JP2006322594A

JP2006322594A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006322594A
Application number: JP2005148310A
Authority: JP
Inventors: Akio Fujii; 章雄藤井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】簡単な構成で転がり軸受内部の気流を制御することにより、軸受内部に封入した潤滑剤を所定方向に飛散させることが可能なコンパクトな転がり軸受を提供する。
【解決手段】相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、双方の軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、転動体を保持する環状の保持器２とを備えた転がり軸受において、保持器は、一方側に各転動体をポケット４に挿入するための開口６を有し、他方側が閉塞されており、保持器の開口側には、当該保持器の回転により軸受内部に気流を発生させる複数の羽根１０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ロボット駆動用のモータや光学式ロータリーエンコーダなどの清浄な環境で使用される装置に用いられる転がり軸受に関する。

従来から、例えば図４に示すような転がり軸受を構成する軌道輪(外輪３０と内輪３２)、転動体３４及び保持器３６が相互に接触する部分の摩擦や摩耗の減少、焼付き防止や転がり軸受の疲れ寿命の延長などを目的として、転がり軸受の潤滑を行っている。このような潤滑は、転がり軸受内部に潤滑剤を封入することにより行っており、その際に使用される潤滑剤としては、例えば、潤滑油やグリースなどがある。

ところが、内部に潤滑剤を封入した状態で転がり軸受が回転すると、回転による遠心力によって、封入した潤滑剤が転がり軸受の外部に漏洩したり、あるいは、外部からの異物(例えば、水、塵埃)の浸入によって、封入した潤滑剤が劣化したりする場合がある。このような場合には、例えば、軌道輪(外輪３０又は内輪３２)の端部に図示しない密封板(シールドや非接触又は接触シール)を取り付けることによって、転がり軸受外部への潤滑剤の漏洩や軸受内部への異物の侵入を防止することができる(特許文献１参照)。

しかしながら、例えば、シールドや非接触シールを取り付けた転がり軸受では、密封板と軌道輪(外輪３０又は内輪３２)との間にすきまが存在するため、転がり軸受の回転(特に転動体３４の回転)により発生する潤滑油滴やグリースミストが当該すきまから転がり軸受の外部に飛散してしまう場合がある。また、接触シールを取り付けた転がり軸受であっても、転がり軸受の回転により、シールのリップ部が摺動することによって当該リップ部に付着した潤滑剤がミストになり、転がり軸受の外部に飛散してしまう場合がある。

このように、転がり軸受の内部から油分(例えば、潤滑油滴やグリースミスト)が飛散すると、小型精密化が進んでいる産業機械にとって、以下のような不具合が生ずる場合がある。
例えば、ロボット駆動用のモータには、ブレーキにより惰性回転を速やかに止める機能や、クラッチにより動力伝達を制御する機能が設けられており、当該ブレーキや当該クラッチに油分が付着すると、ディスクが滑り、これらの機能を損なう場合がある。また、光学式ロータリーエンコーダには、スリット入りのアルミ板や部分的に光を遮断する模様入りの透明ディスク板を回し、光の有無等をセンサーで読み取ることでエンコード位置を検出する機能が設けられており、当該アルミ板や当該ディスク板に油分が付着すると、読み取りエラーが発生し、上記検出機能を損なう場合がある。

このような不具合を回避する方策として、例えば、ブレーキ等の油分が付着すると問題が生じる部材(以下、保護部材という)と転がり軸受との間に、飛散した油分を遮断するシールや飛散した油分の吸収材を設けることが考えられる。しかしながら、当該方策では、シールや吸収材の設置スペースを確保しなければならないとともに、これらの部品点数が増加して製造コストが上昇してしまう。また、当該機械内部の気流を制御し、当該気流を保護部材の位置する方向とは逆方向へ向かうようにして、油分を保護部材の位置する方向とは逆方向へ飛散させる方策も考えられる。しかしながら、当該方策では、気流制御のための装置構成が複雑化するとともに、そのためのスペースも確保しなければならない。
特開平９−１７７７９１号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、簡単な構成で転がり軸受内部の気流を制御することにより、軸受内部に封入した潤滑剤を所定方向に飛散させることが可能なコンパクトな転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受は、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、双方の軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、転動体を保持する環状の保持器とを備えている。このような構成において、保持器は、一方側に各転動体をポケットに挿入するための開口を有し、他方側が閉塞されており、保持器の開口側には、当該保持器の回転により軸受内部に気流を発生させる複数の羽根が設けられている。

また、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受は、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、双方の軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、転動体を保持する環状の保持器とを備えている。このような構成において、保持器は、一方側に各転動体をポケットに挿入するための開口を有し、他方側が閉塞されており、保持器の閉塞側には、当該保持器の回転により軸受内部に気流を発生させる複数の羽根が設けられている。

上記各転がり軸受において、羽根は、一対の軌道輪の対向面間に沿って延出しているとともに、当該羽根の延出方向に位置する各軌道輪の対向面には、前記気流を転がり軸受の外側に案内するガイド部が形成されている。

この場合、ガイド部は、各軌道輪の少なくとも一方の対向面に形成された傾斜面であって、当該傾斜面は、他方の対向面に対する距離が転がり軸受の外側に向かうに従って拡がるように形成されている。

また、この場合、ガイド部は、各軌道輪の少なくとも一方の対向面に周方向に沿った溝として形成されている。

本発明の転がり軸受によれば、簡単な構成で転がり軸受内部の気流を制御することにより、軸受内部に封入した潤滑剤を所定方向に飛散させることで、当該転がり軸受が用いられている機械装置を正常に作動させ続けることができる

以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受について、添付図面を参照して説明する。
なお、転がり軸受としては、例えば、スラスト軸受やラジアル軸受を適用することができるが、ここでは一例として、ラジアル軸受を想定する。また、転動体としては、ころや玉を適用することができるが、ここでは一例として、玉を想定する。

まず、第１実施形態に係る転がり軸受について説明する。
図１(a),(b)に示すように、本実施形態の転がり軸受は、相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪(図示しない外輪と内輪)と、外輪と内輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体(図示しない)とを備えており、かかる転がり軸受には、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット４が形成された環状の保持器２が設けられている。
本実施形態に適用した保持器２は、一例として、一方側に転動体をポケット４に挿入するための開口６を有し、他方側が閉塞された冠型の保持器２を想定する。

冠型の保持器２には、開口６を一部覆うように突出した一対の爪部8a,8bが設けられており、各ポケット４に挿入された転動体はこれら爪部8a,8bにより挟持された状態で当該ポケット４内に保持される。当該一対の爪部8a,8bのうち、一方の爪部８aの先端には羽根１０が設けられており、当該保持器２の回転とともに各羽根１０が回転することにより、軸受内部に気流を発生させることができる。

本実施形態においては、一例として、羽根１０は、保持器２の回転方向に対して所定の角度で後傾するように(爪部８aの先端と連結して開口６を拡げるように)形成されている。なお、ここでは羽根１０の傾斜角度は特に限定しないが、傾斜角度が小さい(羽根１０がほぼ寝ている)場合には、当該羽根１０は軸受内部の空気を掻く(空気を押し出す)ことができず、軸受内部に気流を発生させることができない。また、保持器２の射出成形時に保持器２が成形型から外れ難くなることが懸念される。一方、傾斜角度が大きい(羽根１０が略垂直に立ち上がっている)場合には、当該羽根１０が受ける空気抵抗が大きくなり、軸受の回転トルクも大きくなってしまう。このため、上記を考慮すると当該傾斜角度は、４０〜８５度の範囲内にあることが好ましい。

このような構成によれば、転がり軸受の回転中、保持器２とともに回転した羽根１０は、軸受内部の空気を掻いて、当該空気を保持器２の回転方向Ｍに押し出す。当該押し出された空気は、当該羽根１０の傾斜に沿って、アキシアル方向へ送られる。これが連続して繰り返されるため、転がり軸受の内部にアキシアル方向へ向かう気流が発生する。

転がり軸受の回転方向が限定されている場合(例えば、回転方向Ｍ)、羽根１０によって押し出された空気は、当該羽根１０の傾斜に沿って、保持器２の閉塞側から開口６側へ送られる。このため、転がり軸受の内部に発生する気流は、常に閉塞側から開口６側へ向かう方向(気流方向Ｗ)へ流れる。これにより、簡単な構成(羽根１０)で転がり軸受の内部に発生する気流方向を一方向(例えば、気流方向Ｗ)に制御(限定)することができる。

ここで、かかる転がり軸受の内部に潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)を封入した状態で軸受を回転させると、上述の通り、潤滑油滴やグリースミストが発生する。この場合、発生した油分(潤滑油滴やグリースミスト)は、気流によって飛散することになる。しかしながら、当該気流は常に気流方向Ｗへ向かって流れるため、当該油分の飛散方向を気流方向Ｗに限定することができる。

したがって、油分が付着すると問題が生じる転がり軸受の外部にある部材(例えば、ロボット駆動用のモータに備えられたブレーキやクラッチ。以下、保護部材という)を気流方向Ｗの風上側に位置するように配置しておけば、転がり軸受の内部から油分が飛散しても、当該油分が保護部材に付着することを防ぐことができ、当該転がり軸受が用いられている機械装置(例えば、ロボット)を正常に作動させ続けることができる。

なお、本実施形態において、羽根１０は、一対の爪部8a,8bのうち、一方の爪部８ａの先端にのみ設けたが、他方の爪部８ｂの先端にのみ設けてもよく、双方の爪部8a,8bの先端に設けてもよい。また、すべての爪部8a,8bに設けずに、一部の爪部8a,8bに設けてもよい。さらに、爪部8a,8bの先端ではなく、例えば、爪部8a,8bの途中から分岐するように設けてもよい。さらにまた、爪部8a,8bとは別体として保持器２に設けてもよい。
また、本実施形態においては、保持器２の開口６側に羽根１０を設けるだけの構成としたが、このような構成に代えて、当該羽根１０を設けるとともに、軌道輪の対向面に後述するガイド部１８を形成する構成としてもよい。このような構成によれば、転がり軸受(保持器２及び羽根１０)の回転方向に関わらず、常に気流方向を一方向(例えば、気流方向Ｗ)に制御(限定)することができる。

次に、第２実施形態に係る転がり軸受について説明する。
上述した第１実施形態では、保持器２の開口６側に羽根１０を設けたが、本実施形態では、保持器２の閉塞側(開口６側とは反対側)に複数の羽根１０を設けている。図２(a),(b)に示すように、本実施形態において、羽根１０は、保持器２の閉塞側から外内輪12,14の対向面12a,14a間に沿って延出しており、当該保持器２とともに回転することで軸受内部に気流を発生させることができる。具体的に説明すると、羽根１０は、保持器２の閉塞側の端面２ａから外輪１２の対向面１２ａに向けて延出している。この場合、羽根１０は、隣り合うポケット６の中間(隣り合う転動体１６の中間)に位置するように配置されている。なお、各羽根１０は、保持器２の端面２ａから側面２ｂに亘って延出した平板状に構成されており、当該平板状の羽根１０は、端面２ａ及び側面２ｂに対して略垂直方向に延出している。

また、外輪１２の対向面１２ａには、当該気流を案内するガイド部１８が形成されている。本実施形態においては、一例として、ガイド部１８は、外輪１２の対向面１２ａの上述した羽根１０が設けられた側に形成されており、当該羽根１０の延出方向に沿って、所定の角度で傾斜した傾斜面１８ａをなしている。この場合、傾斜面１８ａは、内輪１４の対向面１４ａに対する距離が転がり軸受の外側に向かうに従って徐々に拡がるように形成されている(いわゆるカウンタボアの状態)。

このような構成によれば、転がり軸受の回転中、保持器２とともに回転した羽根１０は、軸受内部の空気を掻いて、当該空気を保持器２の回転方向に押し出す。当該押し出された空気は、傾斜面１８ａに押し付けられ、当該傾斜面１８ａの傾斜に沿って、アキシアル方向へ送られる(案内される)。これが連続して繰り返されるため、転がり軸受の内部にアキシアル方向へ向かう気流が発生する。

本実施形態においては、上述した通り、当該傾斜面１８ａは、内輪１４の対向面１４ａに対する距離が転がり軸受の外側に向かうに従って徐々に拡がるように傾斜しているため、羽根１０によって押し出された空気は、傾斜面１８ａに押し付けられ、当該傾斜面１８ａの傾斜に沿って、転がり軸受の内側から外側へ(保持器２の開口６側から閉塞側へ)送られる(案内される)。この場合、当該空気は、転がり軸受(保持器２及び羽根１０)の回転方向に関わらず、転がり軸受の内側から外側へ送られる。この結果、転がり軸受の内部に発生する気流は、常に転がり軸受の内側から外側に向かう方向(気流方向Ｗ)へ流れるようになる。このため、転がり軸受(保持器２及び羽根１０)の回転方向に関わらず、当該気流方向を簡単な構成(羽根１０と傾斜面１８ａ)で一方向(例えば、気流方向Ｗ)に制御(限定)することができる。

したがって、かかる転がり軸受の内部に潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)を封入して回転させた場合、発生する油分(潤滑油滴やグリースミスト)の飛散方向を気流方向Ｗに限定することができる。
このため、保護部材を気流方向Ｗの風上側に位置するように配置しておけば、転がり軸受の内部から油分が飛散しても、当該油分が保護部材に付着することを防ぐことができ、当該転がり軸受が用いられている機械装置(例えば、ロボット)を正常に作動させ続けることができる。

また、本発明は、上述した第２実施形態に限定されず、以下のように変更することができる。この場合、その基本構成は、上述した第２実施形態に係る転がり軸受(図２(ａ))と同様であるため、以下では、本変形例の特徴部分の説明に止める。なお、本変形例の説明に際し、図２(ａ)の転がり軸受と同一の構成には図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。
例えば、図３に示すように、転がり軸受の外輪１２の対向面１２ａに、ガイド部１８として傾斜面１８ａ(図２(ａ))を形成する代わりに、周方向に沿って溝２０を形成してもよい。この場合、当該溝２０を新たに形成してもよいが、密封板２４を取り付けるために外内輪12,14の対向面12a,14aにそれぞれ形成された密封板取付用溝20,22をそのまま流用してもよい。なお、当該溝２０のうち、保持器２の開口６側に位置する溝２０には、シール(密封板)２４が取り付けられている。この場合、当該シール２４は、その基端が当該溝２０に支持され、かつ、その先端が対向する内輪１４の溝２２の方向に延出している。

このような構成によれば、転がり軸受(保持器２及び羽根１０)の回転中、羽根１０に押し出された空気は、溝２０に押し付けられ、当該溝２０の傾斜に沿って、アキシアル方向へ送られる(案内される)。これが連続して繰り返されるため、転がり軸受の内部にアキシアル方向へ向かう気流が発生する。
本変形例においては、当該溝２０は、内輪１４の対向面１４ａに対する距離が転がり軸受の外側に向かうに従って拡がるように傾斜しているため、羽根１０によって押し出された空気は、溝２０に押し付けられ、当該溝２０の傾斜に沿って、転がり軸受の内側から外側へ(保持器２の開口６側から閉塞側へ)送られる(案内される)。この場合、当該空気は、転がり軸受(保持器２及び羽根１０)の回転方向に関わらず、転がり軸受の内側から外側へ送られる。この結果、転がり軸受の内部に発生する気流は、常に転がり軸受の内側から外側に向かう方向(気流方向Ｗ)へ流れるようになる。このため、転がり軸受(保持器２及び羽根１０)の回転方向に関わらず、当該気流方向を簡単な構成(羽根１０と溝２０)で一方向(例えば、気流方向Ｗ)に制御(限定)することができる。

したがって、かかる転がり軸受の内部に潤滑剤(例えば、潤滑油やグリース)を封入して回転させた場合、発生する油分(潤滑油滴やグリースミスト)の飛散方向を気流方向Ｗに限定することができる。なお、本変形例においては、シール２４の先端と内輪１４の溝２２との間のすきまによって気流が絞られており、当該すきまを通った空気の速度が増すため、軸受内部の気流の速度はより大きくなる。
このため、保護部材を気流方向Ｗの風上側に位置するように配置しておけば、転がり軸受の内部から油分が飛散しても、当該油分が保護部材に付着することを防ぐことができ、当該転がり軸受が用いられている機械装置(例えば、ロボット)を正常に作動させ続けることができる。

なお、本変形例においては、外輪１２の対向面１２ａの片側にのみシール２４を設けたが、両側にシール２４を設けてもよい。この場合、気流を乱さないようなシール形状にすることが好ましいが、それは、例えば軸受の種類や大きさ、あるいは外内輪12,14の対向面12a,14aの形状に応じて任意に構成されるため、ここではシール形状について特に限定しない。また、シール２４の基端は、外輪１２の溝２０で支持されているが、内輪１４の溝２２で支持されていてもよい。
また、本変形例においては、一例として、シール２４にはその先端が内輪１４の溝２２と接触しない(シール２４の先端と溝２２との間にすきまが存在する)非接触シールを適用したが、接触シールを適用してもよい。また、シール２４の材質は、特に限定しないが、例えば、鋼板などからなる金属板とゴムなどを組み合わせて成るシール２４を適用できる。さらに、シール２４に代えて、例えば、ステンレス板、鋼板、鉄板などの薄い金属板からプレス成形等されたシールド(密封板)を適用してもよい。

また、上述した第１実施形態、第２実施形態及び変形例においては、保持器２の材質について特に限定しなかったが、例えば、金属製、樹脂製、プラスチック製など各種の保持器２を適用することができる。この場合、樹脂製やプラスチック製であれば、金属製などに比べて羽根１０の成形が容易にできる。

本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の保持器の構成例を示す図であって、(ａ)は、斜視図、(ｂ)は、ラジアル方向から見た側面図。本発明の第２実施形態に係る転がり軸受の構成例を示す図であって、(ａ)は、(ｂ)のＡ−Ａ線に沿った断面図、(ｂ)は、(ａ)の保持器と転動体の構成例をアキシアル方向から見た平面図。第２実施形態の変形例に係る転がり軸受の構成例を示す断面図。従来の転がり軸受の構成例を示す斜視図。

符号の説明

２保持器
４ポケット
６開口
８ａ，８ｂ爪部
１０羽根
１２外輪
１４内輪
１６転動体
１８ガイド部
１８ａ傾斜面
２０，２２溝
２４シール(密封板)
Ｍ回転方向
Ｗ気流方向

Claims

相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、
双方の軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、
転動体を保持する環状の保持器とを備えた転がり軸受において、
保持器は、一方側に各転動体をポケットに挿入するための開口を有し、他方側が閉塞されており、保持器の開口側には、当該保持器の回転により軸受内部に気流を発生させる複数の羽根が設けられていることを特徴とする転がり軸受。
相対回転可能に対向して配置された一対の軌道輪と、
双方の軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、
転動体を保持する環状の保持器とを備えた転がり軸受において、
保持器は、一方側に各転動体をポケットに挿入するための開口を有し、他方側が閉塞されており、保持器の閉塞側には、当該保持器の回転により軸受内部に気流を発生させる複数の羽根が設けられていることを特徴とする転がり軸受。
羽根は、一対の軌道輪の対向面間に沿って延出しているとともに、当該羽根の延出方向に位置する各軌道輪の対向面には、前記気流を転がり軸受の外側に案内するガイド部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
ガイド部は、各軌道輪の少なくとも一方の対向面に形成された傾斜面であって、当該傾斜面は、他方の対向面に対する距離が転がり軸受の外側に向かうに従って拡がるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
ガイド部は、各軌道輪の少なくとも一方の対向面に周方向に沿って形成された溝であることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。