JP2019173850A - スラストアンギュラ玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】スラストアンギュラ玉軸受を、その組込位置の周辺にスペースを必要とせず、低コストの潤滑油供給手段によって、確実に長寿命化する。【解決手段】シャフト８の外周に嵌め込まれる回転輪２の径方向外側に配され、ハウジング７の内周に嵌め込まれる固定輪１に、その外周面の周方向の油溝１ｃから径方向内側に延びて内周面の軌道溝１ａ近傍位置に貫通する複数の給油穴１ｄを設け、ハウジング７の補給穴７ａから、固定輪１の油溝１ｃおよび給油穴１ｄを通して、軸受内部に潤滑油（軸受組込時に軸受内部に充填されたグリースの基油と同種のもの）を適宜供給できるようにした。これにより、軸受組込位置の周辺に潤滑油供給手段のためのスペースを必要とすることなく、低コストで確実に軸受寿命の延長を図ることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機のボールねじ等の支持に用いられるスラストアンギュラ玉軸受に関する。

スラストアンギュラ玉軸受は、その玉の接触角が４５°〜６５°程度で、大きなスラスト荷重を受ける軸体の支持に適した軸受として広く用いられている。例えば、射出成形機では、樹脂材料押出し用スクリューを進退させる送り機構や、金型を型締めする送り機構に、回転モータとボールねじを用いた電動式の送り機構の導入が進んでおり、そのボールねじは回転力を直動力に変換する作用により大きなスラスト荷重を受けるため、ボールねじを支持する軸受にスラストアンギュラ玉軸受が用いられる場合がある。

ところで、上記のような射出成形機のボールねじ支持用のスラストアンギュラ玉軸受は、従来、組込当初にグリースを充填するだけで、使用中のグリースやその基油の追加は行われていなかった。しかし、近年では、射出成形機の高速化に伴い、高速回転・高温・高面圧等の過酷な条件で使用されることが多くなり、グリースの潤滑寿命がグリースの基油の蒸発や劣化によって短くなり、その結果として軸受寿命も短くなることが問題となってきている。

一方、一般的なアンギュラ玉軸受への潤滑油供給手段としては、その軸受に軸方向で隣接する位置に潤滑油供給ユニットを設置することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。この潤滑油供給ユニットの設置状態の一例を図９に示す。この図９のアンギュラ玉軸受５０は、固定側の外輪５１と回転側の内輪５２の間の環状空間５３に複数の玉５４と保持器５５が配され、環状空間５３の一側がシール部材５６でシールされたものであり、このアンギュラ玉軸受５０の他側に隣接し、外輪間座５７と内輪間座５８に挟まれる状態で、潤滑油供給ユニット６０が設けられている。その潤滑油供給ユニット６０は、図示省略した潤滑油タンクに潤滑油を貯留しており、潤滑油タンクに吸込チューブ６１で接続されたポンプ６２を駆動することにより、ポンプ６２から吐出チューブ６３およびノズル部材６４を介してアンギュラ玉軸受５０の環状空間５３（軸受内部）に潤滑油を供給するようになっている。

特開２０１６−１７６５９１号公報 特開２０１６−１８０４４９号公報

しかしながら、上記の潤滑油供給ユニットは、ポンプのほかに、ポンプを駆動するための発電部、電源回路、制御回路、駆動回路等も必要とするため、全体として高コストのものとなるうえ、タンク内の潤滑油が周囲の温度等により経年劣化して、軸受寿命を効果的に延ばすことができなくなるおそれもある。また、潤滑油供給ユニットの設置は、その軸方向寸法分のスペースを必要とするので、軸受を組み込んでいる装置の大型化につながりやすいという問題もある。

そこで、本発明は、スラストアンギュラ玉軸受を、その組込位置の周辺にスペースを必要とせず、低コストの潤滑油供給手段によって、確実に長寿命化することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、内周面に軌道溝が形成された固定輪と、前記固定輪の径方向内側に配され、外周面に軌道溝が形成された回転輪と、前記固定輪の軌道溝と前記回転輪の軌道溝との間に転動自在に配される複数の玉とを備え、前記玉の接触角が４５°〜６５°の範囲内にあるスラストアンギュラ玉軸受において、前記固定輪の外周面から内周面の軌道溝近傍位置に貫通する給油穴、または前記回転輪の内周面から外周面の軌道溝近傍位置に貫通する給油穴が設けられており、軸受外部から前記給油穴を通して軸受内部に潤滑油を供給される構成を採用した。

すなわち、固定輪または回転輪にその径方向に貫通する給油穴を設け、その給油穴を通して軸受外部から軸受内部に潤滑油を供給される構成とすることにより、軸受組込位置の周辺に潤滑油供給手段のためのスペースを必要とすることなく、低コストで軸受内部への新たな潤滑油の供給が適宜行えるようにして、確実に軸受内部の潤滑油の潤滑寿命を延ばし、軸受寿命の延長が図れるようにしたのである。

ここで、前記給油穴により軸受外部から軸受内部に供給される潤滑油は、軸受組込時に軸受内部に充填されたグリースの基油と同種のものとするとよい。

また、軸受内径、軸受外径および軸受幅をＩＳＯ規格に準拠するように設定し、かつ、前記玉の直径を、前記固定輪の外径寸法と前記回転輪の内径寸法の差の１／２の６０％以上とすることにより、汎用的に使用できる寸法範囲で玉の直径を大きくして、負荷容量を高める（負荷できるスラスト荷重の上限を大きくする）ことができる。

また、負荷容量を高めるために、前記固定輪の軌道溝の溝深さ、および前記回転輪の軌道溝の溝深さを、前記玉の直径の４０％以上としてもよいし、さらに、前記固定輪の背面側の肩部の内径寸法、および前記回転輪の背面側の肩部の外径寸法を、前記玉のピッチ円径と同じにしてもよい。

前記固定輪がハウジングの内周に嵌め込まれ、前記回転輪がシャフトの外周に嵌め込まれた状態で使用される場合、前記固定輪の給油穴へ前記ハウジングに設けられた補給穴から潤滑油が補給されるか、または、前記回転輪の給油穴へ前記シャフトに設けられた補給穴から潤滑油が補給される構成とするとよい。

そして、本発明のスラストアンギュラ玉軸受は、大きなスラスト荷重を受けることの多いボールねじの支持に特に効果的に用いることができる。

本発明は、上述したように、スラストアンギュラ玉軸受の固定輪または回転輪に設けた給油穴を通して軸受外部から軸受内部に潤滑油を供給するようにしたので、軸受組込位置の周辺に潤滑油供給手段のためのスペースを必要とすることなく、低コストで軸受内部へ新たな潤滑油を適宜供給でき、確実に軸受寿命の延長を図ることができる。

第１実施形態のスラストアンギュラ玉軸受の縦断正面図 図１のスラストアンギュラ玉軸受の組込状態を示す要部の縦断正面図 図１のスラストアンギュラ玉軸受を組み合わせて使用する場合の配列を示す要部の縦断正面図 第２実施形態のスラストアンギュラ玉軸受の要部の縦断正面図 図４のスラストアンギュラ玉軸受の組込状態を示す要部の縦断正面図 第３実施形態のスラストアンギュラ玉軸受の要部の縦断正面図 図６のスラストアンギュラ玉軸受を組み合わせて使用する場合の配列を示す要部の縦断正面図 第４実施形態のスラストアンギュラ玉軸受の要部の縦断正面図 従来のアンギュラ玉軸受への潤滑油供給手段の要部を示す縦断正面図

以下、図１乃至図８に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は第１の実施形態を示す。この第１実施形態のスラストアンギュラ玉軸受１０は、射出成形機のボールねじを支持するもので、内周面に軌道溝１ａが形成された固定輪１と、固定輪１の径方向内側に配され、外周面に軌道溝２ａが形成された回転輪２と、固定輪１の軌道溝１ａと回転輪２の軌道溝２ａとの間に配される複数の玉３と、各玉３を転動自在に保持する保持器４とからなる。その固定輪１および回転輪２は、それぞれ玉３の接触角が４５°〜６５°となるように背面側の肩部１ｂ、２ｂが形成されている。そして、固定輪１と回転輪２との間に形成される環状空間５の軸方向両側が開放されており、その環状空間５（軸受内部）に図示省略したグリースが充填されている。

前記固定輪１は、外周面の軸方向中心から外れた位置に全周にわたる油溝１ｃが形成されており、その油溝１ｃから径方向内側に延びて内周面の軌道溝１ａ近傍位置に貫通する複数（２〜１０個程度）の給油穴１ｄが設けられている。また、外周面の油溝１ｃの軸方向両側には、後述するように軸受外部から供給される潤滑油の軸方向両側への漏れを防止するためのＯリング６が装着されている。

そして、図２に示すように、固定輪１が射出成形機の一部をなすハウジング７の内周に嵌め込まれ、回転輪２がボールねじのシャフト８の外周に嵌め込まれる状態で射出成形機に組み込まれ、ハウジング７に設けられた補給穴７ａから、固定輪１の油溝１ｃを介して給油穴１ｄへ潤滑油が適宜補給され、給油穴１ｄから環状空間５（軸受内部）に潤滑油が供給されるようになっている。なお、ハウジング７の補給穴７ａは、その位置および数を必ずしも固定輪１の給油穴１ｄに一致させる必要はなく、固定輪１の外周面に装着された２つのＯリング６の間に開口するように１つ以上設けられていればよい。

ここで、固定輪１の給油穴１ｄにより軸受外部から軸受内部に供給される潤滑油は、軸受組込時に軸受内部に充填されたグリースの基油と同種のものが用いられる。供給する潤滑油を軸受内部のグリースと同種のものとしてもよいが、軸受使用中のグリースの潤滑性の低下はその基油の蒸発や劣化によって生じやすいため、基油と同種のものとする方が好ましい。また、基油のみを供給する方が、ハウジング７の補給穴７ａや固定輪１の給油穴１ｄの詰まりを生じにくいという利点もある。

このスラストアンギュラ玉軸受１０は、上述したように、固定輪１を径方向に貫通する給油穴１ｄを通して軸受外部から軸受内部に潤滑油を供給されるようにしたので、低コストで軸受内部へ新たな潤滑油を適宜供給して、軸受内部のグリースの潤滑寿命を延長することができる。これにより、過酷な条件下でも、確実に固定輪１および回転輪２の軌道溝１ａ、２ａと玉３との間の油膜切れを防止し、軸受寿命を延長することができる。

そして、軸受組込位置の周辺に潤滑油供給手段のためのスペースを必要としないので、組込対象となる装置（この実施形態では射出成形機）の軸方向寸法の大型化を招くことがなく、既存の装置への適用も容易である。例えば、４つのスラストアンギュラ玉軸受を２つずつ背面組合せと並列組合せとして並べて配列する場合、前述の潤滑油供給ユニットによる潤滑を行おうとすれば、各軸受間の少なくとも１箇所に潤滑油供給ユニットを設置するスペースが必要となるが、この実施形態のスラストアンギュラ玉軸受１０は、図３に示すように、使用中に潤滑油を追加する手段のない従来のものと同様、隙間なく並べた配列とすることができる。

また、このスラストアンギュラ玉軸受１０では、軸受内径、軸受外径および軸受幅がＩＳＯ規格に準拠しており、玉３の直径が固定輪１の外径寸法と回転輪２の内径寸法の差の１／２の６０％以上となっている。そして、図１に示すように、固定輪１の背面側の肩部１ｂの内径寸法、および回転輪２の背面側の肩部２ｂの外径寸法が、玉３のピッチ円径ＰＣＤと同じに設定されている。これにより、汎用的に使用できる寸法範囲で玉３の直径が大きく、負荷容量が高い（負荷できるスラスト荷重の上限が大きい）ものとなっている。なお、この場合、固定輪１の軌道溝１ａの溝深さＨ、および回転輪２の軌道溝２ａの溝深さｈは玉３の直径の５０％近くに達することになるが、各軌道溝１ａ、２ａの溝深さＨ、ｈを玉３の直径の４０％以上とすれば、通常使用に十分な負荷容量が得られる。

図４は第２の実施形態を示す。この実施形態のスラストアンギュラ玉軸受２０は、第１実施形態の固定輪１の油溝１ｃおよび給油穴１ｄをなくし、代わりに、回転輪２の内周面の軸方向中心から外れた位置に全周にわたる油溝２ｃを形成し、その油溝２ｃから径方向外側に延びて外周面の軌道溝２ａ近傍位置に貫通する複数の給油穴２ｄを設けている。また、第１実施形態の固定輪１の外周面に装着したＯリング６の代わりに、回転輪２の内周面の油溝２ｃの軸方向両側に、潤滑油漏れ防止用のＯリング９を装着している。その他の部分の構成は、第１実施形態と同じである。

そして、図５に示すように、第１実施形態と同様に固定輪１がハウジング７の内周に嵌め込まれ、回転輪２がシャフト８の外周に嵌め込まれた状態で、シャフト８に設けられた補給穴８ａから、回転輪２の油溝２ｃを介して給油穴２ｄへ潤滑油が適宜補給され、給油穴２ｄから環状空間５（軸受内部）に潤滑油が供給されるようになっている。なお、シャフト８の補給穴８ａは、その位置および数を必ずしも回転輪２の給油穴２ｄに一致させる必要はなく、回転輪２の内周面に装着された２つのＯリング９の間に開口するように１つ以上設けられていればよい。

したがって、この第２実施形態でも、第１実施形態と同様、軸受組込位置の周辺に潤滑油供給手段のためのスペースを必要とすることなく、低コストで軸受内部へ新たな潤滑油を適宜供給して軸受寿命の延長を図ることができる。

図６は第３の実施形態を示す。この実施形態のスラストアンギュラ玉軸受３０は、第１実施形態のものをベースとし、その保持器４の代わりに、周方向で隣り合う玉３どうしの間に配される複数のセパレータ保持器１１を用いている。セパレータ保持器１１は、円板状の部材であり、玉３と対向する周方向両側面に凹球面状の保持面１１ａが形成され、この保持面１１ａで玉３を転動自在に保持するものである。また、固定輪１の正面側の内周面に、環状空間５の一側を塞ぐシール部材１２を取り付けている。

そして、図示は省略するが、第１実施形態と同様に、ハウジング７とシャフト８の間に組み込んで、ハウジング７の補給穴７ａから、固定輪１の油溝１ｃ、給油穴１ｄを通して環状空間５（軸受内部）に潤滑油を供給できるようになっている。

この第３実施形態のスラストアンギュラ玉軸受３０も、複数を並べて使用する場合、第１実施形態の図３の例と同様、図７に示すように各軸受を隙間なく並べた配列とすることができる。なお、この図７の例のように３つ以上を並べた配列とする場合は、配列の両端以外の軸受のシール部材１２は不要となる。

図８は第４の実施形態を示す。この実施形態でのスラストアンギュラ玉軸受４０は、第２実施形態のものをベースとして、その保持器４を第３実施形態の複数のセパレータ保持器１１に代え、固定輪１の正面側の内周面に第３実施形態のシール部材１２を取り付けたものである。

そして、図示は省略するが、第２実施形態と同様に、ハウジング７とシャフト８の間に組み込んで、シャフト８の補給穴８ａから、回転輪２の油溝２ｃ、給油穴２ｄを通して環状空間５（軸受内部）に潤滑油を供給できるようになっている。

上述した第３および第４実施形態でも、第１および第２実施形態と同様の作用・効果が得られる。また、第２および第４実施形態でも、第１実施形態の図３の例および第３実施形態の図７の例と同様に、複数の軸受を隙間なく並べた配列とすることができる。

また、本発明は、各実施形態のような射出成形機のボールねじを支持するスラストアンギュラ玉軸受に特に効果的に用いることができるが、大きなスラスト荷重を受けることの多いスラストアンギュラ玉軸受に広く適用することができる。

さらに、本発明を応用すれば、スラストアンギュラ玉軸受の軸方向の少なくとも一側に間座が隣接するように配置されている場合、その間座に軸受の外部と環状空間とを連通させる給油穴を設け、その間座の給油穴を通して軸受内部に潤滑油を供給する構成を採用することもできる。

１ 固定輪
１ａ 軌道溝
１ｂ 肩部
１ｃ 油溝
１ｄ 給油穴
２ 回転輪
２ａ 軌道溝
２ｂ 肩部
２ｃ 油溝
２ｄ 給油穴
３ 玉
４ 保持器
５ 環状空間
６、９ Ｏリング
７ ハウジング
７ａ 補給穴
８ シャフト
８ａ 補給穴
１０、２０、３０、４０ スラストアンギュラ玉軸受
１１ セパレータ保持器
１２ シール部材

Claims (7)

1. 内周面に軌道溝が形成された固定輪と、前記固定輪の径方向内側に配され、外周面に軌道溝が形成された回転輪と、前記固定輪の軌道溝と前記回転輪の軌道溝との間に転動自在に配される複数の玉とを備え、前記玉の接触角が４５°〜６５°の範囲内にあるスラストアンギュラ玉軸受において、
   前記固定輪の外周面から内周面の軌道溝近傍位置に貫通する給油穴、または前記回転輪の内周面から外周面の軌道溝近傍位置に貫通する給油穴が設けられており、軸受外部から前記給油穴を通して軸受内部に潤滑油を供給されるようになっていることを特徴とするスラストアンギュラ玉軸受。
2. 前記給油穴により軸受外部から軸受内部に供給される潤滑油が、軸受組込時に軸受内部に充填されたグリースの基油と同種のものであることを特徴とする請求項１に記載のスラストアンギュラ玉軸受。
3. 軸受内径、軸受外径および軸受幅がＩＳＯ規格に準拠し、かつ、前記玉の直径が、前記固定輪の外径寸法と前記回転輪の内径寸法の差の１／２の６０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のスラストアンギュラ玉軸受。
4. 前記固定輪の軌道溝の溝深さ、および前記回転輪の軌道溝の溝深さが、前記玉の直径の４０％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスラストアンギュラ玉軸受。
5. 前記固定輪の背面側の肩部の内径寸法、および前記回転輪の背面側の肩部の外径寸法が、前記玉のピッチ円径と同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスラストアンギュラ玉軸受。
6. 前記固定輪がハウジングの内周に嵌め込まれ、前記回転輪がシャフトの外周に嵌め込まれており、前記固定輪の給油穴へ前記ハウジングに設けられた補給穴から潤滑油が補給されるか、または、前記回転輪の給油穴へ前記シャフトに設けられた補給穴から潤滑油が補給されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスラストアンギュラ玉軸受。
7. ボールねじの支持に用いられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスラストアンギュラ玉軸受。

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