(57)【要約】【課題】内側軸受の焼付き不具合を生じさせず、安定した高速回転を達成できる多列組合せアンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】前側軸受４０，５０，６０，７０のうち、工具側から２列目、３列目の内側軸受５０，６０の玉ピッチ円径ＰＣＤ２，ＰＣＤ３を１列目、４列目の外側軸受４０，７０のピッチ円径ＰＣＤ１，ＰＣＤ４より小さくする。また、工具側から２列目、３列目の内側軸受５０，６０の接触角α２、α３を１列目、４列目の外側軸受４０，７０の接触角α１、α４より小さくする。【選択図】図４
2014059060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４個以上のアンギュラ玉軸受を軸方向に配列してなり、工作機械主軸を支持する偶数列の多列組合せアンギュラ玉軸受において、
前記主軸のハウジングの外周面と、該ハウジングに外嵌されるカバーとの間には、冷却路が形成されており、
前記アンギュラ玉軸受の各外輪は前記主軸のハウジングに内嵌され、
軸方向内側に配置される前記アンギュラ玉軸受の玉ピッチ円径が軸方向外側に配置される前記アンギュラ玉軸受の玉ピッチ円径よりも小さく、
前記軸方向内側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角は、前記軸方向外側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角よりも小さく、且つ、
前記軸方向外側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角を２０°以下、前記軸方向内側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角を１５°以上とし、
軸方向外側から数えて同じ位置の前記アンギュラ玉軸受は、前記接触角及び前記玉ピッチ円径を同一とし、
少なくとも前記軸方向内側に配置されるアンギュラ玉軸受の玉は、セラミック材料からなることを特徴とする多列組合せアンギュラ玉軸受。
【請求項２】
モータビルトイン主軸に適用されることを特徴とする請求項１に記載の多列組合せアンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多列組合せアンギュラ玉軸受に関し、より詳細には、工作機械主軸やコンプレッサー等に適用される、高速回転可能な多列組合せアンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械の主軸においては、加工効率を向上するため高速化が進み、従来の歯車駆動やベルト駆動では、歯の噛み合い部の摩擦やベルトのスリップによる発熱等伝達効率が良くないため、カップリングによる駆動モータ直結タイプや主軸内部にモータを搭載したいわゆる、モータビルトインタイプが主流を占めている。
【０００３】
特に、モータビルトインタイプにおいて、高出力モータを搭載する場合、ロータ及びステータの軸長の関係から、主軸全体の軸長が長くなる。このような場合、主軸先端の工具部分の加工力によって発生する主軸系へのモーメント荷重に対して、主軸の曲げ剛性を高めるために、３列、あるいは、４列以上の組合せアンギュラ玉軸受を工具側軸受として採用するケースが非常に多い。
【０００４】
このような多列組合せ軸受の場合（例えば、４列組合せの場合）、軸方向内側の２列目、３列目の軸受は、１列目及び４列目の軸受の発熱と昇温に阻まれているため熱伝導性が悪くなり、軸受自身の転がり摩擦による発熱分を、外部に逃がすことが困難であり、いわゆる熱がこもる蓄熱状態に陥る。
【０００５】
その結果、玉と内外輪間転がり接触部の温度が上昇し、油膜切れによる焼付きが非常に起こりやすい状態に陥る。また、モータビルトインタイプの場合、ロータの発熱が軸内部を伝わり工具側の軸受部分にも伝達されるので、さらに厳しい条件となる。
【０００６】
また、モータの発熱を伴うモータビルトインタイプでは、主軸精度の向上を図るため熱変位を抑えることが重要であり、高速回転時の軸受の発熱やステータの発熱による主軸の温度上昇を抑えるため、主軸外筒部に温度コントロールされた冷却油を循環させる構造を用いる場合がほとんどである。
【０００７】
この外筒冷却によって軸受の外輪は温度上昇が抑えられるが、冷却部と直接接触していない軸受内輪の温度上昇は抑えることができず、その結果、軸受の内外輪温度差（内輪温度＞外輪温度）が発生する。４列組合せ軸受の場合、この外筒冷却油の循環経路の中央部に位置し、最も冷却効果が得られるのが２列目、３列目の軸受であるので、１列目、４列目の軸受に比べて、さらに内外輪温度差が大きくなる傾向になる。内外輪温度差が発生すると、軸受の内部すきまが小さくなり、内部予圧が増大して転がり接触部のＰＶ値が上昇し、焼付きに進行する。
【０００８】
加えて、高速回転時においては、玉の遠心力作用も付加されて、さらに内部予圧が増大し焼付きに対するリスクが高くなる。
【０００９】
高速切削回転時においては、使用工具径も小さく切削力によって発生する加工荷重は大きくないので、軸受に加わる荷重は、外部荷重ではなく上述の要因によって発生する内部荷重（内部予圧荷重）が大勢を占める。以上のことから、例えば、４列の多列組合せ軸受で構成される高速主軸での軸受の焼付き不具合は、２，３列目で発生するのがほとんどである。
【００１０】
多列組合せ軸受の内側軸受の発熱を抑え、軸受間での温度を下げる方法としては、内側軸受のみぞ曲率を外側軸受のものより大きくするもの（例えば、特許文献１参照。）や、内側軸受の外径寸法を外側軸受のものより小さくするもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２９９７６１号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の多列玉軸受では、実際の効果がどれくらいあるのか明確に記載されていない。また、軸受のみぞ曲率を変えているのみなので、現品の見分けがつきづらく、製造過程や客先組立現場で、組合せ間違いを犯す可能性がある。また、特許文献２に記載の多列アンギュラ玉軸受では、外輪とハウジング間のすきまを大きくすると、主軸剛性（ラジアル方向及びモーメント方向）が低下する。本来なら、全ての軸受で切削時の荷重や加工に伴う振動荷重を受けるはずが、この場合には受けられなくなりフレッチングなどの不具合が生じやすい。
【００１３】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内側軸受の焼付き不具合を生じさせず、安定した高速回転を達成できる多列組合せアンギュラ玉軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  ４個以上のアンギュラ玉軸受を軸方向に配列してなり、工作機械主軸を支持する偶数列の多列組合せアンギュラ玉軸受において、
前記主軸のハウジングの外周面と、該ハウジングに外嵌されるカバーとの間には、冷却路が形成されており、
前記アンギュラ玉軸受の各外輪は前記主軸のハウジングに内嵌され、
軸方向内側に配置される前記アンギュラ玉軸受の玉ピッチ円径が軸方向外側に配置される前記アンギュラ玉軸受の玉ピッチ円径よりも小さく、
前記軸方向内側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角は、前記軸方向外側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角よりも小さく、且つ、
前記軸方向外側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角を２０°以下、前記軸方向内側に配置される前記アンギュラ玉軸受の接触角を１５°以上とし、
軸方向外側から数えて同じ位置の前記アンギュラ玉軸受は、前記接触角及び前記玉ピッチ円径を同一とし、
少なくとも前記軸方向内側に配置されるアンギュラ玉軸受の玉は、セラミック材料からなることを特徴とする多列組合せアンギュラ玉軸受。
（２）  モータビルトイン主軸に適用されることを特徴とする請求項１に記載の多列組合せアンギュラ玉軸受。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の多列組合せアンギュラ玉軸受によれば、軸方向内側に配置されるアンギュラ玉軸受（以下、「内側軸受」とも称す。）の玉ピッチ円径が軸方向外側に配置されるアンギュラ玉軸受（以下、「外側軸受」とも称す。）の玉ピッチ円径よりも小さいので、軸受のｄｍｎ値が小さくなり、組合せ軸受の中心部の軸受発熱量が下がる。その結果、軸受全体の温度分布が均一となり、内側軸受で大きくなる内外輪温度差の発生も抑制され、内側軸受の高速回転時の内部予圧荷重の上昇を抑えることが可能となり、焼付きリスクを低減することができる。したがって、内側軸受の焼付きリスクを外側軸受と同程度として、熱的負荷バランスのとれた構成とすることができる。また、上記玉ピッチ円径の差により、軸受のモーメント剛性を向上することができる。
【００１６】
また、内側軸受の接触角は、外側軸受の接触角よりも小さいので、接触角を小さくするほど、スピン滑りやジャイロ滑りなど接触角をもつアンギュラ玉軸受において生じる滑りが小さくなり、さらに内側軸受の発熱量を抑え、外側軸受と内側軸受の発熱量差をつけて、軸受の耐焼付き性をより向上させることができる。さらに、上記接触角差により、軸受のモーメント剛性もより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の多列組合せアンギュラ玉軸受が前側軸受として適用された主軸装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る多列組合せアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図３】定位置予圧の付与方法について説明するための図である。
【図４】本発明の第１の変形例に係る多列組合せアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図５】本発明の第２の変形例に係る多列組合せアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図６】本発明の第３の変形例に係る多列組合せアンギュラ玉軸受の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る多列組合せアンギュラ玉軸受について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の多列組合せアンギュラ玉軸受が適用された主軸装置２０を示す。主軸装置２０は、モータビルトイン方式であり、その軸方向中心部には、中空状の回転軸２２が設けられ、回転軸２２の軸芯には、ドローバ２３が摺動自在に挿嵌されている。ドローバ２３には、工具Ｔが取り付けられた工具ホルダ２４が設けられており、ドローバ２３が皿ばね２７の力によって反工具側方向（図の右方向）に付勢されることで、工具ホルダ２４は、回転軸２２のテーパ面２８と嵌合する。この結果、回転軸２２には、工具Ｔがドローバ２３、工具ホルダ２４と共に一体に取り付けられる。
【００２０】
また、回転軸２２は、その工具側を支承する多列組合せアンギュラ玉軸受である前側軸受４０，５０，６０，７０と、反工具側を支承する図示しない後側軸受とによって、ハウジングＨに回転自在に支持されている。
【００２１】
前側軸受４０，５０，６０，７０と後側軸受間における回転軸２２の外周面には、ロータ３０が外嵌されている。また、ロータ３０の周囲に配置されるステータ３２は、ステータ３２に焼き嵌めされた冷却ジャケット３３をハウジングＨを構成する外筒２９に内嵌することで、外筒２９に固定される。従って、ロータ３０とステータ３２はモータを構成し、ステータ３２に電力を供給することでロータ３０に回転力を発生させ、回転軸２２を回転させる。
【００２２】
図２にも併せて示すように、前側軸受４０，５０，６０，７０は、外輪４１，５１，６１，７１と、内輪４２，５２，６２，７２と、接触角α１，α２，α３，α４を持って配置される転動体としての玉４３，５３，６３，７３と、玉４３，５３，６３，７３を略等間隔で保持する保持器４４，５４，６４，７４と、をそれぞれ有するアンギュラ玉軸受であり、工具側から数えて１列目・２列目の前側軸受４０，５０と、３列目・４列目の前側軸受６０，７０が背面組み合わせとなるように配置された状態で、定位置予圧が付与されている。なお、定位置予圧とは、組合せ軸受に予圧を付与する方法であり、図３に示すように、背面組合せの場合には、組み合わさった端面間に適切なすきま（Δａ）を設定し、軸受を軸に外嵌し、軸受ナット等を用いて軸方向に締め付け、該すきま（Δａを０にする）を密着させることで、該すきまに対応した予圧を軸受に付与することができる。
【００２３】
前側軸受４０，５０，６０，７０の外輪４１，５１，６１，７１は、外筒２９に固定された前側軸受ハウジング３１に内嵌されており、且つ前側軸受ハウジング３１にボルト締結された前側軸受外輪押え３８によって複数の外輪間座３５を介して前側軸受ハウジング３１に対し軸方向に固定されている。また、前側軸受４０，５０，６０，７０の内輪４２，５２，６２，７２は、回転軸２２に外嵌されており、且つ回転軸２２に締結されたナット３９によって複数の内輪間座３６を介して回転軸２２に対し軸方向に固定されている。
なお、図２は、外輪間座３５及び内輪間座３６を省略して示しているが、本発明の多列組合せアンギュラ玉軸受は、間座を有する構成、間座を有しない構成のいずれの場合も含むものとする。
【００２４】
また、前側軸受ハウジング３１の外周面と、前側軸受ハウジング３１に外嵌さえるカバー３４との間には、冷却路が形成されており、冷媒を循環させることで各前側軸受４０，５０，６０，７０を冷却する。
【００２５】
ここで、前側軸受４０，５０，６０，７０のうち、工具側から２列目、３列目の軸方向内側の前側軸受（内側軸受）５０，６０の玉ピッチ円径ＰＣＤ２，ＰＣＤ３を１列目、４列目の軸方向外側の前側軸受（外側軸受）４０，７０のピッチ円径ＰＣＤ１，ＰＣＤ４より小さくしている（ＰＣＤ１，ＰＣＤ４＞ＰＣＤ２，ＰＣＤ３）。なお、本実施形態では、前側軸受４０，５０，６０，７０の各接触角α１，α２，α３，α４を同一としているので、外側軸受４０，７０の玉ピッチ円径ＰＣＤ１，ＰＣＤ４を同一とし、内側軸受５０，６０の玉ピッチ円径ＰＣＤ２，ＰＣＤ３を同一とし（即ち、ＰＣＤ１＝ＰＣＤ４＞ＰＣＤ２＝ＰＣＤ３）、１列目と４列目の外側軸受４０，７０、及び２列目と３列目の内側軸受５０，６０をそれぞれ共用することができる。
【００２６】
このように構成することで、内側軸受５０，６０のｄｍｎ値が外側軸受４０，７０のｄｍｎ値より小さくなり、組合せ軸受の中心部の軸受発熱量が下がる。その結果、軸受全体の温度分布が均一となり、内側軸受５０，６０で大きくなる内外輪温度差の発生も抑制され、内側軸受５０，６０の高速回転時の内部予圧荷重の上昇を抑えることが可能となり、焼付きリスクを低減することができる。したがって、内側軸受５０，６０の焼付きリスクを外側軸受４０，７０と同程度として、熱的負荷バランスのとれた構成とすることができる。また、上記玉ピッチ円径の差により、軸受のモーメント剛性を向上することができる。
【００２７】
なお、図２では、前側軸受４０，５０，６０，７０の各接触角α１，α２，α３，α４を同一（α１＝α２＝α３＝α４）としたが、図４に示すように、２列目、３列目の内側軸受５０，６０の接触角α２，α３が、１列目、４列目の外側軸受４０，７０の接触角α１，α４より小さくしてもよい（α１，α４＞α２，α３）。
【００２８】
これにより、スピン滑りやジャイロ滑りなど接触角をもつアンギュラ玉軸受において生じる滑りが小さくなり、さらに内側軸受の発熱量を抑え、外側軸受４０，７０と内側軸受５０，６０の発熱量差をつけて、軸受の耐焼付き性をより向上させることができる。さらに、上記接触角差により、軸受のモーメント剛性もより向上することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、４列の多列アンギュラ玉軸受について説明したが、本発明の多列アンギュラ玉軸受は、少なくとも３列以上であればよく、図５に示すように、６列の多列アンギュラ玉軸受であってもよいし、図６に示すように、３列の多列アンギュラ玉軸受であってもよい。
【００３０】
具体的に、図５に示す６列の多列アンギュラ玉軸受では、外側軸受４０，７０と内側軸受５０，６０との間に、外輪８１，９１、内輪８２，９２、玉８３，９３、保持器８４，９４をそれぞれ有する中間列のアンギュラ玉軸受８０，９０がそれぞれ配置される。この場合、各軸受の玉ピッチ円径は、外側軸受４０，７０の玉ピッチ円径＞中間列軸受８０，９０の玉ピッチ円径＞内側軸受５０，６０の玉ピッチ円径となる（ＰＣＤ１，ＰＣＤ４＞ＰＣＤ５，ＰＣＤ６＞ＰＣＤ２，ＰＣＤ３）。また、各軸受の接触角は、外側軸受４０，７０の接触角＞中間列軸受８０，９０の接触角＞内側軸受５０，６０の接触角となる（α１，α４＞α５，α６＞α２，α３）。
【００３１】
また、図６に示すように、外側軸受４０，７０の間に１列の内側軸受５０のみとした３列の多列アンギュラ玉軸受の場合、各軸受の玉ピッチ円径は、外側軸受４０，７０の玉ピッチ円径＞内側軸受５０の玉ピッチ円径となるようにすればよい（ＰＣＤ１，ＰＣＤ４＞ＰＣＤ２）。また、各軸受の接触角は、外側軸受４０，７０の接触角＞内側軸受５０の接触角となるようにすればよい（α１，α４＞α２）。
【００３２】
但し、偶数列の組合せ軸受の場合、軸方向外側から数えて同じ位置の軸受は、接触角を等しくすることが望ましい。例えば、図４に示す４列の組合せ軸受の場合、工具側から１列目と４列目の外側軸受４０，７０の接触角α１、α４、及び２列目と３列目の内側軸受５０，６０の接触角α２、α３を等しくすると、定位置予圧を付加した場合、個々の軸受の予圧による付加荷重Ｆａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４は、Ｆａ１＝Ｆａ４、Ｆａ２＝Ｆａ３、且つ、Ｆａ１＋Ｆａ２＝Ｆａ３＋Ｆａ４となる。従って、１列目と４列目、及び２列目と３列目は、それぞれ同じ予圧荷重となるので、予圧バランスをとることができる。
【００３３】
ここで、例えば、１列目：２０°、２列目：１６°、３列目：１６°、４列目：１８°のように接触角を違えると、３列目と４列目の軸受６０，７０の予圧による接触面圧（特に３列目）が、１列目と２列目の軸受４０，５０に比べ大きくなってしまうので、焼付きに対してはやや不利となる。しかし、逆に２列目の軸受５０の内外輪温度差が３列目の軸受６０より大きい場合など、２列目の軸受５０の焼付きを３列目の軸受６０より、あえて生じ難くする必要があれば、上記のように１列目と４列目の軸受４０，７０の接触角を変えてもよい。
【００３４】
また、奇数列の組合せ軸受の場合、背面組合せした際に軸方向中間部に位置する軸受と接触角が半径方向に対して反対方向に向く軸受は、軸方向外側から数えて同じ位置の軸受と比べて、接触角を大きくすることが好ましい。
【００３５】
例えば、図６に示す３列組合せ軸受の場合、工具側から１列目、２列目の軸受４０，５０の接触角α１、α２と、３列目の軸受７０の接触角α４とは、半径方向に対して反対方向に向くことになり、各列の軸受の予圧による付加荷重Ｆａ１，Ｆａ２，Ｆａ３は、Ｆａ１＋Ｆａ２＝Ｆａ３、且つ、Ｆａ３＞Ｆａ１＞Ｆａ２となり、３列目の軸受７０は、１列目と２列目の軸受４０，５０の予圧荷重を付加するので、予圧による接触面圧が高くなる。このため、３列目の軸受７０の接触角α４を、１列目の軸受４０の接触角α１より大きくすることで（α１＜α４、かつ、α１＞α２）、３列目の軸受７０の予圧荷重による接触面圧の上昇を抑えることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【００３７】
また、本発明は、モータビルトイン主軸のような高速主軸において、特に効果を発揮できるが、それに限定されるものでなく、低速主軸の他、ベルト駆動、歯車駆動、モータ直結駆動などでも予圧荷重を大きく設定するなどして、軸受の発熱による温度上昇が高い場合にも効果があり適用可能である。
【００３８】
さらに、転動体は、鉄だけでなく、軽量のセラミック（例えば、窒化けい素など）材料を用いることで高速回転時の遠心力による予圧増大が抑制でき、さらに、耐焼付性を向上させることができる。この場合、全ての列の転動体をセラミック材料にしてもよいし、あるいは、内側軸受の耐焼付性をより向上させるために内側軸受のみセラミック材料としてもよい。さらには、外側軸受の玉ピッチ円径をより大きくしたり、接触角を大きくするなどして、外側軸受の焼付きリスクが高くなる場合において、外側軸受のみセラミック材料を使用してもよい。
【００３９】
潤滑条件も、グリース潤滑に限定されるものでなく、オイルエア潤滑、オイルミスト潤滑、アンダーレース潤滑、ジェット潤滑などいずれの潤滑法を適用してもよい。
また、軸受の組合せ方法としては、背面組合せのほかに、正面組合せ（接触角が逆ハの字方向の組合せ）としてもよい。
【００４０】
加えて、単列軸受の多列組合せ軸受に限らず、例えば、図２及び図４において、１列目と２列目、及び３列目と４列目をそれぞれ一体形とした複列玉軸受を背面組合せや正面組合せとしてもよいし、図５において、１列目、２列目、３列目、及び４列目、５列目、６列目をそれぞれ一体形とした複列玉軸受を背面組合せや正面組合せとしてもよい。
【実施例】
【００４１】
（試験１）
ここで、本実施形態（図２及び図４の組合せ軸受）に示す考案品Ａ〜Ｃと、従来品を用いて、各種軸受特性を比較した。軸受寸法、試験条件については、表１と合わせて、以下に列挙する。なお、考案品Ａ〜Ｃにおいて、１列目と４列目、及び２列目と３列目は同じ仕様の軸受であり、４列組合せにおいて、左右対称の配列構造としている。
【００４２】
＜軸受寸法（従来品・考案品の共通仕様部分）＞
・内径：φ１００ｍｍ
・外径：φ１５０ｍｍ
・幅：２４ｍｍ
・玉径：１１．１１２ｍｍ
・組合せ：４列背面組合せアンギュラ玉軸受
＜試験条件＞
・  回転数：６，０００ｍｉｎ−１
・  予圧すきま：−１７μｍ
・  潤滑：グリース潤滑
【００４３】
【表１】
2014059060.tif 000003
【００４４】
表１より、従来品を１００とした場合、考案品は２・３列目の発熱比率が約８０％以下（２０〜２３％低下）に下がる。しかも、総発熱量の増加は、２％に満たない結果である。ここで、２％の増加は、外側軸受の玉ピッチ円径や接触角を従来品より若干大きくしたことによるものであるが、増加率は小さいので、軸受全体として温度特性に及ぼす影響は小さい。
この計算結果からわかるように、本考案の採用により２・３列目の軸受内部温度は、従来品に比べて下がり、内外輪温度差も小さくなり内部予圧の増加が抑制され焼付きが生じ難くなる。
【００４５】
また、外側軸受と内側軸受の接触角差を大きくするに伴い、外側軸受と内側軸受の発熱比の減少率が変化している。つまり、外側軸受と内側軸受の接触角差を大きくしすぎると、逆に、外側軸受の発熱量が過度に増加すると共に、両者の発熱差量が大きくなりすぎ、焼付きリスクが内側軸受と外側軸受で逆転することになる。したがって、それぞれの列の接触角は、最小（内側軸受）で１５°以上、最大（外側軸受）で２０°以下がよい。主軸の軸受配置や組合せ列数、モータの容量、外筒冷却の効率等、主軸の高速特性（焼付きの発生頻度やリスク）に合わせて、適正な角度差を選べばよい。
【００４６】
（試験２）
次に、上記と同様の軸受寸法の考案品Ａ〜Ｃ、及び従来品を用いて、以下の試験条件にて軸受モーメント剛性を比較した。
【００４７】
＜試験条件＞
・  予圧すきま：−１７μｍ
・  傾き角度：３０”（秒）
【００４８】
【表２】
2014059060.tif 000004
【００４９】
表２の計算結果から、本考案品の付随的な効果として軸受モーメント剛性の向上が図れたことがわかる。特に、考案品Ｃの場合、従来品に比べて約１０％のモーメント剛性の向上が期待できる。主軸のラジアル方向の曲げ剛性は、軸受剛性以外に軸自身の曲げ剛性との組合せで決定される。軸受のモーメント剛性の向上により、軸自身の曲がりも少なくなるので実際の主軸の曲げ剛性としては、本計算結果以上にその効果が期待できる。
【００５０】
（試験３）
次に、上記と同様の軸受寸法の考案品Ａ〜Ｃ、及び従来品を用いて、以下の試験条件にて軸受アキシャル剛性を比較した。
【００５１】
＜試験条件＞
・  予圧すきま：−３１μｍ
・  外部アキシャル荷重：３０００Ｎ
【００５２】
【表３】
2014059060.tif 000005
【００５３】
表３の計算結果から、本考案品のさらなる付随的な効果として軸受アキシャル剛性が増加することがわかる。特に、考案品Ｃの場合、従来品に比べて約８％増加する。
【００５４】
（試験４）
さらに、以下の試験条件にて、アキシャル荷重負荷時の１列目、２列目の軸受の荷重分担率、及び１列目に対する２列目の接触面圧比を比較した。
【００５５】
＜試験条件＞
・  予圧すきま：−１７μｍ
・  外部アキシャル荷重：３０００Ｎ
【００５６】
【表４】
2014059060.tif 000006
【００５７】
【表５】
2014059060.tif 000007
【００５８】
表４に示す計算結果から、アキシャル荷重を負荷した場合、負荷側である１・２列目において、接触角が大きい１列目の方が荷重分担が増える作用がある。つまり、高速回転でアキシャル方向の外部荷重を負荷した場合、内側軸受である２列目の負荷荷重を小さくでき、この点でも内側軸受が焼付きなどの損傷を受けづらくなることがわかる。
【００５９】
また、表５に示す計算結果から、本考案品は、従来品に比べ、１列目に対する２列目軸受の内外輪溝と玉間の接触面圧の比が低下しているのがわかる。本考案品の低下の度合いは、従来品に比べ、わずか２〜５％程度と見受けられるが、焼付き発生の有無は、転がり接触部でＰＶ値が増加し、局部発熱大となり、油膜が切れるか否かの境界点、いわゆるクリティカルポイントを越えるかどうかで決まる。
【００６０】
主軸用高速軸受の予圧は、主軸軸受剛性をできるだけ大きくする必要があり、このクリティカルポイント近傍に設定されるため、わずかでも接触面圧を下げた方が焼付きが発生し難くなるので、この接触面圧の減少は効果として大きい。
【符号の説明】
【００６１】
２０  主軸装置
２２  回転軸
３０  ロータ
３２  ステータ
４０，５０，６０，７０，８０，９０  前側軸受（多列組合せアンギュラ玉軸受）
α１、α２、α３、α４、α５、α６  接触角
ＰＣＤ１，ＰＣＤ２，ＰＣＤ３，ＰＣＤ４、ＰＣＤ５，ＰＣＤ６  玉ピッチ円径
Ｈ  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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