DE10164937B4

DE10164937B4 - Wälzlager und Spindelvorrichtung für Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE10164937B4
Application number: DE10164937A
Authority: DE
Inventors: Naoki Fujisawa Matsuyama; Sumio Fujisawa Sugita; Yu Fujisawa Koiwa; Takamasa Fujisawa Anzai; Tamotsu Fujisawa Misawa; Masaru Fujisawa Terasaki
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: DE10164937C5

Abstract

Wälzlager, umfassend:
einen inneren Ring, der eine äußere Oberfläche aufweist;
einen äußeren Ring, der eine innere Oberfläche aufweist;
eine Mehrzahl von Wälzelementen, die drehbar zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring angeordnet sind, und
eine Haltevorrichtung mit Taschen für das Halten der Wälzelemente, wobei die Haltevorrichtung aus Harzmaterial hergestellt ist, und die Haltevorrichtung eine geführte Oberfläche, die durch die innere Oberfläche des äußeren Rings oder die äußere Oberfläche des inneren Rings geführt wird, aufweist, wobei die geführte Oberfläche zwei oder mehr Vertiefungen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Haltevorrichtung aus Harzmaterial mit Glasfaser, Kohlefaser oder Aramidfaser hergestellt ist,
ein Führungsabstand zwischen der inneren Oberfläche des äußeren Rings oder der äußeren Oberfläche des inneren Rings und der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung auf 0,05 bis 0,4 % des Durchmessers der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung eingestellt wird wobei ein Abstand zwischen der Tasche der Haltevorrichtung und...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, insbesondere für das Lagern einer Spindelwelle einer Werkzeugmaschine, die sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, und auf eine Spindelvorrichtung für die Werkzeugmaschine, die das Wälzlager verwendet. Ein derartiges Wälzlager ist beispielsweise aus der DE 42 07 329 A1 bekannt.
Der Stand der Technik wird am Beispiel eines Zylinderrollenlagers beschrieben. Ein Lager für das Lagern einer Spindelwelle einer Werkzeugmaschine erfordert eine hohe Rotationsgenauigkeit und Steifigkeit, um die Bearbeitungsgenauigkeit hoch zu halten. Das Zylinderrollenlager, das für diesen Zweck verwendet wird, wird gewöhnlicherweise mit einem inneren Spiel des Lagers verwendet, wobei sich ein kleines Spiel von ungefähr 5 µm ergibt, nachdem das Wälzlager in die Spindelwelle und ein Gehäuse eingebaut wurde.
Andererseits besteht zunehmend eine Tendenz, die Spindelvorrichtung bei hoher Geschwindigkeit zu verwenden, um die Bearbeitungseffizienz zu verbessern, und es ist somit notwendig, daß das Lager dieser erhöhten Geschwindigkeit entspricht. Als Lager, das dieser Anforderung entspricht, wird ein Zylinderrollenlager verwendet, das einen inneren Ring mit Borde und einen äußeren Ring ohne Borde (N-Typ) verwendet, welches das zugeführte Schmieröl leichter zur Außenseite des Lagers ausgeben kann als ein Zylinderrollenlager, das einen äußeren Ring mit Borde und einen inneren Ring ohne Borde aufweist (NU-Typ), verwendet. Weiterhin kommen als Halterführungstyp (Halterpositioniertyp), der aktuell sehr verbreitet verwendet wird, ein Führungstyp mit innerem Ring zur Anwendung, bei dem der Halter oder die Haltevorrichtung aus eine Kupferlegierung hergestellt ist, und bei der die Haltevorrichtung durch die äußere Oberfläche der Borde des inneren Rings geführt wird, und ein Walzenführungstyp zur Anwendung, bei dem die Haltevorrichtung aus Kunstharz hergestellt ist und von den Walzen geführt wird.
Weiterhin werden im konventionellen Wälzlager, Wälzelemente wie Kugeln, Walzen oder dergleichen zwischen den Laufflächen, die auf der äußeren Oberfläche des inneren Rings und der inneren Oberfläche des äußeren Rings ausgebildet sind, angeordnet. Bei diesem Wälzlager wird, um die Wälzelemente auf der Laufoberfläche in gleichen Intervallen in der Umfangs richtung des Lagers zu halten, eine kreisförmige Haltevorrichtung zwischen dem äußeren Ring und dem inneren Ring eingefügt.
Ein Lager für eine Spindelvorrichtung der Werkzeugmaschine, das ein Beispiel des Wälzlagers darstellt, soll eine niedrige Vibration und ein niedriges Geräusch aufweisen, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern. Weiterhin wird vom Lager in letzter Zeit gefordert, daß es seine Leistung bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten liefem kann (das heißt, daß es in stabiler Weise bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit über einen langen Zeitraum verwendet werden kann), mit einer Schmierung, die sich im Hinblick auf die einfache Handhabung, die Umwelt und die Kosten als wirksam erweist. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurde konventionellerweise eine Haltevorrichtung verwendet, die leicht ist, eine überragende Gleiteigenschaft aufweist und aus synthetischem Harz, dem verstärkende Fasern für eine Verbesserung der Festigkeit hinzugefügt wurden, hergestellt ist.
Die 34 und 35 zeigen ein konventionelles Wälzlager, das eine Haltevorrichtung des Typs einer Außenringführung und eine beidseitige Führung umfaßt. 35 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXXIV-XXXIV in 34. Ein Wälzlager 200 ist schematisch aus einem äußeren Ring 201, einem inneren Ring 202, Wälzelementen 203 und einer Haltevorrichtung 204 aufgebaut.
Wie in 35 gezeigt ist, weisen beide axiale Enden des inneren Rings 202 Borde 202a auf, die zur Seite des äußeren Rings in radialer Richtung vorstehen.
Die Haltevorrichtung 204 ist aus Kunstharz hergestellt und weist Taschenabschnitte 205 für das Halten der Wälzelemente 203 in Umfangsrichtung in Intervallen auf. Weiterhin weist die Haltevorrichtung 204 Seitenwände 204b, 204b auf, die aufrecht auf beiden axialen Seiten in Richtung auf die Seite des äußeren Rings in radialer Richtung vorgesehen sind. Die führende Endfläche der Seitenwand 204b, die gegenüber dem äußeren Ring 201 liegt (das ist in diesem Beispiel eine geführte Oberfläche 204a) kommt in gleitenden oder in dichten Kontakt mit dem äußeren Ring 201. Da die Haltevorrichtung 204 durch den Gleitkontakt der geführten Oberfläche 204a mit der inneren Oberfläche (Führungsoberfläche) des äußeren Rings 201 geführt wird, so dreht sich die Haltevorrichtung 204 relativ zum äußeren Ring 201.
Weiterhin ist die oben beschriebene aus Kunstharz hergestellte Haltevorrichtung durch Spritzgießen hergestellt, und sie wurde bei einem Lager für eine Werkzeugmaschine verwendet, die häufig mit sehr geringen Mengen von Schmiere oder eines Schmieröls, das verwendet wird, um die Wärmeerzeugung während des Betriebs zu minimieren, läuft. Somit wird im Lager für die Werkzeugmaschine die im wesentlichen minimale Mengen des Schmiermittels verwendet, um somit einen Bewegungswiderstands des Gleitmittels, wie der Schmiere oder des Schmieröls, und eine Wärmeerzeugung, die durch den Bewegungswiderstand verursacht wird, zu unterdrücken. Als ein Verfahren für das Herstellen einer solchen aus Kunstharz hergestellten Haltevorrichtung wird ein Radialzugtyp eines Spritzgießverfahrens verwendet.
36 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gießform 210, die beim Radialzugtyp des Spritzgießverfahrens verwendet wird. Ein Teil der Gießform 210 besteht schematisch aus einer beweglichen Form 211, einem ersten Gleitkern 212 und einem zweiten Gleitkern 213.
Die bewegliche Form 211 weist eine äußere Oberfläche mit einer zylindrischen Form auf, die eine innere Oberfläche der Haltevorrichtung bildet. Am äußeren Umfang der beweglichen Form 211 sind mehrere (nicht dargestellte) Gleitkerne angeordnet, die eine äußere Oberfläche der Haltevorrichtung und Taschenteile für das Halten der Wälzelemente im geschlossenen Zustand der Form ausbilden. Der erste Gleitkern 212 und der zweite Gleitkern 213 der vielen Gleitkerne weisen eine konvexe Querschnittform auf, und sie sind aus kreisbogenförmigen Basisteilen 212a, 213a, die entlang der äußeren Oberfläche der beweglichen Form 211 angeordnet sind, und säulenförmigen Vorsprüngen 212b, 213b aufgebaut, die sich aufrecht, im Wesentlichen rechtwinklig, zu den Oberflächen der Seite der beweglichen Form 211 der Basisteile sich erstrecken, und die Taschenteile der Haltevorrichtung ausbilden.
Wenn die Gießform 210 fest geschlossen wird, so kommen die Vorsprünge 212b, 213b der Gleitkerne 212, 213 in Kontakt mit den vorbestimmten Positionen auf der äußeren Oberfläche der beweglichen Form 211, und die benachbarten Seitenoberflächen 212c, 213c der Basisteile 212a, 213a der Gleitkerne kommen miteinander in Kontakt, wobei ein Hohlraum in der Haltevorrichtung ausgebildet wird. Dann wird durch das Einspritzen des Kunstharzes in den Hohlraum eine ringförmige Haltevorrichtung 220, die aus Kunstharz hergestellt wird, ausgebildet, wobei diese Taschenteile aufweist, die in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
37 zeigt eine Seitenansicht der Haltevorrichtung 220, die durch die Gießform 210 ausgebildet wurde. Eine Trennungslinie PL, die durch das gegenseitige Kontaktieren der Seitenflächen 212c, 213c der Gleitkerne 212, 213 zur Zeit des Spritzgießens ausgeformt wird, wird zwischen benachbarten Taschenteilen der vielen Taschenteile 221 an der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 220 ausgeformt. 38 ist eine Aufsicht auf die Haltevorrichtung, wenn man sie aus der Richtung XXXVII in 37 betrachtet.
Darüber hinaus wird im Wälzlager, in dem der Führungstyp der Haltevorrichtung aus einem Führungstyp eines inneren Rings oder einem Führungstyp eines äußeren Rings besteht, ein passender Abstand (Führungsabstand) zwischen der Oberfläche des inneren Durchmessers der Haltevorrichtung (oder der Oberfläche des äußeren Durchmessers), die in Kontakt mit einem Laufring (dem inneren Ring und dem äußeren Ring) steht, und einer Kontaktfläche des Laufrings vorgesehen. Der Führungsabstand wird als eine Differenz zwischen einem Durchmesser eine Führungsfläche der Haltevorrichtung des Laufrings und einem Durchmesser der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung ausgebildet. Weiterhin wird, um das Wälzkörperelement zu führen und zu halten, ein Abstand (Taschenabstand) zwischen dem Wälzkörperelement in der Tasche der Haltevorrichtung und der Tasche vorgesehen.
Konventionellerweise werden bei diesem Typ eines Wälzlagers, das für eine Rotation mit hoher Geschwindigkeit verwendet wird, ein Führungsabstand 5 der Haltevorrichtung in der Größe von 0,4 bis 1,0 % eines Führungsdurchmessers d1 (innerer Durchmesser 4a der Haltevorrichtung) und ein Taschenabstand 6 in der Größe von 2 bis 4 % des Kugeldurchmessers ausgebildet, wobei dies dem 0,5 bis 2-fachen des obigen Führungsabstands 5 entspricht (39).
Wenn sich das Lager mit hoher Geschwindigkeit beim Betrieb der Werkzeugmaschine dreht, wird Schmiere, die in das Lager eingefüllt ist, oder Schmieröl, das durch eine Öl-Luft-Schmierung geliefert wird, durch die Zentrifugalkraft zur Seite des äußeren Rings geschleudert, so daß im Falle der Haltevorrichtung mit der inneren Ringführung die Möglichkeit besteht, daß ein Schmierdefekt auf der geführten Oberfläche ein Festfressen verursacht. Weiterhin wird bei der Rotation mit hoher Geschwindigkeit durch die Expansion der Laufbahn des inneren Rings und einem Kühlen des äußeren Rings durch die Zentrifugalkraft, und der Erhöhung der Temperaturdifferenz des inneren/äußeren Rings durch den Einfluß eines Motors, der in der Maschine eingebaut ist, der innere Abstand des Lagers während des Laufs negativ, so daß zusätzlich das Problem besteht, daß die Wälzkörperbelastung zunimmt. Weiterhin wird die Haltevorrichtung bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit durch die Zentrifugalkraft belastet, und bei der Haltevorrichtung, die aus Kunstharz hergestellt ist, besteht auch das Problem, daß das Ausmaß der Verformung dann groß ist, wenn die Festigkeit der Haltevorrichtung gering ist. Insbesondere wird im Falle einer Wälzkörperführungshaltevorrichtung, wobei die Haltevorrichtung die Wälzkörper in sich hält und durch die Wälzkörper geführt wird, der Wälzkörper im Taschenteil behindert und die Funktion gestört, wenn die Haltevorrichtung durch den Einfluß der Zentrifugalkraft verdreht wird, oder wenn die Größe der Verformung groß ist. Weiterhin wird durch die Wälzkörper eine übertriebene Belastung auf die Haltevorrichtung ausgeübt, so daß die Gefahr besteht, daß die Haltevorrichtung bricht.
Wenn als Lager für die Spindelvorrichtung der Werkzeugmaschine das Lager, das die obige Haltevorrichtung mit Außenringführung aufweist, verwendet wird, so wird, wenn sich die Spindelwelle mit hoher Geschwindigkeit dreht. Schmiere, die in das Lager eingefüllt ist, durch die Zentrifugalkraft zur Seite des äußeren Rings des Lagers geschleudert, so daß die verteilte Schmiere zur Seite der Haltevorrichtung durch die Haltevorrichtung heraustritt und einen Leerraum bildet. Durch das Auslaufen einer sehr kleinen Menge des Basisöls bei diesem Zustand werden die Wälzkörperoberfläche und die geführte Oberfläche der Haltevorrichtung geschmiert. Da jedoch die geführte Oberfläche 209a der Haltevorrichtung 204 durch die innere Oberfläche des äußeren Rings 201 (oder die äußere Oberfläche des inneren Rings 20) gleitend geführt wird, so wird, wenn der Ölfilm unterbrochen ist, die geführte Oberfläche 204a der Haltevorrichtung 204 abgenutzt und der äußere Ring 201 oder der innere Ring 202 wird durch die verstärkende Faser, die hinzugefügt wurde, um die Festigkeit der Haltevorrichtung 204 zu erhöhen, abgenutzt. In diesem Zustand ist es möglich, daß Abriebstaub, der auf der Lauffläche und der geführten Oberfläche 204a erzeugt wird, die Schmierung beeinträchtigt.
Weiterhin ist es, bei einer Erhöhung der Spindeldrehung der Werkzeugmaschine nicht selten, daß die Spindelwelle in einem Bereich gedreht wird, in dem beispielsweise ein Dmn-Wert (Lagerabstandskreisdurchmesser (mm) × Rotationsgeschwindigkeit (U/min)) über dem Wert von 1 × 10⁶ liegt. Im Falle einer solch hohen Rotationsgeschwindigkeit kann, da die Schmiere zur Außenseite der geführten Oberfläche durch die Zentrifugalkraft austritt, die Schmiere nicht auf der geführten Oberfläche 204a der Haltevorrichtung 204 gehalten werden. Somit ist es schwierig, den Ölfilm auf der geführten Oberfläche 204a der Haltevorrichtung 204 auszubilden. Es wird nicht nur die geführte Oberfläche 204a erodiert, sondern es wird auch die innere Oberfläche des äußeren Rings 201, die der Haltevorrichtung 204 gegenüberliegt, durch die Verstärkungsfaser, die der Haltevorrichtung 34 für eine Verbesserung der Festigkeit hinzugefügt wurde, erodiert, so daß die Schmiere durch den Abriebstaub, der zu dieser Zeit erzeugt wird, früh zerstört wird.
Im Falle einer Haltevorrichtung des Typs einer Führung durch den inneren Ring wird die Oberfläche der Seitenwand der Haltevorrichtung, die dem inneren Ring gegenüberliegt, eine geführte Oberfläche, und die äußere Oberfläche des inneren Rings, die der geführten Oberfläche gegenüber liegt, wird eine Führungsoberfläche. In diesem Fall wird, wenn sich der innere Ring dreht, die Schmiere auf der gleitend geführten Oberfläche der Haltevorrichtung durch die Zentrifugalkraft zur Seite des äußeren Rings geschleudert. Somit nimmt die Schmierung zwischen der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung und der Führungsoberfläche des inneren Rings bemerkbar ab. Dies bewirkt ein frühes Brechen der Haltevorrichtung und des inneren Rings.
Weiterhin weist, wie das in 38 gezeigt ist, die Trennungslinie PL, die auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 220 durch den Radialzugtyp des Spritzgießverfahrens ausgebildet wurde, einen Grat auf, der in radialer Richtung von der Haltevorrichtung vorsteht, wobei der vorstehende Grat sich axial erstreckt. Dieser Grat kommt, während die Haltevorrichtung 220 in das Lager eingeführt wird, in gleitenden Kontakt mit der inneren Oberfläche des äußeren Rings des Lagers und bewirkt somit eine Abnutzung und erzeugt somit Abriebstaub, oder er bewirkt eine Drehkraftvariation, und stört somit die Rotation des Lagers.
Konventionellerweise wurde der Grat durch Schneiden oder Trommelbearbeitung, bevor die durch Spritzgieß hergestellte Haltevorrichtung in das Lager eingefügt wurde, entfernt, wodurch eine ordnungsgemäße Rotation des Lagers erreicht wurde.
Die Arbeit zur Entfernung des Grats ist jedoch kompliziert, was zu einer Erhöhung der Kosten des Wälzlagers führt.
Weiterhin sind, wenn man den Abstand der Haltevorrichtung betrachtet, da der konventionelle Führungsabstand 5 groß ist, so daß er 0,4 bis 1,0 % des Führungsdurchmessers d1 entspricht, wenn die Haltevorrichtung 4 sich bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit ver dreht, die Kugeln ungleichmäßig angeordnet, was einen Einfluß auf die Laufgenauigkeit der Welle hat.
Die Frequenz dieses unrunden Laufs (nachfolgend kann dies als "Unwucht Fc" bezeichnet werden) ist eine Rotationsfrequenz der Haltevorrichtung und sie unterscheidet sich von einer Rotationsfrequenz der Welle.
Wenn das Lager in einer Spindelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine verwendet wird, so besteht, wenn diese Unwucht Fc erzeugt wird, die Möglichkeit, daß ein Einfluß im Hinblick auf die Verschlechterung der äußeren Erscheinung der bearbeiteten Oberfläche (ein Problem der Erzeugung einer Senkenmarkierung) auftritt.
Insbesondere 39 zeigt eine schematische Darstellung eines allgemeinen Wälzlagers des Typs der Führung am inneren Ring. Die Haltevorrichtung 4 wird rotierend bewegt, während sie durch die Führungsfläche 2a (äußerer Durchmesser d2) des inneren Rings 2 geführt wird.
Insbesondere im Falle einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit, wenn die Haltevorrichtung 4 beim Start sich nicht im Gleichgewicht befindet, beginnt die Haltevorrichtung 4 ihre Rotationsbewegung.
Durch diese Rotationsbewegung wird, da ein Zentrum der Tasche 4b sich außerhalb der gleichmäßig ausgelegten Position der Kugel 3 befindet, eine ungleichmäßige Anordnung der Kugel 3 erzeugt. In der Zeichnungsfigur stellt die Bezugszahl 1 den äußeren Ring, der Bezugsbuchstabe P eine gleichförmig angelegte Position der Kugel und der Bezugsbuchstabe R einen ungleichmäßigen Anordnungswinkel der Kugel dar.
Weiterhin kann, wie das in 39 gezeigt ist, wenn der Taschenabstand 6 kleiner als der Führungsabstand 5 ist, sogar dann, wenn die Kugel 3 dazu neigt, in die Gleichgewichtsposition zurückzukehren, sie nicht dorthin zurückkehren, so daß die ungleichmäßige Anordnung groß wird.
Durch diese ungleichmäßige Anordnung der Kugel 3 ändert sich die radiale Steifigkeit des Lagers in Umfangsrichtung und es wird eine Verschiebung im Zentrum der Welle erzeugt. Diese Verschiebung wird mit einer Frequenz erzeugt, die der Rotationsfrequenz der Haltevorrichtung entspricht und bewirkt die Unwucht Fc des unrunden Laufs.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Wälzlager der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine hohe Zuverlässigkeit, insbesondere bei hohen Drehzahlen, aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Dadurch wird ein Wälzlager bereitgestellt, in dem die Schmierfähigkeit verbessert ist, und in dem die Verformung und der Bruch der Haltevorrichtung unterdrückt werden kann, und weiterhin kann eine Spindelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, die dieses Wälzlager verwendet.
Weiterhin wird ein Wälzlager bereitgestellt, in dem die Schmierfähigkeit verbessert werden kann, und bei dem eine Stabilität bei hoher Geschwindigkeit gewährleistet werden kann.
Weiterhin wird ein Wälzlager bereitgestellt, bei dem die Arbeitsschritte reduziert werden können, und bei dem kein Defekt im Betrieb erzeugt wird.
Weiterhin wird ein Wälzlager bereitgestellt, bei dem die Erzeugung eines unrunden Laufs Fc der Welle, der durch ein Verdrehen der Haltevorrichtung bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit verursacht wird, reduziert ist.
In bevorzugter Weise ein Wälzlager bereitgestellt, das folgendes umfaßt:
einen inneren Ring, der eine äußere Oberfläche aufweist;
einen äußeren Ring, der eine innere Oberfläche aufweist,
eine Mehrzahl von Wälzelementen, die drehbar zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring angeordnet sind; und
eine Haltevorrichtung für das Halten der Wälzelemente,
wobei die Haltevorrichtung aus Harzmaterial hergestellt ist,
wobei die Haltevorrichtung in Bezug auf die innere Oberfläche des äußeren Rings oder die äußere Oberfläche des inneren Rings positioniert wird, wobei die Haltevorrichtung ein Paar ringförmiger Teile, die axial parallel angeordnet sind, und einen säulenförmigen Teil, der die ringförmigen Teile verbindet, einschließt,
wobei man den folgenden Ausdruck erhält: Al = LH3/dm2 ≥ 0,025 mm2 (1)wobei H eine radiale Länge eines Abschnitts des ringförmigen Teils, L eine axiale Länge desselben Teils und dm der Wälzkreisdurchmesser (PCD) des rollenden Elements ist.
Gemäß der offenbarten technischen Lehre wird die Haltevorrichtung in Bezug auf die innere Oberfläche des äußeren Rings positioniert, das heißt, die geführte Oberfläche der Haltevorrichtung wird in der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung, die der Lauffläche des äußeren Rings gegenüber liegt, vorgesehen. Somit kann ein Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des inneren Rings und der inneren Oberfläche der Haltevorrichtung oder ein Abstand zwischen der inneren Oberfläche des äußeren Rings und der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung so gestaltet werden, daß er vergleichsweise groß ist. Somit kann Schmieröl, das von einer Düse für eine Öl-Luft-Schmierung oder eine Ölnebelschmierung sicher in das Lager vom vergleichsweise großen Abstand eingeführt werden, wobei das Schmieröl durch die Zentrifugalkraft zur Seite des äußeren Rings geschleudert wird, so daß die geführte Oberfläche der Haltevorrichtung gleichmäßig geschmiert wird.
Die Haltevorrichtung wird somit durch den äußeren Ring oder den inneren Ring geführt, wobei die Verdrehgröße der Haltevorrichtung zur Zeit der Rotation mit hoher Geschwindigkeit durch den Führungsabstand gesteuert werden kann. Weiterhin wird als Material der Haltevorrichtung ein Harzmaterial verwendet, bei dem ein Festfressen kaum auftritt, sogar wenn nur eine geringe Schmierung vorhanden ist, und bei dem der obige Ausdruck (1) erfüllt wird, wobei H die radiale Lange des Abschnitts der kreisförmigen Teils, L die axiale Länge dieses Teils und dm der Wälzkreisdurchmesser (PCD) des Wälzkörperelements ist, wodurch eine höhere Versteifung als bei einer konventionellen Haltevorrichtung möglich wird, und wobei die Deformation bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit unterdrückt werden kann.
Für das Harzmaterial der Haltevorrichtung kann Phenolharz, Polyamid 46, Polyamid 66, Polyphenylensulfaid, thermoplastisches Polyimid, Polyetheretherketon und dergleichen als Basismaterial verwendet werden. Weiterhin werden ungefähr 10 bis 40 Gewichtsprozent Glasfaser, 10 bis 30 Gewichtsprozent Kohlefaser oder 10 bis 30 Gewichtsprozent Aramidfaser hinzugefügt, um die Festigkeit der Haltevorrichtung zu verbessern. Um eine Verwendung bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit zu ermöglichen, wird die Kohlefaser oder die Aramidfaser stärker bevorzugt. In Abhängigkeit von der Verwendung kann auch eine Glasfaser ausgewählt werden. Im Falle, daß die Menge der zugefügten Kohlefaser oder Aramidfaser bei 10 Gewichtsprozent oder weniger liegt, kann die Festigkeit nicht in ausreichendem Maß aufrecht erhalten werden. Im Falle, daß die Menge 30 Gewichtsprozent oder mehr beträgt, wird die Formungseigenschaft verschlechtert, und auch das äußere Aussehen ist schlecht. Es ist weiter noch besser, wenn die zugefügte Menge der Kohlefaser oder Aramidfaser 20 bis 30 Gewichtsprozent beträgt, wodurch sowohl die Festigkeit als auch die Formungseigenschaft verbessert wird. Beim Hinzufügen von Glasfasern liegt aus den obigen Gründen die Menge vorzugsweise bei 10 bis 40 Gewichtsprozent.
Im Falle eines Zylinderrollenlagers besteht, wenn die axiale Breite der Haltevorrichtung des Typs der Führung am äußeren Ring so eingestellt wird, daß sie den obigen Ausdruck (1) erfüllt, die Gefahr, daß ein einführender Teil der Lauffläche des äußeren Rings, der vorgesehen ist, um das glatte Einfügen der zylindrischen Wälzkörper zu erzielen, mit der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung durch die axiale Bewegung des inneren Rings durch einen Fehler bei der Einfügung und durch die Ausdehnung der Welle während des Laufs ins Gehege kommt. Somit ergibt sich der Nachteil, daß eine bremsende Wirkung auf den Lauf der Haltevorrichtung ausgeführt wird, und daß sich die geführten Oberfläche abnutzt. Dagegen werden eine Abschrägung und Zuspitzung des Umfangsteils der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung eingesetzt, und es wird ein Abstand von 0,5 mm oder mehr axial bis zum Kreuzungspunkt der Lauffläche des äußeren Rings und des Einführungsteils vorgesehen, wodurch dieser Nachteil vermieden werden kann.
Weiter wird eine Kerbe in mindestens einer der vier Ecken in jeder Tasche der Haltevorrichtung für das Halten der Wälzelemente vorgesehen, wodurch es möglich ist, das Schmieröl, das der Lauffläche des inneren Rings und den Borde geliefert wird, gemäß der Rotationsgeschwindigkeit des Lagers durch die Kerbe zur Lauffläche des äußeren Rings zu bewegen.
Weiterhin weist ein Wälzkörper- oder Kugelführungsteil in der Umfangsrichtung der Tasche eine flache Oberfläche auf, die parallel zur Welle, die das Lager stützt, verläuft. Somit kann ein Einrastteil für das Halten der Rolle oder der Kugel im Hinblick auf die Bewegungsgröße der Haltevorrichtung und der Abmessungstoleranz so ausgebildet werden, daß es auch im schlimmsten Fall mit der Rolle oder der Kugel während des Laufs nicht ins Gehege kommt, und es kann eine Rotation mit hoher Geschwindigkeit verwirklicht werden, ohne die Bewegung der Rolle oder der Kugel zu stören. Zusätzlich wird, um eine Stabilisierung der Haltevorrichtung bei hohen Geschwindigkeiten zu erhalten, die beidseitige Führung, die eine Neigung der Haltevorrichtung bewirkt, bevorzugt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt die geführte Oberfläche der Haltevorrichtung gegenüber der inneren Oberfläche des äußeren Rings oder der äußeren Oberfläche des inneren Rings und ist auf dem Umfang der Haltevorrichtung, der in gleitenden Kontakt mit dem äußeren Ring oder dem inneren Ring kommt, angeordnet.
In einem Ausführungsbeispiel mit Vertiefungen in der geführten Oberfläche kann, sogar wenn es in einem so hohen Rotationsbereich verwendet wird, daß ein Dmn-Wert über 1 × 10⁶ liegt, nicht nur das Fett auf der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung, die aus Kunstharz hergestellt ist, gehalten werden, sondern es kann auch ein Ölfilm durch das Fett in passender Weise ausgeformt werden, da ein Keilwirkung im Vertiefungsteil erzeugt wird. Der Abstand zwischen der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung und der Führungsoberfläche des Laufrings ist nämlich an dem Punkt groß, an dem die Vertiefung vorgesehen ist, und er ist an den anderen Punkten klein, und das Fett, das in der Vertiefung gehalten wird, wird an die Punkte gezogen, wo der Abstand klein ist. Somit wird verhindert, daß die geführte Oberfläche der Haltevorrichtung durch das Gleiten mit den Laufflächen des äußeren Rings und des inneren Rings abgenutzt wird, und es kann ein Wälzlager, das eine überragende Stabilität bei hoher Geschwindigkeit (eine niedrige Drehkraft, ein geringer Lärm, eine geringe Vibration, ein Widerstand gegenüber einem Festfressen) aufweist, bereit gestellt werden. Da weiter das Wälzlager das Auftreten von Eisenstaub, der durch einen Abrieb verursacht wird, unterdrücken kann, wird eine Zerstörung des Fetts verhindert, so daß eine lange Nutzungsdauer möglich wird.
Beim obigen Aufbau beträgt die Tiefe des Vertiefungsteils in radialer Richtung der Haltevorrichtung vorzugsweise 0,3 mm oder mehr. Somit kann auf der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung, die aus Kunstharz hergestellt ist, genügend Fett gehalten werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine axiale Schnittansicht, die eine Lagervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform des Wälzlagers zeigt;
2 eine vergrößerte Ansicht, die nur das Lager dieser Ausführungsform zeigt;
3 ein Darstellung, betrachtet von einer Richtung eines Pfeils III in 1, in der ein äußerer Ring von der Lagervorrichtung der 1 entfernt wurde;
4 eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in der ein innerer Ring von der in 1 gezeigten Lagervorrichtung entfernt wurde, wobei der Blick in axialer Richtung verläuft;
5A bis 5C Darstellungen, die modifizierte Beispiele einer Form einer Haltevorrichtung zeigen;
6 ein Diagramm, das ein Testergebnis in der Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel in einer Zylinderrollenlagervorrichtung zeigt;
7 eine Schnittansicht einer Zylinderrollenlagervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei die Ansicht ähnlich der Schnittansicht in 2 ist;
8 eine Schnittansicht einer Zylinderrollenlagervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich der Schnittansicht in 2 ist;
9 eine Schnittansicht einer Schrägkugellagervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich der Schnittansicht in 2 ist;
10 eine Schnittansicht einer Schrägkugellagervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich der Schnittansicht in 2 ist;
11 eine Schnittansicht einer Schrägkugellagervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich der Schnittansicht in 2 ist;
12 eine Schnittansicht einer Schrägkugellagervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich der Schnittansicht in 2 ist;
13 ein Diagramm, das ein Testergebnis in der Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel in der Schrägkugellagervorrichtung zeigt;
14 eine Darstellung, die ein modifiziertes Beispiel der Lagervorrichtung in 1 zeigt, wobei sie ähnlich der Darstellung in 1 ist;
15 eine Darstellung, die ein modifiziertes Beispiel der Lagervorrichtung in 1 zeigt, wobei sie ähnlich der Darstellung in 4 ist;
16 ist eine vollständige Seitenansicht einer Zylinderrollenlagervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform des Wälzlagers;
17 eine teilweise vergrößerte Ansicht einer in 16 gezeigten Haltevorrichtung;
18A bis 18C Darstellungen, die modifizierte Beispiele der Haltevorrichtung in 16 zeigen;
19 eine vollständige Seitenansicht einer Zylinderrollenlagervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform des Wälzlagers;
20 eine teilweise vergrößerte Ansicht einer in 19 gezeigten Haltevorrichtung;
21 eine Ansicht, die ein Teil einer Seitenansicht einer Haltevorrichtung 110 eines Wälzlagers gemäß einer zehnten Ausführungsform des Wälzlagers zeigt;
22 eine Ansicht, die einen Teil einer Aufsicht auf die in 21 gezeigte Haltevorrichtung 110 zeigt;
23 eine teilweise geschnittene Ansicht, die einen Teil einer Gießform 120 für das Formen der in 21 gezeigten Haltevorrichtung 110 zeigt;
24 eine Ansicht, die einen Teil der Aufsicht auf eine Haltevorrichtung 130 eines Wälzlagers gemäß einer elften Ausführungsform des Wälzlagers zeigt;
25 eine Ansicht, die einen Teil einer Aufsicht auf eine Haltevorrichtung eines Wälzlagers gemäß einer zwölften Ausführungsform des Wälzlagers zeigt;
26 eine Ansicht, die einen Teil einer Seitenansicht einer Haltevorrichtung 150 eines Wälzlagers gemäß einer dreizehnten Ausführungsform des Wälzlagers zeigt;
27 eine Ansicht, die einen Teil einer Aufsicht auf die in 26 gezeigte Haltevorrichtung 150 zeigt;
28 ein Diagramm, das ein Analyseergebnis eines Führungsabstandes der Haltevorrichtung und der Unwucht Fc zeigt;
29 eine Ansicht einer Testmaschine, in welche ein Wälzlager des Wälzlagers eingebaut ist;
30 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Führungsabstand der Haltevorrichtung und der Unwucht Fc zeigt;
31 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Taschenabstand und der Unwucht Fc zeigt;
32 eine Vorderansicht, die eine andere Ausführungsform der Haltevorrichtung zeigt;
33 eine Seitenansicht der 32;
34 eine vollständige Seitenansicht, die ein konventionelles Zylinderrollenlager zeigt;
35 eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXIV-XXXIV in 34;
36 eine Schnittansicht, die eine Gießform 210 eines konventionellen Radialzugtyps zeigt;
37 eine Darstellung, die einen Teil einer Seitenansicht zeigt, die eine Haltevorrichtung 220 eines konventionellen Lagers zeigt;
38 eine Darstellung, die einen Teil einer Aufsicht auf die in 37 gezeigte Haltevorrichtung 220 zeigt; und
39 eine schematische Darstellung eines allgemeinen Wälzlagers.
Es wird nun eine Beschreibung der Ausführungsformen des Wälzlagers unter Bezug auf die Zeichnungen gegeben.
1 ist eine axiale Schnittansicht, die eine Wälzlagervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform des Wälzlagers zeigt. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die nur das Wälzlager dieser Ausführungsform zeigt. Ein Wälzlager 10 umfaßt einen äußeren Ring 11 ohne Borde, einen inneren Ring 12 mit Borde 12a an beiden Enden, eine Mehrzahl von Wälzkörper (Rollenelemente) 13, die drehbar zwischen den beiden Ringen 11 und 12 angeordnet sind, und eine Haltevorrichtung 14 für das Halten der Wälzkörper 13. In 1 ist eine Schmierölliefervorrichtung 20 für eine Öl-Luft-Schmierung oder eine Ölnebelschmierung neben dem Wälzlager 10 vorgesehen. Ein Zufuhrkanal 20a der Schmierölliefervorrichtung 20 ist zur Innenseite des Wälzlagers 10 gerichtet, um so das Schmieröl, das von außen mit Druck geliefert wird, in das Innere des Lagers 10 auszustoßen.
Die Haltevorrichtung 14 ist in Bezug auf den inneren Umfang des äußeren Rings 11 positioniert, und eine äußere Oberfläche 14a der Haltevorrichtung 14, die der Lauffläche 11a des äußeren Rings 11 gegenüber liegt, dient als geführte Oberfläche der Haltevorrichtung 14. Somit ist es möglich, einen Abstand zwischen einer äußeren Oberfläche 12b, dem Bord 12a des inneren Rings 12 und einer inneren Oberfläche 14b der Haltevorrichtung 14 relativ groß zu gestalten. Somit wird das Schmieröl, das vom Zufuhrkanal 20a der Schmierölliefervorrichtung 20 ausgestoßen wird, wie das durch einen Pfeil in 1 gezeigt wird, sicher durch diesen relativ weiten Abstand zum Inneren des Wälzlagers 10 geführt, und das Schmieröl wird durch die Zentrifugalkraft zur Seite des äußeren Rings 11 geschleudert, so daß die geführte Oberfläche der Haltevorrichtung 14 gleichmäßig geschmiert werden kann.
Weiterhin kann die Haltevorrichtung 14 des Typs der Führung am Außenring die Verdrehgröße der Haltevorrichtung 14 bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit durch den Führungsabstand steuern. Als Basismaterial der Haltevorrichtung 14 können Phenolharz, Polyamid 46, Polyamid 66, Polyphenylensulfaid, thermoplastisches Polyimid, Polyetheretherketon und dergleichen verwendet werden. Um weiter die Festigkeit der Haltevorrichtung zu verbessern, ist es vorteilhaft, 10 bis 40 Gewichtsprozent Glasfaser, 10 bis 30 Gewichtsprozent Kohlefaser oder 10 bis 30 Gewichtsprozent Aramidfaser hinzugeben. Um eine Verwendung bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen, werden die Kohlefaser oder die Aramidfaser stärker bevorzugt. In Abhängigkeit von der Anwendung kann jedoch auch die Glasfaser ausgewählt werden. Wenn die hinzugefügte Menge der Kohlefaser oder der Aramidfaser bei 10 Gewichtsprozent oder weniger liegt, reicht das nicht aus, um die Festigkeit aufrecht zu halten, und wenn die Menge bei 30 Gewichtsprozent oder mehr liegt, so wird die Formungseigenschaft verschlechtert, und das äußere Aussehen ist ebenfalls schlecht. Weiterhin ist es noch besser, wenn die zugefügte Menge der Kohlefaser oder der Aramidfaser bei 20 bis 30 Gewichtsprozent liegt, wodurch sowohl die Festigkeit als auch die Formbarkeit verbessert werden. Die Menge der hinzugefügten Glasfaser liegt vorzugsweise aus den oben angegebenen Gründen zwischen 10 und 40 Gewichtsprozent.
Weiterhin weist, wie das in 2 gezeigt ist, die Haltevorrichtung 14 ein Paar ringförmige Teile 14r, die direkt nebeneinander axial angeordnet sind, und einen säulenförmigen Teil 14p auf, der die ringförmigen Teile 14r verbindet. Die Haltevorrichtung 14 erfüllt auch die folgenden Gleichungen: Al = (LH3)/dm2 (1) Al ≥ 0,025 mm2 (2)wobei H eine radiale Länge eines Abschnitts des ringförmigen Teils 14r, L eine axiale Länge desselben Abschnitts und dm der Wälzkreisdurchmesser (PCD) der Wälzkörper 13 ist. Die so gestaltete Haltevorrichtung 14 kann im Vergleich zu einer konventionellen Haltevorrichtung eine hohe Steifigkeit aufweisen, und sie kann die Größe der Verformung bei einer Rotation bei hoher Geschwindigkeit herabdrücken.
Wenn jedoch der ringförmige Teil 14r (das ist die Taschenform) des Typs der Haltevorrichtung 14 mit einer Führung am äußeren Ring so ausgebildet ist, daß die beiden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt werden, besteht die Gefahr, daß ein Einführungsteil 11b, der vorgesehen ist, um die zylindrischen Wälzelemente 13 glatt einzufügen, und der im Endabschnitt der Lauffläche 11a des äußeren Rings 11 ausgebildet ist, mit der geführten Oberfläche 14a der Haltevorrichtung 14 durch die axiale Bewegung des inneren Rings 12 durch einen Fehler beim Einfügen und eine Ausdehnung der Welle beim Laufen überschneiden. Dadurch wird der Nachteil verursacht, daß ein Bremsen auf den Lauf der Haltevorrichtung 14 ausgeübt wird, oder daß die geführte Oberfläche 14a der Haltevorrichtung 14 erodiert wird. Im Falle dieser Ausführungsform wird eine Abschrägung (oder Zuspitzen) 14c am äußeren Umfangsende der geführten Oberfläche 14a der Haltevorrichtung 14 vorgesehen, und das innere Ende der Abschrägung 14c ist axial entfernt von einem Schnittpunkt der Lauffläche 11a und des Einführungsteils 11b des äußeren 11 Rings in einer Größe von 0,5 mm oder mehr angeordnet, womit der obige Nachteil vermieden wird.
3 ist eine Darstellung, die aus der Richtung eines Pfeils III in 1 betrachtet wird, bei welcher der äußere Ring vom Lager entfernt ist. Die 4 ist eine Darstellung in axialer Sicht, in welcher der innere Ring vom Lager in 1 entfernt ist. Wie in 3 gezeigt ist, weist eine Tasche 14d der Haltevorrichtung 14 für das Halten der Wälzkörper 13 Kerben 14g an ihren vier Ecken auf, wodurch es möglich ist, das gelieferte Schmieröl schnell zur Lauffläche und den Borden des inneren Rings 12, und gemäß der Rotationsgeschwindigkeit des Lagers 10 durch diese Kerben 14g zur Lauffläche 11a des äußeren Rings 11 zu bewegen.
Eine Wälzkörperführungsoberfläche 14e in Umfangsrichtung der Tasche 14d ist in flacher Form mit einer axialen Breite a ausgebildet. Weiterhin kommen auf einer Umfangslänge b axiale Führungsoberflächen 14h der Haltevorrichtung 14 in Kontakt mit beiden Endflächen der Wälzkörper 13 (siehe 4). Die Breite a der Führungsoberfläche 14e wird auf 20 bis 80 Prozent der Wälzkörperlänge L2 eingestellt, die Länge b der Führungsoberfläche 14h wird auf 40 bis 80 Prozent des Wälzkörperdruchmessers D festgelegt, und die Höhe c (siehe 4) der Führungsoberfläche 14h vom Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörper 13 wird auf 20 bis 40 Prozent des äußeren Durchmessers D der Wälzkörper 13 festgelegt, um somit den Kontakt bereich des Wälzkörpers 13 und der Haltevorrichtung 14 zu reduzieren, und um die Störung zwischen dem abgeschrägten Teil 13a des Wälzkörpers 13 und der Führungsoberfläche 14h zu unterdrücken. Ein Abschrägungswinkel eines Einrastteils 14f wird vorzugsweise auf 25 bis 60 Grad festgelegt. Weiterhin wird der Einrastteil 14f so gestaltet, daß sogar wenn sich die Haltevorrichtung 14 radial durch den Führungsabstand bewegt, und wenn sich der Wälzkörper 13 in Umfangsrichtung durch den Taschenabstand bewegt, der Einrastteil sich nicht mit dem Wälzkörper 13 überschneidet. Zusätzlich verwendet diese Ausführungsform die beidseitige Führung, die eine Neigung der Haltevorrichtung 14 bewirkt, um eine Stabilisation der Haltevorrichtung 14 bei hoher Geschwindigkeit zu erzielen, wobei aber auch die einseitige Führung verwendet werden kann.
Die axiale Führungsoberfäche 14h der Haltevorrichtung 14 kann wie in einem modifizierten Beispiel, das in den 14 und 15 gezeigt ist, weggelassen werden, so lange wie ein Raum, durch den das Schmieröl hindurch gelangen kann, vorgesehen wird. Weiterhin ist die obige Anordnung auch ähnlich eines Typs der Haltevorrichtung mit einer Führung am inneren Ring, die als eine Haltevorrichtung für die Schmierung am Innenring dient. Somit kann, obwohl die Führung durch den äußeren Ring durchgeführt wird, die Führung auch durch den inneren Ring erfolgen. In der obigen Ausführungsform kann die technische Lehre, obwohl ein Zylinderrollenlager beschrieben wurde, auch auf Kugellager angewandt werden. Ausführungsformen dieser Lager werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
7 ist eine Schnittansicht eines Zylinderrollenlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie der Schnittansicht in 2 ähnlich ist. In 7 weist ein Lager 30 einen äußeren Ring 31 ohne einen Bord, einen inneren Ring 32 mit Borde an beiden Enden, eine Mehrzahl von Wälzkörper (Wälzelemente) 33, die drehbar zwischen beiden Ringen 31 und 32 vorgesehen sind, und eine Haltevorrichtung 34 für das Halten der Wälzkörper 33 auf. Eine Schmierölliefervorrichtung für eine Öl-Luft-Schmierung oder eine Ölnebelschmierung (die in 7 nicht gezeigt ist) ist neben dem Wälzlager 30 vorgesehen.
In ähnlicher Weise zur Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, ist die Haltevorrichtung 34 auch in Bezug auf den inneren Umfang des äußeren Rings 31 positioniert. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine geführte Oberfläche der Haltevorrichtung nur auf einer äußeren Oberfläche 34a des ringförmigen Teils 34r auf der rechten Seite in 7 gegenüber einer Lauffläche 31a des äußeren Rings 31 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist H eine radiale Länge des Abschnitts des rechten ringförmigen Teils 34r der Haltevorrichtung 34, und L ist eine axiale Länge desselben Teils. Der andere Aufbau ist derselbe wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Funktion und die Wirkung können in ähnlicher Weise erhalten werden.
8 ist eine Schnittansicht eines Zylinderrollenlagers gemäß einer dritten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich der Schnittansicht in 2 ist. In 8 weist das Lager 40 einen äußeren Ring 41 mit Borde, einen inneren Ring 42, eine Mehrzahl von Wälzkörper (Wälzelemente) 43, die drehbar zwischen den beiden Ringen 41 und 42 angeordnet sind, und eine Haltevorrichtung 44 für das Halten der Wälzkörper 43 auf. Eine Schmierölliefervorrichtung für eine Öl-Luft-Schmierung oder eine Ölnebelschmierung (in 8 nicht gezeigt) ist neben dem Wälzlager 40 vorgesehen.
Ähnlich wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung 44 ebenfalls in Bezug auf den inneren Umfang des äußeren Rings 41 positioniert, und eine geführte Oberfläche der Haltevorrichtung 41 ist auf einer äußeren Oberfläche 44a der Haltevorrichtung gegenüber einer Lauffläche 41a des äußeren Rings 41 vorgesehen. Der Basisaufbau mit der Ausnahme, daß der innere Ring 42 keine Borde aufweist, ist derselbe wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Funktion und die Wirkung können in ähnlicher Weise erhalten werden.
9 ist eine Schnittansicht eines Schrägkugellagers gemäß einer vierten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich wie die Schnittansicht in 2 ist. In 9 weist ein Lager 50 einen äußeren Ring 51, einen inneren Ring 52, eine Mehrzahl von Kugeln (Wälzelemente) 53, die drehbar zwischen beiden Ringen 51 und 52 vorgesehen sind, und eine Haltevorrichtung 54 für das Halten der Kugeln 53 auf. Eine Schmierölliefervorrichtung für eine Öl-Luft-Schmierung oder eine Ölnebelschmierung (die in 9 nicht dargestellt ist) ist neben dem Lager 50 vorgesehen.
Ähnlich wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung 54 auch in Bezug auf den inneren Umfang des äußeren Rings 51 positioniert. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine geführte Oberfläche der Haltevorrichtung 54 nur auf einer äußeren Oberfläche 54a eines ringförmigen Teils 54r auf der rechten Seite in 9 gegenüber einer inneren Oberfläche 51a auf dem äußeren Ring 51 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist H eine radiale Länge eines Abschnitts des rechten ringförmigen Teils 54r der Haltevorrichtung 54, und L ist eine axiale Länge desselben. Mit Ausnahme des obigen Hauptunterscheidungspunktes ist der andere Aufbau derselbe wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Funktion und die Wirkung können in ähnlicher Weise erzielt werden.
10 ist eine Schnittansicht eines Schrägkugellagers gemäß einer fünften Ausführungsform des Wälzlagers, wobei diese ähnlich der Schnittansicht in 2 ist. In 10 weist ein Lager 60 einen äußeren Ring 61, einen inneren Ring 62, mehrere Kugeln (Wälzelemente) 63, die drehbar zwischen den beiden Ringen 61 und 62 vorgesehen sind, und eine Haltevorrichtung 64 für das Halten der Kugeln 63 auf. Wie in 10 gezeigt ist, sind Ölversorgungsöffnungen 62b für eine Schmierung während des Laufs für den inneren Ring 62 vorgesehen, und Schmieröl wird zur inneren Oberfläche 64a der Haltevorrichtung 64 geliefert.
Die Haltevorrichtung 64 ist in dieser Ausführungsform in Bezug auf den äußeren Umfang des inneren Rings 62 positioniert, so daß eine geführte Oberfläche der Haltevorrichtung 64 auf der inneren Oberfläche 64a der Haltevorrichtung gegenüber einer äußeren Oberfläche 62a des inneren Rings 62 vorgesehen ist. Der grundsätzliche Aufbau ist mit Ausnahme des oben angegebenen Hauptunterscheidungspunktes derselbe wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Funktion und die Wirkung können in ähnlicher Weise erzielt werden.
11 ist eine Schnittansicht eines Schrägkugellagers gemäß einer sechsten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie der Schnittansicht in 2 ähnlich ist. In 11 weist ein Lager 70 einen äußeren Ring 71, einen inneren Ring 72, eine Mehrzahl von Kugeln (Wälzelemente) 73, die drehbar zwischen beiden Ringen 71 und 72 vorgesehen sind, und eine Haltevorrichtung 74 für das Halten der Kugeln 73 auf. Eine Schmierölliefervorrichtung für eine Öl-Luft-Schmierung oder eine Ölnebelschmierung (die in 11 nicht dargestellt ist) ist neben dem Lager 70 vorgesehen.
Ähnlich wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung 74 auch in Bezug auf den inneren Umfang des äußeren Rings 71 positioniert. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine geführte Oberfläche der Haltevorrichtung 74 nur auf einer äußeren Oberfläche 74a eines ringförmigen Teils 74r auf der rechten Seite in 11 gegenüber einer inneren Oberfläche 71a des äußeren Rings 71 vorgesehen. Und Stufenabschnitte 74s, die nach innen zeigen, sind auf den äußeren Oberflächen eines Paars von ringförmigen Teilen 74r der Haltevorrichtung 74 ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist H eine radiale Länge eines Abschnitts des rechten ringförmigen Teils 74r der Haltevorrichtung 74, und L ist eine axiale Länge desselben. Mit Ausnahme der obigen Hauptunterscheidungspunkte ist der andere Aufbau derselbe wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, und die Funktion und die Wirkung können in ähnlicher Weise erzielt werden.
12 ist eine Schnittansicht eines Schrägkugellagers gemäß einer siebten Ausführungsform des Wälzlagers, wobei sie ähnlich wie die Schnittansicht in 2 ist. In 12 weist ein Lager 80 einen äußeren Ring 81, einen inneren Ring 82, eine Mehrzahl von Kugeln (Wälzelemente) 83, die drehbar zwischen beiden Ringen 81 und 82 vorgesehen sind, und eine Haltevorrichtung 84 für das Halten der Kugeln 83 auf. Eine Schmierölliefervorrichtung für eine Öl-Luft-Schmierung oder eine Ölnebelschmierung (die in 12 nicht dargestellt ist) ist neben dem Lager 80 vorgesehen.
Ähnlich wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung 84 auch in Bezug auf den inneren Umfang des äußeren Rings 81 positioniert, und eine geführte Oberfläche der Haltevorrichtung 84 ist auf einer äußeren Oberfläche 84a der Haltevorrichtung gegenüber einer inneren Oberfläche 81a des äußeren Rings 81 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist H eine radiale Länge eines Abschnitts eines ringförmigen Teils 84r der Haltevorrichtung 84, und L ist eine axiale Länge desselben. Mit Ausnahme des obigen Hauptunterscheidungspunktes ist der andere Aufbau derselbe wie in der oben beschriebenen Ausführungsform und die Funktion und die Wirkung können in ähnlicher Weise erzielt werden.
Die Ausführungsformen, die auf die Zylinderrollenlager angewandt werden, werden nachfolgend beschrieben. Ein Ergebnis der Berechnung der unterschiedlichen Querschnittsformen in den Ausführungsformen wird gezeigt.

(Berechnungsbedingungen)
Dimension des äußeren Durchmessers der Haltevorrichtung:
99,5 mm
Wälzkörperdurchmesser: 9 mm
Wälzkörperlänge; 9 mm
Anzahl der Wälzkörper: 20
Wälzkörper-Wälzkörperdurchmesser (dm): 91 mm
Material der Haltevorrichtung: PEEK-Harz
Rotationsgeschwindigkeit: 25000 U/min
Führungsabstand: 0,4 mm
Ungleichgewicht der Haltevorrichtung: 0,5 g × cm

Ein Berechnungsergebnis der Größe der Deformation einer Haltevorrichtung unter dem obigen Bedingungen ist in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Aus diesem Berechnungsergebnis erreicht die Bedingung 1, die in Tabelle 1 gezeigt ist, die kleinste Größe der Verformung. Wenn man diese Größe der Verformung der Haltevorrichtung bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit berücksichtigt, so ist ein Al ≥ 0,025 mm² gefordert.
In Anbetracht der axialen Distanz zwischen der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung und der effektiven Breite der Lauffläche des äußeren Rings, wird eine Position P der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung so gewählt, daß sie sich axial entfernt vom Kreuzungspunkt des Einführungsteils 11b und der inneren Oberfläche 11a des äußeren Rings in einem Abstand von mehr als 0,5 mm befindet. In diesem Zustand wird die Berechnung durch das weitere Ändern einer Reliefform der äußeren Oberfläche 14a der Haltevorrichtung durchgeführt, wie das in den 5A bis 5C gezeigt ist.

(a) zugespitztes Relief: 5A
(b) C-förmig abgeschrägtes Relief: 5B
(c) R-förmig abgeschrägtes Relief: 5C

Es wurde herausgefunden, daß es bei allen Formen keine Probleme gab.
Das Testexemplar und die Testbedingungen eines Vergleichstests, der durchgeführt wurde, wird nachfolgend beschrieben.

Lagerexemplar: Zylinderrollenlager des N-Typs
Innerer Durchmesser: 70 mm
Äußerer Durchmesser: 110 mm
Wälzkörperdurchmesser: 9 mm
Wälzkörperlänge: 9 mm
Wälzkörper-Wälzkreisdurchmesser (dm): 91 mm

Ausführungsform: Haltevorrichtung des Typs mit einer äußeren Ringführung 35 Material: PEEK

Führungsabstand der Haltevorrichtung: 0,4 mm
Breite der Haltevorrichtung: 18,5 mm
Dicke der Haltevorrichtung: 5,2 mm

Vergleichsbeispiel: Haltevorrichtung des Wälzkörperführungstyps

Material: Polyamid 66
Breite der Haltevorrichtung: 11,8 mm
Dicke der Haltevorrichtung: 4,3 mm

Testbedingung:

Radialer innerer Abstand beim Einbau: 0 µm
Schmierung: Öl-Luft-Schmierung
Rotationsgeschwindigkeit: Erhöhen bis die Lagerrotation unmöglich wird.

Ein Ergebnis dieses Vergleichstests ist in 6 gezeigt. Gemäß dieses Tests brach die Haltevorrichtung vom Wälzkörperführungstyp des Vergleichsbeispiels, wenn die Rotationsgeschwindigkeit auf 18.000 U/min erhöht wurde. Der Grund lag darin, daß die Festigkeit der Haltevorrichtung selbst gering war, der Taschenteil sich mit der Bewegung der Wälzkörper durch die Zentrifugalkraft überschnitt, und eine extreme Belastung auf die Haltevorrichtung ausgeübt wurde.
Andererseits war in der Haltevorrichtung des Typs der äußeren Ringführung dieser Ausführungsform die Erhöhung der Temperatur auch geringer als die in der rollengeführten Haltevorrichtung des Vergleichsbeispiels, wobei die Grenzrotationsgeschwindigkeit ebenfalls dramatisch anstieg, und es kein Problem gab, sogar dann, als die Rotationsgeschwindigkeit auf 31000 U/min erhöht wurde, so daß bestätigt werden konnte, daß die Form der Ausführungsform wirksam war.
Als nächstes werden Ausführungsformen, die auf ein Schrägkugellager angewandt werden, beschrieben. Ein Ergebnis der Berechnung bei verschiedenen Querschnitts formen der Ausführungsformen wird gezeigt.

(Berechnungsbedingungen)
Innerer Durchmesser des Lagers: 65 mm
Äußerer Durchmesser der Haltevorrichtung: 86 mm
Kugeldurchmesser: 7,144 mm
Anzahl der Kugeln: 28
Kugel-Wälzkreisdurchmesser (dm): 82 mm
Material der Haltevorrichtung: PEEK-Harz
Rotationsgeschwindigkeit: 30000 U/min
Führungsabstand: 0,4 mm
Haltevorrichtungsungleichgewicht: 0,5 g × cm

Ein Berechnungsergebnis der Größe der Verformung unter den obigen Bedingungen ist in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Aus diesem Berechnungsergebnis erreicht die Bedingung 1, die in Tabelle 2 gezeigt ist, die kleinste Größe einer Verformung. Wenn man die Größe der Verformung der Haltevorrichtung bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit berücksichtigt, so ist ein Al ≥ 0,025 mm² erforderlich.
Das Testexemplar/die Testbedingungen eines Vergleichstests, der durchgeführt wurde, werden nachfolgend beschrieben.

Testexemplar: Schrägkugellager
Innerer Durchmesser: 65 mm
Äußerer Durchmesser: 105 mm
Kugeldurchmesser: 7,144 mm
Kugel-Wälzkreisdurchmesser (dm): 82 mm
Anzahl der Kugeln: 28
Kombination: Zwei-Reihen-Hinten-zu-Hinten-Kombination (DB-Kombination, konstante Position vorgeladen)

Testbedingung

Axiale Federkonstante beim Einbau: 100 N/µm
Schmierung: Öl-Luft
Menge des zugeführten Öls: 0,03 cc/16 min
Rotationsgeschwindigkeit: Erhöhung bis die Drehung des Lagers unmöglich wird

Ausführungsform: Haltevorrichtung des Typs der äußeren Ringführung (Al = 0,040 mm²)

Material: PEEK-Harz
Führungsabstand der Haltevorrichtung: 0,4 mm
Breite der Haltevorrichtung: 16 mm
Dicke der Haltevorrichtung: 4 mm

Vergleichsbeispiel 1: Haltevorrichtung des Kugelführungstyps (konventionelle Haltevorrichtung)

Material: Polyamid 66
Breite der Haltevorrichtung: 15 mm
Dicke der Haltevorrichtung: 2,5 mm

Vergleichsbeispiel 2: Haltevorrichtung des Typs der äußeren Ringführung (Al = 0,013 mm²)

Material: PEEK-Harz
Führungsabstand der Haltevorrichtung: 0,4 mm
Breite der Haltevorrichtung: 14 mm
Dicke der Haltevorrichtung: 3 mm

Ein Ergebnis des Vergleichstests ist in 13 gezeigt. Gemäß diesem Test schmolz die Haltevorrichtung des Kugelführungstyps des Vergleichsbeispiels 1, als die Rotationsgeschwindigkeit auf 22000 U/min erhöht wurde. Das beruhte auf dem Grund, daß die Festigkeit der Haltevorrichtung selbst (Querschnittsform, Material) gering war, daß der Taschenteil sich mit dem Lauf der Kugel durch die Zentrifugalkraft und die Größe der radialen Verformung überschritt, und daß die Haltevorrichtung durch Reibungswärme zum Schmelzen und Brechen gebracht wurde.
Andererseits war die Haltevorrichtung des Typs der äußeren Ringführung im Vergleichsbeispiel 2 der Haltevorrichtung im Vergleichsbeispiel 1 in Bezug auf die Temperaturerhöhung und die hohe Geschwindigkeit überlegen. Wenn jedoch die Rotationsgeschwindigkeit auf 29000 U/min erhöht wurde, wurde die geführte Oberfläche der Haltevorrichtung erodiert, so daß die Taschensäule brach. Verglichen mit dem Vergleichsbeispiel 1 war, obwohl die Bewegung der Haltevorrichtung im Hochgeschwindigkeitsbereich durch die äußere Ringführung stabil war, die Querschnittsfestigkeit der Haltevorrichtung unzureichend und die Deformationsgröße während der Laufzeit wurde groß, so daß die Ölfilmausbildung auf der geführten Oberfläche schwierig wurde, und die geführte Oberfläche erodiert wurde. Das beruhte auf dem Grund, daß ein Ungleichgewicht auf die Haltevorrichtung durch die Abnutzung entstand, und weil die Deformation groß wurde, wodurch eine übermäßige Belastung in der Haltevorrichtung erzeugt wurde, und die Säule brach.
Andererseits ist in der Haltevorrichtung des äußeren Ringführungstyps dieser Ausführungsform die Temperaturerhöhung niedriger als beim Vergleichsbeispiel 1, und die Grenze der Rotationsgeschwindigkeit liegt höher als im Vergleichsbeispiel 2. In dieser Ausführungsform stoppte eine Testmaschine, als die Rotationsgeschwindigkeit auf 33000 U/min erhöht worden war. Im Fall, bei dem die Testmaschine auseinandergenommen wurde, konnte keine Abnormalität in der Haltevorrichtung festgestellt werden, und die Lauffläche des inneren Rings war nur ausgeglüht. Es konnte angenommen werden, daß diese Haltevorrichtung weiter bei einer höheren Geschwindigkeit laufen kann, und es konnte bestätigt werden, daß die Form des Wälzlagers wirksam war.
Obwohl die technische Lehre in Bezug auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, kann die technische Lehre in ähnlicher Weise auf eine Fettschmierung angewandt werden, wobei die technische Lehre nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt bleiben soll, und wobei verschiedene Modifikationen und Verbesserungen des Wälzlagers möglich sind.
Gemäß der technischen Lehre werden ein Lager und eine Spindelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, die das Lager verwendet, bereit gestellt, wobei die Schmierung verbessert ist, und die Deformation und das Auseinanderbrechen einer Haltevorrichtung unterdrückt werden kann.
Als nächstes zeigt 16 eine vollständige Seitenansicht eines einreihigen Zylinderrollenlagers (das nachfolgend als "Wälzlager" bezeichnet wird) 90 gemäß einer achten Ausführungsform des Wälzlagers. Das Wälzlager 90 weist eine Haltevorrichtung 94 des Typs einer beidseitigen Führung und einer Außenringführung, die aus Kunstharz hergestellt ist, auf. 17 zeigt einen Hauptteil der Haltevorrichtung 94, die in 16 gezeigt ist, in perspektivischer Darstellung.
Das in 16 gezeigte Wälzlager 90 besteht schematisch aus einem äußeren Ring 91, der eine Lauffläche des äußeren Rings auf einer inneren Oberfläche aufweist, einem inneren Ring 92, der eine Lauffläche des inneren Rings auf einer äußeren Oberfläche aufweist, mehreren Wälzkörpern 93, die als Wälzkörperelement verwendet werden, und die zwischen der Lauffläche des äußeren Rings und der Lauffläche des inneren Rings angeordnet sind, und die in der Umfangsrichtung des Wälzlagers 90 angeordnet sind, und der Haltevorrichtung 94 für das Anordnen der Wälzkörper 93 in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung des Wälzlagers 90.
Die Haltevorrichtung 94 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die eine vorbestimmte Breite aufweist, und die Taschenteile 95 für das Halten der Wälzelemente in Intervallen in der Umfangsrichtung besitzt, wie das in 17 gezeigt ist. Seitenwände 94b, 94b, die sich zur Seite des radialen äußeren Rings erstrecken, sind jeweils an beiden axialen Enden der Haltevorrichtung 94 ausgebildet.
Die Haltevorrichtung 94 ist aus Kunstharz hergestellt.
Wenn sich der innere Ring 92 dreht, so werden die führenden Endflächen (geführte Flächen 94a) der Seitenwände 94b, 94b der Haltevorrichtung gleitend zur inneren Oberfläche (Führungsoberfläche) des äußeren Rings 91, die den führenden Endflächen gegenüber liegt, geführt, wodurch sich die Haltevorrichtung 94 relativ zum äußeren Ring 91 dreht.
In der geführten Oberfläche 94a, die der Führungsoberfläche des äußeren Rings 91 gegenüber liegt, sind mehrere Vertiefungen C in Intervallen in der Umfangsrichtung vorgesehen. Hier werden die Vertiefungen C, die rechteckig sind, wenn man sie von der Seite betrachtet, jeweils nacheinander in der Nähe
eines Zentrums zwischen den Walzen, wenn man von einer Seite schaut, ausgebildet (in der Nähe eines Säulenteils 94d). Die Vertiefung C wird mit einer ausreichenden Tiefe in der Radialrichtung der Seitenwand 94b der Haltevorrichtung 94 ausgebildet, um das Fett zu halten.
Die Tiefe der Vertiefung C beträgt im Hinblick auf ihre Funktion, das Fett zu halten, vorzugsweise 0,3 mm oder mehr.
Weiterhin wird eine Rundung auf einem Verbindungsteil 94c zwischen der geführten Oberflä che 94a der Haltevorrichtung 94 und der Vertiefung C ausgeführt, wobei ihr Radius mehr als 0,2 mm beträgt, um somit einen Kantenkontakt zu verhindern.
Hier wird die Anzahl der Vertiefungen C, die auf der geführten Oberfläche 94a der Haltevorrichtung 94 ausgebildet werden, auf zwei oder mehr festgelegt. Das kommt daher, daß die geführte Oberfläche 94a der Haltevorrichtung nicht durch eine einzige Vertiefung C ausreichend geschmiert werden kann.
Die 18A bis 18C zeigen jeweils modifizierte Beispiele der Vertiefung C, die in der geführten Oberfläche 94a der Haltevorrichtung 94 gemäß der technischen Lehre ausgebildet ist.
In 18A weist eine Vertiefung C eine halbkreisförmige Form auf, wenn man sie von der Seite betrachtet. In 18B weit eine Vertiefung C eine V-Form auf, wenn man sie von der Seite betrachtet. In 18C weist eine Vertiefung C im wesentlichen einen C-förmigen Querschnitt auf, wenn man sie von der Seite betrachtet. Wie oben beschrieben wurde, so kann, solange die Vertiefung C, die auf der geführten Oberfläche 94a der Haltevorrichtung 94 ausgebildet ist, das Fett halten kann, sie jede Form annehmen.
Weiterhin ist es, wenn irgend eine der obigen Vertiefungen ausgebildet ist, vorteilhaft, wenn eine Rundung bei einem Verbindungsteil 94c zwischen der geführten Oberfläche 94a der Haltevorrichtung 94 und der Vertiefung C mit einem Radius von mehr als 0,2 mm ausgebildet wird, um einen Kantenkontakt zu verhindern.
Als nächstes zeigt 19 eine gesamte Seitenansicht eines Wälzlagers 100, das eine Haltevorrichtung 104 aus Kunstharz mit einer beidseitigen Führung und vom Typ einer Innenringführung aufweist, gemäß einer neunten Ausführungsform des Wälzlagers. Der Basisaufbau ist derselbe wie beim Wälzlager 90 in 16.
Wie in 20 gezeigt ist, liegen geführte Oberflächen 104a der Seitenwände 104b, 104b der Haltevorrichtung 104 gegenüber einer äußeren Oberfläche eines inneren Rings 102, und sie weisen eine Mehrzahl von Vertiefungen C auf. Die Vertiefungen C sind rechteckig ausgebildet, wenn man sie von der Seite betrachtet, ähnlich wie die Vertiefung in 16, wobei sich immer eine zwischen den Taschenteilen 105 der Haltevorrichtung 104 befindet.
In dieser Ausführungsform wird die Vertiefung C durch eine Rille, die in einem säulenförmigen Teil 104d der Haltevorrichtung ausgebildet ist, und die sich axial erstreckt, ausgebildet. Die Vertiefung C weist eine Tiefe in radialer Richtung auf, wobei die Tiefe ähnlich wie in der achten Ausführungsform vorzugsweise 0,3 mm oder mehr beträgt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Rundung auf einem Verbindungsteil 104c zwischen der geführten Oberfläche 104a der Haltevorrichtung 104 und der Vertiefung C mit einem Radius von mehr als 0,2 mm ausgebildet wird, um einen Kantenkontakt zu verhindern.
Um eine Wirkung in dem Fall zu bestätigen, daß mehr als zwei Vertiefungen auf der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung wie beim Wälzlager der technischen Lehre ausgebildet sind, wurde der folgende Lebensdauertest bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt.
Das Lager, das bei diesem Test verwendet wurde, ist ein einreihiges Zylinderlager, das in 16 gezeigt ist, und es ist ein Produkt, das der Bezeichnungsnummer N1014 entspricht (äußerer Durchmesser 110 mm, innerer Durchmesser 70 mm, Wälzkörperdurchmesser: 9 mm. Wälzkörperlänge 9 mm, Anzahl der Wälzkörper 20), hergestellt von NSK Ltd.
Weiterhin wurde als Haltevorrichtung des Lagers die Haltevorrichtung des Typs mit einer beiderseitigen Führung/einer Außenringführung verwendet, wie sie in den 16 und 17 gezeigt wurde, wobei sie einen Außendurchmesser von 99,5 mm aufweist, und aus PEEK (Polyetheretherketonekohlenstoffaser verstärkten Grades) hergestellt ist.
Bei der Schmierung wurde isoflex NBU 15, das von NOK Kluber K. K. hergestellt wird, für eine Fettschmierung verwendet.
Weiterhin wurde eine Rundung auf einem Verbindungsteil zwischen der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung der Vertiefung mit einem Radius von mehr als 0,2 mm, wie das vorher beschrieben wurde, angebracht, um einen Kantenkontakt zu verhindern.
Die zu erreichende Lebensdauer wurde auf 1000 Stunden festgelegt, und der Abnutzungszustand der geführten Oberfläche des äußeren Rings und der Zustand des Fetts wurden bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 16500 U/min (Dmn-Wert 1500000) untersucht.
Tabelle 1 zeigt die Lebensdauer und den Zustand der Führungsoberfläche des äußeren Rings und des Fetts in den Fällen, bei denen die Anzahl der Vertiefungen, die auf der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung ausgebildet sind, 0, 1, 2, 3, 10 und 20 beträgt.
Tabelle 3
Betrachtet man die Probe 1, so hat in ungefähr 200 Stunden nach dem Start eine Testmaschine durch die abnormale Erhöhung der Temperatur gestoppt. Zu dieser Zeit konnte bestätigt werden, daß die Abnutzung, die auf der Führungsoberfläche des äußeren Rings bewirkt wurde, eine Breite aufwies, die der Breite der Haltevorrichtung entsprach, und die eine Tiefe von 10 µm hatte. Weiterhin änderte sich die Farbe des Fetts nach schwarz und der Eisengehalt des Fetts betrug 5 Gewichtsprozent, was weit über dem Wert von 0,1 Gewichtsprozent, der als Zielwert der Zerstörung angesehen wird, liegt.
Wenn man die Probe 2 betrachtet, so stoppte 600 Stunden nach dem Start eine Testmaschine durch die abnormale Erhöhung der Temperatur ähnlich wie bei der Probe 1.
Die Proben 3, 4, 5 und 6 könnten die Ziellebensdauer von 1000 Stunden ohne Probleme erreichen. Es zeigte sich keine Abnutzung auf der Führungsoberfläche des äußeren Rings und keine Zerstörung des Fetts, und ihre Führungsoberflächen und das Fett waren in einem guten Zustand und in einem Zustand, bei dem eine kontinuierliche Verwendung möglich war.
Anhand dieses Testergebnisses wurde bestätigt, daß durch das Vorsehen von mehr als zwei Vertiefungen, die auf der Führungsfläche der Haltevorrichtung ausgebildet werden, es möglich war, die Abnutzung der geführten Oberfläche des äußeren Rings und die Zerstörung des Fetts zu verhindern, und daß eine lange Lebensdauer des Lagers gewährleistet werden konnte.
Weiterhin ist die technische Lehre nicht auf die vorher erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind passende Modifikationen und Verbesserungen möglich.
Obwohl die Vertiefungen einzeln zwischen den Taschenteilen in den obigen Ausführungsformen vorgesehen wurden, so können sie in allen anderen Taschenteilen vorgesehen werden, oder die Mehrzahl der Vertiefungen kann zwischen den Taschenteilen vorgesehen werden.
Weiterhin ist, obwohl die Vertiefung so ausgebildet wurde, daß sie dem säulenartigen Teil der Haltevorrichtung entspricht, die technische Lehre nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann sie in einer Position ausgebildet werden, die dem Wälzkörperelement (Rolle) der Haltevorrichtung entspricht.
Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der technischen Lehre, da die Vertiefungen an mehr als zwei Punkten auf der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung ausgebildet werden, sogar dann wenn das Lager bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten verwendet wird, möglich, die Abnutzung der Führungsoberflächen des äußeren Rings und des inneren Rings und die Zerstörung des Fetts zu unterdrücken, so daß es möglich ist, ein Wälzlager, das eine überragende Schmierung und eine Stabilität bei hohen Geschwindigkeiten (niedrige Drehkraft, niedriger Lärm, niedrige Vibration, beständig gegen ein Festfressen) aufweist, bereitzustellen.
21 ist eine Seitenansicht, die einen Teil einer Haltevorrichtung 110, die in ein Wälzlager eingebaut wurde, gemäß einer zehnten Ausführungsform des Wälzlagers zeigt. 22 ist eine Aufsicht, die einen Teil der Haltevorrichtung 110, gesehen in Richtung eines Pfeils A in 21 zeigt.
Wie in 21 gezeigt ist, ist die Haltevorrichtung 110 aus Harz hergestellt, sie ist in einer zylindrischen Form mit der vorbestimmten Breite ausgebildet, und sie hat Taschenteile 111 für das Halten der Wälzelemente mit einem Abstand in der Umfangsrichtung der Haltevorrichtung. Weiterhin ist auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 110 eine Vertiefung 112, die sich in axialer Richtung der Haltevorrichtung erstreckt, zwischen den Taschenteilen 111 nebeneinander ausgebildet, und eine Trennungslinie PL ist in der Vertiefung 122 ausgebildet.
Wie in 22 gezeigt ist, ist ein Querschnitt der Vertiefung 112 in einer im wesentlichen halbkreisförmigen Form ausgebildet, wobei diese von der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung zur Innenseite der Haltevorrichtung gekrümmt ist. Die Trennungslinie. PL ist im wesentlichen im Zentrum der Vertiefung 112 ausgebildet.
23 zeigt einen Teil einer Gießform 120, die verwendet wird, wenn die in 21 gezeigte Haltevorrichtung 110 ausgeformt wird. Ein Teil der Gießform 120 besteht schematisch aus einer beweglichen Form 121, einem ersten Gleitkern 122 und einem zweiten Gleitkern 123.
Die bewegliche Form 121 ist in zylindrischer Form ausgebildet, wobei ihre äußere Oberfläche eine innere Oberfläche der Haltevorrichtung formt. Wenn man den ersten Gleitkern 122 und den zweiten Gleitkern 123, die einen Teil der vielen Gleitkerne darstellen und die am Umfang der beweglichen Form 121 angeordnet sind, betrachtet, so sind die jeweiligen Abschnitte der Kerne in einer im wesentlichen konvexen Form ausgebildet, und sie sind Seite an Seite entlang der äußeren Oberfläche der beweglichen Form 121 angeordnet. Die Kerne 122 und 123 sind aus kreisförmigen Basisteilen 122a, 123a, welche die äußere Oberfläche der Haltevorrichtung formen, und säulenförmigen Vorsprüngen 122b, 123b, die im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen der beweglichen Form 121 auf der Seite der Basisteile angeordnet sind, und welche die Taschenteile der Haltevorrichtung formen, aufgebaut. Die vorspringenden Elemente 122d, 123d sind an den Endteilen der inneren Oberflächen der Basisteile 122a, 123a der Gleitkerne 122, 123 auf der Seite der beweglichen Form 121 ausgebildet.
Wenn die Gießform 120 geschlossen wird, und die Seitenflächen 122c, 123c der Basisteile 122a, 123a der Gleitkerne, die sich nebeneinander befinden, in Kontakt miteinander gelangen, so kommen die vorstehende Elemente 122d, 123d in Kontakt miteinander und werden vereinigt, um einen Vorsprung 112a zu formen.
Dann wird das Harzmaterial in einen Hohlraum eingespritzt, um somit die ringförmige Haltevorrichtung 110, die aus Kunstharz gemacht ist, und die die Taschenteile aufweist, die in Umfangsrichtung beabstandet sind, zu formen.
Gemäß dem Aufbau dieser Ausführungsform steht die Trennungslinie PL, die auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 110 ausgebildet ist, nicht von der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 110 vor, wie dies in 22 gezeigt ist. Somit ist es nicht notwendig, eine Nachbehandlung, wie eine Entfernung des Grats nach dem Spritzgießen der Haltevorrichtung 110 durchzuführen. Somit kann das Zusammenbauen des Wälzlagers vereinfacht werden, und die Ausbeute der Teile der Haltevorrichtung 110 kann auch verbessert werden. Weiterhin steht, wenn die Haltevorrichtung 110 in das Lager eingebaut wird, die Trennungslinie PL, die auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 110 ausgebildet ist, nicht in gleitendem Kontakt mit der inneren Oberfläche des äußeren Rings des Wälzlagers. Während des Laufs des Wälzlagers wird somit der schlechte Betrieb durch die Abnutzung und die Drehkraftänderung nicht verursacht. In dieser Ausführungsform sind die vorstehenden Elemente für alle der vielen Gleitkerne, die im äußeren Umfang der beweglichen Form 121 angeordnet sind, vorgesehen.
24 zeigt einen Teil einer Aufsicht auf eine Haltevorrichtung 131 eines Wälzlagers in einer elften Ausführungsform des Wälzlagers.
In der Haltevorrichtung 130, die in 24 gezeigt ist, hat eine Vertiefung 132 auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 130 mit einer im wesentlichen dreieckigen Querschnittsform ausgebildet. Die Vertiefung 132 ist nämlich in Form eines Dreiecks ausgebildet, das konvex vom äußeren Umfang der Haltevorrichtung hin zum inneren Umfang verläuft. Somit wird die Form eines Gleitkerns als eine Form für die Vertiefung 132 einfach, so daß die Herstellung der Form erleichtert wird. Der andere Aufbau und das andere Vorgehen entsprechen denen in der obigen zehnten Ausführungsform.
25 zeigt einen Teil einer Aufsicht auf eine Haltevorrichtung 140 eines Wälzlagers gemäß einer zwölften Ausführungsform des Wälzlagers.
Die, in der in 25 gezeigte Haltevorrichtung 140, hat eine Vertiefung 142 auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 140 in einer im wesentlichen rechteckigen Querschnittsform ausgebildet. Hierbei ist, da eine Bodenfläche der im wesentlichen rechteckigen Vertiefung 142 breit ausgebildet ist, diese Vertiefung wirksam, wenn eine Trennungslinie PL breit ausgebildet ist. Der andere Aufbau und die andere Funktion entsprechen denen in der oben beschriebenen zehnten Ausführungsform.
26 zeigt eine Seitenansicht einer Haltevorrichtung 150 eines Wälzlagers gemäß einer dreizehnten Ausführungsform des Wälzlagers. Weiterhin zeigt 27 eine Aufsicht auf die Haltevorrichtung 150, wenn man sie in Richtung eines Pfeils A in 26 betrachtet.
Die in 26 gezeigte Haltevorrichtung 150 weist einen Stufenteil 153 an der äußeren Oberfläche in der Nähe eines axialen Endteils der Haltevorrichtung 150 auf, wobei dieser nach außen in radialer Richtung der Haltevorrichtung 150 in Bezug auf die verbleibenden äußeren Oberflächen der Haltevorrichtung 150 vorsteht. Weiterhin ist eine Trennungslinie PL, die im Stufenteil 153 ausgeformt ist, einer Trennungslinie PL, die axial auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 150 ausgebildet ist, innerhalb einer Vertiefung 152 des im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitts ausgebildet.
Bei einem solchen Aufbau dieser Ausführungsform kommt, da die Haltevorrichtung 150 den Stufenteil 153 aufweist, der eine äußerste Oberfläche der Haltevorrichtung 150 bildet, der Stufenteil 153 in gleitenden Kontakt mit einer inneren Oberfläche eines äußeren Rings während des Laufs des Wälzlagers. Durch das Ausformen des Vertiefungsteils 152, der die Trennungslinie PL im Stufenteil 153 der Haltevorrichtung 150 aufnimmt, steht nämlich die Trennungslinie PL, die auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 150 ausgebildet wird, nicht von der äußersten Oberfläche der Haltevorrichtung 150 vor. Somit ist es nicht notwendig, eine Nachbehandlung, wie ein Entfernen eines Grats auf der äußeren Oberfläche der Haltevorrichtung 150 vorzunehmen. Weiterhin wird, sogar wenn die Haltevorrichtung in das Wälzlager eingebaut wird, da der Stufenteil 153 der Haltevorrichtung 150 in gleitenden Kontakt mit der inneren Oberfläche des äußeren Rings des Wälzlagers während des Laufs des Wälzlagers kommt, der schlechte Betrieb, der durch eine Abnutzung und eine Änderung der Drehkraft verursacht wird, nicht hervorgerufen.
Obwohl der Stufenteil 153 in dieser Ausführungsform in der Nähe eines axialen Endteils der Haltevorrichtung ausgeformt ist, können die Stufenteile in der Nähe beider Endteile ausgebildet werden.
Weiterhin ist die technische Lehre nicht auf die vorher erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern es können passende Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden.
Gemäß der technischen Lehre kann, obwohl eine Haltevorrichtung eines Kugellagers als Haltevorrichtung eines Wälzlagers dargestellt ist, eine Haltevorrichtung eines Rollenlagers verwendet werden.
Gemäß der technischen Lehre ist die Form der Vertiefung nicht begrenzt. Solange diese Form die Trennungslinie aufnehmen kann, kann sie fünfeckig oder sechseckig sein.
Weiterhin kann die Position der Trennungslinie in den zehnten bis dreizehnten Ausführungsformen auf die Vertiefungen in den achten und neunten Ausführungsformen angewandt werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß dem Wälzlager der Ausführungsformen, da die Entfernungsbearbeitung des Grats der Trennungslinie überflüssig ist, die Haltevorrichtung mit niedrigen Kosten leicht hergestellt und eingefügt; und da der Grat der Trennungslinie nicht in Kontakt mit der inneren Oberfläche des äußeren Rings des Wälzlagers während des Laufs des Wälzlagers kommt, wird der schlechte Betrieb, der durch eine Abnutzung und die Änderung der Drehkraft hervorgerufen wird, nicht verursacht.
Als nächstes wird nachfolgend eine vierzehnte Ausführungsform des Wälzlagers beschrieben.
Das Wälzlager in dieser Ausführungsform besteht aus einem äußeren Ring 1, einem inneren Ring 2 und einer Mehrzahl von Wälzelementen (Kugeln) 3, die zwischen den äußeren und inneren Ringen 1, 2 eingeschlossen sind, und einer Haltevorrichtung 4 für das Halten und Führen der vielen Wälzelemente 3. Mit der Ausnahme, daß der Führungsabstand 5 der Haltevorrichtung und ein Taschenabstand 6 der Haltevorrichtung in der folgenden Weise ausgebildet sind, ist der Aufbau des äußeren Rings 1, des inneren Rings 2, der Wälzelemente 3 und der Haltevorrichtung 4 derselbe wie in der allgemeinen Struktur, die in 39 gezeigt ist.
Weiterhin besteht in dieser Ausführungsform der Führungstyp 35 der Haltevorrichtung 4 aus einer inneren Ringführung.
Der Führungsabstand 5 der Haltevorrichtung (Unterschied zwischen einem Durchmesser d1 einer geführten Oberfläche (Oberfläche des inneren Durchmessers) 4a der Haltevorrichtung und einem Durchmesser d2 einer Führungsoberfläche der Haltevorrichtung (Oberfläche des äußeren Durchmessers) 2a des inneren Rings 2) wird auf 0,05 bis 0,4% eines Führungsdurchmessers (Durchmesser) d1 der Haltevorrichtung 4 festgesetzt.
Die Oberflächenrauhigkeit der Metalloberfläche beträgt gewöhnlicherweise ungefähr 1 µm, und die Unwucht Fc ist in diesem Fall auf nicht weniger als 0,2 µm festgesetzt, Streifen fallen auf der bearbeiteten Oberfläche auf, und die äußere Erscheinung der bearbeiteten Oberfläche wird schlecht. Es war jedoch bekannt, daß im Falle, daß der Führungsabstand auf 0,4% oder weniger des Führungsdurchmessers d1 der Haltevorrichtung 4 festgesetzt wird, da der unrunde Lauf Fc bei weniger als 0,2 µm gehalten werden konnte, die bearbeitete Oberfläche verbessert werden konnte (es gab auf der bearbeiteten Oberfläche keine sichtbaren Streifen mehr).
Wenn weiter der Führungsabstand zu klein gemacht wird, besteht die Gefahr, daß auf der geführten Oberfläche ein Festfressen auftritt. Somit ist es notwendig, zu gewährleisten, daß der Führungsabstand 5 eine Größe von 0,05% oder mehr des Führungsdurchmessers d1 der Haltevorrichtung 4 aufweist.
Der Taschenabstand 6 der Haltevorrichtung (Abstand zwischen der Tasche 4b der Haltevorrichtung und der Kugel 3) beträgt das 0,8 bis 1,8-fache der Größe des Führungsabstands 5.
Durch das Einstellen des Taschenabstands 6 auf das 0,8 bis 1,8-fache der Größe des Führungsabstands 5 kann die Unwucht Fc klein gemacht werden. Im dem Fall, bei dem der Taschenabstand 6 sehr viel kleiner als das 0,8-fache der Größe des Führungsabstands 5 ist, besteht die erhöhte Wahrscheinlichkeit, daß bei einem Verdrehen der Haltevorrichtung die Kugel 3 sich kaum noch in einer gleichförmig angeordneten Position befindet.
Andererseits besteht, wenn der Taschenabstand 6 sehr viel größer als das 1,8-fache der Größe des Führungsabstands 5 ist, die erhöhte Wahrscheinlichkeit, daß die Kugel 3 in einer Position mit einem stark ungleichmäßigen Anordnungswinkel liegt.
Die Struktur des Wälzlagers ist nicht speziell begrenzt, mit der Ausnahme, daß der äußere Ring 1, der innere Ring 2, das Wälzkörperelement 3 und die Haltevorrichtung 4 die obige Struktur aufweisen.
Diese Ausführungsform ist einfach eine Ausführungsform, die beschrieben wurde, um das Wälzlager des Wälzlagers zu erläutern, wobei die technische Lehre nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, sondern verschiedene Änderungen innerhalb des Bereichs der technischen Lehre frei kombiniert werden können. Der Typ des Lagers kann auch in passender Weise aus einem Schrägkugellager, einem Rillenkugellager, einem Rollenlager und dergleichen im Rahmen des Wälzlagers ausgewählt werden.
Weiterhin kann in dieser Ausführungsform, obwohl die Haltevorrichtung 4 vom inneren Führungstyp ist, und die Kugel 3 als das Wälzkörperelement verwendet wird, die Haltevorrichtung vom äußeren Ringführungstyp sein, und das Wälzkörperelement kann auch aus einer Rolle bestehen.
Solange der Führungsabstand 5 der Haltevorrichtung und der Taschenabstand 6 der Haltevorrichtung in der oben angegeben Form festgelegt werden, können die Gesamtform der Haltevorrichtung und die Form der Tasche in beliebiger Weise ausgebildet werden, wobei sie nicht auf eine bestimmte Form beschränkt sind.
Der Führungsabstand und der Taschenabstand dieser Ausführungsform können auch auf die vorher erwähnten ersten bis dreizehnten Ausführungsformen angewandt werden.
Hier zeigt die 28 ein Analyseergebnis, das die Beziehung zwischen einem Führungsabstand einer Haltevorrichtung eines Schrägkugellagers und der Unwucht Fc zeigt.
[Bedingung]

Innerer Durchmesser: 85 mm
Wälzkreisdurchmesser: 107 mm
Kugeldurchmesser: 12,7 mm
Anzahl der Kugeln: 22
Kugel: keramische Kugel
Kontaktwinkel: 20°
Rotationsgeschwindigkeit 14000 U/min
Axiale Belastung: 1000 kgf

Das Analyseverfahren gestaltet sich folgendermaßen:

1) Die Beziehung zwischen dem Führungsabstand der Haltevorrichtung und dem ungleichmäßigen Anordnungswinkel der Kugel wird folgendermaßen angenommen: Δi = Δc/dm × cosθi (A)

Δc:

Führungsabstand

dm:

Kugel-Wälzkreisdurchmesser

θi:

Anordnungswinkel (rad) der i-ten Kugel

Δθi:

ungleichmäßiger Anordnungswinkel (rad), der in der i-ten Kugel erzeugt wird

(Wenn die Haltevorrichtung sich durch den Führungsabstand verdreht, so wird der zentrale Teil jeder Tasche geometrisch um den Wert des Ausdrucks (A) verschoben. Der Ausdruck (A) basiert auf dem Gedanken, daß ein Zentrum der Kugel sich im Mittel in einem Zentrum der Tasche befindet).
2) Wenn die ungleichmäßige Winkelanordnung gemäß dem Ausdruck (A) bei jeder Kugel erzeugt wird, und der innere Ring des Lagers sich durch die Aufnahme der axialen Belastung dreht, A) eine Kraft, die auf jede Kugel von den inneren und äußeren Ringen ausgeübt wird B) eine Zentrifugalkraft jeder Kugel C) eine externe Kraft D) eine elastische Annäherung jeder Kugel und der inneren und äußeren Ringe E) ein Versatz des Zentrums des Lagers

Der Versatz des Lagers bei dem die Gesamtheit von A), B) und C) 0 ist und bei D) und E) kein Widerspruch erzeugt wird, wird durch eine konvergente Berechnung erhalten. Das Doppelte des Versatzes dieses radialen Versatzes ergibt die Unwucht Fc.
Aus dem Ergebnis der 28 ist bekannt, daß wenn der Führungsabstand sehr klein gemacht wird, die Unwucht Fc reduziert werden kann.
Als nächstes wird ein Testlager in eine Testmaschine, die in 29 gezeigt ist, eingefügt, und die Beziehung zwischen dem Führungsabstand und der Unwucht Fc und die Beziehung zwischen dem Taschenabstand und der Unwucht Fc werden jeweils getestet. Die Bezugszeichen D und E, die in 29 gezeigt sind, bezeichnen Testlager.
[Bedingung]

Testlager: Schräglager (konstante Position vorgegeben,
Rück-zu-Rück-Kombination, Haltevorrichtung vom inneren Ringführungstyp)
Innerer Durchmesser: 85 mm
Wälzkreisdurchmesser: 107 mm
Kugeldurchmesser: 12,7 mm
Anzahl der Kugeln: 22
Kugel: keramische Kugel 5
Kontaktwinkel: 20°
Rotationsgeschwindigkeit: 5000 bis 18000 U/min

Die Effektivität des Wälzlagers der technischen Lehre kann durch das Messen der Unwucht eines Punktes α, der in 29 gezeigt ist, während der Rotation bestätigt werden.
In diesem Test wird nur die Haltevorrichtung 4 geändert, während derselbe äußere Ring 1, der innere Ring 2 und die Kugel 3 verwendet wird, und der Einfluß durch den Führungsabstand 5 der Haltevorrichtung und den Taschenabstand 6 wurde bestätigt.
Die 30 und 31 zeigen Testergebnisse. 30 zeigt die Beziehung zwischen dem Führungsabstand 5 und der Unwucht Fc, und 31 zeigt die Beziehung zwischen dem Taschenabstand 6 und der Unwucht Fc.
Wenn der Führungsabstand 5 der Haltevorrichtung klein gemacht wird, so kann die Unwucht Fc reduziert werden (siehe 30). Die Unwucht Fc wird groß bei einer Rotation mit hoher Geschwindigkeit von mehr als 14000 U/min. Im Gegensatz dazu wird bei einer Rotation mit niedriger Geschwindigkeit, da es nur einen geringen Einfluß durch die Verwindung der Halte vorrichtung 4 gibt, die Unwucht Fc klein, und es gibt keine Korrelation zwischen dem Führungsabstand 5 und der Unwucht Fc.
Wenn die Größe des Taschenabstands 6 geändert wird, wenn der Taschenabstand 6 dem 0,8 bis 1,8-fachen der Größe des Führungsabstands entspricht, so besteht ein geringer Einfluß auf die Unwucht Fc (siehe 31). Wenn der Taschenabstand 6 kleiner als diese Größe wird, so wird die Unwucht Fc größer.
Als Material für die Haltevorrichtung wurde Polyimidharz verwendet. Dadurch kann im Vergleich mit der konventionellen Haltevorrichtung aus einer Kupferlegierung der Reibungskoeffizient der geführten Oberfläche reduziert werden, und sogar dann, wenn der Führungsabstand 5 klein gemacht wird, kann ein Festfressen der geführten Oberfläche verhindert werden.
Weiterhin ist das Material der Haltevorrichtung nicht auf das obige Material beschränkt, sondern es kann im Rahmen des Wälzlagers passend ausgewählt und verwendet werden. Beispielsweise kann auch dann, wenn ein hitzebeständiger Kunststoff verwendet wird, der eine hohe Steifigkeit aufweist, wie beispielsweise PEEK (Polyefchetherketon), das Festfressen der geführten Oberfläche verhindert werden.
Das Testergebnis in 30 fällt in der Tendenz mit dem Analyseergebnis in 28 zusammen.
Da die Analyse in 28 die Analyse nur dieses Lagers darstellt, unterscheidet sie sich vom Testergebnis, das die Verformung der Welle wie in 30 einschließt, in einem absoluten Wert der Fc-Verschiebung um das Zweifache. Die Tendenzen fallen jedoch zusammen, so daß die Effektivität des Wälzlagers der technischen Lehre von beiden Gesichtspunkten, nämlich dem der Analyse und dem des Experiments bestätigt werden kann.
Die 32 und 33 zeigen eine andere Ausführungsform des Wälzlagers. In dieser Ausführungsform sind, um ein Festfressen zu verhindern, wenn ein Führungsabstand 5 einer Haltevorrichtung des Typs einer äußeren Ringführung klein ist, Ölableitungsrillen 7, wie sie in den 32 und 33 gezeigt sind, auf einer geführten Oberfläche 4c der Haltevorrichtung 4 vorgesehen. Somit wird die Hitzeerzeugung durch das Öl auf der geführten Oberfläche 4c reduziert, und ein Festfressen kann verhindert werden.
Gemäß der technischen Lehre wird, wie das oben beschrieben wurde, der Führungsabstand der Haltevorrichtung kleiner als bei einer konventionellen Haltevorrichtung gemacht, das Verdrehen der Haltevorrichtung wird vermindert, und die Größe des Taschenabstands wird in Bezug auf den Führungsabstand auf einen passenden Wert eingestellt, wodurch die ungleichmäßige Anordnung der Kugel durch das Verdrehen der Haltevorrichtung reduziert wird, und die Rotationsgenauigkeit des Lagers verbessert werden kann. Gemäß des Wälzlagers kann nämlich die Unwucht Fc zur Zeit des Laufs mit hoher Geschwindigkeit reduziert werden, und wenn dieses Wälzlager in der Spindelvorrichtung einer Werkzeugmaschine verwendet wird, so kann die Qualität der bearbeiteten Oberfläche verbessert werden.
Insbesondere erfordert eine Werkzeugmaschine, die eine Oberflächenbearbeitung einer Metallform durchführt, eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit und eine Oberflächenrauhigkeit von einigen µm. Wenn die Unwucht Fc ungefähr 20% oder mehr in Bezug auf diese Rauhigkeit beträgt, gibt es Streifen im äußeren Erscheinungsbild, wobei diese ein Problem bei der fertiggestellten Oberfläche darstellen können. Gemäß der technischen Lehre beträgt jedoch der Führungsabstand 0,4% oder weniger der Größe des Führungsdurchmessers, wodurch die Unwucht Fc in Bezug auf das Ziel der Oberflächenrauhigkeit ausreichend klein gemacht werden kann, womit die bearbeitete Oberfläche besser ausgebildet werden kann. Da weiter der Führungsabstand 0,05% oder mehr der Größe des Führungsdurchmessers beträgt, besteht keine Gefahr eines Festfressens auf der geführten Oberfläche.
Wenn der Taschenabstand sehr viel kleiner als der Führungsabstand gemacht wird, so besteht, wenn sich die Haltevorrichtung verdreht, eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, daß die Kugel sich nicht nahe der gleichförmigen Anordnungsposition halten kann. Wenn andererseits der Taschenabstand sehr viel größer als der Führungsabstand gemacht wird, besteht einer erhöhte Wahrscheinlichkeit, daß die Kugel in der Position des großen ungleichförmigen Anordnungswinkels liegt. Gemäß der technischen Lehre beträgt der Taschenabstand das 0,8 bis 1,8-fache der Größe des Führungsabstands, wodurch die Unwucht Fc reduziert werden kann.

Claims

Wälzlager, umfassend: einen inneren Ring, der eine äußere Oberfläche aufweist; einen äußeren Ring, der eine innere Oberfläche aufweist; eine Mehrzahl von Wälzelementen, die drehbar zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring angeordnet sind, und eine Haltevorrichtung mit Taschen für das Halten der Wälzelemente, wobei die Haltevorrichtung aus Harzmaterial hergestellt ist, und die Haltevorrichtung eine geführte Oberfläche, die durch die innere Oberfläche des äußeren Rings oder die äußere Oberfläche des inneren Rings geführt wird, aufweist, wobei die geführte Oberfläche zwei oder mehr Vertiefungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung aus Harzmaterial mit Glasfaser, Kohlefaser oder Aramidfaser hergestellt ist, ein Führungsabstand zwischen der inneren Oberfläche des äußeren Rings oder der äußeren Oberfläche des inneren Rings und der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung auf 0,05 bis 0,4 % des Durchmessers der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung eingestellt wird wobei ein Abstand zwischen der Tasche der Haltevorrichtung und dem Wälzelement auf 0,8 bis 1,8 fache des Führungsabstands eingestellt wird.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der Vertiefung einen Wert von 0,3 mm oder mehr aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rundung zwischen der Vertiefung und der geführten Oberfläche der Haltevorrichtung einen Radius von mehr als 0,2 mm aufweist.
Wälzlager zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine Halbkreisform aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung eine V-Form aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im wesentlichen eine C-Form aufweist.
Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung durch einen Spritzguß ausgebildet wird, und die Vertiefung eine Trennungslinie aufweist, die beim Spritzguß ausgebildet wird.
Wälzlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung in Bezug auf die innere Oberfläche des äußeren Rings oder die äußere Oberfläche des inneren Rings axial parallel positioniert ist, und sie ein Paar ringförmiger Teile, die axial parallel angeordnet sind, und einen säulenartigen Teil, der die ringförmigen Teile verbindet, einschließt, wobei man den folgenden Ausdruck erhält: Al = LH3/dm2 ≥ 0,025 mm2,wobei N eine radiale Länge eines Abschnitts des ringförmigen Teils, L eine axiale Länge desselben und dm der Wälzkreisdurchmesser (PCD) der Wälzelemente ist.
Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung in Bezug auf die innere Oberfläche des äußeren Rings angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung in Bezug auf die äußere Oberfläche des inneren Rings angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ring an bei den Enden Borde aufweist, und das Wälzelement ein Zylinder ist.
Wälzlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ring an beiden Enden Borde aufweist, und das Wälzelement ein Zylinder ist.
Wälzlager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzelement eine Kugel ist.
Spindelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, die ein Wälzlager gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13 einschließt.