(57)【要約】【課題】  潤滑のためのオイル粒子を安定して軸受内部に供給することができるオイルエア供給機構を備えた軸受装置を提供する。【解決手段】  軸受装置１０は、オイル潤滑される転がり軸受１１と、転がり軸受１１の内部にオイルを補給するオイル補給機構１８とを備え、転がり軸受１１の内輪１３は、外周面が転がり軸受１１の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部１３ｃを備え、テーパ部１３ｃの表面は撥油性を有する材料からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイル潤滑される転がり軸受と、前記転がり軸受の内部にオイルを補給するオイル補給機構と、を備えた軸受装置であって、
前記転がり軸受の内輪部材は、外周面が前記転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部を備え、前記テーパ部の表面は撥油性を有する材料からなることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記テーパ部の表面には、前記オイル補給機構のノズル孔が対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記テーパ部は、前記ノズル孔が形成された外輪間座と径方向から見てオーバーラップすることを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記内輪部材は、前記テーパ部を有する内輪間座を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の軸受装置が用いられたことを特徴とする工作機械又は高速モータ用主軸スピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置およびそれを用いた主軸スピンドル装置に関し、より詳細には、オイルエア潤滑されて高速回転する工作機械又は高速モータ用主軸スピンドルに用いられる軸受装置及びそれを用いた主軸スピンドル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械やモータ等に対する高速化の要求が強くなっている。これに対応するために主軸スピンドル装置に用いられる転がり軸受では、潤滑オイルを圧縮空気と共に供給するオイルエア潤滑が多用されている。従来のオイルエア潤滑は、軸受内部に向けて配置されたノズルから、潤滑オイルを圧縮空気と共に直接軸受内部へ吹き付けて供給していた。しかし、ｄｍＮ（（軸受内径＋軸受外径）÷２×回転速度（ｒｐｍ））が２００万以上の環境で使用される転がり軸受においては、軸受外部にノズルを設けるとオイル粒子は軸受の回転によって発生するエアカーテンを貫くことができず、軸受内部に潤滑オイルが供給されない不具合が発生する虞があった。
【０００３】
このような不具合を解消するために、オイルエアを一旦内輪に吹き付け、内輪に付着したオイル粒子を遠心力によって軸受内部に供給するようにした転がり軸受のオイルエア潤滑機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示されている転がり軸受のオイルエア潤滑機構は、潤滑オイルを圧縮空気と共に内輪に吹き付けてオイル粒子を内輪の斜面部に一旦付着させ、内輪に溜まったオイル粒子を遠心力によって軸受内部に供給することによって、吐出エア流量を低減させると共に、ノズルからのエアが転動体を通過するときに発生する風切り音の防止を図ったものである。具体的には、内輪に溜まったオイル粒子は、オイル粒子の表面張力と、遠心力の斜面部大径側への分力により、軸受内部に供給される。
【０００４】
また、グリース潤滑される転がり軸受において、グリースの流動性を向上するために、軸受空間を囲む部材の表面の少なくともいずれかに撥油性を持たせたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−６１６５７号公報（第３−６頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−２５４３４２号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のオイルエア潤滑機構では、オイル粒子と斜面部との付着力については記載されておらず、付着力がオイル粒子に作用する遠心力より大きいと、斜面部に多量のオイル粒子が溜まるまで供給されず、多量のオイル粒子が溜まったときそれらのオイル粒子が一度に軸受内部に供給される。多量のオイル粒子が供給されると、該オイル粒子の攪拌に伴う発熱により転がり軸受の温度が上昇する。このため、オイル供給間隔で温度が不安定な脈動を示すという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に開示された転がり軸受は、軸受空間内に予め封入されているグリースを利用して潤滑するグリース潤滑であり、高速回転で使用される転がり軸受に用いられるオイルエア潤滑の構造に適用することはできなかった。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受内部を潤滑するオイル粒子を安定して供給することができる軸受装置およびそれを用いた主軸スピンドル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  オイル潤滑される転がり軸受と、前記転がり軸受の内部にオイルを補給するオイル補給機構と、を備えた軸受装置であって、
前記転がり軸受の内輪部材は、外周面が前記転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部を備え、前記テーパ部の表面は撥油性を有する材料からなることを特徴とする軸受装置。
（２）  前記テーパ部の表面には、前記オイル補給機構のノズル孔が対向配置されていることを特徴とする（１）に記載の軸受装置。
（３）  前記テーパ部は、前記ノズル孔が形成された外輪間座と径方向から見てオーバーラップすることを特徴とする（２）に記載の軸受装置。
（４）  前記内輪部材は、前記テーパ部を有する内輪間座を含むことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の軸受装置。
（５）  （１）〜（４）のいずれかに記載の軸受装置が用いられたことを特徴とする工作機械又は高速モータ用主軸スピンドル装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の軸受装置によれば、転がり軸受の内輪部材は、外周面が転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部を備え、テーパ部の表面は撥油性の有する材料からなるようにしたので、テーパ部を流れるオイル粒子の運搬性が向上され、オイル補給機構によって補給されてテーパ部に付着したオイル粒子は、一定の大きさになる毎に遠心力によって効率よく転がり軸受の内部に供給される。従って、多量のオイルが一度に軸受内部に供給されてオイルの攪拌に伴う転がり軸受の温度上昇が生じることはなく、安定した潤滑を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る軸受装置の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明に係る軸受装置の第１実施形態について説明する。  図１は本発明の第１実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の軸受装置１０は、工作機械又は高速モータ用の主軸スピンドル装置に使用されている。軸受装置１０は、オイル潤滑される転がり軸受であるアンギュラ玉軸受１１と、アンギュラ玉軸受１１の内部に潤滑オイルを補給するオイル補給機構１８とを備える。アンギュラ玉軸受１１は、主軸１をハウジング２に対して相対回転可能に支持している。
【００１３】
アンギュラ玉軸受１１は、ハウジング２に内嵌される外輪１２と、主軸１に外嵌される内輪部材である内輪１３と、外輪１２の外輪軌道面１２ａと内輪１３の内輪軌道面１３ａ間に転動自在に配置された転動体である複数の玉１４と、複数の玉１４を周方向に等間隔に保持する保持器１５とを備える。
【００１４】
内輪間座１６と軸方向に対向する内輪１３の一端１３ｂは、外輪１２の一端１２ｂより軸方向に延設されており、内輪１３は外輪１２より幅広に形成されている。延設された内輪１３の一端側の外周面には、内輪軌道面１３ａ（転がり軸受の内部）に向かって次第に大径とされて、内輪軌道面１３ａと連続するテーパ部１３ｃが形成されている。テーパ部１３ｃの表面は、撥油性を有する材料からなり、例えば、フッ素系撥油剤等がコーティングされている。
【００１５】
外輪１２の側方には、外輪間座１７が外輪１２の一端１２ｂと当接しており、外輪間座１７は、内輪１３のテーパ部１３ｃと径方向から見てオーバーラップするようにハウジング２に内嵌されている。外輪間座１７は、内輪１３のテーパ部１３ｃと略同一の傾斜角度を有し、テーパ部１３ｃと僅かな隙間を以って対向配置される傾斜部１７ａを備えている。テーパ部１３ｃと傾斜部１７ａとの隙間は、内輪１３と主軸１との嵌合、内輪１３の温度上昇による膨張等を考慮して、運転中に接触しない程度に設定されている。
【００１６】
また、外輪間座１７には、外周面から径方向内方に向かって設けられたオイルエア供給口１７ｂと、オイルエア供給口１７ｂと連通して傾斜部１７ａに開口する小径のノズル孔１７ｃが設けられている。ノズル孔１７ｃは、吐出したオイルエアが直接テーパ部１３ｃに吹き付けられるように、その吐出方向が軸線に対して所定の傾斜角度でテーパ部１３ｃに向けられている。
【００１７】
ハウジング２には、外輪間座１７のオイルエア供給口１７ｂと連通するオイルエア供給路２ａが形成されている。オイル補給機構１８は、圧縮空気にオイルを混合させたオイルエアを供給するオイルエア供給源１９と、オイルエア供給源１９とハウジング２のオイルエア供給路２ａとを接続するオイルエア供給配管２０と、ハウジングに形成されたオイルエア供給路２ａと、外輪間座１７に形成されたオイルエア供給口１７ｂ及びノズル孔１７ｃとを含む。
【００１８】
次に、本実施形態の軸受装置１０の潤滑動作について、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、オイルエア供給源１９から圧縮空気と共に搬送されたオイルは、オイルエア供給配管２０、オイルエア供給路２ａ、オイルエア供給口１７ｂ、ノズル孔１７ｃを介して傾斜部１７ａとテーパ部１３ｃとの隙間に噴射される。噴射されたオイルは、内輪１３と共に回転して遠心力の作用によってテーパ部１３ｃに沿って大径側、即ち内輪軌道面１３ａの方向へ移動し、同様にアンギュラ玉軸受１１の内部を潤滑する。
【００１９】
ここで、テーパ部１３ｃは、例えば、フッ素系撥油剤等の撥油性を有する材料がコーティングされているので、オイル粒子となってテーパ部１３ｃに付着したオイルは、テーパ部１３ｃに滞留することがなく、小さな粒子の状態で直ちにアンギュラ玉軸受１１の内部に向かって搬送され、多量のオイルが塊となってテーパ部１３ｃに付着することはない。即ち、オイル粒子は、少量ずつ安定してアンギュラ玉軸受１１の内部に供給される。従って、多量のオイルが一度に供給されたとき、オイルの攪拌に伴って温度が上昇することが防止される。
【００２０】
本実施形態の軸受装置１０によれば、転がり軸受の内輪部材は、外周面が前記転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部１３ｃを備え、テーパ部１３ｃの表面は撥油性の有する材料からなるので、ノズル孔１７ｃから圧縮空気と共に供給されてテーパ部１３ｃに付着したオイル粒子は、テーパ部１３ｃに多量のオイルが溜まることはなく、一定の大きさになる毎に遠心力によって効率よくアンギュラ玉軸受１１の内部に供給される。従って、多量のオイルが一度に軸受内部に供給されてオイルの攪拌に伴うアンギュラ玉軸受１１の温度上昇が生じることはなく、安定した潤滑を行うことができる。
【００２１】
また、本実施形態の軸受装置１０が組み込まれた工作機械用主軸スピンドル装置または高速モータ用主軸スピンドル装置によれば、アンギュラ玉軸受１１が常に安定して主軸１を支持することができ、性能の安定した主軸スピンドル装置を得ることができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、図２を参照して本発明に係る軸受装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態の軸受装置１０と同等部分については同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００２３】
図２は本発明の第２実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。図２に示すように、本実施形態の軸受装置３０のアンギュラ玉軸受３１は、外周面に内輪軌道面３２ａを有して外輪１２の幅より短い内輪３２と、内輪３２の一端３２ｂと第１の内輪間座１６との間に第２の内輪間座３３とを備えて内輪部材を構成している。第２の内輪間座３３は、外周面に内輪３２の内輪軌道面３２ａ（転がり軸受の内部）に向かって次第に大径となるテーパ部３３ａを備えている。テーパ部３３ａの表面は、フッ素系撥油剤等の撥油性を有する材料でコーティングされている。また、外輪間座１７の傾斜部１７ａは、テーパ部３３ａと略同一角度を有し、テーパ部３３ａと所定の隙間をもって対向するように配置されている。なお、テーパ部３３ａは、第２の内輪間座３３自体を金属表面より撥油性が高い樹脂材料とし、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を用いて、テーパ部３３ａの表面に撥油性を持たせてもよい。
その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。
【００２４】
従って、本実施形態の軸受装置３０によれば、外周面に転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部３３ａを内輪３２の側方に配置された第２の内輪間座３３に設け、テーパ部３３ａの表面は撥油性を有する材料からなるようにすることで、第１実施形態の軸受装置と同様の効果が得られる。また、テーパ部３３ａは、内輪３２と別体に設けられた第２の内輪間座３３に設けたので、テーパ部３３ａの表面への撥油性を有する材料のコーティングが容易となる。
【００２５】
（第３実施形態）
次に、図３を参照して本発明に係る軸受装置の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態の軸受装置１０と同等部分には同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００２６】
図３は本発明の第３実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。図３に示すように、本実施形態の軸受装置４０は、転がり軸受として単列円筒ころ軸受４１が用いられている。単列円筒ころ軸受４１は、ハウジング２に内嵌される外輪４２と、主軸１に外嵌される内輪部材である内輪４３と、外輪４２の外輪軌道面４２ａと内輪４３の内輪軌道面４３ａ間に転動自在に配置された転動体である複数のころ４４と、複数のころ４４を周方向に等間隔に保持する保持器４５とを備える。
【００２７】
内輪間座１６と軸方向に対向する内輪４３の一端４３ｂは、外輪４２の一端４２ｂより軸方向に延設されており、内輪４３は外輪４２より幅広に形成されている。延設された内輪４３の一端側の外周面には、内輪軌道面４３ａ（転がり軸受の内部）に向かって次第に大径とされるテーパ部４３ｃが形成されている。テーパ部４３ｃの表面は、撥油性を有する材料からなり、例えば、フッ素系撥油剤等がコーティングされている。
その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。
【００２８】
従って、本実施形態の軸受装置４０によれば、単列円筒ころ軸受４１においても、内輪４３が、外周面に転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部４３ｃを備え、テーパ部４３ｃの表面は撥油性を有する材料からなるようにすることで、第１実施形態の軸受装置１０と同様の効果が得られる。
【００２９】
（第４実施形態）
次に、図４を参照して本発明に係る軸受装置の第４実施形態について説明する。なお、第３実施形態の軸受装置４０と同等部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図４は本発明の第４実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。本実施形態の軸受装置５０は、図４に示すように、単列円筒ころ軸受５１の内輪５２が軸方向両側に延設されている。延設された両端部の外周面には、内輪軌道面５２ａ（転がり軸受の内部）に向かうに従って次第に大径とされたテーパ部５２ｂが形成されている。テーパ部５２ｂの表面には、撥油性を有する材料、例えば、フッ素系撥油剤等がコーティングされている。外輪４２の軸方向両側には、第３実施形態の外輪間座１７と同様の構造（左右対称とされた構造）を有する一対の外輪間座１７Ａ，１７Ｂが配置されている。
その他の構成及び作用については、第３実施形態と同様である。
【００３１】
従って、本実施形態の軸受装置５０によれば、単列円筒ころ軸受５１において、内輪５２は、軸方向両側における外周面に転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部５２ｂを備え、テーパ部５２ｂの表面は撥油性を有する材料からなるようにしているので、第１実施形態の軸受装置１０と同様の効果が得られる。
【００３２】
（第５実施形態）
次に、図５を参照して本発明に係る軸受装置の第５実施形態について説明する。なお、第３実施形態の軸受装置４０と同等部分については同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
【００３３】
図５は本発明の第５実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。図５に示すように、本実施形態の軸受装置６０の単列円筒ころ軸受６１は、第２実施形態と同様に内輪部材を分割して構成したもので、外周面に内輪軌道面６２ａを有して外輪４２の幅より短い内輪６２と、内輪６２の一端６２ｂと第１の内輪間座１６との間に第２の内輪間座６３とを備えた内輪部材からなる。第２の内輪間座６３は、外周面に内輪６２の内輪軌道面６２ａ（転がり軸受の内部）に向かって次第に大径となるテーパ部６３ａを備えている。テーパ部６３ａの表面は、フッ素系撥油剤等の撥油性を有する材料でコーティングされている。また、外輪間座１７の傾斜部１７ａは、テーパ部６３ａと略同一角度を有し、テーパ部６３ａと所定の隙間をもって対向するように配置されている。  なお、テーパ部６３ａは、第２の内輪間座６３自体を金属表面より撥油性が高い樹脂材料とし、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を用いて、テーパ部６３ａの表面に撥油性を持たせてもよい。
その他の構成及び作用については、第３実施形態と同様である。
【００３４】
従って、本実施形態の軸受装置６０によれば、外周面に転がり軸受の内部に向かって次第に大径とされるテーパ部６３ａを内輪６２の側方に配置された第２の内輪間座６３に設け、テーパ部６３ａの表面は撥油性を有する材料からなるようにすることで、第１実施形態の軸受装置１０と同様の効果が得られる。また、テーパ部６３ａは、内輪６２と別体に設けられた第２の内輪間座６３に設けたので、テーパ部６３ａの表面への撥油性を有する材料のコーティングが容易となる。
【００３５】
尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
また、本発明においては、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受、単列円筒ころ軸受を用いたが、これに限定されるものではなく、深溝玉軸受、複列円筒ころ軸受等、他の形式の転がり軸受においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。
【図２】本発明の第２実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせたである。
【図３】本発明の第３実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。
【図４】本発明の第４実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。
【図５】本発明の第５実施形態である軸受装置の要部断面図とブロック図を組み合わせた図である。
【符号の説明】
【００３７】
１                                        主軸
２                                        ハウジング
１０，３０，４０，５０，６０              軸受装置
１１，３１                                アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
１２，４２                                外輪
１３，３２，４３，５２，６２              内輪
１３ｃ，３３ａ，４３ｃ，５２ｂ，６３ａ    テーパ部
１４                                      玉（転動体）
１７，１７Ａ，１７Ｂ                      外輪間座
１７ｃ                                    ノズル孔
１８                                      オイルエア供給機構
３３，６３                                第２の内輪間座（内輪間座）
４１，５１，６１                          円筒ころ軸受（転がり軸受）
４４                                      ころ（転動体）
【図１】
2005337349.tif 000003
【図２】
2005337349.tif 000004
【図３】
2005337349.tif 000005
【図４】
2005337349.tif 000006
【図５】
2005337349.tif 000007