JP2002266874A - 円筒ころ軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒ころ軸受において、外輪の温度上昇値を
低減する。 【解決手段】 内輪１と外輪２との間に保持器３配置
し、保持器３のポケット穴３ｄに円筒ころ４を転動自在
に収容した円筒ころ軸受において、保持器３の内径面と
内輪１の鍔１ａの外径面との隙間５の隙間寸法ｇを、ノ
ズル径の０.８〜１.６倍に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円筒ころ軸受に関
し、詳しくは工作機械の主軸、圧延機械のロールや印刷
機械の印刷胴等においてエアオイル（オイル／エア）潤
滑）またはオイルミスト潤滑（噴霧潤滑）下で使用され
る円筒ころ軸受に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機の主軸回転数は年々高速化が進
み、軸受の潤滑方法もグリース潤滑から、エアオイル潤
滑やオイルミスト潤滑等が多用されるようになってき
た。エアオイル潤滑は微少油量潤滑とも呼ばれ、例えば
実公昭６３−１４１５６号公報に記載されている。

【０００３】従来から主軸に使用される単列円筒ころ軸
受には、銅合金（高力黄銅鋳物）製のカゴ型鋲加締め保
持器が使用されている。このような単列円筒ころ軸受の
サイズとしては、ころＰＣＤφ３６〜φ２１（軸受内径
φ２５〜φ１６０）の実績がある。また、保持器案内方
式には、保持器内径と内輪外径および、保持器外径と外
輪内径にそれぞれ隙間がある、転動体（ころ）案内方式
がある。

【０００４】以下、単列円筒ころ軸受を用いた工作機等
の軸受部について説明する。図７はその軸受部の一部断
面図であり、図７において、１０は回転軸嵌挿部で、そ
の外周に円筒ころ軸受（以下、軸受と称する）１１が配
置されている。この軸受１１は内輪１２と、外輪１３と
の間に保持器１４を配置し、保持器１４のポケット穴に
円筒ころ（以下、ころと称する）１５が転動自在に介在
されている。１６は潤滑油供給部材で、内部に供給穴１
７を有し、その先端にノズル穴１８が連通しており、ノ
ズル穴１８の外方端にノズル１９を備えている。このノ
ズル１９は、前記保持器１４の内径面と内輪１２の外径
面との隙間を狙って、エアオイルまたはオイルミスト状
の潤滑油を供給するようになっている。２０は前記潤滑
油供給部材１６の反対側に設けられた使用済み潤滑油の
案内部材で、軸受１１の内輪１２と外輪１３との隙間
（径方向）と同等の大きさの案内空洞部２１を有する。
案内部材２０の円周上に使用済み潤滑油を排出するため
の排出穴２３を設ける。したがって、エアオイルまたは
オイルミスト状の潤滑油２４は、潤滑油案内部材１６の
供給穴１７の一端から供給され、ノズル１９から噴出さ
れ軸受１１に供給されて、内輪１２の回転による遠心力
およびころ１５の転動によって軸受１１内に行き渡り潤
滑作用を営む。使用済みの潤滑油２４ａは、軸受１１か
ら出て案内部材２０の案内空洞部２１および排出穴２３
を通って、外部に排出される。

【０００５】図８は、上記円筒ころ軸受１１の一例の拡
大断面図で、カゴ型鋲加締め保持器を採用したものを示
す。図８において、３１は内輪で外径面の幅方向の両端
に鍔３１ａ，３１ａを有する。３２は内輪１１の外径面
と所定間隔で配置されている外輪である。３３は前記内
輪１１と外輪１２との間に介在されたカゴ型鋲加締め保
持器で、略環状でかつ櫛歯状の主部材３３ａと環状の補
助部材３３ｂとを鋲３３ｃで加締めて、一定間隔のポケ
ット穴（図示せず）を形成したものである。３４は前記
保持器３３のポケット穴に転動自在に収容された円筒こ
ろである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の単列円筒ころ軸
受における主要な構成部材の設計について以下詳述す
る。

【０００７】上記のように、内輪３１に鍔３１ａのあ
るタイプ（以下、Ｎタイプと称する）の単列円筒ころ軸
受において、保持器３３を転動体案内とする場合、保持
器３３の内径寸法および外径寸法の設定は、リング部の
剛性等を考慮した上で、ころ３４のＰＣＤから均等にな
るようにしている。

【０００８】一方、内輪３１の外径面にはころ３４の
軸方向の動きを案内する鍔３１ａ，３１ａが両側にあ
り、その鍔３１ａの高さは、ころ径基準（通常ころ径の
２０％）となっている。これにより、内輪外径（鍔外
径）寸法を設定している。

【０００９】エアオイル潤滑やオイルミスト潤滑の給
油位置は、ころ３４と鍔３１ａの潤滑および、高速回転
時（内輪回転）の遠心力による油の流れを考慮し、保持
器３３の内径と内輪３１の外径との隙間を狙っている。

【００１０】ここで、軸受設計においては、上記，
の設定を優先するため、保持器３３の内径と内輪３１の
外径との隙間（径方向）寸法は、ノズル径（通常φ０．
８〜φ１．５）よりも狭くなっており、通常ノズル径の
０．３〜０．８倍未満である。

【００１１】また、の理由から、給油位置（ノズル位
置）としては、その狭い側の保持器内径と内輪外径との
隙間を狙うこととなる。その場合、ノズルから拡散した
潤滑油を軸受内部に供給しやすくするために、図示する
ように、内輪外径部にテーパ状案内部を設けることも行
われている。

【００１２】ところが、従来の円筒ころ軸受は、運転時
の温度上昇が高く、しかもｄｎ＝４０万〜８０万の付近
で温度上昇の山（ピーク）が見られた。軸受は、使用上
できるだけ運転温度を低く保つことが、工作機における
加工精度の安定と、主軸の耐焼付き性に有利なことか
ら、軸受の低温度上昇は常に求められている。

【００１３】したがって、本発明の解決すべき課題は、
円筒ころ軸受における運転時の温度上昇を、ｄｎの実用
域で可及的に低く、かつ平坦にすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、エアオイル潤滑またはオイルミスト潤滑
下で運転される円筒ころ軸受において、保持器内径面と
内輪鍔外径面との隙間寸法を、潤滑油が供給されるノズ
ル径の０．８〜１．６倍に設定したことを特徴とする。

【００１５】本発明はまた、上記構成において、前記ノ
ズル径をφ０．８〜φ１．５にしたことを特徴とする。

【００１６】本発明は、上記のように構成したことによ
り、ノズルから供給されたエアオイルまたはオイルミス
ト状の潤滑油が、前記保持器内径面と内輪鍔外径面との
隙間から軸受内部に効率よく供給されるようになり、内
輪，外輪，ころおよび保持器相互間に潤滑油が行き渡
り、それら相互間の摩擦抵抗が低減されて、低温度上昇
運転を達成できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１８】図１は、本発明を実施した単列円筒ころ軸
受の主要部の断面図を示す。図１において、１は高力黄
銅鋳物からなる内輪で、その外径面における幅方向（軸
方向）の両側にころ案内用の鍔１ａ，１ａが形成されて
おり、両鍔１ａ，１ａ間に凹部が形成されている。２は
内輪１の外周面に沿って所定間隔で配置された高力黄銅
鋳物からなる外輪である。３は前記内輪１および外輪２
の間に配置された高力黄銅鋳物からなるカゴ型鋲加締め
保持器であり、３ａは環状かつ櫛歯状の主部材、３ｂは
環状の補助部材で、これらは鋲３ｃによって加締め固定
されており、前記主部材３ａと補助部材３ｂとによって
一定間隔でポケット穴（図示せず）が形成されている。
この保持器３の内径は前記内輪１の鍔１ａ，１ａの外径
よりも大きく、かつその外径は前記外輪２の内径よりも
小さく設定され、後述するころ（４）と相俟って、前記
内輪１および外輪２のいずれとも接触することがないよ
うになっている。４はこの保持器３のポケット穴に転動
自在に嵌め込まれた円筒形のころで、周面部の一部が内
輪１の鍔１ａ，１ａ間に収容されて案内されるようにな
っており、周面部の他の一部が外輪２の内面に接してい
る。このころ４の転動によって、内輪１が外輪２に対し
て回転自在に保持されるようになっている。

【００１９】そして、上記保持器３の内径面と内輪１の
鍔１ａ，１ａの外径面との隙間５に、図示していないノ
ズル（図７参照）から、エアオイルまたはオイルミスト
状の潤滑油を供給するようにしている。したがって、こ
ろ４の転動およびエアオイルまたはオイルミスト状で供
給された潤滑油との協働作用によって、内輪１は外輪２
に対して、小さい摩擦抵抗で自在に回転する。

【００２０】ここで、通常ノズル径は先にも述べたよう
にφ０．８〜φ１．５であり、前記保持器３の内径面と
内輪１の鍔１ａの外径面との隙間５の寸法をｇとする
と、従来の円筒ころ軸受の隙間寸法ｇ0はノズル径の
０．３〜０．８未満になっている。したがって、従来の
円筒ころ軸受においては、ノズルから噴射された潤滑油
が、前記隙間５から軸受１１の内部に効率よく供給され
ず、潤滑作用が充分でなかったため、低温度上昇が達成
されなかったものと考えられる。

【００２１】本発明においては、前記隙間５の寸法ｇを
従来よりも大きくして、ノズル径の０.８〜１.６倍に設
定している。それによって、ノズルから噴射されたエア
オイルまたはオイルミスト状の潤滑油は、隙間５から効
率よく軸受内に供給され、充分な潤滑作用が得られて、
軸受の低温度運転が達成される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、説明する。

【００２３】図２は単列円筒ころ軸受において、前記隙
間５を従来品よりも大きくして、隙間寸法ｇ１をノズル
径（φ０．８〜φ１．５）の０．８倍に設定した第１実
施例における主要部の断面図である。

【００２４】図３は単列円筒ころ軸受において、前記隙
間５を前記第１実施例よりもさらに大きくして、隙間寸
法ｇ２をノズル径（φ０．８〜φ１．５）の１．６倍に
設定した第２実施例における主要部の断面図である。

【００２５】図４は単列円筒ころ軸受において、前記隙
間５を従来品と同一にした場合，即ち隙間寸法ｇ３をノ
ズル径（φ０．８〜φ１．５）の０．４倍に設定した比
較例における主要部の断面図である。

【００２６】なお、上記第１実施例，第２実施例および
比較例においては、いずれも図面の煩雑化を避けるため
に、保持器３の主部材３ａ，補助部材３ｂおよび鋲３ｃ
を省略して示すとともに、図１では見えないポケット穴
３ｄを示している。

【００２７】以下に、上記第１実施例，第２実施例およ
び比較例の試験結果について説明する。試験条件は、い
ずれも次のとおりである 潤滑方式 ： エアオイル潤滑 潤滑油 ： ＶＧ３２ ノズル径 ： φ０．８、φ１．５ エア量 ： ２０ｎ１／分 給油量 ： ０．０２ｍｌ／５分 ノズル狙い位置：内輪鍔外径と保持器内径の隙間 組込み後のラジアル内部隙間：０μｍ 図５は、ノズル径がφ０．８の場合の、上記第１実施
例，第２実施例および比較例における外輪２の温度上昇
特性図を示す。縦軸は外輪２の温度上昇値（℃）であ
り、横軸はｄｎ（×１０⁴）で、ｄは外輪２の内径、ｎ
は回転数である。

【００２８】また、図６は、ノズル径がφ１．５の場合
の、上記第１実施例，第２実施例および比較例における
外輪２の温度上昇特性図を示す。縦軸は外輪２の温度上
昇値（℃）であり、横軸はｄｎ（×１０⁴）で、ｄは外
輪２の内径、ｎは回転数である。この図５および図６か
ら明らかなように、比較例の外輪温度上昇値は、ｄｎが
４０万〜８０万の実用域で９〜１１．５℃と高く、しか
も実用域の中央で温度上昇の山（ピーク）が認められる
のに対して、本発明の第１実施例および第２実施例にお
ける外輪温度上昇値は、いずれもｄｎの実用域において
６〜８℃と比較例に対して３℃程度低く、しかも前記ｄ
ｎの実用域全域にわたってほぼ平坦である。したがっ
て、本発明の円筒ころ軸受が比較例に対し、外輪温度上
昇において優れていることが明らかである。

【００２９】本発明者たちは、上記実施例に示したノズ
ル径のみならず、各種のノズル径（φ０.８を超えφ１.
５未満）に対して同様の実施品を作成して試験したが、
上記と同様の結果が得られた。

【００３０】なお、前記隙間寸法ｇをノズル径の０．８
倍よりも小さくした場合は、ノズルから噴射された潤滑
油のうち隙間５から軸受内に入り込む量が少なくなるた
めに、本発明の所期の効果が十分得られないし、前記隙
間寸法ｇをノズル径の１．６倍よりも大きくした場合
は、保持器３のリング部剛性（径方向）が確保できなく
恐れがある。したがって、隙間寸法ｇはノズル径の０．
８〜１．６倍の範囲に限定される。

【００３１】また、上記実施例は、内輪１，外輪２およ
びころ４の材料がいずれも銅合金（高力黄銅鋳物）製の
場合について説明したが、高炭素クロム軸受鋼，浸炭
鋼，高速度鋼，ステンレス鋼，セラミックス，さらには
樹脂製の場合でも同様の効果が得られる。

【００３２】さらに、上記実施例は、保持器３の材料が
銅合金（高力黄銅鋳物）製の場合について説明したが、
冷間または熱間圧延鋼板，ステンレス鋼板，機械構造用
炭素鋼，アルミ合金，ニッケルクロムモリブデン鋼，グ
ラスファイバやカーボンファイバで強化した耐熱性ポリ
アミド樹脂の射出成形品等製であってもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上のようにエアオイル潤滑
またはオイルミスト潤滑下で運転される円筒ころ軸受に
おいて、保持器内径面と内輪鍔外径面との隙間寸法を、
潤滑油が供給されるノズル径の０．８〜１．６倍に設定
したことにより、ノズルから噴射される潤滑油を軸受内
に効率よく供給することができ、十分な潤滑作用が得ら
れて、運転時における軸受の温度上昇を低く抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の単列円筒ころ軸受における主要部の
断面図

【図２】 本発明の第１実施例の単列円筒ころ軸受にお
ける主要部の断面図

【図３】 本発明の第２実施例の単列円筒ころ軸受にお
ける主要部の断面図

【図４】 比較例の単列円筒ころ軸受における主要部の
断面図

【図５】 ノズル径がφ０．８の場合の本発明の第１，
第２実施例と比較例の単列円筒ころ軸受における外輪の
温度上昇特性図

【図６】 ノズル径がφ１．５の場合の本発明の第１，
第２実施例と比較例の単列円筒ころ軸受における外輪の
温度上昇特性図

【図７】 円筒ころ軸受を用いた工作機等の主要部の一
部断面図

【図8】 カゴ型鋲加締め保持器を用いた円筒ころ軸受
の拡大断面図

【符号の説明】

１ 内輪 １ａ 内輪の鍔 ２ 外輪 ３ 保持器 ３ａ 保持器の主部材 ３ｂ 保持器の補助部材 ３ｃ 鋲 ３ｄ ポケット穴 ４ 円筒２ころ ５ 保持器内径面と内輪鍔外径面との隙間 ｇ、ｇ0，ｇ１，ｇ２ 隙間寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧内 博志 三重県桑名市大字東方字尾弓田066 エヌ ティエヌ株式会社内 (72)発明者 水谷 守 三重県桑名市大字東方字尾弓田066 エヌ ティエヌ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA13 AA32 AA42 AA54 AA62 BA34 BA45 CA06 CA07 CA13 EA66 FA32 GA31 GA36

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアオイル潤滑またはオイルミスト潤滑
   下で運転される円筒ころ軸受において、保持器内径面と
   内輪鍔外径面との隙間寸法を、潤滑油が供給されるノズ
   ル径の０．８〜１．６倍に設定したことを特徴とする円
   筒ころ軸受。
2. 【請求項２】 前記ノズル径をφ１．８〜φ１．５にし
   たことを特徴とする請求項1に記載の円筒ころ軸受。