JP2002276676A - 円筒ころ軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転を要求される軸に使用される円筒こ
ろ軸受において、転がりおよび滑り接触部の潤滑に供す
る内部グリース保持空間を増加し、軸受の長寿命化に適
した円筒ころ軸受を提供する。 【解決手段】 本発明の円筒ころ軸受１０は、内輪１１
と内周面の外輪軌道１２ｂに隣接して設けられた一対の
つば１２ａを有する外輪１２と、内輪１１と外輪１２と
の間に転動自在に設けられた複数個の円筒ころ１４とを
備え、つば１２ａと外輪軌道１２ｂとが交差する箇所の
全周にグリースを保持するための溝１５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸な
どの高速回転を要求される回転軸に使用される円筒ころ
軸受に関し、詳しくは転がりおよび滑り接触部の潤滑に
供する内部グリース保持空間を増加し、軸受の寿命化に
寄与可能な円筒ころ軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、工作機械の主軸に使用される軸受
の潤滑方法としては、油の攪拌抵抗による温度上昇を少
なくするため、グリース潤滑や微量供給方式のオイルエ
ア・オイルミスト潤滑などが適用されている。空気によ
って潤滑油を軸受に吹き付けるオイルエア・オイルミス
ト潤滑は、グリース潤滑に比べ、高速での耐焼付き特性
の向上が見られるが、給排油構造の複雑化による高コス
ト化、ノズルから軸受に向かって噴出する空気の風切り
音による騒音の発生、排油孔やラビリンス部分からの使
用後の油の流出に対する配慮などの対応が必要である。
また、最近地球環境保護の動きもあり、外部に潤滑油を
放出しないグリース潤滑による転がり軸受を使用した高
速回転主軸の要求が高まってきている。

【０００３】図４に、工作機械の高速回転用主軸におい
て従来から採用されている内輪つば付の円筒ころ軸受
（Ｎ型）の例を示す。図４に示す円筒ころ軸受５０は、
外周面に内輪つば５１ａおよび内輪軌道５１ｂを有する
内輪５１と、内周面に外輪軌道５２ａを有する外輪５２
と、この内輪軌道５１ｂと外輪軌道５２ａとの間に転動
自在に配置された複数個の円筒ころ５４と、この複数の
円筒ころ５４を保持し外輪５２の内周面で案内される保
持器５３とから概略構成されている。内輪５１は、その
外周面の軸方向両端部の全周に一対の内輪つば５１ａが
設けられ、さらにこれらの内輪つば５１ａに挟まれた外
周面上に内輪軌道５１ｂが設けられている。内輪軌道５
１ｂと内輪つば５１ａとが交差する箇所には、研磨逃げ
部（以下つば逃げ部という）５１ｃが設けられている。
保持器５３は、外輪５２の内周面に案内されることで、
軸受の高速回転時でも挙動が安定し易い。

【０００４】こうした内輪つば付の円筒ころ軸受５０に
グリースを封入して、グリース潤滑にて回転させる場
合、封入グリースの運転時の挙動は以下のようになる。
円筒ころ軸受５０の回転数が低速の場合、例えば、ｄｍ
ｎ値（軸受ピッチ円径ｍｍ×回転数ｒｐｍ）が８０万以
下の場合、内部に封入されたグリースは、ころ５４と保
持器５３のポケットとの滑り接触部（図中矢印Ａ）、こ
ろ５４の転動面と内外輪軌道間の転がり接触部（図中矢
印Ｂ）、保持器５３の案内面と外輪５２の内周面との滑
り接触面（図中矢印Ｃ）などで攪拌され、軸受内部を循
環している。また、つば逃げ部５１ｃに存在するグリー
スは、ころ５４へ付着して軸受の各部に行き渡り、適正
な潤滑寿命が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円筒こ
ろ軸受５０の回転数が高速の場合、例えばｄｍｎ値が８
０万以上の場合、内輪軌道５１ｂおよびつば逃げ部５１
ｃに存在するグリースは、遠心力により、円筒ころ５４
および保持器５３を介して外輪軌道５２ａに移動する。
さらに、外輪軌道５２ａに移動されたグリースは、ころ
転動面と外輪軌道５２ａ間の接触部から外輪内周面の両
側面にかき出されて移動し、最終的には保持器案内面
（図中矢印Ｃ）を通り、軸受外部に排出されてしまう。
このとき、内輪および保持器表面に僅かに残存したグリ
ースも、遠心力で油分が分離して固化し、流動性が低下
して潤滑性能を保持できなくなる。以上の結果、軸受内
部において潤滑に寄与できるグリースが減少し、比較的
短時間のうちに潤滑寿命に達してしまうことになる。特
にｄｍｎ値が１００万を越える場合、遠心力作用が顕著
に出てくるため寿命低下が発生しやすい。

【０００６】また、工作機械では、高速での連続加工や
グリースを飛散させ易い急加減速運転での連続サイクル
加工も多く、軸受の温度上昇も生じて、グリース寿命を
ますます短くする傾向がある。グリース寿命をより長く
する方策として、軸受内部設計最適化やセラミック転動
体の採用による軸受の低発熱化を図る方法が従来から取
られているが、このような対策を施しても長寿命化には
限界があり、新たな潤滑寿命向上の方策が望まれてい
る。

【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、高速回転を要求される軸に使用される円
筒ころ軸受において、転がりおよび滑り接触部の潤滑に
供する内部グリース保持空間を増加し、軸受の長寿命化
に適した円筒ころ軸受を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、外
周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道およ
び該外輪軌道に隣接して前記内周面の軸方向両端部の全
周に設けられた一対のつばを有する外輪と、前記内輪軌
道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個
の円筒ころと、を備えた円筒ころ軸受において、前記つ
ばと前記外輪軌道とが交差する箇所の全周にグリースを
保持するための溝を設けたことを特徴とする円筒ころ軸
受によって達成することができる。このとき、この円筒
ころ軸受は、円筒ころを保持する保持器が内輪と外輪と
に介挿され、前記保持器はつばの内周面に案内されるこ
とが好ましい。

【０００９】ここで、つばと外輪軌道とが交差する箇所
とは、円筒ころの転動面の端部付近および端面の外周端
部付近が摺接する外輪軌道およびつばの端面のことをい
う。このような円筒ころ軸受によれば、外輪にグリース
を保持する溝が設けてあることで、軸受の高速連続回転
下において、遠心力によるグリースの飛散流出を防止で
き、軸受内部に充分量のグリースを保持できる。つま
り、内輪側に存在するグリースが高速回転時に生じる遠
心力によって、軸受の外輪側へと移動し、円筒ころの転
動面と外輪軌道との間の接触部に移動した際に、外輪内
周面に設けられた溝にグリースが溜まることで、軸受外
部にグリースが飛散流出することを防止できる。また、
軸受の低速回転時には溝内に保持されたグリースが円筒
ころの端部に付着して、その円筒ころの回転により、特
にころ端面を介して、適量のグリースが軸受全体、特に
保持器案内面に補給できる。また、回転していない外輪
の溝内に保持されたグリースは、遠心力の影響を受けな
いためグリース内部の基油の離油も少ない。加えて、工
作機械の主軸では機台の熱変位を小さくするため軸受外
輪を挿入しているハウジングを冷却する構造が標準であ
る。したがって、外輪はその冷却効果で、内輪やころ・
保持器に比べ温度が低下しており、これらの点において
も、グリース寿命の低下が極めて少ない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態にお
いて、すでに説明した部材等と同様の構成・作用を有す
る部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付
すことにより説明を簡略化あるいは省略する。

【００１１】図１に本発明の第１実施形態である外輪つ
ば付き円筒ころ軸受（以下軸受）１０の一部断面図を示
す。図１に示す軸受１０は、外周面に内輪軌道１１ａを
有する内輪１１と、内周面にに外輪つば（つば）１２ａ
と外輪軌道１２ｂとグリースを保持する溝１５とを有す
る外輪１２と、この内輪軌道１１ａと外輪軌道１２ｂと
の間に転動自在に配置された複数個の円筒ころ１４と、
この複数の円筒ころ１４を保持し、つば１２ａの内周面
で案内される保持器１３とから概略構成されている単列
円筒ころ軸受である。外輪１２には、その内周面の軸方
向両端部の全周に一対のつば１２ａが設けられ、さらに
これらのつば１２ａに挟まれた内周面上に外輪軌道１２
ｂが設けられている。溝１５は、外輪軌道１２ｂとつば
１２ａとが交差する箇所に設けられ、主に円筒ころ１４
の転動面１４ａの端部付近および端面１４ｂの外周端部
付近と摺接する外輪軌道１２ｂおよびつば１２ａの端面
が外輪１２の内部方向へ削られることによって成形され
ている。また、保持器１３は、外輪１２のつば１２ａの
内周面に案内されることで、軸受の高速回転時でも挙動
が安定し易い。

【００１２】このような軸受１０が作動すると、内輪１
１の回転に伴って内輪軌道１１ａと摺接している円筒こ
ろ１４が回転し、円筒ころ１４は外輪１２の外輪軌道１
２ｂ上を走行する。このとき、回転していない外輪１２
に案内される保持器１３は、内輪１１の回転よりも遅い
速度で外輪１２に対して相対回転しているので、円筒こ
ろ１４も内輪１１の回転よりも遅い速度で外輪軌道１２
ｂ上を走行する。

【００１３】本実施形態のこのような構成によれば、外
輪１２にグリースを保持する溝１５が設けてあること
で、軸受１０の高速連続回転下において、遠心力による
グリースの飛散流出を防止でき、軸受内部に充分量のグ
リースを保持できる。つまり、内輪１１側に存在するグ
リースが高速回転時に生じる遠心力によって、軸受１０
の外輪１２側へと移動し、円筒ころ１４の転動面１４ａ
と外輪軌道１２ｂとの間の接触部に移動した際に、外輪
内周面に設けられた溝１５にグリースが溜まることで、
軸受外部にグリースが飛散流出することを防止できる。
また、軸受１０の低速回転時には溝１５内に保持された
グリースが円筒ころ１４の転動面１４ａおよび端面１４
ｂの一部に付着して、その円筒ころ１４の回転により、
適量のグリースが軸受全体、特に保持器１３の案内面に
補給できる。また、回転していない外輪１２の溝１５内
に保持されたグリースは、遠心力の影響を受けないため
グリース内部の基油の離油も少ない。加えて、工作機械
の主軸では機台の熱変位を小さくするため軸受外輪を挿
入しているハウジングを冷却する構造が標準である。し
たがって、外輪１２はその冷却効果で、内輪１１や円筒
ころ１４や保持器１３に比べ温度が低下しており、これ
らの点においても、グリース寿命の低下が極めて少な
い。特に単列円筒ころ軸受は、高速マシニングセンタ主
軸などの反刃物側軸受（軸の軸方向熱膨張・収縮を給す
る後部自由側軸受）としての需要が増加しており、これ
らの用途での潤滑寿命延長の効果は絶大である。さらに
は、オイルエア潤滑やオイルミスト潤滑に比べ、外部へ
の潤滑油の流出が極めて少ないので、環境保護の観点で
も有利である。なお、上述した本実施形態において、外
輪１２の軸方向両端部に設けられた一対のつば１２ａの
両方に溝１５が設けられていたが、これに限定されず、
製造工程の簡略化のため、一対のつば１２ａのいずれか
一方にのみ溝１５が設けられている構成でもよい。

【００１４】図２に本発明の第２実施形態である外輪つ
ば付き円筒ころ軸受（以下軸受）２０の一部断面図であ
る。図２に示す軸受２０においては、外輪１２の内周面
の軸方向両端部の全周に一対のつば１２ａが設けられ、
さらにこれらのつば１２ａに挟まれた内周面上に外輪軌
道１２ｂが設けられている。外輪軌道１２ｂとつば１２
ａとが交差する箇所には、溝２５が設けられ、主に円筒
ころ１４の転動面１４ａの端部付近および端面１４ｂの
外周端部付近と摺接する外輪軌道１２ｂおよびつば１２
ａの端面が削られることによって成形されている。さら
に溝２５は、外輪軌道１２ｂおよびつば１２ａの端面を
外輪１２の内部に向かって削り取るとともに、外輪１２
の内部で拡大された空洞が形成されるように削り取るこ
とで形成される。本実施形態のこのような構成によれ
ば、グリースを保持する溝が外輪１２の内部で拡大され
た空洞を有していることで、保持できるグリースの量が
増加している。したがって、長期間にわたって軸受内部
にグリースを供給することができ、軸受の寿命が向上す
ることになる。なお、説明しないその他の構成・作用に
ついては上述した本発明の第１実施形態と同様である。

【００１５】図３に本発明の第３実施形態である外輪つ
ば付き円筒ころ軸受（以下軸受）３０の一部断面図であ
る。図３に示す軸受３０においては、複列円筒ころ軸受
に本発明のグリースを保持する溝を設けたものである。
軸受３０は、外周面に２列の内輪軌道３１ａを有する内
輪３１と、内周面に外輪つば（つば）３２ａ，３２ｃと
外輪軌道３２ｂとグリースを保持する溝３５とを有する
外輪３２と、この内輪軌道３１ａと外輪軌道３２ｂとの
間に転動自在に配置された複数個の円筒ころ３４と、こ
の複数の円筒ころ３４を保持し、つば３２ａの内周面で
案内される保持器３３とから概略構成されている複列円
筒ころ軸受である。外輪３２は、その内周面の軸方向両
端部の全周に２列のつば３２ａおよびこの両端部から間
隔を隔てた全周に１列のつば３２ｃが設けられ、さらに
これらのつば３２ａ，３２ｃに挟まれた内周面上に２列
の外輪軌道３２ｂが設けられている。溝３５は、外輪軌
道３２ｂと外輪１２の内周面の略中央に位置するつば３
２ｃとが交差する箇所に２列設けられ、主に円筒ころ３
４の転動面３４ａの端部付近および端面３４ｂの外周端
部付近と摺接する外輪軌道３２ｂおよびつば３２ａの端
面が外輪３２の内部方向へ削られることによって成形さ
れている。また、保持器３３は、略中央のつば３２ｃの
内周面に案内されることで、軸受の高速回転時でも挙動
が安定し易い。本実施形態のこのような構成によれば、
保持器３３の案内面と摺接するつば３２ｃの付近に溝３
５が設けられていることで、保持器３３の摺接部分を潤
滑するためのグリースを保持できる。さらに保持器３３
の案内面付近のつば３２ｃにのみ溝３５を設けているこ
とで、軸方向端部のつば３２ａにグリースを保持するた
めの大きな溝を設ける必要がなく、製造工程を簡略化で
きる。なお、説明しないその他の構成・作用については
上述した本発明の第１実施形態と同様である。

【００１６】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
本実施形態において、円筒ころ軸受を例示したが、ソリ
ッド型針状ころ軸受に本発明の構成を適用してもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の転がり軸
受によれば、従来グリース潤滑でネックとなっていた高
速主軸での円筒ころ軸受の潤滑寿命を延長することが可
能であり、工作機械のノーメンテナンスサイクル化が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す円筒ころ軸受１０
の一部断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態を示す円筒ころ軸受２０
の一部断面図である。

【図３】本発明の第３実施形態を示す円筒ころ軸受３０
の一部断面図である。

【図４】従来の円筒ころ軸受５０一部断面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，５０ 軸受（円筒ころ軸受） １１，３１，５１ 内輪 １１ａ，３１ａ，５１ｂ 内輪軌道 １２，３２，５２ 外輪 １２ａ，３２ａ 外輪つば（つば） １２ｂ，３２ｂ 外輪軌道 １３，３３，５３ 保持器 １４，３４，５４ 円筒ころ １５，２５，３５ 溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周
   面に外輪軌道および該外輪軌道に隣接して前記内周面の
   軸方向両端部の全周に設けられた一対のつばを有する外
   輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に
   設けられた複数個の円筒ころと、を備えた円筒ころ軸受
   において、 前記つばと前記外輪軌道とが交差する箇所の全周にグリ
   ースを保持するための溝を設けたことを特徴とする円筒
   ころ軸受。