JP2007309351A

JP2007309351A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2007309351A
Application number: JP2006136501A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Kosugi; 太小杉
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】高い支持剛性とコンパクトな設計で、スムーズな軸方向移動を許容して、回転軸の自由側を支持できる転がり軸受を提供することである。
【解決手段】ハウジング２に内嵌されたアンギュラ玉軸受５の外輪５ｂの外径面に、潤滑性樹脂組成物７の皮膜を被覆することにより、摺動抵抗の小さい潤滑性樹脂組成物７の皮膜を介して、外輪５ｂの外径面とハウジング２の内径面とを面接触させ、高い支持剛性とコンパクトな設計で、スムーズな軸方向移動を許容して、工作機械の主軸１の自由側を支持できるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、転がり軸受に関し、特に、ハウジングに対して軸方向へ移動可能に回転軸を支持する転がり軸受に関する。

例えば、回転する工作機械の主軸を両端側で支持する転がり軸受は、駆動モータや軸受部等での発熱に起因する主軸の軸方向での熱膨張を許容するために、主軸の一端側を固定側、他端側を自由側とし、固定側を支持する転がり軸受のみがハウジングに軸方向を固定され、自由側を支持する転がり軸受は、ハウジングに対して軸方向へ移動可能とされる。

このように、ハウジングに対して軸方向へ移動可能に回転軸の自由側を支持する転がり軸受は、通常、その外輪が直接、または軸受箱等を介してハウジング側に隙間嵌めで内嵌され、ハウジングに対して軸方向へ移動可能とされている。また、ハウジングと軸受箱との間に複数の鋼球を介在させ、これらの鋼球の転がりによって、ハウジングに対して軸受箱を軸方向へ移動可能としたものもある（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−２７８３１１号公報

上述した外輪または軸受箱をハウジング側に隙間嵌めで内嵌した回転軸の自由側を支持する従来の転がり軸受は、回転軸は軸方向のみでなく径方向にも熱膨張するので、隙間嵌めの隙間が閉塞されて、軸方向へのスムーズな移動が阻害される問題がある。このような隙間の閉塞を防止するためには、隙間嵌めの隙間を大きくすればよいが、回転軸の振れが大きくなり、工作機械の主軸を支持する場合は、加工精度の低下を来たす。

特許文献１に記載されたもののように、ハウジングと軸受箱との間に複数の鋼球を介在させる手段は、各鋼球がハウジングや軸受箱と点接触するので、回転軸の支持剛性が低下し、工作機械の主軸を支持する場合は、加工精度の低下を来たす。また、この鋼球を介在させる手段は、軸受部のコンパクトな設計を阻害するとともに、高価なものとなる問題もある。

そこで、本発明の課題は、高い支持剛性とコンパクトな設計で、スムーズな軸方向移動を許容して、回転軸の自由側を支持できる転がり軸受を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の間に複数の転動体が配列され、前記内輪側が回転軸側に外嵌固定され、前記外輪側がハウジング側に軸方向へ移動可能に内嵌されて、前記回転軸を支持する転がり軸受において、前記ハウジング側に内嵌される外輪側の外径面、または前記外輪側が内嵌されるハウジング側の内径面に、潤滑性樹脂組成物の皮膜を被覆、または潤滑性樹脂組成物の環状成形体を嵌合した構成を採用した。

すなわち、ハウジング側に内嵌される外輪側の外径面、または外輪側が内嵌されるハウジング側の内径面に、潤滑性樹脂組成物の皮膜を被覆、または潤滑性樹脂組成物の環状成形体を嵌合することにより、摺動抵抗の小さい潤滑性樹脂組成物の皮膜または環状成形体を介して、外輪側の外径面とハウジング側の内径面とを面接触させ、高い支持剛性とコンパクトな設計で、スムーズな軸方向移動を許容して、回転軸の自由側を支持できるようにした。

前記潤滑性樹脂組成物の主成分となる樹脂としては、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等を用いることができる。また、これらの樹脂に配合される潤滑成分は、液状、ゲル状、固体状、粉末状の潤滑性付与成分であればよく、具体的には、四フッ化エチレン樹脂、二硫化モリブデン、黒鉛等の固体潤滑剤、液体の潤滑油、グリース等が挙げられる。

前記回転軸を工作機械の主軸とすることにより、工作機械の安定した加工と優れた加工精度を確保することができる。

前記転がり軸受はアンギュラ玉軸受とすることができる。

本発明の転がり軸受は、ハウジング側に内嵌される外輪側の外径面、または外輪側が内嵌されるハウジング側の内径面に、潤滑性樹脂組成物の皮膜を被覆、または潤滑性樹脂組成物の環状成形体を嵌合したので、摺動抵抗の小さい潤滑性樹脂組成物の皮膜または環状成形体を介して、外輪側の外径面とハウジング側の内径面とを面接触させ、高い支持剛性とコンパクトな設計で、スムーズな軸方向移動を許容して、回転軸の自由側を支持することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受で自由側を支持された工作機械の主軸１を示す。この主軸１は左端側がワーク等を支持するワークサイドとされ、ハウジング２の内径面に固定されたステータ３ａと、主軸１に取り付けられたロータ３ｂとで構成されるモータ３によって回転駆動されるようになっており、ワークサイドが固定側とされて、２対のアンギュラ玉軸受４で支持され、モータ３の後面の右端側が自由側とされて、１対のアンギュラ玉軸受５で支持されている。

図２に示すように、前記主軸１の自由側を支持する１対のアンギュラ玉軸受５は、それぞれ主軸１に外嵌された内輪５ａと、ハウジング２に内嵌された外輪５ｂとの間に複数の転動体としてのボール５ｃを配列したものであり、両外輪５ｂのカウンタボアを外側に向けた背面組合わせとされている。

前記主軸１に外嵌された両内輪５ａは、主軸１の段差部１ａと止めリング６との間で軸方向を固定されている。また、ハウジング２に内嵌された両外輪５ｂの外径面は、ポリエーテルイミド樹脂に四フッ化エチレン樹脂を配合した潤滑性樹脂組成物７の皮膜で被覆され、隙間のない中間嵌めでハウジング２に内嵌されている。

実施例として、上述した両外輪の外径面を潤滑性樹脂組成物の皮膜で被覆した１対のアンギュラ玉軸受を回転軸に取り付け、これらの外輪の外径面を中間嵌めで筒状のハウジング部材に内嵌して、外輪の外径を１μｍ膨張させた状態で、回転軸のハウジング部材に対する引き抜き抵抗を測定する引き抜き試験を行った。比較例として、両外輪の外径面を皮膜で被覆しない場合の引き抜き試験も行った。１対のアンギュラ玉軸受の寸法は、外径１１０ｍｍ、内径７０ｍｍ、幅４０ｍｍとし、外輪とハウジング部材の材質は高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２とした。

前記外輪の外径を１μｍ膨張させたときの外輪の外径面とハウジング部材の内径面の接触面圧は約０．３ＭＰａであり、比較例のものの引き抜き抵抗が３０ｋｇｆ程度であったのに対して、実施例のものの引き抜き抵抗は１０ｋｇｆ以下であった。引き抜き抵抗、すなわち外輪の外径面とハウジング部材の内径面との摺動抵抗が１０ｋｇｆ以下であれば、外輪はハウジング部材に対して、十分に軸方向へ移動可能であり、本願発明に係る転がり軸受は、スムーズな軸方向移動を許容して回転軸の自由端を支持できることが確認された。

上述した実施形態では、回転軸の自由端を支持する転がり軸受をアンギュラ玉軸受とし、外輪の外径面を潤滑性樹脂組成物の皮膜で被覆したが、外輪側の軸受箱等の外径面を皮膜で被覆してもよく、皮膜の被覆の替りに、潤滑性樹脂組成物の環状成形体を嵌合してもよい。また、外輪側が内嵌されるハウジング側の内径面にこれらの皮膜を被覆したり、環状成形体を嵌合してもよい。さらに、潤滑性樹脂組成物は実施形態のポリエーテルイミド樹脂に四フッ化エチレン樹脂を配合したものに限定されることはなく、転がり軸受もアンギュラ玉軸受に限定されることはない。

本発明に係る転がり軸受で自由側を支持した工作機械の主軸を示す縦断面図図１の主軸の自由側を支持する転がり軸受を拡大して示す縦断面図

符号の説明

１主軸
１ａ段差部
２ハウジング
３モータ
３ａステータ
３ｂロータ
４、５アンギュラ玉軸受
５ａ内輪
５ｂ外輪
５ｃボール
６止めリング
７潤滑性樹脂組成物

Claims

内輪と外輪の間に複数の転動体が配列され、前記内輪側が回転軸側に外嵌固定され、前記外輪側がハウジング側に軸方向へ移動可能に内嵌されて、前記回転軸を支持する転がり軸受において、前記ハウジング側に内嵌される外輪側の外径面、または前記外輪側が内嵌されるハウジング側の内径面に、潤滑性樹脂組成物の皮膜を被覆、または潤滑性樹脂組成物の環状成形体を嵌合したことを特徴とする転がり軸受。
前記回転軸が工作機械の主軸である請求項１に記載の転がり軸受。
前記転がり軸受がアンギュラ玉軸受である請求項２に記載の転がり軸受。