(57)【要約】【課題】  間座を用いずに、あるいは、間座を可能な限り短くして使用することが可能であって、効率良く冷却することができ、転動体付近に発生する旋回流からなるエアカーテンと冷却用流体との衝突音を抑制することができる転がり軸受を提供する。【解決手段】  転がり軸受１は、軌道輪である内輪２および外輪３と、これら軌道輪の各軌道面２ａ，３ａ間に転動自在に介在する複数の転動体４と、これら複数の転動体４を保持する保持器とを備える。内輪２および外輪３のうちの固定側の軌道輪に、転動体４に向けて冷却用流体Ｒを噴射するノズル１０を、このノズル１０の吐出口１０ａ側を転動体４の公転方向の前方に向けて設ける。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪である内輪および外輪と、これら軌道輪の各軌道面間に転動自在に介在する複数の転動体と、これら複数の転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受において、前記内輪および前記外輪のうちの固定側の軌道輪に、前記転動体に向けて冷却用流体を噴射するノズルを、このノズルの吐出口側を前記転動体の公転方向の前方に向けて設けたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受において、前記冷却用流体は圧縮エアと油の混合物である転がり軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の転がり軸受において、工作機械の主軸の支持に用いられ、前記内輪が前記主軸に嵌合し、前記外輪がハウジングに設置された転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば工作機械の主軸の支持に用いられる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸装置では、加工精度を確保するために、装置の温度上昇は小さく抑える必要がある。しかしながら最近の工作機械では、加工能率を向上させるため高速化の傾向にあり、主軸を支持する軸受からの発熱も高速化と共に大きくなってきている。また、装置内部に駆動用のモータを組込んだいわゆるモータビルトインタイプが多くなってきており、装置の発熱要因ともなってきている。
【０００３】
軸受回転中の発熱は、軌道輪と転動体の接触面圧の増加を招き、軸受損傷のリスクを大きくする。このため、主軸の高速化、高精度化を考えると、発熱による軸受の温度上昇を極力抑えたい。軸受の温度上昇を抑えるための手段として、エアと油の混合物、またはエアのみからなる冷却用流体を運転中の軸受に噴射して冷却する方法がある。
【０００４】
運転中の軸受に冷却用流体を噴射して軸受冷却効果を向上させれば、より高速で運転することができる。しかし、公転する転動体付近には軸回りの旋回流からなるエアカーテンが発生し、このエアカーテンに向かって大量の冷却用流体を噴射すると衝突音が発生する。衝突音は騒音の原因となる。そこで、冷却用流体を噴射するノズルの向きを主軸の回転方向の前方に向けて傾斜させることで、騒音を軽減させることが行われている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０６２６１６号公報
【特許文献２】特開２０１４−０６２６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２の軸受装置は、外輪間座に設けたノズルから冷却用流体を軸受に噴射する構成であり、転がり軸受を外輪間座と組み合わせて使用する。このため、例えば、転がり軸受で工作機械の主軸を支持する場合、間座を用いずに、あるいは、間座を可能な限り短くし一対の転がり軸受を隣り合わせに並べて配置すると有利な場合があるが、そのような支持構造を採用することができなかった。
【０００７】
この発明の目的は、間座を用いずに、あるいは、間座を可能な限り短くして使用することが可能であって、効率良く冷却することができ、転動体付近に発生する旋回流からなるエアカーテンと冷却用流体との衝突音を抑制することができる転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、これら軌道輪の各軌道面間に転動自在に介在する複数の転動体と、これら複数の転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受において、前記内輪および前記外輪のうちの固定側の軌道輪に、前記転動体に向けて冷却用流体を噴射するノズルを、このノズルの吐出口側を前記転動体の公転方向の前方に向けて設けたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、固定側の軌道輪に設けたノズルから冷却用流体を転動体に向けて噴射することで、軸受運転時の発熱源である転動体を冷却用流体で直接冷却するため、軸受を効率良く冷却することができる。ノズルを、このノズルの吐出口側を転動体の公転方向の前方に向けて設けたため、ノズルの吐出口から噴射される冷却用流体と、転動体の公転により生じる旋回流からなるエアカーテンとの流速差が小さくなり、エアカーテンと冷却用流体との衝突音を抑制することができる。冷却用流体を噴射するノズルを固定側の軌道輪に設けたため、間座を用いずに、あるいは、間座を可能な限り短くして使用することが可能である。
【００１０】
この発明において、前記冷却用流体は圧縮エアと油の混合物であってもよい。この場合、軸受の冷却と同時に軸受の潤滑も行うことができる。
【００１１】
この発明の転がり軸受は、上記作用・効果を有するので、工作機械の主軸の支持に好適である。工作機械の主軸の支持に使用する場合、前記内輪が前記主軸に嵌合し、前記外輪がハウジングに設置される。間座無しで転がり軸受を単独で使用することが可能であるため、一対の転がり軸受を隣り合わせに並べて配置することができる。このため、主軸前方に転がり軸受を集中して配置して、主軸の剛性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、これら軌道輪の各軌道面間に転動自在に介在する複数の転動体と、これら複数の転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受において、前記内輪および前記外輪のうちの固定側の軌道輪に、前記転動体に向けて冷却用流体を噴射するノズルを、このノズルの吐出口側を前記転動体の公転方向の前方に向けて設けたため、間座を用いずに、あるいは、間座を可能な限り短くして使用することが可能であって、効率良く冷却することができ、転動体付近に発生する旋回流からなるエアカーテンと冷却用流体との衝突音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
【図２】図１のII矢視図である。
【図３】図１のIII矢視図である。
【図４】（Ａ）比較例である転がり軸受の断面図、（Ｂ）はそのIVＢ矢視図、（Ｃ）はそのIVＣ矢視図である。
【図５】図１ないし図３に示す転がり軸受と図４に示す転がり軸受の騒音値の試験結果を示すグラフである。
【図６】図１ないし図３に示す転がり軸受を用いた工作機械の主軸装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１〜図３はこの発明の一実施形態を示す。図１において、この転がり軸受１は、例えばアンギュラ玉軸受であって、軌道輪である内輪２および外輪３と、これら内外輪２，３の各軌道面２ａ，３ａ間に転動自在に介在する複数の転動体４と、これら複数の転動体４を円周方向等配に保持する保持器５とを備える。この実施形態の転がり軸受１は、外輪３が固定で、内輪２が回転する状態で使用される。この場合、外輪３はハウジング６にすきま嵌めで設置され、内輪２は回転軸７に締まり嵌めで嵌合される。
【００１５】
固定側の軌道輪である外輪３には、転動体４に向けて冷却用流体Ｒを噴射するノズル１０が円周方向に等配で複数設けられている。各ノズル１０は、外輪３の外周面に形成された環状溝１１の底部と外輪３の内周面における軌道面３ａよりも若干正面側の位置とを連通している。図２および図３に示すように、各ノズル１０は直線状であって、その吐出口１０ａ側が転動体４の公転方向の前方に傾斜している。なお、図１は、軸受中心軸を通る平面の断面ではなく、ノズル１０の中心を通る断面で表わしている。
【００１６】
また、外輪３の両端面における円周方向の複数箇所には、外輪３の内周側と外周側とを連通する排気用切欠き部１２がそれぞれ設けられている。さらに、外輪３の外周面における前記環状溝１１の軸方向両側に環状のシール用溝１３が設けられ、このシール用溝１３にＯリング１４が嵌められている。
【００１７】
冷却用流体Ｒとしては、例えば圧縮エアが使用される。冷却用流体Ｒは、図示外の冷却用流体供給装置から、ハウジング６に設けられた冷却用流体供給経路１５を通って、転がり軸受１の環状溝１１に供給される。この供給された冷却用流体Ｒは、各ノズル１０から転動体４に向けて噴射されて、軸受運転時の発熱源である転動体４を直接冷却する。これにより、転がり軸受１を効率良く冷却することができる。ノズル１０の吐出口１０ａ側が転動体４の公転方向の前方を向いているため、ノズル１０から噴射される冷却用流体Ｒと、転動体４の公転により生じる旋回流からなるエアカーテンとの流速差が小さく、エアカーテンと冷却用流体Ｒとの衝突音を抑制することができる。
【００１８】
冷却用流体Ｒは圧縮エアと油の混合物であってもよい。例えば、圧縮エアで液状の油を搬送するエアオイルであってもよく、圧縮エアで霧状の油を搬送するオイルミストであってもよい。これらの場合、転がり軸受１の冷却と同時に転がり軸受１の潤滑も行うことができる。
【００１９】
図１〜図３に示す転がり軸受１はアンギュラ玉軸受であるが、この発明は、深溝玉軸受等の他の玉軸受、または円筒ころ軸受、円すいころ軸等のころ軸受にも適用できる。
【００２０】
傾斜させたノズル１０を持つ試験軸受Ａ（図１〜図３に示す転がり軸受）、および径方向に沿うノズル１０を持つ試験軸受Ｂ（図４に示す転がり軸受）の各騒音値を測定し、互いに比較した。試験軸受Ａ，Ｂとしては、サイズが内輪内径φ８０ｍｍ、外輪外径φ１２５ｍｍ、幅２２ｍｍで、径φ１．２ｍｍのノズル１０が円周上の２箇所に設けられたものを用いた。また、試験時のエア量は、２０ＮＬ／ｍｉｎとした。図５は試験結果を示すグラフであり、このグラフから、いずれの回転速度でも試験軸受Ａの方が試験軸受Ｂよりも騒音値が低いこと分かる。
【００２１】
図６は、この発明に係る転がり軸受を工作機械の主軸の支持に用いた状態を示す。図の主軸は、モータをハウジング内に内蔵した、いわゆるビルトインモータ駆動式の主軸である。主軸としての回転軸７にモータ２０のロータ２１が取り付けられ、モータハウジング２３にモータ２０のステータ２２が取り付けられている。ロータ２１は永久磁石等からなり、ステータ２２はコイルおよびコア等からなる。回転軸７の前端側が１個の円筒ころ軸受ＢＲ１および背面組合せした２個のアンギュラ玉軸受ＢＲ２で支持され、回転軸７の後端側が１個の円筒ころ軸受ＢＲ１で支持されている。円筒ころ軸受ＢＲ１およびアンギュラ玉軸受ＢＲ２は共に、この発明が適用された転がり軸受からなる。
【００２２】
各軸受ＢＲ１，ＢＲ２は、内輪２が回転軸７の外周面に嵌合し、外輪３がハウジング６の内周面に嵌合している。これら内外輪２，３は内輪押え２４および外輪押え２５等により回転軸７およびハウジング６にそれぞれ固定されている。ハウジング６には前記冷却用流体供給経路１５が設けられ、この冷却用流体供給経路１５の両端が、図示外の冷却用流体供給装置および軸受ＢＲ１，ＢＲ２である転がり軸受１（図１）の前記環状溝１１（図１）にそれぞれ連通している。また、ハウジング６には、冷却用流体供給経路１５とは別に、転がり軸受１の前記排気用切欠き部１２（図１）に連通した排気経路２６が設けられている。ノズル１０から軸受内部に噴射されて冷却用流体Ｒは、排気用切欠き部１２から排気経路２６を通ってハウジング６の外部に排気される。
【００２３】
この発明の転がり軸受１は、先に説明したように、冷却用流体Ｒで効率良く冷却することができ、かつ転動体４付近に発生するエアカーテンと冷却用流体Ｒとの衝突音を抑制することができるので、工作機械の主軸の支持に好適である。また、冷却用流体Ｒを噴射するノズル１０を固定側の軌道輪である外輪３に設けたため、転がり軸受１を間座無しで単独で使用することが可能である。これにより、図４の例のように、アンギュラ玉軸受である一対の転がり軸受１を隣り合わせに並べて配置することができる。このため、主軸前方に軸受ＢＲ１，ＢＲ２を集中して配置して、主軸の剛性を向上させることができる。
【００２４】
この発明は、内輪２が固定で外輪３が回転する転がり軸受１にも適用できる。その場合、固定側の軌道輪である内輪２に、転動体４に向けて冷却用流体Ｒを噴射するノズル１０が設けられる。
【００２５】
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２６】
１…転がり軸受
２…内輪
２ａ…軌道面
３…外輪
３ａ…軌道面
４…転動体
５…保持器
６…ハウジング
７…回転軸（主軸）
１０…ノズル
１０ａ…吐出口
Ｒ…冷却用流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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