JPH0914259A - ベアリングユニットおよびそのベアリングユニットを備えたガイド具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガイド具の回転ガイドの回転速度の上限を拡
張し、回転ガイドの起動トルクを低減させる。 【解決手段】 回転不能に設置される軸体１と回転ガイ
ド２との間には、この軸体１の回りに配列された１組の
転動体８を有する第１転動体列７と、この第１転動体７
の回りに配列された１組の転動体列１２を有する第２転
動体列１１とが軸体１の半径方向へ積み重ねられて内部
に装入されたベアリングユニットＢを介在させ、両転動
体列７，１１の各回転トルク減殺性能を複合した回転ト
ルク減殺効果をベアリングユニットＢによって発揮させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は回転体の回転トル
クを減殺する機能を有するベアリングユニットおよびそ
のベアリングユニットを備えたガイド具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ベアリングおよびこのベアリング
に結合された状態で回転する回転体を備えた器具、例え
ば走行する繊維糸条や電線等の線条体の走行位置を規定
するガイド具ｇでは、図７に示すように、軸体５０に固
定された内輪５２と、走行する線条体に接して回転する
回転ガイド５５が固定された外輪５３と、内輪５２と外
輪５３との間に装入されて軸体５０の回りに配列された
複数個の転動体５４とを有する転がり軸受け５１が使用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したガイド具ｇが
用いられる繊維機械分野および電線加工機械分野のうち
繊維機械分野では高級化志向のために極細繊維糸条が製
造され、例えば、デニール当りの引張り強度が4.3 〜9.
0 ｇのポリエステル繊維糸条では太さが0.1 デニールの
単繊維によって構成された超極細のポリエステル繊維糸
条が製造されているが、この超極細のポリエステル繊維
糸条をガイド具ｇによって案内する場合にその走行中に
単繊維が回転ガイド５５に接して１ｇ以下の僅かな摩擦
抵抗を受けてもその単繊維が切断する。

【０００４】また、合成繊維糸条の延伸工程で未延伸の
合成繊維糸条が走行中回転ガイド５５に接したときに回
転ガイド５５が糸条の走行速度に適応する回転速度以下
の回転速度で回転すると、合成繊維糸条がスリップして
回転ガイド５５によって摩擦抵抗を受け、合成繊維糸条
に延伸むらが起生し、また、合成繊維糸条に加えられる
摩擦抵抗のむらが原因となって延伸むら、単繊維の太さ
むら、単繊維切れ、染色むら等が起生する。

【０００５】一方、電線加工機械分野では、電気機器類
の小型化に伴って極細の電線が製造され、例えばマイク
ロモータ用の電線として数１０ミクロンの銅線を絶縁被
膜で被覆した極細の電線が製造されているが、この種の
極細の電線がその走行中に回転ガイド５５に接して摩擦
抵抗を受けると、銅線が断線したり、絶縁被膜が剥離し
て致命的な欠陥となる。

【０００６】合成繊維糸条の紡糸工程での捲取り速度は
実用的に6000ｍ／min まで高速化されており、さらに高
速化が見込まれているが、高速走行する線条体が回転ガ
イド５５によって摩擦抵抗を受けないようにするために
は回転ガイド５５を線条体がスリップしないように線条
体の走行速度に追従する回転速度で高速回転させる必要
があり、また、線条体が走行開始時に回転ガイド５５に
よって摩擦抵抗を受けないようにするためには回転ガイ
ド５５を起動させる起動トルクを低減させる必要があ
る。

【０００７】本発明は回転体の高速回転を可能にし、回
転体を僅かな起動トルクによって起動させることを課題
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１のベアリングユ
ニットは、軸体の回りに配列された１組の転動体をそれ
ぞれ有する少くとも２列の転動体列が軸体の半径方向へ
積み重ねられて内部に装入された構成を有する。

【０００９】請求項１の発明では、各列の転動体列によ
る回転トルク減殺性能を複合した回転トルク減殺特性が
ベアリングユニットに付与され、回転体を回転させると
きの回転速度の上限が拡張されて回転体を起動させると
きの起動トルクが低減する。

【００１０】請求項２の発明のガイド具は、回転不能に
設置される軸体と、走行する線条体に接して回転する回
転ガイドとを有するガイド具であって、前記軸体の回り
に配列された１組の転動体をそれぞれ有する少くとも２
列の転動体列が前記軸体の半径方向へ積み重ねられて内
部に装入されたベアリングユニットを備えたことを特徴
とする。

【００１１】請求項２の発明では、回転ガイドが走行す
る線条体に接して回転するときの回転速度の上限が各転
動体列による回転トルク減殺性能を複合した回転トルク
減殺効果によって拡張され、回転ガイドが線条体に接し
て起動するときの起動トルクが前記回転トルク減殺効果
によって低減する。

【００１２】請求項３の発明のベアリングユニットは、
隣り合う両転動体列間には、内側の転動体列の各転動体
に外接して外側の転動体列の各転動体に内接する中間輪
を、隣り合う両転動体列をこの中間輪によって仕切った
状態で設置したことを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明では、隣合う両転動体列が
共通の中間輪によって仕切られ、この中間輪が、内側の
転動体列の各転動体に外接する外輪の機能と、外側の転
動体列の各転動体に内接する内輪との機能を兼有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１および請求項２の発明に
おいて、ベアリングユニットはそれぞれ転動体列を有す
る少くとも２個のベアリングエレメントを嵌め合わせて
結合した構成を有し、軸体を固定した場合には外端のベ
アリングエレメントに結合された部材が回転体となって
回転し、外端のベアリングエレメントに結合された部材
を固定した場合には軸体が回転体となって回転する。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の第１実施例を図１、図２に従
って説明する。繊維糸条や電線等の線条体Ｓの走行時の
走行位置を規定するガイド具Ｇは、繊維機械や電線加工
機等の機台に水平姿勢で片持状に結合されて回転不能に
設置される軸体１と、走行する線条体Ｓに接して回転す
る回転ガイド２と、軸体１と回転ガイド２との間に介在
されて回転ガイド２の回転トルクを減殺するベアリング
ユニットＢとを備えている。

【００１６】回転ガイド２はセラミック材でほぼリング
状に形成され、この回転ガイド２の外周面には線条体Ｓ
を案内するガイド溝２ａが全周にわたって凹設され、こ
のガイド溝２ａの中央部には線条体Ｓが摺接する摺接部
１５が形成されている。

【００１７】ベアリングユニットＢは軸体１の軸端にナ
ット１４によって結合されて軸体１の回りに設置された
第１ベアリングエレメント３と、回転ガイド２に結合さ
れて第１ベアリングエレメント３の回りに設置された第
２ベアリングエレメント４とを備え、第１ベアリングエ
メレント３はこの第１ベアリングエレメント３を第２ベ
アリングエレメント４内に軽圧入することによって第２
ベアリングエレメント４と嵌め合わされて第２ベアリン
グエレメント４に結合されている。

【００１８】第１ベアリングエレメント３として本例で
は転がり軸受けのうち、ＪＩＳ−６８２ＺＺのラジアル
玉軸受けが使用され、第２ベアリングエレメント４とし
て転がり玉軸受けのうち、ＪＩＳ−６８２ＺＺのラジア
ル玉軸受けとの嵌め合わせが可能なＪＩＳ−６８５ＺＺ
のラジアル玉軸受けが使用されている。

【００１９】第１ベアリングエレメント３によって許容
される最高回転数はＪＩＳ−６８２ＺＺのラジアル玉軸
受けの最高回転数に相当する112,000rpmとなり、第２ベ
アリングエレメント４によって許容される最高回転数は
ＪＩＳ−６８５ＺＺのラジアル玉軸受けの最高回転数に
相当する48,000rpm となる。

【００２０】第１ベアリングエレメント３は、軸体１の
軸端に外嵌されて固定された第１内輪５と、この第１内
輪５の回りに間隙を隔てて同心状に設置された第１外輪
６と、第１内輪５と第１外輪６との間に介在された状態
で軸体１の回りに遊星状に配列され、軸体１の回りを転
動しながら旋回して回転トルクを減殺する複数個１組の
転動体８によって構成された第１転動体列７とを備えて
いる。

【００２１】第２ベアリングエレメント４は、第１ベア
リングエレメント３の第１外輪６の外径と等しい内径を
有し、この第１外輪６にこの第１外輪６を包囲した状態
で固定されて第１外輪６と共転する第２内輪９と、この
第２内輪９の回りに間隙を隔てて同心状に設置されて回
転ガイド２の内周面に固定された第２外輪１０と、第２
内輪９と第２外輪１０との間に介在された状態で第１転
動体列７の回りに遊星状に配列され、第１転動体列７の
回りを転動しながら旋回して回転トルクを減殺する複数
個１組の転動体１２によって構成された第２転動体列１
１とを備えている。

【００２２】第１ベアリングエレメント３の第１転動体
列７および第２ベアリングエレメント４の第２転動体列
１１は軸体１の半径方向へ積み重ねられた状態でベアリ
ングユニットＢの内部に装入されている。

【００２３】走行する線条体Ｓが回転ガイド２に接する
と、回転ガイド２は第１転動体列７による回転トルク減
殺性能と、第２転動体列１１による回転トルク減殺性能
とを複合した回転トルク減殺効果によって線条体Ｓの走
行速度に追従して回転する。

【００２４】次に、図３に示す本発明の第２実施例につ
いて説明すると、本例では、ガイド具Ｇの回転ガイド２
Ａを、摺接部１５Ａが中央部に形成されたガイド溝２ａ
Ａを有するセラミック製の第１ガイド部材１６と、この
第１ガイド部材１６を間に挟み込んだ状態で分割可能に
結合された１対の合成樹脂製の第２ガイド部材１７とに
よって形成してある外は第１実施例と同様に構成され、
ベアリングユニットＢの第１ベアリングエレメント３お
よび第２ベアリングエレメント４として第１実施例と同
様にＪＩＳ−６８２ＺＺのラジアル玉軸受けおよびＪＩ
Ｓ−６８５ＺＺのラジアル玉軸受けが使用されている。

【００２５】第１実施例および第２実施例において、回
転ガイド２，２Ａの最高回転数は理論上第１ベアリング
エレメント３の第１転動体列７によって許容される最高
回転数112,000rpmと、第２ベアリングエレメント４の第
２転動体列１１によって許容される最高回転数48,000rp
m とを加算した回転数で160,000rpmとなり、また、第１
実施例の回転ガイド２の摺接部１５（直径13.5mm）の最
大周速度は13.5mm×3.14×160,000rpm＝6782.4ｍ／min
となり、第２実施例の回転ガイド２の摺接部１５Ａ（直
径20mm）の最大周速度は20mm×3.14×160,000rpm＝10,0
48ｍ／min となる。

【００２６】これに対し、第１実施例の回転ガイド２の
形状と等形状の回転ガイドおよび、ＪＩＳ−６９４ＺＺ
のラジアル玉軸受けを有する従来のガイド具（図７に示
すガイド具ｇ）では、回転ガイドの最高回転数は52,000
rpm で、その回転ガイドの摺接部（直径13.5mm）の最大
周速度は13.5mm×3.14×52,000rpm ＝2204.28 ｍ／min
となる。

【００２７】また、第２実施例の回転ガイド２Ａの形状
と等形状の回転ガイド、および、ＪＩＳ−６９４ＺＺの
ラジアル玉軸受けを有する従来のガイド具では、回転ガ
イドの最高回転数は52,000rpm で、その回転ガイドの摺
接部（直径20mm）の最大周速度は20mm×3.14×52,000rp
m ＝3,265.6 ｍ／mmとなる。

【００２８】従って、２個のベアリングエレメント３，
４を備えたガイド具Ｇの回転ガイド２，２Ａの最高回転
数は１個のラジアル玉軸受けを備えた従来のガイド具の
回転ガイドの最高回転数の約３倍となり、回転ガイド
２，２Ａのガイド溝２ａ，２ａＡの摺接部１５，１５Ａ
の最大周速度は従来の回転ガイドの摺接部の最大周速度
の約３倍となる。

【００２９】第１実施例のガイド具Ｇの回転ガイド２は
6,000 ｍ／mm以上の走行速度で高速走行する線条体Ｓに
追従して線条体Ｓのスリップを無くした状態で高速回転
し、第２実施例のガイド具Ｇの回転ガイド２Ａは10,000
ｍ／min 以上の走行速度で高速走行する線条体Ｓに追従
して線条体Ｓのスリップを無くした状態で高速回転す
る。

【００３０】次に、本例のガイド具Ｇの回転ガイド２，
２Ａと、従来のガイド具の回転ガイドとの起動トルクを
比較するために行った比較試験について説明する。起動
トルクを算定する起動荷重の測定に使用した測定装置で
は、図６に示すように、糸条（ポリエステルモノフイラ
メント）３０を測定される被測定物（ガイド具）３１に
逆Ｕ形状に掛装し、糸条３０の一端を、基端部が固定さ
れて先端部が解放され、微少な曲げ弾発力を有するワイ
ヤ３２の先端部に繋止し、糸条３０の他端をウエイト受
け皿３３に繋止した状態で、ウエイト受け皿３３上に0.
01gのウエイトを１個づつ順に乗せていき、ウエイトを
ウエイト受け皿３３上に乗せる毎にワイヤ３２の先端部
を手で持ち上げて上方へ曲げ変形させると、或る時点で
被測定物３１が起動されて若干回転する。

【００３１】被測定物３１が起動されるまでにウエイト
受け皿３３上に乗せられたウエイトの合計重量とウエイ
ト受け皿３３の重量（0.02 g）とを加算した数値がその
被測定物３１の起動荷重となり、この起動荷重に基いて
各被測定物３１の起動トルクを算出する。

【００３２】第１実施例のガイド具Ｇの回転ガイド２
と、この回転ガイド２の形状と等形状の回転ガイドおよ
びＪＩＳ−６９４ＺＺのラジアル玉軸受けを備えた従来
のガイド具の回転ガイドとの起動荷重をそれぞれ１０個
の資料について測定した結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１に示す測定結果から起動トルクを算出
すると、従来のガイド具の回転ガイドの起動トルク平均
値は1,080mg ×13.5mm/2＝7,290mg − mm となり、第１
実施例のガイド具Ｇの回転ガイド２の起動トルクの平均
値は60mg×13.5mm/2＝405mg− mm となり、回転ガイド
２の起動トルクは従来のガイド具の回転ガイドの起動ト
ルクの約１／１８（5.56％）に減少し、第１実施例の回
転ガイド２がベアリングユニットＢの回転トルク減殺効
果によって僅かな起動トルクで起動することが実証され
た。

【００３５】第２実施例のガイド具Ｇの回転ガイド２Ａ
と、この回転ガイド２Ａの形状と等形状の回転ガイド、
およびＪＩＳ−６９４ＺＺのラジアル玉軸受けを備えた
従来のガイド具の回転ガイドとの起動荷重をそれぞれ１
０個の資料について測定した結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２に示す測定結果から起動トルクを算出
すると、従来のガイド具の回転ガイドの起動トルクの平
均値は620mg ×20mm/2＝6,200mg − mm となり、第２実
施例のガイド具Ｇの回転ガイド２Ａの起動トルクの平均
値は37mg×20mm/2＝370mg −mmとなり、回転ガイド２Ａ
の起動トルクは従来のガイド具の回転ガイドの起動トル
クの約１／１７(5.97%）に減少し、第２実施例の回転ガ
イド２ＡがベアリングユニットＢの回転トルク減殺効果
によって僅かな起動トルクで起動することが実証され
た。

【００３８】従って、第１、第２実施例によれば、互に
嵌め合わせが可能な既存の第１、第２ベアリングエレメ
ント３，４を併用して回転ガイド２，２Ａの回転トルク
を大幅に低減させることができ、繊維糸条が高速度で走
行する場合でも、走行を開始する場合でも、繊維糸条
を、延伸むら、太さむら、羽毛立ち、単繊維切れ等を無
くした状態で安定に走行させることができ、また、電線
が高速度で走行する場合でも、走行を開始する場合で
も、電線を断線や絶縁被膜の剥離を無くした状態で安定
に走行させることができる。

【００３９】次に、図４に示す本発明の第３実施例につ
いて説明すると、本例ではベアリングユニットＢは軸体
２０を回転可能に支持する軸受け部材として使用されて
いる。

【００４０】第１転動体列７を有する第１ベアリングエ
レメント３の第１内輪５は軸体２０の軸端に共転可能に
結合され、第２転動体列１１を有する第２ベアリングエ
レメント４の第２外輪１０はベアリングユニットＢが収
容されたベアリングケース２１に固定されている。

【００４１】軸体２０の最高回転数は第１ベアリングエ
レメント３によって許容される最高回転数と、第２ベア
リングエレメント４によって許容される最高回転数とを
加算した回転数となる。

【００４２】次に、図５に示す本発明の第４実施例につ
いて説明すると、本例では軸体１、回転ガイド２および
ベアリングユニットＢを備えた回転ガイドＧにおいて、
ベアリングユニットＢの第１転動体列７Ｂと第２転動体
列１１Ｂとの間で、内輪２３と外輪２４との間には第１
転動体列７Ｂの各転動体８Ｂに外接して第２転動体列１
１Ｂの各転動体１２Ｂに内接する中間輪２５が、両転動
体列７Ｂ，１１Ｂをこの中間輪２５によって仕切った状
態で設置され、第１ベアリングエレメント３Ｂと第２ベ
アリングユニット４Ｂとが一体化されている。

【００４３】第４実施例によれば、中間輪２５が第１実
施例の第１外輪６および第２内輪９を１部品に合体した
状態となるので、ベアリングユニットＢの部品点数を減
らしてベアリングユニットＢの構造を簡略化し、ベアリ
ングユニットＢのコストを節減することができるととも
に、ベアリングユニットＢの外径を縮小してベアリング
ユニットＢをコンパクト化および軽量化することができ
る。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、各列の転動体
列による回転トルク減殺性能を複合した回転トルク減殺
効果を各転動体列によって発揮させることができ、ベア
リングユニットによって許容される限界回転数を相乗的
に増大させ、また、回転体を起動させるときの起動トル
クを相乗的に低減させることができる。

【００４５】また、回転体を限界回転速度で回転させた
場合には、転動体の遠心力や重量のアンバランスによる
弊害が顕著となり、また、発熱によって潤滑油の粘度が
低下して転動体列の耐用寿命が短くなるが、回転体を全
転動体列によって許容される限界回転数以下の安全回転
速度で回転させた場合には各列の転動体列の各転動体の
動きや転がり速度にそれぞれ余裕が生じるので、ベアリ
ングユニット全体の耐用寿命を延長することができると
ともに、全転動体列のうちの１つの転動体列の機能が不
全となっても他の転動体列によって回転トルク減殺性能
を維持することができる。

【００４６】請求項２の発明によれば、各列の転動体列
による回転トルク減殺性能を複合した回転トルク減殺特
性をベアリングユニットに付与して回転ガイドの限界回
転速度を相乗的に増大させることができ、回転体を高速
走行する線条体の走行速度に追従する回転速度で回転さ
せ、線条体を回転ガイドとのスリップによる摩擦抵抗を
無くした状態で円滑に高速走行させて線条体の品質を安
定化させることができる。

【００４７】また、回転ガイドを起動するときの起動ト
ルクを、全転動体列による相乗的な回転トルク減殺効果
によって大幅に低減させ、回転ガイドを線条体の走行開
始時に僅かな起動トルクで起動させることができ、回転
ガイドの起動遅れによって線条体に摩擦抵抗が加わる不
具合を無くすことができる。

【００４８】請求項３の発明によれば、ベアリングユニ
ットの部品点数を減らしてベアリングユニットの構造を
簡略化し、ベアリングユニットのコストを節減すること
ができるとともに、ベアリングユニットの外径を縮小し
てベアリングユニットをコンパクト化および軽量化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すガイド具の拡大側断
面図である。

【図２】ベアリングユニットの拡大側断面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示すガイド具の拡大側断
面図である。

【図４】本発明の第３実施例を示すもので、ベアリング
ユニットを使用した軸受け機構の側断面図である。

【図５】本発明の第４実施例を示すガイド具の拡大側断
面図である。

【図６】起動荷重の測定に使用した測定装置の側面図で
ある。

【図７】従来のガイド具の拡大側断面図である。

【符号の説明】

１，２０ 軸体 ２，２Ａ 回転ガイド ３，３Ｂ，４，４Ｂ ベアリングエレメント ７，７Ｂ 第１転動体列 ８，８Ｂ 転動体 １１，１１Ｂ 第２転動体列 １２，１２Ｂ 転動体 Ｂ ベアリングユニット Ｓ 線条体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸体の回りに配列された１組の転動体を
   それぞれ有する少くとも２列の転動体列が軸体の半径方
   向へ積み重ねられて内部に装入されたことを特徴とする
   ベアリングユニット。
2. 【請求項２】 回転不能に設置される軸体と、走行する
   線条体に接して回転する回転ガイドとを有するガイド具
   であって、前記軸体の回りに配列された１組の転動体を
   それぞれ有する少くとも２列の転動体列が前記軸体の半
   径方向へ積み重ねられて内部に装入されたベアリングユ
   ニットを備えたことを特徴とするガイド具。
3. 【請求項３】 隣り合う両転動体列間には、内側の転動
   体列の各転動体に外接して外側の転動体列の各転動体に
   内接する中間輪を、隣り合う両転動体列をこの中間輪に
   よって仕切った状態で設置したことを特徴とする請求項
   １記載のベアリングユニット、またはそのベアリングユ
   ニットを備えたことを特徴とする請求項２記載のガイド
   具。