JP2012102796A - 櫛型樹脂保持器およびころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 ころの動き量を安定させ、保持器の摩耗の低減を図ると共に、製造コストの低減を図りつつポケット幅を精度良く管理することができる櫛型樹脂保持器およびころ軸受を提供する。
【解決手段】 この櫛型樹脂保持器１は、円環部２と、この円環部２の一側面から軸方向一方に突出する複数の柱部３とを備え、円周方向に隣接する柱部３，３間が円筒ころ４を保持するポケットＰｔとなり、柱部３のポケットＰｔの内面となる側面５が凹形状に形成される。各柱部３は、この柱部３の先端に向かうに従って保持器軸中心に近づく傾斜を有し、且つ、ポケットＰｔの内面となる柱部３の側面５に平坦部５ａを設け、この平坦部５ａは、柱部３の先端部分から基端部分とにわたって、軸方向に連続する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、工作機械主軸を支持する複列円筒ころ軸受等に適用される櫛型樹脂保持器およびころ軸受に関する。

工作機械の主軸等を支持する円筒ころ軸受において、いわゆる櫛型樹脂保持器を用いたものが提案されている。この櫛型樹脂保持器は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、円環部２０と、この円環部２０の一側面から軸方向一方に突出する複数の柱部２１とを備え、円周方向に隣接する柱部２１，２１間が円筒ころ２２を保持するポケットＰｔとなる。
櫛型樹脂保持器は射出成形で製造されるものが多く、成形収縮による変化により櫛歯部分つまり柱部には、保持器軸中心に対して傾斜角度がつくものがあり、金型構造は成形収縮を見越して作られることがある（特許文献１）。

特開２００７−７８１１８号公報 特開２００７−２７８４０６号公報

金型において、柱部を成形する箇所の角度を、円環部を成形する箇所に対して９０度に設定した場合、以下のような問題がある。樹脂保持器は成形収縮で柱部に角度がつくため、柱部の基端部と先端部の同一軸方向直線上でポケット幅が異なることになる。この場合、ころと保持器とが部分的に接触することになり、局部的な摩耗が発生し易くなる。その解決策としてポケットの半径を大きくし、且つ、各柱部の円周方向側面を外径側凹曲面部と内径側凹曲面部とを連続させて成る複合曲面としたものが提案されている（特許文献２）。

柱部の角度は放射方向に内向きの場合が多い。柱部の角度が放射方向に外向きの場合、遠心力の影響でころの動き量が増加したり、ころと保持器が強く接触し易くなる。
金型上の狙いを変更し、成形収縮後にポケットが保持器軸方向に平行になるようにするには、金型調整を数回行う必要がありコストが高くなってしまう。
ポケット幅を管理する場合において、柱部における任意の１つの軸方向直線上のポケット幅を測定する際、柱部の基端部と先端部とで同様の位置を測定することが困難であり、品質保証面での問題が懸念される。

この発明の目的は、ころの動き量を安定させ、保持器の摩耗の低減を図ると共に、製造コストの低減を図りつつポケット幅を精度良く管理することができる櫛型樹脂保持器およびころ軸受を提供することである。

この発明の櫛型樹脂保持器は、円環部と、この円環部の一側面から軸方向一方に突出する複数の柱部とを備え、円周方向に隣接する柱部間がころを保持するポケットとなり、前記柱部の前記ポケットの内面となる側面が凹形状に形成される櫛型樹脂保持器において、前記各柱部は、この柱部の先端に向かうに従って保持器軸中心に近づく傾斜を有し、且つ、前記ポケットの内面となる前記柱部の側面に平坦部を設け、この平坦部は、柱部の先端部分から基端部分とにわたって、軸方向に連続し、対向する柱部の平坦部は互いに平行であることを特徴とする。
前記「平坦部」は、平面を成す部分である。

この構成によると、柱部の前記ポケットの内面となる側面が凹形状に形成される櫛型樹脂保持器において、ポケットの内面となる前記柱部の側面に平坦部を設けたため、柱部における軸方向の任意の位置でポケットの最大幅を測定することができる。前記平坦部は、柱部の先端部分から基端部分とにわたって軸方向に連続するため、柱部における任意のポケット幅を測定する際、柱部の先端部分から基端部分とにわたるいずれの軸方向位置でも、平坦部を測定することで、ポケット幅を精度良く管理することができる。ポケット幅ところのすきまが軸方向で変化しないようにできるため、ころと保持器の均一な接触が発生し易くなる。また、各柱部は、先端に向かうに従って保持器軸中心に近づく傾斜を有するため、遠心力の影響でころの動き量が増加することがなく、ころと保持器が強く接触することを防止することを防止し得る。以上により保持器の摩耗の低減を図ることができる。この櫛型樹脂保持器の金型調整を複数回行う必要もなくなるため、製造コストの低減を図ることもできる。
前記ころが円筒ころであっても良い。

前記柱部の平坦部における径方向の幅をＷ、前記柱部の傾斜の保持器軸中心に対する角度をα、前記平坦部の軸方向長さをＬとすると、前記平坦部が下記式の関係をもつものとしても良い。
Ｗ ＞ Ｔａｎα × Ｌ
前記幅Ｗは、柱部の軸方向の任意位置における平坦部の幅寸法をいう。
柱部の軸方向長さが長くなると、必要な平坦部の軸方向長さも長くなる。また、成形収縮の柱部の角度が決まると、必要な幅Ｗが決まる。柱部の角度αは、樹脂材料、保持器形状、成形条件により変化する。
前記式を満足する平坦部とすることで、柱部の角度αに応じた、平坦部の幅Ｗを設定することができる。どのような樹脂材料、保持器形状、成形条件が設定されても、必要な幅Ｗの値を前記式により簡単に求めることができる。

前記柱部の平坦部を、ころのピッチ円直径付近に設けても良い。前記ピッチ円直径付近とは、ピッチ円直径を成す部分付近をいう。
この平坦部を前記ピッチ円直径付近に設けた場合に、前記ポケットの内面となる前記柱部の側面に、平坦部を境として、この平坦部の外径側縁部から外径側に繋がりポケットの内面となる柱部の側面が凹形状となる外径側凹形状部と、前記平坦部の内径側縁部から内径側に繋がりポケットの内面となる柱部の側面が凹形状となる内径側凹形状部とを設け、外径側凹形状部の曲率半径を、内径側凹形状部の曲率半径よりも大としても良い。
この場合、各柱部が保持器軸中心に対して傾斜していても、ころと保持器の当たりが偏らなくなる。これにより、保持器の部分的な摩耗の発生を低減することができる。なお、各柱部が前記のように傾斜するが、平坦部がなく曲率半径が同一のポケットとした場合、平坦部がないため、柱部の先端部分でのポケット測定位置がポケットの最大幅とならない。曲率半径が同一であるため、ころと保持器の当たりは、柱部の先端部分の外径側のみになる。

前記外径側凹形状部および内径側凹形状部の曲率半径のいずれか一方または両方を、柱部の基端部分から先端部分にかけて徐々に変化させても良い。この場合、各柱部が保持器軸中心に対して傾斜していても、ころと保持器の当たりが偏らなくなる。これにより、保持器の部分的な摩耗の発生を低減することができる。

この発明の複列円筒ころ軸受は、前記いずれかの発明の櫛型樹脂保持器を有するものである。
前記複列円筒ころ軸受が工作機械主軸用の軸受に使用されるものであっても良い。
この発明の自動調心ころ軸受は、前記いずれかの発明の櫛型樹脂保持器を有するものである。

この発明の櫛型樹脂保持器は、円環部と、この円環部の一側面から軸方向一方に突出する複数の柱部とを備え、円周方向に隣接する柱部間がころを保持するポケットとなり、前記柱部の前記ポケットの内面となる側面が凹形状に形成される櫛型樹脂保持器において、前記各柱部は、この柱部の先端に向かうに従って保持器軸中心に近づく傾斜を有し、且つ、前記ポケットの内面となる前記柱部の側面に平坦部を設け、この平坦部は、柱部の先端部分から基端部分とにわたって、軸方向に連続し、対向する柱部の平坦部は互いに平行であるため、ころの動き量を安定させ、保持器の摩耗の低減を図ると共に、製造コストの低減を図りつつポケット幅を精度良く管理することができる。

（Ａ）は、この発明の実施形態に係る櫛型樹脂保持器の要部の一側面図、（Ｂ）は、同櫛型樹脂保持器の要部の正面図である。 同櫛型樹脂保持器の要部の斜視図である。 いずれかの実施形態に係る櫛型樹脂保持器を用いた複列円筒ころ軸受の断面図である。 いずれかの実施形態に係る櫛型樹脂保持器を用いた自動調心ころ軸受の断面図である。 （Ａ）は従来例の櫛型樹脂保持器の要部の一側面図、（Ｂ）は、同櫛型樹脂保持器の要部の正面図である。 図である。 （Ａ）は他の従来例の櫛型樹脂保持器の要部の一側面図、（Ｂ）は、同櫛型樹脂保持器の要部の正面図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図２と共に説明する。この実施形態に係る櫛型樹脂保持器は、例えば、ＣＮＣ旋盤、マシニングセンタ、フライス盤、汎用旋盤、中ぐり盤等の工作機械の主軸を支持する複列円筒ころ軸受等に適用される。ただし、この櫛型樹脂保持器は、工作機械の主軸支持用途に限定されるものではない。また複列円筒ころ軸受以外の軸受に、この櫛型樹脂保持器を用いても良い。
この櫛型樹脂保持器１は、図１に示すように、円環部２と、この円環部２の一側面から軸方向一方に突出する複数の柱部３とを備え、例えば、合成樹脂等により一体に射出成形されている。複数の柱部３は円周方向一定間隔おきに設けられ、円周方向に隣接する柱部３，３間が、円筒ころ４を保持するポケットＰｔとなる。各ポケットＰｔは、円周方向に隣接する柱部３，３の互いに対向する側面５，５と、円環部２の一側面２ａとで囲まれ、櫛型樹脂保持器１は、軸方向一方に開口する櫛歯形状となる。柱部３のポケットＰｔの内面となる側面５は、保持器軸中心に垂直な断面が凹み形状となる凹形状に形成されている。

前記合成樹脂として、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の自己潤滑性を有する合成樹脂を用いている。ただし、これらの合成樹脂に限定されるものではない。前記いずれかの合成樹脂に、カーボンファイバ、グラスファイバ等の充填材を配合しても良い。

各柱部３は、この柱部３の先端に向かうに従って保持器軸中心に近づく傾斜を有する。なお、図示の例では、円環部２の内径側および外径側の端面も、柱部３と同じ傾斜を持ち、これらの端面は柱部３の内径側および外径側の面に同一平面を成して続いている。この柱部３の傾斜角度αは、樹脂材料、保持器形状、成形条件により変化する。これらの条件等を限定した場合、傾斜角度αは、例えば、５度以上８度以下に規定される。
前記ポケットＰｔの内面となる前記柱部３の側面５に、「平坦部」５ａを設けている。この「平坦部」５ａは、柱部３を、保持器軸中心に垂直な断面で切断して同柱部３を軸方向に見た部分を指し、図１（Ａ）および図２に示すように、直線状に形成されている。柱部３の平坦部５ａは、円筒ころ４のピッチ円直径（ＰＣＤ）付近に設けられている。この例のＰＣＤ付近とは、ＰＣＤをも含んでいる。この平坦部５ａは、柱部３の先端部分から基端部分とにわたって軸方向に連続する。また１つのポケットＰｔにおいて対向する平坦部５ａ，５ａは互いに平行である。この平坦部５ａが存在する範囲を平坦領域という場合がある。図１（Ｂ）に示すように、ポケットＰｔの内面となる柱部３の側面を同ポケットＰｔの内面側から見ると、前記平坦領域は、前記柱部３の傾斜方向にそれぞれ平行な二辺Ｌ１，Ｌ２と、この柱部３の先端縁部の一部を成す一辺Ｌ３と、円環部２の一側面の一部を成す一辺Ｌ４とで囲まれた長方形状の領域である。

図１（Ａ）および図２に示すように、前記ポケットＰｔの内面となる前記柱部３の側面に、外径側凹形状部５ｂと、内径側凹形状部５ｃとを設けている。これら外径側凹形状部５ｂ、内径側凹形状部５ｃは、それぞれ保持器軸中心に垂直な断面で切断して同柱部３を軸方向に見た部分を指す。前記外径側凹形状部５ｂは、平坦部５ａを境として、この平坦部５ａの外径側縁部から外径側に繋がりポケットＰｔの内面となる柱部３の側面が凹形状となる。この外径側凹形状部５ｂは所定の曲率半径Ｒ5bに定められている。前記内径側凹形状部５ｃは、平坦部５ａを境として、この平坦部５ａの内径側縁部から内径側に繋がりポケットＰｔの内面となる柱部３の側面が凹形状となる。この内径側凹形状部５ｃは所定の曲率半径Ｒ5cに定められている。ただし、外径側凹形状部５ｂの曲率半径Ｒ5bが、内径側凹形状部５ｃの曲率半径Ｒ5cよりも大となるように定められている。

平坦部５ａの径方向の幅Ｗは、柱部３の傾斜角度αに見合ったものとするのが好ましい。前述のように、柱部３の平坦部５ａをＰＣＤ付近に設け、柱部３の平坦部５ａにおける径方向の幅をＷ、柱部３の傾斜の保持器軸中心に対する角度をα、平坦部５ａの軸方向長さをＬとすると、平坦部５ａは、下記式（１）の関係を満足することが望ましい。ここで、前記幅Ｗは、柱部３の軸方向の任意位置における幅寸法をいう。
Ｗ ＞ Ｔａｎα × Ｌ …（１）
柱部３の軸方向長さが長くなると、必要な平坦部５ａの軸方向長さＬも長くなる。また、成形収縮の柱部３の角度が決まると、必要な幅Ｗが決まる。柱部３の角度αは、前述のように樹脂材料、保持器形状、成形条件により変化する。
前記式（１）を満足する平坦部５ａとすることで、柱部３の角度αに応じた、平坦部５ａの幅Ｗを設定し得る。どのような樹脂材料、保持器形状、成形条件が設定されても、必要な幅Ｗの値を前記式（１）により簡単に求め得る。

以上説明した櫛型樹脂保持器１によると、柱部３の前記ポケットＰｔの内面となる側面５が凹形状に形成される櫛型樹脂保持器において、ポケットＰｔの内面となる前記柱部３の側面５に平坦部５ａを設けたため、柱部３における軸方向の任意の位置でポケットＰｔの最大幅を測定することができる。このポケットＰｔの最大幅の測定位置は、図１（Ｂ）においてハッチングにて表される。前記平坦部５ａは、柱部３の先端部分から基端部分とにわたって軸方向に連続するため、柱部３における任意のポケット幅を測定する際、柱部３の先端部分から基端部分とにわたるいずれの軸方向位置でも、平坦部５ａを測定することで、ポケット幅を精度良く管理することができる。ポケット幅ところ４のすきまが軸方向で変化しないようにできるため、ころ４と保持器１の均一な接触が発生し易くなる。

また、各柱部３は、先端に向かうに従って保持器軸中心に近づく傾斜を有するため、遠心力の影響でころ４の動き量が増加することがなく、ころ４と保持器１が強く接触することを防止し得る。以上により保持器１の摩耗の低減を図ることができる。この櫛型樹脂保持器１の金型調整を複数回行う必要もなくなるため、製造コストの低減を図ることもできる。

平坦部５ａをピッチ円直径付近に設け、平坦部５ａの外径側縁部から外径側に繋がりポケットＰｔの内面となる柱部３の側面が凹形状となる外径側凹形状部５ｂと、前記平坦部５ａの内径側縁部から内径側に繋がりポケットＰｔの内面となる柱部３の側面が凹形状となる内径側凹形状部５ｃとを設け、外径側凹形状部５ｂの曲率半径Ｒ5bを、内径側凹形状部５ｃの曲率半径Ｒ5cよりも大としたため、次のような作用効果を奏する。
各柱部３が保持器軸中心に対して傾斜していても、ころ４と保持器１の当たりが偏らなくなる。これにより、保持器１の部分的な摩耗の発生を低減することができる。なお、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、各柱部３が前記のように傾斜するが、平坦部がなく曲率半径が同一のポケットＰｔとした場合、平坦部がないため、柱部３の先端部分でのポケット測定位置がポケットの最大幅とならない。曲率半径が同一であるため、ころ４と保持器の当たりは、柱部３の先端部分の外径側のみ（図６（Ｂ）ハッチングにて表記した箇所）になる。

この発明の他の実施形態として、前記外径側凹形状部５ｂおよび内径側凹形状部５ｃの曲率半径Ｒ5b, Ｒ5cのいずれか一方または両方を、柱部３の基端部分から先端部分にかけて徐々に変化させても良い。内径側ポケットを基端部分（曲率小）→先端部分（曲率大）にすることで、ころと保持器のすきまを先端側を大きく、基端側を小さく設定できる。高速運転時の柱の変形によるポケットすきま（径方向）の減少を先端、基端で同等にできる。この場合、各柱部３が保持器軸中心に対して傾斜していても、ころ４と保持器１の当たりが偏らなくなる。これにより、保持器１の部分的な摩耗の発生を低減することができる。

図３は、いずれかの実施形態に係る櫛型樹脂保持器を用いた複列円筒ころ軸受の断面図である。複列円筒ころ軸受は、内輪６と、外輪７と、内外輪６，７の軌道面６ａ，７ａ間に設けられた複列の円筒ころ４と、各列の円筒ころ４をそれぞれ保持する一対の櫛型樹脂保持器１，１とを有する。内輪６は、複列の軌道面６ａ，６ａを有し、この内輪６の軸方向中央部には中鍔８、同内輪６の軸方向両端部には外鍔９，９が設けられている。

一対の櫛型樹脂保持器１，１は、円環部２，２が互いに当接し、各櫛型樹脂保持器１の円環部２から軸方向外側に複数の柱部３が突出するように配置されている。これにより、各櫛型樹脂保持器１は、それぞれ軸方向中央部から軸方向外側に開口するポケットＰｔに円筒ころ４を保持する。したがって、軸受から各櫛型樹脂保持器１が不所望に脱落することを防止し得る。また、一対の櫛型樹脂保持器１，１において、軸方向両側のポケット位置が円周方向で同位相となるように配置される。この場合の櫛型樹脂保持器１，１は転動体案内形式が採用されている。
内輪６は、例えば、工作機械の主軸の外周面に嵌合され、外輪７は、ハウジングの内周面に嵌合される。図３の例では、内輪内周面６ｂが円筒孔に形成されているが、軸受のラジアル内部すきまが調整できるように内輪内周面６ｂをテーパ孔に形成しても良い。軸受の潤滑としては、グリース潤滑、エアオイル潤滑等を用いることができる。

この複列円筒ころ軸受によると、いずれかの実施形態に係る櫛型樹脂保持器１を用いたため、ころ４の動き量を安定させ、保持器１の摩耗の低減を図ると共に、製造コストの低減を図ることができる。特に、櫛型樹脂保持器１の平坦部５ａは、柱部３の先端部分から基端部分とにわたって軸方向に連続するため、柱部３における任意のポケット幅を測定する際、柱部３の先端部分から基端部分とにわたるいずれの軸方向位置でも、平坦部５ａを測定することで、ポケット幅を精度良く管理することができる。ポケット幅ところ４のすきまが軸方向で変化しないようにできるため、ころ４と保持器１の均一な接触が発生し易くなる。したがって、軸受の高速化、長寿命化を図ることが可能となる。

前記いずれかの櫛型樹脂保持器を、単列円筒ころ軸受に適用しても良い。図４に示すように、前記いずれかの櫛型樹脂保持器１を、自動調心ころ軸受に用いることも可能である。
前記いずれかの櫛型樹脂保持器を用いた円筒ころ軸受または自動調心ころ軸受を、例えば、ロボット、搬送装置、輸送機械等の各軸を支持する用途に適用することも可能である。

１…櫛型樹脂保持器
２…円環部
３…柱部
４…円筒ころ
５…側面
５ａ…平坦部
５ｂ…外径側凹形状部
５ｃ…内径側凹形状部
Ｐｔ…ポケット

Claims (9)

1. 円環部と、この円環部の一側面から軸方向一方に突出する複数の柱部とを備え、円周方向に隣接する柱部間がころを保持するポケットとなり、前記柱部の前記ポケットの内面となる側面が凹形状に形成される櫛型樹脂保持器において、
   前記各柱部は、この柱部の先端に向かうに従って保持器軸中心に近づく傾斜を有し、且つ、前記ポケットの内面となる前記柱部の側面に平坦部を設け、この平坦部は、柱部の先端部分から基端部分とにわたって、軸方向に連続し、対向する柱部の平坦部は互いに平行であることを特徴とする櫛型樹脂保持器。
2. 請求項１において、前記ころが円筒ころである櫛型樹脂保持器。
3. 請求項１または請求項２において、前記柱部の平坦部における径方向の幅をＷ、前記柱部の傾斜の保持器軸中心に対する角度をα、前記平坦部の軸方向長さをＬとすると、前記平坦部が下記式の関係をもつものとした櫛型樹脂保持器。
   Ｗ ＞ Ｔａｎα × Ｌ
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記柱部の平坦部を、ころのピッチ円直径付近に設けた櫛型樹脂保持器。
5. 請求項４において、前記ポケットの内面となる前記柱部の側面に、平坦部を境として、この平坦部の外径側縁部から外径側に繋がりポケットの内面となる柱部の側面が凹形状となる外径側凹形状部と、前記平坦部の内径側縁部から内径側に繋がりポケットの内面となる柱部の側面が凹形状となる内径側凹形状部とを設け、外径側凹形状部の曲率半径を、内径側凹形状部の曲率半径よりも大とした櫛型樹脂保持器。
6. 請求項５において、前記外径側凹形状部および内径側凹形状部の曲率半径のいずれか一方または両方を、柱部の基端部分から先端部分にかけて徐々に変化させた櫛型樹脂保持器。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項の櫛型樹脂保持器を有する複列円筒ころ軸受。
8. 請求項７において、前記複列円筒ころ軸受が工作機械主軸用の軸受に使用される複列円筒ころ軸受。
9. 請求項１、請求項３ないし請求項６のいずれか１項の櫛型樹脂保持器を有する自動調心ころ軸受。

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