JP2009222145A - 多列転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな一方向のラジアル荷重が急激に負荷されても、軌道面や転動体表面にフレッティングやスミアリングの表面損傷が発生しない多列転がり軸受を提供することである。
【解決手段】ボールねじ１０のねじ軸１１を支持する多列転がり軸受１を４列アンギュラ玉軸受とし、そのうちの大きな一方向のラジアル荷重が負荷される３列のアンギュラ玉軸受１ａのボール４ａをセラミックで形成することにより、内輪２ａと外輪３ａの各軌道面２ａｂ、３ａｂとボール４ａとの金属面間の接触をなくし、大きな一方向のラジアル荷重が急激に負荷されても、軌道面２ａｂ、３ａｂやボール４ａの表面にフレッティングやスミアリングの表面損傷が発生しないようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、一方向に大きなアキシアル荷重が負荷される部位を支持する多列転がり軸受に関する。

ねじ軸の回転によってナットに直線駆動力を伝達するボールねじのねじ軸のように、ラジアル荷重のほかにアキシアル荷重を負荷される回転部材を支持する転がり軸受には、内輪と外輪の軌道面間に２列以上の多列に転動体を配列し、回転部材に負荷されるアキシアル荷重が少なくとも１列の転動体に負荷されるようにした多列転がり軸受が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２に記載されたものは、いずれも多列転がり軸受を２列のアンギュラ玉軸受を互いに逆向きに組み合わせたものとし、ボールねじのねじ軸の両方向に負荷されるアキシアル荷重が、１列ずつのアンギュラ玉軸受に負荷されるようにしている。なお、アキシアル荷重を負荷する転がり軸受には円錐ころ軸受も用いられる。

通常、ボールねじのねじ軸を支持する転がり軸受には、潤滑剤としてグリースが軸受内部に封入される。特許文献１に記載のものは、潤滑寿命を向上させてメンテナンスフリーとするために、回転する方の軌道輪に、樹脂と潤滑成分の混合物からなる固形潤滑組成物を充填した金属環を取り付け、回転に伴う遠心力で固形潤滑組成物から滲み出す潤滑油を転動体に向けて飛び出させるようにしている。また、特許文献２に記載のものは、工作機械用ボールねじに作用する加工荷重の振動負荷によるフレッティング損傷を防止するために、内外輪または転動体のいずれかに浸炭窒化処理を施すとともに、ウレア化合物を増ちょう剤として用いたグリースを封入するようにしている。

一方、ボールねじには、ナットに取り付けられたテーブル等を単に直線駆動するのみでなく、例えば、図４に示すような射出成形機の射出部５１、型締部５２、射出台移動部５３、エジェクタ部５４、スクリュ部５５等に使用されるボールねじのように、ナットに連結される機器からねじ軸に大きな一方向のアキシアル荷重が負荷されるものがある（例えば、特許文献３参照）。この一方向のアキシアル荷重は、ナットの停止中または移動中に急激に負荷されることが多い。特に、溶融樹脂を型に射出して保圧する射出部や、型に射出される樹脂の圧力を支える直圧式の型締部に使用されるボールねじは、大きな一方向のアキシアル荷重がねじ軸に負荷される。近年、電動式射出成形機は大型化が進んでおり、型締力が８００トンを越えるものも出現しており、これらの射出部や型締部に使用されるボールねじを支持する多列転がり軸受には、非常に大きなアキシアル荷重が負荷できるように、一方向のアキシアル荷重が負荷される転動体を２列以上に配列したものもある。

特開２０００−１０４７４４号公報 特開２００３−１４８４９１号公報 特開２００３−２４００９９号公報

上述した射出成形機の射出部や型締部に使用されるボールねじのように、大きな一方向のアキシアル荷重が負荷されるねじ軸を支持する多列転がり軸受は、アキシアル荷重を負荷する列の転動体と軌道面間に大きな接触面圧が作用するとともに、急激なアキシアル荷重の負荷によって、転動体と軌道面間のスリップによる油膜切れが生じやすい。型締部に使用されるボールねじは、ねじ軸がほとんど回転しない状態で大きなアキシアル荷重を負荷されるので、これを支持する多列転がり軸受はより油膜切れが生じやすい。このため、軌道面や転動体の表面にフレッティングやスミアリングの表面損傷が発生し、軸受寿命が著しく短くなる問題がある。なお、フレッティングは、接触する金属面間の相対的な微小滑りに伴う摩耗現象であり、その摩耗粉が潤滑寿命を低下させる。また、スミアリングは、接触する金属面間の油膜切れによって生じる微小焼付き現象である。

特許文献１、２に記載された多列転がり軸受は、潤滑寿命の延長や油膜切れの防止にある程度の効果はあるが、上述した射出成形機の射出部や型締部に使用されるボールねじを支持する多列転がり軸受のように、大きな一方向のラジアル荷重が急激に負荷されるものでは、フレッティングやスミアリングの表面損傷を防止することができない。また、特許文献１に記載されたものは、軸受内に固形潤滑組成物を充填した金属環を取り付ける必要があり、部品点数が増加する問題もある。

そこで、本発明の課題は、大きな一方向のラジアル荷重が急激に負荷されても、軌道面や転動体表面にフレッティングやスミアリングの表面損傷が発生しない多列転がり軸受を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の軌道面間に２列以上の多列に転動体が配列され、これらの少なくとも１列の転動体に１方向のアキシアル荷重が負荷される多列転がり軸受において、前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体をセラミックで形成した構成を採用した。

すなわち、アキシアル荷重が負荷される列の転動体をセラミックで形成することにより、軌道面と転動体との金属面間の接触をなくし、大きな一方向のラジアル荷重が急激に負荷されても、軌道面や転動体表面にフレッティングやスミアリングの表面損傷が発生しないようにした。この転動体を形成するセラミックとしては、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、マグネシア、ジルコニア等を用いることができる。

前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体を、樹脂製の保持器で保持して前記軌道面間に配列することにより、転動体との摺接による保持器からの金属摩耗粉の発生をなくし、潤滑寿命を向上させることができる。

前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体を、保持器なしで互いの隙間を詰めて前記軌道面間に配列することにより、列内の転動体の配列個数を多くし、転動体１個当たりの負荷を軽減することができる。なお、セラミックで形成した転動体同士は、互いに接触してもほとんど摩耗することがないので、その摩耗粉によって潤滑寿命が低下することはない。

前記内輪が、その内径面に内嵌される軸部材に設けられた肩部から前記アキシアル荷重を負荷されるものである場合は、この軸部材の肩部と内輪との間に弾性体を介在させることにより、アキシアル荷重を負荷する列の転動体への急激なアキシアル荷重の負荷を緩和することができる。

前記多列転がり軸受は、ボールねじのねじ軸を支持するものとすることができる。

前記ボールねじは、射出成形機の射出部または型締部に使用されるものとすることができる。

本発明の多列転がり軸受は、アキシアル荷重が負荷される列の転動体をセラミックで形成したので、軌道面と転動体との金属面間の接触をなくし、大きな一方向のラジアル荷重が急激に負荷されても、軌道面や転動体表面にフレッティングやスミアリングの表面損傷が発生しないようにし、軸受寿命を著しく延長することができる。

前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体を、樹脂製の保持器で保持して軌道面間に配列することにより、転動体との摺接による保持器からの金属摩耗粉の発生をなくし、潤滑寿命を向上させることができる。

前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体を、保持器なしで互いの隙間を詰めて軌道面間に配列することにより、列内の転動体の配列個数を多くし、転動体１個当たりの負荷を軽減することができる。

前記内輪が、その内径面に内嵌される軸部材に設けられた肩部からアキシアル荷重を負荷されるものである場合は、この軸部材の肩部と内輪との間に弾性体を介在させることにより、アキシアル荷重を負荷する列の転動体への急激なアキシアル荷重の負荷を緩和することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。図１は、本発明に係る多列転がり軸受１でねじ軸１１を支持したボールねじ１０を使用した射出成形機の型締部２１を示す。この型締部２１は直圧式のものであり、ボールねじ１０のナット１２に取り付けられた可動金型２２を右方向へ直線駆動して固定金型２３に締め付け、可動金型２２と固定金型２３の間に射出される溶融樹脂の圧力を支える。このため、ボールねじ１０のねじ軸１１には、締め付けられた可動金型２２が押し戻されるように、左向きの大きなアキシアル荷重が負荷される。ねじ軸１１には、この左向きの大きなアキシアル荷重を多列転がり軸受１で受けるための肩部１１ａが設けられている。

図２に示すように、前記多列転がり軸受１は４列アンギュラ玉軸受とされ、左端列のアンギュラ玉軸受１ｂを除く、右側の３列のアンギュラ玉軸受１ａに左向きの大きなアキシアル荷重が負荷されるように、これらの内輪２ａと外輪３ａのカウンタボア２ａａ、３ａａの向きが決められ、その軌道面２ａｂ、３ａｂ間に配列された転動体としてのボール４ａが窒化珪素のセラミックで形成されて、樹脂製の保持器５ａで保持されている。なお、左端列のアンギュラ玉軸受１ｂは、前記可動金型２２を左方向へ戻すように直線駆動するときの小さな右向きのアキシアル荷重が負荷されるように、内輪２ｂと外輪３ｂのカウンタボア２ｂａ、３ｂａが、各アンギュラ玉軸受１ａと逆向きとされている。また、内輪２ｂと外輪３ｂの軌道面２ｂｂ、３ｂｂ間に配列されたボール４ｂは軸受鋼で形成され、鋼製の保持器５ｂで保持されている。

前記多列転がり軸受１の右端列のアンギュラ玉軸受１ａの内輪２ａは、弾性体としてのゴムリング６を介して、ねじ軸１１の肩部１１ａに当接されている。したがって、ねじ軸１１から各アンギュラ玉軸受１ａに急激に負荷される左向きの大きなアキシアル荷重の負荷を緩和することができる。なお、左端列のアンギュラ玉軸受１ｂは、抜け止め部材７によって抜け止めされている。

図３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態を示す。この多列転がり軸受１は、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記右側の３列のアンギュラ玉軸受１ａのセラミック製のボール４ａが、保持器なしで互いの隙間を詰めた、いわゆる総ボール状態で内輪２ａと外輪３ａの軌道面２ａｂ、３ａｂ間に配列されている点が異なる。その他の部分は第１の実施形態のものと同じであり、左端列のアンギュラ玉軸受１ｂのボール４ｂは軸受鋼で形成され、保持器５ｂで保持されている。したがって、この実施形態では、各アンギュラ玉軸受１ａのボール４ａの配列個数が多くなり、これらのボール４ａの１個当たりの負荷を軽減することができる。

上述した各実施形態では、多列転がり軸受を４列アンギュラ玉軸受とし、そのうちの大きな一方向のアキシアル荷重が負荷される３列の転動体としてのボールをセラミックで形成したが、このセラミックで形成する転動体の列数は３列に限定されることはなく、少なくとも１列以上であればよい。また、多列転がり軸受はアンギュラ玉軸受に限定されることはなく、円錐ころ軸受とすることもできる。

第１の実施形態の多列転がり軸受をボールねじの支持に使用した射出成形機の型締部を示す概略縦断面図 図１の多列転がり軸受を示す縦断面図 ａは第２の実施形態の多列転がり軸受を示す縦断面図、ｂはａのIIIb−IIIbに沿った断面図 射出成形機を示す概略正面図

符号の説明

１ 多列転がり軸受
１ａ、１ｂ アンギュラ玉軸受
２ａ、２ｂ 内輪
３ａ、３ｂ 外輪
２ａａ、２ｂａ、３ａａ、３ｂａ カウンタボア
２ａｂ、２ｂｂ、３ａｂ、３ｂｂ 軌道面
４ａ、４ｂ ボール
５ａ、５ｂ 保持器
６ ゴムリング
７ 抜け止め部材
１０ ボールねじ
１１ ねじ軸
１１ａ 肩部
２１ 型締部
２２ 可動金型
２３ 固定金型

Claims (6)

1. 内輪と外輪の軌道面間に２列以上の多列に転動体が配列され、これらの少なくとも１列の転動体に１方向のアキシアル荷重が負荷される多列転がり軸受において、前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体をセラミックで形成したことを特徴とする多列転がり軸受。
2. 前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体を、樹脂製の保持器で保持して前記軌道面間に配列した請求項１に記載の多列転がり軸受。
3. 前記アキシアル荷重が負荷される列の転動体を、保持器なしで互いの隙間を詰めて前記軌道面間に配列した請求項１に記載の多列転がり軸受。
4. 前記内輪が、その内径面に内嵌される軸部材に設けられた肩部から前記アキシアル荷重を負荷されるものであり、この軸部材の肩部と内輪との間に弾性体を介在させた請求項１乃至３のいずれかに記載の多列転がり軸受。
5. 前記多列転がり軸受がボールねじのねじ軸を支持するものである請求項１乃至４のいずれかに記載の多列転がり軸受。
6. 前記ボールねじが射出成形機の射出部または型締部に使用されるものである請求項５に記載の多列転がり軸受。

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