(57)【要約】【課題】  アンギュラ玉軸受及び円筒ころ軸受のどちらの軸受も使用することができ、風切り音による騒音を低減すると共に微小量の潤滑油を軌道面に確実に送り込むことのできる主軸装置を提供すること。【解決手段】  主軸装置２０は、外輪２２、内輪２３、及び外輪２２と外輪２３との間に転動自在に配置され且つ保持器２５により周方向に互いに間隔をおいて保持された複数の転動体である円筒ころ２４を有している円筒ころ軸受２１と、円筒ころ軸受２１の外輪２２及び外輪２２と軸方向に隣接して配置された外輪間座４０を保持しているハウジング４２と、円筒ころ軸受２１に潤滑油を供給する潤滑油供給部材であるノズルコマ３１とを備えており、ノズルコマ３１は、その一端部に空気と共に潤滑油を噴出する噴出孔３７を有し、噴出孔３７の開口部には拡開された空気溜り部３８が形成されている。【選択図】        図１
2005199370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配置された複数の転動体、を有する軸受と、
前記軸受の外輪及び軸方向に該外輪と隣接して配置された外輪間座を保持するハウジングと、
前記軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給部材と、
を備える主軸装置であって、
前記潤滑油供給部材を保持するための取付け孔が、前記ハウジング及び前記外輪間座を貫通するように形成されており、
前記内輪の一方の周端部が、前記外輪の端面よりも軸方向に突出して形成され、且つ該周端部がその突端に向けて縮径するように形成されており、
前記潤滑油供給部材が、その一端部に空気と共に潤滑油を噴出する噴出孔を有しており、
前記噴出孔の開口部には拡開された空気溜り部が形成されており、
前記潤滑油供給部材が、前記噴出孔及び前記空気溜り部を前記周端部の外周面に近接させて前記取付け孔に保持され、前記外周面に潤滑油を供給することを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
前記潤滑油供給部材が、前記空気溜り部に連通する少なくとも１つの空気抜き孔を有することを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の主軸装置であって、高速回転モータに使用されることを特徴とする主軸装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の主軸装置であって、工作機械の軸に使用されることを特徴とする主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で回転する軸を支持する主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の軸のように高速回転する軸を支承する軸受の代表的な潤滑方法として、ペースト状のグリースを軸受に適量封入して潤滑を行うグリース潤滑と、低粘度の潤滑油を圧縮空気と共に回転中の軸受に連続で噴出して潤滑を行うオイルエア潤滑とがある。
【０００３】
一般にグリース潤滑は、グリースを一度充填すればグリースを長期間補給する必要がないため保守に手間を必要としないが、使用時間と共にグリースの劣化が生じ、潤滑機能が低下する。特に、連続で高速回転させる場合には早期にグリース寿命に至り潤滑不良を起こして焼き付きが発生する可能性がある。
【０００４】
一方、オイルエア潤滑は潤滑油供給ユニットから連続的に新しい潤滑油を軸受に供給することができるので、潤滑油の寿命による軸受の焼き付きの心配がなく、また各軸受の最適油量に潤滑油を定量管理することが可能であり、さらに潤滑油と共に噴出される圧縮空気による冷却効果も得られるので軸受の温度上昇を抑えることができ、連続で高速回転する軸受の潤滑に適している。
【０００５】
一般に、工作機械の軸は加工精度や加工効率の向上のために、できるだけ高速回転が可能な軸受が望ましく、工作機械の軸に用いられる軸受の潤滑にはオイルエア潤滑が多く用いられている。
【０００６】
しかし、オイルエア潤滑は潤滑油を潤滑部位まで搬送するために軸受の内部空間へ圧縮空気を高速で噴出させるが、軸受の外輪と内輪との間に互いに間隔をおいて保持された複数の転動体は軸受の回転に伴い外輪及び内輪の軌道面上で公転及び自転走行し、該転動体により圧縮空気の流れが断続的に遮断される。その結果、いわゆる風切り音と呼ばれる騒音が発生する。
【０００７】
そこで、圧縮空気及び潤滑油の噴出流を転動体に直接当てないようにして風切り音を低減した主軸装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３０３０３（第３頁、第１図）
【０００９】
特許文献１に開示されている主軸装置は、図４に示すように、ハウジングに取付けられた外輪１と、軸に嵌合された内輪２と、外輪１及び内輪２の間に転動自在に配置され且つ保持器４によって周方向に互いに間隔をおいて保持された複数の玉３と、軸方向に外輪１と隣接して配置されてハウジングに保持された外輪間座５とから構成されている。内輪２は、外輪１の端面より軸方向に突出して、且つその突端に向けて縮径するように形成されている。外輪間座５の先端部には圧縮空気と共に潤滑油を前記肩部の外周面７に向けて噴出する噴出孔が形成されており、玉３に噴出流を直接当てないようにして風切り音を低減するようにしている。該主軸装置において、噴出流を外周面７に確実に当て、且つ噴出流の流路を形成するために、噴出孔６及び噴出孔６が形成された外輪間座５の先端部は外周面７に僅かな隙間をもって対向するように配置されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の主軸装置において、アンギュラ玉軸受を用いた場合に、アンギュラ玉軸受は一方向の軸方向荷重を許容するので、予め軸に軸受と外輪間座５とを組み付けた状態で、軸をハウジングに挿入することが可能である。しかし、円筒ころ軸受を用いた場合、図５に示すように、円筒ころ軸受は内輪１２と外輪１１とが分離容易な構造となっており軸方向荷重を負荷することができないので、主軸１６をハウジング１７に挿入する際には、予め外輪１１と外輪間座１５とをハウジング１７に内嵌しておき、その後、円筒ころ１３及び保持器１４を組み付けられた内輪１２が外嵌された主軸１６を挿入する。しかし、上記の主軸装置において、外輪間座１５の先端部が内輪１２の肩部に僅かな隙間をもって対向するように配置されるので、主軸１６に外嵌された内輪１２又は内輪１２に組み付けられた転動体１３及び保持器１４が外輪間座１５と衝突し、主軸１６をハウジング１７に挿入することができなかった。
【００１１】
本発明は前述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンギュラ玉軸受及び円筒ころ軸受のどちらの軸受も使用することができ、風切り音といった騒音を低減すると共に微小量の潤滑油を軌道面に確実に送り込むことのできる主軸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明に係る主軸装置は、下記の（１）〜（４）を特徴としている。
【００１３】
（１）  内輪、外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配置された複数の転動体、を有する軸受と、
前記軸受の外輪及び軸方向に該外輪と隣接して配置された外輪間座を保持するハウジングと、
前記軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給部材と、
を備える主軸装置であって、
前記潤滑油供給部材を保持するための取付け孔が、前記ハウジング及び前記外輪間座を貫通するように形成されており、
前記内輪の一方の周端部が、前記外輪の端面よりも軸方向に突出して形成され、且つ該周端部がその突端に向けて縮径するように形成されており、
前記潤滑油供給部材が、その一端部に空気と共に潤滑油を噴出する噴出孔を有しており、
前記噴出孔の開口部には拡開された空気溜り部が形成されており、
前記潤滑油供給部材が、前記噴出孔及び前記空気溜り部を前記周端部の外周面に近接させて前記取付け孔に保持され、前記外周面に潤滑油を供給すること。
【００１４】
（２）  上記（１）に記載の主軸装置であって、前記潤滑油供給部材が、前記空気溜り部に連通する少なくとも１つの空気抜き孔を有すること。
【００１５】
（３）  上記（１）又は（２）に記載の主軸装置であって、高速回転モータに使用されること。
【００１６】
（４）  上記（１）又は（２）に記載の主軸装置であって、工作機械の軸に使用されること。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る主軸装置によれば、潤滑油供給部材を個別の部材とし、軸と軸受と外輪間座とをハウジングに組み付けた後に、ハウジング及び外輪間座に貫通するように形成された取付け孔に潤滑油供給部材を挿入して固定するので、軸受に円筒ころ軸受を用いた場合にも、内輪の周端部外周面に潤滑油の噴出孔を僅かな隙間をもって対向させることができ、風切り音による騒音を低減すると共に微小量の潤滑油を軌道面に確実に送り込むことができる。また、噴出孔に連通する空気及び潤滑油の供給路を形成することが容易となり、さらに潤滑油供給部材を取り外して前記供給路、噴出孔及び内輪の周端部外周面に付着・残留した潤滑油や塵等の異物を除去することも容易となる。
【００１８】
また、潤滑油供給部材の噴出孔の先端部に該噴出孔を拡開して形成した空気溜り部を形成したので、軸受内部に付与される空気圧力を緩和させることができ、風切り音をより低減することができる。
【００１９】
さらに、空気溜り部に連通する空気抜き孔を潤滑油供給部材に形成したので、軸受内部に付与される空気圧力を緩和させることができ、風切り音をより低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る主軸装置の第１実施形態の縦断面図、図２は図１に示す第１実施形態の潤滑油供給部材の部品図、そして図３は本発明に係る主軸装置の第２実施形態の縦断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態である主軸装置２０は、外輪２２、内輪２３、及び外輪２２と外輪２３との間に転動自在に配置され且つ保持器２５により周方向に互いに間隔をおいて保持された複数の転動体である円筒ころ２４を有している円筒ころ軸受２１と、外輪２２及び軸方向に外輪２２と隣接して配置された外輪間座４０を保持しているハウジング４２と、円筒ころ軸受２１に潤滑油を供給する潤滑油供給部材であるノズルコマ３１とを備えている。
【００２３】
ノズルコマ３１は円柱状の胴部３２を有しており、胴部３２の片側の周縁部には胴部３２よりも大径の円板状の取付けフランジ３３が設けられている。取付けフランジ３３の胴部３２との接合部周縁には、胴部３２と同心の円周に沿って断面コ字状溝３４が形成されており、Ｏリング等の密封部材が埋設されている。胴部３２の中心軸上には、取付けフランジ３３側の軸方向端面に開口端部を有する導入孔３６が形成されており、不図示の圧縮空気及び潤滑油供給源に接続された潤滑油供給管４５が挿入されている。導入孔３６の前記開口端部とは他方の先端部には、該先端部より小径の噴出孔３７が連続して形成されており、噴出孔３７は取付けフランジ３３側とは他方の胴部３２の端面の周縁部に開口するように形成されている。噴出孔３７の開口部には、噴出孔３７を拡開するように空気溜り部３８が設けられており、空気溜り部３８は胴部３２と同心の円環状に断面略台形の溝として周縁部一円に形成されている。空気抜き孔３９は、空気溜り部３８に連通し且つ取付けフランジ３３側の胴部３２の端面に開口するように、胴部３２内部に形成されており、空気溜り部３８における空気抜き孔３９の開口部は、空気溜り部３８の中心点に関して噴出孔３７の開口部と対称な位置に設けられている。
【００２４】
ハウジング４２には、軸４１を挿通する挿通孔が形成されており、該挿通孔の内部には、外輪２２及び軸方向に外輪２２と隣接した外輪間座４０が嵌合されて固定されている。また、軸４１の外周面には、予め複数の円筒ころ２４及び保持器２５を組み付けられた内輪２３及び軸方向に内輪２３と隣接した内輪間座４４が嵌合されて固定されている。軸４１は、円筒ころ２４が外輪２２の軌道面に係合するまでハウジング４２の前記挿通孔に挿入され、この時、外輪間座４０の内周面と内輪間座４４の外周面とが対向するように、外輪２２及び外輪間座４０はハウジング４２に、又内輪２３及び内輪間座４４は軸４１に、それぞれ配置されている。
【００２５】
内輪２３の外輪間座４０側の周端部は、外輪２１の端面より軸方向外方に、即ち外輪間座４０方向に突出し、且つ前記周端部はその突端に向けて縮径するように形成されている。つまり、前記周端部の外周面２６は前記突端から円筒ころ２４側に向けて上昇するように傾斜している。そして、前記突端は、隣接した内輪間座４４と同一径とされており、前記周端部の外周面２６と内輪間座４４の外周面とは段差なく連続している。
【００２６】
ハウジング４２及び外輪間座４０には、軸４１の半径方向に両部材を貫通する取付け孔４３が設けられており、取付け孔４３は、ハウジング４２の外方に面する開口端部にノズルコマ３１の取付けフランジ３３と係合する棚部を有して、胴部３２と等しいか若しくは僅かに大きい径に形成されている。取付け孔４３にはノズルコマ３１が挿入されており、噴出孔３７及び空気溜り部３８が設けられたノズルコマ３１の端部が外輪間座４０からハウジング４２の前記挿通孔の内部に突出して内輪２３の外周面２６及び内輪間座４４の外周面と僅かな隙間をもって対向している。この時、噴出孔３７が外周面２６側に位置するようにノズルコマ３１は配置されており、取付け孔４３の前記棚部と係合した取付けフランジ３３がボルトによって締結されて、ノズルコマ３１はハウジング４２に固定されている。これにより、噴出孔３７側のノズルコマ３１の端面と外周面２６及び内輪間座４４の外周面との間に潤滑油の流路が形成されている。
【００２７】
次に、主軸装置２０の組み立て方法を説明する。
【００２８】
先ず、ハウジング４２の前記挿通孔に外輪２２と外輪間座４０とを挿入する。この時、ハウジング４２に形成された取付け孔４３と外輪間座４０に形成された取付け孔４３とが連続して整列するように位置決めし、固定する。また、予め複数の円筒ころ２４及び保持器２５を組み付けておいた内輪２３と内輪間座４４とを軸４１に外嵌させ、固定する。
【００２９】
次いで、ハウジング４２の前記挿通孔に軸４１を挿入し、円筒ころ２４を外輪２２の軌道面に係合させる。そして、噴出孔３７及び空気溜り部３８が設けられたノズルコマ３１の端部を先頭にして、ハウジング４２の外方に面する取付け孔４３の開口部からノズルコマ３１を取付け孔４３に挿入する。この時、噴出孔３７が内輪２３の外周面２６の上方に位置するようにノズルコマ３１を配置する。
【００３０】
次いで、前記圧縮空気及び潤滑油供給源に接続された潤滑油供給管４５をノズルコマ３１の導入孔３６に挿入し、また、排気管４６を空気抜き孔３９に挿入し、主軸装置２０の組み立てを完了する。
【００３１】
次に、主軸装置２０の動作を説明する。
【００３２】
ハウジング４２に対して軸４１が回転する際に、前記圧縮空気及び潤滑油供給源から圧縮空気と潤滑油の混合流がノズルコマ３１の導入孔３６を介して噴出孔３７に適宜の圧力及び流量で供給される。
【００３３】
噴出孔３７から噴出された潤滑油は、空気溜り部３８を通過し、内輪２３の外周面２６に付着する。この時、外周面２６と噴出孔３７とが近接しており、潤滑油及び圧縮空気が円筒ころ軸受内に直接流入することがないので、風切り音が低減される。
【００３４】
外周面２６はその突端から円筒ころ２４側に上昇するように傾斜しており、また、軸４１の回転に伴い（即ち、内輪２３の回転に伴い）付着した潤滑油に遠心力が生じるので、潤滑油は外周面２６をつたって内輪２３の軌道面に到達し、円筒ころ２４の転動面に付着する。これにより潤滑が行われる。
【００３５】
また、噴出孔３７に連通する空気溜り部３８及び空気溜り部３８に連通する空気抜き孔３９により、前記圧縮空気及び潤滑油供給源から供給される圧縮空気の圧力変動を緩和しており、潤滑油及び圧縮空気が通常より高い圧力で噴出されることを防止することができるので、風切り音が低減される。
【００３６】
また、空気溜り部３８が円環状の溝として形成されており、空気抜き孔３９の空気溜り部３８における開口部が、空気溜り部３８の中心点に関して噴出孔３７と対称な位置に設けられているので、噴出孔３７より噴出された圧縮空気は、前記流路に供給された潤滑油を押しのけることなく、空気溜り部３８をつたって空気抜き孔３９より排気される。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態である主軸装置５０を説明する。尚、第２実施形態において上述の第１実施形態である主軸装置２０と同様の部材等については、図中に同一符号を付することにより、説明を省略する。
【００３８】
図３に示すように、本発明の第２実施形態である主軸装置５０は上述の第１実施形態において円筒ころ軸受２１の代わりにアンギュラ玉軸受５１を用いたものである。外輪間座４０側の内輪５３の周端部は、外輪５２の端面より軸方向外方に、即ち外輪間座４０方向に突出し、且つ前記周端部はその突端に向けて縮径するように形成されている。つまり、前記周端部の外周面５６は前記突端から玉５４側に向けて上昇するように傾斜している。  そして、前記突端は、隣接した内輪間座４４と同一径とされており、前記周端部の外周面５６と内輪間座４４の外周面とは段差なく連続している。
【００３９】
主軸装置５０の組み立て方法については、内輪５３に複数の玉５４、保持器５５及び外輪５２を組み付けたアンギュラ玉軸受５１と、内輪間座４４と、外輪間座４０とを軸４１に装着した状態で、軸４１をハウジング４２の前記挿通孔に挿入して、ハウジング４２に形成された取付け孔４３と外輪間座４０に形成された取付け孔４３とが連続して整列するように位置決めし、固定する。そして、ハウジング４２の外方に面する取付け孔４３の開口部からノズルコマ３１を取付け孔４３に挿入する。この時、噴出孔３７が内輪５３の外周面５６の上方に位置するようにノズルコマ３１を配置する。次いで、前記圧縮空気及び潤滑油供給源に接続された潤滑油供給管４５をノズルコマ３１の導入孔３６に挿入し、また、排気管４６を空気抜き孔３９に挿入し、主軸装置５０の組み立てを完了する。尚、主軸装置５０の動作については、上述の第１実施形態である主軸装置２０と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
尚、本発明の主軸装置は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
【００４１】
例えば、ノズルコマ３１を複数用いてもよい。この時、各ノズルコマ３１の噴出孔３７が軸受中心より上方に位置するのが好ましい。これにより、潤滑油の全体の供給量を維持して、各噴出孔３７に供給される潤滑油及び圧縮空気の圧力を低下させることができ、風切り音をさらに低減することができる。
【００４２】
また、内輪２３の外周面２６に螺旋溝を形成してもよい。この時、前記螺旋溝は外周面２６の前記突端から円筒ころ２４に向けて、軸４１の回転方向に対して逆方向に回転するように形成されるのが好ましい。これにより、軸４１の回転に伴って外周面２６に付着した潤滑油にポンピング作用が生じ、潤滑油が円筒ころ２４方向に確実に搬送される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る主軸装置の第１実施形態の縦断面図である。
【図２】図１に示す第１実施形態の潤滑油供給部材の部品図である。
【図３】本発明に係る主軸装置の第２実施形態の縦断面図である。
【図４】玉軸受を用いた従来の主軸装置の縦断面図である。
【図５】円筒ころ軸受を用いた従来の主軸装置の組み立て前の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０  主軸装置
２１  円筒ころ軸受（軸受）
２２  外輪
２３  内輪
２４  ころ（転動体）
３１  ノズルコマ（潤滑油供給部材）
３７  噴出孔
３８  空気溜り部
３９  空気抜き孔
４０  外輪間座
４２  ハウジング
４３  取付け孔
【図１】
2005199370.tif 000003
【図２】
2005199370.tif 000004
【図３】
2005199370.tif 000005
【図４】
2005199370.tif 000006
【図５】
2005199370.tif 000007