(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体を備え、内部構造または機能に正面側と背面側の方向性があって、２個以上を軸方向に並べて組合せ軸受として使用される転がり軸受において、
上記外輪の外周面における正面側と背面側の面取り部の仕上げ形態のうちの表面粗さについて互いに異ならせたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
請求項１において、上記正面側と背面側の面取り部のうち、正面側の面取り部の表面粗さをＳＲF 、背面側の面取り部の表面粗さをＳＲB とするとき、これら両表面粗さＳＲF ，ＳＲB を、
ＳＲF ≦Ｒａ０．８
かつ
Ｒａ１．６≦ＳＲB ≦Ｒａ２５
または
ＳＲB ≦Ｒａ０．８
かつ
Ｒａ１．６≦ＳＲF ≦Ｒａ２５
の関係を満たすように設定した転がり軸受。
【請求項３】
請求項１において、上記正面側と背面側の面取り部の表面粗さの相違は、両面取り部のうち片方の面取り部を切削仕上げに熱処理した状態とし、もう片方の面取り部を熱処理後に外輪外径部と同じ研削仕上げをすることにより互いに異ならせたものである転がり軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、内輪の端面と外輪の端面とに互いに軸方向に出入りする段差があり、正面側での内外輪間の端面の段差と、背面側での内外輪間の端面の段差を同一に設定した転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受の複数個を、軸方向に並べて互いに接して配置してなる組合せ軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受の複数個を、主軸を支持する組合せ軸受として設置したことを特徴とする工作機械のスピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸の支持などに用いられる転がり軸受、および工作機械のスピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタなどの工作機械における高速主軸を持つスピンドル装置では、主軸を支持する軸受として、例えばアンギュラ玉軸受を背面合わせに配列した組合せ軸受が用いられる。このような使用例では、組合せ軸受を主軸に組み付ける際に、各軸受の接触角の方向を確認する必要があるが、外見しただけでは容易に確認できない。
【０００３】
そこで、このような使用例において、組付けの際に軸受の接触角の方向を外部から視認する対策として、図９に示すように軸受外輪３１の外周面に接触角αの方向を示すマーク３２を表示するものや、軸受の両端に設けられるシール３３の色を互いに異ならせるものが提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、外輪外周面に接触角の方向を示すマークを表示する視認対策の場合、鋼製軸受の外輪にマークを付することになるので、加工工程においてマーク付加のための別工程が必要になり、工数増やコスト増に繋がるという問題がある。
また、軸受両端のシールの色を互いに異ならせる視認対策の場合、軸受を主軸に組み付ける際にはシールの色から接触角の方向を視認できるが、組み付けられた軸受の方向性を後で確認したい場合、特に３列以上の組合せ軸受では両端に位置する軸受以外は外部からシールの色を視認することができない。
【０００６】
この発明の目的は、組付け作業の前後を問わず軸受の方向性を容易に外部から視認でき、工数増やコスト増にも繋がらない転がり軸受、および工作機械のスピンドル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の転がり軸受は、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体を備え、内部構造または機能に正面側と背面側の方向性があって、２個以上を軸方向に並べて組合せ軸受として使用される転がり軸受において、上記外輪の外周面における正面側と背面側の面取り部の仕上げ形態のうちの表面粗さについて互いに異ならせたことを特徴とする。
この構成によると、外輪の外周面における正面側と背面側の面取り部の仕上げ形態を互いに異ならせているため、組合せ軸受として使用する場合に、組付け作業の前後を問わず軸受の方向性を外部から容易に視認することができる。また、面取り部の仕上げ形態の相違は、外輪の外周面の仕上げ加工の一部として施すことができるので、工数増やコスト増に繋がることもない。
【０００８】
参考提案例として、上記外輪の外周面における正面側と背面側の面取り部の仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせても良い。この明細書で言う「形状」は、寸法の概念を含まない狭義の形状の他に、寸法の概念を含ませた広義の形状を意味し、相似形状であっても寸法が異なれば異なる形状であるとする。
この構成の場合、正面側と背面側の面取り部の形状の相違から、軸受の方向性を外部から容易に視認することができる。
【０００９】
この場合に、上記正面側と背面側の面取り部の形状の相違は、両面取り部の少なくとも軸方向寸法を互いに異ならせてなるものであっても良い。軸方向寸法が互いに異なると、視認がより一層容易である。
両面取り部軸方向寸法のみを異ならせることで仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせる場合、外輪の両端面における接触面圧確保のための径方向寸法が不足することはなく、十分に径方向寸法を確保することができる。
【００１０】
この他に、上記面取り部は断面が円弧状の曲線を成す形状であり、上記正面側と背面側の面取り部の形状の相違は、上記円弧状の曲線の曲率半径である隅Ｒ寸法と軸方向寸法との両方をそれぞれ互いに異ならせたものであっても良い。
この構成の場合、両面取り部の軸方向寸法だけでなく、隅Ｒ寸法も互いに異ならせているので、両面取り部の仕上げ形状の相違がそれだけ際立つことになり、外部からの軸受の方向性視認がさらに容易になる。
【００１１】
さらに、上記正面側と背面側の面取り部の形状の相違は、両面取り部の軸方向寸法と径方向寸法との両方をそれぞれ互いに異ならせたものであっても良い。
この構成の場合、両面取り部の軸方向寸法だけでなく、径方向寸法も互いに異ならせているので、両面取り部の仕上げ形状の相違がより一層際立つことになり、外部からの軸受の方向性視認がさらに容易になる。
【００１２】
参考提案例として、上記各構成の場合に、上記正面側と背面側の面取り部のうち、正面側の面取り部の軸方向寸法をＸF 、背面側の面取り部の軸方向寸法をＸB とするとき、これら両軸方向寸法ＸF ，ＸB を、
ＸF ×２≦ＸB ≦ＸF ×５
の関係を満たすように設定するのが望ましい。
ＸF ×２≦ＸB とする理由は、両面取り部の軸方向寸法の間に２倍程度の差がないと、視覚的に一目で両面取り部を区別することは困難だからである。また、ＸB ≦ＸF ×５とする理由は、背面側の面取り部の軸方向寸法ＸB が正面側の面取り部の軸方向寸法ＸF の５倍以上になると、外輪の外周面の嵌合部分が小さくなり、クリープなどの問題が懸念されるからである。
【００１３】
上記外輪の外周面における正面側と背面側の面取り部の仕上げ形態のうちの表面粗さについて互いに異ならせる。
このように、外輪の外周面における正面側と背面側の面取り部の仕上げ形態のうちの表面粗さについて互いに異ならせた場合、正面側と背面側の面取り部の色調が異なって見える。その結果、組合せ軸受として使用する場合に、両面取り部の色調の相違により組付け作業の前後を問わず軸受の方向性を外部から容易に視認することができる。また、両面取り部の表面粗さの相違は、外輪の外周面の仕上げ加工の一部として施すことができるので、工数増やコスト増に繋がることもない。
【００１４】
この場合に、上記正面側と背面側の面取り部のうち、正面側の面取り部の表面粗さをＳＲF 、背面側の面取り部の表面粗さをＳＲB とするとき、これら両表面粗さＳＲF ，ＳＲB を、
ＳＲF ≦Ｒａ０．８
かつ
Ｒａ１．６≦ＳＲB ≦Ｒａ２５
または
ＳＲB ≦Ｒａ０．８
かつ
Ｒａ１．６≦ＳＲF ≦Ｒａ２５
の関係を満たすように設定しても良い。
【００１５】
この他に、上記正面側と背面側の面取り部の表面粗さの相違は、両面取り部のうち片方の面取り部を切削仕上げに熱処理した状態とし、もう片方の面取り部を熱処理後に外輪外径部と同じ研削仕上げをすることにより互いに異ならせたものであっても良い。この構成の場合も、工数増やコスト増には繋がらない。
【００１６】
この発明の上記各構成の場合に、内輪の端面と外輪の端面とに互いに軸方向に出入りする段差があり、正面側での内外輪間の端面の段差と、背面側での内外輪間の端面の段差を同一に設定しても良い。
このように、内輪と外輪の端面に段差があっても、正面側での段差と背面側での段差を同一に設定することにより、組合せ軸受として使用する場合に、転がり軸受の配列順序を気にせずに、軸受の方向性を区別するだけで、軸との嵌め合いおよびハウジングとの嵌め合いを行って予圧設定された組合せ軸受を容易に組み付けることができる。
【００１７】
この発明の組合せ軸受は、この発明の上記いずれかの構成の転がり軸受の複数個を、軸方向に並べて互いに接して配置したものである。
【００１８】
この発明の工作機械のスピンドル装置は、この発明の転がり軸受の複数個を、主軸を支持する組合せ軸受として設置したことを特徴とする。
このように、この発明の転がり軸受を主軸を支持する組合せ軸受として用いたスピンドル装置では、軸受の組付け作業の前後を問わず、軸受の方向性を外部から容易に視認することができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の転がり軸受は、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体を備え、２個以上を軸方向に並べて組合せ軸受として使用される転がり軸受において、上記外輪の外周面における正面側と背面側の面取り部の仕上げ形態のうちの表面粗さについて互いに異ならせたため、組付け作業の前後を問わず軸受の方向性を容易に外部から視認でき、工数増やコスト増にも繋がらない。
この発明の工作機械のスピンドル装置は、上記発明の転がり軸受を、主軸を支持する組合せ軸受として用いたため、軸受の組付け作業の前後を問わず、軸受の方向性を外部から容易に視認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】参考提案例にかかる転がり軸受の断面図である。
【図２】図１の転がり軸受を用いた組合せ軸受の一例を示す断面図である。
【図３】図１の転がり軸受を用いた組合せ軸受の他の例を示す断面図である。
【図４】他の参考提案例にかかる転がり軸受の断面図である。
【図５】さらに他の参考提案例にかかる転がり軸受の断面図である。
【図６】この発明の実施形態にかかる転がり軸受の断面図である。
【図７】この発明の他の実施形態にかかる転がり軸受の断面図である。
【図８】図２および図３の組合せ軸受を用いたスピンドル装置の断面図である。
【図９】従来例の一部を破断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
参考提案例を図１ないし図３と共に説明する。図１は、この参考提案例の転がり軸受の半部断面図を示す。転がり軸受１は、内部構造または機能に正面側と背面側の方向性があって、２個以上を軸方向に並べて組合せ軸受として使用される軸受であって、ここでは接触角αを有するアンギュラ玉軸受からなる。この転がり軸受１は、内輪２、外輪３、これら内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａ間に介在する複数の転動体４、およびこれら転動体４を周方向に等配して保持する保持器５を備える。同図の転がり軸受１では、図の右側が正面側となり、左側が背面側となる。転動体４はボールからなる。
【００２２】
この転がり軸受１において、外輪３の外周面における正面側と背面側の端部には、断面が円弧状の曲線を成す形状の面取り部３ｂB ，３ｂF が設けられている。両側の面取り部３ｂB ，３ｂF は、仕上げ形態が互いに異ならせてある。ここでは、その仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせてある。具体的には、背面側（図の左側）の面取り部３ｂB の軸方向寸法ＸB と、正面側（右側）の面取り部３ｂF の軸方向寸法ＸF とが、互いに異ならせてある。つまり、図１では、これらの軸方向寸法ＸB ，ＸF の間に、
ＸB ＞ＸF       ………（１）
の大小関係が設定されている。
【００２３】
図２は、図１の転がり軸受１を２個用い、これら転がり軸受１Ｅ，１Ｆを互いに背面合わせとなるＤＢ配列とした組合せ軸受１０の例を示す。また、図３は、図１の転がり軸受１を４個用い、これら転がり軸受１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを軸方向に配列して構成した他の組合せ軸受１１の例を示す。この組合わせ軸受１１では、２列１組の転がり軸受１Ａ，１Ｂと他の２列１組の転がり軸受１Ｃ，１Ｄが、互いに背面合わせとなるＤＴＢＴ配列とされている。
【００２４】
このように、この転がり軸受１では、外輪３の外周面における正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態を互いに異ならせているため、図２や図３のような組合せ軸受１０，１１として使用する場合に、組付け作業の前後を問わず軸受の方向性（具体的には接触角の方向）を外部から容易に視認することができる。また、面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態の相違は、外輪３の外周面の仕上げ加工の一部として施すことができるので、工数増やコスト増に繋がることもない。
【００２５】
また、この参考提案例では、外輪３の外周面における前後の面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF のみを異ならせることによって、両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの形状について互い異ならせているので、それらの形状の相違により接触角の方向を外部から容易に視認することができる。また、外輪３の両端面における接触面圧確保のための径方向寸法が不足することはなく、十分に径方向寸法を確保することができる。
【００２６】
図４は他の参考提案例を示す。この参考提案例の転がり軸受１では、図１の参考提案例において、外輪３の外周面の正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF だけでなく、面取り部３ｂB ，３ｂF の断面の円弧状曲線で曲率半径である隅Ｒ寸法ＲB ，ＲF も互いに異ならせることにより、両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせている。つまり、図４では、軸方向寸法ＸB ，ＸF の間に上記（１）式の大小関係（ＸB ＞ＸF ）が設定されると共に、背面側（左側）の面取り部３ｂB の隅Ｒ寸法ＲB と、正面側（右側）の３ｂF の隅Ｒ寸法ＲF との間にも、
ＲB ＞ＲF       ………（２）
の大小関係が設定されている。その他の構成は図１の参考提案例の場合と同様である。
【００２７】
この参考提案例の場合にも、外輪３の外周面における正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせているため、図２や図３のような組合せ軸受１０，１１として使用する場合に、組付け作業の前後を問わず接触角の方向を外部から容易に視認することができる。両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形状を異ならせることで、工数増やコスト増を招くことがないのも同様である。この実施形態の場合は、両面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF だけでなく、隅Ｒ寸法ＲB ，ＲF も互いに異ならせているので、両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形状の相違がそれだけ際立つことになり、外部からの接触角の方向視認がさらに容易になる。
【００２８】
図５はさらに他の参考提案例を示す。この参考提案例の転がり軸受１では、図１の実施形態において、外輪３の外周面の正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF と径方向寸法ＹB ，ＹF を互いに異ならせることにより、両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせている。つまり、図５では、軸方向寸法ＸB ，ＸF の間に上記（１）式の大小関係（ＸB ＞ＸF ）が設定されると共に、背面側（左側）の面取り部３ｂB の径方向寸法ＹB と、正面側（右側）の３ｂF の径方向寸法ＹF との間にも、
ＹB ＞ＹF       ………（３）
の大小関係が設定されている。その他の構成は図１の参考提案例の場合と同様である。
【００２９】
この実施形態の場合にも、外輪３の外周面における正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせているため、図２や図３のような組合せ軸受１０，１１として使用する場合に、組付け作業の前後を問わず接触角の方向を外部から容易に視認することができる。両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形状を異ならせることで、工数増やコスト増を招くことがないのも同様である。この実施形態の場合は、両面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF だけでなく、径方向寸法ＹB ，ＹF も互いに異ならせているので、両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形状の相違がより一層際立つことになり、外部からの接触角の方向視認がさらに容易になる。
【００３０】
なお、上記した各参考提案例において、外輪３の外周面の正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF の大小関係では、
ＸF ×２≦ＸB ≦ＸF ×５      ………（４）
の関係を満たすように設定するのが望ましい。ＸF ×２≦ＸB とする理由は、両面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF の間に２倍程度の差がないと、視覚的に一目で両面取り部３ｂB ，３ｂF を区別することが困難だからである。また、ＸB ≦ＸF ×５とする理由は、背面側の面取り部３ｂB の軸方向寸法ＸB が正面側の面取り部３ｂF の軸方向寸法ＸF の５倍以上になると、外輪３の外周面の嵌合部分が小さくなり、クリープなどの問題が懸念されるからである。
【００３１】
図６はこの発明の実施形態を示す。この実施形態の転がり軸受１では、図１の実施形態において、外輪３の外周面における正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの表面粗さについて互いに異ならせてある。具体的には、正面側（右側）の面取り部３ｂF の表面粗さをＳＲF 、背面側（左側）の面取り部３ｂB の表面粗さをＳＲB とするとき、これら両表面粗さＳＲF ，ＳＲB が、
ＳＲF ≦Ｒａ０．８      ………（５）
かつ
Ｒａ１．６≦ＳＲB ≦Ｒａ２５      ………（６）
または
ＳＲB ≦Ｒａ０．８      ………（７）
かつ
Ｒａ１．６≦ＳＲF ≦Ｒａ２５      ………（８）
の関係を満たすように設定されている。この場合、両面取り部３ｂB ，３ｂF の寸法，形状は同一であっても良い。
【００３２】
このような表面粗さの相違を得るために、例えば（５），（６）の関係式を満たす場合に、ここでは、背面側の面取り部３ｂB では切削仕上げに熱処理した状態（黒皮状態）とし、正面側の面取り部３ｂF では熱処理後に外輪外周部と同じ研削仕上げする（外輪外周部と同じ金属光沢を有する仕上げ状態とする）ことにより、両面取り部３ｂB ，３ｂF の表面粗さＳＲF ，ＳＲB を互いに異ならせている。（７），（８）の関係式を満たす場合には、これとは逆の処理を行う。
【００３３】
このように、この実施形態の転がり軸受１では、外輪３の外周面における正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの表面粗さについて互いに異ならせているため、正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の色調が異なって見える。その結果、図２や図３のような組合せ軸受１０，１１として使用する場合に、両面取り部３ｂB ，３ｂF の色調の相違により組付け作業の前後を問わず接触角の方向を外部から容易に視認することができる。また、両面取り部３ｂB ，３ｂF の表面粗さの相違は、外輪３の外周面の仕上げ加工の一部として施すことができるので、工数増やコスト増に繋がることもない。特に、この例では、両面取り部３ｂB ，３ｂF のうちの一方だけを、熱処理後に外輪外周面と同時に研削加工することで表面粗さを異ならせているので、工数増やコスト増には全く繋がらない。
【００３４】
図７はさらに他の参考提案例を示す。この参考提案例の転がり軸受１では、図１の実施形態において、外輪３の外周面における正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の軸方向寸法ＸB ，ＸF を異ならせる（ＸB ＞ＸF ）ことで、両面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態のうちの形状について互いに異ならせると共に、正面側での内外輪２，３間の端面の段差ＨF と、背面側での内外輪２，３間の端面の段差ＨB を同一に設定している。その他の構成は図１の参考提案例の場合と同様である。
【００３５】
このように、正面側での内外輪２，３間の端面の段差ＨF と、背面側での内外輪２，３間の端面の段差ＨB を同一に設定することにより、図２や図３のような組合せ軸受１０，１１として使用する場合に、転がり軸受１の配列順序を気にせずに、接触角の方向を区別するだけで、軸との嵌め合いおよびハウジングとの嵌め合いを行って予圧設定された組合せ軸受を容易に組み付けることができる。ただし、この場合でも、転がり軸受１は、外径／内径寸法公差の管理された軸受であることが条件であることは、従来の転がり軸受の場合と同様である。
【００３６】
なお、上記実施形態および各参考提案例は、転がり軸受１がアンギュラ玉軸受である場合につき説明したが、この発明は、アンギュラ玉軸受に限らず、シールや、保持器、潤滑のための構造等について、軸方向（表裏）の方向性がある軸受にも適用することができる。
【００３７】
図８は、図２および図３の組合せ軸受１０，１１を用いた工作機械用スピンドル装置の断面図を示す。スピンドル装置２１は高速回転用のものであり、ハウジング２２内において、主軸２３のフロント側（同図の左側）が図３の組合せ軸受１１で支持され、主軸２３のリア側（同図の右側）が図２の組合せ軸受１０で支持されている。主軸２３のフロント側端部には工具が取付けられ、またはワーク把持用のチャックが取付けられる。主軸２３の中間部には、ビルトインモータであるモータ２４が設けられ、このモータ２４により主軸２３が回転駆動される。モータ２４は、主軸２３に固定されたロータ２５と、このロータ２５に対してハウジング２２の内周に設けられたステータ２６とでなる。フロント側の組合せ軸受１１は、剛性確保のために予圧付与状態で組付けられる。ハウジング２２は、外周に油溝２７の形成された内周ハウジング２２Ａおよび外周ハウジング２２Ｂを有する二重構造とされている。リア側軸受となる組合せ軸受１０は、その内輪が内輪固定ナット２８により主軸２３に締め付け固定され、外輪はハウジング２２のリア側部材２２Ｃ内に固定されている。
【００３８】
このように、このスピンドル装置２１では、外輪３の外周面における正面側と背面側の面取り部３ｂB ，３ｂF の仕上げ形態を互いに異ならせた転がり軸受１を軸方向に並べてなる組合せ軸受１０，１１を用いて、主軸２３を支持しているので、転がり軸受１の組付け作業の前後を問わず、転がり軸受１の接触角の方向を外部から容易に視認することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１，１Ａ〜１Ｆ…転がり軸受
２…内輪
３…外輪
２ａ，３ａ…軌道面
３ｂB ，３ｂF …外輪の面取り部
１０，１１…組合せ軸受
２１…スピンドル装置
２３…主軸
ＸB ，ＸF …面取り部の軸方向寸法
ＲB ，ＲF …面取り部の隅Ｒ寸法
ＹB ，ＹF …面取り部の径方向寸法
ＳＲB ，ＳＲF …面取り部の表面粗さ
ＨB ，ＨF …内外輪間の端面の段差
【図１】
0005517680.tif 000002
【図２】
0005517680.tif 000003
【図３】
0005517680.tif 000004
【図４】
0005517680.tif 000005
【図５】
0005517680.tif 000006
【図６】
0005517680.tif 000007
【図７】
0005517680.tif 000008
【図８】
0005517680.tif 000009
【図９】
0005517680.tif 000010