(57)【要約】【課題】玉の寸法精度を実用的な管理基準で管理して、工作機械用アンギュラ玉軸受のＮＲＲＯ値を０．１μｍ以下とすることである。【解決手段】内外輪の各軌道面における真円からの形状誤差については、従来から行われている管理基準を採用し、玉については、相互の直径の寸法差を８０ｎｍ以下とする管理基準を採用することにより、転動体として多数の玉を配列する工作機械用アンギュラ玉軸受のＮＲＲＯ値を、実用的な管理基準で０．１μｍ以下とすることができるようにした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の軌道面間に転動体として１５個以上の玉を配列し、工作機械主軸の軸受に使用される内径が５０〜１００ｍｍの工作機械用アンギュラ玉軸受において、前記玉相互の直径の寸法差を８０ｎｍ以下とし、前記内輪と外輪の各軌道面における真円からの形状誤差山成分の数が〔ｎ・Ｚ±１（ｎ：自然数、Ｚ：玉の配列個数〕のものの形状誤差振幅の各総和の合計を１０ｎｍ以下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】
前記玉相互の直径の寸法差を、各玉の直径を複数箇所で測定した値の平均値、最大値または最小値のいずれかから求めるようにした請求項１に記載の工作機械用アンギュラ玉軸受。
【請求項３】
前記玉の材質を、軸受鋼製またはセラミックス製とした請求項１または２に記載の工作機械用アンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械主軸の軸受に使用される工作機械用アンギュラ玉軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械主軸の軸受に使用される工作機械用アンギュラ玉軸受には、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｂ１５１４）の精度等級５級、４級および２級のものがあり、最も回転精度を要求されるものには２級のものが用いられている。しかしながら、近年の加工物高精度化の要求に伴って、工作機械用アンギュラ玉軸受にも、回転振れにおけるラジアル回転非同期成分（ＮＲＲＯ）の低減が必要となってきている。具体的にはＮＲＲＯ値を０．１μｍ以下に低減することが要求されており、従来の上記精度等級で管理されたものは、２級のものでもＮＲＲＯ値が０．３μｍ以下程度のレベルである。
【０００３】
上記ＮＲＲＯの低減には、内外輪の軌道面や転動体の転動面の真円からの形状誤差と、転動体相互の直径寸法差を小さくするのが有効であることが知られている。例えば、ディスク装置等用の非常に小さな転がり軸受を対象としたものでは、内外輪の各軌道面における真円からの形状誤差山成分の数が〔ｎ・Ｚ±１（ｎ：自然数、Ｚ：玉の配列個数〕のものの形状誤差振幅の各総和の合計を１０ｎｍ以下、転動体の転動面における真円からの形状誤差の偶数山の形状誤差振幅の総和を１０ｎｍ以下、転動体相互の直径での寸法誤差を２０ｎｍ以下とすることが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３４９３３号公報（第２−７頁、第２−４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の転がり軸受は、ＮＲＲＯ低減のための管理項目として、転動体転動面の真円からの形状誤差と、転動体相互の直径の寸法誤差を取り上げているので、転動体として１５個以上の玉が内外輪の軌道面間に配列され、内径が５０〜１００ｍｍの工作機械用アンギュラ玉軸受では、玉の中心を含む任意の大円が転動面となり、かつ玉の配列個数が多いので、これら非常に多くの大円の真円からの形状誤差の管理は実質的に不可能に近く、かつ、玉相互の直径の寸法誤差は、その真円度との兼ね合いで一義的に決めるのが難しい問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、玉の寸法精度を実用的な管理基準で管理して、工作機械用アンギュラ玉軸受のＮＲＲＯ値を０．１μｍ以下とすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、内輪と外輪の軌道面間に転動体として１５個以上の玉を配列し、工作機械主軸の軸受に使用される内径が５０〜１００ｍｍの工作機械用アンギュラ玉軸受において、前記玉相互の直径の寸法差を８０ｎｍ以下とし、前記内輪と外輪の各軌道面における真円からの形状誤差山成分の数が〔ｎ・Ｚ±１（ｎ：自然数、Ｚ：玉の配列個数〕のものの形状誤差振幅の各総和の合計を１０ｎｍ以下とした構成を採用した。
【０００８】
本発明者らは、内外輪については、その軌道面の真円からの形状誤差山成分の数が〔ｎ・Ｚ±１（ｎ：自然数、Ｚ：玉の配列個数〕のものの形状誤差振幅の各総和の合計を１０ｎｍ以下としたものを用い、転動体である玉について、その直径を相互に変化させたものを、配列順を変えて内外輪の軌道面間に組み込み、工作機械用アンギュラ玉軸受のＮＲＲＯ値を測定した。
【０００９】
この結果、直径の寸法差が分かっている１５個以上１組の玉を、理論上考えられる最悪の配列である直径の大きさの順に配列した場合であっても、図３に示すように、玉相互における直径の寸法差を８０ｎｍ以下、好ましくは６０ｎｍ以下とすれば、ＮＲＲＯ値を０．１μｍ以下にできることが分かった。
【００１０】
前記玉相互の直径の寸法差を、各玉の直径を複数箇所で測定した値の平均値、最大値または最小値のいずれかから求めることにより、玉の寸法精度をより実用的な管理基準で管理することができる。
【００１１】
前記玉の材質は、通常の軸受鋼製のほかに、セラミックス製とすることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係るアンギュラ玉軸受１ａ、１ｂにより、工作機械である小型精密旋盤の主軸２を支持した状態を示す。主軸２を回転駆動するモータ３は、ステータ３ａ側をハウジング４に、ロータ３ｂ側を主軸２に取り付けたビルトインタイプのものであり、モータ３の両側で、主軸２の基端側と作用端側とがそれぞれ２個ずつのアンギュラ玉軸受１ａ、１ｂで支持されている。
【００１３】
前記各アンギュラ玉軸受１ａ、１ｂは、図２に示すように、内輪５と外輪６の各軌道面５ａ、６ａ間に、転動体としてセラミックス製の玉７を配列し、これらをフェノール樹脂製の保持器８で保持したものであり、接触角はいずれも１５°となっている。また、アンギュラ玉軸受１ａは、内径５０ｍｍ、外径８０ｍｍで、玉７の配列個数が２３個であり、アンギュラ玉軸受１ｂは、内径４５ｍｍ、外径７５ｍｍで、玉７の配列個数が２２個である。
【００１４】
前記内輪５と外輪６の各軌道面５ａ、６ａにおける真円からの形状誤差山成分の数が〔ｎ・Ｚ±１（ｎ：自然数、Ｚ：玉の配列個数〕のものの形状誤差振幅の各総和の合計は１０ｎｍ以下とされ、各軌道面５ａ、６ａ間に配列された玉７相互の直径の寸法差は８０ｎｍ以下の範囲に入れられている。この実施形態では、玉７相互の直径の寸法差を、各玉７の直径を５箇所で測定した値の平均値から求めるようにした。
【００１５】
図３は、上記アンギュラ玉軸受１ａについて、玉７の配列順をランダムとした場合（図中の○）と、玉７の配列順を直径の大きさ順とした最悪配列の場合（図中の●）とに、ＮＲＲＯ値を測定した結果を示す。図中には、比較例として、玉７相互における直径の寸法差を約１１０ｎｍとしたものについてもプロットしている。これらの結果より、玉７相互の直径の寸法差を８０ｎｍ以下とした本発明に係るアンギュラ玉軸受は、玉７の最悪配列を想定しても、ＮＲＲＯ値を０．１μｍ以下にできることが分かる。
【００１６】
上述した実施形態では、玉相互の直径の寸法差を、各玉の直径を５箇所で測定した値の平均値から求めるようにしたが、最大値または最小値から求めるようにしてもよく、直径の測定箇所も５箇所に限定されることはない。また、転動体としての玉をセラミックス製のものとしたが、玉は通常の軸受鋼製のものとしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明の工作機械用アンギュラ玉軸受は、内外輪の各軌道面における真円からの形状誤差については、従来から行われている管理基準を採用し、玉については、相互の直径の寸法差を８０ｎｍ以下とする管理基準を採用したので、転動体として多数の玉を配列する工作機械用アンギュラ玉軸受のＮＲＲＯ値を、実用的な管理基準で０．１μｍ以下とすることができる。
【００１８】
また、前記玉相互の直径の寸法差を、各玉の直径を複数箇所で測定した値の平均値、最大値または最小値のいずれかから求めることにより、玉の寸法精度をより実用的な管理基準で管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンギュラ玉軸受で小型精密旋盤の主軸を支持した状態を示す縦断面図
【図２】図１のアンギュラ玉軸受を示す縦断面図
【図３】図２のアンギュラ玉軸受のＮＲＲＯ値を測定した結果を示すグラフ
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  アンギュラ玉軸受
２  主軸
３  モータ
３ａ  ステータ
３ｂ  ロータ
４  ハウジング
５  内輪
６  外輪
５ａ、６ａ  軌道面
７  玉
８  保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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