(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持器内径面と内輪鍔外径面の隙間に向けて配置したノズルから、エアオイルまたはオイルミスト状の潤滑油を噴出させて、前記隙間に供給する、エアオイル潤滑またはオイルミスト潤滑下で運転される円筒ころ軸受において、保持器内径面と内輪鍔外径面との隙間寸法を、潤滑油が供給されるノズル径の０．８〜１．６倍に設定したことを特徴とする円筒ころ軸受。
【請求項２】
前記ノズル径をφ０．８〜φ１．５にしたことを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受。
【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に関し、詳しくは工作機械の主軸、圧延機械のロールや印刷機械の印刷胴等においてエアオイル（オイル／エア）潤滑またはオイルミスト潤滑（噴霧潤滑）下で使用される円筒ころ軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機の主軸回転数は年々高速化が進み、軸受の潤滑方法もグリース潤滑から、エアオイル潤滑やオイルミスト潤滑等が多用されるようになってきた。エアオイル潤滑は微少油量潤滑とも呼ばれ、例えば実公昭６３−１４１５６号公報に記載されている。
【０００３】
従来から主軸に使用される単列円筒ころ軸受には、銅合金（高力黄銅鋳物）製のカゴ型鋲加締め保持器が使用されている。このような単列円筒ころ軸受のサイズとしては、軸受内径φ２５〜φ１６０の実績がある。また、保持器案内方式には、保持器内径と内輪外径および、保持器外径と外輪内径にそれぞれ隙間がある、転動体（ころ）案内方式がある。
【０００４】
以下、単列円筒ころ軸受を用いた工作機等の軸受部について説明する。図７はその軸受部の一部断面図であり、図７において、１０は回転軸嵌挿部で、その外周に円筒ころ軸受（以下、軸受と称する）１１が配置されている。この軸受１１は内輪１２と、外輪１３との間に保持器１４を配置し、保持器１４のポケット穴に円筒ころ（以下、ころと称する）１５が転動自在に介在されている。１６は潤滑油供給部材で、内部に供給穴１７を有し、その先端にノズル穴１８が連通しており、ノズル穴１８の外方端にノズル１９を備えている。このノズル１９は、前記保持器１４の内径面と内輪１２の外径面との隙間を狙って、エアオイルまたはオイルミスト状の潤滑油を供給するようになっている。２０は前記潤滑油供給部材１６の反対側に設けられた使用済み潤滑油の案内部材で、軸受１１の内輪１２と外輪１３との隙間（径方向）と同等の大きさの案内空洞部２１を有する。案内部材２０の円周上に使用済み潤滑油を排出するための排出穴２３を設ける。したがって、エアオイルまたはオイルミスト状の潤滑油２４は、潤滑油案内部材１６の供給穴１７の一端から供給され、ノズル１９から噴出され軸受１１に供給されて、内輪１２の回転による遠心力およびころ１５の転動によって軸受１１内に行き渡り潤滑作用を営む。使用済みの潤滑油２４ａは、軸受１１から出て案内部材２０の案内空洞部２１および排出穴２３を通って、外部に排出される。
【０００５】
図８は、上記円筒ころ軸受１１の一例の拡大断面図で、カゴ型鋲加締め保持器を採用したものを示す。図８において、３１は内輪で外径面の幅方向の両端に鍔３１ａ，３１ａを有する。３２は内輪３１の外径面と所定間隔で配置されている外輪である。３３は前記内輪３１と外輪３２との間に介在されたカゴ型鋲加締め保持器で、略環状でかつ櫛歯状の主部材３３ａと環状の補助部材３３ｂとを鋲３３ｃで加締めて、一定間隔のポケット穴（図示せず）を形成したものである。３４は前記保持器３３のポケット穴に転動自在に収容された円筒ころである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の単列円筒ころ軸受における主要な構成部材の設計について以下詳述する。
【０００７】
▲１▼上記のように、内輪３１に鍔３１ａのあるタイプ（以下、Ｎタイプと称する）の単列円筒ころ軸受において、保持器３３を転動体案内とする場合、保持器３３の内径寸法および外径寸法の設定は、リング部の剛性等を考慮した上で、ころ３４のＰＣＤから均等になるようにしている。
【０００８】
▲２▼一方、内輪３１の外径面にはころ３４の軸方向の動きを案内する鍔３１ａ，３１ａが両側にあり、その鍔３１ａの高さは、ころ径基準（通常ころ径の２０％）となっている。これにより、内輪外径（鍔外径）寸法を設定している。
【０００９】
▲３▼エアオイル潤滑やオイルミスト潤滑の給油位置は、ころ３４と鍔３１ａの潤滑および、高速回転時（内輪回転）の遠心力による油の流れを考慮し、保持器３３の内径と内輪３１の外径との隙間を狙っている。
【００１０】
ここで、軸受設計においては、上記▲１▼，▲２▼の設定を優先するため、保持器３３の内径と内輪３１の外径との隙間（径方向）寸法は、ノズル径（通常φ０．８〜φ１．５）よりも狭くなっており、通常ノズル径の０．３〜０．８倍未満である。
【００１１】
また、▲３▼の理由から、給油位置（ノズル位置）としては、その狭い側の保持器内径と内輪外径との隙間を狙うこととなる。その場合、ノズルから拡散した潤滑油を軸受内部に供給しやすくするために、図示するように、内輪外径部にテーパ状案内部を設けることも行われている。
【００１２】
ところが、従来の円筒ころ軸受は、運転時の温度上昇が高く、しかもｄｎ＝４０万〜８０万の付近で温度上昇の山（ピーク）が見られた。軸受は、使用上できるだけ運転温度を低く保つことが、工作機における加工精度の安定と、主軸の耐焼付き性に有利なことから、軸受の低温度上昇は常に求められている。
【００１３】
したがって、本発明の解決すべき課題は、円筒ころ軸受における運転時の温度上昇を、ｄｎの実用域で可及的に低く、かつ平坦にすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、保持器内径面と内輪鍔外径面の隙間に向けて配置したノズルから、エアオイルまたはオイルミスト状の潤滑油を噴出させて、前記隙間に供給する、エアオイル潤滑またはオイルミスト潤滑下で運転される円筒ころ軸受において、保持器内径面と内輪鍔外径面との隙間寸法を、潤滑油が供給されるノズル径の０．８〜１．６倍に設定したことを特徴とする。
【００１５】
本発明はまた、上記構成において、前記ノズル径をφ０．８〜φ１．５にしたことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記のように構成したことにより、ノズルから供給されたエアオイルまたはオイルミスト状の潤滑油が、前記保持器内径面と内輪鍔外径面との隙間から軸受内部に効率よく供給されるようになり、内輪，外輪，ころおよび保持器相互間に潤滑油が行き渡り、それら相互間の摩擦抵抗が低減されて、低温度上昇運転を達成できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明を実施した単列円筒ころ軸受の主要部の断面図を示す。図１において、１は高力黄銅鋳物からなる内輪で、その外径面における幅方向（軸方向）の両側にころ案内用の鍔１ａ，１ａが形成されており、両鍔１ａ，１ａ間に凹部が形成されている。２は内輪１の外周面に沿って所定間隔で配置された高力黄銅鋳物からなる外輪である。３は前記内輪１および外輪２の間に配置された高力黄銅鋳物からなるカゴ型鋲加締め保持器であり、３ａは環状かつ櫛歯状の主部材、３ｂは環状の補助部材で、これらは鋲３ｃによって加締め固定されており、前記主部材３ａと補助部材３ｂとによって一定間隔でポケット穴（図示せず）が形成されている。この保持器３の内径は前記内輪１の鍔１ａ，１ａの外径よりも大きく、かつその外径は前記外輪２の内径よりも小さく設定され、後述するころ（４）と相俟って、前記内輪１および外輪２のいずれとも接触することがないようになっている。４はこの保持器３のポケット穴に転動自在に嵌め込まれた円筒形のころで、周面部の一部が内輪１の鍔１ａ，１ａ間に収容されて案内されるようになっており、周面部の他の一部が外輪２の内面に接している。このころ４の転動によって、内輪１が外輪２に対して回転自在に保持されるようになっている。
【００１９】
そして、上記保持器３の内径面と内輪１の鍔１ａ，１ａの外径面との隙間５に、図示していないノズル（図７参照）から、エアオイルまたはオイルミスト状の潤滑油を供給するようにしている。したがって、ころ４の転動およびエアオイルまたはオイルミスト状で供給された潤滑油との協働作用によって、内輪１は外輪２に対して、小さい摩擦抵抗で自在に回転する。
【００２０】
ここで、通常ノズル径は先にも述べたようにφ０．８〜φ１．５であり、前記保持器３の内径面と内輪１の鍔１ａの外径面との隙間５の寸法をｇとすると、従来の円筒ころ軸受の隙間寸法ｇ0はノズル径の０．３〜０．８未満になっている。したがって、従来の円筒ころ軸受においては、ノズルから噴射された潤滑油が、前記隙間５から軸受１１の内部に効率よく供給されず、潤滑作用が充分でなかったため、低温度上昇が達成されなかったものと考えられる。
【００２１】
本発明においては、前記隙間５の寸法ｇを従来よりも大きくして、ノズル径の０.８〜１.６倍に設定している。それによって、ノズルから噴射されたエアオイルまたはオイルミスト状の潤滑油は、隙間５から効率よく軸受内に供給され、充分な潤滑作用が得られて、軸受の低温度運転が達成される。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、説明する。
【００２３】
図２は単列円筒ころ軸受において、前記隙間５を従来品よりも大きくして、隙間寸法ｇ１をノズル径（φ０．８〜φ１．５）の０．８倍に設定した第１実施例における主要部の断面図である。
【００２４】
図３は単列円筒ころ軸受において、前記隙間５を前記第１実施例よりもさらに大きくして、隙間寸法ｇ２をノズル径（φ０．８〜φ１．５）の１．６倍に設定した第２実施例における主要部の断面図である。
【００２５】
図４は単列円筒ころ軸受において、前記隙間５を従来品と同一にした場合，即ち隙間寸法ｇ３をノズル径（φ０．８〜φ１．５）の０．４倍に設定した比較例における主要部の断面図である。
【００２６】
なお、上記第１実施例，第２実施例および比較例においては、いずれも図面の煩雑化を避けるために、保持器３の主部材３ａ，補助部材３ｂおよび鋲３ｃを省略して示すとともに、図１では見えないポケット穴３ｄを示している。
【００２７】
以下に、上記第１実施例，第２実施例および比較例の試験結果について説明する。試験条件は、いずれも次のとおりである
潤滑方式  ：  エアオイル潤滑
潤滑油    ：  ＶＧ３２
ノズル径  ：  φ０．８、φ１．５
エア量    ：  ２０ｎ１／分
給油量    ：  ０．０２ｍｌ／５分
ノズル狙い位置：内輪鍔外径と保持器内径の隙間
組込み後のラジアル内部隙間：０μｍ
図５は、ノズル径がφ０．８の場合の、上記第１実施例，第２実施例および比較例における外輪２の温度上昇特性図を示す。縦軸は外輪２の温度上昇値（℃）であり、横軸はｄｎ（×１０4）で、ｄは外輪２の内径、ｎは回転数である。
【００２８】
また、図６は、ノズル径がφ１．５の場合の、上記第１実施例，第２実施例および比較例における外輪２の温度上昇特性図を示す。縦軸は外輪２の温度上昇値（℃）であり、横軸はｄｎ（×１０4）で、ｄは外輪２の内径、ｎは回転数である。
この図５および図６から明らかなように、比較例の外輪温度上昇値は、ｄｎが４０万〜８０万の実用域で９〜１１．５℃と高く、しかも実用域の中央で温度上昇の山（ピーク）が認められるのに対して、本発明の第１実施例および第２実施例における外輪温度上昇値は、いずれもｄｎの実用域において６〜８℃と比較例に対して３℃程度低く、しかも前記ｄｎの実用域全域にわたってほぼ平坦である。したがって、本発明の円筒ころ軸受が比較例に対し、外輪温度上昇において優れていることが明らかである。
【００２９】
本発明者たちは、上記実施例に示したノズル径のみならず、各種のノズル径（φ０.８を超えφ１.５未満）に対して同様の実施品を作成して試験したが、上記と同様の結果が得られた。
【００３０】
なお、前記隙間寸法ｇをノズル径の０．８倍よりも小さくした場合は、ノズルから噴射された潤滑油のうち隙間５から軸受内に入り込む量が少なくなるために、本発明の所期の効果が十分得られないし、前記隙間寸法ｇをノズル径の１．６倍よりも大きくした場合は、保持器３のリング部剛性（径方向）が確保できなく恐れがある。したがって、隙間寸法ｇはノズル径の０．８〜１．６倍の範囲に限定される。
【００３１】
また、上記実施例は、内輪１，外輪２およびころ４の材料がいずれも銅合金（高力黄銅鋳物）製の場合について説明したが、高炭素クロム軸受鋼，浸炭鋼，高速度鋼，ステンレス鋼，セラミックス，さらには樹脂製の場合でも同様の効果が得られる。
【００３２】
さらに、上記実施例は、保持器３の材料が銅合金（高力黄銅鋳物）製の場合について説明したが、冷間または熱間圧延鋼板，ステンレス鋼板，機械構造用炭素鋼，アルミ合金，ニッケルクロムモリブデン鋼，グラスファイバやカーボンファイバで強化した耐熱性ポリアミド樹脂の射出成形品等製であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上のようにエアオイル潤滑またはオイルミスト潤滑下で運転される円筒ころ軸受において、保持器内径面と内輪鍔外径面との隙間寸法を、潤滑油が供給されるノズル径の０．８〜１．６倍に設定したことにより、ノズルから噴射される潤滑油を軸受内に効率よく供給することができ、十分な潤滑作用が得られて、運転時における軸受の温度上昇を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の単列円筒ころ軸受における主要部の断面図
【図２】  本発明の第１実施例の単列円筒ころ軸受における主要部の断面図
【図３】  本発明の第２実施例の単列円筒ころ軸受における主要部の断面図
【図４】  比較例の単列円筒ころ軸受における主要部の断面図
【図５】  ノズル径がφ０．８の場合の本発明の第１，第２実施例と比較例の単列円筒ころ軸受における外輪の温度上昇特性図
【図６】  ノズル径がφ１．５の場合の本発明の第１，第２実施例と比較例の単列円筒ころ軸受における外輪の温度上昇特性図
【図７】  円筒ころ軸受を用いた工作機等の主要部の一部断面図
【図８】  カゴ型鋲加締め保持器を用いた円筒ころ軸受の拡大断面図
【符号の説明】
１    内輪
１ａ  内輪の鍔
２    外輪
３    保持器
３ａ  保持器の主部材
３ｂ  保持器の補助部材
３ｃ  鋲
３ｄ  ポケット穴
４    円筒２ころ
５    保持器内径面と内輪鍔外径面との隙間
ｇ、ｇ0，ｇ１，ｇ２  隙間寸法
【図１】
0004015371.tif 000002
【図２】
0004015371.tif 000003
【図３】
0004015371.tif 000004
【図４】
0004015371.tif 000005
【図５】
0004015371.tif 000006
【図６】
0004015371.tif 000007
【図７】
0004015371.tif 000008
【図８】
0004015371.tif 000009