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させることができる実用的な球面軸受を提供すること。
【解決手段】大球１１、そして大球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、前記の小球の各々に小球を回転自在に保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、前記大球の中心を頂点１６とし且つ前記保持器の中心軸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を特徴とする球面軸受。
【解決手段】大球１１、そして大球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、前記の小球の各々に小球を回転自在に保持する透孔１４を持つ環状の保持器１５が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、前記大球の中心を頂点１６とし且つ前記保持器の中心軸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させることができる実用的な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、前記の小球の各々に小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、前記大球の中心を頂点とし且つ前記保持器の中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受にある。以下、この球面軸受を、線接触型の球面軸受という。
【００１０】
本発明はまた、球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、前記の環状保持器の外周面に、この保持器の外側にて保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ前記中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器にもある。以下、この環状保持器を、線接触型の環状保持器という。
【００１１】
本発明は更にまた、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、前記の小球の各々に小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、前記の大球の中心を頂点とし且つ前記保持器の中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受にもある。以下、この球面軸受を、面接触型の球面軸受という。
【００１２】
本発明は更にまた、球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、前記の環状保持器の外周面に、この保持器の外側にて保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ前記中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器にもある。以下、この環状保持器を、面接触型の環状保持器という。
【００１３】
なお、本明細書において、前記の各々の球面軸受の「保持器の中心軸」とは、保持器をその中心軸が大球の中心を通るように配置した状態における保持器の中心軸を意味している。また、前記の「円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されている」とは、前記の円錐の円錐面の一部分に相当する円錐面が形成されていることを意味する。この「円錐の円錐面に相当する円錐面」には、前記の円錐の円錐面に対して±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。同様に、前記の「角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されている」とは、前記の角錐の角錐面の一部分に相当する角錐面が形成されていることを意味する。この「角錐の角錐面に相当する角錐面」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。
【発明の効果】
【００１４】
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。また、本発明の球面軸受は、各々の小球の周囲に環状保持器が装着されており、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がないため、その大球を円滑に傾斜移動させることができる。そして、本発明の球面軸受では、各々の環状保持器が、保持器の外周面に形成された所定の円錐面（あるいは角錐面）にて、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球を中心とする環状保持器の回転移動が抑制される）ため、環状保持器とハウジング内側面（あるいは大球表面）との接触頻度が低減される。従って、本発明の球面軸受は、前記接触による環状保持器の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の線接触型の球面軸受を、添付の図面を用いて説明する。図２は、本発明の球面軸受（線接触型）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のみを切断した断面として記入した。そして図２及び図３に示すように、球面軸受１０が備える各々の環状保持器１５は、その中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置している。
【００１６】
図２及び図３に示す球面軸受１０において、大球１１とハウジング１３との間にて隣接配置された環状保持器、例えば、図２に符号を記入した環状保持器１５、１５は、各々の外周面に形成された円錐面１９、１９にて互いに線接触している。
【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（本発明の線接触型の環状保持器）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。
【００１８】
図２〜図５に示すように、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から構成されている。この球面軸受１０が備える各々の小球１２には、小球（球体）１２を回転自在に保持する透孔１４を持つ環状の保持器（本発明の線接触型の環状保持器）１５が備えられており、そして各々の環状保持器１５の外周面には、大球１１の中心（保持器１５の中心軸１７上にある点）を頂点１６とし且つ保持器１５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】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
そして、球面軸受１０の大球１１及びロッド２１が図２に記入した矢印２２が示す方向に傾斜移動すると、複数個の小球１２の各々は互いに同じ向きに（矢印２３ａが示す向きに）回転しながら、矢印２３ｂが示す向きに移動（転動）する。
【００２３】
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。
【００２４】
図２及び図３に示すように、本発明の球面軸受１０には、その各々の小球１２を回転自在に保持する環状の保持器１５が備えられている。環状の保持器１５の材料の例としては、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、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が挙げられる。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。
【００２５】
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、本発明の球面軸受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。
【００２６】
そして、この環状保持器１５の外周面には、大球１１の中心を頂点１６とし且つ保持器１５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。この環状保持器１５の外周面に形成された円錐面１９の機能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。
【００２７】
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。
【００２８】
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を中心として時計回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は時計回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。
【００２９】
また、環状保持器５が小球１２を中心として反時計回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は反時計回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。
【００３０】
このように、球面軸受に仮に公知の環状保持器５を用いた場合には、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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、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。
【００３３】
すなわち、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摩耗し易くなる。このため、公知の環状保持器を用いる場合には、実用的に十分な耐久性を示す球面軸受を得ることが難しい。
【００３４】
また、公知の環状保持器５を用いた球面軸受では、前記のハウジング１３の内側面に押し付けられた保持器５が減速し、そして小球１２が前記の減速した保持器の内側面に強く押し付けられて停止する場合がある。このため、公知の環状保持器を用いた球面軸受は、大球１１を円滑に傾斜移動できない場合がある。
【００３５】
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。
【００３６】
一方、図２及び図３に示す本発明の球面軸受１０の各々の環状保持器１５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環状保持器と線接触するため、保持器１５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で安定する。すなわち、各々の環状保持器１５は、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする環状保持器１５の回転移動が抑制される）。
【００３７】
従って、本発明の球面軸受１０は、環状保持器１５とハウジング１３の内側面との接触頻度、すなわち保持器１５の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。また、本発明の球面軸受１０は、前記のように環状保持器１５とハウジング１３の内側面との接触頻度、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止する頻度が低減されるため、その大球１１を安定且つ円滑に傾斜移動させることができる。
【００３８】
本発明の球面軸受１０は、例えば、次のようにして簡単に組み立てることができる。
【００３９】
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。なお、ハウジング１３の蓋１３ｂの内周面と大球１１との間隙は、小球１２の直径よりも小さな間隔に設定されているため、小球１２がハウジング１３の外部に脱落することはない。
【００４０】
このように、本発明の球面軸受１０は、組み立てに手間がかかる中空球形の保持器を備えていないため、その製造が用意である。
【００４１】
なお、大球１１とハウジング１３との間隙に配設される小球１２の数は、小球１２が環状保持器１５に保持された状態にて、前記の間隙に収容可能な数である限り特に制限はない。大球１１とハウジング１３との間隙に入れる小球１２の数は、小球１２が環状保持器１５に保持された状態で前記の間隙に収容できる最大数の６５〜９５個数％の範囲内にあることが好ましい。小球の数が少なすぎると球面軸受の耐荷重が小さくなる。
【００４２】
また、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の耐荷重を増大させることができる。
【００４３】
図９は、本発明の球面軸受（線接触型）の別の構成例を示す拡大断面図である。また、図１０及び図１１は、それぞれ図９の球面軸受４０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４５の動作を示す図である。
【００４４】
図９〜図１１に示す球面軸受４０は、各々の環状保持器４５の形状が下記の（１）〜（３）の条件を満たすように設計されていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。
（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。
【００４５】
図９に示すように、球面軸受４０の環状保持器４５では、環状保持器４５の厚みＴが、小球１２の直径Ｄの５０乃至９５％の範囲内（例えば、７６％）の長さに設定されており、保持器４５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（すなわち保持器４５の透孔１４の球面の中心）２６よりも大球１１の側に配置されており、そして保持器４５の前記平面２７と小球１２の中心２６とが、小球２６の直径Ｄ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、環状保持器４５の前記平面２７と小球１２の中心２６との距離Ｌが、小球１２の直径Ｄの１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の長さに設定されている）。
【００４６】
このように、球面軸受４０に各々上記の条件（２）及び（３）を満たす環状保持器４５を用いると、各々の環状保持器４５を、球面軸受に公知の環状保持器を用いる場合よりも、ハウジング１３の内側面から遠ざけることができる。
【００４７】
この球面軸受４０において、例えば、環状保持器４５が小球１２を中心として時計回り方向に回転した場合には、先ず保持器４５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４５は時計回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４５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。
【００４８】
また、環状保持器４５が小球１２を中心として反時計回り方向に回転した場合には、先ず保持器４５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４５は反時計回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４５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。
【００４９】
すなわち、球面軸受４０の環状保持器４５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。球面軸受４０では、各々の環状保持器４５が、保持器４５の外周面に形成された円錐面にて、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする保持器４５の回転移動が抑制される）ため、保持器４５と大球１２の表面との接触頻度が低減される。従って、球面軸受４０もまた、前記接触による環状保持器４５の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。
【００５０】
そして、本発明の球面軸受４０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４５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４５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。
【００５１】
また、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４５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４５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。
【００５２】
すなわち、図９〜図１１に示す本発明の球面軸受４０では、大球１１を何れの方向に回転させた場合であっても、環状保持器４５が小球１２の移動方向の後方側にて大球１１の表面に接触する。このように、環状保持器４５が小球１２の移動方向の後方側にて大球１１の表面（凸面）に接触すると、保持器４５は転動する小球１２によって大球１１の表面に強く押し付けられることがないため、（前記のように保持器がハウジングの内側面に接触する場合と比較して）保持器４５の摩耗量が低減される。
【００５３】
従って、本発明の球面軸受４０は、仮に各々の環状保持器４５が、その周囲に配置された環状保持器に支持されて安定に配置された状態から脱して小球１２を中心として回転した場合であっても、保持器４５の大球１１の表面との接触による摩耗量が小さいため、更に優れた耐久性を示す。また、本発明の球面軸受４０は、前記のように環状保持器４５とハウジング１３の内側面とが接触することがない、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止することがないため、その大球１１を更に安定に、かつ円滑に傾斜移動させることができる。
【００５４】
また、本発明の球面軸受４０において、環状保持器４５の厚みＴは、小球１２の直径Ｄの５０乃至９５％の範囲内（例えば、７６％）の長さに設定される。
【００５５】
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、前記の安定配置された状態から脱した際に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、保持器が前記の安定配置された状態から脱した際に高い頻度で大球に接触するため、球面軸受の耐久性が低下する傾向にある。
【００５６】
環状保持器により確実に小球を保持し、そして保持器が前記の安定配置された状態から脱した際の大球への接触頻度を低下させるため、保持器の厚みは、小球の直径の５５乃至９０％の範囲内にあることが好ましい。
【００５７】
なお、図９に示す球面軸受４０において、環状保持器４５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、仮に小球の直径の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。
【００５８】
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の関係を満たすもの（例えば、前記の図２に示す球面軸受１０）、あるいはα＝βの関係を満たすものは、保持器が前記の安定配置された状態から脱した際に、保持器のハウジング内側面への接触頻度を低減することができ、そして環状保持器が前記のα＞βの関係を満たすもの（例えば、前記の図９に示す球面軸受軸４０）は、保持器が前記の安定配置された状態から脱した際に、保持器のハウジング内側面への接触を防止することができる。
【００５９】
なお、前記の角度αは、図９に示すように環状保持器４５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４５の外縁上で且つ保持器４５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４５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４５の外縁上で且つ保持器４５の回転方向において最も大球１１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。
【００６０】
前記の環状保持器４５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は、小球１２の直径Ｄ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のハウジングの内側面への接触頻度を十分に低減することができず、その一方で距離Ｌが長すぎると保持器が小球を極端に大球の側にて保持するようになり、保持器による小球の保持が不十分になる（小球が保持器から外れやすくなる）傾向にある。
【００６１】
更に、本発明の球面軸受においては、環状保持器４５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Ｌを調節して、上記のように保持器４５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。
【００６２】
また、図９に示す環状保持器４５の外径は、小球１２の直径の約１．２倍の長さに設定されている。環状保持器４５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。
【００６３】
環状保持器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塑性変形（あるいは破損）を生じ易くなり、その一方で保持器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、例えば、環状保持器４５の外径とは、保持器４５を透孔１４の中心軸１７に垂直で且つ透孔１４の球面の中心（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。
【００６４】
図１２は、本発明の球面軸受（面接触型）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７０をそのハウジング７３のみを切断した断面として記入した。図１３は、図１２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１４は、図１３に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【００６５】
図１２〜図１４に示すように、球面軸受７０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７３から構成されている。この球面軸受７０が備える各々の小球１２には、小球（球体）１２を回転自在に保持する透孔７４を持つ環状の保持器（本発明の面接触型の環状保持器）７５が備えられており、そして各々の環状保持器７５の外周面には、大球１１の中心（保持器７５の中心軸７７上にある点）を頂点７６とし且つ保持器７５の中心軸７７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。
【００６６】
球面軸受７０の構成は、環状保持器７５の形状、そしてハウジング７３の蓋７３ｂの内周面の形状が異なること以外は図２の球面軸受１０と同様である。なお、この環状保持器７５は、大球１１の表面にのみ接触する。
【００６７】
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７７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環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする保持器７５の回転移動が抑制される）。
【００６８】
従って、本発明の球面軸受７０もまた、環状保持器７５と大球１１の表面との接触頻度、すなわち保持器７５の摩耗量が低減されため、実用的に十分な耐久性を示す。
【００６９】
また、球面軸受７０の環状保持器７５の厚みは、小球１２の直径の７２％の長さに、保持器７５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は、小球１２の直径の８％の長さに、そして保持器７５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。このような設定により、環状保持器７５を、大球１１の表面にのみ接触させることができる。
【００７０】
従って、本発明の球面軸受７０は、仮に各々の環状保持器７５が、その周囲に配置された環状保持器に支持されて安定に配置された状態から脱して小球１２を中心として回転した場合であっても、保持器７５の大球１１の表面との接触による摩耗量が小さいため、優れた耐久性を示す。また、本発明の球面軸受７０は、環状保持器７５とハウジング７３の内側面とが接触することがない、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止することがないため、その大球１１を安定且つ円滑に傾斜移動させることができる。
【００７１】
なお、球面軸受７０が備える各々の環状保持器７５の外周面は、図１３及び図１４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とから構成されている。
【００７２】
また、図１２の球面軸受７０のハウジング７３の蓋７３ｂの内周面には、蓋７３ｂ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。この環状の凸部８２は、ハウジング７３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。
【００７３】
仮に、ハウジング７３の蓋７３ｂ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７３の本体１３ａの内部から蓋７３ｂの内部へと転動する小球が、蓋７３ｂ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。
【００７４】
一方、ハウジング７３の蓋７３ｂ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７３の本体１３ａの内部から蓋７３ｂ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７３ｂ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７０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７３の本体１３ａの内側面の下端部に形成されていてもよい。
【００７５】
図１５は、本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図であり、そして図１６は、図１５の球面軸受１００のロッド２１が傾斜した状態を示す図である。但し、図１５及び図１６においては、球面軸受１００をそのハウジング７３、環状保持器１０５及び環状押圧具１０１のみを断面として記入した。また、図１７は、図１５の球面軸受１００が備える小球１２及び環状保持器１０５の拡大図である。なお、図１７に示す環状保持器１０５は、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。
【００７６】
球面軸受１００の構成は、環状保持器１０５の形状が異なること、ハウジング７３の蓋７３ｂの内周面に、図１２の球面軸受７０の場合と同様に環状の凹部８１及び環状の凸部８２が形成されていること、そして後に説明する環状の押圧具１０１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。なお、この環状保持器１０５は、大球の表面にのみ接触する。
【００７７】
球面軸受１００の各々の環状保持器１０５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環状保持器と線接触するため、保持器１０５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１０５は、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする保持器１０５の回転移動が抑制される）。
【００７８】
従って、本発明の球面軸受１００もまた、環状保持器１０５と大球１１の表面との接触頻度、すなわち保持器１０５の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。
【００７９】
また、球面軸受１００の環状保持器１０５の厚みは、小球１２の直径の７６％の長さに、保持器１０５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は、小球１２の直径の７％の長さに、そして保持器１０５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。このような設定により、環状保持器１０５を、大球１１の表面にのみ接触させることができる。
【００８０】
従って、本発明の球面軸受１００は、仮に各々の環状保持器１０５が、その周囲に配置された環状保持器に支持されて安定に配置された状態から脱して小球１２を中心として回転した場合であっても、保持器１０５の大球１１の表面との接触による摩耗量が小さいため、優れた耐久性を示す。また、本発明の球面軸受１００は、環状保持器１０５とハウジング７３の内側面とが接触することがない、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止することがないため、その大球１１を安定且つ円滑に傾斜移動させることができる。
【００８１】
更に、環状保持器１０５は、そのハウジング側の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ａと、大球側の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ｂとを備えている。このような切り欠き部１０２ａ、１０２ｂを備えていると、保持器１０５の内側面に小球１２が接触した際の前記周縁部（機械的な強度が小さい部分）の破損（あるいは塑性変形）を防止することができる。
【００８２】
また、図１５に示すように、球面軸受１００のハウジング７３の蓋７３ｂに設けられた環状の凹部８１の内側には、前記のように凹部８１に到達して加圧状態から解放された小球を、大球１１とハウジング本体１３ａとの間隙に押し戻す環状の押圧具１０１が配置されている。
【００８３】
この環状押圧具１０１は、大球１１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。
【００８４】
この球面軸受１００の大球１１及びロッド２１を、例えば、図１５に記入した矢印１０６が示す方向に大きく傾斜移動させると、小球１２ａが環状の凹部８１（図において凹部８１の左端の部分）に到達して加圧状態から解放される。
【００８５】
仮に、球面軸受１００が環状押圧具１０１を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、大球１１及びロッド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１００の耐荷重が低下する。
【００８６】
一方、球面軸受１００に環状押圧具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１６に示すようにロッド２１を傾斜移動させた際に転動する小球１２ｂを保持している環状保持器１０５ｂが、押圧具１０１の図の右端の部分を下方に押し下げる。これにより環状押圧具１０１の図の左端の部分が上方に押し上げられ、前記のように環状の凹部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、球面軸受１００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７３の蓋７３ｂ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７３の外部に抜け落ちることはない。
【００８７】
また、環状押圧具１０１は、ハウジング７３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１６に示す小球１２ａが停止した場合、大球１１及びロッド２１を更に図１６に記入した矢印１０７が示す方向に傾斜移動させると、ロッド２１の基部が環状押圧具１０１の内縁に接触して係合する。そして、更に大球１１及びロッド２１を傾斜移動させると、ロッド２１が環状押圧具１０１の図の左端の部分を小球１２ａと共に上方に押し上げるため、小球１２ａの転動を再開させることができる。
【００８８】
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（線接触型）の更に別の構成例を示す平面図であり、図１９は、図１８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２０は、図１９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図である。なお、図１９及び図２０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。
【００８９】
図１８〜図２０に示す環状保持器１３５の構成は、保持器１３５の内周面に複数本の溝１３１が形成されていること以外は図１７の環状保持器１０５と同様である。但し、環状保持器１３５の厚みは、小球１２の直径（すなわち透孔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と小球１２の中心（すなわち透孔１４の球面の中心）２６との距離Ｌは、小球１２の直径の３％の長さに、そして保持器１３５の外径は、小球１２の直径の１．４倍の長さに設定されている。
【００９０】
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）を充填した際に、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。
【００９１】
図２１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（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２１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。なお、図２１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。
【００９２】
図２１に示す環状保持器１６５の構成は、保持器１６５の内周面（図５の保持器１５の内周面に対応する球面）に凹部１６１が形成されていること以外は図１７の環状保持器１０５と同様である。但し、環状保持器１６５の厚みは、小球１２の直径（すなわち透孔１４の球面の直径）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と小球１２の中心（すなわち透孔１４の球面の中心）２６との距離Ｌは、小球１２の直径の４％の長さに、そして保持器１６５の外径は、小球１２の直径の１．４倍の長さに設定されている。
【００９３】
図２１に示すように、環状保持器１６５の内周面に前記の溝に代えて凹部１６１が形成されている場合であっても、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。
【００９４】
図２２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（線接触型）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、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２２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。
【００９５】
図２２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１７の環状保持器１０５と同様である。但し、環状保持器１７５の厚みは、小球１２の直径（すなわち透孔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と小球１２の中心（すなわち透孔１４の球面の中心）２６との距離Ｌは、小球１２の直径の３％の長さに、そして保持器１７５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。
【００９６】
図２２に示すように、環状保持器１７５の内周面に前記の溝に代えて細孔１７１が形成されている場合であっても、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。
【００９７】
図２３は、本発明の球面軸受（線接触型）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。
【００９８】
図２３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、そして大球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以外は図２の球面軸受１０と同様である。
【００９９】
但し、各々の環状保持器１０５としては、図１５の球面軸受１００が備える環状保持器と同様の構成のものが用いられており、この保持器１０５の厚みは、小球１２の直径（すなわち保持器１０５の透孔の球面の直径）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（すなわち保持器１０５の透孔の球面の中心）との距離は、小球１２の直径の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。
【０１００】
このように、本発明の球面軸受の大球１１には、図２３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。
【０１０１】
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２３の上側から見て略Ｃ字形状）を有している。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２４は、本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２４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。
【０１０４】
図２４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２３の球面軸受１８０と同様である。
【０１０５】
球面軸受１９０は、図２５に示すように大球１９１の透孔（図２４：１９１ａ）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。
【０１０６】
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】
【０１０７】
【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（線接触型）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。但し、図６において、大球１１及び小球１２は断面として記入していない。
【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】本発明の球面軸受（線接触型）の別の構成例を示す拡大断面図である。
【図１０】図９の球面軸受４０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４５の動作を示す図である。
【図１１】図９の球面軸受４０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４５の動作を示す別の図である。
【図１２】本発明の球面軸受（面接触型）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７０をそのハウジング７３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７０が備える小球１２及び環状保持器７５の拡大図である。
【図１４】図１３に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【図１５】本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、但し、図１５においては、球面軸受１００をそのハウジング７３、環状保持器１０５及び環状押圧具１０１のみを断面として記入した。
【図１６】図１５の球面軸受１００のロッド２１が傾斜した状態を示す図である。
【図１７】図１５の球面軸受１００が備える小球１２及び環状保持器１０５の拡大図である。
【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（線接触型）の更に別の構成例を示す平面図である。
【図１９】図１８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２０】図１９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図である。
【図２１】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（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２１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２２】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（線接触型）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、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２３】本発明の球面軸受（線接触型）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２４】本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２４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２５】図２４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】
【０１０８】
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
１３ ハウジング
１３ａ 本体
１３ｂ 蓋
１４ 透孔
１５ 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 大球の傾斜方向を示す矢印
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
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
４０ 球面軸受
４５ 環状保持器
７０ 球面軸受
７３ ハウジング
７３ｂ 蓋
７４ 透孔
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
７７ 中心軸
７８ 角錐
７９ 角錐面
８１ 環状の凹部
８２ 環状の凸部
１００ 球面軸受
１０１ 環状押圧具
１０２ａ、１０２ｂ 切り欠き部
１０５、１０５ａ、１０５ｂ 環状保持器
１０６、１０７ 大球１１の傾斜方向を示す矢印
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させることができる実用的な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、前記の小球の各々に小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、前記大球の中心を頂点とし且つ前記保持器の中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受にある。以下、この球面軸受を、線接触型の球面軸受という。
【００１０】
本発明はまた、球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、前記の環状保持器の外周面に、この保持器の外側にて保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ前記中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器にもある。以下、この環状保持器を、線接触型の環状保持器という。
【００１１】
本発明は更にまた、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、前記の小球の各々に小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、前記の大球の中心を頂点とし且つ前記保持器の中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受にもある。以下、この球面軸受を、面接触型の球面軸受という。
【００１２】
本発明は更にまた、球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、前記の環状保持器の外周面に、この保持器の外側にて保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ前記中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器にもある。以下、この環状保持器を、面接触型の環状保持器という。
【００１３】
なお、本明細書において、前記の各々の球面軸受の「保持器の中心軸」とは、保持器をその中心軸が大球の中心を通るように配置した状態における保持器の中心軸を意味している。また、前記の「円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されている」とは、前記の円錐の円錐面の一部分に相当する円錐面が形成されていることを意味する。この「円錐の円錐面に相当する円錐面」には、前記の円錐の円錐面に対して±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。同様に、前記の「角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されている」とは、前記の角錐の角錐面の一部分に相当する角錐面が形成されていることを意味する。この「角錐の角錐面に相当する角錐面」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。
【発明の効果】
【００１４】
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。また、本発明の球面軸受は、各々の小球の周囲に環状保持器が装着されており、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がないため、その大球を円滑に傾斜移動させることができる。そして、本発明の球面軸受では、各々の環状保持器が、保持器の外周面に形成された所定の円錐面（あるいは角錐面）にて、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球を中心とする環状保持器の回転移動が抑制される）ため、環状保持器とハウジング内側面（あるいは大球表面）との接触頻度が低減される。従って、本発明の球面軸受は、前記接触による環状保持器の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の線接触型の球面軸受を、添付の図面を用いて説明する。図２は、本発明の球面軸受（線接触型）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のみを切断した断面として記入した。そして図２及び図３に示すように、球面軸受１０が備える各々の環状保持器１５は、その中心軸１７が大球１１の中心を通るように配置している。
【００１６】
図２及び図３に示す球面軸受１０において、大球１１とハウジング１３との間にて隣接配置された環状保持器、例えば、図２に符号を記入した環状保持器１５、１５は、各々の外周面に形成された円錐面１９、１９にて互いに線接触している。
【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（本発明の線接触型の環状保持器）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。
【００１８】
図２〜図５に示すように、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から構成されている。この球面軸受１０が備える各々の小球１２には、小球（球体）１２を回転自在に保持する透孔１４を持つ環状の保持器（本発明の線接触型の環状保持器）１５が備えられており、そして各々の環状保持器１５の外周面には、大球１１の中心（保持器１５の中心軸１７上にある点）を頂点１６とし且つ保持器１５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】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
そして、球面軸受１０の大球１１及びロッド２１が図２に記入した矢印２２が示す方向に傾斜移動すると、複数個の小球１２の各々は互いに同じ向きに（矢印２３ａが示す向きに）回転しながら、矢印２３ｂが示す向きに移動（転動）する。
【００２３】
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。
【００２４】
図２及び図３に示すように、本発明の球面軸受１０には、その各々の小球１２を回転自在に保持する環状の保持器１５が備えられている。環状の保持器１５の材料の例としては、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、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が挙げられる。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。
【００２５】
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、本発明の球面軸受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。
【００２６】
そして、この環状保持器１５の外周面には、大球１１の中心を頂点１６とし且つ保持器１５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。この環状保持器１５の外周面に形成された円錐面１９の機能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。
【００２７】
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。
【００２８】
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を中心として時計回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は時計回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。
【００２９】
また、環状保持器５が小球１２を中心として反時計回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は反時計回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。
【００３０】
このように、球面軸受に仮に公知の環状保持器５を用いた場合には、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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、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。
【００３３】
すなわち、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摩耗し易くなる。このため、公知の環状保持器を用いる場合には、実用的に十分な耐久性を示す球面軸受を得ることが難しい。
【００３４】
また、公知の環状保持器５を用いた球面軸受では、前記のハウジング１３の内側面に押し付けられた保持器５が減速し、そして小球１２が前記の減速した保持器の内側面に強く押し付けられて停止する場合がある。このため、公知の環状保持器を用いた球面軸受は、大球１１を円滑に傾斜移動できない場合がある。
【００３５】
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。
【００３６】
一方、図２及び図３に示す本発明の球面軸受１０の各々の環状保持器１５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環状保持器と線接触するため、保持器１５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で安定する。すなわち、各々の環状保持器１５は、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする環状保持器１５の回転移動が抑制される）。
【００３７】
従って、本発明の球面軸受１０は、環状保持器１５とハウジング１３の内側面との接触頻度、すなわち保持器１５の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。また、本発明の球面軸受１０は、前記のように環状保持器１５とハウジング１３の内側面との接触頻度、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止する頻度が低減されるため、その大球１１を安定且つ円滑に傾斜移動させることができる。
【００３８】
本発明の球面軸受１０は、例えば、次のようにして簡単に組み立てることができる。
【００３９】
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。なお、ハウジング１３の蓋１３ｂの内周面と大球１１との間隙は、小球１２の直径よりも小さな間隔に設定されているため、小球１２がハウジング１３の外部に脱落することはない。
【００４０】
このように、本発明の球面軸受１０は、組み立てに手間がかかる中空球形の保持器を備えていないため、その製造が用意である。
【００４１】
なお、大球１１とハウジング１３との間隙に配設される小球１２の数は、小球１２が環状保持器１５に保持された状態にて、前記の間隙に収容可能な数である限り特に制限はない。大球１１とハウジング１３との間隙に入れる小球１２の数は、小球１２が環状保持器１５に保持された状態で前記の間隙に収容できる最大数の６５〜９５個数％の範囲内にあることが好ましい。小球の数が少なすぎると球面軸受の耐荷重が小さくなる。
【００４２】
また、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の耐荷重を増大させることができる。
【００４３】
図９は、本発明の球面軸受（線接触型）の別の構成例を示す拡大断面図である。また、図１０及び図１１は、それぞれ図９の球面軸受４０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４５の動作を示す図である。
【００４４】
図９〜図１１に示す球面軸受４０は、各々の環状保持器４５の形状が下記の（１）〜（３）の条件を満たすように設計されていること以外は図２の球面軸受１０と同様である。
（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。
【００４５】
図９に示すように、球面軸受４０の環状保持器４５では、環状保持器４５の厚みＴが、小球１２の直径Ｄの５０乃至９５％の範囲内（例えば、７６％）の長さに設定されており、保持器４５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（すなわち保持器４５の透孔１４の球面の中心）２６よりも大球１１の側に配置されており、そして保持器４５の前記平面２７と小球１２の中心２６とが、小球２６の直径Ｄ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、環状保持器４５の前記平面２７と小球１２の中心２６との距離Ｌが、小球１２の直径Ｄの１乃至２４％の範囲内（例えば、６％）の長さに設定されている）。
【００４６】
このように、球面軸受４０に各々上記の条件（２）及び（３）を満たす環状保持器４５を用いると、各々の環状保持器４５を、球面軸受に公知の環状保持器を用いる場合よりも、ハウジング１３の内側面から遠ざけることができる。
【００４７】
この球面軸受４０において、例えば、環状保持器４５が小球１２を中心として時計回り方向に回転した場合には、先ず保持器４５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４５は時計回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４５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。
【００４８】
また、環状保持器４５が小球１２を中心として反時計回り方向に回転した場合には、先ず保持器４５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４５は反時計回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４５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。
【００４９】
すなわち、球面軸受４０の環状保持器４５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。球面軸受４０では、各々の環状保持器４５が、保持器４５の外周面に形成された円錐面にて、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする保持器４５の回転移動が抑制される）ため、保持器４５と大球１２の表面との接触頻度が低減される。従って、球面軸受４０もまた、前記接触による環状保持器４５の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。
【００５０】
そして、本発明の球面軸受４０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４５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４５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。
【００５１】
また、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４５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４５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。
【００５２】
すなわち、図９〜図１１に示す本発明の球面軸受４０では、大球１１を何れの方向に回転させた場合であっても、環状保持器４５が小球１２の移動方向の後方側にて大球１１の表面に接触する。このように、環状保持器４５が小球１２の移動方向の後方側にて大球１１の表面（凸面）に接触すると、保持器４５は転動する小球１２によって大球１１の表面に強く押し付けられることがないため、（前記のように保持器がハウジングの内側面に接触する場合と比較して）保持器４５の摩耗量が低減される。
【００５３】
従って、本発明の球面軸受４０は、仮に各々の環状保持器４５が、その周囲に配置された環状保持器に支持されて安定に配置された状態から脱して小球１２を中心として回転した場合であっても、保持器４５の大球１１の表面との接触による摩耗量が小さいため、更に優れた耐久性を示す。また、本発明の球面軸受４０は、前記のように環状保持器４５とハウジング１３の内側面とが接触することがない、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止することがないため、その大球１１を更に安定に、かつ円滑に傾斜移動させることができる。
【００５４】
また、本発明の球面軸受４０において、環状保持器４５の厚みＴは、小球１２の直径Ｄの５０乃至９５％の範囲内（例えば、７６％）の長さに設定される。
【００５５】
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、前記の安定配置された状態から脱した際に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、保持器が前記の安定配置された状態から脱した際に高い頻度で大球に接触するため、球面軸受の耐久性が低下する傾向にある。
【００５６】
環状保持器により確実に小球を保持し、そして保持器が前記の安定配置された状態から脱した際の大球への接触頻度を低下させるため、保持器の厚みは、小球の直径の５５乃至９０％の範囲内にあることが好ましい。
【００５７】
なお、図９に示す球面軸受４０において、環状保持器４５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、仮に小球の直径の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。
【００５８】
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の関係を満たすもの（例えば、前記の図２に示す球面軸受１０）、あるいはα＝βの関係を満たすものは、保持器が前記の安定配置された状態から脱した際に、保持器のハウジング内側面への接触頻度を低減することができ、そして環状保持器が前記のα＞βの関係を満たすもの（例えば、前記の図９に示す球面軸受軸４０）は、保持器が前記の安定配置された状態から脱した際に、保持器のハウジング内側面への接触を防止することができる。
【００５９】
なお、前記の角度αは、図９に示すように環状保持器４５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４５の外縁上で且つ保持器４５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４５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４５の外縁上で且つ保持器４５の回転方向において最も大球１１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。
【００６０】
前記の環状保持器４５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は、小球１２の直径Ｄ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のハウジングの内側面への接触頻度を十分に低減することができず、その一方で距離Ｌが長すぎると保持器が小球を極端に大球の側にて保持するようになり、保持器による小球の保持が不十分になる（小球が保持器から外れやすくなる）傾向にある。
【００６１】
更に、本発明の球面軸受においては、環状保持器４５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Ｌを調節して、上記のように保持器４５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。
【００６２】
また、図９に示す環状保持器４５の外径は、小球１２の直径の約１．２倍の長さに設定されている。環状保持器４５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。
【００６３】
環状保持器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塑性変形（あるいは破損）を生じ易くなり、その一方で保持器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、例えば、環状保持器４５の外径とは、保持器４５を透孔１４の中心軸１７に垂直で且つ透孔１４の球面の中心（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。
【００６４】
図１２は、本発明の球面軸受（面接触型）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７０をそのハウジング７３のみを切断した断面として記入した。図１３は、図１２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１４は、図１３に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【００６５】
図１２〜図１４に示すように、球面軸受７０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７３から構成されている。この球面軸受７０が備える各々の小球１２には、小球（球体）１２を回転自在に保持する透孔７４を持つ環状の保持器（本発明の面接触型の環状保持器）７５が備えられており、そして各々の環状保持器７５の外周面には、大球１１の中心（保持器７５の中心軸７７上にある点）を頂点７６とし且つ保持器７５の中心軸７７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。
【００６６】
球面軸受７０の構成は、環状保持器７５の形状、そしてハウジング７３の蓋７３ｂの内周面の形状が異なること以外は図２の球面軸受１０と同様である。なお、この環状保持器７５は、大球１１の表面にのみ接触する。
【００６７】
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７７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環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする保持器７５の回転移動が抑制される）。
【００６８】
従って、本発明の球面軸受７０もまた、環状保持器７５と大球１１の表面との接触頻度、すなわち保持器７５の摩耗量が低減されため、実用的に十分な耐久性を示す。
【００６９】
また、球面軸受７０の環状保持器７５の厚みは、小球１２の直径の７２％の長さに、保持器７５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は、小球１２の直径の８％の長さに、そして保持器７５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。このような設定により、環状保持器７５を、大球１１の表面にのみ接触させることができる。
【００７０】
従って、本発明の球面軸受７０は、仮に各々の環状保持器７５が、その周囲に配置された環状保持器に支持されて安定に配置された状態から脱して小球１２を中心として回転した場合であっても、保持器７５の大球１１の表面との接触による摩耗量が小さいため、優れた耐久性を示す。また、本発明の球面軸受７０は、環状保持器７５とハウジング７３の内側面とが接触することがない、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止することがないため、その大球１１を安定且つ円滑に傾斜移動させることができる。
【００７１】
なお、球面軸受７０が備える各々の環状保持器７５の外周面は、図１３及び図１４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とから構成されている。
【００７２】
また、図１２の球面軸受７０のハウジング７３の蓋７３ｂの内周面には、蓋７３ｂ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。この環状の凸部８２は、ハウジング７３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。
【００７３】
仮に、ハウジング７３の蓋７３ｂ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７３の本体１３ａの内部から蓋７３ｂの内部へと転動する小球が、蓋７３ｂ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。
【００７４】
一方、ハウジング７３の蓋７３ｂ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７３の本体１３ａの内部から蓋７３ｂ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７３ｂ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７０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７３の本体１３ａの内側面の下端部に形成されていてもよい。
【００７５】
図１５は、本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図であり、そして図１６は、図１５の球面軸受１００のロッド２１が傾斜した状態を示す図である。但し、図１５及び図１６においては、球面軸受１００をそのハウジング７３、環状保持器１０５及び環状押圧具１０１のみを断面として記入した。また、図１７は、図１５の球面軸受１００が備える小球１２及び環状保持器１０５の拡大図である。なお、図１７に示す環状保持器１０５は、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。
【００７６】
球面軸受１００の構成は、環状保持器１０５の形状が異なること、ハウジング７３の蓋７３ｂの内周面に、図１２の球面軸受７０の場合と同様に環状の凹部８１及び環状の凸部８２が形成されていること、そして後に説明する環状の押圧具１０１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。なお、この環状保持器１０５は、大球の表面にのみ接触する。
【００７７】
球面軸受１００の各々の環状保持器１０５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環状保持器と線接触するため、保持器１０５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１０５は、その周囲に配置された環状保持器に支持された状態で安定に配置される（すなわち小球１２を中心とする保持器１０５の回転移動が抑制される）。
【００７８】
従って、本発明の球面軸受１００もまた、環状保持器１０５と大球１１の表面との接触頻度、すなわち保持器１０５の摩耗量が低減されるため、実用的に十分な耐久性を示す。
【００７９】
また、球面軸受１００の環状保持器１０５の厚みは、小球１２の直径の７６％の長さに、保持器１０５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は、小球１２の直径の７％の長さに、そして保持器１０５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。このような設定により、環状保持器１０５を、大球１１の表面にのみ接触させることができる。
【００８０】
従って、本発明の球面軸受１００は、仮に各々の環状保持器１０５が、その周囲に配置された環状保持器に支持されて安定に配置された状態から脱して小球１２を中心として回転した場合であっても、保持器１０５の大球１１の表面との接触による摩耗量が小さいため、優れた耐久性を示す。また、本発明の球面軸受１００は、環状保持器１０５とハウジング７３の内側面とが接触することがない、すなわち前記接触が原因で小球１２が停止することがないため、その大球１１を安定且つ円滑に傾斜移動させることができる。
【００８１】
更に、環状保持器１０５は、そのハウジング側の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ａと、大球側の開口の周縁部を、例えば、円筒状に切り欠いて形成した切り欠き部１０２ｂとを備えている。このような切り欠き部１０２ａ、１０２ｂを備えていると、保持器１０５の内側面に小球１２が接触した際の前記周縁部（機械的な強度が小さい部分）の破損（あるいは塑性変形）を防止することができる。
【００８２】
また、図１５に示すように、球面軸受１００のハウジング７３の蓋７３ｂに設けられた環状の凹部８１の内側には、前記のように凹部８１に到達して加圧状態から解放された小球を、大球１１とハウジング本体１３ａとの間隙に押し戻す環状の押圧具１０１が配置されている。
【００８３】
この環状押圧具１０１は、大球１１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。
【００８４】
この球面軸受１００の大球１１及びロッド２１を、例えば、図１５に記入した矢印１０６が示す方向に大きく傾斜移動させると、小球１２ａが環状の凹部８１（図において凹部８１の左端の部分）に到達して加圧状態から解放される。
【００８５】
仮に、球面軸受１００が環状押圧具１０１を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、大球１１及びロッド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１００の耐荷重が低下する。
【００８６】
一方、球面軸受１００に環状押圧具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１６に示すようにロッド２１を傾斜移動させた際に転動する小球１２ｂを保持している環状保持器１０５ｂが、押圧具１０１の図の右端の部分を下方に押し下げる。これにより環状押圧具１０１の図の左端の部分が上方に押し上げられ、前記のように環状の凹部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、球面軸受１００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７３の蓋７３ｂ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７３の外部に抜け落ちることはない。
【００８７】
また、環状押圧具１０１は、ハウジング７３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１６に示す小球１２ａが停止した場合、大球１１及びロッド２１を更に図１６に記入した矢印１０７が示す方向に傾斜移動させると、ロッド２１の基部が環状押圧具１０１の内縁に接触して係合する。そして、更に大球１１及びロッド２１を傾斜移動させると、ロッド２１が環状押圧具１０１の図の左端の部分を小球１２ａと共に上方に押し上げるため、小球１２ａの転動を再開させることができる。
【００８８】
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（線接触型）の更に別の構成例を示す平面図であり、図１９は、図１８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２０は、図１９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図である。なお、図１９及び図２０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。
【００８９】
図１８〜図２０に示す環状保持器１３５の構成は、保持器１３５の内周面に複数本の溝１３１が形成されていること以外は図１７の環状保持器１０５と同様である。但し、環状保持器１３５の厚みは、小球１２の直径（すなわち透孔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と小球１２の中心（すなわち透孔１４の球面の中心）２６との距離Ｌは、小球１２の直径の３％の長さに、そして保持器１３５の外径は、小球１２の直径の１．４倍の長さに設定されている。
【００９０】
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）を充填した際に、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。
【００９１】
図２１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（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２１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。なお、図２１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。
【００９２】
図２１に示す環状保持器１６５の構成は、保持器１６５の内周面（図５の保持器１５の内周面に対応する球面）に凹部１６１が形成されていること以外は図１７の環状保持器１０５と同様である。但し、環状保持器１６５の厚みは、小球１２の直径（すなわち透孔１４の球面の直径）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と小球１２の中心（すなわち透孔１４の球面の中心）２６との距離Ｌは、小球１２の直径の４％の長さに、そして保持器１６５の外径は、小球１２の直径の１．４倍の長さに設定されている。
【００９３】
図２１に示すように、環状保持器１６５の内周面に前記の溝に代えて凹部１６１が形成されている場合であっても、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。
【００９４】
図２２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（線接触型）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、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２２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。
【００９５】
図２２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１７の環状保持器１０５と同様である。但し、環状保持器１７５の厚みは、小球１２の直径（すなわち透孔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と小球１２の中心（すなわち透孔１４の球面の中心）２６との距離Ｌは、小球１２の直径の３％の長さに、そして保持器１７５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。
【００９６】
図２２に示すように、環状保持器１７５の内周面に前記の溝に代えて細孔１７１が形成されている場合であっても、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。
【００９７】
図２３は、本発明の球面軸受（線接触型）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。
【００９８】
図２３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、そして大球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以外は図２の球面軸受１０と同様である。
【００９９】
但し、各々の環状保持器１０５としては、図１５の球面軸受１００が備える環状保持器と同様の構成のものが用いられており、この保持器１０５の厚みは、小球１２の直径（すなわち保持器１０５の透孔の球面の直径）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（すなわち保持器１０５の透孔の球面の中心）との距離は、小球１２の直径の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。
【０１００】
このように、本発明の球面軸受の大球１１には、図２３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。
【０１０１】
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２３の上側から見て略Ｃ字形状）を有している。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２４は、本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２４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。
【０１０４】
図２４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２３の球面軸受１８０と同様である。
【０１０５】
球面軸受１９０は、図２５に示すように大球１９１の透孔（図２４：１９１ａ）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。
【０１０６】
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】
【０１０７】
【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（線接触型）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。但し、図６において、大球１１及び小球１２は断面として記入していない。
【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】本発明の球面軸受（線接触型）の別の構成例を示す拡大断面図である。
【図１０】図９の球面軸受４０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４５の動作を示す図である。
【図１１】図９の球面軸受４０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４５の動作を示す別の図である。
【図１２】本発明の球面軸受（面接触型）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７０をそのハウジング７３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７０が備える小球１２及び環状保持器７５の拡大図である。
【図１４】図１３に示す小球１２及び環状保持器７５の底面図である。
【図１５】本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、但し、図１５においては、球面軸受１００をそのハウジング７３、環状保持器１０５及び環状押圧具１０１のみを断面として記入した。
【図１６】図１５の球面軸受１００のロッド２１が傾斜した状態を示す図である。
【図１７】図１５の球面軸受１００が備える小球１２及び環状保持器１０５の拡大図である。
【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（線接触型）の更に別の構成例を示す平面図である。
【図１９】図１８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２０】図１９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図である。
【図２１】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（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２１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２２】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（線接触型）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、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２３】本発明の球面軸受（線接触型）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２４】本発明の球面軸受（線接触型）の更に別の構成例を示す断面図である。但し、図２４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２５】図２４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】
【０１０８】
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
１３ ハウジング
１３ａ 本体
１３ｂ 蓋
１４ 透孔
１５ 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 大球の傾斜方向を示す矢印
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
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
４０ 球面軸受
４５ 環状保持器
７０ 球面軸受
７３ ハウジング
７３ｂ 蓋
７４ 透孔
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
７７ 中心軸
７８ 角錐
７９ 角錐面
８１ 環状の凹部
８２ 環状の凸部
１００ 球面軸受
１０１ 環状押圧具
１０２ａ、１０２ｂ 切り欠き部
１０５、１０５ａ、１０５ｂ 環状保持器
１０６、１０７ 大球１１の傾斜方向を示す矢印
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、該小球の各々に該小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、該大球の中心を頂点とし且つ該保持器の中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受。
【請求項２】
球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、該環状保持器の外周面に、該保持器の外側にて該保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ該中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器。
【請求項３】
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、該小球の各々に該小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、該大球の中心を頂点とし且つ該保持器の中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受。
【請求項４】
球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、該環状保持器の外周面に、該保持器の外側にて該保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ該中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器。
【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、該小球の各々に該小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、該大球の中心を頂点とし且つ該保持器の中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受。
【請求項２】
球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、該環状保持器の外周面に、該保持器の外側にて該保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ該中心軸に対して対称な円錐の円錐面に相当する円錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器。
【請求項３】
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、該小球の各々に該小球を回転自在に保持する透孔を持つ環状の保持器が備えられ、そして各々の環状保持器の外周面に、該大球の中心を頂点とし且つ該保持器の中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする球面軸受。
【請求項４】
球体を回転自在に保持可能な透孔を持つ環状の保持器であって、該環状保持器の外周面に、該保持器の外側にて該保持器の中心軸上にある点を頂点とし、且つ該中心軸に対して対称な角錐の角錐面に相当する角錐面が形成されていることを特徴とする環状保持器。
【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２５】
【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２５】
【公開番号】特開２００９−４１７３５（Ｐ２００９−４１７３５Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０９９６４（Ｐ２００７−２０９９６４）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【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２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（３９４０００４９３）ヒーハイスト精工株式会社 (76)
【Ｆターム（参考）】
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