JP2006125512A - Cylindrical roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受をはじめ、各種産業機械や自動車のトランスミッション等で幅広く利用される円筒ころ軸受に関する。 The present invention relates to a cylindrical roller bearing widely used in various industrial machines, automobile transmissions, and the like, as well as a cylindrical roller bearing that supports a spindle of a machine tool.
周知のとおり、円筒ころ軸受における保持器の回転の案内に関しては軌道輪案内と転動体(ころ)案内がある。そして、ころ案内保持器の場合、従来、回転方向案内部と径方向案内部は、ころ長さ方向すなわち保持器軸線方向の同一位置に、連続するポケット面で形成されていた(特許文献1参照)。また、回転方向案内部と径方向案内部が不連続である場合でも、ころ長さ方向の同一位置に形成されていた(特許文献2,3,4参照)。
内輪回転の場合について説明するならば、ころ案内保持器の場合、内輪の回転に伴いころが自転するとともに公転して保持器のポケット壁面を押し、これによって保持器が回転する。このとき、保持器は、径方向案内があることで円滑に回転することができる。上述のとおり、回転方向案内部と径方向案内部は保持器の半径方向に連続しており、運転中、ころはこの連続した案内面の範囲内を回転しながら移動している。 If the inner ring rotation is described, in the case of the roller guide cage, the roller rotates and revolves as the inner ring rotates, and pushes the pocket wall surface of the cage, thereby rotating the cage. At this time, the cage can rotate smoothly due to the radial guidance. As described above, the rotational direction guide portion and the radial direction guide portion are continuous in the radial direction of the cage, and the roller moves while rotating within the range of the continuous guide surface during operation.
ここで、ポケットの壁面の断面形状は曲率半径がころより若干大きい円弧形状であり、ころはこのポケットの円弧形状壁面に抱え込まれる形で案内される。そのため、ころと保持器ポケット壁面との間では、回転により取り込まれた潤滑油により油膜粘性抵抗が発生する。工作機械の主軸等、高速で運転される場合、この油膜粘性抵抗が増大して軸受の温度上昇につながる。工作機械をはじめとする円筒ころ軸受においては、益々の高速化、高精度化の傾向にあり、軸受の温度上昇の低減が主軸の高速化および精度劣化低減に繋がる。 Here, the cross-sectional shape of the wall surface of the pocket is an arc shape whose radius of curvature is slightly larger than that of the roller, and the roller is guided while being held in the arc-shaped wall surface of the pocket. Therefore, an oil film viscous resistance is generated between the roller and the cage pocket wall surface by the lubricating oil taken in by rotation. When the spindle of a machine tool or the like is operated at a high speed, this oil film viscosity resistance increases, leading to an increase in the temperature of the bearing. In cylindrical roller bearings such as machine tools, there is a tendency for higher speed and higher accuracy, and a reduction in the temperature rise of the bearing leads to higher speed of the main shaft and lower accuracy deterioration.
また、工作機械の主軸軸受だけでなく各種産業機械や自動車のトランスミッション等でも高速化が進んでいるが、最近は燃費の低減を目的とし、低粘度のオイルを使用するケースがある。低粘度の潤滑は、低トルクで低発熱が期待できる一方、油膜形成能力が低下するため、油膜切れが起こりやすい。従来の保持器は、回転方向案内部と径方向案内部がころ長さ方向(保持器軸線方向)の同一位置に形成されているため、その位置では、ころに付着した潤滑油が保持器の案内部で排除されやすく、油膜切れによる潤滑不良となりやすい。 In addition to the main shaft bearings of machine tools, speeds are increasing in various industrial machines and automobile transmissions. Recently, there are cases where low-viscosity oil is used for the purpose of reducing fuel consumption. Low-viscosity lubrication can be expected to generate low heat and low heat generation, but the oil film forming ability is reduced, so oil film breakage tends to occur. In the conventional cage, since the rotational direction guide portion and the radial direction guide portion are formed at the same position in the roller length direction (cage axial direction), the lubricating oil adhering to the roller is at that position. It is easy to be eliminated at the guide part, and it is easy to cause poor lubrication due to the oil film running out.
本発明は、外周に軌道を有する内輪と、内周に軌道を有する外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に転動自在に介在する複数の円筒ころと、円筒ころを所定間隔に保持する保持器とを備えた円筒ころ軸受において、前記保持器が、一対の環状部と環状部どうしを連結する複数の柱とで構成され、隣接する柱間に円筒ころを収容するためのポケットが形成され、前記柱の、保持器の軸線方向の異なる位置に、回転方向案内部と径方向案内部が配置され、回転方向案内部が保持器の軸線と平行な平坦面で構成され、径方向案内部が保持器の軸線と平行な面で構成されていることを特徴とする。 The present invention relates to an inner ring having a track on the outer periphery, an outer ring having a track on the inner periphery, a plurality of cylindrical rollers interposed between the track of the inner ring and the track of the outer ring, and the cylindrical rollers at predetermined intervals. A cylindrical roller bearing comprising a retainer for retaining, wherein the retainer is composed of a pair of annular portions and a plurality of columns connecting the annular portions, and a pocket for accommodating the cylindrical rollers between adjacent columns. The rotation direction guide portion and the radial direction guide portion are arranged at different positions of the pillar in the axial direction of the cage, and the rotation direction guide portion is configured by a flat surface parallel to the axis of the cage and has a diameter. The direction guide portion is formed by a plane parallel to the axis of the cage.
回転方向案内部が平坦面であるため、従来のようにR形状すなわち断面円弧形状の曲面で円筒ころが抱え込まれる案内構造に比べ、ころとポケット壁面との間の油膜粘性抵抗が低減する。 Since the rotation direction guide portion is a flat surface, the oil film viscosity resistance between the roller and the pocket wall surface is reduced as compared with the conventional guide structure in which the cylindrical roller is held by a curved surface having an R shape, that is, a circular arc shape.
また、回転方向案内部と径方向案内部がころ長さ方向(保持器軸線方向)の異なる位置に形成されていることから、ころ長さ方向の同じ位置で集中して案内する従来の構造に比べ、油膜切れが起きにくく、潤滑不良による不具合を防止する効果がある。 In addition, since the rotation direction guide portion and the radial direction guide portion are formed at different positions in the roller length direction (cage axial direction), the conventional structure that concentrates and guides at the same position in the roller length direction is adopted. In comparison, oil film breakage is less likely to occur, and there is an effect of preventing problems due to poor lubrication.
請求項2の発明は、請求項1の円筒ころ軸受において、径方向案内部を構成する曲面が回転方向案内部よりも大径側まで延びており、回転方向案内部に対応する領域において、回転方向案内部よりも反ポケット側に後退していることを特徴とする。径方向案内部のうち案内に寄与する部分は断面円弧形状の曲面であるものの、回転方向案内部よりも反ポケット側に後退させて逃がした位置から形成されているため、従来のようにころを抱え込む場合に比べ、ころとポケットとの間の油膜粘性抵抗が低減する。 According to a second aspect of the present invention, in the cylindrical roller bearing of the first aspect, the curved surface constituting the radial direction guide portion extends to a larger diameter side than the rotational direction guide portion, and the rotation is performed in a region corresponding to the rotational direction guide portion. It is characterized by retreating to the opposite pocket side than the direction guide part. The part that contributes to the guide in the radial direction guide part is a curved surface having an arc-shaped cross section, but it is formed from the position where it is retreated to the side opposite the pocket than the rotational direction guide part and escaped. The oil film viscous resistance between the roller and the pocket is reduced as compared with the case of holding.
各柱の片側について見たとき、径方向案内部は単一でもよく(請求項3)、あるいは、複数(請求項4)とすることもできる。 When viewed on one side of each column, the radial guide portion may be single (Claim 3) or plural (Claim 4).
本発明によれば、工作機械主軸の円筒ころ軸受等の高速運転時において、ころとポケット壁面との間の油膜粘性抵抗が低減し、運転時の軸受温度上昇を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, at the time of high-speed driving | operations, such as a cylindrical roller bearing of a machine tool main axis | shaft, the oil film viscous resistance between a roller and a pocket wall surface reduces, and it can suppress the bearing temperature rise at the time of a driving | operation.
また、自動車のトランスミッション等、低粘度オイルが使用される箇所においても、ころ長さ方向(保持器軸線方向)において、回転方向の案内面と径方向の案内面とが重なることがないことから、同じ位置で集中して案内する従来の構造に比べ、油膜切れが起きにくく、潤滑不良による不具合を防止することができる。 Also, even in places where low-viscosity oil is used, such as automobile transmissions, in the roller length direction (cage axial direction), the rotation direction guide surface and the radial direction guide surface do not overlap, Compared to the conventional structure that concentrates and guides at the same position, oil film breakage is less likely to occur and problems due to poor lubrication can be prevented.
油膜粘性抵抗を低減させ軸受温度上昇を低減させながら、ころと保持器とが接触する回転方向案内部と径方向案内部をころの長さ方向(保持器軸線方向)の異なる位置とすることで、潤滑が少ないか、あるいは低粘度の潤滑でも、一部の位置で集中して油膜切れが起きにくく、潤滑不良による不具合を防止することができる。 By reducing the oil film viscosity resistance and reducing the bearing temperature rise, the rotational direction guide part and the radial direction guide part where the roller and the cage are in contact with each other are positioned at different positions in the roller length direction (cage axial direction). Even with less lubrication or low-viscosity lubrication, oil film breakage is unlikely to occur at some positions, and problems due to poor lubrication can be prevented.
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図9に、マシニングセンタ、研削盤等の工作機械における主軸装置の一構造例を示す。この主軸装置はビルトイン・タイプと呼ばれているもので、モータ5が主軸装置の軸方向中央部に配設され、主軸6の外周に設けられたロータ5aとハウジング7の内周に設けられたステータ5bとで構成される。ステータ5bに電流を印加すると、ロータ5aとの間に励磁力が発生し、その励磁力によって主軸6が回転する。主軸6は、モータ5を挟んでフロント側(工具側)とリヤ側(反工具側)にそれぞれ配置された転がり軸受でハウジング7に対して回転自在に支持される。通常、リヤ側は、運転時の熱による主軸6の軸方向膨張量を吸収し、または逃がすため、主軸6の軸方向変位を許容できる構造とされる(自由側)。この例では、フロント側に組合せアンギュラ玉軸受(一対のアンギュラ玉軸受)8を使用し、リヤ側に単列の円筒ころ軸受9を使用している。
First, FIG. 9 shows a structural example of a spindle device in a machine tool such as a machining center or a grinding machine. This spindle device is called a built-in type, and the motor 5 is disposed in the central portion of the spindle device in the axial direction, and is provided on the
図7は、リヤ側に配置される円筒ころ軸受9の一例として単列円筒ころ軸受の内輪つば付きタイプ(N形)を示す。この円筒ころ軸受は、内輪10と外輪20と円筒ころ30と保持器40を主要な構成要素としている。内輪10は外周に軌道12を有し、軌道12の軸方向両側につば14を有する。外輪20は内周に軌道22を有する。円筒ころ30は内輪10の軌道12と外輪20の軌道22との間に転動自在に介在している。保持器40は複数の円筒ころ30を円周方向で所定間隔に保持する。
FIG. 7 shows a single row cylindrical roller bearing type with an inner ring collar (N type) as an example of the cylindrical roller bearing 9 arranged on the rear side. The cylindrical roller bearing includes an
ここでは樹脂製保持器の場合を例示したが、保持器40の材料は、樹脂材のほか、高力黄銅鋳物やアルミ材をはじめとする金属材料を使用することができる。樹脂材の例としては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、PA66、PA46、PPS、または、これらにガラス繊維もしくは炭素繊維を20〜40wt%配合したものが挙げられる。
保持器40は、図1〜図6に示すように、軸方向に所定間隔で対向した一対の環状部42と、環状部42どうしを連結する複数の柱44とを備えている。隣接する柱44間に、保持器40の半径方向に貫通した窓形のポケット46が形成されている。ポケット46の円周方向の壁面を構成する環状部42の内側面には、円筒ころ30の端面を案内する、僅かに凸状となったころ端面案内部48が設けてある。この保持器は円筒ころ(転動体)によって回転を案内されるいわゆる転動体案内保持器であって、柱44に、図1(B)に示すように、回転方向案内部50と径方向案内部52が設けてある。
Here, the case of a resin cage is illustrated, but the material of the
As shown in FIGS. 1 to 6, the
図1および図2に示すように、この実施の形態では径方向案内部52は柱44の保持器軸線方向の中央に一つだけ存在し、回転方向案内部50は径方向案内部52の両側に位置している。図2および図3から分かるように、回転方向案内部50は保持器40の軸線と平行に延在する平坦面で構成される。径方向案内部52は、柱44の基部に形成された平坦面部分54と、平坦面部分54の上端から上方にせり上がった曲面56とで構成される。なお、径方向案内部52のうち実際に円筒ころ30の案内に寄与するのは、図4において丸で囲んだ曲面56の上部だけである。径方向案内部52の曲面56は断面が円弧形状で、円筒ころ30の転動面32の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径をもっている。円筒ころ30がポケット46内で外径方向に所定量移動すると曲面56と係合し、これにより、円筒ころ30の外径方向への抜けが規制され、軸受回転時も円筒ころ30と保持器ポケット46により径方向が位置決めされる転動体(ころ)案内形式である。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, only one
図4に示すように、回転方向案内部50を構成する平坦面(第一の平坦面)と、径方向案内部52を構成する平坦面54(第二の平坦面)とは同一平面上にはない。言い換えるならば、第一の平坦面よりも第二の平坦面が、反ポケット側に後退している。両者の段差を符号58で示してあり、これを逃がし部と呼ぶこととする。これにより、既に述べたように円筒ころ30の転動面32は径方向案内部52の曲面56の上部で案内され、円筒ころ30の転動面32と第二の平坦面(平坦面54)との間にはすきまが形成される。
As shown in FIG. 4, the flat surface (first flat surface) constituting the rotational
たとえば、図7に示す円筒ころ軸受のように内輪10につば14がある場合、保持器40の外径側に径方向案内部52があり、円筒ころ30の脱落を防止し、円筒ころ30と保持器ポケット46により径方向の位置決めがなされる。成形金型ではポケット46の円周方向開口部よりも径方向案内部52間の寸法が小さくなっており、このためポケット部金型を外径側に無理抜きして成形する場合は、径方向案内部52が弾性変形して無理抜きを許容する。また、円筒ころ30を組み込む場合は、外径側から組み込むため、円筒ころ30が通過する時、径方向案内部52が弾性変形する。この径方向案内部52の弾性変形を助けるために、図1(A)および図3から分かるように、柱44の中央部外径側の肉を盗んである。
For example, when the
上で図4に関連して径方向案内部52部が平坦面54と曲面56とで構成されている場合を例示したが、図5に示すように、平坦面54と平坦面56´の組合せとすることもできる。たとえば、成形金型でポケット部金型を外径側に無理抜きする場合は、径方向案内部52の先端のむしれを防止するため曲面とするほうが好ましい。一方、削り加工で製作する場合、曲面とすることが困難であることから、曲面部を平坦な斜面とする場合もある。
In the above, the case where the
図8に示す実施の形態は径方向案内部52が複数ある場合であって、柱44の保持器軸線方向の中央に回転方向案内部50を配置し、その両側に径方向案内部52を配置したものである。各構成要素の構成については図1ないし図6に関連して上に述べた実施の形態と基本的に異なるところはない。
The embodiment shown in FIG. 8 is a case where there are a plurality of
図9に示すように、この実施の形態の円筒ころ軸受9は、内輪10を主軸6の外周に嵌合させ、外輪20をハウジング7の内周に嵌合させる。運転時のラジアル内部すきまは例えば負すきま(予圧状態)に設定され、軸受内部はエアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、ジェット潤滑、グリース潤滑などの潤滑方式によって潤滑される。主軸装置に内蔵されたモータ5によって主軸6が高速で回転駆動されると、フロント側のアンギュラ玉軸受8とリヤ側の円筒ころ軸受9で主軸6がハウジング7に対して回転自在に支持される。また、運転時の温度上昇によって、主軸6が軸方向に熱膨張すると、その軸方向膨張量が、円筒ころ軸受9の外輪20と円筒ころ30との間のスライド変位によって吸収され、または逃がされる。
As shown in FIG. 9, the
10 内輪
12 軌道
14 つば
20 外輪
22 軌道
30 円筒ころ
32 転動面
40 保持器
42 環状部
44 柱
46 ポケット
48 ころ端面案内部
50 回転方向案内部
52 径方向案内部
54 平坦面
56 曲面
58 逃がし部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記保持器が、一対の環状部と環状部どうしを連結する複数の柱とで構成され、隣接する柱間に円筒ころを収容するためのポケットが形成され、前記柱の、保持器の軸線方向の異なる位置に、回転方向案内部と径方向案内部が配置され、回転方向案内部が保持器の軸線と平行な平坦面で構成され、径方向案内部が保持器の軸線と平行な面で構成されていることを特徴とする円筒ころ軸受。 An inner ring having a raceway on the outer circumference, an outer ring having a raceway on the inner circumference, a plurality of cylindrical rollers rotatably disposed between the race of the inner ring and the race of the outer ring, and a cage that holds the cylindrical rollers at a predetermined interval In cylindrical roller bearings with
The cage is composed of a pair of annular portions and a plurality of columns connecting the annular portions, and a pocket for accommodating cylindrical rollers is formed between adjacent columns, and the axial direction of the cage of the columns The rotational direction guide portion and the radial direction guide portion are arranged at different positions, the rotational direction guide portion is configured by a flat surface parallel to the cage axis, and the radial direction guide portion is a plane parallel to the cage axis. A cylindrical roller bearing characterized by being configured.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004314375A JP2006125512A (en) | 2004-10-28 | 2004-10-28 | Cylindrical roller bearing |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008002659A (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Ntn Corp | High-speed rotation single row cylindrical roller bearing |
JP2019074097A (en) * | 2017-10-12 | 2019-05-16 | Ntn株式会社 | Holder for cylindrical roller bearing, and cylindrical roller bearing |
-
2004
- 2004-10-28 JP JP2004314375A patent/JP2006125512A/en not_active Withdrawn
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