(57)【要約】【課題】  隙間形成部品からボールへの潤滑油の移動が安定して行え、軸受内に封入した潤滑剤だけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリーを達成できる転がり軸受を提供する。【解決手段】  内輪１、外輪２、およびこれら内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在し保持器４により保持された複数のボール３を有する転がり軸受に、潤滑剤溜り形成部品６と隙間成形部品７とを設ける。潤滑剤溜り形成部品６は、内部に潤滑剤溜り８が形成されていて、上記外輪２に接して設けられる。隙間成形部品７は、潤滑剤溜り８から外輪２の軌道面２ａの付近まで連通する隙間１４を、その軌道面２ａの形成された周面に沿って形成する部材であり、外輪２に設けられる。隙間形成部品７の先端部７ａの内径面７ａａの形状を球面状とする。【選択図】      図１
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【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し保持器により保持された複数のボールを有する転がり軸受において、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に接して設けられて内部に潤滑剤溜りを形成した潤滑剤溜り形成部品と、前記固定側軌道輪に設けられ前記潤滑剤溜りから固定側軌道輪の軌道面の付近まで連通する隙間を、その軌道面の形成された周面に沿って形成する隙間成形部品とを備え、前記隙間成形部品の先端部の内径面の形状を球面状とし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、前記転がり軸受がアンギュラ玉軸受である転がり軸受。
【請求項３】
請求項１において、軌道輪の軸方向の一方に潤滑剤溜り形成部品を配置し、他方に内輪と外輪間の空間を密封するシールを設けた転がり軸受。
【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、固定側軌道輪が外輪であり、この外輪の内径面に前記潤滑剤溜り形成部品を有する転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、潤滑剤溜り形成部品のボール側先端位置を、保持器の端部よりもボール側とした転がり軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記転がり軸受を工作機械の主軸の支持に用いた転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械主軸等の支持に用いられる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械主軸軸受の潤滑方法として、メンテナンスフリーで使用可能なグリース潤滑、搬送エアに潤滑オイルを混合してオイルをノズルより軸受内に噴射するエアオイル潤滑、軸受内に潤滑油を直接に噴射するジェット潤滑等の方法がある。最近の工作機械は、加工能率を上げるために、ますます高速化の傾向にあり、主軸軸受の潤滑も比較的安価で簡単に高速化が可能なエアオイル潤滑が多く用いられてきている。しかし、このエアオイル潤滑法は、付帯設備としてエアオイル供給装置が必要であることと、多量のエアを必要とすることから、コスト、騒音、省エネ、省資源の観点から問題がある。また、オイルの飛散によって環境を悪化させる問題もある。これらの問題点を回避するため、最近ではグリース潤滑による高速化が注目され始め、要望も多くなってきている。
【０００３】
グリース潤滑は、軸受組立時に封入されたグリースのみで潤滑するため、高速運転すると、軸受発熱によるグリースの劣化や、軌道面、特に内輪での油膜切れのため、早期焼き付きに至ってしまうことが考えられる。特に、ｄｎ値が１００万（軸受内径mm×回転数rpm ）を超えるような高速回転領域では、グリース寿命を保証するのは困難である。
【０００４】
グリース寿命を延長させる手段として、新しい提案も紹介されている。一つには、外輪軌道面部にグリース溜りを設けて高速長寿命を狙った提案（特許文献１）がある。またスピンドル外部に設けたグリース補強装置により、適宜軸受部に給脂して潤滑する提案（特許文献２）がある。
【特許文献１】特開平１１−１０８０６８号公報
【特許文献２】特開２０００−１１３９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記各提案例の技術は、エアオイル潤滑と同等の使用回転数（＞ｄｎ値１５０万）や、またメンテナンスフリーを考えると満足できるものではない。
このような課題を解消するものとして、本出願人は、潤滑剤溜り形成部品と、その潤滑剤溜りから外輪の軌道面付近まで連通する隙間を形成した隙間形成部品とを備えるものを提案した（特願２００３−４２４６１９号）。しかし、隙間成形部品の先端からボールまでの潤滑油の移動の安定性に、今一つ改良の余地がある。
【０００６】
この発明は、これらの課題を解消することを目的としたものであり、隙間形成部品からボールへの潤滑油の移動が安定して行え、高速化と長寿命化、メンテナンスフリーを達成できる転がり軸受を提供するものである。
【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し保持器により保持された複数のボールを有する転がり軸受において、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に接して設けられて内部に潤滑剤溜りを形成した潤滑剤溜り形成部品と、前記固定側軌道輪に設けられ前記潤滑剤溜りから固定側軌道輪の軌道面の付近まで連通する隙間を、その軌道面の形成された周面に沿って形成する隙間成形部品とを備え、前記隙間成形部品の先端部の内径面の形状を球面状としたものである。この球面は、例えばボールの転走軌跡に沿う球面とされる。転がり軸受は例えばアンギュラ玉軸受である。
【０００８】
この構成の転がり軸受は、軸受組立時に、潤滑剤溜りに潤滑剤、例えばグリースを充填して使用される。潤滑剤溜りに充填された潤滑剤中の潤滑油は、隙間成形部品の隙間内では、その隙間で生じる毛細管現象や、充填されたグリース等の潤滑剤内における毛細管現象等により隙間成形部品の先端まで至る。隙間成形部品の先端からボールへは、固定側軌道輪の軌道面に付着したグリース等の潤滑剤内の毛細管現象によりボールへ移動する。この場合に、移動距離が短い方が安定して潤滑油を供給することができる。この発明では隙間成形部品の先端部の内径面の形状を球面状としたため、隙間形成部品の先端部内径面とボールとの非接触状態を保つ距離を確保しながら、隙間形成部品の先端部内径面をボールに近づけることができる。そのため、潤滑剤溜りの潤滑油が隙間成形部品から安定して外輪軌道面に常に供給される。この安定した微量潤滑により、転がり軸受の高速化と長寿命化、メンテナンスフリーを達成できる。
隙間成形部品は、必ずしも全周に設けなくても良いが、全周に連続して設けることで、固定側軌道輪の軌道面に全周から上記の潤滑油供給が行え、潤滑性に優れたものとできる。潤滑剤溜りについても、全周に連続して設けた場合は、潤滑油補給の供給性に優れたものとなる。
【０００９】
この発明において、軌道輪の軸方向の一方に潤滑剤溜り形成部品を配置し、他方に内輪と外輪間の空間を密封するシールを設けても良い。他方にシールを設けたことで、軸受内からの潤滑剤の漏れが防止され、より一層の長寿命が得られる。
【００１０】
この発明において、固定側軌道輪が外輪であり、この外輪の内径面に前記潤滑剤溜り形成部品を有するものとしても良い。
潤滑剤溜り形成部品を外輪の内径面に配置することにより、潤滑剤溜りへ潤滑剤を充填した状態で、軸受をスピンドル装置等へ組み込むことができ、組込の作業性が向上する。
【００１１】
この発明において、潤滑剤溜り形成部品のボール側先端位置を、保持器の端部よりもボール側としても良い。保持器端部よりもボール側に潤滑剤溜り形成部品の先端を位置させることで、軌道面への給油効率が向上する。
【００１２】
この発明において、前記転がり軸受を工作機械の主軸の支持に用いても良い。
工作機械主軸は、加工効率向上のための高速回転と、加工精度確保のための軸受発熱防止と、稼働停止時間短縮による生産性向上等のために、メンテナンスフリーが強く望まれる。そのため、この発明の転がり軸受を用いることで、この発明における軸受内の潤滑剤溜りに充填した潤滑剤だけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリーを達成できるという利点が効果的に発揮される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の転がり軸受は、固定側軌道輪に接して設けられて内部に潤滑剤溜りを形成した潤滑剤溜り形成部品と、前記固定側軌道輪に設けられ前記潤滑剤溜りから固定側軌道輪の軌道面の付近まで連通する隙間を、その軌道面の形成された周面に沿って形成する隙間成形部品とを備え、前記隙間成形部品の先端部の内径面の形状を球面状としたため、隙間形成部品からボールへの潤滑油の移動が安定して行え、軸受内の潤滑剤溜りに充填した潤滑剤だけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリーを達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。図１において、この転がり軸受は、内輪１、外輪２、および内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数のボール３を有し、一端側に潤滑剤溜り形成部品６と、隙間成形部品７とを備える。複数のボール３は、保持器４に保持され、内外輪１，２間の軸受空間の他端はシール５によって密封されている。この転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、シール５は軸受背面側の端部に設けられ、潤滑剤溜り形成部品６および隙間成形部品７は軸受正面側に設けられる。軸受正面側では潤滑剤溜り形成部品６がシールを兼ねており、軸受正面側からの潤滑剤漏れが防止される。潤滑剤はここではグリースである。
【００１５】
潤滑剤溜り形成部品６は、内部に潤滑剤溜り８を形成したリング状の部品であり、外輪２の正面側の幅面に接して設けられる。潤滑剤溜り形成部品６の内径側には内輪位置決め間座２６が配置され、両者の間に微小な隙間が形成されている。
この例では、潤滑剤溜り形成部品６は、外輪２の正面側の幅面に接して設けられる外輪位置決め間座９と、この外輪位置決め間座９の内径面に嵌合される外向き溝形の潤滑剤溜り形成部品本体１０とからなる。外輪位置決め間座９と潤滑剤溜り形成部品本体１０とで挟まれる内部空間が潤滑剤溜り８とされる。
【００１６】
外輪位置決め間座９は、内径面における外輪２と反対側端に、潤滑剤溜り形成部品本体１０の側壁部１０ａの先端を嵌合させる係合用段差部９ａを有している。潤滑剤溜り形成部品本体１０は、潤滑剤溜り８に潤滑剤を充填した後に上記側壁部１０ａを外輪位置決め間座９の係合用段差部９ａに係合させ、この係合用段差部９ａの内径面の止め輪溝に止め輪（いずれも図示せず）を係合させることで、外輪位置決め間座９に対して軸方向に固定される。潤滑剤溜り形成部品本体１０における上記側壁部１０ａの外径面と、外輪位置決め間座９における係合用段差部９ａとの間、および外輪位置決め間座９とこれに接する外輪２との隣接部の内径面には、図示しないＯリング等の密封部品がそれぞれ設けられ、これにより潤滑剤の漏れ防止が図られる。
【００１７】
隙間成形部品７は、前記潤滑剤溜り８から外輪２の軌道面２ａの付近まで連通する隙間１４を、その軌道面２ａの形成された周面に沿って形成するリング状のものである。この隙間成形部品７は、潤滑剤溜り形成部品本体１０に一体に形成されている。すなわち、潤滑剤溜り形成部品１０の軸受隣接側の側壁部１０ｂにおける外径端部から一体に延ばされている。
【００１８】
図２に拡大して示すように、アンギュラ玉軸受では、正面側の外輪カウンターボア部の内径面２ｂが、ボール３の組込み性から幅面側を大径とするテーパ面とされている。上記隙間成形部品７は、このテーパ面２ｂに沿って隙間１４を形成するように、外輪軌道面２ａの付近まで延びている。隙間成形部品７のボール３側の先端位置は、保持器４の端部よりもボール３側となるようにされている。隙間成形部品７の先端部７ａの内径面７ａａの形状は、ボール３の転走軌跡に沿った球面状とされている。この内径面７ａａは、正確には球面ではなく、軸受軸心を含む任意の平面で断面した形状が、ボール３の外径面に沿う円弧状になる凹曲面形状とされている。
また、隙間成形部品７の先端部７ａの外径面７ａｂは、先端部７ａまでの部分７ｂの外径面７ｂａに比べて大径とされている。これにより、前記隙間１４のうち、隙間成形部品７の先端部７ａでの隙間１４ａの隙間幅は、先端部７ａまでの部分７ｂａでの隙間１４ｂの隙間幅より狭く設定されている。
【００１９】
上記構成の作用を説明する。軸受組立時に、潤滑剤溜り８には潤滑剤（グリース）を充填しておく。潤滑剤溜り８に充填された潤滑剤中の潤滑油は隙間成形部品７の途中（隙間１４ｂの部分）を経て先端部７ａに通油され、さらに隙間成形部品７の先端部７ａの幅の狭い隙間１４ｂでの毛細管現象により隙間成形部品７の出口に至る。
隙間成形部品７の先端からボール３へは、外輪２の軌道面２ａに付着したグリース等の潤滑剤内の毛細管現象によりボール３へ移動する。この場合に、移動距離が短い方が安定して潤滑油を供給することができる。この実施形態では、隙間成形部品７の先端部７ａの内径面７ａａの形状を、ボール３の転走軌跡に沿う球面状としたため、隙間形成部品７の内径面７ａａとボール３との非接触状態を保つ距離を確保しながら、隙間形成部品７の先端部内径面７ａａをボール３に近づけることができる。そのため、潤滑剤溜り８の潤滑油が隙間成形部品７から安定して外輪軌道面２ａに常に供給される。この安定した微量潤滑により、転がり軸受の高速化と長寿命化、メンテナンスフリーを達成できる。
また、隙間成形部品７のボール３側の先端位置が、保持器４の端部よりもボール３側とされているので、固定側軌道輪である外輪２の軌道面２ａへの給油効率が向上する。
【００２０】
図３は、上記実施形態の転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の例を示す。この工作機械用スピンドル装置では、上記転がり軸受の２個を、背面組み合わせとして用いている。２個の転がり軸受２３，２４は、ハウジング２２内で主軸２１の両端を回転自在に支持する。各転がり軸受２３，２４の内輪１は、内輪位置決め間座２６および内輪間座２７により位置決めされ、内輪固定ナット２９により主軸２１に締め付け固定されている。外輪２は、外輪位置決め間座９、外輪間座３０および外輪押え蓋３１，３２によりハウジング２２内に位置決め固定されている。ハウジング２２は、ハウジング内筒２２Ａとハウジング外筒２２Ｂとを嵌合させたものであり、その嵌合部に、冷却のための通油溝３３が設けられている。
【００２１】
主軸２１は、その前側の端部２１ａに工具またはワーク（図示せず）を着脱自在に取付けるチャック（図示せず）が設けられ、後ろ側の端部２１ｂは、モータ等の駆動源が回転伝達機構（図示せず）を介して連結される。モータは、ハウジング２２に内蔵しても良い。このスピンドル装置は、例えばマシニングセンタ、旋盤、フライス盤、研削盤等の各種の工作機械に適用できる。
【００２２】
この構成のスピンドル装置によると、この実施形態の転がり軸受２３，２４における高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化の作用が、効果的に発揮される。
【００２３】
図４は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の転がり軸受は、図１の実施形態において、潤滑剤溜り形成部品６の潤滑剤溜り８から隙間成形部品７の隙間１４ｂにわたって通油材１２を設置し、潤滑油溜り８から隙間成形部品７に対して潤滑剤中の潤滑油を導くようにしたものである。通油材１２として、例えばフェルト，紙，織布などを用いることができる。その他の構成は、図１の実施形態と同様である。
【００２４】
この実施形態では、潤滑剤溜り８に充填された潤滑剤中の潤滑油が通油材１２により隙間成形部品７の途中、つまり隙間１４ｂの部分まで十分通油されるので、外輪２の軌道面２ａへの給油効率がさらに向上する。
【００２５】
図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の転がり軸受は、図１の実施形態において、外輪２の内径面２ｅに潤滑剤溜り形成部品６Ａを配置することで、内外輪１，２間の軸受空間の内部に潤滑剤溜り８を形成している。この例では、図１の例における外輪位置決め間座９は潤滑剤溜り形成部品６Ａの構成部品とされず、図１の例における潤滑剤溜り形成部品本体１０に相当する単独の部品で潤滑剤溜り形成部品６Ａが構成されている。潤滑剤溜り形成部品６Ａは、外向き溝形の断面形状とされ、隙間成形部品７が一体に設けられている。その他の構成は、図１の実施形態と同様である。
【００２６】
この実施形態は、外輪２の軌道面２ａの中心から軸受背面側の幅面までの長さよりも、潤滑剤溜り形成部品６Ａの配置側である軸受正面側の幅面までの長さを長くし、この長くした部分の外輪内径面２ｅに、潤滑剤溜り形成部品６Ａを嵌合している。この場合に、内外輪１，２は同一幅寸法であり、規格寸法よりも幅寸法を片方へ大きくしており、その外輪２の幅寸法を増加した部分の内径面２ｅに、上記のように潤滑剤溜り形成部品６Ａを嵌合させている。
【００２７】
外輪２の軌道面２ａに続く内径面２ｂの部分は、図１に示すアンギュラ玉軸受と同じく、ボール３の組込性を考慮してテーパ面とされており、このテーパ面の内径面２ｂに続く円筒面状とした内径面２ｅに、潤滑剤溜り形成部品６Ａを嵌合している。この内径面２ｅと潤滑剤溜り形成部品６Ａとで挟まれる内部空間が、潤滑剤溜り８とされる。
潤滑剤溜り形成部品６Ａにおける側壁部６ｂの外径端部に隙間成形部品７が一体に形成され、この隙間成形部品７が外輪２の内径面２ｂに沿って軌道面２ａの近くまで延ばされて隙間１４が形成されること、およびその隙間の幅については、図１の実施形態の場合と同様である。
潤滑剤溜り形成部品６Ａの軸受外側の側壁部６ａは外輪内径面２ｅに形成された係合用段差部２ｆに係合させ、この係合用段差部２ｆの内径面の止め環溝に係合する止め環（いずれも図示せず）により軸方向に固定してある。
【００２８】
内輪１の幅寸法増加部分における内径面は、軌道面１ａに隣接する内径面１ｂの部分よりも段差を持って小径とした小径面部１ｃとされる。この小径面部１ｃ側に潤滑剤溜り形成部品６Ａの内径部を張り出させることで、潤滑剤溜り８を広く確保している。その他の構成は図１の転がり軸受の場合と同様である。
【００２９】
この実施形態では、潤滑剤溜り形成部品６Ａを外輪２の内径面２ｅに配置しているので、潤滑剤溜り８に潤滑剤を充填した状態で、この転がり軸受をスピンドル装置等へ組み込むことができる。そのため軸受組込の作業性が向上する。
【００３０】
なお、上記各実施形態では、潤滑剤溜り形成部品６，６Ａおよび隙間成形部品７を外輪２側に設けた場合につき説明したが、内輪１が固定側軌道輪となる場合は、内輪１に潤滑剤溜り形成部品６，６Ａおよび隙間成形部品７を設けるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる転がり軸受の部分断面図である。
【図２】同転がり軸受の一部の拡大断面図である。
【図３】同転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかる転がり軸受の部分断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態にかかる転がり軸受の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…内輪
２…外輪
１ａ，２ａ…軌道面
３…転動体
４…保持器
６，６Ａ…潤滑剤溜り形成部品
７…隙間成形部品
７ａ…隙間成形部品の先端部
７ａａ…先端部の内径面
８…潤滑剤溜り
１２…通油材
１４…隙間
【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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