(57)【要約】      （修正有）【課題】グリースの高寿命化と回転精度とが両立する保持器を含む軸受を提供する。【解決手段】転動体１を収納する全てのポケットのうち、少なくとも２個を転動体の内径拘束ポケット５ａとし、保持器の振れ回りを矯正することにより回転精度を確保し、残りポケットを転動体の外径拘束ポケット５ｂとし、保持器内径と転動体との干渉する部分を少なくすることにより、グリース寿命の短縮抑制を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の転動体を保持する保持器であって、
前記保持器に設けられた前記転動体を収納する全てのポケットのうち、少なくとも２個を転動体の内径拘束ポケットとし、残りのポケットを転動体の外径拘束ポケットとしたことを特長とする、保持器。
【請求項２】
前記内径拘束ポケットと前記外径拘束ポケットとを等配したことを特徴とする、請求項１に記載の保持器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の保持器であって、内輪と、その外周側に位置する外輪と、前記内輪と外輪との間に挟まれて転動する転動体である円筒ころとを備える円筒ころ軸受において、前記円筒ころを保持することを特徴とする、保持器。
【請求項４】
請求項１または２に記載の保持器であって、玉と、前記玉を挟み、その玉と接触角を持って接触する内輪及び外輪とを備えるアンギュラ玉軸受において、前記玉を保持することを特徴とする、保持器。
【請求項５】
回転軸に用いられる軸受であって、請求項１〜４のいずれかに記載の保持器を備える、軸受。
【請求項６】
工作機械における回転する軸に用いられる軸受であって、請求項１〜４のいずれかに記載の保持器を備える、軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速回転および高精度を必要とする工作機械等に用いられる軸受の保持器及びこれを備えた軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸に用いられるアンギュラ玉軸受の保持器の案内方式は、主として、（１）外輪案内と、（２）転動体案内である。（１）外輪案内は保持器内径側に転動体を拘束するもの（障害）がないため高速運転に適しているが、グリース潤滑で用いた場合に保持器音が発生し易い。一方、（２）転動体案内では、外輪案内で発生しやすい保持器音が発生しにくいが、一般的に保持器内径側で転動体を拘束するため運転時にその部分で干渉してグリースを掻き取ってしまうので高速運転には不利である。
【０００３】
円筒ころ軸受の場合は、高力黄銅鋳物保持器（転動体案内）が主であったが、高力黄銅鋳物保持器の場合で複列形式の場合、保持器同士の接触による摩耗や保持器ポケット面と転動体とが運転時に強く干渉して摩耗を引き起こし、グリースを汚染する問題があった。この問題を解決するために、案内方式を転動体の外径拘束として、保持器の材質をＰＡ（ポリアミド:各種ナイロン）とした保持器が用いられるようになった。
【０００４】
工作機械の主軸を支持する軸受としては、これまで転動体案内形式の軸受が開示されている（特許文献１参照）。また、外輪案内とすることにより高速回転時に保持器が振れ回り変動することが少ない。
【特許文献１】特開２００４−３５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、円筒ころ軸受の場合、案内方式は転動体の外径とし、保持器材質をＰＡの６６ナイロンとしていた。しかし、円筒ころ軸受が多く用いられる旋削加工機において回転精度の要求が強くなり、転動体案内の外径拘束保持器では運転による遠心力で保持器が膨張し、振れ回りが大きく、回転精度向上の要求に応えることができない。とくに軸受の非繰返し振れ精度（ＮＲＲＯ)の要求を達成することができない。
【０００６】
そこで、グリース汚れと回転精度の両立とを目的に、転動体案内で内径拘束として材質を樹脂とした保持器を試みたところ、次の結果が得られた。樹脂を用いて転動体案内の外径拘束とした保持器と、上記内径拘束の樹脂保持器とを比較すると、グリース寿命は樹脂を用いた転動体案内の外径拘束保持器のほうが長かったが、ＮＲＲＯ(Non Repetitive runout)は樹脂を用いた転動体の外径拘束保持器のほうが良くなかった。
【０００７】
本発明は、グリース寿命と回転精度とが両立する保持器およびこれを備えた軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の保持器は、軸受の転動体を保持する保持器であり、保持器に設けられた転動体を収納する全てのポケットのうち、少なくとも２個を転動体の内径拘束ポケットとし、残りポケットを転動体の外径拘束ポケットとしたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、少なくとも２個という数の内径拘束ポケットにより回転精度を確保することができ、また内径拘束ポケットを必要な数とし残りは外径拘束ポケットによりグリース寿命の短縮を防止することができる。回転精度を重視する場合には、内径拘束ポケットを３個以上配置するのがよい。内径拘束ポケット数の上限はとくに設けないが、ポケット全数の半分以下、より好ましくは１／４以下、またはグリース寿命短縮抑制を重視する立場からは５個以下とするのがよい。
【００１０】
上記の内径拘束ポケットと外径拘束ポケットとは、等配するのがよい。上記のように、個々の内径拘束ポケットを離して、間に等しい数またはほぼ等しい数の外径拘束ポケットを挟んで保持器の周に沿って均等になるように配置することにより、保持器のバランスが良くなり、偏芯量（動き量）を小さくすることができる。この結果、回転精度を安定して確保することができ、高度の工作精度をもたらすことができる。また、グリース寿命の短縮を抑制することができる。また、等配が不可能な場合、略等配であってもよいことは言うまでもない。
【００１１】
また、上記の保持器は、内輪と、その外周側に位置する外輪と、内輪と外輪との間に挟まれて転動する転動体である円筒ころとを備える円筒ころ軸受において、円筒ころを保持するように用いることができる。円筒ころ軸受が多く用いられる旋盤加工機においてもＮＲＲＯが大きいことを嫌うことが多くなり、そのような場合、回転精度を確保し、グリース寿命短縮を抑制することができる。
【００１２】
また、上記の保持器は、玉と、玉を挟み、その玉と接触角を持って接触する内輪及び外輪とを備えるアンギュラ玉軸受において、玉を保持するように用いることができる。アンギュラ玉軸受も円筒ころ軸受同様に回転精度が必要であり、そのような場合、回転精度を確保してグリース寿命短縮を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明の軸受は、回転軸に用いられる軸受であって、上記のいずれかの保持器を備えることを特徴とする。また、本発明の軸受は、工作機械における回転する軸に用いられる軸受であって、上記のいずれかの保持器を備えることができる。
【００１４】
回転軸、なかでも工作機械において高速回転する回転軸においては工作精度を確保するためにＮＲＲＯは小さければ小さいほど好ましく、上記のいずれかの保持器を含む軸受はこの要求に的確に適っている。また、グリース寿命の短縮も抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の保持器およびこれを備えた軸受を用いることにより、保持器内径と転動体とが干渉する部分が少なくなり、ポケットを全て内径拘束ポケットとするよりも潤滑特性を改善することができる。また、保持器の振れ回りは必要個数にとどめた内径拘束ポケットにより矯正されるので、回転精度は全てのポケットを外径拘束ポケットとした構成よりも改善される。また、内径拘束ポケットと外径拘束ポケットとを等配した構成の場合には、保持器のバランスが良くなり偏芯量が減少し、その結果ＮＲＲＯが改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態における保持器１０を示す平面図である。図１においては、転動体１がポケット５に配置されたものとして示されている。この円状の保持器１０の内周側に転動体１に接するように、図示していない内輪が、また外周側にやはり転動体１に接するように図示していない外輪が、それぞれ位置する。保持器は、転動体１を収納する空間を形成するポケット５と、その間に位置して個々の転動体を離しておく柱２とを有する。
【００１８】
ポケット５は、転動体の内径拘束ポケット５ａと、外径拘束ポケット５ｂとの２種類がある。内径拘束ポケットは、図１においてＡ1、Ａ2、およびＡ3の３箇所に円周に沿って均等に配置されている。すなわち、内径拘束ポケット５ａと外径拘束ポケット５ｂとは等配されている。図１に示す転動体１は、円筒ころ軸受の円筒ころと解してもよいし、アンギュラ玉軸受の玉と解することもできる。
【００１９】
図２は、Ａ1部を拡大した図であって、内径拘束ポケット５ａが中央部に示されている。内径拘束ポケット５ａにおいて、転動体１は、その内径側において保持器の柱２によって拘束される。このため、内径拘束ポケット内に位置する転動体と保持器の柱２との間には、内径側に隙間はない。一方、外径拘束ポケット５ｂでは、図２および図３に示すように、内径側に隙間Ｓが形成される。
【００２０】
上記のように、本発明の一実施の形態における保持器１０は、その保持器に設けられた転動体１を収納する全てのポケットのうち、少なくとも２個を転動体の内径拘束ポケット５ａとし、残りのポケットを転動体の外径拘束ポケット５ｂとする。そして、内径拘束ポケットと外径拘束ポケットとを等配に配置することができる。また、上記の保持器は、内輪、その外周側に位置する外輪、内輪と外輪との間に挟まれて転動する転動体１としての円筒ころ、および円筒ころを保持する保持器１０を備える円筒ころ軸受に用いることができる。また、上記保持器１０は、転動体１としての玉、その玉を挟み、その玉と接触角を持って接触する内輪及び外輪、および玉を保持する保持器１０を備えるアンギュラ玉軸受に用いることができる。さらに、本発明の一実施の形態における軸受は、回転軸に用いられ、上記に例示したいずれかの保持器を備える。そして、上記軸受は、工作機械における回転する軸に用いられることができる。
【００２１】
図２において、内径拘束ポケット５ａおよび外径拘束ポケット５ｂは、保持器１０の柱２のポケット側表面２ａ，２ｂによって形成されている。内径拘束ポケット５ａでは柱２の表面２ａが円周上の両サイドに配置されている。また、図３に示すように外径拘束ポケット５ｂでは柱２の表面２ｂが円周上の両サイドに配置されている。内径拘束ポケット５ａは、１個ずつ離れて保持器１０の円周上に配置されるので、内径拘束ポケット５ａを形成する柱２において、内径拘束ポケット５ａ側には表面２ａが、また外径拘束ポケット５ｂ側には表面２ｂが形成されている（図２参照）。
【００２２】
上記のように内径拘束ポケット５ａに面する表面２ａの曲率は、外径拘束ポケット５ｂに面する表面２ｂの曲率と相違する。この曲率を測定することによって、内径拘束ポケット５ａが保持器１０の円周に沿って、外径拘束ポケット５ｂの中に配置されていることが特定できる。また、図２に示す内径拘束ポケット５ａに接する柱２の内径側部分２ｃは内径拘束ポケット５ａ側に偏っているのに比して、図３に示すように両隣が外径拘束ポケット５ｂの柱２の内径側部分２ｄは両隣の中央に位置している。上記の相違点を検証することにより、本発明例を特定することができる。
【００２３】
図４は、上記の実施の形態と異なる本発明の他の実施の形態における保持器を示す図である。図４では、４個の内径拘束ポケット５ａが、保持器１０ａの円周に沿って等配されている（Ａ1部〜Ａ4部）。内径拘束ポケット５ａが増えると振れ回りは抑制され、軸受のＮＲＲＯは改善される。内径拘束ポケット５ａの数は、２個以上あればよいが、回転精度を重視する場合には３個以上を配置するのがよい。また、内径拘束ポケットの上限数については、例えば全体のポケット数の半分以下または１／４であってもよい。しかし、グリース寿命を重視する場合には、５個以下とするのがよい。
【００２４】
上記のように、転動体案内方式の１つの保持器のポケットに内径拘束ポケットと、外径拘束ポケットとの２種類のポケットを設ける。そして、必要以上に内径拘束ポケットを配置しないことにより、保持器内径と転動体とが干渉する部分を少なくする。この結果、全てのポケットを内径拘束ポケットとした保持器を有する軸受よりも潤滑特性を改善することができる。一方、上記必要最少限の内径拘束ポケットにより、保持器の振れ回りは矯正されるので、回転精度は、全てが外径拘束ポケットとした保持器を有する軸受よりも向上される。
【００２５】
外径拘束ポケットと内径拘束ポケットとを等配することにより、保持器のバランスが良くなり偏芯量が少なくなる。等配が不可能な場合には略等配でも効果を得ることはできる。この改善要因による影響も含めて、最終的にＮＲＲＯは改善される。
【実施例】
【００２６】
次の４種類の試験体を用いて、試験（耐久性試験およびＮＲＲＯ測定）を行った。
【００２７】
本発明例１：図４に示す保持器を含む円筒ころ軸受
本発明例２：図１に示す保持器を含む円筒ころ軸受
比較例１：外径拘束ポケットのみから形成される保持器を含む円筒ころ軸受
比較例２：内径拘束ポケットのみから形成される保持器を含む円筒ころ軸受
上記円筒ころ軸受の保持器はいずれも樹脂製であり、射出成形によって製造した。
【００２８】
（耐久性試験）
耐久性試験機の概略を図５に示す。外輪２０ａはハウジング２１に固定され、内輪２０ｂは回転軸２２に固定される。また、試験条件は次のとおりである。
【００２９】
試験条件：組込み後すきま−５μｍ
：回転速度８０００ｒｐｍ
：グリース封入量 空間容積の１０％
耐久性試験結果を図６に示す。図６によれば、比較例１の外径拘束ポケットのみの保持器を含む場合、３０００時間を経過して健全状態を維持している。また、比較例２の内径拘束ポケットのみの保持器を含む場合、９９７時間経過した時点で振動が大きくなり試験を停止した。これは、柱が遠心力により外径方向に膨張し、転動体と保持器とが接触してグリースを掻き取り潤滑状態が不良になったためと思われる。
【００３０】
上記の比較例に対して、本発明例の円筒ころ軸受では、３０００時間を超えて健全状態を維持して試験を継続している。
【００３１】
（非繰返し振れ精度（ＮＲＲＯ）測定）：ＮＲＲＯ測定は、ＪＩＳ規格に規定されておらず、この分野の軸受メーカ独自の測定方法にて評価が行なわれる。図７にＮＲＲＯ測定器の概略を示す。駆動モータと連結した回転軸３１に内輪３０ｂを固定して回転させ、外輪３０ａを空気静圧軸受で浮上させて円周方向への周り止め行なう。その状態で外輪外径の変位（ＮＲＲＯ）を変位計３２によって測定する。
【００３２】
図８に、保持器偏芯量とＮＲＲＯとの関係を示す。ＮＲＲＯは保持器偏芯量（動き量）と相関があり、比較例１（外径拘束ポケット保持器）の軸受では、柱が遠心力で膨張して偏芯量が大きく、このためＮＲＲＯも劣化する。しかし、比較例２（内径拘束ポケット保持器）の軸受では、偏芯量（動き量）は小さく、ＮＲＲＯは小さくなる。これは、内径拘束ポケットの保持器では柱が外径方向に膨張すると転動体と接触して偏芯量が抑制されるからである。
【００３３】
本発明例１および本発明例２では、内径拘束ポケット数を反映して比較例１と比較例２との中間の偏芯量およびＮＲＲＯとなることが判明した。本発明例１および２のＮＲＲＯは、ともにＮＲＲＯは０．２μｍ未満であり、実用上、十分なＮＲＲＯであるといえる。
【００３４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の保持器および軸受は、転動体案内式の保持器において外径拘束ポケットと、その中に必要数だけ内径拘束ポケットを配置したことにより、回転精度と寿命とを両立させることができ、工作機械等の高速回転における回転精度と高耐久性とが要求される用途に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態における保持器を示す図である。
【図２】図１のＡ1部の拡大図である。
【図３】図１の保持器の外径拘束ポケットの部分の拡大図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における保持器を示す図である。
【図５】実施例における耐久性試験に用いた試験機の概略図である。
【図６】実施例における耐久性試験結果を示す図である。
【図７】ＮＲＲＯの測定に用いた測定機の概略を示す図である。
【図８】保持器偏芯器とＮＲＲＯとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  転動体、２  保持器の柱、２ａ  内径拘束ポケットに面する柱の表面、２ｂ  外径拘束ポケットに面する柱の表面、２ｃ, ２ｄ  内径側部分、５  保持器のポケット、５ａ  内径拘束ポケット、５ｂ  外径拘束ポケット、１０，１０ａ  保持器、２０ａ，３０ａ  外輪、２０ｂ，３０ｂ  内輪、２１  ハウジング、２２，３１  回転軸、３２  変位計、Ｓ  内径側における柱と外径拘束ポケットとの隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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