JP2003056573A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な付帯設備を用いることなく、グリース
潤滑される軸受への給脂を可能としてグリース寿命の長
期化を図り、軸受温度の変化が少なく、軸受トルクの安
定した転がり軸受を提供する。 【解決手段】 本発明の転がり軸受である複列円筒ころ
軸受１０は、他方の列Ａに配設された転動体１３の個数
より少ない個数の転動体１３を一方の列Ｂに所定の間隔
で周方向に配設すると共に、該一方の列Ｂの夫々の転動
体１３間に保持器１４に保持させて潤滑油含有ポリマー
１６を周方向に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受に関
し、詳しくはグリース潤滑される複列円筒ころ軸受のグ
リースの寿命を長期化し、高速回転する主軸等を長期間
にわたって円滑に潤滑することができる、工作機械の主
軸等を支持するのに好適な複列円筒ころ軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の工作機械等の高速回転用軸受の潤
滑には、オイルミスト方式、オイルエア方式、ジェット
方式、グリース潤滑方式等の潤滑装置が使用されてい
る。オイルミスト方式は、潤滑油を微細な霧状にして、
圧縮空気により配管中を搬送して軸受内部に向けて噴出
させて潤滑を行うようにしたものである。オイルエア方
式は、極微量の潤滑油をプランジャ機構等を利用して空
気配管中に吐出し、ノズルから空気と共に軸受内部に向
けて噴出させて潤滑を行うようにしたものである。ジェ
ット方式は、高圧ポンプによって加圧された潤滑油を、
直接吐出径の小さなノズルから高速で軸受内部に向けて
噴出して潤滑を行うようにしたものである。グリース潤
滑方式は、軸受内部にグリースを充填して転動体と外
輪、内輪の潤滑作用を行うようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の潤滑方法の内、オイルミスト方式においては、
圧縮空気を使用することから騒音の発生や潤滑油のミス
トが飛散して作業環境を汚染する問題があった。また、
油タンク、ポンプ、プランジャ、分圧器、電磁バルブ、
ノズル等の多数の装置を必要とし、付帯設備に多大の費
用を要し、装置が大型化するという問題があった。

【０００４】オイルエア方式においては、圧縮空気を使
用することから、オイルミスト方式と同様に騒音の発生
や、飛散ミストによる環境の悪化の問題があった。ま
た、間欠的に給油されるため、軸受内の潤滑油の量、即
ち潤滑状態が時間と共に変化し、特に潤滑油が給油され
た直後は、軸受トルクや軸受の温度の変動が大きく、不
安定となる問題があり、工作機械の軸受に使用する場合
には加工精度に悪影響を与えるという問題があった。

【０００５】ジェット方式においては、高圧ポンプを含
む付帯設備が大型となり、多大な費用を要する問題があ
った。また、軸受への給油量が多くなることから、給油
時の軸受トルクの変動や、攪拌抵抗の増大による発熱に
伴う軸受の温度の変動の問題があった。

【０００６】グリース潤滑方式においては、付帯設備を
要さず、取扱いが容易であると言う他の潤滑方式にない
利点を有するが、最近の工作機械等で要求されてきてい
る高速回転においては、軸受の転がり寿命よりも前にグ
リースが劣化して軌道面の摩耗や軸受の焼付き等の恐れ
がありグリース寿命の長期化が大きな問題であった。

【０００７】グリース寿命の長寿命化のために比較的多
量のグリースを封入すると、グリースの攪拌抵抗に伴う
発熱が大きくなり、工作機械では軸受における発熱が加
工精度に影響を与えると共に、排出されるグリースによ
って周辺が汚染されるという問題があった。これを防止
するためにグリースの封入量を少なくすると、軸受の潤
滑寿命が短くなるという欠点があった。

【０００８】長期間にわたって潤滑性能を良好な状態に
維持するために、グリースを間欠的に供給するシステム
も提案されているが、該システムには給脂装置、分配
器、給脂配管等の設備を必要とし、設備が大型となって
多大の費用を要するばかりでなく、メンテナンスコスト
が増大するという問題があった。また、間欠的に給脂す
ることから潤滑条件が変化し、給脂時にグリースの攪拌
抵抗による発熱や回転トルク等の変動が発生し、熱が加
工精度に影響する工作機械においては、望ましいもので
はなかった。

【０００９】また、実開平５−９４５３１には、内輪の
内径面にグリースポケットを設けると共に、該グリース
ポケットから軌道面に連通する連通孔を貫通させ、グリ
ースポケット内に配設したプラスティックグリースから
潤滑油を給脂するようにしたものが提案されている。し
かしながら、内輪にグリースポケット及び連通孔の複雑
な加工を施す必要があり、該加工に伴う内輪の強度補強
を考慮しなければならず、コスト高となる等の問題があ
った。以上の観点からグリース潤滑の利点を損なうこと
なく、グリース寿命を長期化して安定して潤滑できるよ
うにすることが強く要望されている。

【００１０】本発明は、高価な付帯設備を用いることな
く、グリース潤滑される軸受への給脂を可能としてグリ
ース寿命の長期化を図り、軸受温度の変化が少なく、軸
受トルクの安定した転がり軸受を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る上記課題
は、請求項１記載の転がり軸受であって、外輪と、内輪
と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在とされ２列に
整列させて周方向に配設された複数個の転動体と、前記
転動体を保持する保持器とからなる転がり軸受におい
て、他方の列に配設された前記転動体の個数より少ない
個数の前記転動体を一方の列に所定の間隔で周方向に配
設すると共に、前記一方の列の夫々の前記転動体間に前
記保持器に保持された潤滑補助材料を周方向に配設した
ことを特徴とする転がり軸受によって達成することがで
きる。

【００１２】前記構成の転がり軸受によれば、一方の列
に配設する転動体の個数を削減して確保したスペースに
潤滑補助材料を配設したので、転がり軸受を回転させる
と遠心力によって潤滑補助材料に含有されている潤滑油
が徐々に遊離し、転がり軸受に給脂される。給脂は、転
がり軸受の回転時にのみ、回転速度に比例した微量の潤
滑油が軸受に給脂されるので、軸受の停止時に給脂した
場合に問題となる攪拌抵抗の急激な増加及びこれに伴う
突発的な油切れ、急激な温度上昇を生じることはなく、
安定してグリースの潤滑機能を補助する。これにより、
グリースの寿命を長期化することができ、長期間にわた
って安定した回転が得られる。

【００１３】また、給脂装置、分配器、給脂配管等の給
脂のための特別な装置や該装置のメンテナンスを必要と
せず、安価で且つ極めて容易に給脂することができ、更
には軸受のサイズも従来の軸受と同じ大きさとすること
ができるので、該軸受を組み込んだ装置も大きくなるこ
とはない。

【００１４】給脂される潤滑油の量は、遠心力に比例し
て潤滑補助材料から遊離するので、低速回転時には少量
の潤滑油で潤滑することができると共に、高速回転時に
は多量の潤滑油が潤滑補助材料から自動的に給脂され、
過不足のない理想的な給脂を行うことができる。

【００１５】また、一方の列の転動体の個数を少なくす
ることから、軸受の許容ラジアル負荷容量は小さくなる
が、最近の高速主軸では、ベルト駆動やギヤ駆動からカ
ップリング直結によるダイレクト駆動やモータビルトイ
ン駆動方式が主流となっており、駆動時のラジアル荷重
は小さいので転動体の個数を少なくすることによる障害
は全く無い。

【００１６】また、請求項２記載の転がり軸受であっ
て、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動
自在とされ２列に整列させて周方向に配設された複数個
の転動体と、前記転動体を保持する保持器とからなる転
がり軸受において、他方の列に配設された前記転動体の
個数より少ない個数の前記転動体を一方の列に所定の間
隔で周方向に配設すると共に、前記一方の列の夫々の前
記転動体間に前記保持器に保持された潤滑補助材料を周
方向に配設し、かつ前記保持器の案内面に前記潤滑補助
材料を配設したことを特徴とする転がり軸受によって達
成することができる。

【００１７】前記構成の転がり軸受において、潤滑補助
材料は保持器の案内面にも増設して配設されているの
で、上記請求項１記載の転がり軸受の作用効果に加え
て、より多量の潤滑油を保有することができ、長期間の
給脂が可能となってグリースの長寿命化を一層図ること
ができる。

【００１８】また、請求項３記載の転がり軸受であっ
て、前記潤滑補助材料は潤滑油含有ポリマーであること
を特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受によっ
て達成できる。

【００１９】前記構成の転がり軸受において、潤滑油含
有ポリマーとは、例えば、ポリオレフィンと鉱油等の潤
滑油とからなるもの、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂と
グリース、潤滑油とからなるものが挙げられる。また、
ジアリルフタレート、ボリウレタン、ポリノルボルネン
等とグリース、潤滑油とからなるもの、又は熱で硬化或
いは架橋するものなどを使用することができる。潤滑油
含有ポリマーは、上記樹脂とグリース、潤滑油を混練し
たペーストを型の中に充填し、加熱することにより固形
化して製作されている。従って、保持器に形成された潤
滑油含有ポリマーを組み込むポケットの大きさ、形状に
合わせて独立した工程で該潤滑油含有ポリマーを製作し
ておき、軸受の組立て時に転動体と同様にポケットに組
み込むことで軸受を容易に製作することができる。

【００２０】潤滑油含有ポリマーのポリエチレン等の熱
可塑性樹脂とグリース・潤滑油との配合は、重量％でグ
リース・潤滑油を３０％から９５％とすることが好まし
い。グリース、潤滑油の分離のし易さは、配合割合で異
なるので、軸受の使用条件に合わせて最適な配合割合を
選択することができる。即ち、転がり軸受に配設する潤
滑油含有ポリマーの配合割合から、予め潤滑油の補充
量、補充時間を推定することができ、軸受の寿命を予測
することができるので、軸受の突然の焼付き等を防止す
ることができる。また、保持器に形成された潤滑油含有
ポリマーを組み込むポケットの大きさに合わせて配合割
合の異なる数種類の潤滑油含有ポリマーを予め製作して
おき、軸受の使用条件に合わせて最適な組成の潤滑油含
有ポリマーを選択して組み込むことにより、極めて安価
で且つ容易に使用条件に最適の転がり軸受を製作するこ
とができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の転がり軸受の実施
形態を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。図１は
本発明の転がり軸受の第１実施形態を示す複列円筒ころ
軸受の部分破断斜視図、図２は図１における複列円筒こ
ろ軸受の列Ｂの縦断面図、図３は本発明の転がり軸受の
第２実施形態を示す複列円筒ころ軸受の縦断面図、図４
は本発明の転がり軸受の第３実施形態を示す複列円筒こ
ろ軸受の縦断面図である。図１に示すように本発明の第
１実施形態の複列円筒ころ軸受１０は、外輪１１と、内
輪１２と、列Ａ及び列Ｂの２列に整列させて外輪１１と
内輪１２との間に転動自在に配設された転動体１３と、
該転動体１３を保持する保持器１４とから構成されてい
る。

【００２２】保持器１４は、銅合金製又は合成樹脂製で
あり、内輪１２の軸線方向中央に配置されたリング部１
４ａと、リング部１４ａから軸線方向両方向に交互に延
びる片側に２４本の柱部１４ｂとが形成されており、周
方向に隣接する柱部１４ｂの間には片側に２４個、合計
４８個のポケット１５が形成されている。ポケット１５
は、各列に２４個形成されており、列Ａのポケット１５
には、２４個の転動体１３が夫々転動自在に収納され、
列Ｂのポケット１５には、１個おきに合計１２個の転動
体１３が転動自在に収納されている。

【００２３】列Ｂの転動体１３が収納されていないポケ
ット１５には、潤滑補助材料である潤滑油含有ポリマー
１６が１２個、夫々収納されている。なお、潤滑油含有
ポリマー１６は、ポケット１５の形状に合わせて別の工
程で製作しておき、複列円筒ころ軸受１０の組立て時に
ポケットに組み込むようになっている。

【００２４】次に、本実施形態の複列円筒ころ軸受１０
の作用を説明する。図１及び図２に示すように、本実施
形態の複列円筒ころ軸受１０は、軸受を回転させると軸
受内に封入されているグリースによって潤滑が行われる
と共に、潤滑油含有ポリマー１６に遠心力が作用し、該
潤滑油含有ポリマー１６に含有されている潤滑油が徐々
に遊離し、外輪１１、内輪１２の転動面及び転動体１３
に付着して潤滑するのでグリースの劣化が防止される。
また、潤滑油含有ポリマー１６からの給脂は、複列円筒
ころ軸受１０の回転時にのみ、微量ずつ給脂されるの
で、複列円筒ころ軸受１０の停止時に給脂した場合に問
題となる攪拌抵抗の急激な増加及びこれに伴う突発的な
油切れ、急激な温度上昇を生じることはない。従って、
グリースの寿命を長期化することができ、長期間にわた
って安定した回転が得られる。

【００２５】給脂される潤滑油の量は、遠心力に比例し
た量が潤滑油含有ポリマー１６から遊離するので、少量
の潤滑油で潤滑することができる低速回転時には少量、
より多くの潤滑油が要求される高速回転時には多量の潤
滑油が自動的に潤滑油含有ポリマー１６から給脂され、
過不足のない理想的な給脂を行うことができる。

【００２６】なお、列Ｂの転動体１３の個数を少なくす
ることから、複列円筒ころ軸受１０の許容ラジアル負荷
容量は小さくなるが、最近の高速主軸では、ベルト駆動
やギヤ駆動からカップリング直結によるダイレクト駆動
やモータビルトイン駆動方式が主流となっており、駆動
時のラジアル荷重は小さいので転動体１３の個数を少な
くすることによる障害は全く無い。また、列Ｂに配設す
る転動体１３は、略等間隔で周方向に配設することによ
り、複列円筒ころ軸受１０にかかる負荷は均等に分散さ
れる。

【００２７】本実施形態の複列円筒ころ軸受１０は、単
に従来形の複列円筒ころ軸受の列Ｂから適宜の個数の転
動体１３を除去し、除去した転動体１３の代わりに潤滑
油含有ポリマー１６を組み込むことで製作することがで
き、構成部品を従来形の複列円筒ころ軸受と共通に使用
することができ、安価で且つ容易に製作することができ
る。

【００２８】次に、本発明の第２実施形態の複列円筒こ
ろ軸受２０を説明する。なお、第１実施形態の複列円筒
ころ軸受１０と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。図３に示すように、複列円筒ころ軸受２０は、
第１実施形態の複列円筒ころ軸受１０と同様に、外輪１
１と、内輪１２と、転動体１３と、保持器２１とから構
成されている。

【００２９】保持器２１は、内輪１２の軸線方向中央に
配置されたリング部２１ａと、リング部２１ａから軸線
方向、列Ａ側及び列Ｂ側に延びる柱部２１ｂとが形成さ
れている。列Ａ側の柱部２１ｂは、１５°ごとの等間隔
で２４本設けられており、周方向に隣接する柱部２１ｂ
の間に形成された２４個のポケット１５には、合計２４
個の転動体１３が転動自在に収納されている。列Ｂ側の
柱部２１ｂは、１５°と４５°の間隔で交互に合計１２
本設けられている。即ち、周方向に隣接する柱部２１ｂ
の間に１５°の狭い間隔の６個のポケット１５と、４５
°の広い間隔の６個のポケット２２とが交互に形成され
ている。

【００３０】狭い間隔のポケット１５には、列Ａと同様
に６個の転動体１３が転動自在に配設され、広い間隔の
ポケット２２には、潤滑補助材料である６個の潤滑油含
有ポリマー２３が収納されている。

【００３１】次に、本実施形態の複列円筒ころ軸受２０
の作用を説明する。図３に示すように、本実施形態の複
列円筒ころ軸受２０は、第１実施形態の複列円筒ころ軸
受１０の約３倍の容量を持つ潤滑油含有ポリマー２３が
列Ｂの保持器２１に保持されており、より長期間にわた
って給脂することが可能となり、複列円筒ころ軸受２０
のさらなる長寿命化に貢献する。その他の作用は、第１
実施形態の複列円筒ころ軸受１０と全く同様に作用す
る。

【００３２】次に、本発明の第３実施形態の複列円筒こ
ろ軸受３０を説明する。なお、第１実施形態の複列円筒
ころ軸受１０と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。図４に示すように複列円筒ころ軸受３０は、第
１実施形態の複列円筒ころ軸受１０と同様に、外輪１１
と、内輪１２と、転動体１３と、保持器３１とから構成
されている。

【００３３】保持器３１は、内輪１２の軸線方向中央に
配置されたリング部３１ａと、リング部３１ａから軸線
方向に２２．５°の間隔で交互に延び、片側に１６本の
柱部３１ｂが形成されており、周方向に隣接する柱部３
１ｂの間には片側に１６個、合計３２個のポケット１５
が形成されている。ポケット１５は、各列１６個形成さ
れており、列Ａのポケット１５には、１６個の転動体１
３が夫々転動自在に収納され、列Ｂのポケット１５に
は、１個おきに合計８個の転動体１３が転動自在に収納
されている。列Ｂの転動体１３が収納されていないポケ
ット１５には、潤滑補助材料である潤滑油含有ポリマー
１６が８個夫々収納されている。保持器３１の案内面３
１ｃには２２．５°の間隔で１６個の溝３１ｄが形成さ
れており、該溝３１ｄには、夫々潤滑油含有ポリマー３
２が配設されている。

【００３４】なお、潤滑油含有ポリマー１６及び３２
は、ポケット１５及び溝３１ｄの形状に合わせて別の工
程で製作しておき、軸受の組立て時にポケットに組み込
むようになっている。その他の部分については、第１実
施形態の複列円筒ころ軸受１０と同様であるので、同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３５】次に、本実施形態の複列円筒ころ軸受３０
の作用を説明する。図４に示すように、本実施形態の複
列円筒ころ軸受３０は、保持器３１の案内面３１ｃに２
２．５°の間隔で１６個の溝３１ｄが形成され、該溝３
１ｄには、夫々潤滑油含有ポリマー３２が配設されてい
る。従って、より多量の油含有ポリマー１６を収納する
ことができ、グリース寿命も一層長期化することができ
る。その他の作用は、第１及び２実施形態の複列円筒こ
ろ軸受と全く同様に作用する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載の転がり軸受によれば、一方の列に配設する転動体の
個数を削減して確保したスペースに、潤滑補助材料が保
持器に保持されて配設されているので、軸受を回転させ
ると遠心力によって潤滑補助材料に含有されている潤滑
油が徐々に遊離して給脂され、グリースの寿命を長期化
することができる。

【００３７】また、給脂は、遠心力の作用により生じる
ので、軸受の回転時にのみ、微量の潤滑油が給脂され、
軸受の停止時に給脂した場合に問題となる攪拌抵抗の急
激な増加及びこれに伴う突発的な油切れ、急激な温度上
昇を生じることはない。また、給脂される潤滑油の量
は、遠心力に比例して潤滑補助材料から遊離するので、
低速回転時には少量、高速回転時には多量の潤滑油が潤
滑補助材料から自動的に給脂される。従って、過不足の
無い理想的な給脂を行うことができ、潤滑油の飛散によ
り環境を汚染することもない。

【００３８】また、給脂のための給脂装置、分配器、給
脂配管や該装置のメンテナンスが不要であり、安価で且
つ極めて容易に安定して給脂することができ、軸受のサ
イズや該軸受を組み込んだ装置も大きくなることはな
い。また、圧縮空気を使用しないので、騒音の発生もな
く、静粛な潤滑を行うことができる。

【００３９】本発明の請求項２記載の転がり軸受によれ
ば、夫々の転動体の間だけでなく、保持器の案内面にも
潤滑補助材料が配設されているので、より多量の潤滑油
を軸受内に保有することができ、長期間の給脂が可能と
なってグリースの長寿命化を一層図ることができる。

【００４０】本発明の請求項３記載の転がり軸受によれ
ば、潤滑補助材料として潤滑油含有ポリマーを用い、保
持器で保持した状態で夫々の転動体の間及び保持器の案
内面に組み込んで配設するようにしたので、保持器のポ
ケットの大きさ、形状に合わせて予め他の工程で該潤滑
油含有ポリマーを製作しておき、軸受の組立て時に転動
体と同様にしてポケットに組み込むことで容易に製作す
ることができる。また、潤滑油含有ポリマーに含有され
る潤滑油等の組成割合は、任意に製作することができる
ので、数種類の組成割合の潤滑油含有ポリマーを予め準
備しておき、軸受の使用条件に合わせて最適な組成割合
の潤滑油含有ポリマーを選択して組み込むことができ、
極めて安価でかつ容易に使用条件に最適の転がり軸受を
製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転がり軸受の第１実施形態を示す複列
円筒ころ軸受の部分破断斜視図である。

【図２】図１における複列円筒ころ軸受の列Ｂの縦断面
図である。

【図３】本発明の転がり軸受の第２実施形態を示す複列
円筒ころ軸受の縦断面図である。

【図４】本発明の転がり軸受の第３実施形態を示す複列
円筒ころ軸受の縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 複列円筒ころ軸受（第１実施形態の転がり軸
受） １１ 外輪 １２ 内輪 １３ 転動体 １４ 保持器 １６ 潤滑油含有ポリマー（潤滑補助材料） ２０ 複列円筒ころ軸受（第２実施形態の転がり軸
受） ２１ 保持器 ２３ 潤滑油含有ポリマー（潤滑補助材料） ３０ 複列円筒ころ軸受（第３実施形態の転がり軸
受） ３１ 保持器 ３１ｃ 案内面 ３２ 潤滑油含有ポリマー（潤滑補助材料）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 康司 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA12 AA13 AA24 AA32 AA43 AA52 AA62 BA26 BA34 BA45 BA50 CA01 CA12 DA14 EA53 FA31 FA48 GA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との
   間に転動自在とされ２列に整列させて周方向に配設され
   た複数個の転動体と、前記転動体を保持する保持器とか
   らなる転がり軸受において、 他方の列に配設された前記転動体の個数より少ない個数
   の前記転動体を一方の列に所定の間隔で周方向に配設す
   ると共に、前記一方の列の夫々の前記転動体間に前記保
   持器に保持された潤滑補助材料を周方向に配設したこと
   を特徴とする転がり軸受。
2. 【請求項２】外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との
   間に転動自在とされ２列に整列させて周方向に配設され
   た複数個の転動体と、前記転動体を保持する保持器とか
   らなる転がり軸受において、 他方の列に配設された前記転動体の個数より少ない個数
   の前記転動体を一方の列に所定の間隔で周方向に配設す
   ると共に、前記一方の列の夫々の前記転動体間に前記保
   持器に保持された潤滑補助材料を周方向に配設し、かつ
   前記保持器の案内面に前記潤滑補助材料を配設したこと
   を特徴とする転がり軸受。
3. 【請求項３】前記潤滑補助材料は、潤滑油含有ポリマー
   であることを特徴とした請求項１又は２記載の転がり軸
   受。