(57)【要約】【課題】円筒ころ軸受の保持器の強度を向上させ、円筒ころ軸受が高速運転時、急加速減速運転下において安定的に性能を発揮するようにする。【解決手段】保持器４０のポケット４６のすみ部の曲率半径をｒ、円筒ころ３０の長さをＬｗとしたとき、ｒ／Ｌｗ≧０．１の関係が成り立つようにする。また、保持器４０の環状部４２の内径側最小寸法をｋ１としたとき、ｒ／ｋ１≦１の関係が成り立つようにする。【選択図】    図１
2004316757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に軌道面を有する内輪と、内周に軌道面を有する外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の円筒ころと、円筒ころを所定間隔に保持する樹脂保持器とを備えた円筒ころ軸受において、前記保持器が一対の環状部と環状部どうしを連結する複数の柱とで構成され、隣接する柱間に円筒ころを収容するためのポケットが形成されて円筒ころに対して径方向に位置決めされ、ポケットのすみ部の曲率半径をｒ、円筒ころの長さをＬｗとしたとき、ｒ／Ｌｗ≧０．１の関係が成り立つことを特徴とする円筒ころ軸受。
【請求項２】
保持器のポケットのすみ部の曲率半径をｒ、保持器の環状部の内径側最小寸法をｋ１としたとき、ｒ／ｋ１≦１の関係が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受。
【請求項３】
保持器のポケットのすみ部の曲率半径をｒ、ポケットの円筒ころ端面との接触部の突出量をｋ２、円筒ころの軸方向面取りをｒ１としたとき、ｒ＜ｋ２＋ｒ１の関係が成り立つことを特徴とする請求項１または２に記載の円筒ころ軸受。
【請求項４】
保持器内径をφｄ１、ポケットの円筒ころ端面との接触部から柱までの距離をｗ５、円筒ころの数をＺとしたとき、ｗ５・Ｚ／φｄ１・π＞０．１の関係が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受。
【請求項５】
一対の環状部と環状部どうしを連結する複数の柱とで構成され、隣接する柱間に円筒ころを収容するためのポケットが形成された円筒ころ軸受用保持器において、ポケットのすみ部の曲率半径をｒ、円筒ころの長さをＬｗとしたとき、ｒ／Ｌｗ≧０．１の関係が成り立つことを特徴とする円筒ころ軸受用保持器。
【請求項６】
ポケットのすみ部の曲率半径をｒ、環状部の内径側最小寸法をｋ１としたとき、ｒ／ｋ１≦１の関係が成り立つことを特徴とする請求項５に記載の円筒ころ軸受用保持器。
【請求項７】
保持器内径をφｄ１、円筒ころ端面との接触部から柱までの距離をｗ５、円筒ころの数をＺとしたとき、ｗ５・Ｚ／φｄ１・π＞０．１の関係が成り立つことを特徴とする請求項５に記載の円筒ころ軸受用保持器。
【請求項８】
ポケットのすみ部の曲率半径をｒ、円筒ころ端面との接触部の突出量をｋ２、円筒ころの軸方向面取りをｒ１としたとき、ｒ＜ｋ２＋ｒ１の関係が成り立つことを特徴とする請求項５に記載の円筒ころ軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円筒ころ軸受および円筒ころ軸受用保持器に関する。円筒ころ軸受には、Ｎ形（内輪両つば）、ＮＵ形（外輪両つば）、ＮＦ形（内輪両つば、外輪片つば）、ＮＪ形（内輪片つば、外輪両つば）、ＮＵＰ形（内輪の両つばのうち片側を別体のつば輪で構成、外輪両つば）など、種々の形式のものがある。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、マシニングセンタ、ＣＮＣ旋盤、フライス盤等の工作機械の主軸装置は、ワークの加工効率や精度を高める等の理由から高速回転で運転される場合が多く、特に最近は主軸回転速度により高速化の傾向が顕著である。
【０００３】
一般に、工作機械の主軸装置において、主軸は、フロント側（工具側）及びリヤ側（反工具側）にそれぞれ配置された転がり軸受でハウジングに対して回転自在に支持され、転がり軸受は、使用条件等に応じて、オイルミスト潤滑、エアオイル潤滑、ジェット潤滑、グリース潤滑などの潤滑方式によって潤滑される。通常、フロント側の転がり軸受部は主軸の軸方向変位を許容しない構造とされ（固定側）、リヤ側の転がり軸受部は運転時の熱による主軸の軸方向膨張量を吸収し又は逃がすため、主軸の転がり軸受部には、組合せアンギュラ玉軸受、組合せアンギュラ玉軸受＋複列円筒ころ軸受が多く使用され、リヤ側の転がり軸受部には、組合せアンギュラ玉軸受、複列又は単列の円筒ころ軸受が多く使用される。
【０００４】
図１０は、円筒ころ軸受の一構造例を示している。この円筒ころ軸受は、外周に軌道面１ａを有する内輪１と、内周に軌道面２ａを有する外輪２と、内輪１の軌道面１ａと外輪２の軌道面２ａとの間に転動自在に配された複数の円筒ころ３と、円筒ころ３を円周方向で所定間隔に保持する保持器４とを備えている。内輪１の両側部には、それぞれ、つば１ｂが設けられている。
【０００５】
保持器の案内（位置決め）形式には、保持器を外輪の内周面または内輪の外周面で案内する外輪または内輪案内形式と、ころによって案内するころ案内形式とがある。ここで、ころ案内保持器の場合は、高速回転時、保持器が遠心力を受けて振れ回りを起こしたり、また、保持器がころからの過大な荷重を受けて変形させられ、破損に至るおそれがあった（特許文献１参照）。
【０００６】
上記のようなころ案内形式では、振れ回りを少なくするために保持器ポケットと円筒ころの径方向すきまδ（直径分）を小さく設定することで対応しており、例えば、円筒ころの直径Ｄｗに対するすきまの比Ｄｗ／δを０．０１〜０．１０に設定している。とくに、高速回転の場合には、０．０１〜０．０５にしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３２３０４８号公報（段落番号０００３〜０００４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば工作機械主軸の円筒ころ軸受は、高精度の加工を目的とし、主軸のガタを押さえるため、組み込み後のラジアル内部すきま０を狙う。運転中は、外輪温度に対し内輪温度が高く、この場合、内輪の膨張量が外輪より大きくなることで、初期のラジアル内部すきまはさらに小さくなり、負すきま（予圧状態）になる。
【０００９】
一般に運転中の軸受内では転動体、保持器、内・外輪の寸法・形状の影響により、転動体は一定の間隔で進むのではなく、早く進もうとするものや、遅れるものがある。ラジアル内部すきまがある場合、負荷域でこの遅れ進みが発生してもすきま域で開放されるため、その力（遅れ進みの差）が蓄積されることはない。しかし、負すきま状態では開放される領域がないため、発生した遅れ進みは蓄積され、その力は保持器に影響を及ぼす。
【００１０】
遅れ進みによりころから保持器に作用した力は、ころと接触する保持器の舌片部での変形はもとより、保持器の環状部全体の変形も起こし得る。保持器の変形によるスプリング力（例えば、保持器の環状部が楕円に変形し、もとに戻ろうとする力や、舌片部がころから作用する力で柱中央側に変形し、もとに戻ろうとする力がこれに該当する）が、ころから加わる力より大きくなると、転動体と軌道面の間で滑りが起き、これにより力の蓄積が一時的に開放される。しかし、保持器の強度面に配慮していない場合、運転中のこうした変形、開放の繰り返しに耐え切れず、保持器が破損するに至るおそれがある。
【００１１】
最近の工作機械の運転条件は、高速化はもとより、治具交換時間の短縮のため、より短時間で最高回転数に到達し、より短時間で停止すること（急加速、急停止）が求められ、保持器に作用する力は益々増大している。
【００１２】
また、高精度、高速運転に対応するため、ハウジングを冷却するケースがある。軸受温度の低下といったよい面がある一方、外輪が積極的に冷却されることで、さらに内・外輪の温度差が大きくなり、運転時のラジアル内部すきまはさらに負すきま（予圧量の増大）となり、これも保持器に作用する力が増加する要因の一つとなっている。
【００１３】
本発明の目的は、保持器の強度向上を図ることにより、高速運転時、急加速減速運転下において安定的に性能を発揮する円筒ころ軸受を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外周に軌道面１２を有する内輪１０と、内周に軌道面２２を有する外輪２０と、内輪１０の軌道面１２と外輪２０の軌道面２２との間に転動自在に配された複数の円筒ころ３０と、円筒ころを所定間隔に保持する樹脂保持器４０とを備えた円筒ころ軸受において、前記保持器４０が一対の環状部４２と環状部どうしを連結する複数の柱４４とで構成され、隣接する柱４４間に円筒ころ３０を収容するためのポケット４６が形成されて円筒ころに対して径方向に位置決めされ、保持器４０のポケット４６のすみ部の曲率半径をｒ、円筒ころ３０の長さをＬｗとしたとき、ｒ／Ｌｗ≧０．１の関係が成り立つことを特徴とするものである。保持器は樹脂材で形成されるので、保持器の破損として、ポケットすみ部から柱方向あるいは環状部幅面方向へ進む破損に至るおそれのあることは特に注意が必要である。このポケットすみ部の曲率半径ｒが小さい場合、応力集中により柱４４あるいは環状部４２が破断に至りやすくなるため、ｒ／Ｌｗ≧０．１となるよう、すみ部曲率半径ｒを大きくとることが必要である。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の円筒ころ軸受において、保持器４０のポケット４６のすみ部の曲率半径をｒ、保持器４０の環状部４２の内径側最小寸法をｋ１としたとき、ｒ／ｋ１≦１の関係が成り立つことを特徴とするものである。応力集中の緩和のためにむやみにすみ部の曲率半径ｒを大きくすると、環状部４２が破断するおそれがある。これを回避するために、すみ部の曲率半径ｒは、環状部４２の内径側最小寸法ｋ１より小さくするのが好ましい。これは、円筒ころの遅れ進みにより保持器４０の環状部４２が変形し、その時内径側の引っ張りによる力から環状部破断となることを避けるためである。なお、すみ部の曲率半径ｒも大きくし、保持器環状部内径側最小寸法ｋ１も確保できれば問題ないが、保持器幅は一般に軸受幅面より小さく設定しており、環状部総幅も制限される。また、保持器内径部と内輪外径部にノズル付き間座が設定される場合もあり（特願２００２−３５８８５０）、環状部内径側最小寸法ｋ１も制限される。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１に記載の円筒ころ軸受において、保持器４０のポケット４６のすみ部の曲率半径をｒ、ポケット４６の円筒ころ端面との接触部４８の突出量をｋ２、円筒ころ３０の軸方向面取りをｒ１としたとき、ｒ＜ｋ２＋ｒ１の関係が成り立つことを特徴とする。このような構成を採用することにより、ポケット４６のすみ部曲率半径ｒところ面取りの干渉を避けることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の円筒ころ軸受において、保持器内径をφｄ１、ポケット４０の円筒ころ端面との接触部４８から柱４４までの距離をｗ５、円筒ころ３０の数をＺとしたとき、ｗ５・Ｚ／φｄ１・π＞０．１の関係が成り立つことを特徴とするものである。環状部４２が変形したとき、ポケット４６の柱４４近傍（ｗ５）は応力が集中しやすいが、円筒ころ３０の端面と接触する接触部４８があることでさらに応力が集中しやすくなる。ｗ５を確保することで応力集中を緩和させるため、環状部４２内径側の円周長さに対するｗ５の割合を確保する必要があり、式ｗ５・Ｚ／φｄ１・π＞０．１とすることで、環状部の破損を避ける効果がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図９に、マシニングセンタ、研削盤等の工作機械における主軸装置の一構造例を示す。この主軸装置はビルトイン・タイプと呼ばれているもので、モータ５が主軸装置の軸方向中央部に配設され、主軸６の外周に設けられたロータ５ａとハウジング７の内周に設けられたステータ５ｂとで構成される。ステータ５ｂに電流を印加すると、ロータ５ａとの間に励磁力が発生し、その励磁力によって主軸６が回転する。主軸６は、モータ５を挟んでフロント側（工具側）とリヤ側（反工具側）にそれぞれ配置された転がり軸受でハウジング７に対して回転自在に支持される。通常、リヤ側は、運転時の熱による主軸６の軸方向膨張量を吸収し又は逃がすため、主軸６の軸方向変位を許容できる構造とされる（自由側）。この例では、フロント側に組合せアンギュラ玉軸受（一対のアンギュラ玉軸受）８を使用し、リヤ側に単列の円筒ころ軸受９を使用している。
【００２０】
図１はリヤ側に配置される円筒ころ軸受９を示している。この円筒ころ軸受は、外周に軌道面１２を有する内輪１０と、内周に軌道面２２を有する外輪２０と、内輪１０の軌道面１２と外輪２０の軌道面２２との間に転動自在に配された複数の円筒ころ３０と、円筒ころ３０を円周方向で所定間隔に保持する樹脂保持器４０を主要な構成要素としている。内輪１０は両側部につば１４を有する。
【００２１】
円筒ころ３０の直径Ｄａと、断面高さＨ＝（Ｄ−ｄ）／２（Ｄ：軸受外径、ｄ：軸受内径）との比Ｄａ／Ｈ、円筒ころ３０の長さＬｗと軸受幅Ｂとの比Ｌｗ／Ｂは、それぞれ、０．３≦Ｄａ／Ｈ＜０．４５、０．３≦Ｌｗ／Ｂ＜０．４５の範囲内の値に設定されている。なお、円筒ころ３０の長さＬｗと直径Ｄａとの比Ｌｗ／Ｄａの値は、例えば１である。また、上記の設定に加え、円筒ころ３０の数を所定数に設定することにより（例えば、標準円筒ころ軸受のころ数よりも少なくして）、同じ軸受内径、軸受外径の組合せアンギュラ玉軸受と同等又はそれ以上の剛性を確保している。
【００２２】
例えば、工作機械の主軸装置に組み込まれる転がり軸受では、通常、初期ラジアル内部隙間をゼロか極僅かな負隙間に設定するが、運転時には内外輪の温度差により負隙間が増大して予圧条件下での運転となる。この場合、円筒ころの直径Ｄａや長さＬｗが他の寸法に対して相対的に大きくなりすぎると、円筒ころと軌道面との接触部の発熱が増大する原因となる。また、保持器を具備させる場合、円筒ころの直径Ｄａや長さＬｗが大きくなりすぎることは、保持器の剛性や強度を確保する上で不利になる。すなわち、断面高さＨに対して直径Ｄａが相対的に大きくなると、円筒ころ相互間の間隔が狭まり、保持器の柱部の円周方向肉厚を十分に確保することが難しくなる。また、軸受幅Ｂに対して長さＷが相対的に大きくなると、保持器の環状部の軸方向肉厚を十分に確保することが難しくなる場合がある。予圧条件下の運転では、円筒ころの公転の遅れ進み量が大きくなり、保持器が円筒ころから大きな力を受けるので、特に保持器を樹脂材で形成する場合、上記の肉厚が不足すると、保持器の所要の剛性や強度が得られない場合がある。その一方で、円筒ころの直径Ｄａや長さＬｗが他の寸法に対して相対的に小さくなりすぎると、基本動定格荷重が小さくなりすぎ、軸受寿命の低下を招く。また、断面高さＨに対して直径Ｄａが相対的に小さくなると、保持器の径方向肉厚を十分に確保することが難しくなる。
【００２３】
以上の点を踏まえ、比Ｄａ／Ｈ、比Ｌｗ／Ｂの最適範囲として０．３≦Ｄａ／Ｈ＜０．４５、０．３≦Ｌｗ／Ｂ＜０．４５とした。すなわち、比Ｄａ／Ｈ、比Ｌｗ／Ｂを上記範囲内に設定することにより、円筒ころと軌道面との接触部の発熱を抑制しつつ、所要の基本動定格荷重を確保することができ、保持器を具備させる場合は、その保持器の肉厚を十分に確保して、所要の剛性や強度を得ることができる。また、０．３≦Ｌｗ／Ｂ＜０．４５とすることにより、円筒ころと軌道面との軸方向位置合わせの許容量が従来よりも増えるので、組立作業が容易になるという利点もある。
【００２４】
保持器４０は、樹脂材、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）にガラス繊維又は炭素繊維を２０〜４０ｗｔ％配合した樹脂材で形成され、図２〜７に示すように、軸方向に所定間隔で対向した一対の環状部４２と、環状部４２どうしを連結する複数の柱４４とを備えている。隣接する柱４４間に窓形のポケット４６が形成されている。各柱４４には、図５に示すように、基部４４ａから概略半径方向に二股状に分かれた一対の舌片４４ｂが設けられており、また、ポケット４６の円周方向の壁面を構成する環状部４２の内側面には、円筒ころ３０の端面を案内する、僅かに凸状となった接触面４８が設けられている。
【００２５】
図７に拡大して示すように、ポケット４６の軸方向の壁面を構成する柱４４の側面は、互いに滑らかに連続した内径側のストレート面４４ｃと外径側の円弧面４４ｄとからなる。ストレート面４４ｃは、主に、基部４４ａの一方の側面によって形成され、円弧面４４ｄは、主に、舌片４４ｂの一方の側面によって形成される。円弧面４４ｄは、円筒ころ３０の転動面３２の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径をもった円弧で描かれ、円筒ころ３０がポケット４６内で外径方向に所定量相対移動すると円弧面４４ｄと係合し、これにより、円筒ころ３０の外径方向への抜けが規制され、軸受回転時も円筒ころと保持器ポケット部により径方向が位置決めされる転動体案内形式である。ストレート面４４ｃと円弧面４４ｄは、円筒ころ３０の転動面３２を案内する案内面となる。また、舌片４４ｂの他方の側面４４ｅ間に底面４４ｆがあり、側面４４ｅと底面４４ｆとが会合する隅部４４ｇは円弧面で滑らかに接続されている。
【００２６】
この実施の形態では、保持器４０の所要の剛性や強度を確保すべく、各部位の肉厚が次のように設定されている。まず、舌片４４ｂの基端肉厚寸法Ｕ（図７参照）は、円筒ころ３０の直径Ｄａに対してＵ／Ｄａ≧０．２に設定されている。ここで、隅部４４ｇが円弧面で形成されている場合、基端肉厚寸法Ｕは、側面４４ｅ間と隅部４４ｇとの交点Ｘを基準位置とし、そこからストレート面４４ｃ又は円弧面４４ｄに到る最小寸法とする。つぎに、環状部４２の軸方向肉厚Ｗ（図２参照）は、円筒ころ３０の長さＬｗに対してＷ／Ｌｗ≧０．４に設定され、環状部４２の半径方向肉厚Ｔ（図４参照）は、円筒ころ３０の直径Ｄａに対して０．５≦Ｔ／Ｄａ≦０．６に設定されている。
【００２７】
保持器４０のポケット４６のすみ部の曲率半径ｒ（図３参照）を、円筒ころ３０の長さをＬｗとしたとき、ｒ／Ｌｗ≧０．１の関係に設定してある。保持器４０の破損として、ポケット４６のすみ部から柱４４方向あるいは環状部幅面方向へ進む破損に至るおそれがあることは特に注意が必要である（図８参照）。このポケット４６のすみ部の曲率半径ｒが小さい場合、応力集中により柱４４あるいは環状部４２が破断しやすくなるため、ｒ／Ｌｗ≧０．１となるよう、すみ部曲率半径ｒを大きくとる必要がある。
【００２８】
また、保持器４０のポケット４６のすみ部の曲率半径ｒと、保持器４０の環状部４２の内径側最小寸法ｋ１（図３参照）との関係を、ｒ／ｋ１≦１の関係に設定してある。応力集中の緩和のために、むやみにすみ部の曲率半径ｒを大きくすると、環状部４２が破断するおそれがある。これを回避するために、すみ部の曲率半径ｒは、環状部４２の内径側最小寸法ｋ１よりも小さくするのが好ましい。これは、円筒ころ３０の遅れ進みにより保持器４０の環状部４２が変形し、その時環状部４２内径側の引っ張りによる力から環状部破断となることを避けるためである。
【００２９】
すみ部の曲率半径ｒも大きくし、環状部４２内径側最小寸法ｋ１も確保できれば問題ないが、保持器４０の幅寸法は一般に軸受幅面より小さく設定され、環状部４２の総幅も制限される。また、保持器４０の内径部と内輪１０の外径部にノズル付き間座が設置される場合もあり（特願２００２−３５８８５０）、環状部４２内径側最小寸法ｋ１も制限される。
【００３０】
図６に示すように、ころ端面との接触面４８と柱４４との間の距離（環状部最小肉厚部）をｗ５、保持器内径をφｄ１、ころ本数をＺとしたとき、ｗ５・Ｚ／φｄ１・π＞０．１の関係に設定してある。環状部４２が変形したとき、ポケット４６の柱４４近傍（ｗ５）は応力が集中しやすいが、円筒ころ３０の端面と接触する凸部４８があることでさらに応力が集中しやすくなる。ｗ５を確保することで応力集中を緩和させるため、環状部４２内径側の円周長さに対するｗ５の割合を確保する必要があり、式ｗ５・Ｚ／φｄ１・π＞０．１とすることで、環状部破断を避ける効果がある。
【００３１】
保持器４０のポケット４６のすみ部の曲率半径ｒを、円筒ころ３０の端面と接触する接触面４８の突出量ｋ２と円筒ころ３０の軸方向面取りｒ１の和よりも小さく設定してある（ｒ＜ｋ２＋ｒ１）。ポケット４６のすみ部曲率半径ｒと円筒ころ３０の面取りの干渉を避けるためである。
【００３２】
図９に示すように、この実施の形態の円筒ころ軸受９は、内輪１０を主軸６の外周に嵌合させ、外輪２０をハウジング７の内周に嵌合させる。運転時のラジアル内部すきまは例えば負すきまに設定され、軸受内部はエアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、ジェット潤滑、グリース潤滑などの潤滑方式によって潤滑される。主軸装置に内蔵されたモータ５によって主軸６が高速で回転駆動されると、フロント側のアンギュラ玉軸受８とリヤ側の円筒ころ軸受９で主軸６がハウジング７に対して回転自在に支持される。また、運転時の温度上昇によって、主軸６が軸方向に熱膨張すると、その軸方向膨張量が、円筒ころ軸受９の外輪２０と円筒ころ３０との間のスライド変位によって吸収され又は逃がされる。
【００３３】
樹脂保持器は、機械加工で製作する場合もあるが、量産性のある成形保持器が一般的である。樹脂保持器を成形する場合、ウエルド部（樹脂の結合部）については、強度が低下することは広く知られており、そのため、こうしたウエルド部は肉厚の厚い（断面積が大きい）部分に位置するよう設定することも広く行われている。最も断面積が小さい環状部にウエルド部を位置させることは当然避けるべきであり、この場合断面積の大きい柱部にウエルド部が位置することとなる。図５に示すように、舌片４４ｂの背面の逃がし底部の径をφＰ、逃がし部の円周方向寸法をｗ１、柱の内径側円周方向寸法をｗ２としたとき、ｗ１・Ｚ／φＰ・π＞０．１、かつ、ｗ１／ｗ２＞０．３とすることで、柱４４中央部にウエルド部が位置する場合でも、応力の集中を避け、破断することなく保持器４０の機能を発揮することを可能にする。
【００３４】
例えば、内輪１０につば１４がある場合、保持器４０の外径側に円筒ころ３０の脱落を防止し、円筒ころと保持器ポケット部により径方向が位置決めされるための舌片４４ｂがある。成形金型ではポケット４６部よりも舌片４４ｂが小さくなっており、このためポケット部金型を外径側に無理抜きして成形する場合は、舌片４４ｂが弾性変形して無理抜きを許容する。また、円筒ころ３０を組み込む場合は、外径側から組み込むため、円筒ころ３０が通過する時、舌片４４ｂが弾性変形する。この舌片４４ｂの弾性変形を助けるために、柱４４の中央部は逃がされた形状となっている。断面が確保されている場合でも、こうした谷部にウエルド部を位置させる場合には、特に注意が必要である。円筒ころ３０の遅れ進みにより保持器４０が変形することは既に述べたが、この変形による谷部への応力集中を緩和する必要がある。
【００３５】
次に、参考として工作機械主軸等高速で使用される円筒ころ軸受の組込みすきま調整方法について述べる。最近の工作機械は、加工精度と加工能率向上のため、主軸軸受に円筒ころ軸受を高速で使用する場合が多くなってきている。円筒ころ軸受を主軸に使用する場合、軸受組み込み後の軸受すきまの管理が機能上重要となる。従来、円筒ころ軸受の組込みすきまは、図１１に示すように、内径をテーパ面とした内輪を主軸のテーパ軸部に嵌合させ、内輪の軸方向追い込み量により内輪軌道径を膨張させて調整している。
【００３６】
最近の工作機械は加工能率を上げるため高速化の傾向にある。しかし、従来の軸受すきま調整方法では、軸受の高速化に支障を来す懸念がある。それは、内輪内径面がテーパとなっていることで生じる内輪軌道面の傾きである。テーパの大径側と小径側では径方向に偏肉となるため、運転による遠心力が作用すれば膨張量に差が生じ（大径側＞小径側）、結果、内輪軌道面が傾いてころのスキュー発生、したがってまた、摩擦増大の要因となる。また、テーパを利用するすきま調整では、内輪側テーパは軸受メーカが、軸側テーパは工作機械メーカが、それぞれ別個に加工することになり、両者加工物間でテーパ角度に差が生じやすく、両者を嵌合させたときの精度劣化の原因にもなる。このように、回転する内輪にテーパ面をもつ従来軸受では、構成形状に起因する不具合が生じやすく、高速化への妨げになりつつある。
【００３７】
そこで、組込み後の軸受すきま調整を、内輪側でなく外輪側で実施することを提案する。内輪はストレート面とし、通常のしまりばめで主軸と嵌合させる。そして、すきま調整は、外輪と軸受箱との間に軸受すきま調整機構を持つリングを配置してこれを軸方向に追い込むことで、外輪を径方向に収縮させて行う。外輪の収縮量はリングの軸方向追い込み量で調整される。このような構成を採用することにより、次のような効果が得られる。内輪の軌道面の幅方向偏肉がないため、運転中の遠心力による軌道面変形が発生せず、高速運転が可能となる。構成部品中のテーパが同一箇所で加工でき、面合わせの精度が向上する。ハウジングと外輪との間のそれぞれのはめあい部において、簡単にしまりばめが得られ、従来のハウジング内径寸法精度に比べて粗くできる。スピンドル組み込み後においても軸受すきまの調整が可能となる。
【００３８】
図１２は、ワーク側に円筒ころ軸受６０を、反ワーク側にアンギュラ玉軸受５８を背面組合せで配列した工作機械の主軸装置いわゆる主軸スピンドルの例である。円筒ころ軸受６０は、内輪６２、外輪６４、円筒ころ６６、保持器６８を主要な構成要素としており、内輪６２が焼きばめあるいは圧入により主軸５０と嵌合し、外輪６４がハウジング５２と嵌合する。図１３に拡大して示すように、円筒ころ軸受６０の外周にテーパ面を介して接する二重管の形態をしたすきま調整手段７０Ａを設けてある。すきま調整手段７０Ａはここでは外環７２と内環７４とストッパ７６とで構成される。外環７２は外周面が円筒形で、この円筒形外周面にてハウジング５２の円筒形孔と嵌合している。外環７２の内周面はワーク側（図１３の左側）が小径となったテーパ面である。内環７４は内周面が円筒形で、この円筒形内周面にて外輪６４の外周面と嵌合している。内環７４の外周面は外環７２の内周面に対応するテーパ面である。蓋５４で外環７２を軸方向に押し込むことにより、内環７４と外輪６４を半径方向に収縮させる。つまり、内環７４は外環７２による軸方向押圧力を外輪６４の半径方向収縮力に変換する働きをする。ストッパ７６は、外環７２の押し込み量を制限し、外輪６４の収縮量を決める役割を果たす。
【００３９】
軸受すきまの調整手順は次のとおりである。
イ）まず、内輪６２を主軸５０に圧入した後の円筒ころ６６外接円径を測定する。
ロ）そして、測定した円筒ころ外接円径と設定したい軸受すきま量により、組込み後の外輪６４の軌道径を決める。
ハ）次に、ハウジング５２に外輪６４ならびにすきま調整手段７０Ａを組み込み、蓋５４で外環７２を軸方向にストッパ７６に当たるまで押し込んで（ボルト５６による締付け力による）、ストッパ７６の幅寸法と外輪軌道径変化の関係を求める。
ニ）上のハ）で求めた関係をもとに、ロ）で決めた外輪軌道径にするストッパ７６の幅寸法を決定する。
ホ）上のニ）で決定した幅寸法と外輪軌道径変化の関係を求める。
【００４０】
上述の例は、外輪６４の外周面とハウジング５２との間にテーパ面を介して接する二重環の形態をしたすきま調整手段７０Ａを用いた場合であるが、ハウジング５２の軸受挿入部にテーパ面を形成することができれば、外環７２を廃して簡素化することができる。図１４はそのようなすきま調整手段７０Ｂを示し、ハウジング５２にテーパ孔を設け、そのテーパ面と対応するテーパ面をもった環体７４´を挿入してある。環体７４´の奥には、環体７４´の軸方向押込み量を制限して外輪６４の収縮量を決める働きをするストッパ７６´を配置する。軸受すきまの調整は上述の例と同様に行えばよい。
【００４１】
また、図１５に示すような特殊断面形状をもったすきま調整手段７０Ｃによる方法も考えられる。すきま調整手段７０Ｃは、外輪６４の外周面とハウジング５２との間に介在するリング７８と、ハウジング５２と蓋５４との間に介在する間座７７を含んでいる。間座７７は蓋５４の軸方向位置決めをする役割を果たす。リング７８を軸方向に変形させることで、同リング７８の内径寸法が収縮し、内周面にて嵌合している外輪６４も同様に収縮して内径寸法が調整される。寸法調整量は、リング７８の軸方向変形量で決定されるから、リング７８の軸方向変形量を制限する間座７７の幅寸法を調整すればよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、高速運転、急加速減速運転下においても、保持器がその性能を安定的に発揮するため、より高速回転に適した円筒ころ軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａは本発明の実施の形態を示す円筒ころ軸受の縦断面図、
ｂは円筒ころの正面図である。
【図２】保持器の要部平面図である。
【図３】図２の保持器の下面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】保持器と円筒ころとの位置関係を示す要部断面図である。
【図８】保持器の破損態様を説明するための図２と類似の要部平面図である。
【図９】工作機械の主軸装置の一構造例を示す縦断面図である。
【図１０】従来の円筒ころ軸受の断面図である。
【図１１】従来の技術を示すスピンドル装置の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態を示すスピンドル装置の縦断面図である。
【図１３】図１２の要部拡大図である。
【図１４】別の実施の形態を示す図１３と類似の拡大断面図である。
【図１５】さらに別の実施の形態を示す図１３と類似の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０    内輪
１２    軌道面
１４    つば
２０    外輪
２２    軌道面
３０    円筒ころ
３２    転動面
４０    保持器
４２    環状部
４４    柱
４４ａ  基部
４４ｂ  舌片
４４ｃ  ストレート面
４４ｄ  円弧面
４４ｅ  側面
４４ｆ  底面
４４ｇ  隅部
４６    ポケット
４８    接触面
５０    主軸
５２    ハウジング
５４    蓋
５６    ボルト
５８    アンギュラ玉軸受
６０    円筒ころ軸受
６２    内輪
６４    外輪
６６    円筒ころ
６８    保持器
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ  すきま調整手段
７２    外環
７４    内環
７６    ストッパ
７７    間座
７８    リング
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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