球面軸受
【課題】製造が容易で、そして小球同士の接触が防止され且つ大球を円滑に傾斜移動できる球面軸受を提供すること。
【解決手段】大球１１、そして大球１１をその周囲に配設された複数個の小球１２を介して収容保持するハウジング１３からなる球面軸受であって、前記小球１１の各々の周囲に、小球１１を大球１２の側及びハウジング１３の側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が装着され、保持器１５の各々の厚みが、小球１２の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面が、小球１２の中心よりも大球１１の側にあり、そして保持器１５の前記平面と小球１２の中心とが、小球１２の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする球面軸受。
【解決手段】大球１１、そして大球１１をその周囲に配設された複数個の小球１２を介して収容保持するハウジング１３からなる球面軸受であって、前記小球１１の各々の周囲に、小球１１を大球１２の側及びハウジング１３の側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が装着され、保持器１５の各々の厚みが、小球１２の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面が、小球１２の中心よりも大球１１の側にあり、そして保持器１５の前記平面と小球１２の中心とが、小球１２の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする球面軸受。
【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られている。
【０００３】
特許文献１には、ロッドを備える大球（前記ロッドの球状の先端部）、及びこの大球を複数個の小球（転動体）を介して収容保持するハウジング（外周部材）からなる球面軸受が開示されている。この球面軸受の複数個の小球の各々は、上記の大球とハウジングとの間に配設された中空球形の保持器に形成された複数個の透孔の各々に収容保持されている。このような球面軸受の大球及びロッドは、前記の複数個の小球が転動することによって円滑に傾斜移動（及び／又はロッドの軸を中心として回転）する。
【０００４】
特許文献２には、前記のような中空球形の保持器が備えられていない簡単な構成を持つ球面軸受が開示されている。このように、球面軸受に保持器が備えられていないと、ロッドが傾斜移動する際に転動する幾つかの小球が互いに接触して停止する場合がある。そして、このように幾つかの小球の転動が停止すると、大球及びロッドの円滑な傾斜移動が妨げられる。同文献の球面軸受には、前記の停止した小球を押圧して転動を再開させる環状の押圧具が備えられ、大球をロッドと共に円滑に傾斜移動させる工夫がされている。
【０００５】
一方、特許文献３には、ガイドレールと、このガイドレール上に複数個の小球（転動体）を介して設置されたガイド本体とから構成されるリニアガイドが開示されている。このリニアガイドにおいては、複数個の小球が互いに接触することを防止するため、各々の小球の周囲に合成樹脂製の環状の保持器が装着されている。同文献には、図１に示すように小球１を回転自在に保持するドーナツ状の保持器２が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３３８４２２号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０３７３１１号明細書
【特許文献３】実開昭６３−６９８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の特許文献１の球面軸受が備える中空球形の保持器は、予め複数個に分割された状態にて作製される。これらの分割体の各々は、その湾曲面に小球を保持する複数個の透孔を形成するという手間のかかる機械加工を経て作製される。そして同文献の球面軸受は、前記の保持器の分割体の複数個を、その各々の透孔に小球を収容させた状態で大球の周囲に配置し、これら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】
また、特許文献２の球面軸受は、前記のように転動する幾つかの小球が互いに接触して停止した場合であっても、この停止した小球を環状押圧具により押圧して転動を再開させることができるため、その大球及びロッドを円滑に傾斜移動させることができる。しかしながら、大球及びロッドの円滑な傾斜移動を妨げる原因となる小球同士の接触が防止される訳ではない。
【０００８】
本発明の課題は、製造が容易で、そして小球同士の接触が防止され且つ大球を円滑に傾斜移動することができる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】
【０００９】
本発明は、大球、そして大球をその周囲に配設された複数個の小球を介して収容保持するハウジングからなる球面軸受であって、前記の小球の各々の周囲に、小球を大球の側及びハウジングの側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器が装着され、そして保持器の各々が下記の（１）〜（３）の要件を満たすことを特徴とする球面軸受にある。
（１）保持器の厚みが、小球の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにある。
（２）保持器を厚み方向に均等に二分する平面が、小球の中心よりも大球の側にある。
（３）保持器の前記平面と小球の中心とが、小球の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔している。
【００１０】
本発明の球面軸受の好ましい態様は、次の通りである。
１）各々の保持器が樹脂材料からなる。
２）保持器の前記平面と小球の中心とが、小球の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している。
３）保持器の外径が、小球の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある。
【００１１】
本発明はまた、球体、および球体の周囲に装着されている、球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器からなる保持器付きの球体であって、前記の保持器の厚みが球体の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして保持器を厚み方向に均等に二分する平面と球体の中心とが、球体の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする保持器付き球体にもある。
【００１２】
本発明の保持器付き球体の好ましい態様は、次の通りである。
１）保持器が樹脂材料からなる。
２）保持器の前記平面と球体の中心とが、球体の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している。
３）保持器の外径が、球体の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある。
【００１３】
本発明はまた、球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する、内側面が前記球体に対応する球面に設定された透孔を持つ環状の保持器であって、前記の保持器の厚みが透孔の球面の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして保持器を厚み方向に均等に二分する平面と透孔の球面の中心とが、この球面の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする環状保持器にもある。
【００１４】
本発明の環状保持器の好ましい態様は、次の通りである。
１）保持器が樹脂材料からなる。
２）保持器の前記平面と透孔の球面の中心とが、この球面の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している。
３）保持器の外径が、透孔の球面の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の球面軸受は、中空球形の保持器を備えていないため、その製造が容易である。そして、本発明の球面軸受では、各々の小球の周囲に環状の保持器が装着されているため、大球を傾斜移動（回転）させた際に転動する小球同士が互いに接触して停止することはない。また、本発明の球面軸受は、小球の移動方向の前方側での環状保持器とハウジング内側面との接触が防止あるいは抑制（接触の頻度が低減）されているため、このような接触により減速した保持器の内側面と転動する小球との接触による小球の停止を防止あるいは抑制（小球が停止する頻度を低減）することができる。更に本発明の球面軸受では、各々の環状保持器の厚みが小球の直径（すなわち大球とハウジングとの間隔）の５０％以上の厚みを有しており、互いに隣接する小球の各々に備えられた保持器が両者の小球の間において互いに重なり合うことがないため、一方の小球が備える保持器が他方の小球に接触して、この小球の転動を停止させることがない。このように、本発明の球面軸受は、各々の小球が、小球の転動の停止を防止あるいは抑制することができる特に球面軸受に適した構成の環状保持器により保持されているため、その大球（あるいは大球及び大球に固定されたロッド）を円滑に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】
本発明の球面軸受を、添付の図面を用いて説明する。図２は、本発明の球面軸受の構成例を示す断面図であり、そして図３は、図２の球面軸受１０の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。但し、図２及び図３においては、球面軸受１０をそのハウジング１３及び環状保持器１５のみを切断した断面として記入してある。
【００１７】
図４は、図２の球面軸受１０が備える小球１２及び環状保持器１５をハウジング１３の側から見た図であり、そして図５は、図４に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した小球１２及び保持器１５の断面図である。すなわち、図５に示す環状保持器１５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００１８】
図２〜図５に示すように、本発明の球面軸受１０は、大球１１、そして大球１１をその周囲に配設された複数個の小球１２を介して収容保持するハウジング１３などから構成されている。この球面軸受１０の大球１１には、ロッド２１が固定されている。
【００１９】
本発明の球面軸受１０は、前記の各々の小球１２の周囲に、小球１２を大球１１の側及びハウジング１３の側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が装着され、そして保持器１５の各々が下記の（１）〜（３）の要件を満たすことに主な特徴がある。
（１）保持器１５の厚み（図５：Ｔ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さにある。
（２）保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７が、小球１２の中心２６よりも大球１１の側（すなわち図５にて下側）にある。
（３）保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６とが、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔している。すなわち、保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の長さに設定されている。
【００２０】
また、この球面軸受１０が備える小球（球体）１２と環状の保持器１５とが本発明の保持器付き球体を構成する。すなわち図５に示すように、本発明の保持器付き球体は、球体（小球）１２、および球体１２の周囲に装着されている、球体１２を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５からなり、保持器１５の厚みＴが球体１２の直径Ｄ1の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さにあり、そして保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と球体１２の中心２６とが、球体１２の直径Ｄ1の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔していることに主な特徴がある。
【００２１】
更にまた、前記の保持器付き球体が備える本発明の環状保持器１５は、球体（小球）１２を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する、内側面が球体１２に対応する球面１４ａに設定された透孔１４を有しており、保持器１５の厚みＴが透孔１４の球面１４ａの直径Ｄ2の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さにあり、そして保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔の球面１４ａの中心（すなわち球体の中心）２６とが、球面１４ａの直径Ｄ2の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔していることに主な特徴がある。
【００２２】
なお、前記の透孔１４の球面１４ａの直径Ｄ2は、球体（小球）１２の直径Ｄ1よりも僅かに大きな直径（球体１２のサイズにも依存するが、例えば、球体１２の直径よりも５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ程度大きな直径）に設定される。このように、環状保持器１５の透孔１４の球面１４ａの直径Ｄ2と、球体（小球）１２の直径Ｄ1との差は僅かであるため、例えば、前記の保持器１５の厚みＴ、そして保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面１４ａの中心２６との距離Ｌは、両者の直径の何れを用いて定めた場合であっても大きな差は生じない。
【００２３】
球面軸受１０の大球１１、小球１２、ハウジング１３、そしてロッド２１の各々の材料としては、例えば、鋼、銅合金、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を用いることもできる。樹脂材料としては、球面軸受の剛性を高くするため、ポリフェニレンスルフィド樹脂に代表される結晶性の樹脂材料を用いることが好ましい。
【００２４】
球面軸受１０では、大球１１及びロッド２１が傾斜移動することにより、大球１１の表面に沿って配設された複数個の小球１２の各々が転動する。このような複数個の小球１２の転動によって、球面軸受１０の大球１１及びロッド２１は、ハウジング１３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（及び／又はロッド２１の軸を中心に回転）することができる。
【００２５】
前記の複数個の小球１２は、大球１１とハウジング１３との間隔が小球１２の直径よりも僅かに小さな間隔（小球のサイズにも依存するが、例えば、小球の直径よりも１〜５μｍ程度小さな間隔）に設定されているため、大球１１とハウジング１３との間に加圧状態で配設される。このように、ハウジング１３の内部には、大球１１が複数個の小球１２を介して緊密に支持された状態で嵌め合わされている。このため、球面軸受１０は、特許文献１あるいは特許文献２の球面軸受の場合と同様に、その大球１１及びロッド２１を円滑かつ高精度に傾斜移動させることが可能であり、精密位置決め装置等への利用に適したものである。
【００２６】
球面軸受１０においては、図２に示すように大球１１及びロッド２１を図に記入した矢印２２が示す方向に傾斜移動させると、複数個の小球１２の各々は互いに同じ方向に（矢印２３ａが示す方向に）回転しながら矢印２３ｂが示す方向に移動（転動）する。
【００２７】
このため、仮に各々の小球１２に環状保持器１５が備えられていないと、各々転動する幾つかの小球が互いに接触した場合に、これらの小球が、その接触部にて各々の小球の表面が互いに逆向きに移動しながら擦れ合うために停止する場合がある。このように幾つかの小球の転動が停止すると、大球１１及びロッド２１を傾斜移動させるために必要なトルクの大きさが変動するため、これらを滑らかに傾斜移動させることができなくなる。
【００２８】
本発明の球面軸受１０には、その各々の小球１２を回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が備えられている。このような環状保持器１５が備えられていると、各々の小球１２は、別の小球と接触することなく保持器１５の透孔１４の内部にて滑らかに転動を続けることができる。このため、球面軸受１０は、その大球１１及びロッド２１を滑らかに傾斜移動させることができる。
【００２９】
環状保持器１５は、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（ＰＰＳ）樹脂、あるいはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂などの樹脂材料から形成することが好ましい。環状保持器１５は、例えば、前記の樹脂材料を公知の成形法（例、射出成形法、圧縮成形法、あるいは注型法など）で成形したり、あるいは前記の樹脂材料から形成した部材を機械加工（例、切削加工）したりするなどして、簡単に作製することができる。
【００３０】
次に、本発明の球面軸受１０が備える環状保持器１５の特徴の理解を容易とするため、先ず、球面軸受に仮に公知の環状保持器を使用した場合の問題点について説明する。
【００３１】
図６は、球面軸受に仮に公知の環状保持器を使用した場合において、この球面軸受の保持器５の近傍の部位の構成を示す拡大断面図である。また、図７及び図８は、それぞれ図６の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器５の動作を示す図である。
【００３２】
図６に示すように、公知の環状保持器５において、保持器５を厚み方向に均等に二分する平面（図６の紙面に垂直な面）２７は、小球１２の中心２６を含んでいる（すなわち保持器５の前記平面２７と小球１２の中心２６とは離隔していない）。
【００３３】
環状保持器５は、小球１２を中心として自在に回転（揺動）することができる。そして、例えば、環状保持器５が小球１２を中心として時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器５の表面上のＡ点が矢印２８ａが示す方向に移動してハウジング１３の内側面に接触する。このため、環状保持器５は時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器５の表面上のＢ点は、矢印２８ｂが示す方向に移動するが大球１１の表面に接触（到達）することはない。
【００３４】
一方、環状保持器５が小球１２を中心として反時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器５の表面上のＣ点が矢印２８ｃが示す方向に移動してハウジング１３の内側面に接触する。このため、環状保持器５は反時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器５の表面上のＤ点は、矢印２８ｄが示す方向に移動するが大球１１の表面に接触（到達）することはない。
【００３５】
このように、公知の環状保持器５を球面軸受に用いた場合には、保持器５は、球面軸受の大球１１の表面（凸面）とハウジング１３の内側面（凹面）との間に配設されるため、小球１２を中心として何れの方向に回転した場合であっても、大球１１の表面には接触することなくハウジング１３の内側面にのみ接触する。
【００３６】
そして、公知の環状保持器５を用いた球面軸受において、例えば、大球１１を図７に記入した矢印２９ａが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ａが示す方向に回転しながら矢印３１ａが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ａが示す方向に回転する。この際に、環状保持器５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ａが示す方向）の前方側にてハウジング１３の内側面に接触する。
【００３７】
このように、環状保持器５が小球１２の移動方向の前方側にてハウジング１３の内側面（凹面）に接触すると、保持器５が転動する小球１２によってハウジング１３の内側面に強く押し付けられて減速し、この保持器５の内側面に転動する小球１２が強く押し付けられて停止する場合がある。
【００３８】
一方、例えば、大球１１を図８に記入した矢印２９ｂが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ｂが示す方向に回転しながら矢印３１ｂが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ｂが示す方向に回転する。この際にもまた、環状保持器５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ｂが示す方向）の前方側にてハウジング１３の内側面に接触する。このため、前記の場合と同様に小球１２の転動が停止する場合がある。
【００３９】
このように、公知の環状保持器５を用いた球面軸受では、大球１１を何れの方向に回転させた場合であっても、保持器５が小球１２の移動方向の前方側にてハウジング１３の内側面に接触する。このため、公知の環状保持器５を用いた球面軸受では、小球１２の転動が停止して、大球１１及び大球１１に備えられたロッドを円滑に傾斜移動できない場合がある。また、小球１２の転動が停止しなかった場合であっても、環状保持器５が転動する小球によりハウジング１３の内側面に強く押し付けられて摩耗するため、球面軸受の耐久性が低下する傾向にある。
【００４０】
従って、前記のような小球の移動方向の前方側での環状保持器とハウジングの内側面との接触の発生を防止あるいは抑制することが望ましい。
【００４１】
図９は、図２に示す本発明の球面軸受１０の環状保持器１５の近傍の部位の構成を示す拡大図である。また、図１０及び図１１は、それぞれ図９の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器１５の動作を示す図である。
【００４２】
図９に示すように、本発明の球面軸受の環状保持器１５では、保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面（図９の紙面に垂直な面）２７が、小球１２の中心２６よりも大球１１の側に配置されており、そして保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６とが、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔している。すなわち、保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の長さに設定されている。
【００４３】
そして本発明の球面軸受においては、例えば、環状保持器１５が小球１２を中心として時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器１５の表面上のＢ点が矢印２８ｂが示す方向に移動して大球１１の表面に接触する。このため、環状保持器１５は時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器１５の表面上のＡ点は、矢印２８ａが示す方向に移動するがハウジング１３の内側面に接触（到達）することはない。
【００４４】
一方、環状保持器１５が小球１２を中心として反時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器１５の表面上のＤ点が矢印２８ｄが示す方向に移動して大球１１の表面に接触する。このため、環状保持器１５は反時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器１５の表面上のＣ点は、矢印２８ｃが示す方向に移動するがハウジング１３の内側面に接触（到達）することはない。
【００４５】
このように、本発明の球面軸受において、環状保持器１５は、小球１２を中心として何れの方向に回転した場合であっても、ハウジング１３の内側面には接触することなく大球１１の表面にのみ接触する。
【００４６】
そして、本発明の球面軸受において、例えば、大球１１を図１０に記入した矢印２９ａが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ａが示す方向に回転しながら矢印３１ａが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器１５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ａが示す方向に回転する。この際に、環状保持器１５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ａが示す方向）の後方側にて大球１１の表面に接触する。
【００４７】
一方、例えば、大球１１を図１１に記入した矢印２９ｂが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ｂが示す方向に回転しながら矢印３１ｂが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器１５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ｂが示す方向に回転する。この際にもまた、環状保持器１５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ｂが示す方向）の後方側にて大球１１の表面に接触する。
【００４８】
このように、図９〜図１１に示す本発明の球面軸受においては、大球１１を何れの方向に回転させた場合であっても、保持器１５は小球１２の移動方向の後方側にて大球の表面に接触し、転動する小球１２によってハウジング１３の内側面（凹面）に強く押し付けられることがないため、前記のような小球１２の転動の停止を防止することができる。従って、本発明の球面軸受は、その大球１１及び大球１１に備えられたロッドを円滑に傾斜移動することができる。また、本発明の球面軸受は、転動する小球１２によって保持器１５がハウジング１３の内側面（凹面）に強く押し付けられて摩耗することがないため、優れた耐久性を示す。
【００４９】
そして本発明の球面軸受では、環状保持器１５の厚み（図５：Ｔ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さに設定される。
【００５０】
環状保持器の厚みが小球の直径の５０％未満の長さに設定されていると、保持器１５による小球の保持が不十分になったり、あるいは互いに隣接する小球の各々に備えられた保持器が両者の小球の間において互いに重なり合い、そして一方の小球の保持器が他方の小球に接触し、この小球の転動を停止させたりするなどの問題を生じ易い。その一方で、環状保持器の厚みが小球の直径の９５％を超える長さに設定されていると、保持器が大球に接触する頻度が高くなるため、球面軸受の耐久性が低下する傾向にある。
【００５１】
環状保持器により確実に小球を保持し、そして保持器の大球への接触頻度を低下させるため、保持器１５の厚みは、小球１２の直径の５５乃至９０％の範囲内にあることが好ましい。
【００５２】
なお、図９に示す球面軸受において、環状保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離Ｌの長さを、小球の直径の１％の長さから次第に大きな長さに設定していくと、保持器は、先ずハウジングの内側面にのみ接触する（すなわち図示した角度αと角度βとが、α＜βの関係を満たす）構成、次にハウジングの内側面と大球の表面との両者に接触する（α＝βの関係を満たす）構成になり、そして大球の表面にのみ接触する（α＞βの関係を満たす）構成になる。
【００５３】
前記の図９〜図１１を用いて説明した球面軸受の環状保持器１５は、前記のα＞βの関係を満たす、すなわち保持器１５が大球１１の表面にのみ接触する構成を有している。そして本発明の球面軸受のうち、環状保持器が前記のα＜βあるいはα＝βの関係を満たす構成を有するものは、保持器のハウジング内側面への接触を防止することはできないが、保持器のハウジング内側面への接触を抑制することはできる。
【００５４】
すなわち、本発明の球面軸受においては、環状保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７が小球１２の中心２６から大球１１の側に所定の距離にて離隔しているため、保持器１５の厚みを公知の保持器と同じ厚みに設定した場合には、保持器１５が公知の保持器を用いる場合よりも大球１１の側に配置されるため、保持器１５のハウジング１３の内側面への接触が抑制される。
【００５５】
従って、本発明の球面軸受のうち、環状保持器が前記のα＜βあるいはα＝βの関係を満たす構成を有するものは、公知の保持器を用いた球面軸受と比較して、大球をロッドと共に円滑に傾斜移動することができ、そして優れた耐久性を示す。
【００５６】
なお、前記の角度αは、図９に示すように環状保持器１５を透孔１４の中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置した状態で軸１７に沿って切断した断面において、保持器１５の外縁上で且つ保持器１５の回転方向において最もハウジング１３の内側面の近くにある点（すなわちＣ点）からハウジング１３の内側面にまで至る小球１２と同心の円弧の各々の端部と小球１２の中心２６とを結ぶ線分３３ｃ、３３ｃにより形成される角度を意味する。そして角度βは、環状保持器１５の透孔１４の中心軸１７を挟んで前記Ｃ点がある側とは逆側にて、保持器１５の外縁上で且つ保持器１５の回転方向において最も大球の表面の近くにある点（すなわちＤ点）から大球１１の表面にまで至る小球１２と同心の円弧の各々の端部と小球１２の中心２６とを結ぶ線分３３ｄ、３３ｄにより形成される角度を意味する。
【００５７】
本発明の球面軸受において、環状保持器１５の厚みを均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）は、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至１０％、特に２乃至１０％の範囲にあることが好ましい。前記の距離Ｌが短すぎると環状保持器１５のハウジング１３の内側面への接触を十分に抑制することができず、その一方で距離Ｌが長すぎると保持器１５が小球１２を極端に大球１１の側にて保持するようになり、保持器１５による小球１２の保持が不十分になる（小球１２が保持器１５から外れやすくなる）傾向にある。
【００５８】
更に、本発明の球面軸受においては、環状保持器１５の厚みを均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）を調節して、上記のように保持器１５を大球１１にのみ接触する構成とすることが特に好ましい。球面軸受に用いる大球の直径、小球の直径、そしてハウジングの内側面の直径が定まれば、環状保持器が大球にのみ接触するように前記の距離Ｌを幾何学的に決定する（例えば、図９に示す角度αと角度βとがα＞βの関係を満足するように前記の距離Ｌを決定する）ことができる。
【００５９】
また、図９に示す環状保持器１５の外径は、小球１２の直径の約１．４倍の長さに設定されている。環状保持器１５の外径は、小球１２の直径の１．１乃至５．０倍、特に１．１乃至３．０倍の範囲内の長さに設定することが好ましい。
【００６０】
環状保持器１５の外径が小さ過ぎると、小球を保持器の透孔に押し込む際に保持器に変形を生じ易くなり、その一方で保持器１５の外径が大きすぎると、ハウジングの内部に収容できる小球の数が少なくなるために球面軸受の耐荷重が減少する。なお、環状保持器１５の外径とは、保持器１５を透孔１４の中心軸１７に垂直で且つ透孔１４の中心（すなわち小球１２の中心）２６を含む平面に沿って切断した断面の外径を意味する。
【００６１】
図２及び図３に示すように、本発明の球面軸受１０のハウジング１３の内側面には、大球１１とハウジング１３の内側面との間隔を、小球１２の直径よりも僅かに大きな間隔（例えば、小球の直径よりも１μｍ程度大きな間隔）に設定する凹部２４が形成されていることが好ましい。これにより、図２に示す球面軸受１０のロッド２１に上下方向に加わる荷重は、凹部２４にて加圧状態から解放された小球に集中して付与されることはなく、この凹部２４の外側にて大球１１の周囲に配設された多数の小球に分散して付与されるため、球面軸受１０の耐荷重を増加させることができる。
【００６２】
このように、ハウジング１３の内側面に凹部２４が形成され、例えば、凹部２４に配置された小球１２ａが、仮に環状保持器１５ａがハウジング１３の内側面に接触した状態で凹部２４の外側にまで転動すると、保持器１５ａと凹部２４の端部にある段差とが係合して小球１２ａの転動が停止する場合がある。
【００６３】
本発明の球面軸受では、環状保持器とハウジングの内側面との接触が防止あるいは抑制（接触の頻度が低減）されているため、前記の保持器とハウジングの凹部の段差との係合による小球の停止を防止あるいは抑制（小球が停止する頻度を低減）することができる。特に、図２及び図３に示す球面軸受１０では、ハウジング１３の内側面に凹部２４が形成されている場合であっても、環状保持器１５とハウジング１３の内側面とが接触することがないため、保持器１５と凹部２４の段差とが係合して小球１２が停止することはない。
【００６４】
また、球面軸受１０のハウジング１３の蓋１３ｂの内周面には、蓋１３ｂの内周面と大球１１との間隔を小球１２の直径よりも大きな間隔（例えば、小球１２の直径よりも１０〜２０μｍ程度大きな間隔）に設定する環状の凹部８１と、前記内周面と大球１１との間隔を小球１２の直径よりも小さな間隔（例えば、小球の直径よりも２０〜５０μｍ程度小さな間隔）に設定する環状の凸部８２とが備えられていることが好ましい。この環状の凸部８２は、ハウジング１３の外部への小球１２の脱落を防止するために設けられている。
【００６５】
仮に、ハウジング１３の蓋１３ｂの内周面に環状の凹部８１が形成されていないと、大球１１を極端に大きく傾斜移動させた際にハウジング１３の本体１３ａの内部から蓋１３ｂの内部へと転動する小球が、蓋１３ｂの内周面に強く接触して停止する場合がある。そして、この停止した小球を保持する環状保持器に、別の環状保持器が接触してその内部に保持されて転動している小球が停止する場合がある。このように、幾つかの小球が停止すると、球面軸受の大球及びロッドの円滑な傾斜移動が妨げられる。
【００６６】
一方、ハウジング１３の蓋１３ｂの内周面に環状の凹部８１が形成されていると、大球１１を極端に大きく傾斜移動させた際にハウジング１３の本体１３ａの内部から蓋１３ｂの内部へと転動する小球は、前記の環状の凹部８１に到達すると加圧状態から解放されて凹部８１の内部を自由に移動することができるようになる。すなわち前記の小球が蓋１３ｂの内周面に強く接触して停止することはない。このため、球面軸受１０は、その大球１１及びロッド２１を滑らかに且つ大きく傾斜移動させることができる。なお、前記の環状の凹部は、ハウジング１３の本体１３ａの内側面の下端部に形成されていてもよい。
【００６７】
図２及び図３に示す球面軸受１０は、例えば、次のような手順によって簡単に組み立てることができる。
【００６８】
先ず、球面軸受１０の大球１１の周囲に配置される小球１２の各々を、それぞれ環状保持器１５の透孔１４の内部に押し込んで、保持器１５にて保持する。次に、ハウジング１３の本体１３ａを開口が上方を向くようにして（図２の場合とは上下の向きが逆になるようにして）配置する。この本体１３ａの内部に、各々環状保持器１５によって保持された所定の数（概ね本体１３ａの内側面の下側の半球部分に配置できる数）の小球１２を、本体１３ａの内側面に沿って並べて配置する。そして、本体１３ａの内部に、ロッド２１が固定された大球１１を挿入する。この大球１１とハウジング１３の本体１３ａとの間隙に、各々環状保持器１５によって保持された残りの小球１２を押し入れる。最後に、ハウジング１３の本体１３ａに、例えば、ボルト（図示は略する）を用いて蓋１３ｂを固定することにより、球面軸受１０を組み立てることができる。
【００６９】
このように、本発明の球面軸受は、保持器の製造に複雑な機械加工（例えば、特許文献１の球面軸受が備える中空球形の保持器を作製する際の保持器分割体の湾曲面への穴あけ加工）を必要としないため、その製造が容易である。そして、本発明の球面軸受では、各々の小球の周囲に環状の保持器が装着されているため、大球を傾斜移動（回転）させた際に転動する小球同士が互いに接触して停止することはない。また、本発明の球面軸受は、小球の移動方向の前方側での環状保持器とハウジング内側面との接触が防止あるいは抑制（接触の頻度が低減）されているため、このような接触により減速した保持器の内側面と転動する小球との接触による小球の停止を防止あるいは抑制（小球が停止する頻度を低減）することができる。更に本発明の球面軸受では、各々の環状保持器の厚みが小球の直径（すなわち大球とハウジングとの間隔）の５０％以上の厚みを有しており、互いに隣接する小球の各々に備えられた保持器が両者の小球の間において互いに重なり合うことがないため、一方の小球が備える保持器が他方の小球に接触して、この小球の転動を停止させることがない。このように、本発明の球面軸受は、各々の小球が、小球の転動の停止を防止あるいは抑制することができる特に球面軸受に適した構成の環状保持器により保持されているため、その大球（あるいは大球及び大球に固定されたロッド）を円滑に傾斜移動することができる。
【００７０】
図１２は、本発明の球面軸受の別の構成例を示す断面図であり、そして図１３は、図１２の球面軸受の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。但し、図１２及び図１３においては、球面軸受１０をそのハウジング１３、環状保持器６５、そして環状押圧具１０１のみを切断した断面として記入した。
【００７１】
この球面軸受６０の環状保持器６５の厚みは、小球１２の直径の７２％の長さに、保持器６５を厚み方向に均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離は、小球１２の直径の８％の長さに、そして保持器６５の外径は、小球１２の直径の１．３倍の長さに設定されている。この環状保持器６５は、大球１１の表面にのみ接触する。
【００７２】
図１２及び図１３に示す球面軸受６０の構成は、各々の環状保持器６５の外周面に、大球１１の中心を頂点１６とし且つ保持器６５の中心軸１７に対して対称な円錐１８の円錐面に相当する円錐面１９が形成されていること、環状の押圧具１０１が備えられていること、そして保持器６５の各々の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ａ、１０２ｂが備えられていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。
【００７３】
図１２及び図１３に示すように、球面軸受６０の各々の環状保持器６５は、その外周面に形成された円錐面１９にて隣りに配置された保持器と線接触するため、保持器６５の中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置された状態にて安定する。すなわち、各々の環状保持器６５は、その周囲に配置された保持器に支えられた状態で安定に配置されるため、その大球１１の表面との接触による摩耗が低減される。このため、球面軸受６０は、更に優れた耐久性を示す。
【００７４】
また、本発明の球面軸受は、環状保持器がハウジングの内側面にのみ接触する、あるいはハウジングの内側面及び大球の表面の各々に接触する構成を有する場合であっても、保持器に前記の円錐面が形成されていると、ハウジングとの接触、あるいはハウジング及び大球の各々との接触による保持器の摩耗が低減されるため、更に優れた耐久性を示す。
【００７５】
なお、前記の「保持器の中心軸」とは、保持器６５をその中心軸が大球１１の中心を通るように配置した状態における中心軸１７を意味している。また、「円錐１８の円錐面に相当する円錐面１９が形成されている」とは、円錐１８の円錐面の一部分に相当する円錐面１９が形成されていることを意味する。この「円錐１８の円錐面に相当する円錐面１９」には、円錐１８の円錐面に対して±５度以内（好ましくは±３度以内）の角度を以て傾斜している円錐面が含まれる。
【００７６】
また、図１２に示す球面軸受６０のロッド２１を、図に記入した矢印３４ａが示す方向に傾斜移動させると、小球１２ａが環状の凹部８１に到達して加圧状態から解放される。
【００７７】
仮に、環状押圧具１０１が備えていない場合には、前記のように小球１２ａが環状の凹部８１に配置された状態から、ロッド２１を前記とは逆の方向に傾斜移動させた場合であっても、前記の小球１２ａは加圧状態から解放されて転動しないために凹部８１に配置された状態を保つ。このように小球１２ａが環状の凹部８１に配置されたままであると、この小球１２ａは、ロッド２１に加わる荷重を受けることができないため、球面軸受６０の耐荷重が低下する。
【００７８】
一方、環状押圧具１０１が備えられていると、前記のように小球１２ａが環状の凹部８１に配置された場合であっても、図１３に示すようにロッド２１を図に記入した矢印３４ｂが示す方向に傾斜移動させた際に、環状押圧具１０１の図の右端の部分がロッド２１によって上方に押し上げられ、これにより凹部８１に配置された小球１２ａが大球１１とハウジング本体１３ａとの間に押し戻されるため、球面軸受の耐荷重の低下が抑制される。なお、環状押圧具１０１は、ハウジング１３の蓋１３ｂの環状の凸部８２の径よりも大きな外径を有しているため、ハウジング１３の外部に脱落することはない。
【００７９】
また、環状押圧具１０１は、ハウジング１３の内部にゴミや埃等が侵入し、これが原因でハウジング内にて転動する小球が停止した場合であっても、この小球を保持する環状保持器を（直接的にあるいは別の小球を保持する環状保持器を介して）押圧して転動を再開させる機能も有している。例えば、図１３に示す小球１２ｂが停止した場合、ロッド２１を図に記入した矢印３４ｂが示す方向に更に傾斜移動させると、ロッド２１が環状押圧具１０１の図の右端の部分を小球１２ａと共に上方に押し上げ、この小球１２ａを保持する保持器６５ａが保持器６５ｂを小球１２ｂと共に上方に押し上げるため、小球１２ｂの転動を再開させることができる。
【００８０】
環状押圧具１０１は、大球１１の場合と同様の材料から形成される。環状押圧具１０１は、押圧具１０１との接触による小球１２の転動の停止を抑制するため、含油プラスチックや含油金属から形成することもできる。
【００８１】
また、前記のように環状保持器６５が、その各々の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ａ、１０２ｂを備えていると、保持器６５の内側面に小球１２が押し付けられた際の前記周縁部（機械的な強度が小さい部分）の破損を防止することができる。
【００８２】
図１４は、本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す平面図であり、図１５は、図１４に記入した切断線II−II線に沿って切断した環状保持器１３５の断面図であり、そして図１６は、図１５に示す環状保持器１３５の透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態を示す断面図である。なお、図１５及び図１６に示す環状保持器１３５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００８３】
この環状保持器１３５の厚みは、透孔１４の球面の直径の７８％の長さに、保持器１３５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面の中心（すなわち小球１２の中心）２６との距離Ｌは、透孔１４の球面の直径の３％の長さに、そして保持器１３５の外径は、透孔１４の球面の直径の１．４倍の長さに設定されている。このような環状保持器１３５を用いることにより、球面軸受の保持器とハウジングの内側面との接触を防止あるいは抑制することができる。
【００８４】
環状保持器１３５の構成は、保持器１３５の内側面（透孔１４の球面）に複数本の溝１３１が形成されていること以外は図１２に示す環状保持器６５と同様である。
【００８５】
このように、環状保持器１３５の内周面に溝１３１が形成されていると、球面軸受の大球とハウジングとの間に潤滑剤（例、グリース）を充填した場合に、この潤滑剤が前記の溝１３１の内部に保持される。そして、この溝１３１に保持された潤滑剤が、小球１２の表面に長期間にわたって供給され続け、小球と、保持器、大球あるいはハウジングとの摩耗が低減されるため、球面軸受の耐久性が向上する。なお、この溝１３１の形状に特に制限はなく、例えば、環状保持器の内周面に、その周方向に沿って溝が形成されていてもよいし、あるいは保持器の軸を中心として螺旋状に溝が形成されていてもよい。
【００８６】
図１７は、本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１７においては、環状保持器１６５をその透孔１４の内部に小球（球体）１２を収容保持させた状態にて示した。なお、図１７に示す環状保持器１６５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００８７】
この環状保持器１６５の厚みは、透孔１４の球面（小球１２の球面に対応する球面）の直径の８３％の長さに、保持器１６５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面の中心（すなわち小球１２の中心）２６との距離Ｌは、透孔１４の球面の直径の４％の長さに、そして保持器１６５の外径は、透孔１４の球面の直径の１．４倍の長さに設定されている。このような環状保持器１６５を用いることにより、球面軸受の保持器とハウジングの内側面との接触を防止あるいは抑制することができる。
【００８８】
図１７に示す環状保持器１６５の構成は、保持器１６５の透孔１４の球面（小球１２の球面に対応する球面）に凹部１６１が形成されていること以外は図１６に示す環状保持器１３５と同様である。このように、前記の溝に代えて凹部１６１を形成した場合であっても、潤滑剤が凹部１６１の内部に保持されるため、球面軸受の耐久性が向上する。
【００８９】
なお、環状保持器１６５では、透孔１４の球面（小球の球面と対応する球面）のほぼ全域に凹部が形成されている。このような場合には、前記の「保持器の透孔の球面の直径」を「小球の直径」とし、そして「保持器の透孔の球面の中心」を「小球の中心」として、保持器の厚み、保持器を厚み方向に均等に二分する平面と透孔の球面の中心（すなわち小球の中心）との距離、そして保持器の外径の設定を行なうことにより本発明の環状保持器１６５を構成することができる。
【００９０】
図１８は、本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１８においては、環状保持器１７５をその透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態にて示した。なお、図１８に示す環状保持器１７５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００９１】
この環状保持器１７５の厚みは、透孔１４の球面の直径の８３％の長さに、保持器１７５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面の中心（すなわち小球１２の中心）２６との距離Ｌは、透孔１４の球面の直径の３％の長さに、そして保持器１７５の外径は、透孔１４の球面の直径の１．３倍の長さに設定されている。このような環状保持器１７５を用いることにより、球面軸受の保持器とハウジングの内側面との接触を防止あるいは抑制することができる。
【００９２】
図１８に示す環状保持器１７５の構成は、保持器１７５に、その内周面と外周面とを結ぶ細孔１７１が備えられていること以外は図１６に示す環状保持器１３５と同様である。このように、前記の溝に代えて細孔１７１を形成した場合であっても、潤滑剤が細孔１７１の内部に保持されるため、球面軸受の耐久性が向上する。
【００９３】
図１９は、本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１９においては、球面軸受７０をそのハウジング１３のみを切断した断面として記入した。図２０は、図１９の球面軸受７０が備える小球１２及び環状保持器７５の拡大図であり、そして図２１は、図２０に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【００９４】
この球面軸受７０の環状保持器７５の厚みは、小球１２の直径の７１％の長さに、保持器を厚み方向に均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離は、小球１２の直径５％の長さに、そして保持器７５の外径は、小球の直径の１．３倍の長さに設定されている。この環状保持器７５もまた、大球１１の表面にのみ接触する。
【００９５】
図１９〜図２１に示す球面軸受７０の構成は、各々の環状保持器７５の外周面に、大球１１の中心を頂点７６とし且つ保持器７５の中心軸１７に対して対称な角錐（八角錐）７８の角錐面に相当する角錐面７９が形成されていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。この環状保持器７５の外周面は、図２０及び図２１に示すように前記の角錐面７９が形成されている円錐状の表面７５ａ、この表面７５ａに接続する球状の表面７５ｂ、及びこの表面７５ｂに接続する円錐状の表面７５ｃから構成されている。
【００９６】
図１９に示すように、球面軸受７０の各々の環状保持器７５は、その外周面に形成された角錐面７９にて隣りに配置された環状保持器と面接触するため、保持器７５の中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置された状態にて安定する。すなわち、各々の環状保持器７５は、その周囲に配置された保持器に支えられた状態で安定に配置されるため、その大球１１の表面との接触による摩耗が低減される。このため、球面軸受７０は、更に優れた耐久性を示す。
【００９７】
また、本発明の球面軸受は、環状保持器がハウジングの内側面にのみ接触する、あるいはハウジングの内側面及び大球の表面の各々に接触する構成を有する場合であっても、保持器に前記の角錐面が形成されていると、ハウジングとの接触、あるいはハウジング及び大球の各々との接触による保持器の摩耗が低減されるため、更に優れた耐久性を示す。
【００９８】
なお、前記の「保持器の中心軸」とは、保持器７５をその中心軸が大球１１の中心を通るように配置した状態における中心軸１７を意味している。また、「角錐７８の角錐面に相当する角錐面７９が形成されている」とは、角錐７８の角錐面の一部分に相当する角錐面７９が形成されていることを意味する。この「角錐７８の角錐面に相当する角錐面７９」には、前記の角錐の角錐面に対して±５度以内（好ましくは±３度以内）の角度を以て傾斜している角錐面が含まれる。
【００９９】
図２２は、本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２２においては、球面軸受１８０をそのハウジング１８３のみを切断した断面として記入した。
【０１００】
この球面軸受１８０が備える環状保持器１０５の厚みは、小球１２の直径の６９％の長さに、保持器１０５を厚み方向に均等に二分する平面と小球１２の中心との距離は、小球１２の直径５％の長さに、そして保持器１０５の外径は、小球１２の直径の１．２倍の長さに設定されている。この環状保持器１０５は、大球１１の表面にのみ接触する。
【０１０１】
図２２の球面軸受１８０の構成は、ハウジング１８３が上下の各々に開口する空洞部を持つ本体１８３ａと、本体１８３ａの各々の開口近傍の部位に形成された溝に嵌め合わされた環状の蓋１８３ｂとから構成されていること、大球１１にハウジング１８３の本体１８３ａの各々の開口から外部に突き出された合計で二本のロッド２１ａ、２１ｂが備えられていること、そして各々の環状保持器１０５の外周面に、大球１１の中心を頂点１６とし且つ保持器１０５の中心軸１７に対して対称な円錐１８の円錐面に相当する円錐面が形成されていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。
【０１０２】
このように、本発明の球面軸受の大球１１には、図２２に示すように上下の各々に合計で二本のロッドが固定されていてもよい。球面軸受１８０は、例えば、各種の産業用ロボットの部品（例、駆動装置と駆動対象物とを連結するジョイント）として有利に用いることができる。
【０１０３】
球面軸受１８０において、ハウジング１８３の本体１８３ａは、図２に示すハウジング１３の本体１３ａと同様の材料から形成される。一方、ハウジング１８３の蓋１８３ｂは、例えば、金属材料や樹脂材料などの弾性を示す材料から形成されており、周方向の一部分が切り欠かれて間隙が形成された環状の形状（図２２の上側から見て略Ｃ字形状）を有している。
【０１０４】
蓋１８３ｂは、その外周側から力を付与すると前記間隙が狭くなり、その外径が小さくなるように変形し、この力の付与を停止すると元の形状に復帰する。従って、蓋１８３ｂは、その外周側から力を付与してその外径が小さくなるように変形させた状態でハウジング１８３の本体１８３ａの開口から内部に挿入されると、本体１８３ａの開口近傍の部位に形成された溝に到達した際に外径が拡がって（蓋１８３ｂが元の形状に復帰して）前記溝に嵌め合わされる。このように、ハウジング１８３の本体１８３ａに嵌め合わされた蓋１８３ｂを利用して、ハウジング１８３の外部への小球１２の脱落を防止することもできる。
【０１０５】
図２３は、本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２３においては、球面軸受１９０をその大球１９１、ハウジング１８３、および環状押圧具１９２のみを切断した断面として記入した。
【０１０６】
図２３の球面軸受１９０の構成は、大球１９１がロッドを備えておらす、ロッドを挿入固定する透孔１９１ａを備えていること、そして大球１９１の透孔１９１ａの上下の開口の各々に環状押圧具１９２が圧入されて固定されていること以外は図２２の球面軸受１８０と同様である。
【０１０７】
球面軸受１９０は、図２４に示すように大球１９１の透孔（図２３：１９１ａ）の内部にロッド２０１を挿入し仮固定した状態にて使用される。ロッド２０１は、大球１９１の透孔に挿入されたのちに、例えば、ナット２０２ａ、２０２ｂを用いて大球１９１を締め付けることにより大球１９１に仮固定される。このように、本発明の球面軸受の大球には、必ずしも予めロッドが固定されている必要はない。
【０１０８】
また、環状押圧具１９２は、ハウジング１８３の内部で転動する小球１２が停止した場合であっても、この小球１２を保持する環状保持器１０５を（直接的にあるいは別の小球を保持する環状保持器を介して）押圧して転動を再開させる機能を有している。このように、環状押圧具１９２は、大球１９１に固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】特許文献３に開示されたリニアガイド用の環状保持器の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の球面軸受の構成例を示す断面図である。但し、図２においては、球面軸受１０をそのハウジング１３及び環状保持器１５のみを切断した断面として記入した。
【図３】図２の球面軸受１０の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。
【図４】図２の球面軸受１０が備える小球１２及び環状保持器１５をハウジング１３の側から見た図である。
【図５】図４に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した小球１２及び環状保持器１５の断面図である。但し、図５において、小球１２は断面として記入していない。
【図６】球面軸受に仮に公知の環状保持器を使用した場合において、この球面軸受の保持器５の近傍の部位の構成を示す拡大断面図である。
【図７】図６の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器５の動作を示す図である。
【図８】図６の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器５の動作を示す別の図である。
【図９】図２に示す本発明の球面軸受１０の環状保持器１５の近傍の部位の構成を示す拡大図である。
【図１０】図９の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器１５の動作を示す図である。
【図１１】図９の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器１５の動作を示す別の図である。
【図１２】本発明の球面軸受の別の構成例を示す断面図である。但し、図１２においては、球面軸受６０をそのハウジング１３、環状保持器６５、そして環状押圧具１０１のみを切断した断面として記入した。
【図１３】図１２の球面軸受の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。
【図１４】本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す平面図である。
【図１５】図１４に記入した切断線II−II線に沿って切断した環状保持器１３５の断面図である。
【図１６】図１５に示す環状保持器１３５の透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態を示す断面図である。
【図１７】本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１７においては、環状保持器１６５をその透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態にて示した。
【図１８】本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１８においては、環状保持器１７５をその透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態にて示した。
【図１９】本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１９においては、球面軸受７０をそのハウジング１３のみを切断した断面として記入した。
【図２０】図１９の球面軸受７０が備える小球１２及び環状保持器７５の拡大図である。
【図２１】図２０に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【図２２】本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２２においては、球面軸受１８０をそのハウジング１８３のみを切断した断面として記入した。
【図２３】本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２３においては、球面軸受１９０をその大球１９１、ハウジング１８３、および環状押圧具１９２のみを切断した断面として記入した。
【図２４】図２３の球面軸受１９０の大球１９１にロッド２０１を取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 小球
２ ドーナツ状の保持器
５ 環状保持器
１０ 球面軸受
１１ 大球
１２、１２ａ、１２ｂ 小球（球体）
１３ ハウジング
１３ａ 本体
１３ｂ 蓋
１４ 透孔
１４ａ 球面
１５、１５ａ 環状保持器
１６ 円錐１８の頂点
１７ 中心軸
１８ 円錐
１９ 円錐面
２１、２１ａ、２１ｂ ロッド
２２ 大球１１の傾斜移動（回転）の方向を示す矢印
２３ａ 小球の回転方向を示す矢印
２３ｂ 小球の移動方向を示す矢印
２４ 凹部
２６ 小球の中心（環状保持器の透孔の球面の中心）
２７ 環状保持器を厚み方向に均等に二分する平面
２８ａ 環状保持器のＡ点の移動方向を示す矢印
２８ｂ 環状保持器のＢ点の移動方向を示す矢印
２８ｃ 環状保持器のＣ点の移動方向を示す矢印
２８ｄ 環状保持器のＤ点の移動方向を示す矢印
２９ａ、２９ｂ 大球の回転（傾斜移動）の方向を示す矢印
３０ａ、３０ｂ 小球の回転方向を示す矢印
３１ａ、３１ｂ 小球の移動方向を示す矢印
３２ａ、３２ｂ 環状保持器の回転方向を示す矢印
３３ｃ、３３ｄ 線分
３４ａ、３４ｂ ロッド２１の傾斜移動の方向を示す矢印
６０ 球面軸受
６５、６５ａ、６５ｂ 環状保持器
７０ 球面軸受
７５ 環状保持器
７５ａ、７５ｃ 円錐状の表面
７５ｂ 球状の表面
７６ 角錐７８の頂点
７８ 角錐
７９ 角錐面
８１ 環状の凹部
８２ 環状の凸部
１０１ 環状押圧具
１０２ａ、１０２ｂ 切り欠き部
１０５ 環状保持器
１３１ 溝
１３５ 環状保持器
１６１ 凹部
１６５ 環状保持器
１７１ 細孔
１７５ 環状保持器
１８０ 球面軸受
１８３ ハウジング
１８３ａ 本体
１８３ｂ 蓋
１９０ 球面軸受
１９１ 大球
１９１ａ 透孔
１９２ 環状押圧具
２０１ ロッド
２０２ａ、２０２ｂ ナット
【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られている。
【０００３】
特許文献１には、ロッドを備える大球（前記ロッドの球状の先端部）、及びこの大球を複数個の小球（転動体）を介して収容保持するハウジング（外周部材）からなる球面軸受が開示されている。この球面軸受の複数個の小球の各々は、上記の大球とハウジングとの間に配設された中空球形の保持器に形成された複数個の透孔の各々に収容保持されている。このような球面軸受の大球及びロッドは、前記の複数個の小球が転動することによって円滑に傾斜移動（及び／又はロッドの軸を中心として回転）する。
【０００４】
特許文献２には、前記のような中空球形の保持器が備えられていない簡単な構成を持つ球面軸受が開示されている。このように、球面軸受に保持器が備えられていないと、ロッドが傾斜移動する際に転動する幾つかの小球が互いに接触して停止する場合がある。そして、このように幾つかの小球の転動が停止すると、大球及びロッドの円滑な傾斜移動が妨げられる。同文献の球面軸受には、前記の停止した小球を押圧して転動を再開させる環状の押圧具が備えられ、大球をロッドと共に円滑に傾斜移動させる工夫がされている。
【０００５】
一方、特許文献３には、ガイドレールと、このガイドレール上に複数個の小球（転動体）を介して設置されたガイド本体とから構成されるリニアガイドが開示されている。このリニアガイドにおいては、複数個の小球が互いに接触することを防止するため、各々の小球の周囲に合成樹脂製の環状の保持器が装着されている。同文献には、図１に示すように小球１を回転自在に保持するドーナツ状の保持器２が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３３８４２２号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０３７３１１号明細書
【特許文献３】実開昭６３−６９８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の特許文献１の球面軸受が備える中空球形の保持器は、予め複数個に分割された状態にて作製される。これらの分割体の各々は、その湾曲面に小球を保持する複数個の透孔を形成するという手間のかかる機械加工を経て作製される。そして同文献の球面軸受は、前記の保持器の分割体の複数個を、その各々の透孔に小球を収容させた状態で大球の周囲に配置し、これら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】
また、特許文献２の球面軸受は、前記のように転動する幾つかの小球が互いに接触して停止した場合であっても、この停止した小球を環状押圧具により押圧して転動を再開させることができるため、その大球及びロッドを円滑に傾斜移動させることができる。しかしながら、大球及びロッドの円滑な傾斜移動を妨げる原因となる小球同士の接触が防止される訳ではない。
【０００８】
本発明の課題は、製造が容易で、そして小球同士の接触が防止され且つ大球を円滑に傾斜移動することができる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】
【０００９】
本発明は、大球、そして大球をその周囲に配設された複数個の小球を介して収容保持するハウジングからなる球面軸受であって、前記の小球の各々の周囲に、小球を大球の側及びハウジングの側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器が装着され、そして保持器の各々が下記の（１）〜（３）の要件を満たすことを特徴とする球面軸受にある。
（１）保持器の厚みが、小球の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにある。
（２）保持器を厚み方向に均等に二分する平面が、小球の中心よりも大球の側にある。
（３）保持器の前記平面と小球の中心とが、小球の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔している。
【００１０】
本発明の球面軸受の好ましい態様は、次の通りである。
１）各々の保持器が樹脂材料からなる。
２）保持器の前記平面と小球の中心とが、小球の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している。
３）保持器の外径が、小球の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある。
【００１１】
本発明はまた、球体、および球体の周囲に装着されている、球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器からなる保持器付きの球体であって、前記の保持器の厚みが球体の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして保持器を厚み方向に均等に二分する平面と球体の中心とが、球体の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする保持器付き球体にもある。
【００１２】
本発明の保持器付き球体の好ましい態様は、次の通りである。
１）保持器が樹脂材料からなる。
２）保持器の前記平面と球体の中心とが、球体の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している。
３）保持器の外径が、球体の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある。
【００１３】
本発明はまた、球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する、内側面が前記球体に対応する球面に設定された透孔を持つ環状の保持器であって、前記の保持器の厚みが透孔の球面の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして保持器を厚み方向に均等に二分する平面と透孔の球面の中心とが、この球面の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする環状保持器にもある。
【００１４】
本発明の環状保持器の好ましい態様は、次の通りである。
１）保持器が樹脂材料からなる。
２）保持器の前記平面と透孔の球面の中心とが、この球面の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している。
３）保持器の外径が、透孔の球面の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の球面軸受は、中空球形の保持器を備えていないため、その製造が容易である。そして、本発明の球面軸受では、各々の小球の周囲に環状の保持器が装着されているため、大球を傾斜移動（回転）させた際に転動する小球同士が互いに接触して停止することはない。また、本発明の球面軸受は、小球の移動方向の前方側での環状保持器とハウジング内側面との接触が防止あるいは抑制（接触の頻度が低減）されているため、このような接触により減速した保持器の内側面と転動する小球との接触による小球の停止を防止あるいは抑制（小球が停止する頻度を低減）することができる。更に本発明の球面軸受では、各々の環状保持器の厚みが小球の直径（すなわち大球とハウジングとの間隔）の５０％以上の厚みを有しており、互いに隣接する小球の各々に備えられた保持器が両者の小球の間において互いに重なり合うことがないため、一方の小球が備える保持器が他方の小球に接触して、この小球の転動を停止させることがない。このように、本発明の球面軸受は、各々の小球が、小球の転動の停止を防止あるいは抑制することができる特に球面軸受に適した構成の環状保持器により保持されているため、その大球（あるいは大球及び大球に固定されたロッド）を円滑に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】
本発明の球面軸受を、添付の図面を用いて説明する。図２は、本発明の球面軸受の構成例を示す断面図であり、そして図３は、図２の球面軸受１０の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。但し、図２及び図３においては、球面軸受１０をそのハウジング１３及び環状保持器１５のみを切断した断面として記入してある。
【００１７】
図４は、図２の球面軸受１０が備える小球１２及び環状保持器１５をハウジング１３の側から見た図であり、そして図５は、図４に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した小球１２及び保持器１５の断面図である。すなわち、図５に示す環状保持器１５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００１８】
図２〜図５に示すように、本発明の球面軸受１０は、大球１１、そして大球１１をその周囲に配設された複数個の小球１２を介して収容保持するハウジング１３などから構成されている。この球面軸受１０の大球１１には、ロッド２１が固定されている。
【００１９】
本発明の球面軸受１０は、前記の各々の小球１２の周囲に、小球１２を大球１１の側及びハウジング１３の側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が装着され、そして保持器１５の各々が下記の（１）〜（３）の要件を満たすことに主な特徴がある。
（１）保持器１５の厚み（図５：Ｔ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さにある。
（２）保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７が、小球１２の中心２６よりも大球１１の側（すなわち図５にて下側）にある。
（３）保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６とが、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔している。すなわち、保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の長さに設定されている。
【００２０】
また、この球面軸受１０が備える小球（球体）１２と環状の保持器１５とが本発明の保持器付き球体を構成する。すなわち図５に示すように、本発明の保持器付き球体は、球体（小球）１２、および球体１２の周囲に装着されている、球体１２を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５からなり、保持器１５の厚みＴが球体１２の直径Ｄ1の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さにあり、そして保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と球体１２の中心２６とが、球体１２の直径Ｄ1の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔していることに主な特徴がある。
【００２１】
更にまた、前記の保持器付き球体が備える本発明の環状保持器１５は、球体（小球）１２を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する、内側面が球体１２に対応する球面１４ａに設定された透孔１４を有しており、保持器１５の厚みＴが透孔１４の球面１４ａの直径Ｄ2の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さにあり、そして保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔の球面１４ａの中心（すなわち球体の中心）２６とが、球面１４ａの直径Ｄ2の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔していることに主な特徴がある。
【００２２】
なお、前記の透孔１４の球面１４ａの直径Ｄ2は、球体（小球）１２の直径Ｄ1よりも僅かに大きな直径（球体１２のサイズにも依存するが、例えば、球体１２の直径よりも５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ程度大きな直径）に設定される。このように、環状保持器１５の透孔１４の球面１４ａの直径Ｄ2と、球体（小球）１２の直径Ｄ1との差は僅かであるため、例えば、前記の保持器１５の厚みＴ、そして保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面１４ａの中心２６との距離Ｌは、両者の直径の何れを用いて定めた場合であっても大きな差は生じない。
【００２３】
球面軸受１０の大球１１、小球１２、ハウジング１３、そしてロッド２１の各々の材料としては、例えば、鋼、銅合金、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を用いることもできる。樹脂材料としては、球面軸受の剛性を高くするため、ポリフェニレンスルフィド樹脂に代表される結晶性の樹脂材料を用いることが好ましい。
【００２４】
球面軸受１０では、大球１１及びロッド２１が傾斜移動することにより、大球１１の表面に沿って配設された複数個の小球１２の各々が転動する。このような複数個の小球１２の転動によって、球面軸受１０の大球１１及びロッド２１は、ハウジング１３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（及び／又はロッド２１の軸を中心に回転）することができる。
【００２５】
前記の複数個の小球１２は、大球１１とハウジング１３との間隔が小球１２の直径よりも僅かに小さな間隔（小球のサイズにも依存するが、例えば、小球の直径よりも１〜５μｍ程度小さな間隔）に設定されているため、大球１１とハウジング１３との間に加圧状態で配設される。このように、ハウジング１３の内部には、大球１１が複数個の小球１２を介して緊密に支持された状態で嵌め合わされている。このため、球面軸受１０は、特許文献１あるいは特許文献２の球面軸受の場合と同様に、その大球１１及びロッド２１を円滑かつ高精度に傾斜移動させることが可能であり、精密位置決め装置等への利用に適したものである。
【００２６】
球面軸受１０においては、図２に示すように大球１１及びロッド２１を図に記入した矢印２２が示す方向に傾斜移動させると、複数個の小球１２の各々は互いに同じ方向に（矢印２３ａが示す方向に）回転しながら矢印２３ｂが示す方向に移動（転動）する。
【００２７】
このため、仮に各々の小球１２に環状保持器１５が備えられていないと、各々転動する幾つかの小球が互いに接触した場合に、これらの小球が、その接触部にて各々の小球の表面が互いに逆向きに移動しながら擦れ合うために停止する場合がある。このように幾つかの小球の転動が停止すると、大球１１及びロッド２１を傾斜移動させるために必要なトルクの大きさが変動するため、これらを滑らかに傾斜移動させることができなくなる。
【００２８】
本発明の球面軸受１０には、その各々の小球１２を回転自在に収容保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が備えられている。このような環状保持器１５が備えられていると、各々の小球１２は、別の小球と接触することなく保持器１５の透孔１４の内部にて滑らかに転動を続けることができる。このため、球面軸受１０は、その大球１１及びロッド２１を滑らかに傾斜移動させることができる。
【００２９】
環状保持器１５は、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（ＰＰＳ）樹脂、あるいはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂などの樹脂材料から形成することが好ましい。環状保持器１５は、例えば、前記の樹脂材料を公知の成形法（例、射出成形法、圧縮成形法、あるいは注型法など）で成形したり、あるいは前記の樹脂材料から形成した部材を機械加工（例、切削加工）したりするなどして、簡単に作製することができる。
【００３０】
次に、本発明の球面軸受１０が備える環状保持器１５の特徴の理解を容易とするため、先ず、球面軸受に仮に公知の環状保持器を使用した場合の問題点について説明する。
【００３１】
図６は、球面軸受に仮に公知の環状保持器を使用した場合において、この球面軸受の保持器５の近傍の部位の構成を示す拡大断面図である。また、図７及び図８は、それぞれ図６の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器５の動作を示す図である。
【００３２】
図６に示すように、公知の環状保持器５において、保持器５を厚み方向に均等に二分する平面（図６の紙面に垂直な面）２７は、小球１２の中心２６を含んでいる（すなわち保持器５の前記平面２７と小球１２の中心２６とは離隔していない）。
【００３３】
環状保持器５は、小球１２を中心として自在に回転（揺動）することができる。そして、例えば、環状保持器５が小球１２を中心として時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器５の表面上のＡ点が矢印２８ａが示す方向に移動してハウジング１３の内側面に接触する。このため、環状保持器５は時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器５の表面上のＢ点は、矢印２８ｂが示す方向に移動するが大球１１の表面に接触（到達）することはない。
【００３４】
一方、環状保持器５が小球１２を中心として反時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器５の表面上のＣ点が矢印２８ｃが示す方向に移動してハウジング１３の内側面に接触する。このため、環状保持器５は反時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器５の表面上のＤ点は、矢印２８ｄが示す方向に移動するが大球１１の表面に接触（到達）することはない。
【００３５】
このように、公知の環状保持器５を球面軸受に用いた場合には、保持器５は、球面軸受の大球１１の表面（凸面）とハウジング１３の内側面（凹面）との間に配設されるため、小球１２を中心として何れの方向に回転した場合であっても、大球１１の表面には接触することなくハウジング１３の内側面にのみ接触する。
【００３６】
そして、公知の環状保持器５を用いた球面軸受において、例えば、大球１１を図７に記入した矢印２９ａが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ａが示す方向に回転しながら矢印３１ａが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ａが示す方向に回転する。この際に、環状保持器５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ａが示す方向）の前方側にてハウジング１３の内側面に接触する。
【００３７】
このように、環状保持器５が小球１２の移動方向の前方側にてハウジング１３の内側面（凹面）に接触すると、保持器５が転動する小球１２によってハウジング１３の内側面に強く押し付けられて減速し、この保持器５の内側面に転動する小球１２が強く押し付けられて停止する場合がある。
【００３８】
一方、例えば、大球１１を図８に記入した矢印２９ｂが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ｂが示す方向に回転しながら矢印３１ｂが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ｂが示す方向に回転する。この際にもまた、環状保持器５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ｂが示す方向）の前方側にてハウジング１３の内側面に接触する。このため、前記の場合と同様に小球１２の転動が停止する場合がある。
【００３９】
このように、公知の環状保持器５を用いた球面軸受では、大球１１を何れの方向に回転させた場合であっても、保持器５が小球１２の移動方向の前方側にてハウジング１３の内側面に接触する。このため、公知の環状保持器５を用いた球面軸受では、小球１２の転動が停止して、大球１１及び大球１１に備えられたロッドを円滑に傾斜移動できない場合がある。また、小球１２の転動が停止しなかった場合であっても、環状保持器５が転動する小球によりハウジング１３の内側面に強く押し付けられて摩耗するため、球面軸受の耐久性が低下する傾向にある。
【００４０】
従って、前記のような小球の移動方向の前方側での環状保持器とハウジングの内側面との接触の発生を防止あるいは抑制することが望ましい。
【００４１】
図９は、図２に示す本発明の球面軸受１０の環状保持器１５の近傍の部位の構成を示す拡大図である。また、図１０及び図１１は、それぞれ図９の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器１５の動作を示す図である。
【００４２】
図９に示すように、本発明の球面軸受の環状保持器１５では、保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面（図９の紙面に垂直な面）２７が、小球１２の中心２６よりも大球１１の側に配置されており、そして保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６とが、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の距離にて離隔している。すなわち、保持器１５の前記平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の長さに設定されている。
【００４３】
そして本発明の球面軸受においては、例えば、環状保持器１５が小球１２を中心として時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器１５の表面上のＢ点が矢印２８ｂが示す方向に移動して大球１１の表面に接触する。このため、環状保持器１５は時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器１５の表面上のＡ点は、矢印２８ａが示す方向に移動するがハウジング１３の内側面に接触（到達）することはない。
【００４４】
一方、環状保持器１５が小球１２を中心として反時計周り方向に回転した場合には、先ず保持器１５の表面上のＤ点が矢印２８ｄが示す方向に移動して大球１１の表面に接触する。このため、環状保持器１５は反時計周り方向には更に回転することができなくなる。従って、環状保持器１５の表面上のＣ点は、矢印２８ｃが示す方向に移動するがハウジング１３の内側面に接触（到達）することはない。
【００４５】
このように、本発明の球面軸受において、環状保持器１５は、小球１２を中心として何れの方向に回転した場合であっても、ハウジング１３の内側面には接触することなく大球１１の表面にのみ接触する。
【００４６】
そして、本発明の球面軸受において、例えば、大球１１を図１０に記入した矢印２９ａが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ａが示す方向に回転しながら矢印３１ａが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器１５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ａが示す方向に回転する。この際に、環状保持器１５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ａが示す方向）の後方側にて大球１１の表面に接触する。
【００４７】
一方、例えば、大球１１を図１１に記入した矢印２９ｂが示す方向に回転（傾斜移動）させると、小球１２は矢印３０ｂが示す方向に回転しながら矢印３１ｂが示す方向に移動（すなわち転動）する。そして環状保持器１５は、回転する小球１２との摩擦によって矢印３２ｂが示す方向に回転する。この際にもまた、環状保持器１５は、転動する小球１２の移動方向（矢印３１ｂが示す方向）の後方側にて大球１１の表面に接触する。
【００４８】
このように、図９〜図１１に示す本発明の球面軸受においては、大球１１を何れの方向に回転させた場合であっても、保持器１５は小球１２の移動方向の後方側にて大球の表面に接触し、転動する小球１２によってハウジング１３の内側面（凹面）に強く押し付けられることがないため、前記のような小球１２の転動の停止を防止することができる。従って、本発明の球面軸受は、その大球１１及び大球１１に備えられたロッドを円滑に傾斜移動することができる。また、本発明の球面軸受は、転動する小球１２によって保持器１５がハウジング１３の内側面（凹面）に強く押し付けられて摩耗することがないため、優れた耐久性を示す。
【００４９】
そして本発明の球面軸受では、環状保持器１５の厚み（図５：Ｔ）が、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の５０乃至９５％の範囲内（例えば、７８％）の長さに設定される。
【００５０】
環状保持器の厚みが小球の直径の５０％未満の長さに設定されていると、保持器１５による小球の保持が不十分になったり、あるいは互いに隣接する小球の各々に備えられた保持器が両者の小球の間において互いに重なり合い、そして一方の小球の保持器が他方の小球に接触し、この小球の転動を停止させたりするなどの問題を生じ易い。その一方で、環状保持器の厚みが小球の直径の９５％を超える長さに設定されていると、保持器が大球に接触する頻度が高くなるため、球面軸受の耐久性が低下する傾向にある。
【００５１】
環状保持器により確実に小球を保持し、そして保持器の大球への接触頻度を低下させるため、保持器１５の厚みは、小球１２の直径の５５乃至９０％の範囲内にあることが好ましい。
【００５２】
なお、図９に示す球面軸受において、環状保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離Ｌの長さを、小球の直径の１％の長さから次第に大きな長さに設定していくと、保持器は、先ずハウジングの内側面にのみ接触する（すなわち図示した角度αと角度βとが、α＜βの関係を満たす）構成、次にハウジングの内側面と大球の表面との両者に接触する（α＝βの関係を満たす）構成になり、そして大球の表面にのみ接触する（α＞βの関係を満たす）構成になる。
【００５３】
前記の図９〜図１１を用いて説明した球面軸受の環状保持器１５は、前記のα＞βの関係を満たす、すなわち保持器１５が大球１１の表面にのみ接触する構成を有している。そして本発明の球面軸受のうち、環状保持器が前記のα＜βあるいはα＝βの関係を満たす構成を有するものは、保持器のハウジング内側面への接触を防止することはできないが、保持器のハウジング内側面への接触を抑制することはできる。
【００５４】
すなわち、本発明の球面軸受においては、環状保持器１５を厚み方向に均等に二分する平面２７が小球１２の中心２６から大球１１の側に所定の距離にて離隔しているため、保持器１５の厚みを公知の保持器と同じ厚みに設定した場合には、保持器１５が公知の保持器を用いる場合よりも大球１１の側に配置されるため、保持器１５のハウジング１３の内側面への接触が抑制される。
【００５５】
従って、本発明の球面軸受のうち、環状保持器が前記のα＜βあるいはα＝βの関係を満たす構成を有するものは、公知の保持器を用いた球面軸受と比較して、大球をロッドと共に円滑に傾斜移動することができ、そして優れた耐久性を示す。
【００５６】
なお、前記の角度αは、図９に示すように環状保持器１５を透孔１４の中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置した状態で軸１７に沿って切断した断面において、保持器１５の外縁上で且つ保持器１５の回転方向において最もハウジング１３の内側面の近くにある点（すなわちＣ点）からハウジング１３の内側面にまで至る小球１２と同心の円弧の各々の端部と小球１２の中心２６とを結ぶ線分３３ｃ、３３ｃにより形成される角度を意味する。そして角度βは、環状保持器１５の透孔１４の中心軸１７を挟んで前記Ｃ点がある側とは逆側にて、保持器１５の外縁上で且つ保持器１５の回転方向において最も大球の表面の近くにある点（すなわちＤ点）から大球１１の表面にまで至る小球１２と同心の円弧の各々の端部と小球１２の中心２６とを結ぶ線分３３ｄ、３３ｄにより形成される角度を意味する。
【００５７】
本発明の球面軸受において、環状保持器１５の厚みを均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）は、小球１２の直径（図５：Ｄ1）の１乃至１０％、特に２乃至１０％の範囲にあることが好ましい。前記の距離Ｌが短すぎると環状保持器１５のハウジング１３の内側面への接触を十分に抑制することができず、その一方で距離Ｌが長すぎると保持器１５が小球１２を極端に大球１１の側にて保持するようになり、保持器１５による小球１２の保持が不十分になる（小球１２が保持器１５から外れやすくなる）傾向にある。
【００５８】
更に、本発明の球面軸受においては、環状保持器１５の厚みを均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離（図５：Ｌ）を調節して、上記のように保持器１５を大球１１にのみ接触する構成とすることが特に好ましい。球面軸受に用いる大球の直径、小球の直径、そしてハウジングの内側面の直径が定まれば、環状保持器が大球にのみ接触するように前記の距離Ｌを幾何学的に決定する（例えば、図９に示す角度αと角度βとがα＞βの関係を満足するように前記の距離Ｌを決定する）ことができる。
【００５９】
また、図９に示す環状保持器１５の外径は、小球１２の直径の約１．４倍の長さに設定されている。環状保持器１５の外径は、小球１２の直径の１．１乃至５．０倍、特に１．１乃至３．０倍の範囲内の長さに設定することが好ましい。
【００６０】
環状保持器１５の外径が小さ過ぎると、小球を保持器の透孔に押し込む際に保持器に変形を生じ易くなり、その一方で保持器１５の外径が大きすぎると、ハウジングの内部に収容できる小球の数が少なくなるために球面軸受の耐荷重が減少する。なお、環状保持器１５の外径とは、保持器１５を透孔１４の中心軸１７に垂直で且つ透孔１４の中心（すなわち小球１２の中心）２６を含む平面に沿って切断した断面の外径を意味する。
【００６１】
図２及び図３に示すように、本発明の球面軸受１０のハウジング１３の内側面には、大球１１とハウジング１３の内側面との間隔を、小球１２の直径よりも僅かに大きな間隔（例えば、小球の直径よりも１μｍ程度大きな間隔）に設定する凹部２４が形成されていることが好ましい。これにより、図２に示す球面軸受１０のロッド２１に上下方向に加わる荷重は、凹部２４にて加圧状態から解放された小球に集中して付与されることはなく、この凹部２４の外側にて大球１１の周囲に配設された多数の小球に分散して付与されるため、球面軸受１０の耐荷重を増加させることができる。
【００６２】
このように、ハウジング１３の内側面に凹部２４が形成され、例えば、凹部２４に配置された小球１２ａが、仮に環状保持器１５ａがハウジング１３の内側面に接触した状態で凹部２４の外側にまで転動すると、保持器１５ａと凹部２４の端部にある段差とが係合して小球１２ａの転動が停止する場合がある。
【００６３】
本発明の球面軸受では、環状保持器とハウジングの内側面との接触が防止あるいは抑制（接触の頻度が低減）されているため、前記の保持器とハウジングの凹部の段差との係合による小球の停止を防止あるいは抑制（小球が停止する頻度を低減）することができる。特に、図２及び図３に示す球面軸受１０では、ハウジング１３の内側面に凹部２４が形成されている場合であっても、環状保持器１５とハウジング１３の内側面とが接触することがないため、保持器１５と凹部２４の段差とが係合して小球１２が停止することはない。
【００６４】
また、球面軸受１０のハウジング１３の蓋１３ｂの内周面には、蓋１３ｂの内周面と大球１１との間隔を小球１２の直径よりも大きな間隔（例えば、小球１２の直径よりも１０〜２０μｍ程度大きな間隔）に設定する環状の凹部８１と、前記内周面と大球１１との間隔を小球１２の直径よりも小さな間隔（例えば、小球の直径よりも２０〜５０μｍ程度小さな間隔）に設定する環状の凸部８２とが備えられていることが好ましい。この環状の凸部８２は、ハウジング１３の外部への小球１２の脱落を防止するために設けられている。
【００６５】
仮に、ハウジング１３の蓋１３ｂの内周面に環状の凹部８１が形成されていないと、大球１１を極端に大きく傾斜移動させた際にハウジング１３の本体１３ａの内部から蓋１３ｂの内部へと転動する小球が、蓋１３ｂの内周面に強く接触して停止する場合がある。そして、この停止した小球を保持する環状保持器に、別の環状保持器が接触してその内部に保持されて転動している小球が停止する場合がある。このように、幾つかの小球が停止すると、球面軸受の大球及びロッドの円滑な傾斜移動が妨げられる。
【００６６】
一方、ハウジング１３の蓋１３ｂの内周面に環状の凹部８１が形成されていると、大球１１を極端に大きく傾斜移動させた際にハウジング１３の本体１３ａの内部から蓋１３ｂの内部へと転動する小球は、前記の環状の凹部８１に到達すると加圧状態から解放されて凹部８１の内部を自由に移動することができるようになる。すなわち前記の小球が蓋１３ｂの内周面に強く接触して停止することはない。このため、球面軸受１０は、その大球１１及びロッド２１を滑らかに且つ大きく傾斜移動させることができる。なお、前記の環状の凹部は、ハウジング１３の本体１３ａの内側面の下端部に形成されていてもよい。
【００６７】
図２及び図３に示す球面軸受１０は、例えば、次のような手順によって簡単に組み立てることができる。
【００６８】
先ず、球面軸受１０の大球１１の周囲に配置される小球１２の各々を、それぞれ環状保持器１５の透孔１４の内部に押し込んで、保持器１５にて保持する。次に、ハウジング１３の本体１３ａを開口が上方を向くようにして（図２の場合とは上下の向きが逆になるようにして）配置する。この本体１３ａの内部に、各々環状保持器１５によって保持された所定の数（概ね本体１３ａの内側面の下側の半球部分に配置できる数）の小球１２を、本体１３ａの内側面に沿って並べて配置する。そして、本体１３ａの内部に、ロッド２１が固定された大球１１を挿入する。この大球１１とハウジング１３の本体１３ａとの間隙に、各々環状保持器１５によって保持された残りの小球１２を押し入れる。最後に、ハウジング１３の本体１３ａに、例えば、ボルト（図示は略する）を用いて蓋１３ｂを固定することにより、球面軸受１０を組み立てることができる。
【００６９】
このように、本発明の球面軸受は、保持器の製造に複雑な機械加工（例えば、特許文献１の球面軸受が備える中空球形の保持器を作製する際の保持器分割体の湾曲面への穴あけ加工）を必要としないため、その製造が容易である。そして、本発明の球面軸受では、各々の小球の周囲に環状の保持器が装着されているため、大球を傾斜移動（回転）させた際に転動する小球同士が互いに接触して停止することはない。また、本発明の球面軸受は、小球の移動方向の前方側での環状保持器とハウジング内側面との接触が防止あるいは抑制（接触の頻度が低減）されているため、このような接触により減速した保持器の内側面と転動する小球との接触による小球の停止を防止あるいは抑制（小球が停止する頻度を低減）することができる。更に本発明の球面軸受では、各々の環状保持器の厚みが小球の直径（すなわち大球とハウジングとの間隔）の５０％以上の厚みを有しており、互いに隣接する小球の各々に備えられた保持器が両者の小球の間において互いに重なり合うことがないため、一方の小球が備える保持器が他方の小球に接触して、この小球の転動を停止させることがない。このように、本発明の球面軸受は、各々の小球が、小球の転動の停止を防止あるいは抑制することができる特に球面軸受に適した構成の環状保持器により保持されているため、その大球（あるいは大球及び大球に固定されたロッド）を円滑に傾斜移動することができる。
【００７０】
図１２は、本発明の球面軸受の別の構成例を示す断面図であり、そして図１３は、図１２の球面軸受の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。但し、図１２及び図１３においては、球面軸受１０をそのハウジング１３、環状保持器６５、そして環状押圧具１０１のみを切断した断面として記入した。
【００７１】
この球面軸受６０の環状保持器６５の厚みは、小球１２の直径の７２％の長さに、保持器６５を厚み方向に均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離は、小球１２の直径の８％の長さに、そして保持器６５の外径は、小球１２の直径の１．３倍の長さに設定されている。この環状保持器６５は、大球１１の表面にのみ接触する。
【００７２】
図１２及び図１３に示す球面軸受６０の構成は、各々の環状保持器６５の外周面に、大球１１の中心を頂点１６とし且つ保持器６５の中心軸１７に対して対称な円錐１８の円錐面に相当する円錐面１９が形成されていること、環状の押圧具１０１が備えられていること、そして保持器６５の各々の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ａ、１０２ｂが備えられていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。
【００７３】
図１２及び図１３に示すように、球面軸受６０の各々の環状保持器６５は、その外周面に形成された円錐面１９にて隣りに配置された保持器と線接触するため、保持器６５の中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置された状態にて安定する。すなわち、各々の環状保持器６５は、その周囲に配置された保持器に支えられた状態で安定に配置されるため、その大球１１の表面との接触による摩耗が低減される。このため、球面軸受６０は、更に優れた耐久性を示す。
【００７４】
また、本発明の球面軸受は、環状保持器がハウジングの内側面にのみ接触する、あるいはハウジングの内側面及び大球の表面の各々に接触する構成を有する場合であっても、保持器に前記の円錐面が形成されていると、ハウジングとの接触、あるいはハウジング及び大球の各々との接触による保持器の摩耗が低減されるため、更に優れた耐久性を示す。
【００７５】
なお、前記の「保持器の中心軸」とは、保持器６５をその中心軸が大球１１の中心を通るように配置した状態における中心軸１７を意味している。また、「円錐１８の円錐面に相当する円錐面１９が形成されている」とは、円錐１８の円錐面の一部分に相当する円錐面１９が形成されていることを意味する。この「円錐１８の円錐面に相当する円錐面１９」には、円錐１８の円錐面に対して±５度以内（好ましくは±３度以内）の角度を以て傾斜している円錐面が含まれる。
【００７６】
また、図１２に示す球面軸受６０のロッド２１を、図に記入した矢印３４ａが示す方向に傾斜移動させると、小球１２ａが環状の凹部８１に到達して加圧状態から解放される。
【００７７】
仮に、環状押圧具１０１が備えていない場合には、前記のように小球１２ａが環状の凹部８１に配置された状態から、ロッド２１を前記とは逆の方向に傾斜移動させた場合であっても、前記の小球１２ａは加圧状態から解放されて転動しないために凹部８１に配置された状態を保つ。このように小球１２ａが環状の凹部８１に配置されたままであると、この小球１２ａは、ロッド２１に加わる荷重を受けることができないため、球面軸受６０の耐荷重が低下する。
【００７８】
一方、環状押圧具１０１が備えられていると、前記のように小球１２ａが環状の凹部８１に配置された場合であっても、図１３に示すようにロッド２１を図に記入した矢印３４ｂが示す方向に傾斜移動させた際に、環状押圧具１０１の図の右端の部分がロッド２１によって上方に押し上げられ、これにより凹部８１に配置された小球１２ａが大球１１とハウジング本体１３ａとの間に押し戻されるため、球面軸受の耐荷重の低下が抑制される。なお、環状押圧具１０１は、ハウジング１３の蓋１３ｂの環状の凸部８２の径よりも大きな外径を有しているため、ハウジング１３の外部に脱落することはない。
【００７９】
また、環状押圧具１０１は、ハウジング１３の内部にゴミや埃等が侵入し、これが原因でハウジング内にて転動する小球が停止した場合であっても、この小球を保持する環状保持器を（直接的にあるいは別の小球を保持する環状保持器を介して）押圧して転動を再開させる機能も有している。例えば、図１３に示す小球１２ｂが停止した場合、ロッド２１を図に記入した矢印３４ｂが示す方向に更に傾斜移動させると、ロッド２１が環状押圧具１０１の図の右端の部分を小球１２ａと共に上方に押し上げ、この小球１２ａを保持する保持器６５ａが保持器６５ｂを小球１２ｂと共に上方に押し上げるため、小球１２ｂの転動を再開させることができる。
【００８０】
環状押圧具１０１は、大球１１の場合と同様の材料から形成される。環状押圧具１０１は、押圧具１０１との接触による小球１２の転動の停止を抑制するため、含油プラスチックや含油金属から形成することもできる。
【００８１】
また、前記のように環状保持器６５が、その各々の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ａ、１０２ｂを備えていると、保持器６５の内側面に小球１２が押し付けられた際の前記周縁部（機械的な強度が小さい部分）の破損を防止することができる。
【００８２】
図１４は、本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す平面図であり、図１５は、図１４に記入した切断線II−II線に沿って切断した環状保持器１３５の断面図であり、そして図１６は、図１５に示す環状保持器１３５の透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態を示す断面図である。なお、図１５及び図１６に示す環状保持器１３５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００８３】
この環状保持器１３５の厚みは、透孔１４の球面の直径の７８％の長さに、保持器１３５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面の中心（すなわち小球１２の中心）２６との距離Ｌは、透孔１４の球面の直径の３％の長さに、そして保持器１３５の外径は、透孔１４の球面の直径の１．４倍の長さに設定されている。このような環状保持器１３５を用いることにより、球面軸受の保持器とハウジングの内側面との接触を防止あるいは抑制することができる。
【００８４】
環状保持器１３５の構成は、保持器１３５の内側面（透孔１４の球面）に複数本の溝１３１が形成されていること以外は図１２に示す環状保持器６５と同様である。
【００８５】
このように、環状保持器１３５の内周面に溝１３１が形成されていると、球面軸受の大球とハウジングとの間に潤滑剤（例、グリース）を充填した場合に、この潤滑剤が前記の溝１３１の内部に保持される。そして、この溝１３１に保持された潤滑剤が、小球１２の表面に長期間にわたって供給され続け、小球と、保持器、大球あるいはハウジングとの摩耗が低減されるため、球面軸受の耐久性が向上する。なお、この溝１３１の形状に特に制限はなく、例えば、環状保持器の内周面に、その周方向に沿って溝が形成されていてもよいし、あるいは保持器の軸を中心として螺旋状に溝が形成されていてもよい。
【００８６】
図１７は、本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１７においては、環状保持器１６５をその透孔１４の内部に小球（球体）１２を収容保持させた状態にて示した。なお、図１７に示す環状保持器１６５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００８７】
この環状保持器１６５の厚みは、透孔１４の球面（小球１２の球面に対応する球面）の直径の８３％の長さに、保持器１６５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面の中心（すなわち小球１２の中心）２６との距離Ｌは、透孔１４の球面の直径の４％の長さに、そして保持器１６５の外径は、透孔１４の球面の直径の１．４倍の長さに設定されている。このような環状保持器１６５を用いることにより、球面軸受の保持器とハウジングの内側面との接触を防止あるいは抑制することができる。
【００８８】
図１７に示す環状保持器１６５の構成は、保持器１６５の透孔１４の球面（小球１２の球面に対応する球面）に凹部１６１が形成されていること以外は図１６に示す環状保持器１３５と同様である。このように、前記の溝に代えて凹部１６１を形成した場合であっても、潤滑剤が凹部１６１の内部に保持されるため、球面軸受の耐久性が向上する。
【００８９】
なお、環状保持器１６５では、透孔１４の球面（小球の球面と対応する球面）のほぼ全域に凹部が形成されている。このような場合には、前記の「保持器の透孔の球面の直径」を「小球の直径」とし、そして「保持器の透孔の球面の中心」を「小球の中心」として、保持器の厚み、保持器を厚み方向に均等に二分する平面と透孔の球面の中心（すなわち小球の中心）との距離、そして保持器の外径の設定を行なうことにより本発明の環状保持器１６５を構成することができる。
【００９０】
図１８は、本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１８においては、環状保持器１７５をその透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態にて示した。なお、図１８に示す環状保持器１７５は、球面軸受のハウジングの内部に収容された状態にて、その上面がハウジングの側に、そして下面が大球の側に配置される。
【００９１】
この環状保持器１７５の厚みは、透孔１４の球面の直径の８３％の長さに、保持器１７５を厚み方向に均等に二分する平面２７と透孔１４の球面の中心（すなわち小球１２の中心）２６との距離Ｌは、透孔１４の球面の直径の３％の長さに、そして保持器１７５の外径は、透孔１４の球面の直径の１．３倍の長さに設定されている。このような環状保持器１７５を用いることにより、球面軸受の保持器とハウジングの内側面との接触を防止あるいは抑制することができる。
【００９２】
図１８に示す環状保持器１７５の構成は、保持器１７５に、その内周面と外周面とを結ぶ細孔１７１が備えられていること以外は図１６に示す環状保持器１３５と同様である。このように、前記の溝に代えて細孔１７１を形成した場合であっても、潤滑剤が細孔１７１の内部に保持されるため、球面軸受の耐久性が向上する。
【００９３】
図１９は、本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１９においては、球面軸受７０をそのハウジング１３のみを切断した断面として記入した。図２０は、図１９の球面軸受７０が備える小球１２及び環状保持器７５の拡大図であり、そして図２１は、図２０に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【００９４】
この球面軸受７０の環状保持器７５の厚みは、小球１２の直径の７１％の長さに、保持器を厚み方向に均等に二分する平面２７と小球１２の中心２６との距離は、小球１２の直径５％の長さに、そして保持器７５の外径は、小球の直径の１．３倍の長さに設定されている。この環状保持器７５もまた、大球１１の表面にのみ接触する。
【００９５】
図１９〜図２１に示す球面軸受７０の構成は、各々の環状保持器７５の外周面に、大球１１の中心を頂点７６とし且つ保持器７５の中心軸１７に対して対称な角錐（八角錐）７８の角錐面に相当する角錐面７９が形成されていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。この環状保持器７５の外周面は、図２０及び図２１に示すように前記の角錐面７９が形成されている円錐状の表面７５ａ、この表面７５ａに接続する球状の表面７５ｂ、及びこの表面７５ｂに接続する円錐状の表面７５ｃから構成されている。
【００９６】
図１９に示すように、球面軸受７０の各々の環状保持器７５は、その外周面に形成された角錐面７９にて隣りに配置された環状保持器と面接触するため、保持器７５の中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置された状態にて安定する。すなわち、各々の環状保持器７５は、その周囲に配置された保持器に支えられた状態で安定に配置されるため、その大球１１の表面との接触による摩耗が低減される。このため、球面軸受７０は、更に優れた耐久性を示す。
【００９７】
また、本発明の球面軸受は、環状保持器がハウジングの内側面にのみ接触する、あるいはハウジングの内側面及び大球の表面の各々に接触する構成を有する場合であっても、保持器に前記の角錐面が形成されていると、ハウジングとの接触、あるいはハウジング及び大球の各々との接触による保持器の摩耗が低減されるため、更に優れた耐久性を示す。
【００９８】
なお、前記の「保持器の中心軸」とは、保持器７５をその中心軸が大球１１の中心を通るように配置した状態における中心軸１７を意味している。また、「角錐７８の角錐面に相当する角錐面７９が形成されている」とは、角錐７８の角錐面の一部分に相当する角錐面７９が形成されていることを意味する。この「角錐７８の角錐面に相当する角錐面７９」には、前記の角錐の角錐面に対して±５度以内（好ましくは±３度以内）の角度を以て傾斜している角錐面が含まれる。
【００９９】
図２２は、本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２２においては、球面軸受１８０をそのハウジング１８３のみを切断した断面として記入した。
【０１００】
この球面軸受１８０が備える環状保持器１０５の厚みは、小球１２の直径の６９％の長さに、保持器１０５を厚み方向に均等に二分する平面と小球１２の中心との距離は、小球１２の直径５％の長さに、そして保持器１０５の外径は、小球１２の直径の１．２倍の長さに設定されている。この環状保持器１０５は、大球１１の表面にのみ接触する。
【０１０１】
図２２の球面軸受１８０の構成は、ハウジング１８３が上下の各々に開口する空洞部を持つ本体１８３ａと、本体１８３ａの各々の開口近傍の部位に形成された溝に嵌め合わされた環状の蓋１８３ｂとから構成されていること、大球１１にハウジング１８３の本体１８３ａの各々の開口から外部に突き出された合計で二本のロッド２１ａ、２１ｂが備えられていること、そして各々の環状保持器１０５の外周面に、大球１１の中心を頂点１６とし且つ保持器１０５の中心軸１７に対して対称な円錐１８の円錐面に相当する円錐面が形成されていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。
【０１０２】
このように、本発明の球面軸受の大球１１には、図２２に示すように上下の各々に合計で二本のロッドが固定されていてもよい。球面軸受１８０は、例えば、各種の産業用ロボットの部品（例、駆動装置と駆動対象物とを連結するジョイント）として有利に用いることができる。
【０１０３】
球面軸受１８０において、ハウジング１８３の本体１８３ａは、図２に示すハウジング１３の本体１３ａと同様の材料から形成される。一方、ハウジング１８３の蓋１８３ｂは、例えば、金属材料や樹脂材料などの弾性を示す材料から形成されており、周方向の一部分が切り欠かれて間隙が形成された環状の形状（図２２の上側から見て略Ｃ字形状）を有している。
【０１０４】
蓋１８３ｂは、その外周側から力を付与すると前記間隙が狭くなり、その外径が小さくなるように変形し、この力の付与を停止すると元の形状に復帰する。従って、蓋１８３ｂは、その外周側から力を付与してその外径が小さくなるように変形させた状態でハウジング１８３の本体１８３ａの開口から内部に挿入されると、本体１８３ａの開口近傍の部位に形成された溝に到達した際に外径が拡がって（蓋１８３ｂが元の形状に復帰して）前記溝に嵌め合わされる。このように、ハウジング１８３の本体１８３ａに嵌め合わされた蓋１８３ｂを利用して、ハウジング１８３の外部への小球１２の脱落を防止することもできる。
【０１０５】
図２３は、本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２３においては、球面軸受１９０をその大球１９１、ハウジング１８３、および環状押圧具１９２のみを切断した断面として記入した。
【０１０６】
図２３の球面軸受１９０の構成は、大球１９１がロッドを備えておらす、ロッドを挿入固定する透孔１９１ａを備えていること、そして大球１９１の透孔１９１ａの上下の開口の各々に環状押圧具１９２が圧入されて固定されていること以外は図２２の球面軸受１８０と同様である。
【０１０７】
球面軸受１９０は、図２４に示すように大球１９１の透孔（図２３：１９１ａ）の内部にロッド２０１を挿入し仮固定した状態にて使用される。ロッド２０１は、大球１９１の透孔に挿入されたのちに、例えば、ナット２０２ａ、２０２ｂを用いて大球１９１を締め付けることにより大球１９１に仮固定される。このように、本発明の球面軸受の大球には、必ずしも予めロッドが固定されている必要はない。
【０１０８】
また、環状押圧具１９２は、ハウジング１８３の内部で転動する小球１２が停止した場合であっても、この小球１２を保持する環状保持器１０５を（直接的にあるいは別の小球を保持する環状保持器を介して）押圧して転動を再開させる機能を有している。このように、環状押圧具１９２は、大球１９１に固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】特許文献３に開示されたリニアガイド用の環状保持器の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の球面軸受の構成例を示す断面図である。但し、図２においては、球面軸受１０をそのハウジング１３及び環状保持器１５のみを切断した断面として記入した。
【図３】図２の球面軸受１０の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。
【図４】図２の球面軸受１０が備える小球１２及び環状保持器１５をハウジング１３の側から見た図である。
【図５】図４に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した小球１２及び環状保持器１５の断面図である。但し、図５において、小球１２は断面として記入していない。
【図６】球面軸受に仮に公知の環状保持器を使用した場合において、この球面軸受の保持器５の近傍の部位の構成を示す拡大断面図である。
【図７】図６の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器５の動作を示す図である。
【図８】図６の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器５の動作を示す別の図である。
【図９】図２に示す本発明の球面軸受１０の環状保持器１５の近傍の部位の構成を示す拡大図である。
【図１０】図９の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器１５の動作を示す図である。
【図１１】図９の球面軸受の大球１１を回転（傾斜移動）させた際の小球１２及び環状保持器１５の動作を示す別の図である。
【図１２】本発明の球面軸受の別の構成例を示す断面図である。但し、図１２においては、球面軸受６０をそのハウジング１３、環状保持器６５、そして環状押圧具１０１のみを切断した断面として記入した。
【図１３】図１２の球面軸受の大球１１を大球１１に備えられたロッド２１と共に傾斜移動させた状態を示す図である。
【図１４】本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す平面図である。
【図１５】図１４に記入した切断線II−II線に沿って切断した環状保持器１３５の断面図である。
【図１６】図１５に示す環状保持器１３５の透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態を示す断面図である。
【図１７】本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１７においては、環状保持器１６５をその透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態にて示した。
【図１８】本発明の球面軸受に有利に用いることができる環状保持器の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１８においては、環状保持器１７５をその透孔１４の内部に小球１２を収容保持させた状態にて示した。
【図１９】本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図１９においては、球面軸受７０をそのハウジング１３のみを切断した断面として記入した。
【図２０】図１９の球面軸受７０が備える小球１２及び環状保持器７５の拡大図である。
【図２１】図２０に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【図２２】本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２２においては、球面軸受１８０をそのハウジング１８３のみを切断した断面として記入した。
【図２３】本発明の球面軸受の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２３においては、球面軸受１９０をその大球１９１、ハウジング１８３、および環状押圧具１９２のみを切断した断面として記入した。
【図２４】図２３の球面軸受１９０の大球１９１にロッド２０１を取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 小球
２ ドーナツ状の保持器
５ 環状保持器
１０ 球面軸受
１１ 大球
１２、１２ａ、１２ｂ 小球（球体）
１３ ハウジング
１３ａ 本体
１３ｂ 蓋
１４ 透孔
１４ａ 球面
１５、１５ａ 環状保持器
１６ 円錐１８の頂点
１７ 中心軸
１８ 円錐
１９ 円錐面
２１、２１ａ、２１ｂ ロッド
２２ 大球１１の傾斜移動（回転）の方向を示す矢印
２３ａ 小球の回転方向を示す矢印
２３ｂ 小球の移動方向を示す矢印
２４ 凹部
２６ 小球の中心（環状保持器の透孔の球面の中心）
２７ 環状保持器を厚み方向に均等に二分する平面
２８ａ 環状保持器のＡ点の移動方向を示す矢印
２８ｂ 環状保持器のＢ点の移動方向を示す矢印
２８ｃ 環状保持器のＣ点の移動方向を示す矢印
２８ｄ 環状保持器のＤ点の移動方向を示す矢印
２９ａ、２９ｂ 大球の回転（傾斜移動）の方向を示す矢印
３０ａ、３０ｂ 小球の回転方向を示す矢印
３１ａ、３１ｂ 小球の移動方向を示す矢印
３２ａ、３２ｂ 環状保持器の回転方向を示す矢印
３３ｃ、３３ｄ 線分
３４ａ、３４ｂ ロッド２１の傾斜移動の方向を示す矢印
６０ 球面軸受
６５、６５ａ、６５ｂ 環状保持器
７０ 球面軸受
７５ 環状保持器
７５ａ、７５ｃ 円錐状の表面
７５ｂ 球状の表面
７６ 角錐７８の頂点
７８ 角錐
７９ 角錐面
８１ 環状の凹部
８２ 環状の凸部
１０１ 環状押圧具
１０２ａ、１０２ｂ 切り欠き部
１０５ 環状保持器
１３１ 溝
１３５ 環状保持器
１６１ 凹部
１６５ 環状保持器
１７１ 細孔
１７５ 環状保持器
１８０ 球面軸受
１８３ ハウジング
１８３ａ 本体
１８３ｂ 蓋
１９０ 球面軸受
１９１ 大球
１９１ａ 透孔
１９２ 環状押圧具
２０１ ロッド
２０２ａ、２０２ｂ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大球、そして該大球をその周囲に配設された複数個の小球を介して収容保持するハウジングからなる球面軸受であって、
該小球の各々の周囲に、該小球を大球の側及びハウジングの側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器が装着され、そして該保持器の各々が下記の要件を満たすことを特徴とする球面軸受：
（１）保持器の厚みが、小球の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにある；
（２）保持器を厚み方向に均等に二分する平面が、小球の中心よりも大球の側にある；および
（３）保持器の前記平面と小球の中心とが、該小球の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔している。
【請求項２】
各々の保持器が樹脂材料からなる請求項１に記載の球面軸受。
【請求項３】
保持器の前記平面と小球の中心とが、該小球の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している請求項１に記載の球面軸受。
【請求項４】
保持器の外径が、小球の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある請求項１に記載の球面軸受。
【請求項５】
球体、および該球体の周囲に装着されている、該球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器からなる保持器付きの球体であって、該保持器の厚みが球体の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして該保持器を厚み方向に均等に二分する平面と球体の中心とが、該球体の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする保持器付き球体。
【請求項６】
保持器が樹脂材料からなる請求項５に記載の保持器付き球体。
【請求項７】
保持器の前記平面と球体の中心とが、該球体の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している請求項５に記載の保持器付き球体。
【請求項８】
保持器の外径が、球体の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある請求項５に記載の保持器付き球体。
【請求項９】
球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する、内側面が該球体に対応する球面に設定された透孔を持つ環状の保持器であって、該保持器の厚みが透孔の球面の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして該保持器を厚み方向に均等に二分する平面と透孔の球面の中心とが、該球面の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする環状保持器。
【請求項１０】
保持器が樹脂材料からなる請求項９に記載の環状保持器。
【請求項１１】
保持器の前記平面と透孔の球面の中心とが、該球面の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している請求項９に記載の環状保持器。
【請求項１２】
保持器の外径が、透孔の球面の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある請求項９に記載の環状保持器。
【請求項１】
大球、そして該大球をその周囲に配設された複数個の小球を介して収容保持するハウジングからなる球面軸受であって、
該小球の各々の周囲に、該小球を大球の側及びハウジングの側の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器が装着され、そして該保持器の各々が下記の要件を満たすことを特徴とする球面軸受：
（１）保持器の厚みが、小球の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにある；
（２）保持器を厚み方向に均等に二分する平面が、小球の中心よりも大球の側にある；および
（３）保持器の前記平面と小球の中心とが、該小球の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔している。
【請求項２】
各々の保持器が樹脂材料からなる請求項１に記載の球面軸受。
【請求項３】
保持器の前記平面と小球の中心とが、該小球の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している請求項１に記載の球面軸受。
【請求項４】
保持器の外径が、小球の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある請求項１に記載の球面軸受。
【請求項５】
球体、および該球体の周囲に装着されている、該球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する透孔を持つ環状の保持器からなる保持器付きの球体であって、該保持器の厚みが球体の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして該保持器を厚み方向に均等に二分する平面と球体の中心とが、該球体の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする保持器付き球体。
【請求項６】
保持器が樹脂材料からなる請求項５に記載の保持器付き球体。
【請求項７】
保持器の前記平面と球体の中心とが、該球体の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している請求項５に記載の保持器付き球体。
【請求項８】
保持器の外径が、球体の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある請求項５に記載の保持器付き球体。
【請求項９】
球体を上下の各々に突き出させた状態にて回転自在に収容保持する、内側面が該球体に対応する球面に設定された透孔を持つ環状の保持器であって、該保持器の厚みが透孔の球面の直径の５０乃至９５％の範囲内の長さにあり、そして該保持器を厚み方向に均等に二分する平面と透孔の球面の中心とが、該球面の直径の１乃至２４％の範囲内の距離にて離隔していることを特徴とする環状保持器。
【請求項１０】
保持器が樹脂材料からなる請求項９に記載の環状保持器。
【請求項１１】
保持器の前記平面と透孔の球面の中心とが、該球面の直径の１乃至１０％の範囲内の距離にて離隔している請求項９に記載の環状保持器。
【請求項１２】
保持器の外径が、透孔の球面の直径の１．１乃至５．０倍の範囲内の長さにある請求項９に記載の環状保持器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００９−２４８４０（Ｐ２００９−２４８４０Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１０１３（Ｐ２００７−１９１０１３）
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（３９４０００４９３）ヒーハイスト精工株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（３９４０００４９３）ヒーハイスト精工株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]