(57)【要約】【課題】  エアオイル潤滑機能を備え、構造が簡単で、エアオイルの漏れが少なくて、空気と潤滑油の使用量を削減でき、かつ騒音を抑えることができる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  この転がり軸受装置は、内輪２および外輪３の各転走面２ａ，３ａ間に転動体４が介在する転がり軸受１を備える。軌道輪である内輪２および外輪３のうち、外輪３を固定側軌道輪とする。外輪３の端面に接して間座７を設け、この間座７に、外周面と外輪３に対向する端面とを連通する、エアオイル供給用の間座側潤滑油供給孔１０を設ける。また、外輪３に、外輪間座７に対向する端面と内周面とを連通する、エアオイル供給用の軌道輪側潤滑油供給孔１１を設ける。これら間座側潤滑油供給孔１０の端面側開口１０ａと軌道輪側潤滑油供給孔１１の端面側開口１１ａとを連通させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪および外輪の各転走面間に転動体が介在する転がり軸受を備え、軌道輪である前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の端面に接して間座を設け、この間座に、軸受空間と反対側の周面と前記固定側軌道輪に対向する端面とを連通する、エアオイル供給用の間座側潤滑油供給孔を設け、かつ前記固定側軌道輪に、前記間座に対向する端面と軸受空間側の周面とを連通する、エアオイル供給用の軌道輪側潤滑油供給孔を設け、これら間座側潤滑油供給孔の端面側開口と軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口とを連通させたことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記固定側軌道輪が外輪である転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記軌道輪側潤滑油供給孔は、端面側開口よりも周面側開口の方が前記固定側軌道輪の転走面に近い軸方向位置となるように、半径方向に対して角度を持っている転がり軸受装置。
【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、前記間座側潤滑油供給孔の端面側開口および前記軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口の円周方向位置が同じである転がり軸受装置。
【請求項５】
請求項４において、前記固定側軌道輪および間座の軸受空間と反対側の周面に、円周方向の位置合わせ用のマークを付けた転がり軸受装置。
【請求項６】
請求項４において、前記固定側軌道輪の前記間座に対向する端面、および前記間座の前記固定側軌道輪に対向する端面のそれぞれに、互いに係合可能な円周方向の位置合わせ用の凹凸を設けた転がり軸受装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記間座の円周方向の１箇所以上に前記間座側潤滑油供給孔が設けられ、前記間座の前記固定側軌道輪に対向する端面に、前記間座側潤滑油供給孔のおよび軌道輪側潤滑油供給孔と連通する円周溝を設けた転がり軸受装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記固定側軌道輪の円周方向１箇所以上に前記軌道輪側潤滑油供給孔が設けられ、前記固定側軌道輪の前記間座に対向する端面に、前記軌道輪側潤滑油供給孔および間座側潤滑油供給孔と連通する円周溝を設けた転がり軸受装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記転がり軸受はアンギュラ玉軸受であって、前記軌道輪側潤滑油供給孔の周面側開口は、前記固定側軌道輪の軸受空間側の周面における転走面に対して接触角の傾き側に位置する転がり軸受装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、工作機械主軸の支持に用いられる転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械主軸等の高速スピンドルの支持に用いられるエアオイル潤滑機能付きの転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械主軸では加工能率を上げるために、ますます高速化の傾向がある。このような高速化に対応して、工作機械主軸用の転がり軸受の潤滑に、潤滑油と空気を混合したエアオイルをノズルより軸受内部に噴射するエアオイル潤滑が多く用いられている。このエアオイル潤滑としては、図６に示すように、転がり軸受１の固定側軌道輪、例えば外輪３に隣接する外輪間座３０に、潤滑油供給孔３１およびこの潤滑油供給孔３１に続くノズル孔３２を設け、前記外輪間座３１のノズル孔３２から軸受内にエアオイルを噴射する方法が一般的である。しかし、上記従来のエアオイル潤滑は、軸受空間６にエアオイルを噴射させるものであるため、転がり軸受１の回転により発生する空気膜を通り抜けて外輪３の転走面３ａにエアオイルを到達させる必要がある。そのため、エアオイルを高速で噴射しなければならず、多量の空気と潤滑油を必要とする。また、運転中、軸受空間６に噴射された高圧の空気が転動体によって定期的に遮断されることにより、高周波音からなる騒音が発生する。
【０００３】
そこで、図７に示すように、軸受空間６内に突出するノズル部材３３を外輪間座３０に取付けて、このノズル部材３３のノズル孔３２よりエアオイルを吐出する方法が提案されている（例えば特許文献１）。この図例のものは、アンギュラ玉軸受である転がり軸受１における内輪２の外周面に、この内輪２の転走面２ａに続く斜面部２ｂを設け、この斜面部２ｂに隙間を持って沿うようにノズル部材３３を設けている。外部から供給されるエアオイルをノズル孔３２から内輪２の斜面部２ｂに吐出することにより、吐出されたエアオイルは、内輪２の斜面部２ｂとノズル部材３３との隙間から、内輪２の回転に伴う遠心力により、斜面部２ｂに沿って転走面２ａへと導かれる。このような構造とすることにより、転がり軸受１の回転により発生する空気膜を通り抜けさせることなく、エアオイルを軸受内部に供給することができる。そのため、エアオイルの供給圧力を低くすることができ、空気と潤滑油の使用量を減らせるとともに、騒音を低く抑えることができる。
【０００４】
また、転がり軸受の軌道輪から直接エアオイルを軸受内部に供給する方法もある。図８は、外輪３側からエアオイルを供給する方式である。この図例のものは、アンギュラ玉軸受における外輪３に、外径側と内径側とを連通する潤滑油供給孔３５を設けたものである。潤滑油供給孔３５は、内径側の開口が転走面３ａの近傍に位置している。外部から供給されるエアオイルが、潤滑油供給孔３５から直接軸受内部に吐出される。吐出されたエアオイルがボールからなる転動体４に当たり、この転動体４の回転により内外輪２，３の転走面２ａ，３ａに導かれる。この構造によっても、エアオイルが前記空気膜を通り抜けさせなくてもよいため、エアオイルの供給圧力を低めにして、空気と潤滑油の使用量を少なくできる。加えて、図７の方式に比べ、ノズル部材３３を別途設ける必要がないため、構造が簡単である。
【０００５】
なお、内輪２側からエアオイルを供給する場合は、回転する軸の内部にエアオイルを流すことになるため、回転継手等を設けなければならず、外輪側からエアオイルを供給する場合よりも構造が複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３２７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、図７および図８にそれぞれ示す方式は、いずれも空気と潤滑油の使用量を少なくでき、騒音を抑えられる。しかし、これらの方式には以下の問題がある。すなわち、図７の方式は、外輪間座７にノズル部材３３を取付けた構造であるため、部品点数が多く、かつ外輪間座７の形状が複雑となり、コストが高くつく。
【０００８】
また、図８の方式は、外部から潤滑油供給孔３５に送られてくるエアオイルの一部が、軸箱２１の内周面と外輪３の外周面との間の隙間３６から流出するという問題がある。これを防ぐには、隙間寸法δを０またはマイナスにすればよいが、隙間寸法δが０またはマイナスであると、運転時の転がり軸受１の熱膨張により、軸受内部予圧の過大な増加を招き、焼付き等の不具合が発生する恐れがある。
【０００９】
さらに、図９にように、軸箱２１の内周面と外輪３の外周面との間における潤滑油供給孔３５の両側位置にＯリング３７を設けて、エアオイルの流出を防ぐ方法もある。しかし、この方法は、外輪３にＯリング嵌込み用の環状溝３８を加工する必要があることや、組立時にＯリング３７が他の部材に干渉する等の不具合が生じて組立作業が難しくなるという別の問題が生じる。
【００１０】
この発明の目的は、エアオイル潤滑機能を備え、構造が簡単で、エアオイルの漏れが少なくて、空気と潤滑油の使用量を削減でき、かつ騒音を抑えることができる転がり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】
【００１１】
この発明の転がり軸受装置は、内輪および外輪の各転走面間に転動体が介在する転がり軸受を備え、軌道輪である前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の端面に接して間座を設け、この間座に、軸受空間と反対側の周面と前記固定側軌道輪に対向する端面とを連通する、エアオイル供給用の間座側潤滑油供給孔を設け、かつ前記固定側軌道輪に、前記間座に対向する端面と軸受空間側の周面とを連通する、エアオイル供給用の軌道輪側潤滑油供給孔を設け、これら間座側潤滑油供給孔の端面側開口と軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口とを連通させたことを特徴とする。例えば、前記固定側軌道輪を外輪とすることができる。
【００１２】
この構成によれば、空気と潤滑油を混合したエアオイルが外部から供給され、このエアオイルが、間座側潤滑油供給孔および軌道輪側潤滑油供給孔を通って軸受内部に吐出されて、内外輪の転走面を潤滑する。エアオイルは固定側軌道輪の軸受空間側の周面近くに吐出されるため、軸受の回転により発生する空気膜を通り抜けずに済む。そのため、エアオイルが高圧でなくてもよく、潤滑油および空気量を削減できるとともに、高周波音からなる騒音の発生を抑制できる。この軸受装置は、間座と固定側軌道輪のそれぞれに潤滑油供給孔を設けるだけで、それ以外の部材が不要であるため、構造が簡単である。
【００１３】
例えば、固定側軌道輪が外輪である場合、間座とこの間座の外周に嵌合する軸箱とを隙間無く嵌合させることで、間座の外周面と軸箱の内周面との間の隙間からのエアオイルの漏れを防ぐことができる。また、間座は固定側軌道輪の端面に接して設けられているため、間座および固定側軌道輪の各端面間からのエアオイルの漏れもない。外輪の外周面には潤滑油供給孔が開口していないので、組立時には外輪と軸箱とを両者間に若干の隙間がある状態に嵌合させることができる。そのため、運転時に転がり軸受が熱膨張しても、軸受内部の予圧増加を生じないようにできる。
【００１４】
この発明において、前記軌道輪側潤滑油供給孔は、端面側開口よりも周面側開口の方が前記固定側軌道輪の転走面に近い軸方向位置となるように、半径方向に対して角度を持っているのがよい。
上記のように軌道輪側潤滑油供給孔が半径方向に対して角度を持っていれば、軌道輪側潤滑油供給孔の周面側開口から吐出されたエアオイルが、固定側軌道輪の転走面の方向に導かれやすい。
【００１５】
この発明において、前記間座側潤滑油供給孔の端面側開口および前記軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口の円周方向位置が同じであってもよい。
間座側潤滑油供給孔の端面側開口および軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口の円周方向位置が同じであれば、間座側潤滑油供給孔から軌道輪側潤滑油供給孔へエアオイルが円滑に流れやすい。
【００１６】
間座側潤滑油供給孔の端面側開口および軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口の円周方向位置が同じである場合、前記固定側軌道輪および間座の軸受空間と反対側の周面に、円周方向の位置合わせ用のマークを付けるのがよい。あるいは、前記固定側軌道輪の前記間座に対向する端面、および前記間座の前記固定側軌道輪に対向する端面のそれぞれに、互いに係合可能に円周方向の位置合わせ用の凹凸を設けてもよい。
いずれの場合も、間座側潤滑油供給孔の端面側開口と軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口とが合致するように、転がり軸受に対して間座を組付けることができる。
【００１７】
この発明において、前記間座の円周方向の１箇所以上に前記間座側潤滑油供給孔が設けられ、前記間座の前記固定側軌道輪に対向する端面に、前記間座側潤滑油供給孔のおよび軌道輪側潤滑油供給孔と連通する円周溝を設けてもよい。
あるいは、前記固定側軌道輪の円周方向１箇所以上に前記軌道輪側潤滑油供給孔が設けられ、前記固定側軌道輪の前記間座に対向する端面に、前記軌道輪側潤滑油供給孔および間座側潤滑油供給孔と連通する円周溝を設けてもよい。
間座の固定側軌道輪に対向する端面、または固定側軌道輪の間座に対向する端面に円周溝を設けることにより、間座側潤滑油供給孔の端面側開口と軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口との円周方向位置が異なっていても、間座側潤滑油供給孔から軌道輪側潤滑油供給孔へエアオイルを流すことができる。
【００１８】
この発明において、前記転がり軸受はアンギュラ玉軸受であってもよく、その場合、前記軌道輪側潤滑油供給孔の周面側開口は、前記固定側軌道輪の軸受空間側の周面における転走面に対して接触角の傾き側に位置するのがよい。
アンギュラ玉軸受の軌道輪は、転走面に対して接触角の傾き側の方がその反対側よりも肉厚が厚い。そのため、軌道輪側潤滑油供給孔の周面側開口を固定側軌道輪の軸受空間側の周面における転走面に対して接触角の傾き側に位置させることにより、強度上の支障を生じさせることなく、軌道輪側潤滑油供給孔を設けることができる。
【００１９】
この発明の転がり軸受装置は、上記作用効果が得られるため、高速回転する工作機械主軸の支持に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の転がり軸受装置は、内輪および外輪の各転走面間に転動体が介在する転がり軸受を備え、軌道輪である前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の端面に接して間座を設け、この間座に、軸受空間と反対側の周面と前記固定側軌道輪に対向する端面とを連通する、エアオイル供給用の間座側潤滑油供給孔を設け、かつ前記固定側軌道輪に、前記間座に対向する端面と軸受空間側の周面とを連通する、エアオイル供給用の軌道輪側潤滑油供給孔を設け、これら間座側潤滑油供給孔の端面側開口と軌道輪側潤滑油供給孔の端面側開口とを連通させたため、エアオイル潤滑機能を備え、構造が簡単で、エアオイルの漏れが少なくて、空気と潤滑油の使用量を削減でき、かつ騒音を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）はこの発明の実施形態にかかる転がり軸受装置の断面図、（Ｂ）はそのＩＢ矢視図である。
【図２】この発明の異なる実施形態にかかる転がり軸受装置の断面図である。
【図３】この発明のさらに異なる実施形態にかかる転がり軸受装置の断面図である。
【図４】この発明のさらに異なる実施形態にかかる転がり軸受装置の断面図である。
【図５】図１に示す転がり軸受装置を備えた主軸装置の断面図である。
【図６】従来の転がり軸受装置の断面図である。
【図７】従来の異なる転がり軸受装置の断面図である。
【図８】従来の潤滑機能付き転がり軸受の断面図である。
【図９】従来の異なる潤滑機能付き転がり軸受の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。この転がり軸受装置は、アンギュラ玉軸受である転がり軸受１と、この転がり軸受１に隣接して配置された外輪間座７とでなる。転がり軸受１は、内輪２と、外輪３と、これら内外輪２，３の転走面２ａ，３ａ間に介在する複数の転動体４とを備える。転動体４はボールからなり、各転動体４は、保持器５のポケット５ａ内にそれぞれ保持される。外輪間座７は、固定側軌道輪である外輪３の軸受背面側の端面に接して配置される。回転側軌道輪である内輪２の軸受背面側には、内輪間座８が配置される。
【００２３】
外輪間座７には、外周面と外輪３に対向する端面とを連通する間座側潤滑油供給孔１０が設けられている。また、外輪３には、外輪間座７に対向する端面と内周面とを連通する軌道輪側潤滑油供給孔１１が設けられている。軌道輪側潤滑油供給孔１１の内周面側開口１１ａの位置は、転走面３ａに対して接触角θの傾き側とされている。間座側潤滑油供給孔１０の端面側開口１０ａおよび軌道輪側潤滑油供給孔１１の端面側開口１１ａの円周方向位置は同じであって、両潤滑油供給孔１０，１１は互いに連通している。また、間座側潤滑油供給孔１０および軌道輪側潤滑油供給孔１１は、いずれも内径側が外輪３の転走面３ａに近い軸方向位置にあるように半径方向に対して同じ角度で傾斜している。したがって、間座側潤滑油供給孔１０および軌道輪側潤滑油供給孔１１は、一直線状に延びる貫通孔となっている。
【００２４】
軌道輪側潤滑油供給孔１１と間座側潤滑油供給孔１０の円周方向位置を合致させるために、外輪３および外輪間座７には、円周方向の位置決め手段１２が設けられている。図１（Ｂ）に示すように、この図例の位置決め手段１２は、外輪３および外輪間座７の外周面にそれぞれ付けられたマーク１３，１４からなる。外輪３および外輪間座７を、各マーク１３，１４の対向側の先端を円周方向に揃えて組付けることで、軌道輪側潤滑油供給孔１１と間座側潤滑油供給孔１０の円周方向位置を合致させることができる。軌道輪側潤滑油供給孔１１とマーク１３，１４の円周方向位置は、同じであっても違っていてもよい。
【００２５】
この転がり軸受装置は、軸箱２１の内周に組み込まれる。その際、外輪間座７は、その外周面と軸箱２１の内周面との間に隙間が生じないように組付ける。対して、外輪３は、その外周面と軸箱２１の内周面との間に若干の隙間１５を設けて組付ける。この隙間１５の隙間寸法δは、運転時の転がり軸受１の熱膨張により隙間１５が無くなる程度とする。また、外輪３と外輪間座７の対向側の端面は密着状態とする。
【００２６】
この転がり軸受装置の潤滑について説明する。運転時に、空気と潤滑油を混合したエアオイルが、外部から軸箱２１のエアオイル供給路２５に供給される。このエアオイルが、間座側潤滑油供給孔１０および軌道輪側潤滑油供給孔１１を通って軸受内部に吐出される。間座側潤滑油供給孔１０および軌道輪側潤滑油供給孔１１は一直線に延びる貫通孔であるため、これら潤滑油供給孔１０，１１をエアオイルが円滑に流れる。軌道輪側潤滑油供給孔１１の周面側開口１１ｂの側が転走面３ａに近い軸方向位置にあるように半径方向に対して角度を持っているため、エアオイルは外輪３の転走面３ａの側に吐出されて、エアオイル中の潤滑油が外輪３の内周面に沿って転送面３ａに導かれる。それにより、外輪３の転走面３ａおよび内輪２の転走面２ａを潤滑する。
【００２７】
このように、軌道輪側潤滑油供給孔１１の周面側開口１１ｂから吐出されたエアオイルが、転がり軸受１の回転により発生する軸受空間６の空気膜を通り抜けることなく、外輪３の内周面に沿って転送面３ａに導かれるため、エアオイルの供給圧力を高圧にしなくてよい。それにより、潤滑油およびエア量を削減できるとともに、高周波音からなる騒音の発生を抑制できる。
【００２８】
外輪間座７と軸箱２１とは隙間無く嵌合しているので、外輪間座７の外周面と軸箱２１の内周面との間の隙間からのエアオイルの漏れを防ぐことができる。また、外輪間座７は外輪３の端面に密着状態で設けられているため、外輪間座７および外輪３の端面間からのエアオイルの漏れもない。外輪３は組立時に軸箱２１との間に若干の隙間１５がある状態で嵌合させてあるため、運転時に転がり軸受１の熱膨張があっても予圧増加が生じない。また、この転がり軸受装置は、外輪間座７と外輪３のそれぞれに潤滑油供給孔１０，１１を設けるだけで、それ以外の部材が不要であるため、構造が簡単である。
【００２９】
図２は、外輪３および外輪間座７の円周方向の位置決め手段１２の異なる例を示す。この転がり軸受装置の位置決め手段１２は、外輪３の外輪間座７に対向する端面に設けた凹部１６と、外輪間座７の外輪３に対向する端面に設けた凸部１７とでなり、凹部１６に凸部１７を係合させることで、外輪３と外輪間座７の円周方向の位置合わせを行う。
【００３０】
図３は、外輪間座７の外輪３に対向する端面に、間座側潤滑油供給孔１０の端面側開口１０ａと連通する円周溝１８を設けた例である。この転がり軸受装置は、エアオイルが、間座側潤滑油供給孔１０から円周溝１８を経由して外輪側潤滑油孔１１に流れ込む。そのため、外輪３と外輪間座７の円周方向位置を合致させる必要がなく、組立が容易である。図４のように、外輪３の外輪間座７に対向する端面に、軌道輪側潤滑油供給孔１１の端面側開口１１ａと連通する円周溝１９を設けた場合も、図３の構成と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
図５は、図１に示す転がり軸受装置を用いた主軸装置の例を示す。この主軸装置は、工作機械用のものであり、主軸２０の一端部２０ａに工具またはワークのチャック（図示せず）が取付けられ、他方の端部２０ｂに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。主軸２０は、軸方向に離れた一対の転がり軸受１により回転自在に支持されている。図例では、一対の転がり軸受１は、背面組み合わせで配置されている。各転がり軸受１は、外輪間座７と共に転がり軸受装置を構成する。
【００３２】
各転がり軸受１の内輪２は主軸２０の外周面に嵌合し、外輪３は軸箱２１の内周面に嵌合している。これら内外輪２，３は、内輪押え２２および外輪押え２３により、主軸２０および軸箱２１にそれぞれ固定されている。軸箱２１は、内周軸箱２１ａおよび外周軸箱２１ｂの二重構造とされ、内外の軸箱２１ａ，２１ｂ間に冷却媒体流路２４が形成されている。内周軸箱２１ａには、エアオイル供給路２５およびそのエアオイル供給口２５ａが設けられている。エアオイル供給口２５ａは、エアオイルの供給源（図示せず）に接続されている。また、内周軸箱２１ａには、内周面における転がり軸受１の設置箇所付近にエアオイル排気溝２６が設けられ、このエアオイル排気溝２６から大気に開放されるエアオイル排気路２７が設けられる。軸箱２１は、支持台２８に設置され、ボルト２９で固定されている。
【００３３】
図１〜図４の各実施形態は、固定側軌道輪を外輪３とした例であるが、固定側軌道輪が内輪２であってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…転がり軸受装置
２…内輪
２ａ…転走面
３…外輪（固定側軌道輪）
３ａ…転走面
４…転動体
６…外輪間座
１０…間座側潤滑油供給孔
１０ａ…端面側開口
１１…軌道輪側潤滑油供給孔
１１ａ…端面側開口
１１ｂ…周面側開口
１２…位置決め手段
１３，１４…マーク
１６…凹部
１７…凸部
１８，１９…円周溝
２０…主軸
２１…軸箱
【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】
2011106493.tif 000009
【図８】
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【図９】
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