球保持具の透孔の各々に収容されて大球表面と球面凹壁とに接触した状態で回転可能に上記間隙内に配設された複数個の小球を含む球面軸受。
【請求項２】
ハウジングの上下の各々に開口面が形成されている請求項１に記載の球面軸受。
【請求項３】
大球が上下の一方にのみロッドを備える請求項１もしくは２に記載の球面軸受。
【請求項４】
上下に開口する透孔を中央に備えた大球、該大球を間隙を介して収容する球面凹壁と上下の少なくとも一方に形成された開口面とで規定される空洞部を有するハウジング、上記間隙内に配設されている、周壁に複数個の透孔を備え、外径がハウジングの開口面の直径よりも小さく且つ内径が大球の直径よりも大きい円筒状の小球保持具、そして小球保持具の透孔の各々に収容されて大球表面と球面凹壁とに接触した状態で回転可能に上記間隙内に配設された複数個の小球を含む球面軸受。
【請求項５】
ハウジングの上下の各々に開口面が形成されている請求項４に記載の球面軸受。
【請求項６】
小球保持具の上端及び下端がそれぞれハウジングの上下の開口面から外側に突き出ていて、かつ大球の中心から該保持具の上端面及び下端面の各々の外側周縁までの距離が、それぞれ大球の中心からハウジングの上下の各々の開口面の周縁までの距離よりも大きい請求項５に記載の球面軸受。
【請求項７】
大球の開口の周囲もしくはその近傍に、該大球が上下方向に対して傾斜移動した際に小球保持具に接触して該傾斜移動を制限する環状の大球制動具を備える請求項６に記載の球面軸受。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元位置決め装置あるいは産業用ロボットの部品として有利に用いられる球面軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
球面軸受は、三次元位置決め装置のステージあるいは産業用ロボットのアームと、各々の駆動装置との間に接続され、ステージやアームを多自由度で移動するために用いることは知られている。
【０００３】
従来の球面軸受は、上面にて開口する球状の空洞部を有するハウジング、この空洞部に摺動可能に嵌め合わされている球体、そして球体に接続され、開口部を通ってハウジングの外部まで伸びるロッドから構成されている。このような球面軸受は、ハウジングと球体との隙間が広いとロッドの回転あるいは傾斜移動の精度が低くなり、また上記の隙間が狭いとロッドを円滑に回転あるいは傾斜移動することが難しくなるという問題を有している。このため従来の球面軸受は、例えば、高精度の三次元位置決め装置を構成するための部品としては十分に満足のできるものではなかった。
【０００４】
上記の事情を考慮して、特許文献１では、先端に大球（球状の先端部）を有するロッドの前記大球を、複数個の小球（転動体）を介して保持している、上下に開口した中空球状の小球保持具（保持器）で包囲支持すると共に、この保持具を内側面に球面加工が施された円環状のハウジング（外周部材）の内側に支持して構成される球面軸受が提案されている。この球面軸受は、大球が上記の小球保持具に保持された複数個の小球を介してハウジングに緊密に嵌め合わされているため、ロッドを円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができ、精密位置決め装置等への利用に適した軸受であるとされている。
【特許文献１】特開平８−３３８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の球面軸受の中空球状の小球保持具は、大球を包囲支持するために上下方向を中心に予め複数個（例えば、六個）に分割された分割体から構成される。そして、この大球が嵌め合わされるハウジング（外周部材）もまた、予め上下に分割された上側ハウジング部材（第二外周部材）と下側ハウジング部材（第一外周部材）とから構成される。
【０００６】
そして、同文献の球面軸受は、先ず大球の周囲に各々小球を保持する複数個の分割体を配置し、次いでこれらを互いに接合して小球保持具を形成し、そしてこの保持具を上側ハウジング部材と下側ハウジング部材とで挟んで両者を互いにボルトで固定するという複雑な手順によって組み立てられる。
【０００７】
本発明の課題は、ロッドを円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができ、そして組み立てが容易な球面軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上述の課題について研究を重ねた結果、従来の中空球状の小球保持具に代えて所定の外径と内径とを持つ円筒状の小球保持具を用いることにより、保持具やハウジングを予め分割して作製する必要がないために組み立てが容易で、そしてロッドを円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができる球面軸受を提供できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
従って、本発明は、上下の少なくとも一方にロッドを備える大球、この大球を間隙を介して収容する球面凹壁と上下の少なくとも一方に形成された開口面とで規定される空洞部を有するハウジング、上記間隙内に配設されている、周壁に複数個の透孔を備え、外径がハウジングの開口面の直径よりも小さく且つ内径が大球の直径よりも大きい円筒状の小球保持具、そして小球保持具の透孔の各々に収容されて大球表面と球面凹壁とに接触した状態で回転可能に上記間隙内に配設された複数個の小球を含む球面軸受にある。
【００１０】
このように、ロッドを備える大球を持つ球面軸受の構成を、以下、第一の構成という。第一の構成の球面軸受の好ましい態様は、次の通りである。
（１）ハウジングの上下の各々に開口面が形成されている。
（２）大球が上下の一方にのみロッドを備える。
【００１１】
本発明はまた、上下に開口する透孔を中央に備えた大球、この大球を間隙を介して収容する球面凹壁と上下の少なくとも一方に形成された開口面とで規定される空洞部を有するハウジング、上記間隙内に配設されている、周壁に複数個の透孔を備え、外径がハウジングの開口面の直径よりも小さく且つ内径が大球の直径よりも大きい円筒状の小球保持具、そして小球保持具の透孔の各々に収容されて大球表面と球面凹壁とに接触した状態で回転可能に上記間隙内に配設された複数個の小球を含む球面軸受にもある。
【００１２】
このように、透孔を備える大球を持つ球面軸受の構成を、以下、第二の構成という。第二の構成の球面軸受の好ましい態様は、次の通りである。
（１）ハウジングの上下の各々に開口面が形成されている。
（２）上記（１）の態様の球面軸受において、小球保持具の上端及び下端がそれぞれハウジングの上下の開口面から外側に突き出ていて、かつ大球の中心から保持具の上端面及び下端面の各々の外側周縁までの距離が、それぞれ大球の中心からハウジングの上下の各々の開口面の周縁までの距離よりも大きい。更に好ましくは、大球の開口の周囲もしくはその近傍に、大球が上下方向に対して傾斜移動した際に小球保持具に接触して上記の傾斜移動を制限する環状の大球制動具を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第一の構成の球面軸受は、ハウジングの空洞部に円筒状の小球保持具を収容し、例えば、この保持具の下側部分の複数個の透孔の各々に小球を収容したのち、ロッドを下方に向けた状態にて大球を保持具の上端面の開口から内側に挿入し、そしてロッドを大球と共に傾斜移動させることでハウジングの上側に露出した保持具の上側部分の透孔に小球を収容することによって容易に組み立てることができる。
【００１４】
そして本発明の第二の構成の球面軸受は、第一の構成の球面軸受の場合と同様にしてハウジングの空洞部に収容された円筒状の小球保持具の下側部分の複数個の透孔の各々に小球を収容したのち、透孔を備える大球を保持具の上端面の開口から内側に挿入し、そして大球を傾斜移動させることで大球と保持具との間に生じる隙間を利用して保持具の上側部分の透孔に小球を収容することによって容易に組み立てることができる。
【００１５】
このように、本発明の球面軸受は、小球保持具やハウジングを予め分割して作製する必要がないために容易に組み立てることができ、そして大球が保持具に保持された複数個の小球を介してハウジングの空洞部に緊密に嵌め合わされているため、そのロッドを円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ず、本発明の第一の構成の球面軸受を、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の第一の構成の球面軸受の一例を示す断面図であり、そして図２は、図１の球面軸受１０のロッド１１を傾斜移動した状態を示す断面図である。また、図３は、図１の球面軸受１０が備える円筒状の小球保持具２０の構成を示す正面図であり、そして図４は、図３の小球保持具２０の平面図である。なお、図１及び図２（そして後述の図５〜図７）においては、ロッド１１を備える大球１２及び小球２２は断面として記入していない。また、図１及び図２（そして後述の図面）においては、球面軸受の構成の理解を容易とするため、各々の図面に記入した小球よりも図の奥側にある小球及び小球保持具の透孔は記入していない。
【００１７】
図１及び図２に示す球面軸受１０は、上下の一方（例えば、下方）にロッド１１を備える大球１２、大球１２を間隙１３を介して収容する球面凹壁１４と上下の各々に形成された開口面１５ａ、１５ｂとで規定される空洞部１６を有するハウジング１７、上記間隙内に配設されている、周壁１８に複数個の透孔１９を備え、外径（Ｄ1 ）がハウジング１７の開口面の直径（ＤH ）よりも小さく且つ内径（Ｄ2 ）が大球１２の直径（ＤB ）よりも大きい円筒状の小球保持具２０、そして小球保持具２０の透孔１９の各々に収容されて大球表面２１と球面凹壁１４とに接触した状態で回転可能に上記間隙内に配設された複数個の小球２２などから構成されている。なお、図１及び図２に示す球面軸受１０のハウジング１７には、取り付け用の孔（ねじ孔であってもよい）１７ａが形成されている。
【００１８】
球面軸受１０では、ロッド１１が大球１２と共に傾斜移動すると、この大球１２の傾斜移動に伴い間隙１３に配設された複数個の小球２２が転動する。これらの小球２２の転動によって、球面軸受１０のロッド１１は、ハウジング１７に対して大きな摩擦抵抗を生じることなく滑らかに傾斜移動（あるいは長さ方向を軸として回転）することが可能とされている。球面軸受１０は、大球１２が円筒状の小球保持具２０に保持された複数個の小球２２を介してハウジング１７の空洞部１６に緊密に嵌め合わされているため、そのロッド１１を円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができる。
【００１９】
球面軸受１０を構成する、ハウジング１７、ロッド１１、大球１２、そして小球２２の材料としては、通常、アルミニウム、銅合金（例、真鍮）、鋼あるいはステンレススチールなどの金属材料が用いられる。また、例えば、球面軸受が水中あるいは高温の環境下で使用される場合には、セラミック材料を用いることもできる。また、球面軸受を軽量化するために樹脂材料（例、後述の小球保持具２０の材料として例示した樹脂材料）を用いることもできる。
【００２０】
小球保持具２０は、大球１２とハウジング１７の球面凹壁１４との間隙１３において、その周壁１８の複数個の透孔１９の各々に収容された小球２２を保持し、そしてロッド１１を傾斜移動した際に、隣接配置している小球２２が互いに転動しながら接触して摩耗することを防止して、球面軸受１０の耐久性を向上させる働きをする。
【００２１】
前記のように球面軸受１０の小球保持具２０は、その外径（Ｄ1 ）がハウジング１７の開口面の直径（ＤH ）よりも小さく、且つ内径（Ｄ2 ）が大球１２の直径（ＤB ）よりも大きい円筒状の形状に設定されている。このような設定により、小球保持具２０（及びハウジング１７）を予め分割して作製しなくとも、後に説明するように球面軸受１０を容易に組み立てることができるようになる。
【００２２】
図３及び図４に示す小球保持具２０の周壁１８には、保持具２０の周方向に沿って等間隔に整列配置されている１０個の透孔１９からなる透孔の組が、長さ方向（図の上下方向）に沿って３組備えられている。
【００２３】
小球保持具２０の周壁１８には、球面軸受に要求される耐荷重の大きさや大球１２のサイズなどにも依るが、保持具２０の周方向に沿って等間隔に配置されている３〜２０個の透孔からなる透孔の組が、長さ方向に沿って２〜６組の範囲内にて備えられていることが好ましい。透孔の数が少なすぎるとハウジングの空洞内にて大球を支持する小球の数が少なくなるため、大球の回転や傾斜移動が不安定となり、そして球面軸受の耐荷重の大きさも小さくなる。その一方で、透孔の数が多すぎると小球保持具の作製に手間がかかり、また使用する小球の数が多くなるために球面軸受の製造コストが高くなる。
【００２４】
小球保持具２０の材料としては、例えば、金属材料（例、前記のハウジング等の材料として例示した金属材料）あるいは樹脂材料が用いられる。また、上記のように球面軸受が水中あるいは高温の環境下で使用される場合には、セラミック材料を用いることもできる。小球保持具は、その製造が容易になり、そして製造コストも低くなることから、樹脂材料から形成されていることが望ましい。樹脂材料としては、小球保持具の耐熱性や強度が良好となることから、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、あるいはポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いることが好ましい。
【００２５】
小球保持具２０に保持された複数個の小球２２の各々は、大球１２とハウジング１７とにより加圧された状態にて、大球１２と球面凹壁１４との間隙１３に配設されていることが好ましい。これにより、大球１２がハウジング１７の空洞部１６に更に緊密に嵌め合わされ、ロッドを回転あるいは傾斜移動する精度が向上するからである。このように各々の小球２２を加圧するためには、大球表面２１と球面凹壁１４との間隔を小球２２の直径よりも僅かに小さな間隔（小球のサイズにも依るが、例えば、小球の直径よりも１〜５μｍ程度小さな間隔）に設定すればよい。
【００２６】
次に、第一の構成の球面軸受の組み立ての手順について説明する。図１及び図２に示す第一の構成の球面軸受１０は、例えば、以下に説明する手順に従って組み立てることができる。
【００２７】
先ず、図５に示すようにハウジング１７の空洞部１６に円筒状の小球保持具２０を収容し、この保持具２０の下側部分の複数個の透孔１９の各々に小球２２を収容したのち、ロッド１１を下方に向けた状態にて大球１２を保持具２０の上端面の開口から内側に挿入する。次に、図６に示すようにロッド１１を大球１２と共に傾斜移動させることでハウジング１７の上側に露出した小球保持具２０の上側部分の透孔１９に小球２２を収容する。そして、このように小球保持具２０の上側部分の透孔に小球を収容する操作を、ロッド１１及び大球１２を傾斜移動させる方向を変えながら繰り返し、保持具２０の上側部分の複数個の透孔１９の各々に小球２２を収容したのちにロッド１１を垂直に配置することによって球面軸受１０を組み立てることができる。
【００２８】
このように、本発明の球面軸受１０は、小球保持具２０やハウジング１７を予め分割して作製する必要がないために容易に組み立てることができ、そして上記のように大球１２が保持具２０に保持された複数個の小球２２を介してハウジング１７の空洞部１６に緊密に嵌め合わされているため、そのロッド１１を円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができる。
【００２９】
前記のように、球面軸受１０に用いる円筒状の小球保持具２０は、その外径（図１：Ｄ1 ）がハウジング１７の開口面の直径（図１：ＤH ）よりも小さく且つ内径（図１：Ｄ2 ）が大球１２の直径（図１：ＤB ）よりも大きい円筒状の形状に設定される。これは、前述のようにして球面軸受１０を組み立てる際に、小球保持具２０の外径がハウジング１７の開口面の直径よりも大きいと、ハウジング１７の空洞部１６に開口面から保持具２０を挿入して収容することができず、そして保持具２０の内径が大球１２よりも小さいと、空洞部１６に収容した保持具２０の内側に大球１２を挿入できないからである。
【００３０】
このように、本発明の球面軸受に用いる円筒状の小球保持具は、ハウジングの開口面（図１の球面軸受のようにハウジングの上下の各々に開口面が形成されている場合には、いずれか一方の開口面）から空洞部に挿入することが可能で、更に保持具の上下のいずれかの開口から大球を内側に挿入可能な形状とサイズとを有している必要がある。
【００３１】
すなわち、本明細書でいう「円筒状の小球保持具」には、厳密に円筒形である小球保持具のみが含まれるのではなく、上記の条件を満足する範囲で変形された小球保持具も含まれる。例えば、本発明の円筒状の小球保持具には、その長さ方向の中央が外側あるいは内側に僅かに膨らんだ形状のものも含まれる。この場合、小球保持具の「外径」とは最大の外径を意味し、そして「内径」とは最小の内径を意味する。更にまた、例えば、図５に示す球面軸受１０のように、小球保持具２０の上端面の開口から大球を内側に挿入する場合には、「円筒状の小球保持具」には、少なくともその上側半分の部分が大球の直径よりも大きな内径を有していれば、下側半分の部分が大球の表面に接触しない範囲で大球の直径よりも小さな内径を持つように変形されたものも含まれる。但し、通常は、作製が容易であることから、内径と外径とが長さ方向に変動しない円筒形の小球保持具が用いられる。
【００３２】
図７は、本発明の第一の構成の球面軸受の別の一例を示す断面図である。図７の球面軸受７０の構成は、ハウジング１７の上下の一方（下方）にのみ開口面１５ｂが形成されていること以外は図１の球面軸受１０と同様である。例えば、三次元位置決め装置のステージの下面に、この球面軸受７０の三個を各々のハウジング１７の上面（平面）にて取り付けることにより、ステージをこれらの球面軸受で支持しながら多自由度で移動することが可能になる。
【００３３】
なお、この球面軸受７０は、例えば、ハウジング１７の空洞部１６に円筒状の小球保持具２０を収容し、この保持具２０の上側部分の複数個の透孔１９の各々に小球２２を収容したのち、ロッド１１を下方に向けた状態にて大球１２を保持具２０の下側の開口から内側に挿入し、そしてロッド１１を大球１２と共に傾斜移動させることでハウジング１７の下側に露出した保持具２０の下側部分の透孔１９に小球２２を収容することによって容易に組み立てることができる。
【００３４】
図８は、本発明の第二の構成の球面軸受の一例を示す断面図であり、そして図９は、図８に記入した切断線I−I線に沿って切断した球面軸受８０の断面図である。なお、図８及び図９（そして後述の図１０及び図１１）においては、小球２２は断面として記入していない。
【００３５】
図８及び図９に示すように、本発明の第二の構成の球面軸受８０は、上下に開口する透孔３１を中央に備えた大球３２、大球３２を間隙１３を介して収容する球面凹壁１４と上下の開口面１５ａ、１５ｂとで規定される空洞部１６を有するハウジング１７、上記間隙内に配設されている、周壁１８に複数個の透孔１９を備え、外径（Ｄ1 ）がハウジング１７の開口面の直径（ＤH ）よりも小さく且つ内径（Ｄ2 ）が大球３２の直径（ＤB ）よりも大きい円筒状の小球保持具２０、そして小球保持具２０の透孔１９の各々に収容されて大球表面４１と球面凹壁１４とに接触した状態で回転可能に上記間隙内に配設された複数個の小球２２などから構成されている。
【００３６】
第二の構成の球面軸受８０は、その大球３２にロッドを備えておらず、大球３２の透孔３１にロッドを挿入固定して、このロッドを回転あるいは傾斜移動するために用いること以外は第一の構成の球面軸受と同様に使用することができる。また、第一の構成の球面軸受の場合と同様に、第二の構成の球面軸受のハウジングとしても、その上下の一方にのみ開口面が形成されたものを用いることもできる。
【００３７】
このように大球とロッドとが分離されていると、使用者が球面軸受の大球の透孔に応じたサイズのロッドを複数本用意して、各々のロッドの端部を各種の用途に適したにサイズや形状に設定する（例えば、ロッドの端部を球面軸受で支持する対象物に適した径に加工したり、あるいはロッドの端部にねじ溝を設けたりする）ことが可能になるため、球面軸受の汎用性が高くなる。また、大球の表面に、例えば溶接等の方法によりロッドを固定する場合と比較して、大球に透孔を形成する場合のほうが容易に且つ高い精度で加工が行なえるため、球面軸受を低価格で提供できるようになる。
【００３８】
次に、第二の構成の球面軸受の組み立ての手順について説明する。図８及び図９に示す第二の構成の球面軸受８０は、例えば、以下に説明する手順に従って組み立てることができる。
【００３９】
先ず、図１０に示すようにハウジング１７の空洞部１６に円筒状の小球保持具２０を収容し、この保持具２０の下側部分の複数個の透孔１９の各々に小球２２を収容したのち、透孔３１を備える大球３２を保持具２０の上端面の開口から内側に挿入する。次に、図１１に示すように大球３２を傾斜移動させることで大球３２と小球保持具２０との間に生じる隙間を利用して保持具２０の上側部分の透孔１９に小球２２を収容する。そして、このように小球保持具２０の上側部分の透孔に小球を収容する操作を、大球３２を傾斜移動させる方向を変えながら繰り返し、保持具２０の上側部分の複数個の透孔１９の各々に小球２２を収容したのちに大球３２をその透孔３１が上下方向を向くように配置することによって球面軸受８０を組み立てることができる。
【００４０】
このように、本発明の第二の構成の球面軸受８０もまた、小球保持具２０やハウジング１７を予め分割して作製する必要がないために容易に組み立てることができ、そして大球３２が保持具２０に保持された複数個の小球２２を介してハウジング１７の空洞部１６に緊密に嵌め合わされているため、その透孔３１に取り付けられたロッドを円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができる。
【００４１】
図１２は、図８の球面軸受８０の使用の態様の一例を示す断面図であり、図１３は図１２に示す球面軸受８０の拡大図であり、そして図１４は、図１２に示す球面軸受８０に取り付けられたロッド５１ａを傾斜移動した状態を示す断面図である。なお、図１２〜図１４（そして後述の図１５及び図１６）においては、小球２２、ロッド５１ａ（そして後述の図１５及び図１６の各々におけるロッド５１ｂ及び５１ｃ）及びナット６１は断面として記入していない。
【００４２】
図１２〜図１４に示すように、第二の構成の球面軸受８０の大球３２の透孔３１には、ロッド５１ａが挿入され、このロッド５１ａの上側部分と下側部分との各々に形成されたねじ溝６２に嵌め合わされたナット６１を締め付けることにより固定されている。球面軸受８０は、大球３２の透孔３１に挿入固定されたロッド５１ａを回転あるいは傾斜移動するために用いられている。このロッド５１ａの各々のねじ溝６２は、球面軸受８０と軸受８０に支持される対象物（例えば、産業用ロボットのアーム等）とを接続する際にも用いられる。
【００４３】
図１２〜図１４に示すように、第二の構成の球面軸受８０においては、小球保持具２０の上端及び下端がそれぞれハウジング１７の上下の開口面１５ａ、１５ｂから外側に突き出ていて、かつ大球３２の中心から保持具２０の上端面及び下端面の各々の外側周縁までの距離（例、図１３：Ｌ1 ）が、それぞれ大球３２の中心からハウジング１７の上下の各々の開口面の周縁までの距離（例、図１３：Ｌ2 ）よりも大きいことが好ましい。
【００４４】
これにより、例えば、図１４に示すようにロッド５１ａが傾斜移動した場合に、小球保持具２０の上端近傍の部位がハウジング１７の開口面（図１２：１５ａ）の周縁の部位に接触するため、小球保持具２０の傾斜移動を制限することができる。小球保持具２０の傾斜移動が制限されると、小球２２の転動が停止し、そして大球３２の傾斜移動が停止するため、大球３２及びその透孔３１に挿入固定されたロッド５１ａの傾斜移動を制限（大球３２及びロッド５１ａが極端に大きな角度で傾斜することを防止）することができる。
【００４５】
更に、図１２〜図１４に示すように、球面軸受８０は、その大球３２の開口の周囲の近傍に、大球３２が上下方向に対して傾斜移動した際に小球保持具２０に接触して上記の傾斜移動を制限する環状の大球制動具２３ａを備えることが好ましい。各々の大球制動具２３ａは、ロッド５１ａのねじ溝６２に嵌め合わされたナット６１を締め付けることにより、大球３２の各々の開口の周囲の近傍に固定されている。
【００４６】
このような大球制動具２３ａが備えられていると、図１４に示すようにロッド５１ａが傾斜移動した場合に、例えば、上側の大球制動具２３ａが小球保持具２０の上端近傍の部位に接触するため、大球３２及びその透孔３１に挿入固定されたロッド５１ａの傾斜移動を制限（大球３２及びロッド５１ａが極端に大きな角度で傾斜することを防止）することができる。
【００４７】
大球制動具２３ａは、上記のように小球保持具２０の上端近傍の部位がハウジングの開口面の周縁の部位に接触した状態において、ロッド５１ａに更に大きな力が加わり、小球２２の転動が停止した状態で大球３２が更に傾斜移動すること（大球３２が小球２２の転動が停止した状態で滑動すること）を防止することができる。すなわち、大球制動具２３ａを用いることにより、大球３２及びその透孔３１に挿入固定されたロッド５１ａの傾斜移動（傾斜角度）を確実に制限することができる。なお、大球制動具は、大球の上下の開口の一方にのみ備えられていてもよい。
【００４８】
図１５は、図８の球面軸受８０の使用の態様の別の一例を示す断面図である。図１５に示す球面軸受８０の大球３２の透孔３１には、上側部分の直径が透孔３１の直径よりも大きなサイズに設定されたロッド５１ｂが挿入され、このロッド５１ｂの下側部分に形成されたねじ溝６２に嵌め合わされたナット６１を締め付けることにより固定されている。このような構成のロッド５１ｂを用いると、ロッド５１ｂを大球３２の透孔３１に挿入固定するために必要なナットの数が一個であるため、球面軸受８０にロッド５１ｂを取り付ける作業が容易になる。
【００４９】
図１６は、図８の球面軸受８０の使用の態様の更に別の一例を示す断面図である。図１６に示す球面軸受８０の大球３２の透孔３１には、上側部分の直径が大球制動具２３ａの外径と同じサイズに設定されたロッド５１ｃが挿入され、このロッド５１ｃの下側部分に形成されたねじ溝６２に嵌め合わされたナット６１を締め付けることにより固定されている。図１６に示すように、このロッド５１ｃの上側部分は、ロッド５１ｃが傾斜移動した場合に小球保持具２０の上端近傍の部位に接触して大球３２の傾斜移動を制限する大球制動具として用いられている。このような構成のロッド５１ｃを用いると、図１５に示すロッド１５ｂを用いる場合と同様にロッド５１ｃを大球３２の透孔３１に挿入固定するために必要なナットの数が一個であり、更に使用する大球制動具の数も一個であるため、球面軸受８０にロッド５１ｃを取り付ける作業が更に容易になる。
【００５０】
図１７は、図８の球面軸受８０の使用の態様の更に別の一例を示す断面図である。なお、図１７においては、小球２２及びロッド５１ｄは断面として記入していない。
【００５１】
図１７に示す球面軸受８０の大球３２の透孔３１には、上端近傍の部分の直径が大球制動具２３ａの外径と同じサイズに設定されたロッド５１ｄが挿入され、このロッド５１ｄをその下側部分に形成されたねじ溝６２を球面軸受にて支持される対象物であるアーム６３（例えば、産業用ロボットのアーム等）の上端に形成されたねじ孔に嵌め合わせて締め付けることにより固定されている。図１７に示すように、上記のロッド５１ｄの上端近傍の部分は、ロッド５１ｄが傾斜移動した場合に小球保持具２０の上端近傍の部位に接触して大球３２の傾斜移動を制限する大球制動具として用いられている。このようにして、球面軸受８０の大球３２の透孔３１に挿入されたロッド５１ｄに、球面軸受に支持される対象物であるアーム６３を簡単に固定することもできる。
【００５２】
図１８は、本発明の第二の構成の球面軸受の別の一例を示す断面図である。なお、図１８においては、小球２２は断面として記入していない。図１８の球面軸受９０の構成は、各々の大球制動具２３ｂが、予め大球３２の各々の開口に圧入され固定されていること以外は図８の球面軸受８０と同様である。
【００５３】
例えば、上記の図８の球面軸受８０は、その大球３２の透孔３１に大球制動具２３ａ及びロッド５１ａを取り付ける前の状態で運搬あるいは取り扱う際に、大球３２が大きな角度（例えば、図１１に示す角度にまで）で傾斜移動した場合には、小球保持具２０の透孔１９に収容された小球２２が保持具２０と大球３２との隙間から脱落する恐れがある。図１８の球面軸受９０のように、大球２３の各々の開口に予め大球制動具２３ｂが固定されていると、このような小球の脱落を防止することができる。
【００５４】
図１９は、本発明の第二の構成の球面軸受の更に別の一例とその使用の態様とを示す一部切り欠き斜視図であり、図２０は、図１９に記入した切断線II−II線に沿って切断した球面軸受１００、ロッド５１ｅ及び取り付け用治具６４の断面図であり、そして図２１は、図２０に記入した切断線III−III線に沿って切断した球面軸受１００の断面図である。なお、図２０及び図２１においては、小球２２は断面として記入していない。
【００５５】
図１９〜図２１に示す球面軸受１００の構成は、ハウジング２７に取り付け用のねじ孔２７ａが形成されていること以外は図１８の球面軸受９０と同様である。この球面軸受１００の大球３２の透孔３１にはロッド５１ｅが挿入され、例えば、接着剤によって固定されている。そして、ロッド５１ｅには、取り付け用の治具６４が固定されており、この治具６４の上面には、球面軸受１００により支持される対象物を取り付けるためのねじ孔６５が形成されている。
【００５６】
例えば、三次元位置決め装置のステージの下面に、各々のねじ孔２７ａに直動駆動装置の駆動軸が接続固定された球面軸受１００の三個を、各々の治具６４の上面にて取り付けることにより、ステージをこれらの球面軸受で支持しながら多自由度で移動することが可能になる。
【００５７】
上述のように、本発明の球面軸受は、大球が保持具に保持された複数個の小球を介してハウジングの空洞部に緊密に嵌め合わされているため、大球に備えられたロッド（あるいは大球に挿入固定されたロッド）を円滑かつ高精度に回転あるいは傾斜移動することができという優れた性能を示すと共に、その組み立てが極めて容易であるために低価格にて提供できるという利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第一の構成の球面軸受の一例を示す断面図である。但し、ロッド１１、大球１２及び小球２２は断面として記入していない。
【図２】図１の球面軸受１０が備えるロッド１１を傾斜移動した状態を示す断面図である。
【図３】図１の球面軸受１０が備える円筒状の小球保持具２０の構成を示す正面図である。
【図４】図３の小球保持具２０の平面図である。
【図５】図１の球面軸受１０の組み立て方法を示す断面図である。
【図６】図１の球面軸受１０の組み立て方法を示す別の断面図である。
【図７】本発明の第一の構成の球面軸受の別の一例を示す断面図である。但し、ロッド１１、大球１２及び小球２２は断面として記入していない。
【図８】本発明の第二の構成の球面軸受の一例を示す断面図である。但し、小球２２は断面として記入していない。
【図９】図８に記入した切断線I−I線に沿って切断した球面軸受８０の断面図である。但し、小球２２は断面として記入していない。
【図１０】図８の球面軸受８０の組み立て方法を示す断面図である。
【図１１】図８の球面軸受８０の組み立て方法を示す別の断面図である。
【図１２】図８の球面軸受８０の使用の態様の一例を示す断面図である。但し、小球２２、ロッド５１ａ及びナット６１は断面として記入していない。
【図１３】図８に示す球面軸受８０の拡大図である。
【図１４】図１２に示す球面軸受８０に取り付けられたロッド５１ａを傾斜移動した状態を示す断面図である。
【図１５】図８の球面軸受８０の使用の態様の別の一例を示す断面図である。但し、小球２２、ロッド５１ｂ及びナット６１は断面として記入していない。
【図１６】図８の球面軸受８０の使用の態様の更に別の一例を示す断面図である。但し、小球２２、ロッド５１ｃ及びナット６１は断面として記入していない。
【図１７】図８の球面軸受８０の使用の態様の更に別の一例を示す断面図である。但し、小球２２及びロッド５１ｄは断面として記入していない。
【図１８】本発明の第二の構成の球面軸受の別の一例を示す断面図である。但し、小球２２は断面として記入していない。
【図１９】本発明の第二の構成の球面軸受の更に別の一例とその使用の態様とを示す一部切り欠き斜視図である。
【図２０】図１９に記入した切断線II−II線に沿って切断した球面軸受１００、ロッド５１ｅ及び取り付け用治具６４の断面図である。但し、小球２２は断面として記入していない。
【図２１】図２０に記入した切断線III−III線に沿って切断した球面軸受１００の断面図である。但し、小球２２は断面として記入していない。
【符号の説明】
【００５９】
１０  球面軸受
１１  ロッド
１２  大球
１３  間隙
１４  球面凹壁
１５ａ、１５ｂ  開口面
１６  空洞部
１７  ハウジング
１７ａ  取り付け用の孔
１８  周壁
１９  透孔
２０  小球保持具
２１  大球表面
２２  小球
２３ａ、２３ｂ  大球制動具
２７  ハウジング
２７ａ  取り付け用のねじ孔
３１  透孔
３２  大球
４１  大球表面
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ  ロッド
６１  ナット
６２  ねじ溝
６３  アーム
６４  取り付け用の治具
６５  ねじ孔
７０、８０、９０、１００  球面軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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