(57)【要約】      （修正有）【課題】  円滑な潤滑油供給と加工工数の削減が可能で、かつ搬送エアの供給のためのエネルギ損失を抑えることのできる玉軸受のエアオイル潤滑装置を提供する。【解決手段】玉軸受１における内輪２の外径面に、転送面２ａに続く斜面部２ｂを設け、玉軸受に隣接する外輪間座１０にノズル部材６を取付ける。ノズル部材は、内輪の斜面部に隙間δを持って沿う隙間形成面６ａａ、およびこの隙間形成面６ａａに開口してエアオイルを吐出するノズル孔８を有する。外輪間座には、ノズル孔の基端に連通するエアオイル供給孔９を設ける。ノズル孔は、ノズル孔流入側部８ａおよび小径のノズル孔吐出側部８ｂからなり、これらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部は同一直線上に続くものとする。ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径φｎのボール径φｂとの比、（ノズル孔径Φｎ）／（ボール径Φｂ）、の値を０．０７〜０・２７とする。【選択図】図１
2007010017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪および内輪間にボールが介在した玉軸受における前記内輪の外径面に、この内輪の転走面に続く斜面部を設け、前記玉軸受に隣接する外輪間座にノズル部材を取付け、このノズル部材は、前記内輪の斜面部に隙間を持って沿う隙間形成面、およびこの隙間形成面に開口してエアオイルを吐出するノズル孔を有し、前記外輪間座に前記ノズル孔の基端に連通してエアオイル供給孔を設けた玉軸受のエアオイル潤滑装置において、
前記ノズル孔が、ノズル孔流入側部およびこのノズル孔流入側部よりも小径のノズル孔吐出側部からなり、かつこれらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上に続くものとし、前記ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径のボール径との比、
（ノズル孔径）／（ボール径）、
の値を、０．０７〜０．２７としたことを特徴とする、
玉軸受のエアオイル潤滑装置。
【請求項２】
請求項１において、前記玉軸受がアンギュラ玉軸受であって、転走面に対して接触角の傾き側と反対側の内輪外径面部分に前記斜面部が設けられたものである玉軸受のエアオイル潤滑装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記ノズル孔流入側部が、先端がテーパ面となったドリル孔であり、前記ノズル孔吐出側部が、上記テーパ面の中心から続くものである玉軸受のエアオイル潤滑装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ノズル部材はリング状の部材である玉軸受のエアオイル潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械主軸用のアンギュラ玉軸受等に適用される玉軸受のエアオイル潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸装置は、加工の能率を上げるためにますます高速化の傾向にある。このため、軸受の潤滑も、搬送エアに潤滑油を混合して内輪転走面に噴きつけるエアオイル潤滑が増加しつつある。しかし、従来のエアオイル潤滑は、軸受の外部から内輪転走面にエアオイルを噴きつけるものであるため、軸受のボールが公転することで生じる風圧に打ち勝って転走面に潤滑油を到達させる必要がある。そのため、高速になるに従い、エア速度を速くする必要がある。エア速度を速めるためには、搬送エア圧力を上昇させることが必要で、エア量の増加によるエネルギ消費の増加と共に、転動体の公転が及ぼすエア流の遮断・貫通の繰り返しによる騒音（風切り音）の問題が生じる。昨今の環境，省エネ，省資源の加点から、これらの問題の早期対策が求められている。
【０００３】
このような要望に対応するエアオイル潤滑装置として、図３に示す環境対応型のものが提案されている（例えば特許文献１）。このエアオイル潤滑装置では、アンギュラ玉軸受２１における内輪２２の外径面に、この内輪２２の転走面２２ａに続く斜面部２２ｂを設け、この斜面部２２ｂに隙間を持って沿うノズル部材２６を設けている。ノズル部材２６は、前記内輪２２の斜面部２２ｂに対面して開口するノズル孔２８を有し、軸受２１に隣接する外輪間座３０にノズル部材２６を取付けている。外輪間座３０には、ノズル孔２８の基端に連通するエアオイル供給孔２９を設け、ノズル孔２８から内輪２２の斜面部２２ｂにエアオイルを吐出する。吐出されたエアオイルは、内輪２２の斜面部２２ｂとノズル部材２６の隙間から、内輪２２の回転に伴う遠心力により、斜面部２２ｂに沿って軸受内部に導かれる。このような構造とすることにより、オイル使用量が少なくなり、また騒音を低減できる。
【特許文献１】特開２００４−３３２７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記構造では、ノズル部材２６に形成されるノズル孔２８は、軸受２１の軸方向に延びる大径のノズル孔流入側部２８ａに対して、その先端から折れ曲がって小径のノズル孔吐出側部２８ｂが延びるという複雑な形状をしている。そのため、オイルの円滑な供給が阻害され、またノズル孔２８の加工工数が多くなるという問題がある。
すなわち、ノズル孔流入側部２８ａの先端はドリル孔先端部の形状が残るので、ノズル孔流入側部２８ａからノズル孔吐出側部２８ｂへと続く流路部分でオイルがドリル孔先端部に溜まることになり、オイルを円滑に供給できない。また、ノズル孔２８の加工において、ノズル孔流入側部２８ａはノズル部材２６の外輪間座３０と接面する片面２６ｂ側から加工し、ノズル孔吐出側部２８ｂはノズル部材２６の内輪斜面部２２ｂに対向する斜面２６ａａ側から加工しなければならない。そのため、ノズル孔流入側部２８ａの加工とノズル孔吐出側部２８ｂの加工とで、ドリルヘッド（図示せず）に対するノズル部材２６の反転およびその反転のための着脱が必要で、加工工数が多くなる。
【０００５】
また、従来のこの種の環境対応型のエアオイル潤滑装置において、ノズル孔の孔径が適切に設定されておらず、潤滑油の十分な供給ができない場合や、エア流量の過多により、エネルギー損失が多くなるという課題がある。
【０００６】
この発明の目的は、円滑な潤滑油供給と加工工数の削減が可能で、かつ搬送エアの供給のためのエネルギ損失を抑えることのできる玉軸受のエアオイル潤滑装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の玉軸受のエアオイル潤滑装置は、外輪および内輪間にボールが介在した玉軸受における前記内輪の外径面に、この内輪の転走面に続く斜面部を設け、前記玉軸受に隣接する外輪間座にノズル部材を取付け、このノズル部材は、前記内輪の斜面部に隙間を持って沿う隙間形成面、およびこの隙間形成面に開口してエアオイルを吐出するノズル孔を有し、前記外輪間座に前記ノズル孔の基端に連通してエアオイル供給孔を設けた玉軸受のエアオイル潤滑装置において、前記ノズル孔が、ノズル孔流入側部およびこのノズル孔流入側部よりも小径のノズル孔吐出側部からなり、かつこれらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上に続くものとし、前記ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径のボール径との比、
（ノズル孔径）／（ボール径）、
の値を、０．０７〜０．２７としたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、ノズル孔が大径のノズル孔流入側部および小径のノズル孔吐出側部からなるため、外輪間座のエアオイル供給孔からのエアオイルの導入が、大径のノズル孔流入側部により円滑に行え、かつ小径のノズル孔吐出側部でノズル孔径を適切な径に加工できる。ノズル孔のノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部は、内径の差があるが、同一直線上に続く形状とされているため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部の接続部でエアオイルの溜まりが生じることがなく、円滑にエアオイルを供給できる。また、ノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上にあるため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部とを、いずれも外輪間座に接する側の側面から加工できる。そのため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部とを反対側の側面から加工する場合と異なり、ノズル部材の反転やその反転のための持ち替えが不要で、加工工数を削減できる。
しかも、ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径とボール径との比、
（ノズル孔径）／（ボール径）
の値を、０．０７〜０．２７としているので、エアオイルを円滑に供給でき、かつエネルギ損失を抑えることができる。すなわち、ボール径に対するノズル孔径の割合が０．０７未満と小さ過ぎると、エアオイル流量が少なくなって、潤滑不足が生じる恐れがある。また、ボール径に対するノズル孔径の割合が０．２７を超えるまで大きくなると、エアオイルを軸受内に運ぶためのエネルギ損失が多くなる。この発明は、上記のようにボール径に対するノズル孔径を適正な値としたため、このような不具合を回避できて、円滑なオイル供給が可能となり、また無駄なエネルギ損失を無くすことができる。
【０００９】
この発明のおいて、前記玉軸受がアンギュラ玉軸受であって、転走面に対して接触角の傾き側と反対側の内輪外径面部分に前記斜面部が設けられたものであっても良い。アンギュラ玉軸受の場合、接触角があるため、強度上の支障を生じることなく、上記斜面部を設けることができる。
【００１０】
前記ノズル孔のノズル孔流入側部は先端がテーパ面となったドリル孔であっても良い。また、前記ノズル孔吐出側部が、上記テーパ面の中心から続くものであっても良い。前記ノズル部材は、例えばリング状の部材とされる。
ノズル孔流入側部の先端がテーパ面であると、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部との繋がり部分で潤滑油が溜まり難く、より一層円滑に潤滑油の供給が行える。ノズル孔流入側部がドリル孔であると、上記テーパ面の形成が自然に行われる。また、このようにドリル孔とする場合に、上記のように直線上に続くため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部とを同じ側面から加工できて、加工工数の削減を図ることが容易である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の玉軸受のエアオイル潤滑装置は、外輪および内輪間にボールが介在した玉軸受における前記内輪の外径面に、この内輪の転走面に続く斜面部を設け、前記玉軸受に隣接する外輪間座にノズル部材を取付け、このノズル部材は、前記内輪の斜面部に隙間を持って沿う隙間形成面、およびこの隙間形成面に開口してエアオイルを吐出するノズル孔を有し、前記外輪間座に前記ノズル孔の基端に連通してエアオイル供給孔を設けた玉軸受のエアオイル潤滑装置において、前記ノズル孔が、ノズル孔流入側部およびこのノズル孔流入側部よりも小径のノズル孔吐出側部からなり、かつこれらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上に続くものとし、前記ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径のボール径との比、（ノズル孔径）／（ボール径）、の値を、０．０７〜０．２７としたため、円滑な潤滑油供給と加工工数の削減が可能で、かつ搬送エアの供給のためのエネルギ損失を抑えることのできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。玉軸受１はアンギュラ玉軸受であり、内輪２と外輪３の転走面２ａ，３ａ間に複数のボール４が介在させてある。各ボール４は、保持器５のポケット５ａ内に保持される。この玉軸受１の内輪２の外径面に、転走面２ａに続く斜面部２ｂが設けられ、この斜面部２ｂに隙間δを持って沿うノズル部材６が設けられる。内輪斜面部２ｂは、内輪２の幅面から転走面２ａに続いて設けられ、また転走面２ａに対して接触角の傾き側と反対側の内輪外径面部分に設けられる。
【００１３】
ノズル部材６は、玉軸受１に隣接する外輪間座１０の一側面の内径部に形成した環状の切欠凹部１０ａに嵌合状態に取付けられ、これにより、玉軸受１に軸方向に隣接して設けられる。ノズル部材６はリング状の部材であって、軸方向に延びる鍔状部６ａを有し、エアオイルを吐出するノズル孔８が、円周方向の１か所または複数箇所に形成されている。鍔状部６ａは保持器５の直下まで延び、その内径面は内輪斜面部２ｂに隙間δを持って沿う隙間形成面６ａａとされる。この隙間形成面６ａａに上記ノズル孔８が開口している。ノズル部材６の玉軸受１外の部分の内径面は、内輪間座１１に対して接触しない程度に近接している。
【００１４】
内輪斜面部２ｂには円周溝７が設けられている。円周溝７は円周方向に延びて環状に形成されており、断面がＶ字状に形成されている。なお、円周溝７は必ずしも設けなくても良く、またノズル部材６の隙間形成面６ａａに円周溝（図示せず）を設け、その円周溝内にノズル孔の先端を開口させても良い。
【００１５】
図１（Ｂ）に、ノズル部材８を拡大断面図で示す。ノズル孔８は、ノズル孔流入側部８ａ、およびこのノズル孔流入側部８ａよりも小径のノズル孔吐出側部８ｂからなる。これらノズル孔流入側部８ａおよびノズル孔吐出側部８ｂは、同一直線上に続くものとしてある。ノズル孔流入側部８ａは、先端がテーパ面となったドリル孔である。ノズル孔吐出側部８ｂも同じくドリル孔であり、ノズル孔流入側部８ａの上記テーパ面の中心から続いている。これらノズル孔流入側部８ａおよびノズル孔吐出側部８ｂは、互いに同じ側、つまりいずれもノズル部材６の外輪間座１０との接触面となる側面の側から加工されている。ノズル孔８の吐出方向は、吐出したエアオイルが内輪斜面部２ｂの円周溝７に直接に吹き付け可能なように円周溝７に向け、かつ内輪斜面部２ｂに対して所定の傾斜角度βを持つように設けられている。
【００１６】
ノズル孔吐出側部８ｂの内径であるノズル孔径φｎのボール径φｂとの比、
（ノズル孔径φｎ）／（ボール径φｂ）
の値は、０．０７〜０．２７とされている。具体的には、ボール径φｂを７／３２〜１３／３２インチ（０．２１９〜０．４０６mm）に限定したとき、ノズル孔径φｎはφ０．８〜φ１．５mmとされる。
【００１７】
図１に示すように、外輪間座１０には、ノズル孔８の基端に連通するエアオイル供給孔９が設けられ、このエアオイル供給孔９はハウジングのエアオイル供給孔を介してエアオイルの供給源（いずれも図示せず）に接続されている。
ノズル部材６におけるノズル孔８の基端の周囲には円周溝１２が設けられ、この円周溝１２にＯリング等のシール部材１３を設け、外輪間座１０とノズル部材６とをボルト等の締め付け具（図示せず）で締め付け固定することにより、エアオイル供給孔９とノズル孔８との連通部からエアオイルが洩れることを防止している。
【００１８】
図２は、図１の実施形態にかかる転がり軸受のエアオイル潤滑構造を応用したスピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置は、工作機械に応用されるものであり、主軸１５の端部１５ａに工具またはワークのチャックが取付けられる。主軸１５は、軸方向に離れた複数の転がり軸受１により支持されており、これらの転がり軸受１に、図１の例のエアオイル潤滑装置が採用されている。同図では、転がり軸受１は、一対のものが背面を向き合うように配置されている。各転がり軸受１の内輪２は主軸１５の外径面に嵌合し、外輪３はハウジング３１の内径面に嵌合している。これら内外輪２，３は、内輪押さえ３５および外輪押さえ３６により、主軸１５およびハウジング３１にそれぞれ固定されている。ハウジング３１は、内周ハウジング３１Ａと外周ハウジング３１Ｂの二重構造とされ、内外のハウジング３１Ａ，３１Ｂ間に冷却媒体流路３２が形成されている。内周ハウジング３１Ａには、エアオイル供給路３３およびそのエアオイル供給口３３ａが設けられている。ハウジング３１は、支持台３７に設置され、ボルト３８で固定されている。また、ハウジング３１には、内径面における軸受１の設置部近傍にエアオイル排気溝３４が設けられ、このエアオイル排気溝３４から大気に開放されるエアオイル排気路３９が設けられる。
【００１９】
上記構成のエアオイル潤滑装置の作用を説明する。図１において、エアオイル供給孔９より供給されたエアオイルは、ノズル部材６のノズル孔８を経て内輪斜面部２ｂの円周溝７に噴射される。円周溝７に付着した油は、遠心力の作用により内輪斜面部２ｂに沿って導かれ、玉軸受１の内部に潤滑油として流入する。供給エア量が少量となって円周上で流れが不均一になった場合においても、内輪斜面部２ｂとノズル部材６との隙間δで生じる負圧吸引力のために玉軸受１側に流れ、ボール４または保持器５の内径面に付着し、玉軸受１の潤滑油として機能することができる。また、風切音の発生は主に内輪幅面で起こるが、ノズル部材６が軸受内部に入り込み、内輪斜面２６にエアオイルを流すため、騒音が低下する。
【００２０】
このエアオイル潤滑装置では、ノズル孔８が大径のノズル孔流入側部８ａおよび小径のノズル孔吐出側部８ｂからなるため、外輪間座１０のエアオイル供給孔９からのエアオイルの導入が、大径のノズル孔流入側部８ａにより円滑に行え、かつ小径のノズル孔吐出側部８ｂでノズル孔径を適切な径に加工できる。ノズル孔８のノズル孔流入側部８ａおよびノズル孔吐出側部８ｂは、内径の差があるが、同一直線上に続く形状とされているため、ノズル孔流入側部８ａとノズル孔吐出側部８ｂの接続部でエアオイルの溜まりが生じることがなく、円滑にエアオイルを供給できる。この接続部は、テーパ面となっているため、潤滑油が溜まることなく、より円滑にエアオイルを供給できる。また、ノズル孔流入側部８ａおよびノズル孔吐出側部８ｂが同一直線上にあるため、ノズル孔流入側部８ａとノズル孔吐出側部８ｂとを、いずれも外輪間座１０に接する側の側面から加工できる。そのため、ノズル孔流入側部８ａとノズル孔吐出側部８ｂとを反対側の側面から加工する従来の場合と異なり、ノズル部材６の反転やその反転のための持ち替えが不要で、加工工数を削減できる。
【００２１】
しかも、このエアオイル潤滑装置では、ノズル孔吐出側部８ｂの内径であるノズル孔径φｎとボール径φｂとの比、
（ノズル孔径φｎ）／（ボール径φｂ）
の値を、０．０７〜０．２７としているので、エアオイルを円滑に供給するのに適正なノズル孔径φｎとできる。
すなわち、ボール径φｂに対するノズル孔径φｎの割合が０．０７未満と小さ過ぎる場合は、エアオイル流量が少なくなって、潤滑不足が生じる恐れがある。またボール径φｂに対するノズル孔径φｎの割合が０．２７を超えるまで大きくなると、エアオイルを軸受１内に運ぶためのエネルギ損失が多くなる。この実施形態は、上記のようにボール径φｂに対するノズル孔径φｎを、０．０７〜０．２７と適正な値としたため、このような不具合を回避できて、円滑なオイル供給が可能となり、また無駄なエネルギ損失を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる玉軸受のエアオイル潤滑装置の断面図、（Ｂ）はそのノズル部材の拡大断面図である。
【図２】同エアオイル潤滑装置を用いたスピンドル装置の一例を示す断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…玉軸受
２…内輪
２ａ…転走面
２ｂ…斜面部
３…外輪
４…ボール
６…ノズル部材
６ａａ…隙間形成面
８…ノズル孔
８ａ…ノズル孔流入側部
８ｂ…ノズル孔吐出側部
９…エアオイル供給孔
１０…外輪間座
【図１】
2007010017.tif 000003
【図２】
2007010017.tif 000004
【図３】
2007010017.tif 000005