(57)【要約】【課題】  工具交換時に転動体に圧痕が生じるのを防止できる工作機械用アンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】  このアンギュラ玉軸受１０は、内輪１と外輪２の転走面１ａ，２ａ間に、保持器４に保持された複数のボール３を介在させ、前記内輪１の転走面１ａを最小径部分１ａａの両側が大径となる溝状に形成する。前記外輪２の転走面２ａにおける最大径部分２ａａから、軸受正面側に続く外輪内周面部分２ｂは、前記最大径と同径の円筒面部２ｂａ、およびこの円筒部分２ｂａの端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部２ｂｂが順に続く形状とする。または、前記外輪内周面部分２ｂの全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部２ｂｂとする。また、前記外輪内周面部分２ｂは凹凸のない平坦な断面形状とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記内輪の転走面を最小径部分の両側が大径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記外輪の転走面における最大径部分から、軸受正面側に続く外輪内周面部分を、前記最大径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記外輪内周面部分の全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部とし、前記外輪内周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたことを特徴とする工作機械用アンギュラ玉軸受。
【請求項２】
内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記外輪の転走面を最大径部分の両側が小径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記内輪の転走面における最小径部分から、軸受背面側に続く内輪内周面部分を、前記最小径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記内輪外周面部分の全体を内輪端面側へ縮径するテーパ面部とし、前記内輪外周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたことを特徴とする工作機械用アンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マシニングセンタや複合加工機などの工作機械の主軸支持に用いられる工作機械用アンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸を玉軸受で支持する場合、主軸リア側の支持には主軸の熱膨張などを吸収し得る構造のサポート軸受が用いられる。主軸リア側を支持するサポート軸受としては、ボールが転動する内輪あるいは外輪の転走面を直線軌道とすることにより主軸の軸方向への移動を許容し、主軸の熱膨張を吸収するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１）。
上記したサポート軸受はアキシアル荷重を支持できないので、この軸受をアキシアル荷重が負荷される主軸フロント側の支持に適用することはできない。主軸フロント側の支持には、図５（Ａ）に示すようなアンギュラ玉軸受４０が用いられる。このアンギュラ玉軸受４０は、外輪４２の転走面のすぐ側に、ボール４３の軸方向移動阻止用のカウンタ突部４４が形成されている。
【特許文献１】特開２０００−１２０７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マシニングセンタや複合加工機において、工具交換時には主軸とハウジングとの間に相対変位が生じる。この場合、主軸とハウジングの間に、主軸フロント側を支持する軸受として図５（Ａ）のアンギュラ玉軸受４０が用いられるが、内外輪４１，４２間の軸方向許容変位量δは、図５（Ｂ）に示すようにわずかである。そのため、ボール４３がカウンタ突部４４に接触してボール４３に圧痕が生じ、回転精度の低下を招くという問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、工具交換時に転動体に圧痕が生じるのを防止できる工作機械用アンギュラ玉軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の第１の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記内輪の転走面を最小径部分の両側が大径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記外輪の転走面における最大径部分から、軸受正面側に続く外輪内周面部分を、前記最大径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記外輪内周面部分の全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部とし、前記外輪内周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたことを特徴とする。
この構成によると、内外輪分離型の軸受となるので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、外輪に対して内輪が軸受正面側に自由に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボールが外輪の内周面のカウンタ突部等と接触して、ボールに圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
【０００６】
この発明の第２の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記外輪の転走面を最大径部分の両側が小径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記内輪の転走面における最小径部分から、軸受背面側に続く内輪内周面部分を、前記最小径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記内輪外周面部分の全体を内輪端面側へ縮径するテーパ面部とし、前記内輪外周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたことを特徴とする。
この構成によると、内外輪分離型となるので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、外輪に対して内輪が軸受正面側に自由に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボールが内輪の外周面のカウンタ突部等と接触して、ボールに圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の第１の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記内輪の転走面を最小径部分の両側が大径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記外輪の転走面における最大径部分から、軸受正面側に続く外輪内周面部分を、前記最大径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記外輪内周面部分の全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部とし、前記外輪内周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたため、工具交換時にボールに圧痕が生じるのを防止できる。  この発明の第２の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記外輪の転走面を最大径部分の両側が小径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記内輪の転走面における最小径部分から、軸受背面側に続く内輪内周面部分を、前記最小径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記内輪外周面部分の全体を内輪端面側へ縮径するテーパ面部とし、前記内輪外周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたため、工具交換時にボールに圧痕が生じるのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。図１（Ａ）において、この工作機械用アンギュラ玉軸受１０は、内輪１、外輪２、およびこれら内外輪１，２の転走面１ａ，２ａ間に介在した複数のボール３を有する。複数のボール３は、保持器４に保持されている。内輪１は、図示しない主軸に嵌合して回転可能とされ、外輪２は図示しないハウジングの内周に嵌合状態で固定支持される。
【０００９】
図１（Ｂ）に拡大断面図で示すように、外輪２の転走面２ａにおける最大径部分２ａａから軸受正面側に続く外輪内周面部分２ｂは、カウンタ突部等の凹凸の無い平坦な断面形状であり、前記最大径と同径の円筒面部２ｂａ、およびこの円筒面部２ｂａの端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部２ｂｂが順に続く形状とされている。内輪１の転走面１ａは、最小径部分１ａａの両側が大径となる溝状に形成されている。これにより、この工作機械用アンギュラ玉軸受１０は、外輪２に対して内輪１が軸受正面側に相対移動できる内外輪分離型となる。
【００１０】
この工作機械用アンギュラ玉軸受１０は、上記した構造の内外輪分離型とされているので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、図２のように外輪２に対して内輪１が軸受正面側に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボール３が外輪２の内周面のカウンタ突部等と接触して、ボール３に圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
【００１１】
なお、上記実施形態では、外輪内周面部分２ｂを、外輪転走面２ａの最大径と同径の円筒面部２ｂａ、およびこの円筒面部２ｂａの端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部２ｂｂが順に続く形状としているが、これに限らず、前記外輪内周面部分２ｂの全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部２ｂｂとしても良く、この場合にも工作機械用アンギュラ玉軸受１０を内外輪分離型とできる。
【００１２】
図３は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の工作機械用アンギュラ玉軸受１０Ａでは、図１に示す実施形態において、図３（Ｂ）に拡大断面図で示すように、内輪１の転走面１ａにおける最小径部分１ａａから軸受背面側に続く内輪内周面部分１ｂは、凹凸の無い平坦な断面形状で、前記最小径と同径の円筒面部１ｂａ、およびこの円筒面部１ｂａの端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部１ｂｂが順に続く形状とされている。図３（Ａ）のように、外輪２の転走面２ａは、最大径部分２ａａの両側が小径となる溝状に形成されている。その他の構成は図１の実施形態の場合と同様である。これにより、この工作機械用アンギュラ玉軸受１０Ａは、外輪２に対して内輪１が軸受正面側に相対移動できる内外輪分離型となる。
【００１３】
この工作機械用アンギュラ玉軸受１０Ａも、上記した構造の内外輪分離型とされているので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、外輪２に対して内輪１が軸受正面側に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボール３が内輪１の外周面のカウンタ突部等と接触して、ボール３に圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
【００１４】
なお、上記実施形態では、内輪内周面部分１ｂを、内輪転走面１ａの最小径と同径の円筒面部１ｂａ、およびこの円筒面部１ｂａの端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部１ｂｂが順に続く形状としているが、これに限らず、前記内輪内周面部分１ｂの全体を内輪端面側へ縮径するテーパ面部１ｂｂとしても良く、この場合にも工作機械用アンギュラ玉軸受１０Ａを内外輪分離型とできる。
【００１５】
図４は、図１および図２に示す実施形態の工作機械用アンギュラ玉軸受１０を用いた工作機械用スピンドル装置の一例を示す。この工作機械用スピンドル装置２４では、主軸２５のフロント側端部（同図の左側）に工具またはワークのチャックが取付けられる。主軸２５のフロント側は背面組合せとした上記工作機械用アンギュラ玉軸受１０の２個で支持されている。主軸リア側は、２個のサポート軸受１１で支持されている。リア側のサポート軸受１１は、図示の例ではアンギュラ玉軸受を使用しているが、円筒ころ軸受であっても良い。主軸フロント側の両アンギュラ玉軸受１０，１０の間には、軸受潤滑用間座１２が介在している。
【００１６】
前記両アンギュラ玉軸受１０の内輪１は主軸２５の外径面に嵌合し、外輪２はハウジング２６の内径面に嵌合している。主軸リア側を支持するサポート軸受１１の内輪１３も主軸２５の外径面に嵌合し、外輪１４もハウジング２６の内径面に嵌合している。ハウジング２６内における軸方向の中間位置には、主軸２５を駆動するモータ３０が配置され、そのモータロータ３１が主軸２５に固定され、モータステータ３２がハウジング２６に固定されている。
【００１７】
両アンギュラ玉軸受１０における主軸軸端側に位置する軸受１０の内外輪１，２、および両サポート軸受１１における主軸軸端側に位置する軸受１１の内外輪１３，１４は、それぞれ内輪押さえ２７および外輪押さえ２８によりハウジング２６内に固定されている。ハウジング２６は、内周ハウジング２６Ａ、および外周ハウジング２６Ｂからなる二重構造とされている。
主軸フロント側には、内輪押さえ２７に押し当ててアンギュラ玉軸受１０を固定する軸受固定ナット３３が螺着されている。内周ハウジング２６Ａには前記軸受潤滑用間座１２の給油路に連通する給油路３４Ａ，３４Ｂと、軸受潤滑用間座１２の潤滑油排出経路に連通する排油回収路３５が設けられている。スピンドル装置の外部から、前記給油路３４Ａ，３４Ｂを経て供給される潤滑油は、軸受潤滑用間座１２のノズルから各アンギュラ玉軸受１０の内輪転走面１ａに向けて吐出されることで、これらアンギュラ玉軸受１０の潤滑が行われる。軸受潤滑用間座１２のノズルから吐出された潤滑油のうち、内輪転走面１ａに供給されなった潤滑油は、軸受潤滑用間座１２の潤滑排出経路から前記排油回収路３５を経て、スピンドル装置の外部の図示しない油回収タンクに回収される。
【００１８】
この構成のスピンドル装置２４によると、主軸フロント側での工具交換時に、主軸２５とハウジング２６の相対変位が生じても、その変位を許容するようにアンギュラ玉軸受１０において、外輪２に対して内輪１が相対移動できるので、アンギュラ玉軸受１０のボール３に圧痕が生じず、圧痕に起因して回転精度が低下するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受の一部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大断面図である。
【図２】同アンギュラ玉軸受における内外輪の相対移動の説明図である。
【図３】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受の一部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大断面図である。
【図４】上記実施形態のアンギュラ玉軸受を用いたスピンドル装置の断面図である。
【図５】（Ａ）は従来例の一部の断面図、（Ｂ）はその内外輪の相対移動の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…内輪
２…外輪
１ａ，２ａ…転走面
１ａａ…内輪転走面の最小径部分
１ｂ…内輪外周面部分
１ｂａ…内輪外周面部分の円筒面部
１ｂｂ…内輪外周面部分のテーパ面部
２ａａ…外輪転走面の最大径部分
２ｂ…外輪内周面部分
２ｂａ…外輪内周面部分の円筒面部
２ｂｂ…外輪内周面部分のテーパ面部
３…ボール
４…保持器
１０，１０Ａ…工作機械用アンギュラ玉軸受
【図１】
2008240857.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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