(57)【要約】【課題】回転軸を支持する玉軸受に組み込まれた保持器の挙動安定化およびそれに伴なう保持器音発生の抑制を図る。【解決手段】玉軸受用保持器のポケット３３を、柱３２の周方向側面に設けたテーパ部３３ａのみで玉２４を抱くように設け、上記柱３２の周方向側面のうち、少なくとも上記玉２４が転動時に接触するテーパ部３３ａと平坦部３３ｂを、軸方向に平行なストレート面とし、上記ポケット３３を形成するポケット面のうち、上記玉２４が軸方向と平行する方向に接触可能な軸方向側面３４を、軸方向と直交する方向に平行なストレート面とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポケットで玉を抱くようにした玉軸受用保持器において、上記ポケットを、柱の周方向側面に設けたテーパ部のみで上記玉を抱くように設け、上記柱の周方向側面のうち、少なくとも上記玉が転動時に接触する部分を、軸方向に平行なストレート面としたことを特徴とする玉軸受用保持器。
【請求項２】
上記ポケットを形成するポケット面のうち、上記玉が軸方向と平行する方向に接触可能な部分を、軸方向と直交する方向に平行なストレート面とした請求項１に記載の玉軸受用保持器。
【請求項３】
上記軸方向に平行なストレート面と、上記軸方向と直交する方向に平行なストレート面とが交わる角を仮定したとき、この角を、上記玉が接触しないように肉付けした請求項２に記載の玉軸受用保持器。
【請求項４】
請求項２または３に記載の玉軸受用保持器が内外輪間に組み込まれており、立て姿勢の回転軸を支持している玉軸受。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の保持器を内外輪間に組み込んだ玉軸受により主軸が支持された工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、玉軸受用保持器（以下、単に保持器という）、玉軸受、および玉軸受により主軸が支持された工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
玉を保持器のポケットに抱かせた玉軸受の回転時には、玉が転動してポケット面を押すことにより保持器が回転する。ポケット面と玉の間には、玉の円滑な転動を考慮して適宜のポケット隙間が設けられる。
【０００３】
例えば、図４に示す玉軸受５０では、内外輪間に組み込まれた保持器５１のポケット５２が、円筒部５３と、この円筒部５３から連続的に縮径させたテーパ部５４とで構成されている。ポケット５２に設けられるポケット隙間は、周方向、軸方向および径方向に設けられており、保持器５１は玉案内方式となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
一般に、保持器５１の製造誤差が原因となり、図５（ａ）に保持器５１を展開して示すように、ポケット５２間には、ポケット５２の軸方向中心Ｃ１が保持器５１の軸方向中心Ｃ２に対し軸方向Ａのいずれか一方に僅かながらずれる（以下、このずれ量を単に「ちどりδ」という）。ちどりδは保持器５１の製造において一定範囲内に管理されるが、玉軸受５０で横軸の回転軸を支持する場合、玉５５の軸方向動が軌道面５６で規制されるため（図４（ａ）参照）、玉中心Ｃ３は、図５（ｂ）に示すように、ちどりδに応じて保持器５１の軸方向中心Ｃ２上から外れる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−４４３９号公報（段落［００１２］、［００１３］、図１、５、８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような玉軸受５０では、ポケット５２が円筒部５３とテーパ部５４の曲面から形成されているため、ちどりδに応じて玉中心Ｃ３が保持器の軸方向中心Ｃ２上から外れた場合、そのポケット５２のポケット面は、保持器回転方向（図中において矢線Ｂで示す）側の接触点においてちどりδに応じた軸方向成分をもった力Ｆ１で玉に押される。この力Ｆ１は、保持器５１の挙動を軸方向に微妙に乱す。その結果、保持器５１の微振動や保持器音が生じてしまう。
【０００７】
特に、保持器５１が回転または停止する瞬間は、玉５５とポケット面との当りが強いため、上記の乱れが顕著となる。したがって、工作機械の主軸を玉軸受５０で支持した場合、主軸が頻繁に回転・停止を繰り返すと、保持器５１の微振動が高精度の加工を妨げる一因となる。
【０００８】
さらに、玉軸受５０の支持する回転軸が立て姿勢に設けられている場合、回転軸が停止する状態において、保持器５１は、自重により落下し、その結果、図５（ｃ）に示すように、全ての玉５５は、円筒部５３ないしテーパ部５４の曲面に接触した状態で転動を開始することになる。したがって、玉軸受の回転当初、全てのポケットは、軸方向成分をもった力Ｆ２で玉に押されることになり、保持器５１の挙動がより乱れ易い。
【０００９】
そこで、この発明の第１の課題は、横軸の回転軸を支持する玉軸受に組み込まれた保持器の挙動安定化およびそれに伴なう保持器音発生の抑制を図ることにあり、第２の課題は、立て姿勢の回転軸を支持する玉軸受に組み込まれた保持器の挙動安定化およびそれに伴なう保持器音発生の抑制を図ることにあり、第３の課題は、主軸を支持する玉軸受の保持器の振動により加工精度が悪化するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の課題の解決手段は、ポケットで玉を抱くようにした玉軸受用保持器において、上記ポケットを、柱の周方向側面に設けたテーパ部のみで上記玉を抱くように設け、上記柱の周方向側面のうち、少なくとも上記玉が転動時に接触する部分を、軸方向に平行なストレート面としたものである。
ここで、上記柱は、隣接するポケットを周方向に分離する保持器部分である。上記テーパ部は、柱の周方向側面の全部または一部に設けることができ、上記玉が転動時に接触する部分に含まれる。
【００１１】
具体的には、上記ポケットを、上記柱の周方向側面に設けたテーパ部のみで上記玉を抱くように設けた構成により、ちどりの管理値と軸方向のポケット隙間との関係を適宜に設定できるようにし、横軸の回転軸をこの保持器を組み込んだ玉軸受で支持する場合に、柱の周方向側面以外の部分と玉との接触を回避できるようにした。
さらに、上記柱の周方向側面のうち、上記玉が転動時に接触する部分を、軸方向に平行なストレート面とした構成により、ちどりδの有無にかかわらず、玉が、軸方向と直交する方向に平行な方向でのみ受けられるようにした。上記のように構成しても、玉の軸方向動は軌道面で規制される。したがって、ポケット面は、玉から軸方向に直交する力のみを受け、軸方向成分をもった力で押されなくなる。その結果、保持器の軸方向の微振動が防止される。このようにして保持器の挙動安定化が図られることに伴い、保持器音の発生が抑制される。
【００１２】
上記第２の課題の解決手段は、上記第１の課題の解決手段において、上記ポケットを形成するポケット面のうち、上記玉が軸方向と平行する方向に接触可能な部分を、軸方向と直交する方向に平行なストレート面としたものである。
具体的には、立て姿勢の回転軸をこの保持器を組み込んだ玉軸受で支持する場合に保持器が落下したとき、全てのポケットにおいて玉が軸方向と直交する方向に平行なストレート面にのみ接触するようにし、玉軸受の回転当初から、玉が軸方向に対し斜め当りした状態でポケット面に受けられることの無いようにした。
したがって、ポケット面は軸方向成分をもった力で玉から押されなくなり、保持器の挙動は玉との接触で乱されない。それに伴い、保持器音の発生が抑制される。
【００１３】
なお、上記第２の課題の解決手段においては、その作用・効果から、上記ポケットを形成するポケット面のうち、上記玉が軸方向に接触可能な部分が玉の転動時、停止時のいずれの場合をも考慮して決定される。
【００１４】
上記構成においては、柱の周方向側面の全域を軸方向に平行なストレート面に形成することができる。また、ポケット面のうち、軸方向側面の部分全域を、軸方向と直交する方向に平行なストレート面に形成することができる。
【００１５】
上記第２の課題の解決手段においては、上記軸方向に平行なストレート面と、上記軸方向と直交する方向に平行なストレート面とが交わる角を仮定したとき、この角には、玉半径との関係から玉と接触し得ない空間が生じる。
【００１６】
そこで、上記第１のストレート面と、上記第２のストレート面とが交わる角を仮定したとき、この角を、上記玉が接触しないように肉付けした構成を採用することができる。この構成によれば、角に肉付けした分だけ柱の付け根の強度が高まる。
【００１７】
上記第２の課題の解決手段は、係る玉軸受用保持器が内外輪間に組み込まれており、立て姿勢の回転軸を支持している玉軸受と換言することができる。なお、立て姿勢の回転軸とは、縦軸の回転軸は勿論、保持器の落下によりポケットの軸方向側面と玉が接触する程度に立設された回転軸を含む意味である。
【００１８】
そして、上記第３の課題の解決手段は、上記第１の課題の解決手段または上記第２の課題の解決手段に係る保持器を内外輪間に組み込んだ玉軸受により主軸が支持された工作機械としたものである。
工作機械としては、マシニングセンタ、フライス盤、旋盤、研削盤などが挙げられる。横軸の主軸を有するものには、少なくとも上記第１の課題の解決手段に係る保持器を組み込んだ玉軸受を利用し、また、立て姿勢の主軸を有するものには、上記第２の課題の解決手段に係る保持器を組み込んだ玉軸受を利用すれば、主軸を支持する玉軸受の保持器の振動により加工精度が悪化するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述のように、この発明は、上記第１の課題の解決手段を採用したことにより、横軸の回転軸を支持する玉軸受に組み込まれた保持器の挙動安定化およびそれに伴なう保持器音発生の抑制を図ることができる。
また、この発明は、上記第２の課題の解決手段を採用したことにより、立て姿勢の回転軸を支持する玉軸受に組み込まれた保持器の挙動安定化およびそれに伴なう保持器音発生の抑制を図ることができる。
また、この発明は、上記第３の課題の解決手段を採用したことにより、主軸を支持する玉軸受の保持器の振動により加工精度が悪化するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図３は、旋盤やマシニングセンタなどの工作機械の主軸に多用される支持構造を示している。主軸１０の固定側は、組合せアンギュラ玉軸受１１で支持される。主軸１０の自由側は単列円筒ころ軸受１２によって支持される。
【００２１】
第１実施形態に係る組合せアンギュラ玉軸受１１を構成する各玉軸受２０は、図１に示すように、反カウンターボア側が一体化された外輪２１と、カウンターボア側が互いに向き合って当接された内輪２２と、両輪２１、２２との間で樹脂製の保持器２３に保持された複数の玉２４とで構成されている。
【００２２】
保持器２３は、２つの環状部３１間を分離する柱３２により複数のポケット３３が周方向に均等に形成されており、それぞれのポケット３３で玉２４を抱くようになっている。
【００２３】
具体的には、ポケット３３は、全体として正方角筒状に形成されており、対向する柱３２の周方向側面に設けられたテーパ部３３ａのみで上記玉２４を抱くようになっている。
【００２４】
テーパ部３３ａは、軸方向に平行なストレート面とされており、柱３２の周方向側面のうち、テーパ部３３ａの外径側端辺から保持器外径まで連続する平坦部３３ｂも軸方向に平行なストレート面とされている。
【００２５】
また、ポケット３３を形成するポケット面のうち、軸方向側面３４は、その全域が軸方向と直交する方向に平行なストレート面とされている。
【００２６】
ポケット３３には、軸方向のポケット中心Ｃ１と保持器２３の軸方向中心Ｃ２との間に一定範囲内（管理値内）のちどりδが生じた場合でも、玉２４の中心Ｃ３が保持器２３の軸方向中心Ｃ２上にある限り、玉２４と上記軸方向側面３４とが接触しないように軸方向のポケット隙間Ｓ１が設けられている。
【００２７】
具体的には、玉２４の中心Ｃ３が軸方向のポケット中心Ｃ１上にあり、かつポケット３３の正方角筒中心Ｃ４上に位置するとき、玉２４の軸方向一端と軸方向側面３４との間の隙間が玉ピッチ円Ｐ上において（Ｓ１）／２に設定され、軸方向他端側においても（Ｓ１）／２に設定されている。そして、この（Ｓ１）／２は、ちどりδの管理値よりも大きく設定されている。このため、玉軸受２０が横軸に構成された主軸１０を支持する限り、玉２４の軸方向動が外輪２１と内輪２２の軌道面で規制され、玉２４と軸方向側面３４との接触が起こらない。
【００２８】
また、各テーパ部３３ａおよび各平坦部３３ｂと、玉２４との間には、玉２４の中心Ｃ３が軸方向のポケット中心Ｃ１上にあり、かつポケット３３の正方角筒中心Ｃ４上に位置するとき、保持器２３の案内すきまとして周方向のポケット隙間（Ｓ２）／２が適宜に設定されており、保持器２３が玉案内方式とされている。このため、保持器２３が回転する状態では玉２４が回転方向前側のテーパ部３３ａを連続的に押し、保持器２３の回転開始時や停止時には、玉２４が回転方向前後の平坦部３３ｂを押す場合がある。
【００２９】
全てのポケット３３において、テーパ部３３ａや平坦部３３ｂがいずれも軸方向に平行なストレート面とされているため、ちどりδの有無にかかわらず、玉２４が軸方向と直交する方向に平行な方向でのみ受けられる。したがって、テーパ部３３ａや平坦部３３ｂは、玉２４から軸方向と直交する力のみで押されるので、保持器２３が軸方向に微振動することが防止される。このようにして保持器２３の挙動安定化が図られることに伴い、保持器音の発生が抑制される。
【００３０】
また、軸受２０が立て姿勢の主軸１０を支持する場合、保持器２３が自重で落下しても、全てのポケット３３において、上記軸方向側面３４の全域が軸方向と直交する方向に平行なストレート面とされているため、玉軸受２０の回転当初から、すなわち、保持器２３の回転開始時から玉２４が軸方向に対し斜め当りした状態でポケット面に受けられることが無い。したがって、上記軸方向側面３４は軸方向成分をもった力で玉２４から押されなくなり、保持器２３の挙動は玉２４との接触で乱されない。それに伴い、保持器音の発生が抑制される。
【００３１】
上記第１実施形態では、柱３２の周方向側面の全域（テーパ部３３ａと平坦部３３ｂ）が軸方向に平行なストレート面とされ、軸方向側面３４の全域が軸方向と直交する方向に平行なストレート面とされているため、玉２４がポケット３３内で軸方向および軸方向と平行する方向においてどのように動こうとも、ポケット３３のポケット面が玉２４から軸方向成分をもった力で押されることが確実に防止される。
【００３２】
また、玉軸受２０が工作機械の主軸１０のように高速回転する回転軸を支持する場合、保持器２３の変形抑制が求められることが多い。上記第１実施形態においては、ポケット３３が、上記テーパ部３３ａ、平坦部３３ｂ、軸方向側面３４とで全体として正方角筒状に形成されているため、テーパ部３３ａおよび平坦部３３ｂと、軸方向側面３４とが交わる角は、直角になっている。このような角は、柱３２の付け根になるため、保持器２３の強度を得るために可及的に肉付けすることが好ましい。
【００３３】
上記の肉付けの一例として、この発明の第２実施形態を図２に基づいて以下に説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同符号を付すのみとし、その説明を省略する。
【００３４】
この第２実施形態では、上記第１実施形態において、上記テーパ部３３ａおよび平坦部３３ｂと、軸方向側面３４とが交わる角３５を仮定したとき、この角３５を、上記玉２４が接触しないように肉付けした点で相違する。
【００３５】
角３５の肉付けは、Ｃ形状、Ｒ形状のいずれでもよいが、玉半径との関係から限界がある。具体的には、玉２４が平坦部３３ｂと一方の軸方向側面３４とに接触する状態で、玉２４が角３５に接触しないように形成されている。角３５に肉付けした分だけ柱３２の付け根の強度が高まり、保持器２３の変形が抑制される。
【００３６】
ここで、平坦部３３ｂの軸方向に平行な最短長さＸ１は、上記軸方向のポケット隙間Ｓ１よりも大きく設ける必要がある。また、軸方向側面３４の軸方向と直交する方向に平行な最短長さＸ２は、上記周方向のポケット隙間Ｓ２よりも大きく設ける必要がある。これは、ポケット３３を形成するポケット面のうち、玉２４が転動時に接触する部分がポケット隙間Ｓ１、Ｓ２で決まるからである。
【００３７】
したがって、上記テーパ部３３ａや平坦部３３ｂは、上記第１および第２実施形態のように、柱３２の周方向側面の軸方向全域に亘って形成する必要はなく、上記Ｘ１とポケット隙間Ｓ１の関係を満たす限り、柱３２の周方向側面の一部だけに形成することも可能である。
【００３８】
すなわち、上記第１および第２実施形態において、横軸に構成された主軸１０を玉軸受２０で支持する場合には、上記Ｘ１とポケット隙間Ｓ１の関係を満たす限り、上記柱３２の周方向側面のうち、上記玉２４が転動時に接触する部分を、軸方向に平行なストレート面とすれば十分であり、立て姿勢に構成された主軸１０を玉軸受２０で支持する場合には、上記ポケット３３を形成するポケット面のうち、上記玉２４が軸方向と平行する方向に接触可能な部分を、軸方向と直交する方向に平行なストレート面とすれば十分である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係る玉軸受の要部拡大断面図、（ｂ）は第１実施形態に係る保持器のポケットの拡大平面図、（ｃ）は第１実施形態に係る保持器をラジアル平面で切断した部分拡大断面図
【図２】（ａ）は第２実施形態に係る保持器のポケットの拡大平面図、（ｂ）は第２実施形態に係る保持器をラジアル平面で切断した部分拡大断面図
【図３】第１実施形態に係る玉軸受で主軸が支持された工作機械の要部断面図
【図４】（ａ）は従来例の玉軸受の要部拡大断面図、（ｂ）は従来例の保持器のポケット面を切り欠いて示した部分拡大斜視図
【図５】（ａ）は従来例の玉軸受が横軸の回転軸を支持する状態で回転するときのポケットと玉の関係を示す作用図、（ｂ）は従来例のポケット部分の拡大平面図、（ｃ）は従来例の玉軸受が立て姿勢の回転軸を支持する状態で回転開始した当初の保持器と玉の関係を示す作用図
【符号の説明】
【００４０】
１０  主軸
２０  玉軸受
２３  保持器
２４  玉
３２  柱
３３  ポケット
３３ａ  テーパ部
３３ｂ  平坦部
３４  軸方向側面
３５  角
【図１】
2007147010.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007147010.tif 000006
【図５】
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