(57)【要約】【課題】少量の潤滑剤を用いて転走面に効率よく潤滑剤を供給可能なアンギュラ玉軸受とし、いっそうの高速回転化、長寿命化および環境負荷低減性の使用要求に応えることの可能なアンギュラ玉軸受とする。【解決手段】アンギュラ玉軸受Ａの外輪２の内周面の軌道溝２ａの縁部を段溝状に切り欠いてグリースポケット２ｂ，２ｃを形成し、繊維材を接着固定して植毛層５を設ける。潤滑剤Ｒが、グリースポケット２ｂ、２ｃに固定されている植毛層５からなる潤滑剤保持体に含浸された状態で保持され、軌道溝１ａ，２ａに対して潤滑に所要な量の潤滑剤Ｒが供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の玉と、この玉を保持する保持器とを備え、軸受内空間に潤滑油または潤滑グリースからなる潤滑剤が供給または封入されるアンギュラ玉軸受であって、
前記外輪の内周面の軌道溝の縁部を段溝状に切り欠いてグリースポケットを形成し、このグリースポケットに繊維材または多孔質材からなる潤滑剤保持体を固定して設けたアンギュラ玉軸受。
【請求項２】
前記グリースポケットが、前記外輪の内周面の軌道溝の両肩部に形成されている請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。
【請求項３】
前記外輪の内周面の軌道溝の両肩部に形成されているグリースポケットのうち、内・外輪と玉との接触点を結ぶ直線から遠い一側の肩部に形成されているグリースポケットが、前記直線から近い他側の肩部に形成されているグリースポケットに比べて大面積のグリースポケットである請求項２に記載のアンギュラ玉軸受。
【請求項４】
前記一側の肩部に形成されているグリースポケットが、前記他側のグリースポケットに比べて深く切り欠かれたグリースポケットであり、かつ対応する潤滑剤保持体の厚さが、前記他側のグリースポケットに設けた潤滑剤保持体の厚さに比べて厚い請求項３に記載のアンギュラ玉軸受。
【請求項５】
前記アンギュラ玉軸受が、軸受空間の軸方向の両端を密封するシール部材を備えたものである請求項１〜４のいずれかに記載のアンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸などの支持に用いられるアンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受の中でもアンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重と比較的大きなアキシャル荷重とからなる合成荷重を受け止めることができることから、工作機械、医療機器、建設機械、農業機械など、重負荷下で、その加重方向がさまざまである使用条件でも高速回転することが必要とされる用途に適した軸受である。
【０００３】
工作機械の主軸を支持するアンギュラ玉軸受には、安定して高速回転することが加工能率を上げるために要求され、その潤滑には、潤滑油を外部から供給するオイルミスト潤滑やエアオイル潤滑、軸受内部にグリースを封入するグリース潤滑などが採用されている。
【０００４】
このような条件で使用されるアンギュラ玉軸受について、本願の出願人は、高遠心力が負荷された状態でグリースが軸受外に流出せず、かつ軸受潤滑に必要な油量が長期間安定して供給され、高速で摺接する軌道面に対して潤滑に所要の厚さの油膜を形成するように、所定の組成からなる潤滑グリースを使用することを提案している（特許文献１）。
【０００５】
このような潤滑グリースは、４０℃における動粘度が１５〜３０ｍｍ2/secである基油に、所定のウレア系増ちょう剤を３重量％以上９重量％未満配合したものであり、少量のグリース封入量であっても、このグリースを封入した転がり軸受の耐荷重性を保ちつつ高速回転下で軌道面への油の供給能力にも優れている。
【０００６】
特許文献１に記載されるアンギュラ玉軸受は、ｄｍｎ値（但し、ｄｍは軸受内径と軸受外径の平均値であり、ｎは回転数である）が例えば１４０万の高速回転にも対応するものであり、外輪の内周面の軌道に沿って周溝状のグリースポケットが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０８２１８号公報（段落[００１３]、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記した従来のアンギュラ玉軸受よりも高速回転化、長寿命化および環境負荷低減性での使用条件が求められるときには、さらに対応手段が必要となり、特に軸受内部にできるだけ少量の潤滑グリースを保持し、外部からの潤滑剤の供給がなくても必要最小限量の油分で転走面に効率よく潤滑油等を供給する必要性が求められる。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、アンギュラ玉軸受が、可及的に少量の潤滑剤を用いて転走面に効率よく潤滑剤を供給可能なものであり、一層の高速回転化、長寿命化および環境負荷低減性の使用要求に応えるアンギュラ玉軸受を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明においては、軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の玉と、この玉を保持する保持器とを備えて、軸受内空間に潤滑油または潤滑グリースからなる潤滑剤が供給または封入されるアンギュラ玉軸受において、前記外輪の内周面の軌道溝の縁部を段溝状に切り欠いてグリースポケットを形成し、このグリースポケットに繊維材または多孔質材からなる潤滑剤保持体を固定して設けたアンギュラ玉軸受としたのである。
【００１１】
上記したように構成されるこの発明のアンギュラ玉軸受は、軸受内空間に供給または封
入される潤滑油または潤滑グリースからなる潤滑剤が、グリースポケットに固定されている繊維材または多孔質材からなる潤滑剤保持体に含浸された状態で保持される。
【００１２】
そのため、高遠心力が負荷された状態で流動性を有する潤滑剤が軸受外に流出せず、段溝状の縁部から軌道溝に長期間にわたって少しずつ安定して流入し、高速で玉が転動する軌道溝に対して潤滑に所要な量の潤滑剤が供給される。
【００１３】
これにより、少量の潤滑剤を用いて軌道溝に効率よく潤滑剤を供給可能なアンギュラ玉軸受となり、もって従来のものより高速回転化に対応し、長寿命化および潤滑剤を軸受周囲にまき散らすことなく環境負荷低減性に優れたアンギュラ玉軸受になる。
【００１４】
上記の作用が安定して奏されるように、グリースポケットの面積は、できるだけ広い方が好ましく、そのために前記グリースポケットが、前記外輪の内周面の軌道溝の両肩部に形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記外輪の内周面の軌道溝の両肩部に形成されているグリースポケットのうち、内・外輪と玉との接触点を結ぶ直線から遠い一側の肩部に形成されているグリースポケットが、前記直線から近い他側の肩部に形成されているグリースポケットに比べて大面積のグリースポケットであることが、負荷の少ない肩部に対し、所要強度を維持しながらできるだけ広い面積のグリースポケットを形成するために好ましい。
【００１６】
また、グリースポケットの容積をできるだけ大きくし、また潤滑剤の収容力を向上させるために、前記幅広のグリースポケットが、前記他側のグリースポケットに比べて深く切り欠かれたグリースポケットであり、かつ対応する潤滑剤保持体の厚さが、前記他側のグリースポケットに設けた潤滑剤保持体の厚さに比べて厚いことが好ましい。
このように優れた潤滑剤の保持性を有するアンギュラ玉軸受は、軸受空間の軸方向の両端を密封するシール部材を備えたものであることにより、環境負荷低減性についてもより優れたものになる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、アンギュラ玉軸受の外輪に、軌道溝の縁部を段溝状に切り欠いてグリースポケットを形成し、このグリースポケットに繊維材または多孔質材からなる潤滑剤保持体を固定して設けたので、流動性を有する潤滑剤が軸受外に流出せず、段溝状の縁部から軌道溝に長期間わたって少しずつ安定して流入し、高速で玉が転動する軌道溝に対して潤滑に所要な量の潤滑剤が供給されるから、可及的に少量の潤滑剤を用いて転走面に効率よく潤滑剤を供給可能なものであり、一層の高速回転化、長寿命化および環境負荷低減性の使用要求に応えるアンギュラ玉軸受となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態を示し、アンギュラ玉軸受の断面図
【図２】図１の要部拡大断面図
【図３】（ａ）静電吹き付け植毛方法の説明図、（ｂ）静電植毛方法の説明図
【図４】実施形態の使用状態を説明する工作機械用主軸装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の実施形態を以下に、添付図面に基づいて説明する。
図１に示すようにアンギュラ玉軸受Ａは、内輪１および外輪２と、この内輪１と外輪２の間に複数の鋼製の玉３を介在させ、この玉３を保持する保持器４とを備えている。
【００２０】
アンギュラ玉軸受Ａは、ラジアル荷重のほかに一方向からのアキシャル荷重を負荷することができるものであり、玉３と、内輪１および外輪２との接触点を結ぶ直線αが、ラジアル方向に対して角度（接触角）θをもっている。
前記内輪１は、軌道溝１ａの片方の肩を落してカウンタボア型に形成されており、外輪２の内周面の軌道溝２ａの縁部を段溝状に切り欠いてグリースポケット２ｂ，２ｃを形成している。
【００２１】
そして、これらのグリースポケット２ｂ，２ｃには、いずれも植毛層５を形成する繊維材を接着固定して設けている。上記いずれのグリーススポット２ｂ，２ｃに設けられた植毛層５も、それらの毛先は保持器４や玉３の表面には、接触しない程度の繊維長に設定されている。
【００２２】
図１、２に示すグリースポケット２ｂ，２ｃは、外輪２の内周面の軌道溝２ａの両肩部に形成されており、内輪１と外輪２と玉３との接触点を結ぶ直線αから遠い一側（非負荷側）の肩部に形成されているグリースポケット２ｃが、直線αから近い他側（負荷側）の肩部に形成されているグリースポケット２ｂに比べて軸方向に幅広であって大面積に形成されている。
【００２３】
さらに、幅広のグリースポケット２ｃは、他側（負荷側）のグリースポケット２ｂに比べて深く切り欠かれたものであり、ここに短繊維材を植毛した潤滑剤保持体（以下、植毛層と称する。）５の厚さが、前記他側（負荷側）のグリースポケット２ｂに設けた植毛層５の厚さに比べて厚く形成されている。
【００２４】
また、内輪１と外輪２と玉３とで形成される軸受空間には、軸方向の両端を密封する環状のシール部材６を設けて潤滑グリースからなる潤滑剤Ｒが封入されている。
潤滑剤Ｒが、グリースポケット２ｂ、２ｃに固定されている植毛層５からなる潤滑剤保持体に含浸された状態で保持されている。
【００２５】
そのため、高遠心力が負荷された状態で流動性を有する潤滑剤Ｒが軸受外に流出せず、段溝状の縁部に形成されたグリースポケット２ｂ，２ｃから軌道溝２ａに長期間にわたって少しずつ安定して流入し、高速で玉３が転動する軌道溝１ａ，２ａに対して潤滑に所要な量の潤滑剤Ｒが供給される。
【００２６】
シール部材６は、金属製リング６ａを内蔵して補強されているが、外周表面部は、ゴム状弾性を有するゴム製素材からなり、片側の縁部が、外輪２のシール取付溝２ｄに圧入され固定されており、他側の縁部には、弾性シールリップが内輪１にわずかな隙間を空けて配置され、非接触シールを形成している。
【００２７】
潤滑油または潤滑グリースからなる潤滑剤Ｒ（図２）は、当初から軸受内空間に封入されている状態を示したが、必要な場合は、外輪２等に給油孔７を形成して、潤滑剤Ｒを液体またはミストの状態で軸受空間に別途供給することもできる。
【００２８】
潤滑油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ−α−オレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油などの炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油などの非炭化水素系合成油などが挙げられ、通常、転がり軸受に用いられるものであれば特に制限なく用いることができる。これらの潤滑油は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２９】
潤滑グリースについても、上記同様に、通常、転がり軸受に充填して用いられるグリースであれば特に制限なく用いることができ、グリースを構成する基油としては、上記潤滑油と同じものが挙げられる。
【００３０】
また、グリースを構成する増ちょう剤は、例えば、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独で用いられてもよく、または２種以上が併用されてもよい。
【００３１】
図３に示すように、植毛層５は、周知の静電吹付植毛技術または静電植毛技術を用いて作製できるものであり、一定の繊維長の短繊維を植毛対象の表面に、予め塗布しておいた接着剤層（図示せず。）を介して直立状に、または一定の角度を持たせて接着により短繊維を固定し、最終的には所要密度で植毛されたように表面を層状に覆っている。
【００３２】
例えば、図３（ｂ）に示す静電植毛では、外輪２の要部表面に接着剤を予め塗布して接着剤層５ｂを形成しておき、短繊維５ａを帯電させて静電気力により上記接着剤層５ｂに略垂直に植毛した後、乾燥工程および仕上げ工程などを行なうことにより植毛層５を設けることができる。
【００３３】
より好ましい植毛方法としては、図３（ａ）に示す静電吹き付け植毛が挙げられる。この場合は、植毛に際して静電気力だけではなく、短繊維５ａをエアーで接着剤層５ｂに吹き付けることによって、短繊維５ａが基材表面に対して傾いた状態に固定することができ、静電植毛に比べて植毛密度を減少させて、短時間で効率よく植毛できる。
【００３４】
植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。合成樹脂繊維を柔軟性構造体に用いた場合、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができる。
【００３５】
これらの繊維の中でも油による膨潤や溶解などが生じ難く化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるようにするために、合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００３６】
短繊維は、植毛部の形成箇所において、軸受機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない形態のものであれば特に限定されない。具体的な形状と繊維長さとしては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、繊維長は特に限定することなく、転がり軸受の大きさに応じて設定できるが、例えば１〜１０ｍｍ程度のものが挙げられ、植毛部の短繊維の密度は、植毛した面積当たりに繊維の占める割合が１０〜３０％であることが好ましい。
【００３７】
なお、多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑剤の表面張力を大きくすることができ、必要な特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。
【００３８】
短繊維を基材上に植毛し固定するための接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤などが挙げられ、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３９】
なお、上記の実施形態では、潤滑剤保持体を繊維材で構成した場合、すなわち、多数の繊維が植設された植毛層５を採用した場合について説明したが、潤滑剤保持体を、連通気孔を有する発泡樹脂等からなる多孔質体に代替して構成してもよい。
【００４０】
これらは、いずれも所要の潤滑油保持性を有するものであり、潤滑油また潤滑グリースを含浸により、保持可能なものである。
【００４１】
前記の多孔質体としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを素材として、連通気孔を有する状態に発泡したものが挙げられる。
【００４２】
これらは、前記した植毛層５と同様に、適切な厚さの帯状またシート状に成形したものをグリースポケット２ｂ，２ｃの形状に合わせて裁断し、これを接着や溶着によってグリースポケット２ｂ，２ｃに固定することができる。
【００４３】
上記のように構成される実施形態のアンギュラ玉軸受Ａに使用状態について、以下に説明する。
図４に示すように、アンギュラ玉軸受Ａを用いた工作機械用主軸装置は、主軸８の一端部８ａに、図示外の工具またはワークのチャックが取り付けられ、主軸８の他端部８ｂに、モータ等の駆動源が回転伝達機構を介して連結される。主軸８は、軸方向に離れた一対のアンギュラ玉軸受Ａにより回転自在に支持されている。これらアンギュラ玉軸受Ａは、背面組み合わせで配置されている。各アンギュラ玉軸受Ａの内輪１は主軸８の外周面に嵌合し、外輪２はハウジング９の内周面に嵌合している。
【００４４】
上記のようにして使用される実施形態のアンギュラ玉軸受Ａは、軸受内空間に供給または封入される潤滑油または潤滑グリースからなる潤滑剤が、グリースポケット２ｂ，２ｃに固定されている植毛層５等の潤滑剤保持体に含浸された状態で保持される。
【００４５】
そのため、工作機械用主軸装置などにおいて、高遠心力が負荷された状態で流動する潤滑剤が軸受外に流出せず、植毛層５等の潤滑剤保持体に保持された潤滑剤Ｒは、グリースポケット２ｂ，２ｃの段溝状の縁部から軌道溝２ａ（図２）に長期間わたって少しずつ安定して流入し、高速で玉３が転動する軌道溝２ａに対して潤滑に所要な量の潤滑剤Ｒが供給される。
【００４６】
これにより、可及的に少量の潤滑剤Ｒを用いて軌道溝に効率よく潤滑剤Ｒを供給可能なアンギュラ玉軸受となり、もって従来のものより高速回転化に対応し、長寿命化および潤滑剤Ｒを軸受周囲にまき散らすことなく、環境負荷低減性に優れたアンギュラ玉軸受になる。
【符号の説明】
【００４７】
１  内輪
１ａ，２ａ  軌道溝
２  外輪
２ｂ，２ｃ  グリーススポット
２ｄ  シール取付溝
３  玉
４  保持器
５  植毛層
６  シール部材
７  給油孔
８  主軸
８ａ  一端部
８ｂ  他端部
９  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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