JP2019173917A

JP2019173917A - 複合形軸受

Info

Publication number: JP2019173917A
Application number: JP2018064541A
Authority: JP
Inventors: 圭吾中山; Keigo Nakayama
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Also published as: WO2019189116A1

Abstract

【課題】複合形軸受において、予圧負荷後でも調心を完了させて滑らかな回転を確保する。【解決手段】軸１とスラスト内輪１１とのスラスト嵌め合い隙間をＡ、及び、軸１ところ１６とのラジアル内部隙間をＢとし、スラスト嵌め合い隙間Ａの公差レンジにおける最小値がＡｍｉｎ、ラジアル内部隙間Ｂの公差レンジにおける最大値がＢｍａｘであり、スラスト内輪１１の内径と内輪ボール溝１１ａの同軸度と、ラジアル外輪１５と外輪ボール溝１２ａの同軸度との合計である同軸度合計値がＣであり、軸１及びハウジング２の基本公差の数値の和がαであるときに、Ａｍｉｎ＞Ｂｍａｘ＋Ｃ＋αである複合形軸受を構成する。【選択図】図３

Description

この発明は、スラスト玉軸受とラジアルころ軸受を一体化した複合形軸受に関する。

工作機や変速機の主軸支持部の軸受として、例えば、下記特許文献１に示す、アキシアル荷重を受けるスラスト玉軸受とラジアル荷重を受けるラジアル針状ころ軸受を一体化した複合形軸受が採用されることがある。複合形軸受は、スラスト玉軸受とラジアルころ軸受とを別々に用いる場合と比べて省スペースであるため、装置全体のコンパクト化に貢献することができる。

複合形軸受の使用に際しては、転動体の滑りや軸振れ、アキシアル方向の振動を抑制するために、通常は、アキシアル方向に適切な大きさの予圧が負荷される。この予圧を負荷することによって、軸の回転時において、スラスト玉軸受の内輪とラジアルころ軸受の外輪と一体化したスラスト玉軸受の外輪のそれぞれに形成されたボール溝の中心位置が調心するように、スラスト玉軸受の内輪が径方向に移動する。この調心によって、スラスト玉軸受のスムーズな回転状態を確保することができる。

特開２００２−３１７８１７号公報

一般的なスラスト玉軸受（ラジアルころ軸受と一体化されていないもの）の内輪内径及び外輪外径の寸法公差、軸の寸法公差は予め定められた工業規格（ＪＩＳ）に基づいて設定されている。また、ハウジングの寸法公差は、具体的には明記されておらず、スラスト玉軸受の外輪外径に嵌め合い隙間を与えるように、適切な公差域クラスが選定されている。

これに対し、複合形軸受においては、スラスト玉軸受と構成が異なるため、スラスト玉軸受に係る寸法公差の指針はそのまま転用することができない。また、各種の規格においても、複合形軸受の寸法公差の指針について明記されていない。この寸法公差に対する考慮が不十分である場合、図６に示す複合形軸受２０で見られるように、調心前の状態から、アキシアル方向に予圧を負荷したときに、スラスト内輪１１の内周面と軸１１が接触して（図６中のＡ部参照）、調心を完了することができない場合がある。

このように、調心が完了しない状態のまま複合形軸受２０を作動させると、回転不良、トルクや振動の増大等の問題が生じる虞がある。

そこで、この発明は、複合形軸受において、予圧負荷後でも調心を完了させて滑らかな回転を確保することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明においては、スラスト内輪と、スラスト外輪と、前記スラスト内輪と前記スラスト外輪との間に介在する複数の玉とを有するスラスト玉軸受と、前記スラスト外輪と一体に形成されたラジアル外輪と、前記ラジアル外輪と軸との間に介在する複数のころとを有するラジアルころ軸受と、
を備え、前記軸と前記スラスト内輪とのスラスト嵌め合い隙間をＡ、及び、前記軸と前記ころとのラジアル内部隙間をＢとし、前記スラスト嵌め合い隙間Ａの公差レンジにおける最小値がＡｍｉｎ、前記ラジアル内部隙間Ｂの公差レンジにおける最大値がＢｍａｘ、前記スラスト内輪の内径と内輪ボール溝の同軸度と前記ラジアル外輪の外径と外輪ボール溝の同軸度との合計である同軸度合計値がＣであり、前記軸及びハウジングの前記各公差等級で規定される基本公差の数値の和がαであるときに、Ａｍｉｎ＞Ｂｍａｘ＋Ｃ＋αである複合形軸受を構成した。

このようにすると、ラジアル内部隙間の最大値Ｂｍａｘの範囲内で軸がその径方向に移動しても、スラスト内輪の内径面と軸との間に隙間を確保することができる。しかも、スラスト内輪及びスラスト外輪に形成された各ボール溝の加工精度に起因して同軸度が高い（スラスト内外輪に対する各ボール溝のずれが大きい）場合や、軸及びハウジングの加工精度が不十分である場合においても、それらを考慮してスラスト内輪の内径面と軸との間の隙間に余裕が生じるため、軸とスラスト内輪の内径面が干渉するのを防止して、調心を完了させることができる。

上記構成においては、前記軸の基本公差がＪＩＳＢ０４０１−１で規定される公差等級６、及び、前記ハウジングの基本公差がＪＩＳＢ０４０１−１で規定される公差等級７とすることができる。

これにより、複合形軸受において、予圧負荷後でも調心を完了させて滑らかな回転を確保することができる。

この発明に係る複合形軸受を示す断面図図１に示す複合形軸受の組み付け例を示す断面図図１に示す複合形軸受の軸心と軸の軸心を同軸とした状態を示す断面図調心前の状態を示す断面図調心後の状態を示す断面図調心を完了できなかった状態を示す断面図

この発明に係る複合形軸受１０を図１から図５を用いて説明する。この複合形軸受１０は、アキシアル荷重を受けるスラスト玉軸受とラジアル荷重を受けるラジアル針状ころ軸受を一体としたものであって、一般的にアキシアル方向に軽荷重、及び、ラジアル方向に普通荷重以上の荷重がそれぞれ負荷される場合に適用される。この複合形軸受１０は、スラスト玉軸受１０ａ部分を構成するスラスト内輪１１、スラスト外輪１２、複数の玉１３、及び、スラスト保持器１４、並びに、ラジアル針状ころ軸受１０ｂ部分を構成するラジアル外輪１５、複数の針状ころ１６、及び、ラジアル保持器１７を備えている。また、必要に応じて、スラスト玉軸受部分を覆う防塵カバー１８を設けることもできる。なお、ころ１６は、針状ころに限らず、円筒ころであってもよい。

スラスト内輪１１には、内輪ボール溝１１ａが形成されている。スラスト内輪１１の内径と内輪ボール溝１１ａの同軸度は、ａ１である。スラスト外輪１２には、内輪ボール溝１１ａに対向する外輪ボール溝１２ａが形成されている。スラスト外輪１２の軸方向端面（ラジアル針状ころ軸受１０ｂ側の端面）は、ハウジング２に当接している。内輪ボール溝１１ａと外輪ボール溝１２ａの間には、複数の玉１３が介在して設けられている。これらの玉１３は、スラスト保持器１４によって、所定間隔で保持されている。

ラジアル外輪１５は、スラスト外輪１２と一体に形成され、図２に示すように、ハウジング２に圧入されている。ラジアル外輪１５の外径と外輪ボール溝１２ａの同軸度は、ａ２である。ラジアル外輪１５と複合形軸受１０に挿通された軸１との間に、複数の針状ころ１６が介在して設けられている。これらのころ１６は、ラジアル保持器１７によって、所定間隔で保持されている。

スラスト内輪１１及び針状ころ１６の内周には、軸１が挿通されている。本実施形態において、軸１は、マシニングセンタ等の工作機械において、ワークを固定する回転テーブルのウォーム軸である。回転テーブルには、回転トルクを確保する等を目的として、ウォーム減速機が組み込まれていることがある。ウォーム軸１は、針状ころ１６の長手方向に水平に延びている。ウォーム軸１の一端は、複合形軸受１０を介してハウジング２に支持されている。ウォーム軸１の一端には、複合形軸受１０のうちスラスト玉軸受１０ａ部分に予圧を与える予圧機構３が設けられている。本実施形態では、予圧機構３はロックナットで構成されており、当該ロックナットの締付により複合形軸受１０に対してアキシアル方向の予圧が負荷される。

ここで、軸１とスラスト内輪１１とのスラスト嵌め合い隙間をＡとし、軸１と針状ころ１６とのラジアル内部隙間をＢとする。また、スラスト嵌め合い隙間Ａの公差レンジにおける最小値をＡｍｉｎ、最大値をＡｍａｘ、ラジアル内部隙間Ｂの公差レンジにおける最小値をＢｍｉｎ、最大値をＢｍａｘとする。さらに、スラスト内輪１１の内径と内輪ボール溝１１ａの同軸度ａ１と、ラジアル外輪１５の外径と外輪ボール溝１２ａの同軸度ａ２との合計を同軸度合計値Ｃとする。

さらに、軸１の基本公差を工業規格（ＪＩＳＢ０４０１−１：２０１６）で規定される公差等級６、及び、ハウジング２の基本公差を工業規格（ＪＩＳＢ０４０１−１：２０１６）で規定される公差等級７とし、軸１及びハウジング２の前記各公差等級で規定される基本公差の数値の和をαとする。例えば、ＪＩＳＢ０４０１−１の表１から、軸１の直径が３０ｍｍのとき公差等級６の基本公差の数値は１３μｍ、ハウジング２の内径が５０ｍｍのとき公差等級７の基本公差の数値は２５μｍとなるため、基本公差の数値の和αは３８μｍとなる。

複合形軸受１０の軸心と軸１の軸心を同軸とした状態を図３に示す。このとき、スラスト内輪１１と軸１の間には周方向に均等なスラスト嵌め合い隙間（Ａ／２）が形成されるとともに、複数の針状ころ１６と軸１の間には均等な大きさのラジアル内部隙間（Ｂ／２）が形成されている。この複合形軸受１０を軸１に組み込んだ際に、スラスト内輪１１の自重によって、このスラスト内輪１１は軸１に接触している。

この実施例に係る複合形軸受１０においては、関係式Ａｍｉｎ＞Ｂｍａｘ＋Ｃ＋αを満たすように各構成部材の寸法設計がなされている。この関係式を満たすことによって、ラジアル内輪１１及びラジアル外輪１２に形成された内輪ボール溝１１ａ及び外輪ボール溝１２ａの加工精度（偏心度）や、軸１及びハウジング２の加工精度のばらつきに関係なく、この複合形軸受１０にアキシアル方向の予圧を負荷することによって、図５に示すように、調心を完了することができる。

また、この複合形軸受１０においては、関係式Ａｍａｘ＝Ａｍｉｎ＋軸の基本公差（ＪＩＳＢ０４０１−１で規定される公差等級６）も規定する。このように規定することによって、アキシアル方向への予圧負荷時のスラスト内輪１１の調心をスムーズに行うことができるとともに、複合形軸受１０への軸１の組み立て性を向上することができる。

上記各実施例に係る複合形軸受１０はあくまでも例示に過ぎず、複合形軸受１０において、予圧の負荷によって調心可能とする、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状や配置等を適宜変更することが許容される。

１０複合形軸受
１１スラスト内輪
１１ａ内輪ボール溝
１２スラスト外輪
１２ａ外輪ボール溝
１３玉
１４スラスト保持器
１５ラジアル外輪
１６ころ
１７ラジアル保持器

Claims

スラスト内輪と、スラスト外輪と、前記スラスト内輪と前記スラスト外輪との間に介在する複数の玉とを有するスラスト玉軸受と、
前記スラスト外輪と一体に形成されたラジアル外輪と、前記ラジアル外輪と軸との間に介在する複数のころとを有するラジアルころ軸受と、
を備え、
前記軸と前記スラスト内輪とのスラスト嵌め合い隙間をＡ、及び、前記軸と前記ころとのラジアル内部隙間をＢとし、前記スラスト嵌め合い隙間Ａの公差レンジにおける最小値がＡｍｉｎ、前記ラジアル内部隙間Ｂの公差レンジにおける最大値がＢｍａｘ、前記スラスト内輪の内径と内輪ボール溝の同軸度と前記ラジアル外輪の外径と外輪ボール溝の同軸度との合計である同軸度合計値がＣであり、前記軸及びハウジングの基本公差の数値の和がαであるときに、Ａｍｉｎ＞Ｂｍａｘ＋Ｃ＋αである複合形軸受。
前記軸の基本公差がＪＩＳＢ０４０１−１で規定される公差等級６、及び、前記ハウジングの基本公差がＪＩＳＢ０４０１−１で規定される公差等級７である、請求項１に記載の複合形軸受。