(57)【要約】【課題】  軌道輪等の構成部品の製作コストの低減を図れ、且つ、軸受の高速化を図ることができる円筒ころ軸受装置を提供する。【解決手段】  この円筒ころ軸受装置は、内外輪４，２の軌道面４ａ，２ａ間に、環状の保持器６に保持された複数の円筒ころ５を介在させた円筒ころ軸受１と、外輪２の軸方向両側に隣接して設けられ、内外輪４，２間の軸受空間に潤滑剤を吐出するノズル部材３とを備えている。内輪４はつば部無しとし、ノズル部材３に、前記軸受空間に挿入され潤滑剤のノズル孔８ａを有する環状の鍔部８を設け、この鍔部８の先端面を、円筒ころ５の端面を案内するころ案内面８ｃとした。【選択図】      図１
2011133000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外輪の軌道面間に、環状の保持器に保持された複数の円筒ころを介在させた円筒ころ軸受と、前記外輪の軸方向両側に隣接して設けられ、内外輪間の軸受空間に潤滑剤を吐出するノズル部材とを備えた円筒ころ軸受装置において、
前記内輪、外輪はつば部無しとし、
前記ノズル部材に、前記軸受空間に挿入され潤滑剤のノズル孔を有する環状の鍔部を設け、この鍔部の先端面を、内輪側または外輪側に配置し、前記円筒ころの端面を案内するころ案内面としたことを特徴とする円筒ころ軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記外輪の軸方向両側に、外輪位置決め間座をそれぞれ配置し、各外輪位置決め間座の内周側部分に、前記ノズル部材を一体に設けた円筒ころ軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記内輪の外径面に、軌道面側が大径となる斜面部を設け、前記ノズル部材の前記鍔部に設けられたノズル孔を、前記内輪の斜面部に向けて潤滑剤を吐出させるものとした円筒ころ軸受装置。
【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、前記鍔部の内径面または外径面を、前記保持器の周面を案内する保持器案内面とした円筒ころ軸受装置。
【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、前記鍔部の先端面に、外径側が前記円筒ころの端面から離れるように、前記円筒ころの端面に対する逃げ角を設けた円筒ころ軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ノズル部材の前記鍔部のうち少なくとも案内面となる部分に、熱処理を施したものである円筒ころ軸受装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記ノズル部材の前記鍔部のうち案内面に、硬質クロムメッキを施してなる円筒ころ軸受装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記ノズル部材の前記鍔部の案内面を凹凸面とした円筒ころ軸受装置。
【請求項９】
請求項８において、前記凹凸面がフェムト秒レーザを用いて加工された面である円筒ころ軸受装置。
【請求項１０】
請求項６において、前記ノズル部材の前記鍔部のうち案内面に、ＤＬＣの被膜処理を施してなる円筒ころ軸受装置。
【請求項１１】
請求項４において、前記保持器案内面とした前記鍔部の内径面または外径面に、軸受軸方向または軸受軸方向に対して傾斜した方向に延びる溝を設けた円筒ころ軸受装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記内輪および円筒ころのいずれか一方または両方がセラミックスで構成されている円筒ころ軸受装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記セラミックスは、窒化けい素を主成分とする焼結体である円筒ころ軸受装置。
【請求項１４】
請求項１２において、前記セラミックスはＳｉ６-ＺＡＬＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦Ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体である円筒ころ軸受装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項において、前記ノズル部材のノズル孔から潤滑剤を吐出させる方式が、エアオイル潤滑方式またはオイルミスト潤滑方式である円筒ころ軸受装置。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれか１項において、工作機械の主軸の支持に用いられるものである円筒ころ軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、工作機械の主軸等に使用する円筒ころ軸受に関し、従来技術による軸受機能を維持させながら、軸受加工の容易性、構成部品の点数削減に着目した技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に工作機械の主軸には、アンギュラ玉軸受と円筒ころ軸受とが組合されて使用される場合が多い。これらの軸受には、製品の加工精度を確保するための剛性と、加工効率向上のための高速化が要求される。アンギュラ玉軸受は、高速性に優れるが、剛性の面で円筒ころ軸受に比べ劣る。一方、円筒ころ軸受は、剛性では優れているもののアンギュラ玉軸受に比べ高速性で劣っている。すなわち、主軸の高剛性と高速性とを両立させるためには、アンギュラ玉軸受と併用される円筒ころ軸受の高速化が必要不可欠となってきている。
【０００３】
円筒ころ軸受の高速性を阻害している主要因として、
（１）運転中の内輪膨張（温度上昇および遠心力による）に起因する予圧の増大、
（２）ころ端面と滑り接触するつば部および保持器案内部の潤滑、
の２点が考えられる。このような阻害要因に対して、本件出願人は改良技術（特許文献１）を提案している。
【０００４】
この改良技術の対象とする円筒ころ軸受は、内輪側にころ案内用のつば部を有するいわゆるＮ形構造となっている。細部の構成は、外輪の両側に外輪の位置決め間座を配置し、各位置決め間座の内径側に、潤滑剤を吐出するノズル部材を前記位置決め間座と別体で設けている。前記ノズル部材の外径面で保持器の内径面を案内する。この案内方式を採用することで、案内面での潤滑油確保および保持器挙動の安定化等に有効となる。また、軸受の高速化を目的に、セラミックスからなる内輪を適用し、運転中の内輪膨張量を抑制できる技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−１６２４３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
円筒ころ軸受を高速で運転するための技術要素として、運転中の内輪膨張に起因する予圧増大を抑制すること、また、潤滑油を必要とする箇所に確実に供給することが重要である。
前記内輪側にころ案内用のつば部を有する円筒ころ軸受では、内輪形状が複雑となるＮ形構造であるため、成形自体が容易でなくその成形後の機械加工に手間がかかる。このため、製作コストが高くなってしまう。製作コストの低減を図るには、内輪形状を簡素化できるつば部のないいわゆるＮＵ形構造とすることが考えられる。しかし、ＮＵ形構造にすることは、外輪側につば部を有することになる。この場合、外輪軌道部での油滞留に起因した発熱原因にもなりかねない。このような油滞留に起因する発熱は、軸受温度の高温化を招き、工作機械主軸用途では、加工精度の低下につながる。
【０００７】
この発明の目的は、軌道輪等の構成部品の製作コストの低減を図れ、且つ、軸受の高速化を図ることができる円筒ころ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】
【０００８】
この発明の円筒ころ軸受装置は、内外輪の軌道面間に、環状の保持器に保持された複数の円筒ころを介在させた円筒ころ軸受と、前記外輪の軸方向両側に隣接して設けられ、内外輪間の軸受空間に潤滑剤を吐出するノズル部材とを備えた円筒ころ軸受装置において、前記内輪、外輪はつば部無しとし、前記ノズル部材に、前記軸受空間に挿入され潤滑剤のノズル孔を有する環状の鍔部を設け、この鍔部の先端面を、内輪側または外輪側に配置し、前記円筒ころの端面を案内するころ案内面としたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、軸受運転時、円筒ころの端面は、外輪の軸方向両側に配置されたノズル部材の鍔部の先端面に案内される。このように、ノズル部材の鍔部の先端面を、円筒ころの端面を案内するころ案内面としたため、内外輪に円筒ころを案内するつば部を設ける必要がなくなる。それ故、内外輪の形状を従来技術のものより簡単化することができる。特に、内輪をつば部無しとしたため、内輪を容易に成形することができ、この内輪成形後の機械加工等の工数低減を図ることが可能となる。したがって、内輪を一般的な軸受鋼等よりも例えば線膨張係数が低く密度等の小さい種々の材料を用いて製作することができる。このような材料から成る内輪を用いた軸受により、軸受の高速化を図ることができる。
また、鍔部の先端面をころ案内面とすることで、外輪もつば部無しとすることが可能となる。この場合、製作コストの低減をさらに図ることが可能となる。しかも、外輪の軌道部に油排出に対して障害物となるつば部が無いため、軸受から容易に油の排出を行うことができる。その結果、外輪の軌道部における油の滞留を抑制でき、油滞留に起因する発熱等の不具合を解消することが可能となる。これにより、工作機械主軸用途において、加工精度を高精度に維持することができる。
【００１０】
前記外輪の軸方向両側に、外輪位置決め間座をそれぞれ配置し、各外輪位置決め間座の内周側部分に、前記ノズル部材を一体に設けても良い。この場合、部品点数の低減を図り、円筒ころ軸受装置の構造を簡単化することができる。またこの場合、ノズル部材を外輪位置決め間座と別体に設けたものより、組立ての工数削減を図ることができる。
【００１１】
前記内輪の外径面に、軌道面側が大径となる斜面部を設け、前記ノズル部材の前記鍔部に設けられたノズル孔を、前記内輪の斜面部に向けて潤滑剤を吐出させるものとしても良い。この場合、ノズル孔から内輪の斜面部に向けて吐出された潤滑剤は、内輪の回転による遠心力と表面張力とにより内輪の斜面部に付着しながら軸受内へと導かれる。このように軸受内へ潤滑剤を円滑に導入することができる。
【００１２】
前記鍔部の内径面または外径面を、前記保持器の周面を案内する保持器案内面としても良い。この場合、保持器の振れ回りが大きくなったり、円筒ころとの干渉で同円筒ころを保持する保持器ポケットが損傷するといった問題を解消することができる。この場合の保持器の案内方式では、外輪案内方式と比較して案内面での滑り速度が小さいため、軸受動力損失も小さく、それだけ軸受温度も抑えられ、予圧管理等の面でも有利である。
【００１３】
前記鍔部の先端面に、外径側が前記円筒ころの端面から離れるように、前記円筒ころの端面に対する逃げ角を設けても良い。この場合、軸受の運転中に生じ得るスキュー，踊り等の不整運動に対応した前記逃げ角とすることで、不整運動発生による円筒ころの端面と、鍔部の先端面との異常接触を回避することができる。
【００１４】
前記ノズル部材の前記鍔部のうち少なくとも案内面となる部分に、熱処理を施したものであっても良い。ノズル部材の鍔部の前記案内面は、軸受の運転中接触しながら滑るため耐摩耗性等に配慮する必要がある。前記鍔部のうち少なくとも案内面となる部分に、熱処理を施したため、鍔部の案内面の表面硬度を熱処理前よりも高くすることができる。これにより、鍔部の案内面の耐摩耗性を向上させ得る。
【００１５】
前記ノズル部材の前記鍔部のうち案内面に、硬質クロムメッキを施してなるものであっても良い。この場合、鍔部の案内面の表面硬度を高くすることができ、鍔部の案内面の耐摩耗性を向上させ得る。
【００１６】
前記ノズル部材の前記鍔部の案内面を凹凸面としても良い。この場合、凹凸面に潤滑油が保持され、前記案内面の潤滑性の向上を図ることができる。
前記凹凸面がフェムト秒レーザを用いて加工された面であっても良い。前記鍔部の案内面に、フェムト秒レーザと呼ばれる極短パルスのレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光の干渉作用により波長に応じた周期で、通常０．１μｍ以上１μｍ以下の深さの微細加工面が形成される。この微細加工面に潤滑油が確実に保持される。
【００１７】
前記ノズル部材の前記鍔部のうち少なくとも案内面となる部分に、熱処理を施したものである場合において、前記ノズル部材の前記鍔部のうち案内面に、ＤＬＣの被膜処理を施してなるものとしても良い。この場合、鍔部の案内面の低摩擦性を向上させることができる。
【００１８】
前記保持器案内面とした前記鍔部の内径面または外径面に、軸受軸方向または軸受軸方向に対して傾斜した方向に延びる溝を設けても良い。この場合、保持器の周面と、鍔部の内径面または外径面との相対すべり運動によって、保持器案内すきま及び前記溝に存在する潤滑油に圧力つまり動圧を発生させる。この動圧作用により潤滑油が溝に沿って円滑に導かれるため、保持器案内面の全周にわたる潤滑性がさらに向上する。特に、前記溝が軸受軸方向に対して傾斜した方向に延びる場合、前述の相対すべり運動によって動圧をより効果的に発生させることが可能となる。
【００１９】
前記内輪および円筒ころのいずれか一方または両方がセラミックスで構成されていても良い。
前記セラミックスはＳｉ６-ＺＡＬＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦Ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体であっても良い。
セラミックスが窒化けい素を主成分とする焼結体である場合を例にとって説明する。
内輪と外輪の双方を鋼で構成した転がり軸受（鋼製内輪タイプ）と、内輪を窒化けい素、外輪を鋼で構成した転がり軸受（セラミックス製内輪タイプ）とを比較する。鋼の線膨張係数は約１１×１０−６、窒化けい素の線膨張係数は約３．２×１０−６であるから、運転時には内輪の方が外輪よりも温度が高いと想定すると、セラミックス製内輪タイプは鋼製内輪タイプと比較して、運転時における転動体と内外輪間の径方向すきま（工作機械では通常は負すきま）が大きい（負の値としての絶対値が小さい）。そのため、セラミックス製内輪タイプは、予圧過大現象を緩和することができ、高速回転性能に優れる。予圧過大現象は、転動体を径方向に過度に圧縮する現象であり、転がり軸受の高速回転性を阻害する大きな要因である。
【００２０】
鋼の密度は７．８×１０３kg／ｍ３、窒化けい素の密度は３．２×１０３kg／ｍ３であるから、両者の密度の差を考えると、遠心膨張による予圧過大に対しても、セラミックス製内輪タイプは鋼製内輪タイプと比較して、特に高速回転時に有利である。
さらに、鋼のヤング率は約２１０ＧＰａ、窒化けい素のヤング率は約３１４ＧＰａであるから、セラミックス製内輪タイプは鋼製内輪タイプと比較して、軸受剛性の面でも有利である。
【００２１】
上の説明は、セラミックスが窒化けい素を主成分とする焼結体である場合についてであるが、セラミックスがβサイアロンを主成分とする焼結体である場合についてもほぼ同様のことが言える。加えて、βサイアロンを主成分とする焼結体は、窒化けい素を主成分とする焼結体よりも低コストで製造できるという利点がある。
【００２２】
内輪をセラミックスで構成する場合、さらに高速化するためには、転動体をセラミックスとするのが良い。前記転動体もセラミックスで構成する場合、前記転動体が、前記内輪とは種類の異なるセラミックスで構成されていても良い。
転動体もセラミックスで構成すれば、内輪をセラミックスで構成した場合と同様に、熱膨張や遠心膨張による予圧過大に対して高速回転時に有利であるため、さらなる軸受の高速化が図れる。その場合、製造面の便宜等を考えて、内輪と転動体とを異なる種類のセラミックスで構成することができる。
【００２３】
前記ノズル部材のノズル孔から潤滑剤を吐出させる方式が、エアオイル潤滑方式またはオイルミスト潤滑方式であっても良い。エアオイル潤滑方式の場合、微量潤滑が行い易く、空気による冷却効果を得ることが可能となる。
【００２４】
円筒ころ軸受装置が工作機械の主軸の支持に用いられるものであっても良い。この場合、構成部品の製作コストの低減を図れ、且つ、主軸の高速化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明の円筒ころ軸受装置は、内外輪の軌道面間に、環状の保持器に保持された複数の円筒ころを介在させた円筒ころ軸受と、前記外輪の軸方向両側に隣接して設けられ、内外輪間の軸受空間に潤滑剤を吐出するノズル部材とを備えた円筒ころ軸受装置において、前記内輪、外輪はつば部無しとし、前記ノズル部材に、前記軸受空間に挿入され潤滑剤のノズル孔を有する環状の鍔部を設け、この鍔部の先端面を、内輪側または外輪側に配置し、前記円筒ころの端面を案内するころ案内面としたため、軌道輪等の構成部品の製作コストの低減を図れ、且つ、軸受の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受装置の断面図である。
【図２】（Ａ）は同円筒ころ軸受装置の要部の拡大断面図、（Ｂ）は同円筒ころ軸受装置におけるノズル部材の鍔部の案内面等を拡大して示す断面図である。
【図３】（Ａ）はこの発明の他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置の断面図、（Ｂ）は同円筒ころ軸受装置におけるノズル部材の鍔部の案内面等を拡大して示す断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の拡大断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の拡大断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の拡大断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の拡大断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置の要部の拡大平面図である。
【図９】この発明の実施形態の円筒ころ軸受装置を備えた高速スピンドル装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。
この実施形態に係る円筒ころ軸受装置は、工作機械の主軸軸受として用いられる。同円筒ころ軸受装置は、円筒ころ軸受１と、この円筒ころ軸受１の外輪２に隣接して設けたノズル部材３とを備えている。転がり軸受１は、内輪４と、外輪２と、これら内外輪４，２の軌道面４ａ，２ａ間に介在させた複数の円筒ころ５と、これら円筒ころ５を円周方向一定間隔おきに保持する環状の保持器６とを有する。保持器６は、例えば、積層フェノール樹脂，ポリアミド，ＰＥＥＫ等の樹脂材料や、鋼、銅合金、マグネシウム合金等から成る。
【００２８】
内輪４は、図示外の主軸の外径面に嵌合する。内輪４はつば部無しとし、この内輪４における、軌道面４ａの軸方向両側の外径面には、内輪端面側から軌道面４ａ側に向かうに従って大径となる斜面部４ｂがそれぞれ設けられている。よって、内輪外径面は、一方の斜面部４ｂに、軌道面４ａを介して他方の斜面部４ｂが繋がる。
【００２９】
外輪２は、図示外の軸受箱内に固定される。この外輪２はつば部無しとしている。外輪２の軸方向両側には、外輪端面に隣接して外輪位置決め間座７がそれぞれ配置され、各外輪位置決め間座７の内径側部分に、後述のノズル部材３が一体に設けられている。この外輪２における、軌道面２ａの軸方向両側の内径面には、外輪端面側から軌道面２ａ側に向かうに従って小径となる斜面部２ｂがそれぞれ設けられている。よって、外輪内径面は、一方の斜面部２ｂに、軌道面２ａを介して他方の斜面部２ｂが繋がる。また、この例では、これら内外輪２，４は軸受鋼から成るが、軸受鋼に限定されるものではない。
【００３０】
前記ノズル部材３を含む外輪位置決め間座７は、例えば、軸受鋼等からなり、前記軸受箱内に固定される。外輪位置決め間座７により外輪２の軸方向位置が位置決めされる。ノズル部材３は、内外輪１，２間の軸受空間に潤滑剤を吐出するものであり、この潤滑剤として、搬送エアに潤滑油を混入したエアオイルが用いられる。このノズル部材３は、軸受空間に挿入されエアオイルのノズル孔８ａを有する環状の鍔部８と、この鍔部８に一体に設けられるノズル部材本体９とを有する。このノズル部材本体９の外径側部分が、外輪位置決め間座７の内径側部分に一体形成されている。
【００３１】
外輪位置決め間座７には、エアオイルの供給路１０および排出路１１が形成されている。前記供給路１０は、鍔部８のノズル孔８ａにエアオイルを供給する油路である。この供給路１０は、ノズル部材本体９における供給路１２を介してノズル孔８ａに連通する。つまり供給路１０，１２は、外輪位置決め間座７の外径面から径方向に定められた深さ開口し、ノズル孔８ａに連通する。前記ノズル孔８ａは、環状の鍔部８における円周方向複数箇所に一定間隔で設けられる。これに伴いノズル孔８ａに連通する供給路１０，１２も、円周方向複数箇所にノズル孔位置と同位相で配設される。各ノズル孔８ａは、吐出側先端に向かうに従って内径側に傾斜する。このノズル孔８ａの吐出側先端から、内輪４の斜面部４ｂにおける内輪端面付近に向けてエアオイルが吐出される。
【００３２】
前記排出路１１は、軸受の潤滑に供されたエアオイルを、前記軸受箱における排油路に導く油路である。この排出路１１は、環状溝１１ａ、排気溝１１ｂ、排気孔１１ｃ、および環状段差部１１ｄを有する。外輪位置決め間座７のうち外輪端面に当接する側の間座端面に、軸受空間に臨む環状溝１１ａが形成されている。この環状溝１１ａの外周溝部１１ａａは、外輪２の斜面部２ｂにおける最大径位置よりも規定寸法大径となるように形成されている。環状溝１１ａの底面は、供給路１０，１２に干渉しない寸法に規定されている。
【００３３】
前記排気溝１１ｂは、外輪端面における規定の円周方向位置と、外輪位置決め間座７との間を径方向にわたり切り欠き形成して成り、前記環状溝１１ａに連通する。また、排気溝１１ｂは、前記軸受箱における排油路に連通し、潤滑に供されたエアオイルの一部を前記排油路から排出する。この例では、排気溝１１ｂを、外輪位置決め間座７の円周方向の一箇所のみに設けているが複数箇所に設けても良い。
【００３４】
外輪位置決め間座７において、環状溝１１ａが形成された間座端面とは逆側の間座端面に、環状段差部１１ｄが形成されている。この環状段差部１１ｄは、前記間座端面における半径方向内周部が環状に切り欠き形成されて成る。この環状段差部１１ｄの外周溝部１１ｄａは、環状溝１１ａの外周溝部１１ａａよりも内径側に配設される。前記排気孔１１ｃは、外輪位置決め間座７のうち環状段差部１１ｄと環状溝１１ａとにわたって貫通する。この排気孔１１ｃは、円周方向一定間隔おきに複数配設されている。但し、これら複数の排気孔１１ｃは、外輪位置決め間座７の供給路１０，１２とは異なる円周方向位置であって、同供給路１０，１２に干渉しない位置に形成されている。潤滑に供されたエアオイルを、順次、環状溝１１ａ、排気孔１１ｃ、および環状段差部１１ｄを介して、軸受箱の排油路に導くようになっている。
【００３５】
図２（Ｂ）に示すように、ノズル部材３における鍔部８の内径面８ｂは、内輪４の対応する斜面部４ｂに沿って、同斜面部４ｂとの間に微小隙間δ１を形成する。この鍔部８の先端面を、円筒ころ５の端面を案内するころ案内面８ｃとしている。鍔部８の外径面を保持器案内面８ｄとし、この鍔部８の保持器案内面８ｄで保持器内径面６ａを案内させる。また、鍔部８の外径面の基端部には、鍔部８の保持器案内面８ｄを例えば研磨加工等するための研磨ぬすみ８ｅが形成されている。
【００３６】
この円筒ころ軸受装置の作用効果について説明する。
ノズル部材３から吐出された潤滑油を、内輪４の斜面部４ｂに付着させ、この内輪４の回転に伴う遠心力と油の表面張力により生じる付着流れを利用して軸受内部の軸受空間に供給する。軸受運転中の油の流れを考えると、ノズル部材３から吐出された潤滑油は、内輪４の斜面部４ｂに付着し、内輪回転による遠心力で軸受の内側方向に移動する。この潤滑油は、前記斜面部４ｂから軌道面４ａに変わるエッジ部４ｃで径方向に飛散する。
【００３７】
飛散した油は、空気流により軸受内部に流入して軌道面４ａ，２ａおよび保持器ポケットＰｔの潤滑に寄与する。また、内輪４の前記エッジ部４ｃより飛散した油の一部は、鍔部８の内径面８ｂで受けられ、微小隙間δ１における空気流によってころ案内面となる鍔部８のころ案内面８ｃ、さらに保持器６の案内部となる保持器案内面８ｄに移動する。これにより、ころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄの潤滑が行われる。
【００３８】
潤滑に使用された油は、回転に伴う軸受内部の空気流により、外輪位置決め間座７の排気孔１１ｃおよび排気溝１１ｂから軸受外部に排出される。この構成では、ノズル部材３の鍔部８の先端面を、円筒ころ５の端面を案内するころ案内面８ｃとしたため、外輪２の軌道部に、油排出に対して障害物となるつば部等を設ける必要がなくなる。このため、軸受から容易に油の排出を行うことができる。その結果、外輪２の軌道部における油の滞留を抑制でき、油滞留に起因する発熱等の不具合を解消することができる。これにより、軸受の高速化を図れ、特に、工作機械主軸用途において、加工精度を高精度に維持することができる。また、前記鍔部８の先端面をころ案内面８ｃとしたため、内外輪４，２に円筒ころ５を案内するつば部を設ける必要がなくなるので、内外輪４，２の形状を従来技術のものより簡単化することができる。したがって、内外輪成形後の機械加工等の工数低減を図ることができ、その分、製造コストの低減を図れる。
【００３９】
ノズル部材３の鍔部８の外径面を、保持器６の内周面を案内する保持器案内面８ｄとしたため、保持器６の振れ回りが大きくなったり、円筒ころ５との干渉で同円筒ころ５を保持する保持器ポケットＰｔが損傷するといった問題を解消することができる。この場合の保持器６の案内方式では、外輪案内方式と比較して案内面での周速が小さく滑り速度が小さい。このため、軸受動力損失も小さく、それだけ軸受温度も抑えられ、予圧管理等の面でも有利である。
【００４０】
この発明の他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置を図３と共に説明する。
この円筒ころ軸受装置におけるノズル部材３の鍔部８は、第１および第２の鍔部８Ａ，８Ｂを有する。第１の鍔部８Ａを、外輪２の内径面と保持器外径面６ｂとの間に配設し、この第１の鍔部８Ａの先端面を、円筒ころ５の端面を案内するころ案内面８Ａａとする。これと共に、第１の鍔部８Ａの内径面を、保持器の外周面を案内する保持器案内面８Ａｂとする。第２の鍔部８Ｂの内径面８Ｂａは、内輪４の斜面部４ｂとの間に微小隙間δ１を形成する。その他の構成は図１および図２の構成と同様である。この構成によると、特に、第１の鍔部８Ａの内径面を保持器案内面８Ａｂとしたため、図１，図２の構成のものより、保持器６の振れ回りをより低減させることができる。したがって、保持器６のポケットＰｔが円筒ころ５との干渉で損傷することをより確実に防止できる。
一方で、当該形式では、案内面が外径側となる分ここでの摩擦トルクは大となる。しかし、つば面ところ端面間の接触による摩擦トルクは，外輪軌道面からの接触位置が近い外輪側つば構造が有利となる。即ち２者構造には一長一短があり、実際の潤滑方法と潤滑条件を考慮してつばの配置を決定する。つば部への潤滑油が潤沢となる場合には内輪側つば構造、つば部の潤滑が希薄となる場合には外輪側つば構造とするのが良い。また、第１の鍔部８Ａの先端面をころ案内面８Ａａとしたため、内外輪４，２に円筒ころ５を案内するつば部を設ける必要がなくなるので、内外輪４，２の形状を従来技術のものより簡単化することができる。したがって、内外輪成形後の機械加工等の工数低減を図ることができ、その分、製造コストの低減を図れる。
【００４１】
図４に示すように、ころ案内面８ｃである鍔部８の先端面に、円筒ころ５の端面に対する逃げ角αを設けても良い。例えば、軸受運転中に生じる円筒ころ５のスキュー，踊り等の不整運動に対応して、鍔部８の先端面に、外径側に向かうに従って円筒ころ５の端面から離隔する傾斜角度すなわち逃げ角αを設けている。この構成によると、軸受運転中の不整運動発生による円筒ころ５の端面と、鍔部８の先端面との異常接触を回避することができる。
【００４２】
図５のクロスハッチングにて示すように、ノズル部材３の鍔部８のうち、ころ案内面８ｃとなる先端面を含む部分１３および保持器案内面８ｄとなる外径面を含む部分１４に、熱処理を施しても良い。熱処理を施すべき部分１３，１４を、例えば、高周波焼入れ等により熱処理することができる。ノズル部材３を含む外輪位置決め間座７全体を熱処理しても良い。複数個の外輪位置決め間座７を、例えば、熱処理炉に投入して熱処理を施すことができるため、部分的に熱処理を施す図５の場合よりも工数低減を図ることができる。
【００４３】
ノズル部材３の鍔部８の前記案内面８ｃ，８ｄは、軸受の運転中接触しながら滑るため耐摩耗性等に配慮する必要がある。前記鍔部８のうち少なくとも案内面８ｃ，８ｄとなる部分１３，１４に、熱処理を施した場合、鍔部８の案内面８ｃ，８ｄの表面硬度を熱処理前よりも高くすることができる。これにより、鍔部８の案内面８ｃ，８ｄの耐摩耗性を向上させ得る。
前記のように鍔部８のうち少なくとも案内面８ｃ，８ｄとなる部分１３，１４に熱処理を施したうえで、前記案内面８ｃ，８ｄに、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond Like Carbon：略称 ＤＬＣ）の被膜処理を施しても良い。この場合、鍔部８の案内面８ｃ，８ｄの低摩擦性を向上させることができる。
【００４４】
図６に示すように、ノズル部材３の鍔部８のうち、ころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄに、硬質クロムメッキ等の表面処理Ｈａを施しても良い。この場合、鍔部８の案内面８ｃ，８ｄの表面硬度を高くすることができ、鍔部８の案内面８ｃ，８ｄの耐摩耗性を向上させ得る。
【００４５】
図７に示すように、鍔部８のころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄを、凹凸面Ｈｂとしても良い。この凹凸面Ｈｂの加工方法としては、例えば、遠心流動バレル研磨法により、チップを用いて鍔部８のころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄにランダムな凹凸を形成する。その後、この鍔部８を洗浄し、さらにバレル研磨法によって凹凸を施した箇所に表面仕上げ処理を施し、表面な微小な凸を除去するかまたは丸める。これにより、鍔部８のころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄに微小な凹みを無数に形成し、鍔部のころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄの面粗さが所望の値となるようにする。よって、ころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄに粗面を形成する。このような加工をハイルブリケーション加工（High Lubrication加工：略称 ＨＬ加工）と言う。
前記のように加工された微小な凹凸面Ｈｂに潤滑油が保持され、鍔部８のころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄの潤滑性の向上を図ることができる。
【００４６】
前記凹凸面Ｈｂがフェムト秒レーザを用いて加工された面であっても良い。前記鍔部８の案内面８ｃ，８ｄに、フェムト秒レーザと呼ばれる極短パルスのレーザ光を照射する。そうすると、レーザ光の干渉作用により波長に応じた周期で、通常０．１μｍ以上１μｍ以下の深さの微細加工面が形成される。この微細加工面に潤滑油が確実に保持される。よって、鍔部８のころ案内面８ｃおよび保持器案内面８ｄの潤滑性の向上を図ることができる。
【００４７】
図８は、さらに他の実施形態に係る円筒ころ軸受装置における、ノズル部材の鍔部の保持器案内面の要部平面図である。この例では、保持器案内面８ｄとした鍔部８の内径面または外径面に、矢符Ｌ１にて表記する軸受軸方向（図８（Ａ））または軸受軸方向に対して傾斜した方向（図８（Ｂ））に延びる溝Ｍａを設けても良い。この場合、保持器６の周面と、鍔部８の内径面または外径面との相対すべり運動によって、保持器案内すきま及び前記溝Ｍａに存在する潤滑油に圧力つまり動圧を発生させる。この動圧作用により潤滑油が溝Ｍａに沿って円滑に導かれるため、保持器案内面８ｄの全周にわたる潤滑性がさらに向上する。特に、図８（Ｂ）に示すように、前記溝Ｍａが軸受軸方向に対して傾斜した方向に延びる場合、前述の相対すべり運動によって動圧をより効果的に発生させることが可能となる。
【００４８】
内輪４および円筒ころ５のいずれか一方または両方がセラミックスで構成されていても良い。
セラミックスが窒化けい素を主成分とする焼結体である場合、前記窒化けい素の線膨張係数と鋼の線膨張係数の差から、セラミックスからなる内輪４を含む転がり軸受は、鋼からなる内輪４を含む転がり軸受よりも運転時における転動体と内外輪間の径方向すきまが大きい。そのため、セラミックスからなる内輪４を含む転がり軸受は、予圧過大現象を緩和することができ、高速回転性能に優れる。予圧過大現象は、転動体を径方向に過度に圧縮する現象であり、転がり軸受の高速回転性を阻害する大きな要因である。
【００４９】
鋼の密度は７．８×１０３kg／ｍ３、窒化けい素の密度は３．２×１０３kg／ｍ３であるから、両者の密度の差を考えると、遠心膨張による予圧過大に対しても、セラミックス製内輪の転がり軸受は鋼製内輪の転がり軸受と比較して、特に高速回転時に有利である。
さらに、鋼のヤング率は約２１０ＧＰａ、窒化けい素のヤング率は約３１４ＧＰａであるから、セラミックス製内輪の転がり軸受は鋼製内輪の転がり軸受と比較して、軸受剛性の面でも有利である。
前記セラミックスはＳｉ６-ＺＡＬＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦Ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体であっても良い。セラミックスがβサイアロンを主成分とする焼結体である場合、窒化けい素を主成分とする焼結体よりも低コストで製造できる。
【００５０】
前記各実施形態ではエアオイル潤滑方式を採用しているが、オイルミスト潤滑方式を採用しても良い。
各実施形態において、外輪２をつば部付きとしても良い。
ノズル部材３を外輪位置決め間座７に対し別体に設け、前記外輪位置決め間座７の内周側部分等に、前記別体のノズル部材３を固定して設けることも可能である。この場合、別体のノズル部材３のみに、前述の熱処理、凹凸面Ｈｂの加工等を実施することができる。それ故、外輪位置決め間座７の寸法精度を高精度に維持することが容易となる。
図７の構成に代えてまたは図７の構成とともに、保持器６の案内面である保持器内径面（または保持器外径面）に、前述の凹凸面Ｈｂの加工を施しても良い。この場合、保持器６の凹凸面Ｈｂに潤滑油が保持され、鍔部８の保持器案内面８ｄの潤滑性の向上を図ることができる。
【００５１】
図９は、前記いずれかの実施形態の円筒ころ軸受装置を備えた高速スピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置ＳＭは工作機械に応用されるものであり、主軸１５の前側（加工側）端部に工具またはワークのチャックが取付けられる。主軸１５は、軸方向前側が２列１組のアンギュラ玉軸受型の転がり軸受装置により支持され、軸方向後側がいずれかの実施形態の円筒ころ軸受装置により支持されている。各転がり軸受の内輪４は主軸１５の外径面に嵌合し、外輪２は軸受箱Ｈｓの内径面に嵌合している。
【００５２】
主軸前側の転がり軸受については、その内輪４が主軸１５の段面１５ａにより、外輪２が外輪位置決め間座１７ａを介して押さえ蓋１６Ａにより、軸受箱Ｈｓ内に固定されている主軸後ろ側の円筒ころ軸受１については、その内輪４が内輪位置決め間座１７ｂにより、外輪３がノズル部材３を介して押さえ蓋１６Ｂにより、軸受箱Ｈｓ内に固定されている。軸受箱Ｈｓは、内周軸受箱ＨｓＡと外周軸受箱ＨｓＢの二重構造とされ、内外の軸受箱ＨｓＡ，ＨｓＢ間に冷却溝１８が形成されている。主軸１５の後端部には、内輪位置決め間座１７に押し当てて円筒ころ軸受１を固定する軸受固定ナット１９が螺着されている。
【００５３】
前記押さえ蓋１６Ａ，１６Ｂには、軸受をエアオイル潤滑する場合の供給源であるエアオイル供給装置２０Ａ，２０Ｂからエアオイルを導入するエアオイル導入孔２１がそれぞれ設けられ、これらエアオイル導入孔２１は内周軸受箱ＨｓＡに設けられたエアオイル供給路２２に連通している。また、押さえ蓋１６Ａ，１６Ｂには排油孔２３が設けられ、これら排油孔２３は内周軸受箱ＨｓＡに設けられた排油路２４に連通している。
このように構成されたスピンドル装置ＳＭでは、前記円筒ころ軸受装置を組み込んでいるため、構成部品の製作コストの低減を図れ、且つ、主軸１５の高速化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…円筒ころ軸受
２…外輪
２ａ…軌道面
３…ノズル部材
４…内輪
４ａ…軌道面
４ｂ…斜面部
５…円筒ころ
６…保持器
７…外輪位置決め間座
８…鍔部
８ａ…ノズル孔
８ｃ…ころ案内面
８ｄ…保持器案内面
【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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