アンギュラ玉軸受と深溝玉軸受を用いたスピンドルにおける、ボールベアリングの軸方向のガタを取る、皿ばね構造について、皿ばねのばね強さ計算法と共に説明する。
図1.皿ばねの外観写真
軸方向と半径方向の荷重を受けるアンギュラ玉軸受の組み合わせ軸受と半径方向の荷重を受ける深溝軸受を両端に配置した高精度回転を行う回転体の構造は前ページに示した通りであるが、軸方向のガタをばねを用いて除去する方法を図２に示す。
図2.ばねにより軸方向のガタを取る回転体の構造
この構造は組み合わせアンギュラ玉軸受の外輪とハウジングの間に皿ばねを配置し、このばねを目的とする荷重が発生するよう変位させて、その荷重で外輪を常に押し、この荷重をガタ取りの荷重とする。この構造では、このばね力以上の力が回転軸の同方向に加わった場合、 変位が発生することになる。
皿ばねの外観写真を図1に、その仕様を図3に示すので、この中からべアリングのサイズに合わせ、期待する仕様荷重を発生する、皿ばねの個数と軸方向寸法をきめればよい。
図3.皿ばねの寸法他諸元値
| 重荷重用 H | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 外径 Da |
内径 Di |
板厚 t |
板厚 t' |
たわみ h |
全 長 H。 |
f=0.25h | f=0.5h | f=0.75h | f=h | ||||||||
| P | f | δⅡ | P | f | δⅡ | P | f | δⅡ | P | f | δⅡ | ||||||
| 25 | 12.2 | 1.6 | 0.55 | 2.15 | 127 | 0.138 | 47.2 | 247 | 0.275 | 99.2 | 361 | 0.413 | 156 | 473 | 0.55 | 218 | |
| 28 | 14.2 | 1.6 | 0.65 | 2.25 | 126 | 0.163 | 41.2 | 242 | 0.325 | 87.8 | 351 | 0.488 | 140 | 456 | 0.65 | 197 | |
| 31.5 | 16.3 | 1.75 | 0.7 | 2.45 | 142 | 0.175 | 38.6 | 272 | 0.35 | 82.1 | 395 | 0.525 | 131 | 514 | 0.7 | 184 | |
| 35.5 | 18.3 | 2 | 0.8 | 2.8 | 190 | 0.2 | 39.5 | 365 | 0.4 | 85 | 530 | 0.6 | 135 | 689 | 0.8 | 190 | |
| 40 | 20.4 | 2.25 | 0.9 | 3.15 | 239 | 0.225 | 39.9 | 458 | 0.45 | 84.9 | 664 | 0.675 | 135 | 863 | 0.9 | 190 | |
| 45 | 22.4 | 2.5 | 1 | 3.5 | 283 | 0.25 | 38.7 | 543 | 0.5 | 82.3 | 788 | 0.75 | 131 | 1025 | 1 | 185 | |
| 50 | 25.4 | 3 | 1.1 | 4.1 | 435 | 0.275 | 42.9 | 840 | 0.55 | 90.7 | 1224 | 0.825 | 143 | 1599 | 1.1 | 201 | |
| 56 | 28.5 | 3 | 1.3 | 4.3 | 423 | 0.325 | 37.1 | 806 | 0.65 | 79.6 | 1163 | 0.975 | 127 | 1506 | 1.3 | 181 | |
| 63 | 31 | 3.5 | 1.4 | 4.9 | 550 | 0.35 | 39.2 | 1055 | 0.7 | 83.4 | 1531 | 1.05 | 133 | 1991 | 1.4 | 187 | |
| 71 | 36 | 4 | 3.75 | 1.6 | 5.6 | 783 | 0.4 | 33.5 | 1470 | 0.8 | 73 | 2092 | 1.2 | 119 | 2729 | 1.6 | 186 |
| 80 | 41 | 5 | 4.7 | 1.7 | 6.7 | 1246 | 0.425 | 38.9 | 2376 | 0.85 | 83.1 | 3425 | 1.275 | 133 | 4487 | 1.7 | 204 |
| 90 | 46 | 5 | 4.7 | 2 | 7 | 1195 | 0.5 | 32.7 | 2248 | 1 | 71.1 | 3199 | 1.5 | 115 | 4165 | 2 | 176 |
| 100 | 51 | 6 | 5.6 | 2.2 | 8.2 | 1842 | 0.55 | 36.2 | 3433 | 1.1 | 78.2 | 4909 | 1.65 | 126 | 6404 | 2.2 | 195 |
重ねて使用する場合、その重ね方によって、ばね定数を算出しなければならない図4にばね定数の算出法を示している。
図4.皿ばねの重ね形状とばね定数
| 皿ばね重ね状態 | ばね定数（N/mm） |
|---|---|
 |
K |
 |
K/2 |
 |
2K |
参考とした資料
- ・
- 株式会社東京発条制作所「皿ばね（８）標準寸法と荷重（東発の標準ばねシリーズ規格表取扱説明書）」
https://jp.c.misumi-ec.com/book/THT1_02/digitalcatalog.html?page_num=83
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