JP2006329218A - Rolling bearing cage - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械用主軸支持部やボールねじ支持部など、一般産業機械の支持部に用いられるグリース潤滑の転がり軸受の保持器に関する。 The present invention relates to a grease-lubricated rolling bearing retainer used for a support part of a general industrial machine such as a spindle support part for a machine tool or a ball screw support part.
軸受における潤滑の目的は、転がり面や滑り面に薄い油膜を形成して、金属と金属が直接するのを防ぐことであり、その潤滑により次に列挙するような効果が得られる。
(1) 摩擦および摩耗の低減、(2) 摩擦熱の排出、(3) 軸受寿命の延長、(4) さび止め、(5) 異物の侵入防止。
軸受の潤滑において、これらの効果を発揮させるためには、使用条件に適した潤滑方法の採用、良質な潤滑剤の選定、潤滑剤中のダスト除去、軸受外部からの異物の侵入と潤滑剤の漏れ防止のための適切な密封構造の設計が必要である。
The purpose of lubrication in the bearing is to form a thin oil film on the rolling and sliding surfaces to prevent the metal and the metal from being directly applied. The lubrication provides the following effects.
(1) Reducing friction and wear, (2) Dissipating frictional heat, (3) Extending bearing life, (4) Rust prevention, (5) Preventing entry of foreign matter.
In order to exert these effects in the lubrication of the bearing, the use of a lubrication method suitable for the conditions of use, selection of a good quality lubricant, removal of dust in the lubricant, intrusion of foreign matter from the outside of the bearing and lubricant It is necessary to design an appropriate sealing structure to prevent leakage.
一般に工作機械の主軸支持に用いる軸受の潤滑では、攪拌による発熱をできるだけ小さくするために、非常に少ない量の潤滑油が用いられる。図11に、軸受の潤滑に用いられる油量と、摩擦損失および軸受温度との関係のグラフを示す。軸受の潤滑方法には、グリース潤滑、オイルミスト潤滑、エアオイル潤滑、ジェット潤滑などがあり、要求機能にあった適切な潤滑方法が選択される。 Generally, in lubricating a bearing used for supporting a spindle of a machine tool, a very small amount of lubricating oil is used in order to minimize heat generation by stirring. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amount of oil used for bearing lubrication, friction loss, and bearing temperature. The bearing lubrication method includes grease lubrication, oil mist lubrication, air oil lubrication, jet lubrication, and the like, and an appropriate lubrication method suitable for the required function is selected.
このうちグリース潤滑(図11の油量領域IIとなる)は、外部潤滑装置が不要であり、主軸支持用の軸受に適用した場合、主軸回りの構造を簡素にできる。加えて、初期に封入される少量のグリースで潤滑できることから、環境汚染の原因となるオイルミストの発生も極めて少なくできる。そのため、主軸支持用軸受などの潤滑では、グリース潤滑が最も一般的に使用されている。グリース潤滑を用いた転がり軸受として、外輪の内周面にグリース溜まりを設けたものも提案されている(例えば特許文献1)。
上記したように、主軸支持用の軸受にグリース潤滑を適用した場合、主軸構造の簡素化に有利であるだけでなく、オイルミストの発生も極めて少ないことから環境負荷軽減に寄与できる。また、運転に伴い発生する音も他の潤滑方法に比べて小さいので、周辺環境へ与える影響も低い。 As described above, when grease lubrication is applied to the bearing for supporting the main shaft, it is not only advantageous for simplification of the main shaft structure, but also the generation of oil mist is extremely small, which can contribute to reducing the environmental load. In addition, since the sound generated during operation is small compared to other lubrication methods, the influence on the surrounding environment is low.
しかし、工作機械の主軸支持用軸受などの高速用途にグリース潤滑を使用する場合、発熱や摩耗によるグリースの劣化、つまり潤滑寿命が重要となる。そのため、グリース潤滑を適用できる主軸回転の速度範囲には制約がある。グリース潤滑を用いて主軸回転の高速化を図るには、グリース劣化を抑制(発熱や摩擦の低減)すると共に、より多くのグリースを軸受内部に保持することが必要となる。 However, when grease lubrication is used for high-speed applications such as spindle support bearings for machine tools, grease deterioration due to heat generation or wear, that is, lubrication life is important. Therefore, there is a limitation on the speed range of the spindle rotation to which grease lubrication can be applied. In order to increase the rotation speed of the spindle using grease lubrication, it is necessary to suppress grease deterioration (reducing heat generation and friction) and to hold more grease inside the bearing.
ところが、従来、転がり軸受においては、図12(A)のように保持器15の幅方向の両端の内径を、幅方向の中央の内径より大きな寸法としたり、図12(B)のように保持器15の内径を幅方向の全域にわたって同一の寸法としているので、軸受内部へグリースGを十分保持できていない。これは、軸受の回転に伴って保持器15に遠心力が作用するため、保持器15の内径面に付着したグリースGは中央部から端部に向かって移動するが、上記した保持器内径寸法のため、グリースGが保持器15のポケット16に保持される転動体14の近傍に保持され難いからである。
However, in a conventional rolling bearing, the inner diameter at both ends in the width direction of the
この発明の目的は、高速用途におけるグリース潤滑の信頼性を高めることができる転がり軸受用保持器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rolling bearing cage capable of improving the reliability of grease lubrication in high-speed applications.
この発明の転がり軸受用保持器は、リング状の保持器の円周方向複数箇所における幅方向の中間に、転動体を保持するポケットを有し、グリース潤滑の転がり軸受に用いられる保持器において、保持器の幅方向の両端の内径が、幅方向の中央の内径よりも小さな寸法であることを特徴とする。この転がり軸受用保持器はアンギュラ玉軸受に用いられるものであっても良い。
この構成によると、軸受の運転に伴ってグリースに遠心力が作用して、保持器内径面に付着したグリースが中央部から端部に向かって移動しても、保持器の両端の内径が小さいため、グリースは保持器内径面の端部または中央部付近で保持される。その結果、従来の保持器の場合に比べて、転動体の近傍に多くのグリースが存在できることとなり、高速用途における潤滑の信頼性を高めることができる。
The cage for a rolling bearing according to the present invention has a pocket for holding a rolling element in the middle of the width direction at a plurality of locations in the circumferential direction of the ring-shaped cage, and is used in a grease lubricated rolling bearing. The inner diameter at both ends in the width direction of the cage is smaller than the inner diameter at the center in the width direction. This rolling bearing retainer may be used for an angular ball bearing.
According to this configuration, even if the grease acts on the grease with the operation of the bearing and the grease adhered to the inner diameter surface of the cage moves from the central portion toward the end portion, the inner diameters at both ends of the cage are small. Therefore, the grease is held near the end or the center of the inner diameter surface of the cage. As a result, more grease can be present near the rolling elements than in the case of the conventional cage, and the reliability of lubrication in high-speed applications can be improved.
この発明において、保持器の内周面が、それぞれ円筒面状とされた中央内周面部分、およびこの中央内周面部分に段差をもって隣接する両側の端部内周面部分からなり、中央内周面部分は、前記ポケットの幅よりも広いものとしても良い。
この構成の場合、保持器の端部内周面部分が段差を持って小径となっているため、運転に伴ってグリースに遠心力が作用し、保持器内径面のグリースが中央部から端部に向かって移動しても、前記端部内周面部分の付近で中央内周面部分にグリースが確実に保持される。
In this invention, the inner peripheral surface of the cage is composed of a central inner peripheral surface portion each having a cylindrical surface shape, and end inner peripheral surface portions on both sides adjacent to the central inner peripheral surface portion with a step, The surface portion may be wider than the width of the pocket.
In this configuration, since the inner peripheral surface of the cage has a small diameter with a step, centrifugal force acts on the grease during operation, and the grease on the cage inner surface moves from the center to the end. Even when moving toward the end, the grease is reliably held on the central inner peripheral surface portion in the vicinity of the end inner peripheral surface portion.
この発明において、保持器の内周面が、幅方向の中央が最も大径となる断面山形の傾斜面からなるものとしても良い。
この構成の場合、運転に伴ってグリースに遠心力が作用しても、内径面に付着したグリースは中央部近傍で保持される。その結果、転動体近傍にはより多くのグリースが存在することができるため、高速用途における潤滑の信頼性をより高めることができる。
In the present invention, the inner peripheral surface of the cage may be formed of an inclined surface having a mountain-shaped cross section having the largest diameter in the center in the width direction.
In the case of this configuration, even if a centrifugal force acts on the grease during operation, the grease attached to the inner diameter surface is held near the center. As a result, more grease can be present in the vicinity of the rolling elements, so that the reliability of lubrication in high-speed applications can be further increased.
この発明において、前記のように段差を持つ中央内周面部分および端部内周面部分を設けた場合に、これら中央内周面部分と端部内周面部分の間に円周溝を設けても良い。
上記のように円周溝が設けられていると、この円周溝によってグリースの保持空間が拡張されることになる。そのため、保持器内周面に付着したグリースがより多く中央部付近で保持され、高速用途における潤滑の信頼性がより高まる。
In the present invention, when the central inner peripheral surface portion having the step and the end inner peripheral surface portion are provided as described above, a circumferential groove may be provided between the central inner peripheral surface portion and the end inner peripheral surface portion. good.
When the circumferential groove is provided as described above, the grease holding space is expanded by the circumferential groove. Therefore, more grease adhered to the inner peripheral surface of the cage is retained near the center, and the reliability of lubrication in high-speed applications is further increased.
この発明において、前記転がり軸受用保持器が密封形の軸受で使用されるものであっても良い。
密封形の軸受では、運転によって攪拌されたグリースを、シールが軸受内部に保持する働きを持つので、保持器の構造と相まって、転動体の近傍におけるグリースの保持性をより高めることができる。
In the present invention, the rolling bearing cage may be used in a sealed bearing.
In the sealed bearing, the grease that has been agitated by the operation has a function of holding the seal inside the bearing, so that the retention of the grease in the vicinity of the rolling elements can be further improved in combination with the structure of the cage.
この発明の転がり軸受用保持器は、リング状の保持器の円周方向複数箇所における幅方向の中間に、転動体を保持するポケットを有し、グリース潤滑の転がり軸受に用いられる保持器において、保持器の幅方向の両端の内径を、幅方向の中央の内径よりも小さな寸法としたため、高速用途におけるグリース潤滑の信頼性を高めることができる。 The cage for a rolling bearing according to the present invention has a pocket for holding a rolling element in the middle of the width direction at a plurality of locations in the circumferential direction of the ring-shaped cage, and is used in a grease lubricated rolling bearing. Since the inner diameter at both ends in the width direction of the cage is smaller than the inner diameter at the center in the width direction, the reliability of grease lubrication in high-speed applications can be improved.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。図1は、この実施形態の保持器を用いた転がり軸受の断面図を示す。この転がり軸受1は、内輪2および外輪3と、これら内外輪2,3の軌道面2a,3a間に介在させた複数の転動体4と、これら複数の転動体4を保持するリング状の保持器5とでなる。この転がり軸受1は、グリース潤滑のアンギュラ玉軸受であり、転動体4がボールからなる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a rolling bearing using the cage of this embodiment. The rolling bearing 1 includes an
保持器5は、図2に示すように、円周方向の複数箇所に転動体4を保持するポケット6を有する。ポケット6は、保持器5の幅方向の中間の位置に設けられている。保持器5の幅方向の両端の内径d1は、幅方向の中央の内径d2よりも小さい寸法(d1<d2)とされている。すなわち、保持器5の内周面は、それぞれ円筒面状とされた中央内周面部分5aと、この中央内周面部分5aに段差をもって隣接する両側の端部内周面部分5b,5bとからなり、端部内周面部分5bの内径寸法がd1、中央内周面分5aの内径寸法がd2とされている。中央内周面部分5aは、ポケット6の幅よりも広い幅とされている。なお、保持器5の材質や案内形式は限定されない。
As shown in FIG. 2, the
この構成の保持器5を備えた転がり軸受1によると、グリース潤滑で使用した場合、運転に伴って保持器5に遠心力が作用して、図3のように保持器内径面に付着したグリースGが中央部から端部に向かって移動しても、中央内周面部分5aに対して両側の端部内周面部分5bは段差をなすように内径d1が小さくされているので、グリースGは保持器内径面の端部もしくは中央部付近で保持される。また、中央内周面部分5aは、ポケット6の幅よりも広いものとされているので、従来の保持器15(図12)の場合に比べて、転動体4の近傍に多くのグリースGが存在できることとなり、高速用途における潤滑の信頼性が高まる。
According to the rolling bearing 1 having the
この発明の他の実施形態を図4および図5に示す。図4は転がり軸受の断面図を示す。この転がり軸受1Aは、図1の転がり軸受1と同様のアンギュラ玉軸受であるが、図5のように、保持器5の内周面は、幅方向の中央が最も大径となる断面山形の傾斜面5cとされている。その他の構成は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
Another embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 4 shows a sectional view of the rolling bearing. This rolling
この実施形態の場合、運転に伴ってグリースに遠心力が作用しても、内径面に付着したグリースは中央部近傍で保持される。その結果、転動体近傍にはより多くのグリースが存在することができるため、高速用途における潤滑の信頼性を高めることができる。 In the case of this embodiment, even if a centrifugal force acts on the grease during operation, the grease adhering to the inner surface is held near the center. As a result, more grease can be present in the vicinity of the rolling elements, thereby improving the reliability of lubrication in high-speed applications.
この発明のさらに他の実施形態を図6および図7に示す。図6は転がり軸受の断面図を示す。この転がり軸受1Bは図4の転がり軸受1Aと同様のアンギュラ玉軸受であるが、保持器5の内周面は、図7のように幅方向の中央が最も大径となる断面が円弧状の山形となった傾斜面5dとされている。その他の構成は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
Yet another embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 6 shows a sectional view of the rolling bearing. This rolling bearing 1B is an angular ball bearing similar to the rolling
この実施形態の場合も、保持器5に遠心力が作用すると、保持器内周面が断面山形の傾斜面5dとされているので、保持器内周面に付着したグリースGは中央部付近で保持されることになり、高速用途における潤滑の信頼性が高まる。
Also in this embodiment, when a centrifugal force acts on the
この発明のさらに他の実施形態を図8および図9に示す。図8は転がり軸受の断面図を示す。この転がり軸受1Cは、図1の転がり軸受1と同様のアンギュラ玉軸受であるが、図9のように保持器5の内周面が形成されている。この保持器内径面は、それぞれ円筒面状とされた中央内周面部分5aと、この中央内周面部分5aに段差をもって隣接する両側の端部内周面部分5b,5bと、中央内周面部分5aと端部内周面部分5bの間に設けた円周溝5eとからなる。端部内周面部分5bの内径寸法d1が、中央内周面分5aの内径寸法d2より小さくされていることは、図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
Still another embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 8 shows a sectional view of the rolling bearing. This rolling bearing 1C is an angular ball bearing similar to the rolling bearing 1 of FIG. 1, but the inner peripheral surface of the
この実施形態の場合には、中央内周面部分5aと端部内周面部分5bの間に設けた円周溝5eによってグリースGの保持空間が拡張されることになる。そのため、保持器5の内周面に付着したグリースGが、より多く中央部付近で保持され、高速用途における潤滑の信頼性がより高まる。
In the case of this embodiment, the holding space for the grease G is expanded by the
なお、以上の各実施形態では、保持器5の断面形状を幅方向に左右対称なものとしているが、これに限らず、例えば左半部の断面形状を図2のようにし、右半部の断面形状を図5のようにした左右非対称なものであっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, the cross-sectional shape of the
この発明のさらに他の実施形態を図10に示す。この実施形態の保持器を用いた転がり軸受1Dは、図1の転がり軸受1と同様のアンギュラ玉軸受であるが、この場合はシール付きとされている。すなわち、この転がり軸受1Dは、内外輪2,3間の空間の両端をシール7で密封した密封形とされている。保持器5の内周面が、それぞれ円筒面状とされた中央内周面部分5aと、この中央内周面部分5aに段差をもって隣接する両側の端部内周面部分5b,5bとからなり、端部内周面部分5bの内径寸法がd1、中央内周面分5aの内径寸法がd2とされていること、および中央内周面部分5aがポケット6の幅よりも広いものとされていることは図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
Yet another embodiment of the present invention is shown in FIG. The rolling
この実施形態の場合、運転によって攪拌されたグリースを、シール7が軸受内部に保持する働きを持つので、保持器5の構造と相まって、転動体4の近傍におけるグリースの保持性をより高めることができる。
In the case of this embodiment, since the
なお、上記各実施形態では、この発明の保持器をアンギュラ玉軸受に適用した場合を示したが、これに限らず深溝玉軸受やころ軸受に適用した場合でも、上記と同様にグリースの保持性を向上させることができる。 In each of the above embodiments, the cage of the present invention is applied to an angular ball bearing. However, the present invention is not limited to this, and even when applied to a deep groove ball bearing or a roller bearing, the grease retainability is the same as described above. Can be improved.
1,1A〜1D…転がり軸受
4…転動体
5…保持器
5a…中央内周面部分
5b…端部内周面部分
5c,5d…傾斜面
5e…円周溝
6…ポケット
7…シール
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