(57)【要約】      （修正有）【課題】軸受の幅寸法を著しく大きくすることなく、充填率を高め、負荷能力を向上させることができるアンギュラ軸受を提供する。【解決手段】アンギュラ軸受１は玉１０、玉保持する保持器１２、内外輪１４、１６を具備する。内外輪は、玉とラジアル方向に対して所定の接触角θ１、θ２を持って接触する内外軌道面１４ａ、１４ｂを有する。一つの保持器１２の周面に複数列１８ａ、１８ｂの玉を受ける凹部が千鳥状に形成され、ピッチ円直径ｄ１、ｄ２が異なる複数列１８ａ、１８ｂの玉がアンギュラ軸受の軸方向に玉の直径Ｄ１、Ｄ２未満の間隔ａを開けて配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体と、転動体を保持する保持器と、転動体の内外軌道面を有し、かつ、転動体と内外軌道面とがラジアル方向に対して所定の接触角を持って接触する内外輪とを具備するアンギュラ軸受において、ピッチ円直径が異なる複数列の転動体が該アンギュラ軸受の軸方向に間隔を開けて配置されており、隣接する該複数列の転動体の軸方向中心間隔が転動体の軸方向寸法未満であることを特徴とする複列式一体アンギュラ軸受。
【請求項２】
前記転動体が玉であり、複数列の転動体に対して一つの保持器があり、該保持器の周面に複数列の玉を受ける凹部が千鳥状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複列式一体アンギュラ軸受。
【請求項３】
前記転動体が玉であり、前記複数列の玉の接触角を異なる角度に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の複列式一体アンギュラ軸受。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の複列式一体アンギュラ軸受を用いたことを特徴とする歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンギュラ軸受およびそれを用いた歯車装置に関する。より詳しくは、本発明は、特に、産業ロボット用減速機などのような過酷なモーメント荷重が作用する条件下で使用されるアンギュラ玉軸受およびそれを用いた減速機などのような歯車装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平９−２６４３２１号公報
【特許文献２】特開平１１−３２５０６０号公報
【特許文献３】特公昭４３−４７２１号公報
【特許文献４】特公昭４４−２６２４２号公報
【０００３】
一般に、アンギュラ軸受は、図８に示すように、転動体１０と、転動体１０を保持する保持器１２と、転動体１０の内外論軌道面１４ａ、１６ａを有し、かつ、転動体１０と内外軌道面１４ａ、１６ａとがラジアル方向に対して所定の接触角θをもって接触する内外輪１４、１６とを具備した構成となっている。
【０００４】
この構成のため、アンギュラ軸受においては、ラジアル荷重と一方向のアキシャル荷重とを負荷可能である。なお、アンギュラ軸受は、図８に示すように一つのアンギュラ軸受に転動体（玉）１０を一列に配置したものや、図１０に示すように一つのアンギュラ軸受に転動体（玉）１０を二列に配置したものがある（なお、図１０では保持器の図示を省略している）が、これはアンギュラ軸受が大きくなる。
【０００５】
また、特許文献１（特開平９−２６４３２１号公報）に記載されているように、アンギュラ軸受は用途および負荷の大きさによって、単列で使用したり、複数のアンギュラ軸受を用いて複列で正面合わせや背面合わせで組合わせて使用している。しかし、複列で組合わせて使用すると、軸受の大きさが大きくなると言う問題がある。
【０００６】
従来、アンギュラ軸受の負荷能力を向上させるには、軌道輪の肉厚を大きくしたり、転動体の個数を多くしたり、転動体と内外輪軌道面の曲率半径を最適にすることが一般的に採用されている。
【０００７】
アンギュラ軸受の負荷能力を向上させるに当たって、従来のように、軌道輪の肉厚を大きくしたり、転動体の配列を並列に配置したりすると軸受全体の大きさが大きくなり、軸受の組付け箇所の制約を受け易くなり、コンパクト化の要請に対処できないという制約がある。
【０００８】
また、転動体個数を多くしようとても、充填できる転動体の数にも限界がある。例えば、図１１に示すような産業ロボット用減速機の軸受に使用される従来のアンギュラ軸受の場合、転動体の充填率は８５％以下である。ここに、充頃率とは転動体の直径（Ｄ）を転動体数（Ｎ）で乗した距離を転動体のピッチ円直径上の円周長さ（Ｌ）で除した百分率（１００×Ｄ×Ｎ／Ｌ）を言う。このように、保持器を有する従来のアンギュラ軸受では、充填率は精々８５％である。
【０００９】
特許文献２（特開平１１−３２５０６０号公報）には、保持器を無くし総ボール（玉）として充填率を増加させた軸受が開示されている。しかし、この特許文献２に開示された総ボール転がり軸受では、図１１に示したような、より過酷なモーメントが発生する産業ロボット用減速機などに使用すると、アンギュラ軸受は転動体（玉）同士が擦り合うことにより、転動体（玉）の表面に鉢巻状の傷が付き軸受寿命を低下させる場合がある。
【００１０】
また、特許文献３（特公昭４３−４７２１号公報）および特許文献４（特公昭４４−２６２４２号公報）には、一つのアンギュラ軸受に２組の保持器によりピッチ円直径が異なる二列の玉軸受を軸方向に玉直径より大きな間隔を開けて配置することが開示されている。しかし、特許文献３、特許文献４に開示されたアンギュラ軸受では二列の玉軸受を軸方向に玉直径より大きな間隔を開けて配置しているので、前述した特許文献１において複列で組合わせて使用した場合と同様に軸受の大きさが大きくなると言う問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような従来技術に付随する問題を解消して、軸受の幅寸法を従来の単列の軸受と略同程度として著しく大きくすることがなく、しかも負荷能力を向上させることができるアンギュラ軸受を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、転動体と、転動体を保持する保持器と、転動体の内外軌道面を有し、かつ、転動体と内外軌道面とがラジアル方向に対して所定の接触角を持って接触する内外輪とを具備するアンギュラ軸受において、ピッチ円直径が異なる複数列の転動体が該アンギュラ軸受の軸方向に間隔を開けて配置されており、隣接する該複数列の転動体の軸方向中心間隔が転動体の軸方向寸法未満であることを特徴とする複列式一体アンギュラ軸受により上述した目的を達成する。
【００１３】
従来のアンギュラ軸受と同様に本発明のアンギュラ軸受の転動体としては、ころや玉を用いることができる。本発明においては、特に実施例に示すように、前記転動体が玉であり、複数列の転動体に対して一つの保持器があり、該該保持器の周面に複数列の玉を受ける凹部が千鳥状に形成されていることが好ましい。この凹部に玉を受けることにより、玉は保持器の周方向に千鳥状に交互に配列され、転動体の充填率を８５％以上にすることもできる。後述する実施例においては充填率は１１５％である。
【００１４】
更に、本発明においては、転動体が玉であり、前記複数列の玉の接触角を異なる角度に設定することにより、用途に応じて（例えば、過大なラジアル荷重や過大なアキシャル荷重が発生する場合）、複列の転動体（玉）の接触角を互いに違う接触角にして、各列の転動体（玉）に、それぞれ過大なラジアル荷重および過大なアキシャル荷重に対応させることが可能となる。例えば、一方の列の接触角を０°に近づけることにより、ラジアル荷重に強くでき、また、他方の列の接触角を９０°に近づけることにより、アキシャル荷重に強くできる。このようにして、ラジアル荷重およびアキシャル荷重にともに強い軸受とすることができる。
更に、本発明は、上述したような本発明に係る複列式一体アンギュラ軸受を、減速機や増速機などの歯車装置に用いることを提案する。本発明の軸受を歯車装置に用いることによって、歯車装置をコンパクトで、高モーメント荷重剛性とすることができる。また、本発明の軸受を産業ロボット用減速機等に使用する場合に、内輪軌道面を軸に形成することも可能である。
【００１５】
【実施の形態】
以下、本発明の実施例を図示した図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の複列式一体アンギュラ軸受１の一実施例の断面図である。図１において、この実施例のアンギュラ軸受１は、転動体１０と、転動体１０を保持する保持器１２と、内外輪１４、１６とから構成されている。この実施例の転動体１０は玉である。内外輪１４、１６は転動体（玉）１０の内外軌道面１４ａ、１６ａを有しており、転動体（玉）１０と内外軌道面１４ａ、１６ａとがラジアル方向に対して所定の接触角θを持って接触している。
【００１６】
この実施例において、転動体（玉）１０は複数列（図示した実施例では２列）１８ａ、１８ｂ配設されており、各列１８ａ、１８ｂには、転動体１０（玉）が周方向にそれぞれｎ１個、ｎ２個、共通の保持器１２に、アンギュラ軸受１の回転軸心Ｘを中心として異なるピッチ円直径ｄ１、ｄ２で設けられている。
【００１７】
複数列１８ａ、１８ｂの転動体（玉）１０は、アンギュラ軸受１の軸方向に間隔ａを開けて配置されている。互いに隣接する該複数列１８ａ、１８ｂの転動体（玉）１０の軸方向中心間隔ａが転動体（玉）１０の軸方向寸法未満となっており、図示した実施例では転動体１０は玉のため、その直径Ｄ１またはＤ２の小さい方未満となっている。
【００１８】
アンギュラ軸受１の軸方向厚さＨと内外輪１４、１６の半径方向幅Ｗとの関係は、Ｗ≧Ｈとすることが好ましい。なお、図示した実施例ではＷ＝Ｈとしている。
【００１９】
保持器１２は、図３に示すように、その主要部が円錐面となっており、その円錐面１２の周方向に第１列１８ａの転動体（玉）を受ける凹部１２ａが形成されており、第１列１８ａの凹部１２ａから軸方向に間隔ａを開けて第２列１８ｂの転動体（玉）を受ける凹部１２ｂが形成されている。ここに、周方向に見た場合に、凹部１２ｂは隣合う凹部１２ａの中間位置に位置しており、前述した間隔ａを有していることにより、保持器１２の周面に複数列１８ａ、１８ｂの玉１０を受ける凹部１２ａ、１２ｂが千鳥状に形成されている。
【００２０】
なお、複数列における周方向の転動体１０（玉）の数ｎ１、ｎ２は等しく、すなわち、ｎ１＝ｎ２とすることが好ましく、また、複数列における転動体１０（玉）の直径Ｄ１、Ｄ２は等しく、すなわち、Ｄ１＝Ｄ２としてもよい。
【００２１】
複数列１８ａ、１８ｂの転動体（玉）１０のピッチ円直径ｄ１、ｄ２上の円周長さＬ１、Ｌ２は、円周率をπとすると、
Ｌ１＝πｄ１、
Ｌ２＝πｄ２
である。従って、第１列１８ａの転動体（玉）１０の充填率は、
【００２２】
【数式１】
2004308792.tif 000003
となる。同様に、第２列１８ｂの転動体（玉）１０の充填率は、
【００２３】
【数式２】
2004308792.tif 000004
となる。図示した実施例の複列式一体アンギュラ軸受においては、複列に転動体（玉）１０が配列されているので、軸受全体としての転動体（玉）１０の充填率は、
【００２４】
【数式３】
2004308792.tif 000005
となり、前述したように、保持器を有する従来のアンギュラ軸受では、充填率は精々８５％であったのに比較し、本発明によれば、８５％を越える充填率を達成することができ、この実施例においては充填率は１１５％であった。
【００２５】
しかも、本発明においては、複数列の転動体（玉）１０を転動体の軸方向に中心間隔が転動体の軸方向寸法未満となるようにして、図３に示すように千鳥状に配列しているので、軸受の幅寸法を（従来の単列のものと同等程度と）著しく大きくすることなく、転動面を複列にして転動体の個数を可及的に増加させ、モーメント荷重剛性と軸受容量とを向上させた複列式一体アンギュラ軸受が提供される。
【００２６】
本発明における複数列１８ａ、１８ｂの玉１０の接触角θを図１および図４に示すように、等しくしてもよいが、図５に示すように複数列１８ａ、１８ｂの玉１０の接触角をθ１、θ２と異ならせてもよい。
【００２７】
このようにして、用途に応じて（例えば、過大なラジアル荷重や過大なアキシャル荷重が発生する場合）、複数列１８ａ、１８ｂの転動体（玉）１０の接触角θ１、θ２を互いに異ならせて、各列の転動体（玉）に、それぞれ過大なラジアル荷重および過大なアキシャル荷重に対応させることが可能となる。例えば、一方の列の接触角を０°に近づけることにより、ラジアル荷重に強くでき、また、他方の列の接触角を９０°に近づけることにより、アキシャル荷重に強くできる。このようにして、ラジアル荷重およびアキシャル荷重にともに強い軸受とすることができる。
【００２８】
また、保持器１２は薄板状の後半から打ち抜いて形成したものでもよいが、ナイロン系樹脂などの合成樹脂製の保持器としてもよい。樹脂保持器とすることによって容易に案かに製作できる。
【００２９】
図６は本発明の実施例の軸受を用いた歯車装置（図示した実施例は産業ロボット用減速機）の一例を示す断面図である。図６において、支持ブロック２３本体は、円板状部２７および円板状部２７に突設した柱状部３１からなる。円板状部２７の表面には隣接柱状部３１間に所定深さの軸受装着孔２７ｂおよび支持ブロック２３をフレーム等にボルト結合するための螺子孔２７ｃを形成している。支持ブロック２３の一部をなす端円板３５を支持ブロックの柱状部３１にピン（図示せず）により一体的に結合しており、端円板３５を支持ブロックの柱状部３１にボルト３４によって固定している。螺子孔３１ｅはボルト３４の締結孔であり、柱状部３１に形成されている。
【００３０】
端円板３５には、柱状部３１のピン孔に対応してピン孔（図示せず）を穿ち、螺子孔３１ｅに対応してボルト貫通孔３５ｃを穿ち、前述の円板状部２７に形成した軸受装着孔２７ｂに対応して軸受装着孔３５ｄを形成している。軸受装着孔２７ｂ、３５ｄにそれぞれコロ軸受３７、３９を装着し、該軸受３７、３９間にピニオン３３の自転運動を取出すピンとしてクランクピン４１を回転可能に両端支持している。クランクピン４１はその回転軸線に対し偏心配置した２つのクランク部４１ａ、４１ｃを有し、ピニオン３３がクランク部４１ａ、４１ｃに嵌合されている。
【００３１】
ピニオン３３は外周面にペリサイクロイド曲線への等距離曲線からなる歯形の外歯を有し、クランクピン４１のクランク部４１ａまたは４１ｃに軸受４５を介して係合するピン孔３３ｂを具備する。さらにピニオン３３の中心部から半径方向に放射状に延在し支持ブロック２３に形成した柱状部４１より僅かに大きい寸法の柱状部用溝（図示せず）を形成している。
【００３２】
本実施例においては支持ブロック２３の円板状部２７および端円板３５の外周部に本発明に係る複列式一体アンギュラ軸受１、１を装着し、ハブ４０を回転可能に支持している。ハブ４０は車両の駆動スプロケットを駆動するもので、その内周面に、ピニオン３３の外周に形成した外歯の歯数より僅かに多い数の内歯を形成している。ピニオン３３の柱状部用溝は支持ブロック２３の柱状部３１により形成される柱状部３１に遊嵌合しており、クランクピン４１の自転運動によりそのクランク部４１ａ、４１ｃの中心軸線がクランクピン４１の回転軸線に対して公転運動することにより２つのピニオン３３は偏心公転運動され、外歯がハブ４０の内歯歯車と係合する。
【００３３】
この実施例においては、軸受の幅寸法を著しく大きくすることなく、負荷能力を向上させることができる本発明のアンギュラ軸受を過酷なモーメント荷重が作用する産業ロボット用減速機に採用しているので、産業ロボットを大型化することなく大きなモーメント荷重を支えることができる。
【００３４】
図７に本発明の軸受を産業ロボット用減速機等に使用した別の実施例を示している。この図７に示す実施例においては、本発明に係るアンギュラ軸受の内輪軌道面を軸（実施例においては、円板状部２７の周面）に形成している。この構成により、アンギュラ軸受をコンパクトにでき、大型化することなく大きなモーメント荷重を支えることができる産業ロボットが提供される。
【００３５】
図６および図７に示した実施例では本発明に係るアンギュラ軸受を産業ロボット用減速機等に使用したが、減速機に限らず増速機など、歯車装置に用いることができる。また、本発明に係るアンギュラ軸受は産業ロボットに限られるものではなく、軸受の幅寸法を著しく大きくすることなく、充填率を高め、アンギュラ軸受の負荷能力を向上させることが要求される機器に採用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受の幅寸法を著しく大きくすることなく、充填率を高め、アンギュラ軸受の負荷能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複列式一体アンギュラ軸受の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例のアンギュラ軸受の保持器上での玉の配列を示す斜視図である。
【図３】図２に示した実施例の保持器を示し、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図４】図１に示した実施例の上部の部分断面図である。
【図５】他の実施例の上部の部分断面図である。
【図６】図１に示した実施例の軸受を用いた歯車装置を示す断面図である。
【図７】本発明の軸受の内輪を歯車装置の軸に一体的に形成した実施例を示す断面図である。
【図８】従来のアンギュラ軸受の一例を示す断面図である。
【図９】図８に示すアンギュラ軸受の保持器上での玉の配列を示す斜視図である。
【図１０】従来の別のアンギュラ軸受を示す断面図である。
【図１１】従来のアンギュラ軸受を用いた従来の歯車装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  アンギュラ軸受
１０  転動体（玉）
１２  保持器
１４  内輪
１４ａ  内軌道面
１６  外輪
１６ａ  外軌道面
１８ａ、１８ｂ  転動体（玉）列
Ｄ１、Ｄ２  玉の直径
ｄ１、ｄ２  ピッチ円直径
θ１、θ２  接触角
【図１】
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【図２】
2004308792.tif 000007
【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】
2004308792.tif 000014
【図１０】
2004308792.tif 000015
【図１１】
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