JP2005076732A - 複列ころ軸受用樹脂製保持器及び複列ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 複列ころ軸受に組み込まれて使用されても、保持器同士の接触による発熱や摩耗が生じにくい樹脂製保持器、及び、複列ころ軸受を提供する。
【解決手段】 樹脂製の保持器４は、円環部４ａと、円環部４ａから突出する複数の柱部４ｂと、を備えている。そして、複列円筒ころ軸受１０に組み込んで回転させた状態で別の保持器と接触する円環部４ａの対向面５の表面粗さは０．６μｍＲａ未満とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複列ころ軸受に組み込まれる樹脂製保持器及び複列ころ軸受に関する。

工作機械は、生産性向上の要求からますます高速で主軸が回転されるようになっており、また、加工精度の向上も要求されている。よって、剛性を高くすることが有利である工作機械において主軸の支持に使用される円筒ころ軸受は、高速化がますます進んでいる。 従来は、円筒ころ軸受には銅合金製の保持器が使用されていたが、高速回転になると、比較的軟らかい銅合金製の保持器に摩耗が生じやすいという問題があった。そうすると、該摩耗で発生した摩耗粉によって潤滑剤が劣化して潤滑性が低下するため、円筒ころ軸受に焼き付きや損傷が生じるおそれがあった。

このようなことから、近年においては、耐摩耗性に優れた樹脂製の保持器が用いられる場合が多くなりつつある。ところが、樹脂は銅合金と比べて耐摩耗性は優れているものの、剛性や強度が劣っているので、樹脂製の保持器は剛性や強度が不十分となりやすいという問題があった。
そこで、高速回転でも好適に使用可能なころ軸受用合成樹脂製保持器が提案されている（特許文献１を参照）。この保持器は、円環部と該円環部から突出する複数の柱部とを備えており、少なくとも一部の柱部の先端には、柱部により区画されたポケット内に存在するころが当該ポケットから抜け出ることを防止する抜け止め片が設けてある。
特開平１１−１６６５４４号公報 特願２００２−１３８８４３号明細書 特願２００３−１４８６０号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の保持器を複列ころ軸受に組み込んだ場合は、通常は、隣接する２つの保持器の円環部の対向面が接触しながら回転することとなる（図２の（ａ）を参照）。そして、ｄｍＮ（＝（軸受内径＋軸受外径）／２×回転速度（ｒｐｍ））１００万以上の高速回転時においては、回転の遠心力によって、保持器の柱部先端側が径方向外方に拡径するように変形するため、接触している保持器の対向面に大きな摩擦力が加わることとなる（図２の（ｂ）を参照）。そうすると、保持器同士の接触による発熱や摩耗が促進されるため、潤滑剤の劣化が進んで、複列ころ軸受に焼き付きや損傷が生じるおそれがあった。しかも、射出成形法により製造している合成樹脂製保持器は、樹脂のひけが原因で保持器の表面に凹凸があるため、前述の接触により発熱や摩耗が生じやすい。

また、前述のような高速回転時においては、保持器ところとの接触や保持器と軌道輪との接触によって、発熱や摩耗が発生することもあった。特許文献３には、摩擦係数の低いフッ素樹脂で構成された部材を保持器と軌道輪との間に介在させることにより、保持器と軌道輪との接触による発熱を抑制する技術が提案されており、このフッ素樹脂製の部材はインサート成形により保持器と一体化されている。しかしながら、フッ素樹脂と保持器との密着性が十分ではないため、フッ素樹脂製の部材が保持器から脱落する可能性も考えられた。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、複列ころ軸受に組み込まれて使用されても、保持器同士の接触による発熱や摩耗が生じにくい樹脂製保持器を提供することを課題とする。また、焼き付きや損傷が生じにくい複列ころ軸受を提供することを併せて課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の複列ころ軸受用樹脂製保持器は、複列ころ軸受に組み込まれる樹脂製の保持器において、前記複列ころ軸受の円周方向に連続する円環部と、前記円環部から前記複列ころ軸受の軸方向に突出する複数の柱部と、を備えるとともに、前記複列ころ軸受に組み込んで回転させた状態で別の保持器と接触する前記円環部の接触部分の表面粗さを０．６μｍＲａ未満としたことを特徴とする。

このような構成であれば、複列ころ軸受に組み込んで回転させた際に、保持器同士の接触による発熱や摩耗が抑制される。その結果、潤滑剤の劣化が抑制されるので、複列ころ軸受に焼き付きや損傷が生じにくい。
また、本発明に係る請求項２の複列ころ軸受用樹脂製保持器は、請求項１に記載の複列ころ軸受用樹脂製保持器において、前記複列ころ軸受に組み込んで回転させた状態で、前記複列ころ軸受の軌道輪と接触する前記円環部の接触部分、及び、前記複列ころ軸受のころと接触する前記円環部の接触部分のうち少なくとも一方の表面粗さを０．６μｍＲａ未満としたことを特徴とする。

このような構成であれば、複列ころ軸受に組み込んで回転させた際に、保持器と軌道輪との接触又は保持器ところとの接触による発熱や摩耗が抑制される。その結果、潤滑剤の劣化が抑制されるので、複列ころ軸受に焼き付きや損傷が生じにくい。さらに、これらの接触により生じる摩擦力が減少して、該摩擦力により発生する保持器の振動が抑制されるので、前述の保持器同士の接触による発熱や摩耗が抑制される。
さらに、本発明に係る請求項３の複列ころ軸受は、請求項１又は請求項２に記載の複列ころ軸受用樹脂製保持器を備えることを特徴とする。
このような構成であれば、前述のような理由により焼き付きや損傷が生じにくい。

以上のように、本発明の複列ころ軸受用樹脂製保持器は、複列ころ軸受に組み込んで回転させた際に、保持器同士の接触による発熱や摩耗が生じにくい。また、本発明の複列ころ軸受は、焼き付きや損傷が生じにくい。

本発明に係る複列ころ軸受用樹脂製保持器及び複列ころ軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る複列ころ軸受用樹脂製保持器を組み込んだ複列円筒ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。図１の複列円筒ころ軸受１０は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２との間に転動自在に配設された２列の円筒ころ３と、各列の円筒ころ３をそれぞれ保持する樹脂製の保持器４，４と、で構成されており、内輪１と外輪２との間に形成される空隙部内には、図示しない潤滑剤が配されている。

この保持器４は、複列円筒ころ軸受１０の円周方向に連続する円環部４ａと、円環部４ａから複列円筒ころ軸受１０の軸方向外方に突出する複数の柱部４ｂ，４ｂ，…と、で構成されており、複数の柱部４ｂは円周方向にわたって互いに等間隔に配されている。そして、各柱部４ｂの間に形成されるポケットに、円筒ころ３が転動自在に保持されるようになっている。

複列円筒ころ軸受１０には、２列の円筒ころ３を保持するために、２つの保持器４が備えられているが、図１から分かるように、２つの保持器４は円環部４ａが対向するように配されている。そして、対向する円環部４ａの対向面５の表面粗さは、０．６μｍＲａ未満とされている。なお、対向面５が、本発明の構成要件である円環部の接触部分に相当する。

このような複列円筒ころ軸受１０は、回転時においては保持器４の対向面５同士が接触しているが（図１の（ａ）を参照）、ｄｍＮ１００万以上の高速回転時においては、回転の遠心力によって、保持器４の柱部４ｂの先端側が径方向外方に拡径するように変形することとなる（図１の（ｂ）を参照）。そのため、接触している保持器４の対向面５には、大きな摩擦力が加わることとなる。しかしながら、対向面５の表面粗さは０．６μｍＲａ未満であるので、保持器４の接触による発熱や摩耗が抑制される。その結果、潤滑剤の劣化が抑制されるので、複列円筒ころ軸受１０には焼き付きや損傷が生じにくい。

なお、保持器４の円環部４ａは、軸受の回転時に円筒ころ３とも接触するので、この接触部分（図１のポケット面４ｃ）の表面粗さも０．６μｍＲａ未満とすることが好ましい。さらに、内輪１，外輪２とも接触するので、この接触部分の表面粗さも０．６μｍＲａ未満とすることがより好ましい。そうすれば、接触による発熱や摩耗がより抑制され、その結果、潤滑剤の劣化がより抑制されるので、複列円筒ころ軸受１０には焼き付きや損傷がより生じにくい。
〔実施例〕
以下に、さらに具体的な実施例を示して、本発明を説明する。保持器の対向面及びポケット面の表面粗さが異なる８種の軸受（表１を参照）を用意して、回転試験を行った。

この軸受は、前述の複列円筒ころ軸受１０とほぼ同様の構成を有する呼び番号ＮＮ３００６の複列円筒ころ軸受であり、その保持器は、炭素繊維で強化されたポリフェニレンサルファイド樹脂（炭素繊維の配合量は２０〜４０質量％である）で構成されている。また、組み込み時すきまは０μｍであり、潤滑剤はグリース（ＮＯＫクリューバ株式会社製のイソフレックスＮＢＵ１５）である。なお、保持器は射出成形法により製造したが、樹脂材料の転写性能の影響により、金型の表面粗さを良好にしても保持器の表面粗さを０．２０μｍＲａより良好にすることはできなかった。
このような複列円筒ころ軸受を、回転速度２０００ｒｐｍから２４０００ｒｐｍまで、回転速度を２０００ｒｐｍずつ段階的に上昇させながら回転させた。この回転速度の上昇は、各回転速度において４時間回転させた後に行った。そして、回転試験が終了したら軸受を分解し、保持器の対向面に生じた摩耗の状況を観察した。その結果を表１に併せて示す。

表１から分かるように、実施例１〜３の軸受は、保持器の対向面及びポケット面の表面粗さが０．６μｍＲａ未満であるため、保持器の対向面に摩耗が生じなかった。これに対して、比較例１〜５の軸受は、保持器の対向面及びポケット面の表面粗さが０．６μｍＲａ以上であるため、保持器の対向面に摩耗が生じていた。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては複列ころ軸受の例として複列円筒ころ軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な複列ころ軸受に対して適用することができる。例えば、複列円すいころ軸受や複列針状ころ軸受等である。

本発明は、例えばモータや工作機械の主軸など、微量の潤滑剤で潤滑されつつ高速回転で使用されるのにもかかわらず低発熱が要求される複列ころ軸受に適用可能である。

本発明に係る複列ころ軸受用樹脂製保持器を組み込んだ複列円筒ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。 従来の樹脂製保持器を組み込んだ複列ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ 円筒ころ
４ 保持器
４ａ 円環部
４ｂ 柱部
４ｃ ポケット面
５ 対向面
１０ 複列円筒ころ軸受

Claims (3)

1. 複列ころ軸受に組み込まれる樹脂製の保持器において、前記複列ころ軸受の円周方向に連続する円環部と、前記円環部から前記複列ころ軸受の軸方向に突出する複数の柱部と、を備えるとともに、前記複列ころ軸受に組み込んで回転させた状態で別の保持器と接触する前記円環部の接触部分の表面粗さを０．６μｍＲａ未満としたことを特徴とする複列ころ軸受用樹脂製保持器。
2. 前記複列ころ軸受に組み込んで回転させた状態で、前記複列ころ軸受の軌道輪と接触する前記円環部の接触部分、及び、前記複列ころ軸受のころと接触する前記円環部の接触部分のうち少なくとも一方の表面粗さを０．６μｍＲａ未満としたことを特徴とする請求項１に記載の複列ころ軸受用樹脂製保持器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の複列ころ軸受用樹脂製保持器を備えることを特徴とする複列ころ軸受。

Images