JP2008032070A - Ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主として工作機械の主軸を支持するために用いられるアンギュラ玉軸受であって、特に、転動体で保持器を案内するタイプ(転動体案内)の玉軸受に関する。 The present invention relates to an angular ball bearing mainly used for supporting a main shaft of a machine tool, and more particularly, to a ball bearing of a type (rolling body guide) in which a cage is guided by a rolling element.
アンギュラ玉軸受用保持器には、保持器の挙動を拘束する手法が複数あり、これらの手法としては、軸受内輪外径面で保持器を案内する手法(内輪案内)、転動体で保持器を案内する手法(転動体案内)、軸受外輪内径面で保持器外径面を案内させる手法(外輪案内)が一般的である。このうち、最も汎用的な手法が転動体案内で、このような転動体案内の保持器としては、通常ポリアミド系樹脂材を射出成形したものが用いられている。転動体案内保持器は、転動体を保持する部位であるポケットの内径側に突起を設け、この突起の円錐形状部で転動体を拘束する。通常、この突起は全てのポケット間に設けられている(例えば、特許文献1参照)。 There are multiple methods for restraining the cage behavior in angular ball bearing cages. These methods include the method of guiding the cage on the outer diameter surface of the bearing inner ring (inner ring guide), and the cage with a rolling element. In general, a guide method (rolling element guide) and a guide method (outer ring guide) in which a cage outer diameter surface is guided by a bearing outer ring inner diameter surface. Among these, the most general technique is rolling element guide, and as such a rolling element guide retainer, a polyamide resin material is usually injection-molded. The rolling element guide retainer is provided with a protrusion on the inner diameter side of a pocket, which is a part for holding the rolling element, and restrains the rolling element with a conical portion of the protrusion. Usually, this protrusion is provided between all the pockets (for example, refer patent document 1).
図8は従来の一般的な転動体案内保持器の形状を示している。図示の保持器50は、ポリアミド系樹脂材等の射出成形により環状に作製したものであって、環状の保持器本体51の円周方向複数箇所における幅方向の中間に、玉53を保持するポケット54が等配されている。保持器本体51の各ポケット間部分52には突起部55が設けられ、この突起部55の両側のポケット54内の玉53と対向する面が、保持器本体51の内径側へ小径となる円すい状面55aとされている。保持器50は、この円すい状面55aにより、保持器50の径方向および周方向の動きを規制する転動体案内となる。通常、この突起部55は、保持器本体51の幅方向の中央に、円周方向に見て台形状に形成され、全てのポケット54間に設けられている。
近年、軸受の回転速度は高速化し、それに伴い軸受の潤滑もグリース潤滑からオイル潤滑が適用される場合が多くなっている。しかし、工作機械を支持する転がり軸受においては、オイル潤滑を適用した場合、定量の潤滑油が軸受内部を通過することから、この流れが阻害されると潤滑油が軸受内部に滞留し、攪拌抵抗により軸受トルクの増大や発熱を生じる。これにより、ワークの加工精度が劣化したり、あるいは軸受が過熱したりすることがある。 In recent years, the rotational speed of bearings has increased, and along with this, bearing lubrication is often applied from grease lubrication to oil lubrication. However, in rolling bearings that support machine tools, when oil lubrication is applied, a certain amount of lubricating oil passes inside the bearing. This increases bearing torque and generates heat. As a result, the machining accuracy of the workpiece may deteriorate, or the bearing may overheat.
図8の保持器50を備えた玉軸受の場合、全てのポケット54間に保持器50の内径側に突出する突起部55が設けられているから、この突起部55が軸受内部空間を狭めて潤滑油の流れを阻害する要因となり、上記のようなワーク加工精度の劣化や軸受の焼き付きを来たす原因となることがある。
軸受の発熱を抑える手法としては、油量調整やエア量調整の方法があるが、その為の大掛かりな装置を必要とする。すなわち、工作機械主軸は、発熱が軸の伸びとなり、ワークの加工精度に大きく影響するため、軸受の発熱を極力抑えることが重要で、そのため、別途冷却構造を設けることもなされている。また、軸受の発熱を抑えるために、境界潤滑域付近での潤滑ができるよう、定量的に安定した潤滑油を供給できる装置を装備しているものもある。このような潤滑環境下において、安定した軸受の運転を行うためには、常に新しい潤滑油を確実に軸受内部に送り込む必要があり、軸受内部空間の拡大による給排油の効率化が求められる。
In the case of the ball bearing provided with the
As a method for suppressing the heat generation of the bearing, there are methods for adjusting the oil amount and the air amount, but a large-scale device is required for that purpose. That is, in the main spindle of the machine tool, since heat generation causes elongation of the shaft and greatly affects the machining accuracy of the workpiece, it is important to suppress heat generation of the bearing as much as possible. Therefore, a separate cooling structure is also provided. Some of them are equipped with a device capable of supplying a quantitatively stable lubricating oil so as to be able to lubricate in the vicinity of the boundary lubrication region in order to suppress heat generation of the bearing. In order to perform stable bearing operation under such a lubrication environment, it is necessary to always supply new lubricating oil to the inside of the bearing reliably, and it is required to increase the efficiency of supply and discharge oil by expanding the bearing internal space.
この発明の目的は、保持器の形状の工夫により、軸受内部の油の流れを良好とできて、油の滞留による発熱を小さくでき、これにより回転精度の向上を図ることができ、また工作機械の主軸の支持等に適用した場合に、加工精度の向上に貢献できる玉軸受を提供することである。 The object of the present invention is to improve the flow of oil inside the bearing by devising the shape of the cage, to reduce heat generation due to oil retention, thereby improving the rotation accuracy, and to machine tools The present invention is to provide a ball bearing that can contribute to improvement of machining accuracy when applied to support of a main shaft of the main body.
この発明の玉軸受は、内輪と外輪の軌道面間に、転動体である複数の玉が介在し、これら複数の玉を保持する保持器が有り、この保持器は、環状の保持器本体の幅方向の中間に、前記玉を保持する複数のポケットが円周方向に等配され、前記保持器本体のポケット間部分における保持器本体幅方向の中央に内径側へ延びる突起部が設けられ、この突起部の前記玉と対向する面が、保持器本体の内径側へ小径となる円すい状面とされ、この円すい状面が前記玉に接することで保持器の径方向および周方向の動きを規制する転動体案内形式となる玉軸受において、前記突起部を、前記各ポケットのうちの、円周方向の均等配置となる一部のポケットに対してのみ設けたことを特徴とする。 In the ball bearing of the present invention, there are a plurality of balls as rolling elements between the raceways of the inner ring and the outer ring, and there is a cage that holds the plurality of balls. In the middle of the width direction, a plurality of pockets for holding the balls are equally distributed in the circumferential direction, and a protrusion extending toward the inner diameter side is provided in the center of the cage body width direction in the portion between the pockets of the cage body, The surface of the protrusion facing the ball is a conical surface having a smaller diameter toward the inner diameter side of the cage body, and the conical surface is in contact with the ball so that the cage moves in the radial and circumferential directions. In the ball bearing which is a rolling element guide type to be regulated, the protrusions are provided only for some of the pockets which are evenly arranged in the circumferential direction.
この構成によれば、保持器本体の内径側に突出する突起部を、各ポケットのうちの一部のポケットに対してのみ設けたため、軸受幅面から見て、貫通する空間が増え、軸受内部の油の流れが良好となる。上記突起部は、玉と対向する面が円すい状面とされ、保持器を転動体案内として機能させるものであるが、円周方向の均等配置となる一部のポケットに対して前記突起部が設けられていれば、転動体案内の機能が得られる。また、突起部の数は減らすが、保持器本体のポケット間部分が各玉の間に介在するため、保持器の玉を等配位置に保つ機能が維持される。
このように軸受内部の油の流れが良好となるため、攪拌抵抗による軸受トルクの増大や発熱がなく、軸受の過熱の発生も抑えられる。工作機械の主軸の支持に適用した場合は、主軸の回転精度が良好となり、ひいてはワークの加工精度が向上する。
According to this configuration, since the protruding portion that protrudes toward the inner diameter side of the cage body is provided only for a part of the pockets, the space penetrating from the bearing width surface is increased, and the inside of the bearing is increased. Oil flow is good. The protrusion is a conical surface facing the ball and functions as a rolling element guide for the cage, but the protrusion corresponds to a part of the pockets that are evenly arranged in the circumferential direction. If provided, the function of rolling element guidance is obtained. Further, although the number of protrusions is reduced, the function of keeping the balls of the cage in an equidistant position is maintained because the portion between the pockets of the cage body is interposed between the balls.
Since the oil flow inside the bearing is thus improved, there is no increase in bearing torque or heat generation due to stirring resistance, and the occurrence of overheating of the bearing can be suppressed. When applied to support of the spindle of a machine tool, the rotation accuracy of the spindle is improved, and the machining accuracy of the workpiece is improved.
この発明において、前記突起部の個数の、ポケットの個数の1/2以下としても良い。突起部の削減個数が少ないと、軸受内の油の流れを良好にする効果が得られ難いため、
最大でもポケット個数の1/2とすることが好ましい。
In the present invention, the number of the protrusions may be ½ or less of the number of pockets. If the number of protrusions is reduced, the effect of improving the oil flow in the bearing is difficult to obtain.
It is preferable that the number of pockets is at most ½.
この発明の玉軸受を、工作機械主軸用のアンギュラ玉軸受としても良い。これにより、主軸の回転精度が良好となり、ひいてはワークの加工精度も向上する。 The ball bearing of the present invention may be an angular ball bearing for a machine tool main shaft. As a result, the rotation accuracy of the spindle is improved, and the machining accuracy of the workpiece is also improved.
この発明の玉軸受は、内輪と外輪の軌道面間に、転動体である複数の玉が介在し、これら複数の玉を保持する保持器が有り、この保持器は、環状の保持器本体の幅方向の中間に、前記玉を保持する複数のポケットが円周方向に等配され、前記保持器本体のポケット間部分における保持器本体幅方向の中央に内径側へ延びる突起部が設けられ、この突起部の前記玉と対向する面が、保持器本体の内径側へ小径となる円すい状面とされ、この円すい状面が前記玉に接することで保持器の径方向および周方向の動きを規制する転動体案内形式となる玉軸受において、前記突起部を、前記各ポケットのうちの、円周方向の均等配置となる一部のポケットに対してのみ設けたため、軸受内部の油の流れを良好とできて、油の滞留による発熱を小さくでき、これにより回転精度の向上を図ることができる。そのため、工作機械の主軸の支持等に適用した場合には、加工精度の向上に貢献することができる In the ball bearing of the present invention, there are a plurality of balls as rolling elements between the raceways of the inner ring and the outer ring, and there is a cage that holds the plurality of balls. In the middle of the width direction, a plurality of pockets for holding the balls are equally distributed in the circumferential direction, and a protrusion extending toward the inner diameter side is provided in the center of the cage body width direction in the portion between the pockets of the cage body, The surface of the protrusion facing the ball is a conical surface having a smaller diameter toward the inner diameter side of the cage body, and the conical surface is in contact with the ball so that the cage moves in the radial and circumferential directions. In the ball bearing that is a rolling element guide type to be regulated, the protrusions are provided only for some of the pockets that are evenly arranged in the circumferential direction of the pockets. It is possible to reduce the heat generated by oil retention. This makes it possible to improve the rotational accuracy. Therefore, when applied to support of the spindle of machine tools, it can contribute to the improvement of machining accuracy.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図5と共に説明する。この玉軸受Aは、アンギュラ玉軸受であって、内輪1と、外輪2と、これら内外輪1,2の軌道面1a,2a間に介在した転動体である玉3と、玉3を円周方向に沿って所定間隔に保持する環状の保持器4とを備える。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The ball bearing A is an angular ball bearing, and includes an
保持器4は、ポリアミド系樹脂材等の射出成形可能な樹脂により環状に射出成形したものであって、環状の保持器本体4aの幅方向の中間に、前記玉3を保持する複数のポケット4c(図3)が円周方向に等配されている。
保持器本体4aの各ポケット間部分4bには、保持器本体幅方向の中央に、部分的に、保持器4の内径側に延びる突起部4dが形成されている。突起部4dは、軸方向に沿う断面形状が台形状とされている。この突起部4dは、玉3と対向する両側の側面が、各ポケット4cの内径側へ小径となる円すい状面4daとされている。ポケット4cの保持器本体4aにより構成される部分は円筒状面であり、この略円筒面に続いて前記突起部4dの内面の円すい状面4daが滑らかに連続している。円すい状面4daは、玉3の内面に略沿う傾斜および内径とされている。この円すい状面4daにより、保持器4は、径方向および周方向の動きが規制され、転動体案内となる。
なお、ポケット4cの保持器本体4aで形成される上記円筒状面は、玉3の配列の中心(すなわち、ピッチ円直径)付近からこれよりも外径側の部分が嵌まりものとされる。また、上記円筒状面は、若干、外径側の大径となる円すい状となっていても良い。
The
In each
The cylindrical surface formed by the cage
図示の保持器4は、円周方向に12個のポケット4cを有し、隣合う柱部2bに設けた1対の突起部4dでなる突起部対4Dが保持器4の周方向に3対等配されている。したがって、この突起部対4Dの間には、突起部4dを有さない柱部2bが各2個ずつ保持器4の周方向3箇所に等配されている。
The illustrated
上記構成の玉軸受によると、保持器4の内径側に突出する突起部4dを、各ポケット4cのうちの一部のポケット4cに対してのみ設けたため、軸受幅面から見て、貫通する空間が増え、軸受内部の油の流れが良好となる。上記突起部4dは、玉3と対向する面が円すい状面4daとされ、保持器4を転動体案内として機能させるものであるが、円周方向の均等配置となる一部のポケット4に対して前記突起部4dが設けられていれば、転動体案内の機能が得られる。また、突起部4dの数は減らすが、ポケット4間に保持器本体4aのポケット間部分4bが介在するため、保持器4の玉3を等配位置に保つ機能が維持される。
このように軸受内部の油の流れが良好となるため、攪拌抵抗による軸受トルクの増大や発熱がなく、軸受の過熱の発生も抑えられる。工作機械の主軸の支持に適用した場合は、主軸の回転精度が良好となり、ひいてはワークの加工精度が向上する。
According to the ball bearing having the above configuration, the
Since the oil flow inside the bearing is thus improved, there is no increase in bearing torque or heat generation due to stirring resistance, and the occurrence of overheating of the bearing can be suppressed. When applied to support of the spindle of a machine tool, the rotation accuracy of the spindle is improved, and the machining accuracy of the workpiece is improved.
図6は保持器の他の例を示す。この例の保持器4は、12個のポケット4cを備える点は上記と同様であるが、4対の突起部対4Dが保持器4の円周方向に等配され、この突起部対4Dの間には突起部4dを有さない柱部2bが各1個ずつ保持器4の周方向4箇所に等配されている点で異なる。この実施形態の場合、上記実施形態に比べて、突起部4dを有さない柱部2bの数が少ないので、玉軸受Aの内部空間に供給される潤滑油の流れの円滑性はやや低下するが、突起部対4Dの転動体案内機能により保持器4の挙動の安定性が増す。
FIG. 6 shows another example of the cage. The
このように、突起部対4Dおよび突起部4dを有さない柱部2bの数によって、潤滑油の流れの円滑性および保持器4の挙動の安定性が変わる。したがって、適用対象の条件等により、両特性を勘案してこれらの数が適宜設定される。特に、工作機械の主軸の支持に適用する場合は、突起部対4Dの個数が3対以上でポケット4cの個数の1/2以下が望ましいとされる。突起部4dの個数は、ポケット4cの個数の1/2以下が好ましい。
Thus, the smoothness of the flow of the lubricating oil and the stability of the behavior of the
図7は、この発明の玉軸受Aを備えた工作機械用スピンドル装置の一例を示す。玉軸受Aは、上記第1および第2の実施形態のいずれかかのアンギュラ玉軸受が用いられる。このスピンドル装置20では、上記玉軸受Aの2個を、背面組み合わせとして用いている。2個の玉軸受Aは、ハウジング21内で主軸22の両端を回転自在に支持する。各玉軸受Aの内輪1は、正面側の内輪位置決め間座23および背面側の内輪間座24により位置決めされ、内輪固定ナット25により主軸22に締め付け固定されている。外輪2は、正面側の外輪位置決め間座26、背面側の外輪間座27および外輪押え蓋28,29によりハウジング21内に位置決め固定されている。
FIG. 7 shows an example of a machine tool spindle device provided with the ball bearing A of the present invention. As the ball bearing A, the angular ball bearing of any one of the first and second embodiments is used. In the
主軸22は、その前側の端部22aに工具またはワーク(図示せず)を着脱自在に取付けるチャック(図示せず)が設けられ、後ろ側の端部22bは、モータ等の駆動源が回転伝達機構(いずれも図示せず)を介して連結される。モータは、ハウジング21に内蔵しても良い。各玉軸受Aの内部空間には、図示しない潤滑油供給手段により潤滑油が供給される。このスピンドル装置は、例えばマシニングセンタ、旋盤、フライス盤、研削盤等の各種の工作機械に適用できる。
The
このようなスピンドル装置(工作機械)20の主軸22の支持に、上記玉軸受Aを適用すると、その内部空間での潤滑油の流れが良好であるから、発熱が抑えられ、主軸22の回転精度が良くなり、ワークの加工精度が向上する。特に、高速化が進む工作機械においては、このような潤滑油の流れの良さは、極めて有効である。
When the ball bearing A is applied to support the
なお、上記各実施形態は、保持器4の突起部4dを、両面に円すい状面4daを有するものとしたが、片側のみに突起部4dが位置するポケット4cについては、そのポケット4c側の突起部4dの側面は、任意の形状とでき、例えば円すい状面よりも玉3から離れるような側面形状であっても良い。
また、上記実施形態では、単列のアンギュラ玉軸受の例を述べたが、複列のアンギュラ玉軸受であっても良い。また、図7では、背面組み合わせの2個のアンギュラ玉軸受Aによって主軸22を支持する例を示したが、複数を組み合わせて前後に配して支持するようにしても良い。更に、この発明の玉軸受は、工作機械以外の産業機械等にも適用することが可能である。
In each of the above embodiments, the
Moreover, although the example of the single-row angular contact ball bearing was described in the said embodiment, a double-row angular contact ball bearing may be sufficient. In FIG. 7, the example in which the
1…内輪
1a…軌道面
2…外輪
2a…軌道面
3…玉
4…保持器
4a…環状部
4b…ポケット間部分
4c…ポケット
4d…突起部
4da…円すい状面
21…スピンドル装置(工作機械)
22…主軸
A…アンギュラ玉軸受(玉軸受)
DESCRIPTION OF
22 ... Spindle A ... Angular contact ball bearing (ball bearing)
Claims (3)
3. The ball bearing according to claim 1, wherein the ball bearing is an angular ball bearing for a machine tool spindle.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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