(57)【要約】【課題】超薄肉形転がり軸受用保持器における異音発生やトルク上昇といった不具合をなくする。【解決手段】隣り合ったセグメント４０のうちの一方に形成した円形の接合凸部４４ａを他方に形成した円形の接合凹部４４ｂにはめ込むことによりセグメント同士を接合した超薄肉形転がり軸受用保持器において、接合凸部４４ａの直径Ｄ１を接合凹部４４ｂの直径Ｄ２よりも大きくしてしめしろを与え、かつ、両者を超音波溶着する。【選択図】　　図１
2004125088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円弧状の樹脂製セグメントで構成され、隣り合ったセグメントのうちの一方に形成した円形の接合凸部を他方に形成した円形の接合凹部にはめ込んで両者を接合したものにおいて、接合凸部の直径を接合凹部の直径よりも大きくしてしめしろを与え、かつ、接合凸部と接合凹部を超音波溶着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】
接合凸部の厚さが接合凹部の深さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の超薄肉形転がり軸受用保持器。
【請求項３】
セグメントの幅面に溝を設け、この溝に連結補強環をはめ込んだことを特徴とする請求項１または２に記載の超薄肉形転がり軸受用保持器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の保持器を組み込んだ超薄肉形転がり軸受。
【請求項５】
転動体の直径とピッチ円直径との比の値が０．０３以下であることを特徴とする請求項３に記載の超薄肉形転がり軸受。
【請求項６】
外方部材と、外方部材の内周側に配置した内方部材と、内方部材および外方部材間に介在する複数の転動体と、転動体を保持する保持器とを具備することを特徴とする請求項３または４に記載の超薄肉形転がり軸受。
【請求項７】
上記外方部材および内方部材のうちの何れか一方が、被写体の周囲を回転するＣＴスキャナ装置の回転架台に、他方が当該装置の固定架台にそれぞれ固定されている請求項５に記載の超薄肉形転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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転がり軸受および同軸受用セグメント保持器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８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スキャナ装置は、Ｘ線管装置２０で発生したＸ線を、その強度分布を一様ならしめるウェッジフィルター２１、強度分布を制限するスリット２２を介して被写体２３に照射する。被写体２３を通過したＸ線は検出器２４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。Ｘ線管装置２０、ウェッジフィルター２１、スリット２２、検出器２４などの各部品は、転がり軸受２５を介して回転自在に支持された略円筒状の回転架台２７に装着され、この回転架台２７の回転駆動によって被写体２３の周囲を各部品が回転する。対向するＸ線管装置２０と検出器２４の被写体２３まわりの回転運動により、被写体２３の検査断面内のあらゆる点ですべ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ミング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２６の内周面が被写体２３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２６と回転架台２７の間の軸受部２５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。この超薄肉形転がり軸受の中でも特に１２０ｒｐｍ程度以上の高速回転で使用する場合は、図９に示すように、二つのアンギュラ玉軸受Ｘ，Ｙを組み合わせたいわゆる組合わせアンギュラ玉軸受が使用される。図示例の組合わせアンギュラ玉軸受は、二つのアンギュラ玉軸受Ｘ，Ｙの背面（スラスト荷重を負荷できる面）同士を接触させたいわゆる背面組合わせであり、一方の軸受Ｘの外輪３１（外方部材）と他方の軸受Ｙの内輪３２（内方部材）とに互いに向き合う方向の加圧力を作用させ、軸受内部に適正な予圧を付与して使用される。
【０００４】
一方の架台（例えば回転架台２７）に外環体３３を、他方の架台（例えば固定架台２６）に内環体３４をそれぞれねじ止めし、さらに、外環体３３の内周面に二つの軸受Ｘ，Ｙの各外輪３１を、内環体３４の外周面に二つの軸受Ｘ，Ｙの各内輪３２を、それぞれ嵌合させて、回転架台２７を回転自在に支持している。内環体３４の一端側と外環体３３の他端側とにはそれぞれ締付けねじ３５を用いて押え部材３６が固定されており、この押え部材３６で外輪３１の端面や内輪３２の端面を押圧し、かつ、その反対側の端面を外環体３３および内環体３４に設けた肩部３３ａ，３４ａで受けることによって軸受内部に予圧が負荷されている。
【０００５】
超薄肉形転がり軸受用の保持器には樹脂製のものが使用されている。図１０（ａ）に示すように、この樹脂製保持器４’は、複数の円弧状のセグメント４０’を円周方向につなぎ合わせて環状にした分割型（セグメントタイプ）であり、同図（ｂ）に示すように、各セグメント４０’の両端に凹状もしくは凸状の嵌合部４４ａ’，４４ｂ’を形成し、この凹状もしくは凸状嵌合部４４ａ’，４４ｂ’を結合相手となるセグメント端部の凸状もしくは凹状嵌合部４４ｂ’，４４ａ’に嵌合し、円周方向で互いに係合させてセグメント４０’を結合している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３２９１４３
（段落番号０００５、図１０）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、セグメントの接合部に適切なしめしろを付与して相互のセグメントを結合している。しかし、軸受の運転中にモーメント荷重により転動体に遅れ進みが発生し、この結合部に引っ張り荷重、圧縮荷重および曲げ荷重が掛かり、結合部で緩みが発生することがある。また、セグメント間の結合部が緩むと保持器が真円から多角形へと変形し、保持器が転動体案内の場合には転動体がポケット内で拘束され、異音発生やトルク上昇を引き起こす。
【０００８】
より詳しく述べると、軸受の玉に作用する転動体荷重は周方向各位置によって異なることから、一公転する間にその公転速度に遅れ進みが生じ、玉が保持器を押し出したり、逆に保持器が玉を押し出したりしながら公転している。このため、セグメントの連結部に引っ張りや圧縮の力を与え、変形を生じさせる。その結果、各セグメント連結部や円弧状の内外径面が軸受内外輪の外径面や内径面に擦れて異音発生を招き、患者の不安感を助長することになる。
【０００９】
本発明の目的は、述べたような異音発生やトルク上昇といった不具合のない超薄肉形転がり軸受用セグメント保持器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の超薄肉形転がり軸受用保持器４は、複数の円弧状の樹脂製セグメント４０で構成され、隣り合ったセグメント４０のうちの一方に形成した円形の接合凸部４４ａを他方に形成した円形の接合凹部４４ｂにはめ込んで両者を接合したものにおいて、接合凸部４４ａの直径Ｄ１を接合凹部４４ｂの直径Ｄ２よりも大きくしてしめしろを与え、かつ、接合凸部４４ａと接合凹部４４ｂを超音波溶着したことを特徴とするものである。接合部を一体化することにより接合部の変形を防止するようにしたものであり、一体化の方法として超音波溶着を利用する。本発明の保持器は樹脂成型品であるが、設備上一体成型が困難なため、樹脂成形したセグメントを接合と超音波溶着によって一体化するようにしたものである。
【００１１】
超音波溶着（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｗｅｌｄｉｎｇ）とは、樹脂の接着法の一つで、接着部位に超音波の振動エネルギーを当て、局部的な振動エネルギーを摩擦熱に変換して熱可塑性樹脂を溶着させる方法をいう。超音波プラスチック溶着は、超音波振動子から発生したホーンに伝達された振動エネルギーと加圧力をプラスチック部品に与えることにより、樹脂境界面で摩擦熱を発生させ、瞬時にプラスチック部品を溶着させる溶着技術である。
【００１２】
接合凸部４４ａの厚さＴ１を接合凹部４４ｂの深さＴ２よりも小さくしてぬすみを設定してもよい。この場合、接合凸部４４ａを接合凹部４４ｂにはめ込むと、接合凸部４４ａの上面が接合凹部４４ｂの上面よりも沈下した陥没部が形成される。したがって、溶着部にバリが発生しても陥没部内にとどまり外部に張り出さない。
【００１３】
セグメント４０の幅面に溝４５を設け、この溝４５に連結補強環４６をはめ込むことにより、セグメント４０同士を一層強固に連結し、外部荷重や経時変化の起こりにくい保持器が得られる。
【００１４】
本発明の保持器４は、超薄肉形転がり軸受２５に組み込んで使用するものである。超薄肉形転がり軸受は、直径に対して断面が著しく小さいものをいうが、具体例を挙げるならば、転動体の直径ｄＢとピッチ円直径ＰＤとの比の値が０．０３以下のものである。
【００１５】
超薄肉形転がり軸受２５は、一般の軸受と同様に、外方部材１と、外方部材１の内周側に配置した内方部材２と、外方部材１と内方部材２との間に介在する複数の転動体３と、転動体３を保持する保持器４とを主要な構成要素としている。ＣＴスキャナ装置用の超薄肉形転がり軸受２５の場合、外方部材１および内方部材２のうちの何れか一方が、被写体の周囲を回転するＣＴスキャナ装置の回転架台２７に、他方が当該装置の固定架台２６にそれぞれ固定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。まず超薄肉形転がり軸受の構成を説明する。
【００１７】
図５に、既に述べた図８のＣＴスキャナ装置における軸受２５の構造を示す。この軸受２５は、リング状の外方部材１と、外方部材１の内周側に同心配置した同じくリング状の内方部材２と、外方部材１と内方部材２との間に転動自在に介在させた転動体３と、転動体３を円周方向等間隔で保持する保持器４とを主要な構成要素としており、さらに、軸受の両端開口部を密封するシール５ａ，５ｂと、軸受内部に予圧を付与するための予圧付与手段Ｓを具備している。
【００１８】
この軸受２５は、転動体（ここでは玉）３の列数を２列とした複列軸受であり、この実施の形態では、玉３を２列に配置した複列アンギュラ玉軸受の場合を例示してある。両軸受部分の組合わせは既述の図９の背面組合わせと同じであり、転動体荷重の作用線Ｑの交点はピッチ円Ｐの外側にある。両軸受部の接触角（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、例えば３０°とされる。
【００１９】
この軸受は、玉３の直径ｄＢとピッチ円直径ＰＤとの比φの値を０．０３以下（φ＝ｄＢ／ＰＤ≦０．０３）とした超薄肉形玉軸受であり、例えば玉直径は１／２インチ（１２．７ｍｍ）、ＰＤは１０４１．４ｍｍ、両者の比φの値は０．０１２に設定される。
【００２０】
外方部材１は、既述の図９における外輪３１と外環体３３とを一体化した構造であり、その内周面には玉３が転がる走路である軌道１ｃが玉３の列数に対応して複列に形成されている。内方部材２は、既述の図９における一方の内輪３２と内環体３４とを一体化した構造の環状部材２ａと、リング状の内輪部材２ｂとで構成される。環状部材２ａの一端部外周面には小径部２ａ１があり、この小径部２ａ１に内輪部材２ｂをはめてある。環状部材２ａと内輪部材２ｂの外周面にはそれぞれ軌道２ｃが形成されており、これらの軌道２ｃと外方部材１の複列の軌道１ｃとの間で２列の玉３が転動するようになっている。予圧付与手段Ｓは、内輪部材２ｂを軸受内部側へ加圧することにより軸受内部に適正な予圧を付与するもので、例えば以下のように構成される。
【００２１】
内輪部材２ｂは、環状部材２ａに対し、後述する押え部材６の締込みで移動させることができる程度の緩いはめあいである。押え部材６を締め込む前は、環状部材２ａの肩部２ａ２と内輪部材２ｂの片部２ａ２側の端面２ｂ１との間に軸方向のすきまｔがあり、かつ、内輪部材２ｂのもう一方の端面２ｂ２は、環状部材２ａの端面２ａ３よりも僅かに軸方向に突出している。この突出量は軸方向すきまｔの寸法と同じか、それよりも僅かに大きい。
【００２２】
外方部材１の端面には取付け孔８が形成され、この取付け孔８に図示しないボルト等をねじ込むことによって、図８におけるＣＴスキャナ装置の回転架台２７に外方部材１が固定される。内方部材２の（この実施の形態では環状部材２ａの）端面にも同様に取付け孔９が設けられ、この取付け孔９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２が固定架台２６に固定される。
【００２３】
以上から、外方部材１が回転架台２７と共に回転する回転部材となり、内方部材２を構成する環状部材２ａと内輪部材２ｂが非回転の固定部材となる。ＣＴスキャナ装置の構造によっては、逆に外方部材１を非回転の固定側とし、内方部材２を回転架台２７と共に回転する回転側とすることもできる。
【００２４】
環状部材２ａの端面にはリング状の押え部材６がボルト等の締結手段７を用いて固定される。押え部材６の外周面は内輪部材２ｂの外周面とほぼ同一レベルにある。押え部材６の外周面の対向位置に上記一対のシールのうちの一方のシール５ａがある。
【００２５】
以上の構成において、締結手段７を締め込むと、押え部材６が内輪部材２ｂを加圧してこれを軸受内部側に押し込む。これにより予圧付与手段Ｓが機能し、軸方向すきまｔが縮小すると同時に、加圧力が玉３を介して外方部材１に伝達され、外方部材１を軸方向に押し込む。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が零になるまで内輪部材２ｂ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の寸法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７の締付けトルクを管理する等の方法により、軸受部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が零になるとは限らない）。
【００２６】
図６に示す軸受も図５と同様に玉直径ｄＢとピッチ円直径ＰＤとの比の値φを０．０３以下とした超薄肉形の複列アンギュラ玉軸受である。この軸受は、環状部材２ａの外周面に設けた段部２ａ１に一対の内輪部材２ｂをはめたもので、各内輪部材２ｂの外周面にそれぞれ軌道２ｃを設けてある。一方の内輪部材２ｂは環状部材２ａの端部外周面に設けた肩部２ａ２で係止される。両内輪部材２ｂ間には軸方向のすきまｔがあり、このすきまｔが縮小するように押え部材６を締め込むことにより、予圧付与手段Ｓが機能して軸受内部に所定の予圧が付与される。
【００２７】
図６では、軸受の両端開口部を密封するシール５ａ，５ｂを、環状部材２ａおよび押え部材６の外周面を外径側に延ばし、外方部材１の内周面に近接させて非接触シールを構成した場合を例示しているが、図１と同様に外方部材１にシールワッシャ５ａ，５ｂなどの非接触型シール部材を取り付けてもよい。もちろん接触型シールを採用することもできる。外方部材１の内周面であってシール５ａ，５ｂと両軌道１ｃとの間には環状の油溝１０が設けられ、この油溝１０と対向する環状部材２ａおよび押え部材６の各外周面には、肉取りにより油溜り１１が形成されている。
【００２８】
以上、図５との相違点を中心に説明したが、これ以外の構成、作用効果、および変形例等は図５の場合と概ね同様であるので、共通部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００２９】
上記軸受の保持器４は、図１０（ａ）に示す従来品と同様に分割型の樹脂製保持器で、複数の円弧形のセグメント４０を円周方向につなぎ合わせて環状に形成される。
【００３０】
図７はセグメント４０を展開した平面図である。図示例のセグメント４０は、環状体を円周方向の複数箇所で分割した円弧形状をなす基部４１と、基部４１から軸方向の一方に延びる柱部４２と、隣り合った柱部４２間に設けられた複数のポケット４３ａ，４３ｂとを備えている。柱部４２は玉３のピッチ円Ｐを超えて軸方向の一方に延びている。図示例の場合、ポケット形状の異なる二種類のポケットがある。すなわち、一つはポケット中心よりもポケット開口側の壁面を平面視で凹状円弧面にした第一ポケット４３ａであり、もう一つは当該壁面を軸方向のストレート面にした第二ポケット４３ｂである。第一ポケット４３ａと第二ポケット４３ｂは円周方向に交互に設けられる。いずれのポケット４３ａ，４３ｂの壁面も半径方向の断面は、ポケット中心を曲率中心とする凹曲面である。
【００３１】
ポケット４３ａ，４３ｂへの玉３の収容は、ポケット４３ａ，４３ｂの軸方向開口部からポケット奥部側に玉３を押し込むことによって行われる。この時、第一ポケット４３ａでは、入口側の柱部４２を押し広げながら玉３を押し込む必要があるが、第二ポケット４３ｂではそのような手間を必要としないので、保持器４への玉３の組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４３ａ，４３ｂの形状や構造は例示にすぎず、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。
【００３２】
各セグメント４０の両端には、隣り合うセグメント同士を接合するための接合部Ａ，Ｂが設けられる。接合部Ａ，Ｂの形状には２種類ある。すなわち、接合凸部４４ａと接合凹部４４ｂである。そして、隣り合うセグメント同士を接合するにあたっては、一方のセグメントの接合凸部４４ａを他方のセグメントの接合凹部４４ｂにはめ込む。
【００３３】
図１〜図３に従ってより詳しく説明すると、接合部はいわば「前方後円」形状の接合凸部４４ａと接合凹部４４ｂで構成される。接合凸部４４ａは、厚さＴ１、円形部分の直径Ｄ１で、セグメント４０の上面に対して段差Ｎのぬすみを形成している。接合凹部４４ｂは、深さＴ２、円形部分の直径Ｄ２で、Ｔ２−Ｔ１＝Ｎの関係にある。また、セグメント４０の板厚Ｔに対し、Ｔ＞Ｔ２＞Ｔ１の関係にある。したがって、図１に示すように、接合した状態では深さＮの陥没部が形成される。また、円形部分の直径はＤ１＞Ｄ２の関係にあり、接合状態ではしめしろを有する。
【００３４】
超音波溶着を行う際、溶着面に圧力をかける必要があり、図１に示すように、一方のセグメント４０の接合凸部４４ａを他方のセグメント４０の接合凹部４４ｂにはめ込み、下方向へ押し付けることによりｍ面とｎ面（図３（ｂ）参照）を溶着する。さらに、円形部分に発生するはめあい応力により、円形部分の円筒面も溶着可能である。超音波溶着では溶融した樹脂が溶着面の外部へ漏れ出すことによるバリの発生が問題となるが、図１から理解できるように、段差Ｎの陥没部内に溶融樹脂がとどまるため、外部へのバリ発生の問題が解消する。
【００３５】
図４は、セグメント４０どうしをより強固に連結し、外部荷重や経時変化の起こりにくいものとした例を示す。図４（ｂ）に示すように、各セグメント４０の軸方向リブ側幅面に周方向に伸びる溝４５を設けてある。図４（ｃ）に拡大して示すように、溝４５の断面は開口部の幅が狭くなった円形であるが、図４（ｄ）に示すように、開口部の幅が狭くなった逆台形の溝４５´とするのが望ましい。
【００３６】
この溝４５に別体の連結補強環４６をはめ込んである。この補強環４６は一体に成形されたリング体（鋼線）でもよいし、一部開口のあるＣ形（鋼線）でもよい。図４（ａ）のように環状に連結されたセグメント４０の溝４５に補強環４６をはめ込むことにより、連結部分の折れ曲がりやセグメント形状、円弧形状の変形を防止する。さらに次のような利点もある。
【００３７】
（１）セグメントタイプ保持器の連結強度を高め、かつ、円弧形状のくずれを防止することができる。超薄肉形転がり軸受用の保持器は、断面高さが小さく、元々保持器厚みにも限界があり、薄肉リングになっている。この保持器厚みを厚くすることなく、連結部の補強ができる。また、側方から連結補強環が嵌っているので、円弧形状のくずれも防げる。超薄肉形転がり軸受用の保持器は腰の弱いリング状であるが、軸方向二重構造になり、剛性の高いものになる。
【００３８】
（２）静粛な軸受にすることができる。連結補強環で保持器変形を防止できた結果、内・外輪の外径面や内径面との擦れによる異音発生を防止することができる。
【００３９】
（３）より強固な形式の保持器になる。保持器には玉ポケット部が幅面で開放した「くし形」と両方がリブで補強された「かご形」があり、従来の超薄肉形転がり軸受用の保持器はくし形であるところ、補強連結環を組み込むことで実質的にかご形と同等の強度を得られる。したがって、ＣＴスキャナー装置等の当該超薄肉転がり軸受を使用する装置が高速になった場合でも保持器の振れ回りに伴うリング変形が少ない。
【００４０】
【発明の効果】
分割型（セグメントタイプ）保持器を溶着によって結合することで保持器結合後の接合部強度が増し、軸受に組み込まれた際に特異な変形を生じることがなくなる。したがって、保持器ポケット形状が維持され、異音の発生がなくなる。また、保持器の結合部寿命の向上が見込める。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す接合部の斜視図である。
【図２】図１に示す接合部の分解斜視図である。
【図３】（ａ）は図２の接合部の平面図、（ｂ）は図２の接合部の側面図である。
【図４】（ａ）は保持器の正面図、（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図５】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６】別の実施の形態を示す断面図である。
【図７】保持器を構成するセグメントの展開平面図である。
【図８】ＣＴスキャナ装置の断面図である。
【図９】従来の技術を示す超薄肉形転がり軸受の断面図である。
【図１０】（ａ）は従来の保持器の側面図、（ｂ）は図１０（ａ）中のｂ矢視図である。
【符号の説明】
１　外方部材
２　　内方部材
３　　転動体（玉）
４　　保持器
６　　押え部材
４０　　セグメント
４４ａ　　円周方向嵌合部
４４ｂ　　円周方向嵌合部
４５，４５´　溝
４６　連結補強環
Ａ　　結合部
Ｂ　　結合部
ｄＢ　　玉直径
ＰＤ　　ピッチ円直径
【図１】
2004125088.tif 000003
【図２】
2004125088.tif 000004
【図３】
2004125088.tif 000005
【図４】
2004125088.tif 000006
【図５】
2004125088.tif 000007
【図６】
2004125088.tif 000008
【図７】
2004125088.tif 000009
【図８】
2004125088.tif 000010
【図９】
2004125088.tif 000011
【図１０】
2004125088.tif 000012