JP2020118259A - アンギュラ玉軸受、及び、アンギュラ玉軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】軸等に対する着脱の際に軌道や玉の損傷を抑制できるアンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】アンギュラ玉軸受１０は、内周に軌道１２ａ及びカウンタボア１２ｂを有する外輪１２と、外周に軌道１１ａを有する内輪と、内外輪１１，１２の軌道１１ａ，１２ａ間に配置される複数の玉１３と、合成樹脂製の保持器１４とを備え、保持器１４は、軸方向に間隔をあけて配置された一対の環状体２１と、一対の環状体２１を接続する複数の柱２２とを備え、一対の環状体２１と柱２２とで囲まれた空間が玉１３を収容するためのポケット２３とされ、径方向におけるポケット２３の外端部に、ポケット２３内に向けて張り出してポケット２３内の玉１３を係止しポケット２３から玉１３を抜け止めする少なくとも一対の抜け止め部２５が互いに対向して設けられ、保持器１４の外周面における抜け止め部２５の近傍には、当該抜け止め部２５に沿った溝２６が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、アンギュラ玉軸受、及び、アンギュラ玉軸受用保持器に関する。

アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重とを受けることができ、種々の用途に用いられる。例えば、アンギュラ玉軸受は、工作機械の主軸支持用として用いられる（例えば、特許文献１参照）。また、アンギュラ玉軸受は、内輪、外輪、玉、及び保持器等から構成されている。

特開２０１８−１０５５０４号公報

以上のようなアンギュラ玉軸受は、内輪、外輪、玉、及び保持器を組み立てた状態で工作機械の主軸やハウジングに組み付けられる。ところが、工作機械の主軸は、精密な回転が要求されるため、調整のためにアンギュラ玉軸受を主軸やハウジングから取り外したり主軸やハウジングに再度取り付けたりする場合がある。この場合、玉が落下するのを防止するため、内外輪を一体に着脱する必要がある。このようにアンギュラ玉軸受の着脱を行うと、内外輪には軸方向に相対的に接近する方向の力が作用することがあるため、内外輪の軌道の間で玉が強く挟まれ、軌道又は玉を損傷してしまう可能性がある。

本発明は、軸等に対するアンギュラ玉軸受の着脱の際に、軌道や玉の損傷を抑制することを目的とする。

（１） 本発明のアンギュラ玉軸受は、
内周に軌道とカウンタボアとを有する外輪と、
前記外輪の径方向の内側に配置され、外周に軌道を有する内輪と、
前記外輪の軌道と前記内輪の軌道との間に配置される複数の玉と、
前記複数の玉の周方向の間隔を保持する合成樹脂製の保持器とを備え、
前記保持器は、当該保持器の軸方向に間隔をあけて配置された一対の環状体と、一対の前記環状体を接続する複数の柱とを備え、一対の前記環状体と前記柱とで囲まれた空間が、前記玉を収容するためのポケットとされており、
前記保持器の径方向における前記ポケットの外端部に、当該ポケット内に向けて張り出して前記ポケット内の玉を係止し前記ポケットから前記玉を抜け止めする少なくとも一対の抜け止め部が互いに対向して設けられ、
前記保持器の外周面における前記抜け止め部の近傍には、当該抜け止め部に沿った溝が形成されている。

上記構成を有するアンギュラ玉軸受によれば、保持器のポケット内に少なくとも一対の抜け止め部が設けられるので、ポケットから径方向外側への玉の脱落を抑制することができる。そのため、内輪に玉及び保持器を組み付けた組立体と、外輪とを分離することができ、これらを軸等に対して個別に着脱することが可能となる。したがって、軸等に対する組立体及び外輪の着脱の際に、内外輪の軌道の間で玉が強く挟まれてしまうことがなくなり、軌道及び玉の損傷を抑制することができる。

また、ポケット内に抜け止め部が形成されていると、保持器を金型成形する際に抜け止め部がアンダーカットとなり、ポケットを成形する金型（ポケット成形金型）を径方向外側に無理抜きしなければならないが、保持器の外周面に形成された溝によって抜け止め部が弾性変形しやすくなるので、抜け止め部を有する保持器を容易に成形できるようになる。

（２）好ましくは、一対の前記抜け止め部が、前記保持器の軸方向における前記ポケットの両側に設けられ、前記溝が、前記環状体の外周面において、前記保持器の周方向に沿って形成されている。

（３）好ましくは、前記溝が、前記環状体の全周に形成されている。
このような構成によって、保持器を成形するための金型には、前記溝を成形するための突起が全周に形成されることになり、当該金型の構造を簡素化することができる。

（４）好ましくは、前記溝は、前記保持器の径方向外側ほど溝幅が大きくなるように形成されている。
このような構成によって、抜け止め部の先端部の軸方向外側への可動範囲を広くすることができ、金型の脱型をより容易に行うことができる。

（５）本発明は、アンギュラ玉軸受における複数の玉の周方向の間隔を保持する合成樹脂製の保持器であって、
当該保持器の軸方向に間隔をあけて配置された一対の環状体と、一対の前記環状体を接続する複数の柱とを備え、一対の前記環状体と前記柱とで囲まれた空間が、前記玉を収容するためのポケットとされており、
前記保持器の径方向における前記ポケットの外端部に、当該ポケット内に向けて張り出して前記ポケット内の玉を係止し前記ポケットから前記玉を抜け止めする少なくとも一対の抜け止め部が互いに対向して設けられ、
前記保持器の外周面には、前記抜け止め部に沿った溝が形成されている。

上記構成を有するアンギュラ玉軸受用保持器によれば、ポケット内に少なくとも一対の抜け止め部が設けられているので、ポケットから径方向外側への玉の脱落を抑制することができる。そのため、内輪に玉及び保持器を組み付けた組立体と、外輪とを分離することができ、これらを軸等に対して個別に着脱することが可能となる。したがって、軸等に対する組立体及び外輪の着脱の際に、内外輪の軌道の間で玉が強く挟まれてしまうことがなくなり、軌道及び玉の損傷を抑制することができる。

また、ポケット内に抜け止め部が形成されていると、保持器を金型成形する際に抜け止め部がアンダーカットとなり、ポケットを成形する金型（ポケット成形金型）を径方向外側に無理抜きしなければならないが、保持器の外周面に形成された溝によって抜け止め部が弾性変形しやすくなるので、抜け止め部を有する保持器を容易に成形できるようになる。

本発明によれば、軸等に対するアンギュラ玉軸受の着脱の際に、内外輪の軌道や玉の損傷を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受の一例を示す断面図である。 保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。 保持器と玉との関係を示す断面図である。 保持器の一部を拡大した斜視図である。 保持器の成形工程を示す説明図である。 変形例に係る保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受の一例を示す断面図である。
本実施形態のアンギュラ玉軸受１０は、例えば、マシニングセンター、ＮＣ旋盤等の工作機械の主軸支持用として用いられる。アンギュラ玉軸受１０は、内輪１１、外輪１２、複数の玉１３、保持器１４を備えている。

なお、本明細書において、単に「軸方向」、「径方向」、又は「周方向」というときは、アンギュラ玉軸受１０（内輪１１、外輪１２、又は保持器１４）の軸方向、径方向、又は周方向を意味する。また、以下の説明では、軸方向に関して、アンギュラ玉軸受１０の内部から外部へ向かう側（又は方向）を「軸方向外側」（又は「軸方向外方」）ともいい、アンギュラ玉軸受１０の外部から内部へ向かう側（又は方向）を「軸方向内側」（又は「軸方向内方」）ともいう。

内輪１１は、工作機械の主軸等の軸Ｓに外嵌固定される円環状の部材である。内輪１１の外周には、円弧状の軌道（軌道溝）１１ａが形成されている。
外輪１２は、ハウジングＨに内嵌固定される部材である。外輪１２の内周には、軌道１２ａが形成されている。軌道１２ａの軸方向一方側に隣接する外輪１２の内周には、カウンタボア１２ｂが形成されている。カウンタボア１２ｂの最小内径ｄ１は、軌道１２ａの最大内径ｄ２よりも小さい。

複数の玉１３は、内輪１１の軌道１１ａと外輪１２の軌道１２ａとの間に周方向に間隔をあけて配置され、両軌道１１ａ，１２ａ上を転動する。また、玉１３は、各軌道１１ａ，１２ａに対して接触角を有して接触し、アキシアル荷重及びラジアル荷重の双方を受けることができる。

図２は、保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。
図１及び図２に示すように、保持器１４は、円環状に形成され、複数の玉１３の周方向の間隔を保持する。保持器１４は、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂材料により形成されている。保持器１４は、環状体２１と、柱２２とを有する。

環状体２１は、円環状に形成され、軸方向に間隔をあけて一対設けられている。
柱２２は、一対の環状体２１の間に架け渡されている。柱２２は、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

一対の環状体２１と、複数の柱２２との間には、玉１３を収容するためのポケット２３が形成されている。図２に示すように、ポケット２３は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。保持器１４を径方向外側からみたとき、ポケット２３は、円形状に形成されている。

図１に示すように、保持器１４は、一方の環状体２１が外輪１２の肩部１２ｃと摺接可能となっている。これにより、保持器１４は外輪１２によって径方向について位置決めされる。つまり、本実施形態のアンギュラ玉軸受１０は、保持器１４が外輪案内（軌道輪案内）されるタイプの軸受となっている。

図３は、保持器と玉との関係を示す断面図である。図４は、保持器の一部を拡大した斜視図である。
ポケット２３の径方向外端部には、ポケット２３内に張り出す抜け止め部２５が設けられている。具体的に、抜け止め部２５は、保持器１４の軸方向におけるポケット２３の両端に互いに対向して一対設けられている。この抜け止め部２５は、径方向の外側ほど軸方向の内側に位置するように傾斜する略平坦な傾斜面に形成されている。

軸方向両側の抜け止め部２５の間隔Ｌは、玉１３の外径Ｄよりも小さい。そのため、ポケット２３に収容された玉１３は、ポケット２３から径方向外側へ脱落しないように抜け止めされている。そのため、内輪１１に複数の玉１３と保持器１４とを組み付けた組立体（サブアセンブリ）２９の状態で、形態を保持することが可能となっている。したがって、組立体２９から外輪１２を分離した状態で、組立体２９を軸Ｓに組み付けることが可能となる。なお、外輪１２は、軸Ｓに組立体２９を組み付けた後、加熱により内径を拡大させることによって組立体２９に組み付けることができる。

工作機械の主軸は高速で回転するので高精度な組み付けが要求される。そのため、主軸を支持するアンギュラ玉軸受１０に正確な与圧が付与されるように、内輪１１及び外輪１２の締め代を厳密に管理する必要がある。そして、締め代等の調整のため、主軸やハウジングに取り付けたアンギュラ玉軸受１０を、再度取り外したり付け直したりする場合もある。このとき、主軸やハウジングに対してアンギュラ玉軸受１０の全体を一体的に着脱すると、内輪１１と外輪１２とが軸方向に相対的に接近する方向に移動し、内外輪１１，１２の軌道１１ａ，１２ａで玉１３が強く挟まれてしまうことがあり、軌道１１ａ，１２ａや玉１３が損傷する可能性が高くなる。

本実施形態のアンギュラ玉軸受１０は、内輪１１に玉１３及び保持器１４を組み付けた組立体２９の状態で形態が保持され、組立体２９と外輪１２とを分離することができるので、軸Ｓに対して組立体２９のみを着脱することが可能となる。この着脱の際に内外輪１１，１２の軌道１１ａ，１２ａで玉１３が挟まれることもないので、軌道１１ａ，１２ａや玉１３の損傷を抑制することができる。

保持器１４の外周面には、抜け止め部２５に沿って溝２６が形成されている。具体的に、溝２６は、一対の環状体２１の外周面に周方向に沿って形成されている。また、溝２６は、環状体２１の全周に形成されている。溝２６は、軸方向におけるポケット２３の外側近傍（抜け止め部２５の外側近傍）に配置されている。溝２６は、径方向の外側ほど軸方向の溝幅が広くなるようにＶ字形状に形成されている。溝２６の径方向の深さａは、抜け止め部２５の径方向の幅ｂと同じか近似した寸法である。溝２６の軸方向内側の内面２６ａは、抜け止め部２５の外面と平行に配置されている。そのため、抜け止め部２５は、厚さが一定の板状（舌片状）に形成される。なお、抜け止め部２５の厚さは、例えば、０．１５〜０．３５ｍｍである。溝２６の最大幅は、例えば、０．３〜０．４ｍｍである。

図５は、保持器の成形工程を示す説明図である。
保持器１４は、図５に例示されるような金型３０を用いて射出成形される。金型３０は、保持器１４の内周面及び軸方向端面を成形する第１金型３１と、保持器１４の外周面及びポケット２３を成形する第２金型３２とを備えている。第２金型３２は、ポケット２３を成形するためのポケット成形部（ポケット成形金型）３２Ａと、溝２６を成形するための溝成形部（溝成形金型）３２Ｂとを有している。図５（ａ）に示されるように、保持器１４の成形材料は、第１金型３１と第２金型３２との間に形成されたキャビティ内に充填される。

キャビティ内に充填された成形材料が硬化すると、図５（ｂ）に示されるように脱型される。保持器１４の抜け止め部２５は、ポケット２３内に入り込むアンダーカットとなるため、第２金型３２のポケット成形部３２Ａは抜け止め部２５において無理抜きされることになる。しかしながら、保持器１４の外周面には溝２６が形成されており、抜け止め部２５は矢印ｃで示すように溝２６側に弾性変形しやすくなるので、ポケット成形部３２Ａを容易に脱型することができ、脱型の際の抜け止め部２５の損傷も抑制することができる。

なお、溝成形部３２Ｂは、ポケット成形部３２Ａとともに溝２６から脱型されるため、抜け止め部２５の弾性変形を妨げない。溝成形部３２Ｂは、第２金型３２とは別体の金型としてもよく、第２金型３２を脱型する前に溝成形部３２Ｂを脱型することによって、第２金型３２の脱型時に抜け止め部２５をより弾性変形しやすくしてもよい。第１金型３１は、保持器１４の内周面を成形する部分と、軸方向端面を成形する部分とに分かれていてもよい。

保持器１４の外周面に形成された溝２６は、径方向の外側ほど溝幅が大きくなるように形成されている。このため、抜け止め部２５の先端部の軸方向外側への可動範囲を広くすることができ、金型３０の脱型をより容易に行うことができる。

溝２６は、環状体２１の全周に形成されている。このため、保持器１４を成形するための金型３０には、溝２６を成形するための突起（溝成形部３２Ｂ）が全周に形成されることになり、当該突起が部分的に形成される場合に比べて、金型３０の構造を簡素化することができる。

図６は、変形例に係る保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。
変形例に係る保持器１４は、ポケット２３内に張り出す抜け止め部２５が、保持器１４の周方向におけるポケット２３の両端に軸方向に沿って形成されている。また、溝２６は、周方向における抜け止め部２５の外側近傍に、抜け止め部２５に沿って形成されている。したがって、変形例においても、一対の抜け止め部２５が玉１３を係止しポケット２３から玉１３を抜け止めする。また、溝２６によって、ポケット２３を成形する金型の脱型を容易に行うことができる。

本発明は、上記実施形態に限らず本発明の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施形態では、溝２６が環状体２１の全周に形成されていてが、抜け止め部２５に隣接する部分のみに対応して周方向に断続的に形成されていてもよい。
保持器１４は、上記実施形態に係る一対の抜け止め部２５（図３参照）と、変形例に係る一対の抜け止め部２５（図６参照）とを組み合わせて備えていてもよい。つまり、保持器１４は、二対の抜け止め部２５を備えていてもよい。また、一対の抜け止め部２５は、軸方向及び周方向に対して傾斜する方向に互いに対向するように設けられていてもよい。

上記実施形態では、内輪１１の軌道１１ａが円弧状に形成され、軌道１１ａの軸方向両側に肩部が形成されていたが、軌道１１ａの軸方向一方にカウンタボアが形成されていてもよい。
本発明のアンギュラ玉軸受は、工作機械の主軸支持用に限らず、あらゆる用途のために使用することができる。

１０ ：アンギュラ玉軸受
１１ ：内輪
１２ ：外輪
１２ｂ ：カウンタボア
１３ ：玉
１４ ：保持器
２１ ：環状体
２２ ：柱
２３ ：ポケット
２５ ：抜け止め部
２６ ：溝

Claims (5)

1. 内周に軌道とカウンタボアとを有する外輪と、
   前記外輪の径方向の内側に配置され、外周に軌道を有する内輪と、
   前記外輪の軌道と前記内輪の軌道との間に配置される複数の玉と、
   前記複数の玉の周方向の間隔を保持する合成樹脂製の保持器とを備え、
   前記保持器は、当該保持器の軸方向に間隔をあけて配置された一対の環状体と、一対の前記環状体を接続する複数の柱とを備え、一対の前記環状体と前記柱とで囲まれた空間が、前記玉を収容するためのポケットとされており、
   前記保持器の径方向における前記ポケットの外端部に、当該ポケット内に向けて張り出して前記ポケット内の玉を係止し前記ポケットから前記玉を抜け止めする少なくとも一対の抜け止め部が互いに対向して設けられ、
   前記保持器の外周面における前記抜け止め部の近傍には、当該抜け止め部に沿った溝が形成されている、アンギュラ玉軸受。
2. 一対の前記抜け止め部が、前記保持器の軸方向における前記ポケットの両側に設けられ、前記溝が、前記環状体の外周面において、前記保持器の周方向に沿って形成されている、請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。
3. 前記溝が、前記環状体の全周に形成されている、請求項２に記載のアンギュラ玉軸受。
4. 前記溝は、前記保持器の径方向外側ほど溝幅が大きくなるように形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受。
5. アンギュラ玉軸受における複数の玉の周方向の間隔を保持する合成樹脂製の保持器であって、
   当該保持器の軸方向に間隔をあけて配置された一対の環状体と、一対の前記環状体を接続する複数の柱とを備え、一対の前記環状体と前記柱とで囲まれた空間が、前記玉を収容するためのポケットとされており、
   前記保持器の径方向における前記ポケットの外端部に、当該ポケット内に向けて張り出して前記ポケット内の玉を係止し前記ポケットから前記玉を抜け止めする少なくとも一対の抜け止め部が互いに対向して設けられ、
   前記保持器の外周面には、前記抜け止め部に沿った溝が形成されている、アンギュラ玉軸受用保持器。

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