JP6515026B2 - Ball bearing, motor and spindle device using it - Google Patents

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Description

本発明は、玉軸受、それを用いたモータ及び主軸装置に関し、より詳細には、一般産業機械や工作機械等に使用される駆動モータや、工作機械の主軸装置等、高速回転する部位に適用される玉軸受、それを用いたモータ及び主軸装置に関する。   The present invention relates to a ball bearing, a motor using the same, and a spindle apparatus, and more specifically, to a part that rotates at high speed, such as a drive motor used for general industrial machines and machine tools, and a spindle apparatus for machine tools. Ball bearing, a motor using the same, and a spindle device.

高速モータや、工作機械の主軸を支持する転がり軸受を潤滑する従来の潤滑法としては、潤滑剤の攪拌抵抗を低減させて温度上昇を抑えるため、グリース潤滑やオイルエア・オイルミスト潤滑等の微量潤滑法が採用されている。オイルエア・オイルミスト潤滑は、グリース潤滑と比較して高速回転での耐焼付き性は向上するものの、給排油機構が複雑でありコストの増大、ノズルから軸受に向けて噴出させる空気の風切音による騒音発生、排油穴やラビリンス部からの使用後の潤滑油流出に対する配慮等が必要である。このため、近年、外部に潤滑剤が放出されないグリース潤滑によって、高速モータや、高速回転する主軸を支持する転がり軸受の要求が強まっている。   As a conventional lubrication method for lubricating rolling bearings that support high-speed motors and spindles of machine tools, small amounts of lubrication such as grease lubrication and oil air / oil mist lubrication are used to reduce the stirring resistance of the lubricant and suppress temperature rise. The law is adopted. Oil-air / oil-mist lubrication improves seizure resistance at high-speed rotation compared to grease lubrication, but the oil supply and drainage mechanism is complicated and the cost increases, and the wind noise of air blown from the nozzle toward the bearing It is necessary to take into consideration the noise generation due to the oil and the outflow of lubricating oil after use from the oil drainage hole and the labyrinth part. For this reason, in recent years, the demand for a high-speed motor and a rolling bearing for supporting a main shaft rotating at high speed has been intensified by grease lubrication in which a lubricant is not released to the outside.

一方、グリース潤滑では、軸受内に充填したグリースは、使用に伴って消費され、或いは軸受両端の開口部から徐々に流出して、オイルエア・オイルミスト潤滑と比較して軸受寿命が短くなる傾向がある。また、潤滑剤は、玉と内外輪の転がり接触部以外に、玉と保持器ポケット内部での接触部にも供給する必要があるが、高速回転の場合、ポケット内部のグリースは、遠心力の作用により、外輪側に移動しやすくポケット内のグリースが不足しやすくなる。以上の理由から、高速回転では、グリース寿命も低下する傾向がある。
特に、工作機械の主軸においては、最近、高速での連続加工、急加減速運転でのサイクル加工も多く、グリース寿命が益々低下する傾向にある。 On the other hand, in grease lubrication, grease filled in the bearing tends to be consumed with use or gradually flow out from the openings at both ends of the bearing, resulting in a shorter bearing life as compared to oil air / oil mist lubrication. is there. In addition to the rolling contact between the ball and the inner and outer rings, the lubricant also needs to be supplied to the contact between the ball and the cage pocket, but in the case of high speed rotation, the grease inside the pocket is By the action, it is easy to move to the outer ring side, and the grease in the pocket tends to be insufficient. For the above reasons, the grease life also tends to decrease at high speed rotation.
In particular, in the spindle of machine tools, recently, there are many continuous machining at high speed and cycle machining in rapid acceleration / deceleration operation, and the grease life tends to be further reduced.

また、グリース潤滑では、グリースの消費、劣化が進んで、保持器と転動体、或いは保持器と外内輪案内面の潤滑油膜形成が不安定となったとき、すべり接触面の摩擦抵抗が変動して保持器の自励振動が発生し、異音の発生や回転精度が悪化する可能性があった。このような現象を防止するため、保持器が玉で案内される玉案内方式の合成樹脂製の保持器を用いると共に、ポケット内部にグリースを保持しやすい構成とした玉軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。   In grease lubrication, when grease consumption and deterioration progress and lubricant oil film formation on the cage and rolling element or cage and outer inner ring guide surface becomes unstable, the frictional resistance on the sliding contact surface fluctuates. As a result, the self-excited vibration of the cage may occur, and the generation of abnormal noise and the rotation accuracy may be deteriorated. In order to prevent such a phenomenon, a ball bearing has been proposed that uses a ball guide type synthetic resin cage in which the cage is guided by a ball and that easily holds grease inside the pocket ( See, for example, Patent Document 1).

また、特許文献２に記載の玉軸受では、ポケットが玉軸受の軸線方向側の面に凹部を有し、この凹部に潤滑剤をより多く含有し、玉が凹部の内面に接触せずにポケットに保持されるように構成して、保持器音の誘発を防止することが開示されている。
さらに、特許文献３に記載の玉軸受では、ポケットの中央部分の内面に、玉の転動面と接触しない非接触部を設け、非接触部と玉の転動面との間に潤滑剤を保持する。この結果、ポケットの内面と玉の転動面とが接触する接触部に作用する摩擦力を小さくし、保持器音の発生を低減している。 Moreover, in the ball bearing described in Patent Document 2, the pocket has a recess on the surface on the axial side of the ball bearing, the recess further contains a lubricant, and the ball is not in contact with the inner surface of the recess. It is disclosed to be configured to be held on to prevent the induction of holder noise.
Furthermore, in the ball bearing described in Patent Document 3, a non-contact portion not in contact with the rolling surface of the ball is provided on the inner surface of the central portion of the pocket, and a lubricant is provided between the non-contact portion and the rolling surface of the ball. Hold. As a result, the frictional force acting on the contact portion where the inner surface of the pocket and the rolling surface of the ball contact is reduced, and the generation of the cage noise is reduced.

特開２００３−４２１６０号公報JP 2003-42160 A 特開２００２−９８１５０号公報JP 2002-98150 A 特開２０００−３９０２４号公報JP 2000-39024 A

ところで、工作機械の主軸では、ｄｍｎ値（ｄｍ：転動体のピッチ円直径（ｍｍ）、ｎ：軸回転速度（ｍｉｎ−１））が１００万を超えるような領域で使用されることが、近年益々要求されている。このような領域で使用される主軸では、特許文献１に記載の玉案内方式の保持器を有する玉軸受を採用しても、保持器のポケットと玉とのすべり接触部で、潤滑油が枯渇し、自励振動が発生する可能性があり、グリース潤滑の耐久性に更なる改善が望まれていた。 By the way, in the main shaft of machine tools, it has recently been used in a region where dmn value (dm: diameter of pitch circle of rolling elements (mm), n: shaft rotational speed (min- 1 )) exceeds 1,000,000. More and more are required. In the main shaft used in such a region, even if a ball bearing having a ball guide type cage described in Patent Document 1 is adopted, the lubricating oil is exhausted at the sliding contact portion between the pocket and ball of the cage. As a result, self-excited vibration may occur, and further improvement in the durability of grease lubrication has been desired.

また、特許文献２に記載の玉軸受では、凹部の立ち上がり部で玉とエッジ接触する可能性があり、エッジ部での発熱や摩耗などの不具合が発生する虞がある。さらに、特許文献３に記載の玉軸受では、玉が接触する接触部は円筒形状ではなく、また、非接触部と玉の転動面との間に保持された潤滑剤は、非接触部よりも径方向内側での接触部に供給される量と、径方向外側での接触部に供給される量が異なるため、さらなる改善が望まれる。   Further, in the ball bearing described in Patent Document 2, there is a possibility that an edge contact is made with the ball at the rising portion of the recess, and there may be a problem such as heat generation or wear at the edge. Furthermore, in the ball bearing described in Patent Document 3, the contact portion in contact with the ball is not cylindrical, and the lubricant held between the non-contact portion and the rolling surface of the ball is not the non-contact portion. Further improvement is desired because the amount supplied to the radially inward contact portion and the amount supplied to the radially outward contact portion are different.

また、比重の小さなセラミック製の玉を採用し、高速回転時の玉に作用する遠心力を低減させて軸受の発熱を抑制し、グリースの熱的劣化を抑制する方法も提案されているが、このような対策を施しても、低発熱化には限界があり、保持器のポケットと玉とのすべり接触部近傍に潤滑油膜を確実に確保することができる方策が望まれていた。   In addition, a method has been proposed in which a ceramic ball with a small specific gravity is used to reduce the centrifugal force acting on the ball at high speed rotation to suppress the heat generation of the bearing and to suppress the thermal deterioration of the grease. Even if such measures are taken, there is a limit to reducing heat generation, and it is desirable to have a measure that can ensure a lubricating oil film in the vicinity of the sliding contact portion between the pocket of the cage and the ball.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポケット内部のグリースの保持性を高め、保持器のポケットと玉とのすべり接触部を確実に潤滑し、長寿命な玉軸受と、それを用いたモータ及び主軸装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to improve the retention of grease in the pocket, to reliably lubricate the sliding contact between the pocket of the cage and the ball, and to achieve a long life. A ball bearing, and a motor and a spindle device using the same.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 外輪と、内輪と、該外輪及び内輪間に配置される複数の玉と、該複数の玉をそれぞれ保持する複数のポケットを有する保持器と、を備える玉軸受であって、
前記保持器のポケットは、円筒面により形成される内面を有し、
前記円筒面により形成される内面には、前記玉が接触しない非接触領域に、凹部溝が形成され、
前記玉が前記凹部溝のエッジ部と接触せず、
前記保持器は玉案内方式であると共に、
前記ポケットの内径側端部の一部には、前記玉と接触して前記保持器の半径方向の移動を規制する凸部が突設して設けられ、
前記凹部溝が形成される非接触領域は、前記玉が接触する接触領域と前記凸部との間に形成され、
前記凹部溝は、前記非接触領域のうち、前記凸部から離れて形成され、且つ、
前記凹部溝は、前記保持器の内周面に開口せずに、前記ポケットの内面の円周方向全周に亘って形成されることを特徴とする玉軸受。
（２） グリースによって潤滑されることを特徴とする（１）に記載の玉軸受。
（３） 前記保持器は、軸方向両側の一対の環状部と、該一対の環状部を連結する複数の柱部と、を有し、前記ポケットの内面は円筒形状に形成され、
前記凹部溝は前記ポケットの円周方向に沿って形成されることを特徴とする（１）または（２）に記載の玉軸受。
（４） 前記保持器は、環状部と、該環状部から軸方向に延出する複数の柱部と、を有し、前記ポケットは軸方向一方を開口する円筒形状に形成され、
前記凹部溝は前記ポケットの円周方向に沿って形成されることを特徴とする（１）または（２）に記載の玉軸受。
（５） （１）〜（４）のいずれかに記載の玉軸受を用いたことを特徴とするモータ。
（６） （１）〜（４）のいずれかに記載の玉軸受を用いて、工作機械主軸を回転自在に支持することを特徴とする主軸装置。 The above object of the present invention is achieved by the following constitution.
(1) A ball bearing comprising: an outer ring; an inner ring; a plurality of balls disposed between the outer ring and the inner ring; and a cage having a plurality of pockets respectively holding the plurality of balls,
The pocket of the cage has an inner surface formed by a cylindrical surface,
On the inner surface formed by the cylindrical surface, a recessed groove is formed in a non-contact area where the ball does not contact,
The ball does not contact the edge of the recess groove,
The cage is a ball guide system, and
At a part of the inner diameter side end of the pocket, a protruding portion which contacts the ball and which restricts the radial movement of the cage is provided in a protruding manner.
The non-contact area in which the recess groove is formed is formed between the contact area where the ball contacts and the protrusion.
The recess groove is formed apart from the protrusion in the non-contact area , and
The ball bearing is characterized in that the recessed groove is formed over the entire circumferential direction of the inner surface of the pocket without being opened to the inner peripheral surface of the cage .
(2) The ball bearing according to (1), which is lubricated by grease.
(3) The cage has a pair of annular portions on both axial sides and a plurality of pillars connecting the pair of annular portions, and the inner surface of the pocket is formed in a cylindrical shape.
The ball bearing according to (1) or (2), wherein the recessed groove is formed along the circumferential direction of the pocket.
(4) The cage includes an annular portion and a plurality of pillars extending in the axial direction from the annular portion, and the pocket is formed in a cylindrical shape that opens in the axial direction,
The ball bearing according to (1) or (2), wherein the recessed groove is formed along the circumferential direction of the pocket.
(5) A motor characterized in that the ball bearing according to any one of (1) to (4) is used.
(6) A spindle device rotatably supporting a machine tool spindle by using the ball bearing according to any one of (1) to ( 4 ).

本発明の玉軸受によれば、保持器のポケットは、円筒面により形成される内面を有し、円筒面により形成される内面には、玉が接触しない非接触領域に、凹部溝が形成され、玉が凹部溝のエッジ部と接触しない。また、保持器は玉案内方式であると共に、ポケットの内径側端部には、玉と接触して保持器の半径方向の移動を規制する凸部が突設して設けられ、凹部溝が形成される非接触領域は、玉が接触する接触領域と凸部との間に形成され、凹部溝は、非接触領域のうち、凸部から離れて形成される。従って、玉が接触しない非接触領域に形成された凹部溝に潤滑剤を溜めることができ、玉による凹部溝内の潤滑剤の掻き取りを防ぐと共に、凹部溝に溜まった潤滑剤によって玉とポケット間の適正な潤滑状態が良好に維持され、潤滑寿命の延長が可能となる。
また、保持器が玉軸受に組み込まれた状態で、玉とポケットとの間には、半径方向及び軸方向にある一定のすきまが保持されており、玉は、このすきまによって、ポケット内面のある限られた領域で接触する。この凹部溝は、玉が最大量動いた状態でも接触しない非接触領域に形成されているので、玉が凹部溝のエッジ部と接触することがなく、エッジ部との局部当たりが防止でき、エッジ部の発熱や摩耗などの不具合を防止できる。 According to the ball bearing of the present invention, the pocket of the cage has an inner surface formed by a cylindrical surface, and on the inner surface formed by the cylindrical surface, a recessed groove is formed in a non-contact area where the ball does not contact. , The ball does not contact the edge portion of the recess groove. In addition, the cage is a ball guiding system, and at the inner diameter side end of the pocket, a convex portion for contacting the ball and restricting the radial movement of the cage is provided in a protruding manner, and a recessed groove is formed The non-contact area to be formed is formed between the contact area where the ball contacts and the projection, and the recess groove is formed away from the projection of the non-contact area. Therefore, the lubricant can be stored in the recessed groove formed in the non-contact area where the balls do not contact, and the scraping of the lubricant in the recessed groove by the ball is prevented, and the lubricant accumulated in the recessed groove In the meantime, the proper lubrication state is well maintained, and the lubrication life can be extended.
Further, with the cage incorporated in the ball bearing, a certain radial and axial clearance is held between the ball and the pocket, and the ball has the inner surface of the pocket by this clearance. Contact in a limited area. This recessed groove is formed in the non-contact area where the ball does not contact even in the state of maximum movement, so that the ball does not contact the edge of the recessed groove, and local contact with the edge can be prevented. It is possible to prevent problems such as heat generation and wear of parts.

特に、グリース潤滑の場合には、凹部溝が形成される非接触領域が、玉が接触する接触領域より径方向内側に位置することで、遠心力作用によって凹部溝に保持されているグリースから徐々に排出される基油分が、玉とポケットとの接触部位に供給されるので、高速回転でのポケット内部における潤滑剤不足による軸受の損傷を防止できる。   In particular, in the case of grease lubrication, the non-contact area in which the concave groove is formed is positioned radially inward of the contact area where the ball contacts, thereby gradually removing grease held in the concave groove by the action of centrifugal force. Since the base oil to be discharged is supplied to the contact area between the ball and the pocket, damage to the bearing due to the lack of lubricant inside the pocket at high speed rotation can be prevented.

本発明の一実施形態に係る玉軸受の断面図である。It is a sectional view of a ball bearing concerning one embodiment of the present invention. （ａ）は、図１における保持器の部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う部分断面図である。(A) is a partial top view of the holder | retainer in FIG. 1, (b) is a fragmentary sectional view in alignment with the II-II line in (a). （ａ）は、静止時における軌道輪と玉の接触位置を示す図であり、（ｂ）は、回転時における軌道輪と玉の接触位置を示す断面図である。(A) is a figure which shows the contact position of the bearing ring and ball at the time of stillness, (b) is sectional drawing which shows the contact position of the bearing ring and ball at the time of rotation. 保持器の第１変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the 1st modification of a holder. 保持器の第２変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the 2nd modification of a holder. 保持器の第３変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the 3rd modification of a holder. （ａ）は、保持器の第４変形例を示す断面図であり、（ｂ）は、保持器の部分平面図であり、（ｃ）は、保持器の部分断面図である。(A) is sectional drawing which shows the 4th modification of a holder, (b) is a partial top view of a holder, (c) is a fragmentary sectional view of a holder. 保持器の第５変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 5th modification of a holder.

以下、本発明に係る玉軸受の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a ball bearing according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１及び図２に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に配設された複数の玉１３と、該玉１３をポケット１５内に転動自在に保持して外輪１１と内輪１２の間に配置されたもみ抜き保持器１４と、を備える。また、アンギュラ玉軸受１０の内部空間には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the angular ball bearing 10 of this embodiment includes an outer ring 11 having an outer ring raceway surface 11a on the inner peripheral surface, an inner ring 12 having an inner ring raceway surface 12a on the outer peripheral surface, and an outer ring raceway surface A plurality of balls 13 rollably disposed between the inner ring raceway surface 12a and the inner ring raceway surface 12a A machined cage 14 is provided. Further, in the inner space of the angular ball bearing 10, grease as a lubricant is enclosed.

外輪１１の内周面には、外輪軌道面１１ａの一方の側方に肩部１１ｂが形成されている。また、内輪１２の外周面には、玉１３を中心として肩部１１ｂと軸方向対称位置に肩部１２ｂが形成されている。アンギュラ玉軸受１０は、静止時において接触角αを有しており、ラジアル荷重及びスラスト荷重を負荷する。また、外輪１１と内輪１２の両側面の開口部には、芯金がゴム等の弾性体によって覆われて環状に形成されたシール部材１６が装着され、内部からのグリース流出が防止されている。   A shoulder portion 11 b is formed on one side of the outer ring raceway surface 11 a on the inner peripheral surface of the outer ring 11. Further, on the outer peripheral surface of the inner ring 12, a shoulder 12b is formed at a position axially symmetrical with the shoulder 11b with the ball 13 as a center. The angular contact ball bearing 10 has a contact angle α at rest and applies radial load and thrust load. In addition, a seal member 16 annularly formed by covering a core metal with an elastic body such as rubber is attached to the opening portions on both side surfaces of the outer ring 11 and the inner ring 12 to prevent grease from flowing from the inside. .

保持器１４は、合成樹脂製からなる玉案内保持器であり、図２に示すように、軸方向両
側の環状部２２ａ，２２ａと、これら環状部２２ａ，２２ａを連結する複数の柱部２３とを有し、これら環状部２２ａ，２２ａと隣接する柱部２３とで玉１３を転動自在に保持する複数のポケット１５を構成する。 The cage 14 is a ball guide cage made of synthetic resin, and as shown in FIG. 2, the annular portions 22a, 22a on both axial sides, and a plurality of column portions 23 connecting the annular portions 22a, 22a. , And the annular portions 22a and 22a and the adjacent column portion 23 constitute a plurality of pockets 15 for holding the ball 13 in a freely rolling manner.

保持器１４のポケット１５は、円筒面により形成される内面１５ａを有して、径方向に貫通する略円筒形状であり、その内径は玉１３の外径より僅かに大きく形成されている。   The pocket 15 of the cage 14 has an inner surface 15 a formed by a cylindrical surface, and has a substantially cylindrical shape penetrating in the radial direction, and the inner diameter thereof is formed slightly larger than the outer diameter of the ball 13.

さらに、保持器１４のポケット１５の内径側端部には、凸部２１がポケット１５の内側に向かって突設して設けられている。この凸部２１は、柱部２３からポケット１５内に円周方向に沿って突設している。図２（ａ）に示すように、ポケット１５内に突出する凸部２１の端縁部の形状は、半径方向から見て円弧状に形成されている。   Further, at the inner diameter side end of the pocket 15 of the cage 14, a convex portion 21 is provided so as to protrude toward the inside of the pocket 15. The convex portion 21 protrudes from the column portion 23 in the pocket 15 along the circumferential direction. As shown in FIG. 2A, the shape of the end edge portion of the convex portion 21 protruding into the pocket 15 is formed in an arc shape as viewed from the radial direction.

この凸部２１は、玉１３と接触して保持器１４の半径方向の移動を規制している。ポケット１５の内面１５ａと玉１３との間には、半径方向及び軸方向にある一定のすきまを保持しており、従って、ポケット１５の内面１５ａには、玉１３と保持器１４が半径方向に相対移動した際に玉１３が接触する接触領域１７が規定される。   The convex portion 21 contacts the ball 13 to restrict the radial movement of the cage 14. A certain radial and axial clearance is maintained between the inner surface 15a of the pocket 15 and the ball 13, so that on the inner surface 15a of the pocket 15, the ball 13 and the cage 14 are radially arranged. A contact area 17 with which the ball 13 contacts when moved relative to one another is defined.

また、接触領域１７より径方向内側、即ち、半径方向において接触領域１７と凸部２１との間には、円筒面により形成される内面に、玉１３が接触しない非接触領域１８が形成される。そして、この非接触領域１８には、ポケット１５の円周方向に沿って断面半円状の凹部溝２４が形成される。   In addition, a non-contact area 18 in which the ball 13 does not contact is formed on the inner surface formed by the cylindrical surface between the contact area 17 and the convex portion 21 inward in the radial direction from the contact area 17, that is, in the radial direction . In the non-contact area 18, a recessed groove 24 having a semicircular cross section is formed along the circumferential direction of the pocket 15.

保持器１４の合成樹脂材料としては、フェノール、ポリアミド６６やポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等を母材として使用することができる。更に、１０〜３０重量％の炭素繊維やアラミド繊維、或いは、１０〜４０重量％のガラス繊維を添加して強度を向上させることが好ましい。また、高速回転で使用するためには、炭素繊維やアラミド繊維がより好ましいが、使用条件に応じてガラス繊維を選択することもできる。炭素繊維やアラミド繊維の添加量が１０重量％より少ないと十分な強度が得られず、また、３０重量％より多いと成形性が劣化して外観も悪くなる。炭素繊維やアラミド繊維の添加量を２０〜３０重量％とすることにより、強度及び成形性が共に良好となり、更に好ましい。同様の理由により、ガラス繊維も１０〜４０重量％の添加量が好ましい。
なお、保持器１４は、合成樹脂材料のほか、鉄や銅合金などの金属材料であってもよい。 As a synthetic resin material of the cage 14, phenol, polyamide 66, polyamide 46, polyphenylene sulfide, thermoplastic polyimide, polyether ether ketone, etc. can be used as a base material. Furthermore, it is preferable to improve strength by adding 10 to 30% by weight of carbon fiber or aramid fiber or 10 to 40% by weight of glass fiber. Moreover, in order to use by high speed rotation, although a carbon fiber and an aramid fiber are more preferable, glass fiber can also be selected according to use conditions. When the amount of carbon fiber or aramid fiber added is less than 10% by weight, sufficient strength can not be obtained, and when it is more than 30% by weight, the formability deteriorates and the appearance also deteriorates. By setting the addition amount of carbon fiber or aramid fiber to 20 to 30% by weight, both strength and moldability become good, which is more preferable. For the same reason, the addition amount of 10 to 40% by weight of glass fiber is also preferable.
In addition to the synthetic resin material, the retainer 14 may be a metal material such as iron or copper alloy.

このような保持器１４は種々の方法で製作可能であり、例えば、すべて切削加工により製作してもよく、或いは、射出成形後に凹部溝２４のみを切削加工して製作、また、すべて射出成形により製作することもできる。   Such a holder 14 can be manufactured by various methods, for example, may be manufactured entirely by cutting, or may be manufactured by cutting only the recessed groove 24 after injection molding, or all by injection molding It can also be made.

このように構成されるアンギュラ玉軸受１０は、内部にグリースを封入した後、グリースが玉１３とポケット１５とのすべり接触部や、玉１３と外内輪１１、１２の軌道面１１ａ、１２ａとの転がり接触部等、潤滑を要する部分に行き渡るように、運転初期に徐々に回転数を上げる、所謂ならし運転を行なう。これにより、玉１３に付着したグリースが、凸部２１で掻き取られた際に、凹部溝２４に入り込みやすいため、グリースを十分に凹部溝２４に保持することができる。   In the angular ball bearing 10 configured as described above, after grease is enclosed inside, the grease makes sliding contact with the ball 13 and the pocket 15, and the ball 13 and the raceway surfaces 11 a and 12 a of the outer inner rings 11 and 12. A so-called run-in operation is performed so as to gradually increase the number of rotations at the beginning of the operation so as to reach the rolling contact portion and other portions requiring lubrication. Thereby, when the grease adhering to the ball 13 is scraped off by the convex portion 21, the grease easily enters the recess groove 24, so that the grease can be sufficiently retained in the recess groove 24.

また、通常運転時において、グリースは、非接触領域１８に形成された凹部溝２４に溜めることができ、玉１３による凹部溝２４内のグリースの掻き取りを防ぐと共に、凹部溝２４に溜まったグリースによって玉１３とポケット１５間の適正な潤滑状態が良好に維持され、潤滑寿命の延長が可能となる。また、この凹部溝２４は、玉１３が最大量動いた状
態でも接触しない非接触領域１８に形成されているので、玉１３が凹部溝２４のエッジ部と接触することがなく、エッジ部との局部当たりが防止でき、エッジ部の発熱や摩耗などの不具合を防止できる。 Also, during normal operation, the grease can be stored in the recessed groove 24 formed in the non-contact area 18, preventing scraping of the grease in the recessed groove 24 by the balls 13 and the grease accumulated in the recessed groove 24. As a result, the proper lubrication between the ball 13 and the pocket 15 is well maintained, and the lubrication life can be extended. Further, since the recess groove 24 is formed in the non-contact area 18 which does not contact even when the ball 13 moves by the maximum amount, the ball 13 does not contact the edge portion of the recess groove 24 and Local contact can be prevented, and defects such as heat generation and wear at the edge can be prevented.

特に、グリース潤滑の場合には、凹部溝２４が形成される非接触領域１８が、玉１３が接触する接触領域１７より径方向内側に位置することで、遠心力作用によって凹部溝２４に保持されているグリースから徐々に排出される基油分が、玉１３とポケット１５との接触部位に供給されるので、高速回転でのポケット内部における潤滑剤不足による玉軸受１０の損傷を防止できる。   In particular, in the case of grease lubrication, the non-contact area 18 where the recessed groove 24 is formed is positioned radially inward of the contact area 17 where the ball 13 contacts, so that the recessed groove 24 is held by centrifugal action. Since the base oil which is gradually discharged from the grease is supplied to the contact site between the ball 13 and the pocket 15, damage to the ball bearing 10 due to a lack of lubricant inside the pocket at high speed rotation can be prevented.

さらに、凹部溝２４以外の余剰グリースは、いったん玉軸受１０内の周辺部に付着しても、全てのグリースが転がり接触部などのグリースを必要とする箇所に供給されるわけではなく、玉１３の近くなど、回転中心近傍に近いグリースのみが供給される。また、外輪など非回転部分に付着しているグリースは、転がり接触部に近いグリース表面の基油のみが潤滑に寄与する。反対に、内輪外周面に付着したグリースは、高速回転時の遠心力によりほとんどが離散してしまう可能性が大きい。   Furthermore, even if excess grease other than the recess groove 24 once adheres to the peripheral portion in the ball bearing 10, all the grease is not supplied to a place requiring grease such as a rolling contact portion, and the ball 13 Only grease close to the rotation center is supplied, such as near the. Moreover, as for the grease adhering to non-rotating parts, such as an outer ring | wheel, only the base oil of the grease surface close | similar to a rolling contact part contributes to a lubrication. On the contrary, most of the grease adhering to the outer peripheral surface of the inner ring is likely to be separated due to the centrifugal force at high speed rotation.

一方、本実施形態の凹部溝２４によって保持されたグリースは、そのほとんどが潤滑に寄与できる。しかも、保持器１４の公転中の遠心力効果で、グリース内の基油分が徐々にポケット内に染み出ることが可能である。   On the other hand, most of the grease held by the recess groove 24 of the present embodiment can contribute to the lubrication. Moreover, it is possible for the base oil component in the grease to seep out gradually into the pocket due to the centrifugal effect during revolution of the holder 14.

保持器１４の公転数は、通常、内輪回転の場合、内輪回転数の約４０％程度（逆に、外輪回転の場合、外輪回転数の約６０％程度）なので、遠心力によってグリースは振り飛ばされ難く、かつ、遠心力によるグリースからの基油分の染み出し量が適度な量となり、長期間にわたって基油分を転がり接触部、或いは、すべり接触部に供給することができる。   The number of revolutions of the cage 14 is usually about 40% of the inner ring rotational speed in the case of inner ring rotation (conversely, about 60% of the outer ring rotational speed in the case of outer ring rotation), grease is shaken off by centrifugal force In addition, the amount of base oil leached out from the grease due to centrifugal force is an appropriate amount, and the base oil can be supplied to the rolling contact portion or the sliding contact portion over a long period of time.

また、ｄｍｎ値が１００万を超えるような高速回転の場合には（特に、定圧予圧において）、図３に示すように、玉１３に作用する遠心力Ｆｃによって玉１３が外輪１１側に変位し、外輪１１との接触角αｅは軌道面１１ａの底寄りに（非回転時の接触角αより小さくなる方向）、また、内輪１２の接触角αｉは軌道面１２ａの肩部１２ｂ寄り（非回転軸の接触角αより大きくなる方向）に移動する。即ち、玉１３に作用する接触面圧が静止時の方向Ｑｉ，Ｑｅから回転時の方向Ｑ１ｉ，Ｑ１ｅに変化する。この場合、内輪１２側においては、内輪１２の肩部１２ｂなど、軸受端面側に多く付着しているグリースから基油の供給が容易となる一方、外輪１１側においては、玉１３が溝底寄りで接触しており、外輪１１の肩部１１ｂに付着しているグリースから離れる傾向となって、基油の供給がされ難くなる。しかしながら、本実施形態のように、非接触領域１８に凹部溝２４を設けたので、凹部溝２４に保持されたグリースから基油を染み出させ、遠心力により玉１３を介して外輪側に供給することができる。 In addition, in the case of high speed rotation where the dmn value exceeds 1,000,000 (especially at constant pressure preload), as shown in FIG. 3, the ball 13 is displaced to the outer ring 11 side by the centrifugal force Fc acting on the ball 13 The contact angle α e with the outer ring 11 is closer to the bottom of the raceway surface 11a (in the direction smaller than the non-rotational contact angle α), and the contact angle α i of the inner ring 12 is closer to the shoulder 12b of the raceway surface 12a ( It moves to the direction which becomes larger than the contact angle α of the non-rotation axis. That is, the contact surface pressure acting on the balls 13 is the direction Q i at rest, the direction Q 1i during rotation from Q e, changes in Q 1e. In this case, on the inner ring 12 side, the base oil can be easily supplied from the grease adhering to the bearing end face side, such as the shoulder 12b of the inner ring 12 more easily. On the outer ring 11 side, the ball 13 is closer to the groove bottom The base oil tends to be separated from the grease adhering to the shoulder 11 b of the outer ring 11, making it difficult to supply the base oil. However, since the recess groove 24 is provided in the non-contact area 18 as in the present embodiment, the base oil is exuded from the grease held in the recess groove 24 and supplied to the outer ring side via the ball 13 by centrifugal force. can do.

（第１変形例）
図４は、保持器の第１変形例を示す部分断面図である。この保持器１４ａでは、円筒面によって形成されるポケット１５の内面１５ａにおいて、非接触領域１８に、断面コの字状の凹部溝２４ａが円周方向に亘って形成されている。このような断面コの字状の凹部溝２４ａを形成することで、潤滑剤を保持する空間を広く確保することが可能となる。 (First modification)
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a first modified example of the cage. In the retainer 14a, a concave groove 24a having a U-shaped cross section is formed in the non-contact area 18 in the circumferential direction on the inner surface 15a of the pocket 15 formed by the cylindrical surface. By forming such a U-shaped recessed groove 24a in cross section, it is possible to secure a wide space for holding the lubricant.

（第２変形例）
図５は、保持器の第２変形例を示す部分断面図である。この保持器１４ｂでは、円筒面によって形成されるポケット１５の内面１５ａにおいて、非接触領域１８に、断面Ｖの字状の凹部溝２４ｂが円周方向に亘って形成されている。このような断面Ｖの字状の凹部溝２４ｂを形成することでも、潤滑剤の保持、及び転がり接触部やすべり接触部への潤滑剤
の供給が円滑となる。 (2nd modification)
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a second modified example of the cage. In the retainer 14b, a concave groove 24b having a V-shaped cross section is formed circumferentially in the non-contact area 18 on the inner surface 15a of the pocket 15 formed by the cylindrical surface. By forming such a V-shaped recessed groove 24b of the cross section V, the retention of the lubricant and the supply of the lubricant to the rolling contact portion and the sliding contact portion become smooth.

（第３変形例）
図６は、保持器の第３変形例を示す部分断面図である。この保持器１４ｃでは、円筒面によって形成されるポケット１５の内面１５ａにおいて、非接触領域１８に、開口部で狭く内部で幅の広がった断面略スプーン状の凹部溝２４ｃが円周方向に亘って形成されている。このような断面略スプーン状の凹部溝２４ｃを形成することで、高速回転時においても遠心力による基油分の流出が抑えられるなど、潤滑剤の保持性が向上し、遠心力での基油の離散に継続性を与えることができる。 (Third modification)
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a third modified example of the cage. In this cage 14c, on the inner surface 15a of the pocket 15 formed by the cylindrical surface, a recess-like groove 24c having a substantially spoon-like cross section which narrows at the opening and widens at the inside extends in the circumferential direction It is formed. By forming the grooved groove 24c having a spoon-like cross section as described above, the retention of the lubricant can be improved, for example, the outflow of the base oil due to the centrifugal force can be suppressed even at high speed rotation, and the base oil can be Continuity can be given to discreteness.

なお、凹部溝２４の断面形状は、上記実施形態及び各変形例に限定されるものでなく、任意の断面形状に形成可能である。
また、凹部溝２４は、全てのポケット１５に形成されることが潤滑する上で望ましいが、必要に応じて特定のポケット１５にのみ設けられても良い。
さらに、凹部溝２４は、ポケット１５の内面の円周方向全周に亘って形成されてもよいし、円周方向の特定の位相にのみ形成されてもよい。また、非接触領域１８内であれば、凹部溝２４は、円周方向に沿って形成されずに、例えば、半径方向に沿って形成されたものを円周方向に複数配置してもよい。 In addition, the cross-sectional shape of the recessed groove 24 is not limited to the said embodiment and each modification, It can form in arbitrary cross-sectional shape.
In addition, although it is desirable in terms of lubrication that the recessed groove 24 is formed in all the pockets 15, it may be provided only in specific pockets 15 as needed.
Furthermore, the recess grooves 24 may be formed over the entire circumferential direction of the inner surface of the pocket 15 or may be formed only in a specific phase in the circumferential direction. In addition, within the non-contact area 18, the recess grooves 24 may not be formed along the circumferential direction, and for example, a plurality of recessed grooves formed along the radial direction may be arranged in the circumferential direction.

（第４変形例）
図７（ａ）〜（ｃ）は、保持器の第４変形例を示す。この保持器１４ｄは、環状部２２ａと、環状部２２ａから軸方向に延出する複数の柱部２３と、を有し、ポケット１５は軸方向一方を開口する円筒形状に形成される冠型保持器である。また、この保持器１４ｄも、ポケット１５の内径側端部に凸部２１が突設して設けられ、玉１３の半径方向の移動を規制する玉案内方式の保持器である。
この保持器１４ｄにおいても、凹部溝２４は、円筒面を形成するポケット１５の内面１５ａの非接触領域１８に、ポケット１５の円周方向に沿って形成される。
従って、冠型保持器１４ｄにおいても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。 (4th modification)
FIGS. 7 (a) to 7 (c) show a fourth modification of the cage. The retainer 14d includes an annular portion 22a and a plurality of pillars 23 extending in the axial direction from the annular portion 22a, and the pocket 15 is formed in a cylindrical shape having one opening in the axial direction. It is Further, the retainer 14d is also a retainer of a ball guide type in which the convex portion 21 is provided to protrude on the inner diameter side end of the pocket 15 and restricts the movement of the ball 13 in the radial direction.
Also in this retainer 14d, the recess groove 24 is formed along the circumferential direction of the pocket 15 in the non-contact area 18 of the inner surface 15a of the pocket 15 forming the cylindrical surface.
Therefore, also in the crown type holder 14d, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

（第５変形例）
図８は、保持器の第５変形例を示す。この保持器１４ｅは、ポケット１５の個数を偶数（図８では、８個）とし、少なくとも一つおき（図８では、一つおきの４個）のポケット１５に円周方向等配で、ポケット１５の円周方向に沿う凹部溝２４が設けられている。 (5th modification)
FIG. 8 shows a fifth modification of the cage. In this retainer 14e, the number of pockets 15 is an even number (eight in FIG. 8), and the pockets 15 are circumferentially equidistant in at least every other (four in FIG. 8) pockets 15. A recessed groove 24 is provided along the circumferential direction of the 15.

このように凹部溝２４を少なくとも一つおきのポケット１５に設けることで、ポケット１５の柱部２３の円周方向最小肉厚を厚くすることができる。
例えば、アンギュラ玉軸受において、軸受負荷容量や軸受剛性を大きくしたい場合、玉数が多い仕様となり、ポケット１５の柱部２３の円周方向肉厚を薄くせざるを得ない。このような保持器で、柱部２３の両側のポケット１５に凹部溝２４を設けると、柱部２３の円周方向の肉厚が局部的に薄くなり、柱部２３の強度が低下することが懸念される。しかしながら、この変形例の構成では、柱部２３の両側のポケット１５に凹部溝２４が設けられることがなくなり、柱部２３の強度を確保することができる。 By providing recessed grooves 24 in at least every other pocket 15 as described above, the circumferential minimum thickness of the column portion 23 of the pocket 15 can be increased.
For example, in the case of an angular contact ball bearing, when it is desired to increase the bearing load capacity and the bearing rigidity, the specification has a large number of balls, and the thickness in the circumferential direction of the column 23 of the pocket 15 must be reduced. In such a cage, when the recessed grooves 24 are provided in the pockets 15 on both sides of the column portion 23, the circumferential thickness of the column portion 23 becomes locally reduced and the strength of the column portion 23 is reduced. I am concerned. However, in the configuration of this modification, the recess grooves 24 are not provided in the pockets 15 on both sides of the column portion 23, and the strength of the column portion 23 can be secured.

なお、各ポケット１５内部でのグリースなどの潤滑剤の供給は、凹部溝２４を有するポケット１５では、該凹部溝２４内に溜まった潤滑剤によって行われ、また、凹部溝２４を有しないポケット１５では、凹部溝２４内の潤滑剤が回転により玉１３を介して転がり接触面（内輪軌道面１２ａ及び外輪軌道面１１ａ）に補給され、その後、凹部溝２４を有しないポケット１５の玉１３に付着して補給される。   The supply of a lubricant such as grease inside each pocket 15 is performed by the lubricant accumulated in the recess groove 24 in the pocket 15 having the recess groove 24, and the pocket 15 having no recess groove 24. In this case, the lubricant in the recess groove 24 is supplied to the rolling contact surfaces (the inner ring raceway surface 12a and the outer ring raceway surface 11a) through the balls 13 by rotation, and then adheres to the balls 13 of the pockets 15 not having the recess grooves 24. Will be replenished.

また、凹部溝２４が形成されるポケット１５は、円周方向等配で配置されているので、保持器１４ｅはアンバランス形状とならず、高速回転中の偏芯荷重を負荷することがなく、保持器１４ｅは偏芯回転することなく、一部の部位が摩耗や破損に至ることはない。   In addition, since the pockets 15 in which the recessed groove 24 is formed are arranged equidistantly in the circumferential direction, the cage 14e does not have an unbalanced shape and does not load an eccentric load during high-speed rotation, The holder 14e does not eccentrically rotate, and some parts do not wear or break.

この第５変形例では、凹部溝２４を設けるポケット１５は、少なくとも一つおきで円周方向等配で配置されればよい。例えば、ポケット１５の個数が１８個の場合には、凹部溝２４は、１つおきの９個（４０°間隔）のポケット１５、２つおきの６個（６０°間隔）のポケット１５、５つおきの３個（１２０°間隔）のポケット１５、８つおきの２個（１８０°間隔）のポケット１５のいずれかに設けられればよい。
また、第５変形例は、本実施形態や第１〜第４変形例のいずれとも組み合わせて適用可能で、さらに、凹部溝２４は、上述したように、断面形状、ポケット１５の円周方向長さ、向きについても任意に形成可能である。 In the fifth modification, the pockets 15 provided with the recess grooves 24 may be arranged at equal intervals in the circumferential direction. For example, in the case where the number of pockets 15 is 18, the recessed groove 24 has every other nine pockets (at intervals of 40 °), and every other six pockets (at intervals of 60 °) 15, 5 It may be provided in any one of three pockets (every 120 degrees apart) or every two pockets (every 180 degrees apart).
Further, the fifth modification is applicable in combination with any of the present embodiment and the first to fourth modifications. Furthermore, as described above, the recess groove 24 has a cross-sectional shape and a circumferential length of the pocket 15 The direction can also be arbitrarily formed.

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本実施形態のアンギュラ玉軸受１０は、工作機械等の主軸装置において、主軸を支持するのに好適に使用されてもよく、或いは、高速モータのモータ軸を支持するのに適用されてもよい。
また、上記実施形態、及び各変形例では、本発明が玉案内方式の保持器に適用されたが、外輪案内方式や内輪案内方式の保持器であってもよく、これらの場合にも、保持器のポケットは、円筒面により形成される内面を有し、円筒面により形成される内面には、玉が接触しない非接触領域に、凹部溝が形成される。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and appropriate modifications, improvements, etc. are possible.
The angular ball bearing 10 of the present embodiment may be suitably used to support a main shaft in a spindle device such as a machine tool or may be applied to support the motor shaft of a high-speed motor.
Further, although the present invention is applied to the ball guide type cage in the above embodiment and each modification, it may be an outer ring guide type or inner ring guide type holder, and in these cases as well. The pocket of the container has an inner surface formed by a cylindrical surface, and on the inner surface formed by the cylindrical surface, a recessed groove is formed in a non-contact area where balls do not contact.

１０ アンギュラ玉軸受
１１ 外輪
１２ 内輪
１３ 玉
１４ 保持器
１５ ポケット
１５ａ 内面
１７ 接触領域
１８ 非接触領域
２４ 凹部溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 angular contact ball bearing 11 outer ring 12 inner ring 13 ball 14 cage 15 pocket 15a inner surface 17 contact area 18 non-contact area 24 recessed groove

Claims (6)

外輪と、内輪と、該外輪及び内輪間に配置される複数の玉と、該複数の玉をそれぞれ保持する複数のポケットを有する保持器と、を備える玉軸受であって、
前記保持器のポケットは、円筒面により形成される内面を有し、
前記円筒面により形成される内面には、前記玉が接触しない非接触領域に、凹部溝が形成され、
前記玉が前記凹部溝のエッジ部と接触せず、
前記保持器は玉案内方式であると共に、
前記ポケットの内径側端部の一部には、前記玉と接触して前記保持器の半径方向の移動を規制する凸部が突設して設けられ、
前記凹部溝が形成される非接触領域は、前記玉が接触する接触領域と前記凸部との間に形成され、
前記凹部溝は、前記非接触領域のうち、前記凸部から離れて形成され、且つ、
前記凹部溝は、前記保持器の内周面に開口せずに、前記ポケットの内面の円周方向全周に亘って形成されることを特徴とする玉軸受。 A ball bearing comprising: an outer ring; an inner ring; a plurality of balls disposed between the outer ring and the inner ring; and a cage having a plurality of pockets respectively holding the plurality of balls,
The pocket of the cage has an inner surface formed by a cylindrical surface,
On the inner surface formed by the cylindrical surface, a recessed groove is formed in a non-contact area where the ball does not contact,
The ball does not contact the edge of the recess groove,
The cage is a ball guide system, and
At a part of the inner diameter side end of the pocket, a protruding portion which contacts the ball and which restricts the radial movement of the cage is provided in a protruding manner.
The non-contact area in which the recess groove is formed is formed between the contact area where the ball contacts and the protrusion.
The recess groove is formed apart from the protrusion in the non-contact area , and
The ball bearing is characterized in that the recessed groove is formed over the entire circumferential direction of the inner surface of the pocket without being opened to the inner peripheral surface of the cage . グリースによって潤滑されることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受。   The ball bearing according to claim 1, which is lubricated by grease. 前記保持器は、軸方向両側の一対の環状部と、該一対の環状部を連結する複数の柱部と、を有し、前記ポケットの内面は円筒形状に形成され、
前記凹部溝は前記ポケットの円周方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の玉軸受。 The cage has a pair of annular portions on both axial sides and a plurality of pillars connecting the pair of annular portions, and the inner surface of the pocket is formed in a cylindrical shape.
The said recessed groove is formed along the circumferential direction of the said pocket, The ball bearing of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記保持器は、環状部と、該環状部から軸方向に延出する複数の柱部と、を有し、前記ポケットは軸方向一方を開口する円筒形状に形成され、
前記凹部溝は前記ポケットの円周方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の玉軸受。 The cage has an annular portion and a plurality of pillars extending in the axial direction from the annular portion, and the pocket is formed in a cylindrical shape that opens in the axial direction,
The said recessed groove is formed along the circumferential direction of the said pocket, The ball bearing of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の玉軸受を用いたことを特徴とするモータ。   A motor using the ball bearing according to any one of claims 1 to 4. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の玉軸受を用いて、工作機械主軸を回転自在に支持することを特徴とする主軸装置。 A spindle device rotatably supporting a machine tool spindle by using the ball bearing according to any one of claims 1 to 4 .
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