(57)【要約】【課題】  組込み時の全体の予圧量を変えることなく、運転時の内側２列の軸受の予圧過大を回避できるアンギュラ玉軸受装置を提供する。【解決手段】  このアンギュラ玉軸受装置４は４列の軸受４Ａ〜４Ｄを並べたものであって、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃ同士を背面合わせとし、外側２列の軸受４Ａ，４Ｄは隣合う内側の軸受４Ｂ，４Ｃと接触角が同じ方向となるように配列する。内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃの予圧量を、外側２列の軸受４Ａ，４Ｄの予圧量よりも小さく設定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４列の軸受を並べたアンギュラ玉軸受装置において、内側２列の軸受の予圧量を外側２列の軸受の予圧量と異なった設定としたアンギュラ玉軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、内側２列の軸受同士が背面合わせであり、外側２列の軸受は隣合う内側の軸受と接触角が同じ方向であるアンギュラ玉軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、内側２列の軸受の予圧量を、外側２列の軸受の予圧量よりも小さく設定したアンギュラ玉軸受装置。
【請求項４】
請求項３において、軸受の予圧設定を、軸受軌道輪の幅面を研磨加工して行ったアンギュラ玉軸受装置。
【請求項５】
請求項３において、軸受の予圧設定を、軸受と共に配列される間座の幅面を研磨加工して行ったアンギュラ玉軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械主軸の支持や一般産業機械に用いられるアンギュラ玉軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工作機械主軸の支持に用いられる多列のアンギュラ玉軸受では、主軸回転精度および剛性を得るために予圧を与えた状態で使用される。主軸軸受の配列としては、図６（Ａ）のような通常の背面合わせ、つまりＤＢセット（２列）とする場合のほかに、主軸剛性をより高めるために図６（Ｂ）のようなＤＴＢＴセット（４列）とする場合が多い。なお、図６（Ａ）では、両軸受２４Ａ，２４Ｂ間に間座２７，２８を設けた例を示している。
【０００３】
例えばＤＢセット（２列）で使用されるアンギュラ玉軸受に予圧を与える場合、図７（Ａ）のように背面合わせに配置される組込み初期状態の両軸受２４Ａ，２４Ｂにおける内外輪２５，２６の背面側の幅面について、内輪２５の幅面が外輪２６の幅面に対して若干軸方向に後退する平面差Δｇを設ける。これにより、両内輪２５の幅面間に所定のセットアキシアル隙間δを設け、このセットアキシアル隙間δが図７（Ｂ）のように無くなるまで両内輪２５を図６（Ａ）の場合のようなナット７等で締め切ることにより、所定の組込み時予圧量が与えられる。
図７では両軸受２４Ａ，２４Ｂ間に間座を介在させない場合を示したが、図６（Ａ）のように両軸受２４Ａ，２４Ｂ間に間座２７，２８が有る場合には、図８のようにして予圧が与えられる。すなわち、組込み初期状態において、一方の軸受２４Ａにおける背面側の内輪幅面と、これに対面する内輪間座２７の幅面との間に所定のセットアキシアル隙間δを設け、このセットアキシアル隙間δが図８（Ｂ）のように無くなるまで両内輪２５をナット等で締め切ることにより，所定の組込み時予圧量が与えられる。
【０００４】
また、図６（Ｂ）のようなＤＴＢＴセット（４列）で使用されるアンギュラ玉軸受に予圧を与える場合、組込み初期状態において図９のように隣接する２列の軸受２４Ａ，２４Ｂ間で、両軸受２４Ａ，２４Ｂの外輪２６間の隙間および内輪２５間の隙間を同じ値Ａとする。他の隣接する２列の軸受２４Ｃ，２４Ｄ間でも、両軸受２４Ｃ，２４Ｄの外輪２６間の隙間および内輪２５間の隙間を同じ値Ｂとする。また、内側の隣接する２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃ間での内輪２５間の隙間（セットアキシアル隙間）を図７のＤＢセットの場合と同じδとし、そのセットアキシアル隙間δが無くなるまで内輪２５を締め切ると、ＤＢセットの２倍の予圧量が得られる。すなわち、この場合、組込み初期状態において、外側２列の軸受２４Ａ，２４Ｄ間で図１０（Ａ）のように両内輪２５間のセットアキシアル隙間がδとなると共に、内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃ間でも図１０（Ｂ）のように両内輪２５間のセットアキシアル隙間がδとなるので、ＤＢセットでの予圧量をＦとすると、このＤＴＢＴセットでは予圧量は２Ｆとなる。
【０００５】
なお、一対の組み合わせアンギュラ玉軸受を用いて工作機械主軸を支持する場合に、内側列の軸受の外輪と固定ハウジングの内周面との隙間を、外側列の軸受の外輪と固定ハウジングの内周面との隙間より大きくする（一方を最小限隙間とし、他方を大きくする）ことで、主軸の予圧過大防止を図ったものも提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３４６８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６（Ｂ）に示すＤＴＢＴセットでは、ＤＢセットに比較して内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃの放熱条件が悪くなることから、図１１のように内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃに熱がこもり易く、運転中の軸受温度が外側２列の軸受２４Ａ，２４Ｄに比較して高くなってしまう。このことは、運転時に内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃで予圧量が高くなり、外側２列の軸受２４Ａ，２４Ｄよりも余計な負荷が掛かっているということでもある。このような負荷のアンバランスは、内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃの負担を大きくし予圧過大となり、最悪時には内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃのみが焼付きに至る危険がある。なお図１１において、横軸の数値は図６（Ｂ）における主軸３の左側からの軸受番号を示す。また、同図の棒グラフにおける白抜き部分は外輪２６の温度上昇値を示し、ハッチング部分は内外輪温度差を示す。
【０００７】
上記特許文献１に示されるものは、主軸の予圧過大の防止効果が得られるが、固定ハウジングの内周面と軸受外輪との隙間につき、内側列と外側列とで差を持たせるためには、固定ハウジングの内周面の加工が複雑なものになるという問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、組込み時の全体の予圧量を変えることなく、運転時の内側２列の軸受の予圧過大を回避できるアンギュラ玉軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のアンギュラ玉軸受装置は、４列の軸受を並べたアンギュラ玉軸受装置において、内側２列の軸受の予圧量を、外側２列の軸受の予圧量と異なった設定としたものである。前記内側２列の軸受同士が背面合わせであり、外側２列の軸受は隣合う内側の軸受と接触角が同じ方向であっても良い。
この構成において、内側２列の軸受の予圧量を、外側２列の軸受の予圧量よりも小さく設定しても良い。これにより、温度上昇の生じ易い内側２列の軸受の初期の負荷が軽減されることになり、運転時の４列の軸受の温度上昇が均一化される。そのため、組込み時の全体の予圧量を変えることなく、したがって、軸の支持剛性を低下させることなく、運転時に内側２列の軸受が過大予圧となることを回避でき、予圧量を全列にわたって均一化できる。
【００１０】
この発明において、軸受の予圧設定を、軸受軌道輪の幅面を研磨加工して行っても良い。軌道面の幅面の研磨加工によると、予圧調整の作業性が良い。
【００１１】
この発明において、軸受の予圧設定を、軸受と共に配列される間座の幅面を研磨加工して行っても良い。間座の幅面の研磨加工であると、予圧調整の作業性がより一層容易であり、ユーザにおいても容易に対応できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のアンギュラ玉軸受装置は、４列の軸受を並べたアンギュラ玉軸受装置において、内側２列の軸受の予圧量を外側２列の軸受の予圧量と異なった設定としたため、組込み時の全体の予圧量を変えることなく、運転時における内側２列の軸受の温度上昇による予圧過大を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１はこの実施形態のアンギュラ玉軸受装置が用いられる主軸装置の部分断面図を示す。この主軸装置１は、固定ハウジング２内において、主軸３の前端側を４列の軸受４Ａ〜４Ｄを並べたアンギュラ玉軸受装置４で支持し、主軸３の後端側を図示しない単列のアンギュラ玉軸受で回転自在に支持したものである。主軸３はモータで回転駆動される。アンギュラ玉軸受装置４の各列の軸受４Ａ〜４Ｄの回転側軌道輪である内輪５は、内輪固定ナット７により、主軸３の段部３ａとの間で締め付け固定される。各列の軸受４Ａ〜４Ｄの固定側軌道輪である外輪６は、外輪押え蓋８により固定ハウジング２内にその段部２ａとの間で位置決め固定される。これにより前記各列の軸受４Ａ〜４Ｄには定位置予圧が与えられる。
【００１４】
アンギュラ玉軸受装置４は、４列のアンギュラ玉軸受４Ａ〜４Ｄが軸方向にＤＴＢＴセットされたものである。すなわち、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃは互いに背面合わせとなるＤＢセットとされ、また一方の内側軸受４Ｂに隣接する軸方向外側の軸受４Ａは軸受４Ｂと接触角が同じ方向となるように配列され、他方の内側軸受４Ｃに隣接する軸方向外側の軸受４Ｄは軸受４Ｃと接触角が同じ方向となるように配列されている。
【００１５】
このアンギュラ玉軸受装置４では、図２に示す組込みの初期状態において、隣接する２列の軸受４Ａ，４Ｂにおける両外輪６間の隙間をＡとすると、これら２列の軸受４Ａ，４Ｂにおける両内輪５間の隙間はＡ＋αに設定される。また、隣接する他の２列の軸受４Ｃ，４Ｄにおける両外輪６間の隙間をＢとすると、これら２列の軸受４Ｃ，４Ｄにおける両内輪５間はＢ＋βに設定される。内側２列の軸受４Ｃ，４Ｂにおける両内輪５間の隙間（セットアキシアル隙間）はＹに設定される。
【００１６】
つまり、このアンギュラ玉軸受装置４における外側２列の軸受４Ａ，４Ｄのセットアキシアル隙間Ｘ（図３（Ａ））は、
Ｘ＝α＋β
に設定され、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃのセットアキシアル隙間（図３（Ｂ））はＹに設定される。すなわち、外側２列の軸受４Ａ，４Ｄのセットアキシアル隙間Ｘに比べて、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃのセットアキシアル隙間Ｙは小さく（Ｙ＜Ｘ）設定される。
【００１７】
この組込み初期状態から、図１の内輪固定ナット７により前記セットアキシアル隙間Ｘ，Ｙが無くなるまで各列の軸受内輪７を締め切ることで予圧を与える。この場合、上記したように内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃのセットアキシアル隙間Ｙは、外側２列の軸受４Ａ，４Ｄのセットアキシアル隙間Ｘより小さく設定されているので、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃに設定される予圧量Ｈは外側２列の軸受４Ａ，４Ｄの予圧量Ｇより小さく（Ｈ＜Ｇ）なるように調整される。
【００１８】
その結果、このアンギュラ玉軸受装置４では、温度上昇の生じ易い内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃの初期の負荷が軽減されて、運転時の４列の軸受４Ａ〜４Ｄの温度上昇が均一化される。そのため、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃが過大予圧となるのを回避でき、予圧量を全列にわたって均一化できる。
【００１９】
なお、図９および図１０に示す従来例では、外側２列の軸受２４Ａ，２４Ｄのセットアキシアル隙間と、内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃのセットアキシャル隙間とを同じ値δとしているので、外側２列の軸受２４Ａ，２４Ｄに発生する予圧量Ｆと、内側２列の軸受２４Ｂ，２４Ｃに発生する同じ予圧量Ｆを合わせた２Ｆの予圧量が発生する。
これに対して、この実施形態のアンギュラ玉軸受装置４においては、外側２列の軸受４Ａ，４Ｄのセットアキシアル隙間Ｘおよび内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃのセットアキシアル隙間Ｙを、Ｙ＜δ＜Ｘとなるように設定する。これにより、外側２列の軸受４Ａ，４Ｄの予圧量Ｇと、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃの予圧量Ｈを合わせた予圧量を従来例の場合と同じ２Ｆ（＝Ｇ＋Ｈ，Ｈ＜Ｇ）にする。
このように、組込み時の全体の予圧量を得えることなく、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃにつき、予圧量を小さくして初期の負荷を減らすことにより、主軸３の剛性を低下させることなく、運転時の予圧量のアンバランスを解消することができる。
【００２０】
数値例で示すと、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃと外側２列の軸受４Ａ，４Ｄとでセットアキシアル隙間を同じとした場合の組込み後の予圧量が４０ｋｇｆであったとするとき、この実施形態のアンギュラ玉軸受装置４では、軸受幅面を研磨加工することで内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃの予圧量を１０ｋｇｆに、外側２列の軸受４Ａ，４Ｄの予圧量を３０ｋｇｆに変更する。このように、総和の予圧量４０ｋｇｆを変えることなく、内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃの初期の負荷を減らすことにより、運転時の全列の軸受４Ａ〜４Ｄの温度勾配を均一化でき、同時に全列の軸受４Ａ〜４Ｄへの負荷も均一化されて内側２列の軸受４Ｂ，４Ｃの予圧過大を回避できる。
また、前記セットアキシアル隙間Ｘ，Ｙは、軸受幅面を研磨加工することにより調整できるので調整の作業性が良い。
【００２１】
図４および図５は、この発明の他の実施形態を示す。図４はこの実施形態のアンギュラ玉軸受装置が用いられる主軸装置の部分断面図を示す。この主軸装置１Ａは、先の実施形態における図１の主軸装置１において、アンギュラ玉軸受装置４を、間座１７，１８を有するアンギュラ玉軸受装置１４に置き換えたものである。すなわち、このアンギュラ玉軸受装置１４は、ＤＴＢＴセットとされた４列の各軸受１４Ａ〜１４Ｄの各内輪１５間、および各外輪１６間に間座１７，１８を介在させたものである。
【００２２】
このアンギュラ玉軸受装置１４におけるセットアキシアル隙間の調整では、図５に示すように、隣接する２列の軸受１４Ａ，１４Ｂの間においては、軸受１４Ａの外輪１６の幅面と、これに対向する外輪間座１８の幅面との間の隙間をＡとし、軸受１４Ａの内輪１５の幅面と、これに対向する内輪間座１７の幅面との間の隙間をＡ＋αとする。また、隣接する他の２列の軸受１４Ｃ，１４Ｄの間においては、軸受１４Ｄの外輪１６の幅面と、これに対向する外輪間座１８の幅面との間の隙間をＢとし、軸受１４Ｄの内輪１５の幅面と、これに対向する内輪間座１７の幅面との間の隙間をＢ＋βとする。内側２列の軸受１４Ｂ，１４Ｃの間においては、軸受１４Ｂの内輪１７の軸受１４Ｂ側に向く幅面と、これに対向する内輪間座１７の幅面との間の隙間（内側２列の軸受１４Ｂ，１４Ｃのセットアキシアル隙間）をＹとする。外側２列の軸受１４Ａ，１４Ｄのセットアキシアル隙間Ｘはα＋βとなる。
【００２３】
このようにセットアキシアル隙間Ｘ，Ｙを調整した組込み初期状態から、前記セットアキシアル隙間Ｘ，Ｙが無くなるまで各列の軸受内輪１７を締め切ることで予圧を与える。この場合も、内側２列の軸受１４Ｂ，１４Ｃのセットアキシアル隙間Ｙは、外側２列の軸受１４Ａ，１４Ｄのセットアキシアル隙間Ｘより小さく設定されているので、内側２列の軸受１４Ｂ，１４Ｃに設定される予圧量Ｈは外側２列の軸受１４Ａ，１４Ｄの予圧量Ｇより小さく（Ｈ＜Ｇ）なるように調整される。
【００２４】
その結果、このアンギュラ玉軸受装置１４では、運転時の４列の軸受１４Ａ〜１４Ｄの温度上昇が均一化され、内側２列の軸受１４Ｂ，１４Ｃが過大予圧となるのを回避でき、予圧量を全列にわたって均一化できる。この場合も、組込み時の全体の予圧量を変えることなく、運転時の内側２列の軸受の予圧過大を回避できる。
【００２５】
この実施形態の場合、上記セットアキシアル隙間Ｘ，Ｙは、軸受１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｄの内外輪１５，１６の幅面や内輪間座１７および外輪間座１８の幅面を研磨加工することにより調整できるので、調整の作業性が良く、ユーザにおいても容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるアンギュラ玉軸受装置を備えた工作機械主軸の部分断面図である。
【図２】同アンギュラ玉軸受におけるセットアキシアル隙間の調整説明図である。
【図３】（Ａ）同アンギュラ玉軸受における外側２列の軸受間のセットアキシアル隙間の説明図、（Ｂ）は内側２列の軸受間のセットアキシアル隙間の説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかるアンギュラ玉軸受装置を備えた工作機械主軸の部分断面図である。
【図５】同アンギュラ玉軸受におけるセットアキシアル隙間の調整説明図である。
【図６】（Ａ）は従来のＤＢセットのアンギュラ玉軸受を用いた工作機械主軸の部分断面図、（Ｂ）は従来のＤＴＢＴセットのアンギュラ玉軸受を用いた工作機械主軸の部分断面図である。
【図７】（Ａ）は従来の間座無しＤＢセットのアンギュラ玉軸受におけるセットアキシアル隙間の説明図、（Ｂ）はその予圧状態の断面図である。
【図８】（Ａ）は従来の間座有りＤＢセットのアンギュラ玉軸受におけるセットアキシアル隙間の説明図、（Ｂ）はその予圧状態の断面図である。
【図９】従来のＤＴＢＴセットのアンギュラ玉軸受におけるセットアキシアル隙間の調整説明図である。
【図１０】（Ａ）は同アンギュラ玉軸受における外側２列の軸受間のセットアキシアル隙間の説明図、（Ｂ）は内側２列の軸受間のセットアキシアル隙間の説明図である。
【図１１】従来のアンギュラ玉軸受装置における温度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
４，１４…アンギュラ玉軸受装置
４Ａ〜４Ｄ，１４Ａ〜１４Ｄ…軸受
５，１５…内輪
６，１６…外輪
１７…内輪間座
１８…外輪間座
Ｘ，Ｙ…セットアキシアル隙間
Ｇ，Ｈ…予圧量
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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