(57)【要約】【課題】  内輪外径面に付着・移動するグリース、特に潤滑に直接資する分離基油を軌道面や転動体側に戻す作用を発揮するアンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】  両側に非接触シール５，６を備え、内輪回転で使用されるアンギュラ玉軸受Ａにおいて、内輪１の外径面を、その半径が、正面側と背面側１ｂ，１ｃの両方において、軌道面１ａに近づくに従い拡径する形状とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側に非接触シールを備え、内輪回転で使用されるアンギュラ玉軸受において、内輪の軌道面を除く外径面の半径が、正面側と背面側の両方において、軌道面に近づくに従い拡径していることを特徴とするアンギュラ玉軸受。
【請求項２】
請求項１において、工作機械の主軸を支持する軸受であるアンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、グリース潤滑で用いられるアンギュラ玉軸受、特に両側に非接触シールを有した工作機械用アンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸を支持するアンギュラ軸受として、両端側（正面側と背面側）に非接触シールを有したグリース封入アンギュラ玉軸受が用いられることがある。特許文献１にはこのようなアンギュラ玉軸受とこの軸受によって主軸が支持された工作機械が開示されている。
また、図３，図４は、工作機械に用いられるアンギュラ玉軸受の例を示している。図３に示すアンギュラ玉軸受５０は、内輪５１と、外輪５２と、その両軌道面５１ａ，５２ａ間に介在する複数のボール５３と、保持器５４と、内外輪５１，５２間の両端を密封する一対の非接触シール５５，５６とを備える。内外輪５１，５２および非接触シール５５，５６により囲まれた軸受空間にグリースが封入されている。このアンギュラ玉軸受５０は、内輪５１が工作機械の主軸（図示せず）に嵌合され、ハウジング（図示せず）に対して主軸を高速回転可能に支持するものである。
【０００３】
正面側シール５５および背面側シール５６は、鋼板等からなるシール芯金５５ａ，５６ａと、このシール芯金５５ａ，５６ａに一体成形されたゴム材５５ｂ，５６ｂとにより構成されている。このゴム材５５ｂ，５６ｂの外径側基端部は、外輪５２の両端側内径面に形成されたシール装着溝５２ｂに嵌着され、また、シールリップとなる内径側先端部は、内輪５１の両端側外径面に形成されたシール溝５１ｂの溝底に非接触で対向している。図４に示すアンギュラ玉軸受５０は、基本的な構造は図３に示すものと同様であるが、内輪５１の背面側外径面が軌道面５１ａに近づくに従い緩やかに拡径している点と、内輪５１の背面側外径面にはシール溝が存在せず、ゴム材５６ｂのシールリップ部の内径側先端部が内輪５１の外径面に非接触で対向している点で異なる。その他の構成は図３と同様であるので同一の符号を付している。
【特許文献１】特開２００５−２２６６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や図３，図４に示されるアンギュラ玉軸受においては、軸受組込み時に初期封入されているグリースのみを用いて稼動され、その後の給脂は一切行われない。したがって、使用の便には優れるが、限られた量の初期封入グリースを有効に用いなければ、比較的早期に潤滑不良による不具合が生じる恐れがある。
グリース封入時に転がり部に満遍なくグリースを塗布するよう留意しても、軸受の回転に伴い、軸受内部でグリースが飛散しあるいは移動し、軸受空間内の両側に移動したグリースは、シールが備えられていても、一部はシール隙間から軸受外部に漏れ、一部は軸受内部の両端側に溜まったまま存在し、潤滑に利用されないことがある。
【０００５】
この発明の目的は、内輪外径面に付着・移動するグリース、特に潤滑に直接資する分離基油を軌道面あるいは転動体側に戻す作用を発揮する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】
【０００６】
この発明のアンギュラ玉軸受は、両側に非接触シールを備え、内輪回転で使用されるアンギュラ玉軸受において、内輪の軌道面を除く外径面の半径が、正面側と背面側の両方において、軌道面に近づくに従い拡径していることを特徴とする。
この構成によると、軸受両端側（正面側と背面側）の内輪外径面に付着したグリース基油は、内輪回転の遠心力により、内輪外径面に沿いながら拡径方向に移動し、内輪の軌道面へと戻され、軌道面と転動体との間の潤滑に寄与する。また、このグリース基油は、さらに外径方向に飛ばされ、転動体と保持器ポケットとの間の潤滑にも寄与する。
【０００７】
この発明のアンギュラ玉軸受は、工作機械の主軸を支持する軸受としても良い。このアンギュラ玉軸によれば、工作機械の主軸の高速化に十分対応することができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のアンギュラ玉軸受は、両側に非接触シールを備え、内輪回転で使用されるアンギュラ玉軸受において、内輪の外径面の半径が、正面側と背面側の両方において、軌道面に近づくに従い拡径しているものとしたため、軸受の内輪外径面に付着・移動した、あるいは付着・移動しようとしているグリース、特に潤滑に直接資する分離基油を、複雑な装置や外部エネルギーを用いることなく転動体／軌道面間の潤滑に有効に資することができる。よって、潤滑不良による不具合の発生がなく、非接触シールであることによる低トルク・高速回転特性が活かされ、工作機械の主軸支持適性が増大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明の一実施形態を図１ないし図２と共に説明する。図１はこの実施形態のアンギュラ玉軸受Ａを備えた工作機械用スピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置では、上記転がり軸受Ａの２個を、背面組み合わせとして用いている。２個の転がり軸受Ａ，Ａは、ハウジング２０内で主軸２１の両端を回転自在に支持する。各転がり軸受Ａ，Ａの内輪１は、正面側の内輪位置決め間座２２および背面側の内輪間座２３により位置決めされ、内輪固定ナット２４により主軸２１に締め付け固定されている。外輪２は、正面側の外輪位置決め間座２５、背面側の外輪間座２６および外輪押え蓋２７，２８によりハウジング２０内に位置決め固定されている。
【００１０】
主軸２１は、その前側の端部２１ａに工具またはワーク（図示せず）を着脱自在に取付けるチャック（図示せず）が設けられ、後ろ側の端部２１ｂは、モータ等の駆動源が回転伝達機構（いずれも図示せず）を介して連結される。モータは、ハウジング２０に内蔵しても良い。このスピンドル装置は、例えばマシニングセンタ、旋盤、フライス盤、研削盤等の各種の工作機械に適用できる。
【００１１】
図２の断面図に示すように、アンギュラ玉軸受Ａは、内輪１と、外輪２と、これら内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した転動体である単列のボール３と、ボール３を円周方向に沿って所定間隔に保持する保持器４と、内外輪１，２の両端開口部を密封する一対の非接触シール５，６とを備える。内外輪１，２および非接触シール５，６により囲まれた軸受空間Ｓにグリースが封入されている。このアンギュラ玉軸受Ａは、図１に示すように、内輪１が工作機械の主軸２１の外径面に嵌合し、また、外輪２がハウジング２０の内径面に嵌合し、ハウジング２０に対して主軸２１を高速回転可能に支持する。
【００１２】
正面側シール５および背面側シール６は、それぞれ、鋼板等からなるシール芯金５ａ，６ａと、このシール芯金５ａ，６ａに一体成形されたゴム材等の弾性材５ｂ，６ｂとにより構成されている。弾性材５ｂ，６ｂの内径部はシールリップ部５ｂａ，６ｂａとなる。この弾性材５ｂ，６ｂの外径側基端部は、外輪２の両端側内径面に形成されたシール装着溝２ｂに嵌着され、またそのシールリップ部５ｂａ，６ｂａの内径側先端部は、内輪１の正面側外径面1ｂおよび背面側外径面1ｃに非接触で対向し、それぞれラビリンスシールを形成している。
内輪１の軌道面１ａの両側に位置する正面側外径面１ｂおよび背面側外径面１ｃは、図例のように軌道面１ａに近づくに従い傾斜角α，βでもって漸次拡径している。
【００１３】
上記構成のアンギュラ玉軸受Ａによると、軸受両端側の内輪外径面1ｂ、１ｃに付着したグリース基油は、矢印ａ，ｂに示すように、内輪１の回転に伴う遠心力により内輪外径面1ｂ、１ｃに沿いながら転動体３側へ戻される。この場合、グリース基油は、正面側外径面１ｂにおいては、矢印ａのように移動して軌道面１ａとの交差部１ｄでボール３に付着して転動体３と軌道面１ａ間の潤滑に寄与し、さらには、外径方向に飛ばされて保持器４に付着し、転動体３と保持器ポケット４ａ間、および転動体３と軌道面１ａ間の潤滑に寄与する。また、背面側外径面１ｃにおいては、グリース基油は、矢印ｂのように移動して軌道面１ａに達し、転動体３と軌道面１ａ間の潤滑に寄与する。このように、グリース基油が軸受外部に流出したり、軸受空間Ｓの両側（正面側および背面側）に溜まったまま潤滑に活用されないという問題の発生を効果的に抑制することができる。
【００１４】
上記傾斜角α，βは、それぞれ同一である必要はないが、遠心力によりグリース基油を正面側外径面1ｂおよび背面側外径面1ｃに付着させたまま軌道面１ａまで移動させるためには、ある程度以上の大きさが必要である。この角度の大きさは、正面側外径面1ｂおよび背面側外径面1ｃの半径や内輪１の回転速度、グリース基油の性状に左右され、例えば、ｄｍｎ値が約２１０万で、グリース基油の動粘度が１０ cＳt であれば、約12°以上が好適であることが実験的に確認されている。
【００１５】
なお、上記実施形態では、単列のアンギュラ玉軸受の例を述べたが、この発明は複列のアンギュラ玉軸受であっても良い。また、図１では、背面組み合わせの２個のアンギュラ玉軸受Ａによって主軸２１を支持する例を示したが、複数を組み合わせて前後に配して支持するようにしても良い。さらに、内輪１の正面側外径面1ｂおよび背面側外径面1ｃには、図３に示すようなシールリップ部５ｂａ，６ｂａを非接触で受容するシール溝を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この実施形態のアンギュラ玉軸受を備えた工作機械用スピンドル装置の一例を示す断面図である。
【図２】同アンギュラ玉軸受の拡大断面図である。
【図３】従来のアンギュラ玉軸受の一例を示す断面図である。
【図４】同他例の断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１…内輪
１ａ…軌道面
１ｂ…内輪の正面側外径面
１ｃ…内輪の背面側外径面
２…外輪
５…正面側非接触シール
６…背面側非接触シール
２１…工作機械の主軸
Ａ…アンギュラ玉軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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