(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に配置される複数の転動体と、
前記複数の転動体を転動自在に保持する保持器と、
を有し、工具を取り付け可能な回転軸をハウジングに対して回転自在に支持するとともに、オイル潤滑によって潤滑される主軸装置用軸受であって、
前記外輪には、前記外輪軌道面の近傍に開口する排油穴が径方向に貫通形成され、
該排油穴内には、軸受外部に設けられた負圧発生装置からの吸引力によって負圧が作用し、前記軸受内部の余分な潤滑油が排出され、
前記保持器は、前記排油穴の内周側開口と径方向から見てオーバーラップしない位置の外周面によって外輪案内されることを特徴とする主軸装置用軸受。
【請求項２】
前記外輪の内周面には、前記排油穴が開口する軸方向位置に集油溝が周方向に亘って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置用軸受。
【請求項３】
前記主軸装置用軸受は、玉が接触角を持って前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置されるアンギュラ玉軸受であり、
前記外輪の反カウンターボア側に形成される前記排油穴は、前記玉の中心を通過する、前記接触角によって形成される仮想線と前記外輪の外周面との交点から軸方向外側に離れた位置に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の主軸装置用軸受。
【請求項４】
前記主軸装置用軸受は、円筒ころが前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置され、前記内輪が前記内輪軌道面の軸方向両側に一対の鍔部を有する円筒ころ軸受であり、
前記外輪には、さらに、前記潤滑油を給油するための給油穴が径方向に貫通形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の主軸装置用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸装置用軸受に関し、より詳細には、多軸制御の工作機械等に適用され、外部から潤滑油が供給される、高速回転可能な主軸装置用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、５軸加工機や複合加工工作機械のような多軸制御される工作機械では、工具が取り付けられる回転軸が、水平位置と垂直位置との間、或いは、３６０度全域に亘って旋回可能な、チルトタイプの主軸装置が使用されている。
【０００３】
このような主軸装置では、内部に配置された軸受を潤滑する方式として、エアを利用して、外部から軸受内部に微量の潤滑油を供給するオイルエア潤滑方式やオイルミスト潤滑方式、また、潤滑油を軸受内部に間欠的に高速度で直接噴射する直接噴射方式が採用されている。
【０００４】
例えば、オイルエア潤滑やオイルミスト潤滑では、図１８に示すように、ノズル９０１から軸受９００に潤滑油を供給するとともに、外輪９００ａや間座９０２に形成された排油穴９０３ａや排油溝９０３ｂからハウジング９０４の排油通路９０５を経て外部に排出される構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】実開昭６３−１３９３２４号公報（第３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に記載の主軸装置用軸受では、重力作用により潤滑油をハウジング９０４の排油通路９０５を介して自然に排油するものであるが、軸受内部やその周辺に潤滑のために使用された潤滑油が排出しきれない可能性がある。特に、ｄｍ・Ｎ５０万以上、さらに軸受内部の残油量が潤滑条件に敏感に作用するｄｍ・Ｎ１００万以上で高速回転可能な主軸装置においては、潤滑油過多や攪拌抵抗によって異常発熱を生じる可能性がある。また、チルトタイプの主軸装置に適用した場合には、主軸装置の姿勢変化により、一端排油穴９０３ａや排油溝９０３ｂ内に排出された潤滑油が軸受内部に戻り、潤滑油過多や攪拌抵抗によって異常発熱を生じる可能性がある。
【０００６】
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、良好な排油性を有し、軸受に対する潤滑油過多や軸受の異常発熱を抑制すると共に、保持器の摩耗を防止することができる主軸装置用軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に配置される複数の転動体と、
前記複数の転動体を転動自在に保持する保持器と、
を有し、工具を取り付け可能な回転軸をハウジングに対して回転自在に支持するとともに、オイル潤滑によって潤滑される主軸装置用軸受であって、
前記外輪には、前記外輪軌道面の近傍に開口する排油穴が径方向に貫通形成され、
該排油穴内には、軸受外部に設けられた負圧発生装置からの吸引力によって負圧が作用し、前記軸受内部の余分な潤滑油が排出され、
前記保持器は、前記排油穴の内周側開口と径方向から見てオーバーラップしない位置の外周面によって外輪案内されることを特徴とする主軸装置用軸受。
（２）  前記外輪の内周面には、前記排油穴が開口する軸方向位置に集油溝が周方向に亘って形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の主軸装置用軸受。
（３）  前記主軸装置用軸受は、玉が接触角を持って前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置されるアンギュラ玉軸受であり、
前記外輪の反カウンターボア側に形成される前記排油穴は、前記玉の中心を通過する、
前記接触角によって形成される仮想線と前記外輪の外周面との交点から軸方向外側に離れた位置に形成されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の主軸装置用軸受。
（４）  前記主軸装置用軸受は、円筒ころが前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置され、前記内輪が前記内輪軌道面の軸方向両側に一対の鍔部を有する円筒ころ軸受であり、
前記外輪には、さらに、前記潤滑油を給油するための給油穴が径方向に貫通形成されることを特徴とする（１）または（２）に記載の主軸装置用軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の主軸装置用軸受によれば、外輪に形成される排油穴内には、軸受外部からの吸引力によって、負圧が作用するので、軸受内部の余分な潤滑油を排油穴を介して速やかに排出することができる。特に、チルトタイプの主軸装置では、その姿勢が変化した場合であっても、排出されるはずの排油穴内の潤滑油が軌道面に戻ることが防止され、潤滑油過多や異常発熱を抑制することができる。
【０００９】
また、保持器は、排油穴の内周側開口と径方向から見てオーバーラップしない位置の外周面によって外輪案内されるので、保持器の外輪案内面と排油穴の内周側開口との接触を防止することができ、これによって保持器、特に外輪案内面の摩耗を抑制して軸受の寿命を延ばすことができる。
【００１０】
更に、アンギュラ玉軸受において、外輪の反カウンターボア側に形成される排油穴が、接触角によって形成される玉の中心を通る仮想線と、外輪の外周面との交点から、軸方向外側に離れた位置に形成されるので、外輪に作用する力が排油穴の形成によって肉薄となった部分にかかることが防止され、アンギュラ玉軸受の剛性低下を抑えることができる。
【００１１】
また、円筒ころ軸受において、外輪には、排油穴に加えて、潤滑油を給油するための給油穴が径方向に貫通形成されるので、軸受の外側に別途ノズルを設ける必要がなく、簡単な構成で、潤滑油を軸受内部に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る工作機械用主軸装置について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の軸受を備えた主軸装置が組み込まれる、複合加工工作機械としての門形マシニングセンタを示す。門形マシニングセンタ１では、ベッド２の上にテーブル３がＸ軸方向へ移動可能に支持されており、ベッド２の両側には一対のコラム４が立設されている。コラム４の上端にはクロスレール５が架設されており、クロスレール５には、サドル６がＹ軸方向へ移動可能に設けられる。また、サドル６には、Ｚ軸方向に昇降可能なラム７が支持されており、ラム７の下端には、主軸装置２０をＹ軸回り及びＺ軸回りに回転割出し駆動可能に保持する主軸ヘッド８が装着されている。
【００１４】
主軸ヘッド８には、主軸装置２０のブラケット２１を挟むように一対の支持アーム９が設けられており、一対の支持アーム９は、ブラケット２１の両側面に固定された図示しない一対の旋回シャフトを回転可能に支持する。これにより、主軸装置２０は、主軸ヘッド８側に設けられた図示しない駆動機構によって一対の支持アーム９に対してＹ軸回りに旋回可能であり、水平位置と垂直位置との間、或いは、３６０度全域に亘って取付姿勢を変化することができるチルトタイプを構成する。
【００１５】
図２に示すように、主軸装置２０は、モータビルトイン方式であり、その軸方向中心部には、中空状の回転軸２２が設けられ、回転軸２２の軸芯には、ドローバ２３が摺動自在に挿嵌されている。ドローバ２３は、工具ホルダ２４に取付けられたプルスタッド２５を、クランプボール２６を介して、皿ばね２７の力によって反工具側方向（図の右方向）に付勢しており、工具ホルダ２４は、回転軸２２のテーパ面２８と嵌合する。工具ホルダ２４には図示しない工具が取り付けられており、この結果、回転軸２２は、一端（図の左側）に工具をクランプして、工具を取り付け可能としている。
【００１６】
また、回転軸２２は、その工具側を支承する２列の前側軸受６０，７０と、反工具側を支承する１列の後側軸受８０とによって、ブラケット２１（図１参照。）に固定されたハウジングＨを構成する外筒２９に回転自在に支持されている。なお、前側軸受６０，７０及び後側軸受８０は、本実施形態の主軸装置用軸受を構成する。
【００１７】
前側軸受６０，７０と後側軸受８０間における回転軸２２の外周面には、ロータ３０が焼き嵌めされたロータスリーブ３１が外嵌されている。また、ロータ３０の周囲に配置されるステータ３２は、ステータ３２に焼き嵌めされた冷却ジャケット３３を外筒２９に内嵌することで、外筒２９に固定される。従って、ロータ３０とステータ３２はモータを構成し、ステータ３２に電力を供給することでロータ３０に回転力を発生させ、回転軸２２を回転させる。
【００１８】
また、外筒２９と反工具側で固定されたハウジングＨを構成する後蓋３４には、工具アンクランプピストン３５を摺動自在に内嵌したハウジングＨを構成する工具アンクランプシリンダ３６が固定されている。よって、工具を交換する際には、油路３７から油圧室３８に作動油を導き、工具アンクランプピストン３５を工具側（図の左側）へ前進させることにより、ドローバ２３を工具側（図の左側）へ前進させて、工具をアンクランプする。
【００１９】
前側軸受６０，７０は、外輪６１，７１と、内輪６２，７２と、接触角を持って配置される転動体としての玉６３，７３と、玉６３，７３を略等間隔で保持する外輪案内の保持器６４，７４と、をそれぞれ有するアンギュラ玉軸受であり、背面組み合わせとなるように配置されている。後側軸受８０は、外輪８１と、内輪８２と、転動体としての円筒ころ８３と、円筒ころ８３を略等間隔で保持する外輪案内の保持器８４と、を有する円筒ころ軸受である。
【００２０】
前側軸受６０，７０の外輪６１，７１は外筒２９に内嵌されており、且つ外筒２９にボルト締結された前側軸受外輪押え３９によってノズル付き外輪間座４０を介して外筒２９に対し軸方向に固定されている。また、前側軸受６０，７０の内輪６２，７２は、回転軸２２に外嵌されており、且つ回転軸２２に締結されたナット４１によって内輪間座４２を介して回転軸２２に対し軸方向に固定されている。
【００２１】
後側軸受８０の外輪８１は後蓋３４に内嵌されており、且つ後蓋３４にボルト締結された後側軸受外輪押え４３によって後蓋３４に固定されている。後側軸受８０の内輪８２は、回転軸２２に形成されたテーパ面４４とテーパ嵌合されており、回転軸２２に締結された他のナット４５によって、内輪間座４６及び速度センサ４７の被検出部４８を介して位置決めされている。
【００２２】
なお、後側軸受外輪押え４３の反工具側には、被検出部４８と径方向に対向する位置に速度センサ４７の検出部４９が固定されており、回転軸２２の回転速度を検出する。また、前側軸受外輪押え３９の工具側端面には、フロントカバー５０がボルト固定されている。
【００２３】
ここで、図２〜図４に示すように、ハウジングＨを構成する外筒２９、後蓋３４、工具アンクランプシリンダ３６には、前側軸受６０，７０及び後側軸受８０をそれぞれ潤滑するための複数の給油通路（ハウジングＨの給油用穴）９０，９１，９２が形成されており、これら通路９０，９１，９２の一端側には、潤滑油を送り込む潤滑装置９３が図示しない配管を介してそれぞれ取り付けられている。なお、潤滑装置９３によって供給される潤滑方式は、オイル潤滑であればよく、オイルエア潤滑、オイルミスト潤滑、直噴潤滑等のいずれであってもよい。
【００２４】
例えば、オイルエア潤滑の場合、給油通路９０，９１，９２の他端側は、外輪間座４０に形成されたノズル４０ａ（図２参照。），４０ｂ（図３参照。）、後側軸受外輪押え４３に形成されたノズル４３ａ（図４参照。）と連通しており、潤滑装置９３によって送られた潤滑油を各軸受６０，７０，８０の側方から軸受空間内に供給する。
【００２５】
また、ハウジングＨには、各軸受６０，７０，８０を潤滑した潤滑油をそれぞれ排出する複数の排出通路（ハウジングＨの排油用穴）１００（図２参照。），１０１（図３参照。），１０２（図４参照。）が形成されており、これら通路１００，１０１，１０２の一端側には、潤滑油を吸引するための負圧発生装置１０３がそれぞれ図示しない配管を介して接続されている。
【００２６】
具体的に、図５に拡大して示すように、前側軸受７０では、複数の玉７３が、外輪７１の内周面に形成された略円弧状の外輪軌道面７１ｃと、内輪７２の外周面に形成された略円弧状の内輪軌道面７２ａとの間に径方向に対して接触角を持って配置されている。前側軸受７０の外輪７１には、カウンターボア側、及び反カウンターボア側の内周面で玉７３が通過する外輪軌道面７１ｃの近傍に開口して、且つ、径方向に貫通する排油穴７１ａ，７１ｂが周方向に略等間隔で複数本ずつ形成されている。外輪７１の内周面には、排油穴７１ａ，７１ｂが開口する軸方向位置に、集油溝７７ａ，７７ｂが周方向に亘って形成されている。また、外輪７１の外周面には、これら排油穴７１ａ，７１ｂがそれぞれ開口する環状の周方向溝７５ａ，７５ｂが形成されており、これら周方向溝７５ａ，７５ｂは、これら排油穴７１ａ，７１ｂと、外筒２９に形成された排油通路１０１の排油穴２９ａ，２９ｂとをそれぞれ連通する。なお、排油穴７１ａ，７１ｂの内周側開口に形成された集油溝７７ａ，７７ｂは、図５に示すように、外輪軌道面７１ｃの近傍に開口することが好ましい。さらに、集油溝７７ａ，７７ｂは、径方向から見て、玉７３とオーバーラップする位置にそれぞれ形成されることがより好ましい。この結果、転がり接触部を潤滑後、玉７３に付着した油が遠心力により振り切られた後、直接集油溝７７ａ，７７ｂに導かれるメリットがある。ただし、集油溝７７ａ，７７ｂは、径方向から見て、玉７３とオーバーラップする位置に限定されるものではない。
【００２７】
保持器７４は、玉７３を略等間隔で保持する外輪案内の保持器であり、軸方向に略線対称に形成されている。保持器７４は、軸方向両側に位置する一対の円環部７４ａ，７４ｂと、これら円環部７４ａ，７４ｂを連結し、周方向に略等間隔で配置される複数の柱部７４ｃと、を有し、これら円環部７４ａ，７４ｂと隣接する柱部７３ｃとで玉７３を保持するポケットを構成する。また、保持器７４は、柱部７４ｃの外周面と両円環部７４ａ，７４ｂの外周面の内側部分を、円環部７４ａ，７４ｂの外周面の外側部分より小径とすることで、逃げ部７４ｄを形成する。これにより、保持器７４は、反カウンターボア側において、円環部７４ａの外周面の外側部分と外輪７１の内周面７１ｆとが、排油穴７１ａの集油溝７７ａと径方向から見てオーバーラップしない位置で摺接することで、外輪案内される。
【００２８】
従って、保持器７４の案内面である円環部７４ａは、集油溝７７ａの開口縁部によって削られることなく、保持器７４の摩耗が防止される。なお、前側軸受６０は、前側軸受７０と背面組み合わせで配置される、前側軸受７０と同一の構成であるので、説明を省略する。
【００２９】
また、図５に示すアンギュラ玉軸受７０では、給油方向が背面側から行われているが、図６に示す変形例のように、ハウジングＨ内の給油通路やノズルの構成に応じて、正面側から行われても良い。
【００３０】
また、図７に示すように、後側軸受８０も、前側軸受６０，７０と同様、複数の円筒ころ８３が、外輪８１の内周面に形成された外輪軌道面８１ｃと、内輪８２の外周面に形成された内輪軌道面８２ａとの間に配置されている。また、内輪８２は、内輪軌道面８２ａの軸方向両側に一対の鍔部８２ｂを有する。外輪８１の軸方向両側の内周面には、円筒ころ８３と干渉しない位置の外輪軌道面８１ｃの近傍に、径方向に貫通する排油穴８１ａ，８１ｂが周方向に略等間隔で複数本ずつ形成されている。そして、外輪８１の内周面には、排油穴８１ａ，８１ｂが開口する軸方向位置に、集油溝８７ａ，８７ｂが周方向に亘って形成されている。また、外輪８１の外周面には、これら排油穴８１ａ，８１ｂがそれぞれ開口する環状の周方向溝８５ａ，８５ｂが形成されており、これら周方向溝８５ａ，８５ｂは、これら排油穴８１ａ，８１ｂと、後蓋３４に形成された排油通路１０２の排油穴３４ａ，３４ｂとをそれぞれ連通する。
【００３１】
また、保持器８４も、円筒ころ８３を略等間隔で保持する外輪案内の保持器であり、軸方向に略線対称に形成されている。保持器８４は、軸方向両側に位置する一対の円環部８４ａ，８４ｂと、これら円環部８４ａ，８４ｂを連結し、周方向に略等間隔で配置される複数の柱部８４ｃと、を有し、これら円環部８４ａ，８４ｂと隣接する柱部８３ｃとで円筒ころ８３を保持するポケットを構成する。また、保持器８４は、柱部８４ｃの外周面と両円環部８４ａ，８４ｂの外周面の内側部分を、円環部８４ａ，８４ｂの外周面の外側部分より小径とすることで、逃げ部８４ｄを形成する。
【００３２】
これにより、保持器８４は、円環部８４ａ，８４ｂの外周面の外側部分と外輪８１の内周面８１ｆとが、排油穴８１ａ，８１ｂの集油溝８７ａ，８７ｂと径方向から見てオーバーラップしない位置、即ち、集油溝８７ａ，８７ｂの軸方向外側で摺接することによって外輪案内される。従って、保持器８４の案内面である円環部８４ａ，８４ｂは、集油溝８７ａ，８７ｂの開口縁部によって削られることがなく、保持器８４の摩耗が防止される。
【００３３】
また、本実施形態において、後側軸受８０である円筒ころ軸受への給油方向及び給油位置としては、図８（ａ）〜図８（ｈ）に示すようなものが挙げられる。具体的に、図８（ａ）に示すように、給油は、内輪８２の外周面と保持器８４の内周面との間に向けて、工具側から行われても良い。また、図８（ｂ）に示すように、給油は、外輪８１の内周面と保持器８４の外周面との間に向けて、工具側から行われても良い。さらに、図８（ｃ）に示すように、給油は、内輪８２の外周面と保持器８４の内周面との間に向けて、反工具側から行われても良く、図８（ｄ）に示すように、外輪８１の内周面と保持器８４の外周面との間に向けて、反工具側から行われても良い。
【００３４】
また、図８（ｅ）に示すように、給油は、内輪８２の外周面と保持器８４の内周面との間と、外輪８１の内周面と保持器８４の外周面との間の２箇所に向けて、工具側から行われても良い。また、図８（ｆ）に示すように、給油は、内輪８２の外周面と保持器８４の内周面との間に向けて、工具側と反工具側の両方から行われても良く、図８（ｇ）に示すように、外輪８１の内周面と保持器８４の外周面との間に向けて、工具側と反工具側の両方から行われても良い。加えて、図８（ｈ）に示すように、給油は、内輪８２の外周面と保持器８４の内周面との間と、外輪８１の内周面と保持器８４の外周面との間の２箇所に向けて、反工具側から行われても良い。なお、前側軸受６０，７０であるアンギュラ玉軸受への給油方向及び給油位置も、円筒ころ軸受と同様に、軸受の軸方向外側から給油することができる。また、各給油の位相は、同じ位相であってもよいし、異なる位相であってもよい。
【００３５】
なお、図９に示すように、軸方向片側のみに排油穴８１ａが形成される場合には、排油性の観点から、円筒ころ８３に対して潤滑油を給油する側（図中矢印で示す）と反対側に形成される。この場合にも、この排油穴８１ａが外周面及び内周面に開口する位置には、周方向溝８５ａ及び集油溝８７ａが形成される。
【００３６】
従って、各軸受６０，７０，８０を潤滑した、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂの潤滑油が、周方向溝７５ａ，７５ｂ，８５ａ，８５ｂと、各排油通路１００，１０１，１０２とを介して、外部へ排出される。この際、軸受外部からの吸引力、即ち、負圧発生装置１０３の吸引力によって、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂ内には、負圧が作用し、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂ内の潤滑油が強制的に吸引される。また、負圧発生装置１０３の吸引力によって、各外輪軌道面７１ｃ，８１ｃの近傍の外輪６１，７１，８１の内周面に付着した潤滑油も、負圧発生装置１０３の吸引力によって、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂへと導かれる。
【００３７】
これにより、各軸受６０，７０，８０の外輪軌道面７１ｃ，８１ｃの近傍に設けられた排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂから余分な潤滑油を速やかに排出することができる。特に、本実施形態のようなチルトタイプの主軸装置２０において、その姿勢が変化した場合であっても、排出されるはずの潤滑油が軸受内部に戻ること、特に、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂに存在する潤滑油が外輪軌道面７１ｃ，８１ｃに戻ることが防止され、潤滑油過多や攪拌抵抗による異常発熱を抑制することができる。
【００３８】
また、保持器７４，８４は、円環部７４ａ，８４ａ，８４ｂの外周面が、外輪７１，８１の内周面７１ｆ，８１ｆと、排油穴７１ａ，８１ａ，８１ｂの内周側開口に位置する集油溝７７ａ，８７ａ，８７ｂと径方向から見てオーバーラップしない位置で摺接して外輪案内されるので、保持器７４，８４の円環部７４ａ，８４ａ，８４ｂが、集油溝７７ａ，８７ａ，８７ｂの開口縁部に接触することを防止することができ、これによって保持器７４，８４、特に円環部７４ａ，８４ａ，８４ｂの摩耗を抑制して、軸受６０，７０，８０の寿命を延ばすことができる。
【００３９】
また、外輪６１，７１，８１の外周面には、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂとハウジングＨの排油通路１００，１０１，１０２とを連通する周方向溝７５ａ，７５ｂ，８５ａ，８５ｂが形成されているので、排油通路１００，１０１，１０２との位相合わせを行うことなく、軸受６０，７０，８０をハウジングＨに組み付けることができ、主軸装置２０の組み付け性が向上される。
【００４０】
さらに、外輪６１，７１，８１の内周面には、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂが開口する軸方向位置に集油溝７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂが周方向に亘って形成されているので、外輪６１，７１，８１の内周面に付着する、軸受を潤滑した潤滑油が集油溝７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂに集められ、集油溝７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂ内の潤滑油が、負圧発生装置１０３によって、排油穴７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂへと速やかに排出される。
【００４１】
軸受６０，７０，８０が高速回転していると、玉６３，７３や円筒ころ８３の公転、また、保持器７４や内輪７２の自転の際、内部の空気もその粘性抵抗により、同様に回転させられ、円周方向の空気流が生じている。従って、外輪６１，７１，８１の内周面に付着した油も内周面に沿って円周方向に移動している。特に、回転軸２２が立軸の場合、重力効果が少ないのでこの油の移動が発生しやすい。従って、集油溝７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂがあると、集油溝７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂ内に油が集まりやすく、排油性が向上される。従って、集油溝７７ａ，７７ｂ，８７ａ，８７ｂは、断面角型、円弧状、テーパ状のいずれであっても良いが、角型より円弧状がより好ましい。
【００４２】
また、本実施形態では、排油通路１００，１０１，１０２は、各軸受６０，７０，８０毎に形成されているので、負圧発生装置１０３の吸引能力条件を変化させることで、各軸受６０，７０，８０の吸引効率を最適化することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る主軸装置用軸受について、図１０を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、前側軸受であるアンギュラ玉軸受の構成において、第１実施形態と異なる。そのため、第１実施形態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。
また、以下に説明するアンギュラ玉軸受に係る各実施形態では、複列の前側軸受のうち、反工具側のアンギュラ玉軸受について説明するものとし、工具側のアンギュラ玉軸受は同一構成であるとして、説明を省略する。
【００４４】
図１０に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１７０の外輪１７１は、カウンターボア側、及び反カウンターボア側の内周面で玉７３が通過する外輪軌道面７１ｃの近傍に開口して、且つ、径方向に貫通する排油穴１７１ａ，７１ｂが周方向に略等間隔で複数本ずつ形成されている。反カウンターボア側に形成される排油穴１７１ａは、玉７３の中心Ｏを通過する、接触角によって形成される仮想線Ｌと外輪１７１の外周面との交点Ｐから軸方向外側に離れた位置に形成されている。これにより、外輪１７１の外輪軌道面７１ｃと排油穴１７１ａとの間には、比較的幅が広い内周面１７１ｆが形成される。
【００４５】
また、外輪１７１の外周面には、排油穴１７１ａ，７１ｂが開口する周方向溝７５ａ，７５ｂが形成され、内周面には、排油穴１７１ａ，７１ｂが開口する軸方向位置に、周方向に亘って環状の集油溝１７７ａ，７７ｂが形成されている。また、周方向溝７５ａ，７５ｂは、排油穴１７１ａ，７１ｂと排油通路１０１の排油穴２９ａ，２９ｂとを連通する。
【００４６】
保持器１７４は、軸方向両側に位置する一対の円環部１７４ａ，１７４ｂと、これら円環部１７４ａ，１７４ｂを連結し、周方向に略等間隔で配置される複数の柱部１７４ｃと、を有し、これら円環部１７４ａ，１７４ｂと隣接する柱部１７４ｃとで玉７３を保持するポケットを構成する。円環部１７４ａ，１７４ｂ及び柱部１７４ｃは、略一様な肉厚を有する。また、保持器１７４の軸方向幅は、第１実施形態の保持器７４より狭く形成されている。即ち、保持器１７４は、円環部１７４ａの外周面が、排油穴１７１ａの集油溝１７７ａと径方向から見てオーバーラップしない、即ち、集油溝１７７ａの軸方向内側に位置し、外輪軌道面７１ｃと排油穴１７１ａとの間に形成された内周面１７１ｆに摺接することで、外輪案内される。
【００４７】
従って、本実施形態では、反カウンターボア側の排油穴１７１ａが、玉７３の中心Ｏを通過する、接触角によって形成される仮想線Ｌと外輪１７１の外周面との交点Ｐから軸方向外側に離れた位置に形成されているので、主軸装置２０に組み込まれることで外輪１７１に作用する力が、排油穴１７１ａの形成によって肉薄となった部分にかかることが防止され、アンギュラ玉軸受１７０の剛性低下を抑えることができる。また、保持器１７４の案内面となる円環部１７４ａが、集油溝１７７ａの開口縁部によって削られることがないので、保持器１７４の摩耗が防止される。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る主軸装置用軸受について、図１１を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、前側軸受であるアンギュラ玉軸受の構成において、第１及び第２実施形態と異なる。そのため、第１及び第２実施形態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。
【００４９】
図１１（ａ）に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受２７０の外輪２７１は、カウンターボア側、及び反カウンターボア側の内周面で玉７３が通過する外輪軌道面７１ｃの近傍に開口して、且つ、径方向に貫通する排油穴２７１ａ，７１ｂが周方向に略等間隔で複数本ずつ形成されている。これら排油穴２７１ａ，７１ｂは、径方向から見て、玉７３とオーバーラップする位置に形成されている。
【００５０】
外輪２７１の外周面には、排油穴２７１ａ，７１ｂが開口する周方向溝７５ａ，７５ｂが形成されている。また、外輪２７１のカウンターボア側の内周面には、上記実施形態と同様、排油穴７１ｂが開口する軸方向位置に断面略円弧状の環状の集油溝７７ｂが周方向に亘って形成されている。一方、外輪２７１の反カウンターボア側の内周面で、排油穴２７１ａが開口する軸方向位置に設けられる環状の集油溝２７７ａは、保持器７４を案内する内周面２７１ｆより大径の内周面を持った、断面角型に形成される。
【００５１】
保持器７４は、第１実施形態と同様、逃げ部７４ｄを有しており、反カウンターボア側において、円環部７４ａの外周面の外側部分と外輪２７１の内周面２７１ｆとが、径方向から見て排油穴２７１ａとオーバーラップしない位置で外輪案内される。これにより、保持器７４の案内面である円環部７４ａは、集油溝２７７ａの開口縁部によって削られることなく、摩耗が防止される。
その他の構成及び作用については、第１及び第２実施形態のものと同様である。
【００５２】
図１１（ｂ）は、本実施形態の変形例を示している。この変形例では、保持器２７４は、円環部２７４ａ，２７４ｂ及び柱部２７４ｃが、略一様な肉厚を有し、軸方向において略線対称に形成されている。また、集油溝２７７ａの開口縁部と対向する、円環部２７４ａの外周面には、円環状の逃げ溝２７４ｄが形成されている。これにより、保持器２７４は、排油穴２７１ａと径方向から見てオーバーラップしない位置、即ち、逃げ溝２７４ｄより軸方向外側の円環部２７４ａの外周面で、外輪２７１の内周面２７１ｆに案内される。従って、この変形例によれば、逃げ部の代わりに、逃げ溝２７４ｄを円環部２７４ａの外周面に設けることで、保持器２７４の摩耗を防止することができる。なお、保持器２７４には、対称性を考慮して、円環部２７４ｂの外周面にも、円環状の逃げ溝２７４ｄが形成されている。
【００５３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る主軸装置用軸受について、図１２を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、前側軸受であるアンギュラ玉軸受の構成において、第１〜３実施形態と異なる。そのため、第１〜３実施形態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。
【００５４】
図１２に示すように、前側軸受３７０では、保持器３７４は、玉７３の両側で外輪案内されている。外輪３７１は、外輪軌道面７１ｃの両側内周面において、内輪７２のカウンターボア面７２ｂに径方向で対向する内周面３７１ｆ１を外輪軌道面７１ｃに対して反対側の内周面３７１ｆ２よりも小径とし、各内周面３７１ｆ１、３７１ｆ２をそれぞれ略一様内径とする。また、外輪３７１の各内周面３７１ｆ１、３７１ｆ２には、上記実施形態と同様、集油溝７７ａ，７７ｂが開口しており、集油溝７７ａ，７７ｂは、それぞれ排油穴７１ａ，７１ｂ、周方向溝７５ａ，７５ｂと連通する。
【００５５】
保持器３７４は、軸方向両側に位置する、互いの外径が異なる小径側円環部３７４ａ，及び大径側円環部３７４ｂと、これら円環部３７４ａ，３７４ｂを連結し、周方向に略等間隔で配置される複数の柱部３７４ｃと、を有し、これら円環部３７４ａ，３７４ｂと隣接する柱部３７３ｃとで玉７３を保持するポケットを構成する。また、保持器３７４は、柱部３７４ｃの外周面と両円環部３７４ａ，３７４ｂの外周面の内側部分に逃げ部３７４ｄを形成する。この逃げ部３７４ｄは、外輪３７１の各内周面３７１ｆ１，３７１ｆ２に応じて、柱部３７４ｃの外周面において段差形状を有し、小径円環部３７４ａの外周面の内側部分は、その外側部分より小径に形成され、また、大径円環部３７４ｂの外周面の内側部分も、その外側部分より小径に形成される。これにより、保持器３７４は、両側内周面において、各円環部３７４ａ，３７４ｂの外周面の外側部分と外輪３７１の内周面３７１ｆ１，３７１ｆ２とが、各排油穴７１ａ，７１ｂの集油溝７７ａ，７７ｂと径方向から見てオーバーラップしない位置で摺接することで、外輪案内される。
なお、その他の構成及び作用については、第１〜第３実施形態のものと同様である。また、玉の両側で外輪案内する保持器は、一対の円環部の外径を同一寸法とし、外輪の円筒ころに対して両側の各内周面の内径を同一寸法としてもよい。
【００５６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る主軸装置用軸受について、図１３を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、後側軸受である円筒ころ軸受の構成において、第１実施形態と異なる。そのため、第１実施形態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。
【００５７】
図１３（ａ）に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受１８０では、保持器１８４の形状において、第１実施形態のものと異なる。即ち、この保持器１８４は、第１実施形態と同様、一対の円環部１８４ａ，１８４ｂと、複数の柱部１８４ｃと、を有するが、円筒ころ８３に対して潤滑油を給油する側（図中矢印で示す）と同じ側に位置する一方の円環部１８４ａで、外輪案内される。即ち、逃げ部１８４ｄが、一方の円環部１８４ａの外周面の内側部分、柱部１８４ｃの外周面、他方の円環部１８４ｂの外周面に亘って形成される。また、一方の円環部１８４ａのうち、径方向から見て排油穴８１ａとオーバーラップしない位置、換言すれば、排油穴８１ａより軸方向外側に位置する部分で、外輪８１の内周面８１ｆに案内される。
【００５８】
従って、本実施形態においても、保持器１８４の案内面である円環部１８４ａの外周面が、集油溝８７ａの開口縁部によって削られることがないので、保持器１８４の摩耗が防止される。また、保持器１８４は、給油する側と同じ側に位置する円環部１８４ａで外輪案内されるので、給油した油が円筒ころ８３だけでなく案内面にも確実に潤滑される。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００５９】
また、図１３（ｂ）の変形例に示すように、軸方向片側のみに排油穴８１ｂが形成される場合には、排油穴８１ｂは、排油性の観点から、円筒ころ８３に対して潤滑油を給油する側（図中矢印で示す）と反対側に形成される。この場合にも、この排油穴８１ａが外周面及び内周面に開口する位置には、周方向溝８５ａ及び集油溝８７ａが形成される。
【００６０】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る主軸装置用軸受について、図１４を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、後側軸受である円筒ころ軸受の構成において、第１および第５実施形態と異なる。そのため、第１および第５実施形態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。
【００６１】
図１４（ａ）に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受２８０では、給油が外輪２８１に径方向に貫通形成された給油穴２８５を介して行われている。具体的に、給油穴２８５は、円筒ころ８３と干渉しない外輪軌道面８１ｃの近傍に開口する。また、外輪２８１の外周面には、給油穴２８５が開口する軸方向位置に環状の周方向溝２８６が形成されている。これにより、後蓋３４に形成された給油通路９２から供給された潤滑油は、周方向溝２８６、給油穴２８５を介して供給される。なお、給油は、給油穴２８５単独であっても良いし、後側軸受外輪押え４３のノズルからの給油を併用してもよい。また、周方向溝２８６は、断面円弧状に形成されてもよい。
【００６２】
また、円筒ころ８３を挟んで外輪２８１の給油穴２８５と軸方向反対側には、排油穴８１ｂが形成されている。排油穴８１ｂが開口する軸方向位置の外輪２８１の内周面には、周方向に亘って環状の集油溝８７ｂが形成され、また、外輪２８１の外周面には、環状の周方向溝８５ｂが形成されており、周方向溝８５ｂは、排油穴８１ｂと排油通路１０２の排油穴３４ｂとを連通する。これにより、給油穴２８５から供給されて軸受内部を潤滑した潤滑油は、負圧発生装置１０３の吸引力によって、集油溝８７ｂ、排油穴８１ｂ、周方向溝８５ｂ、排油通路１０２を介して強制的に外部に排出される。
【００６３】
なお、保持器８４は、第１実施形態のものと略同一構成であり、逃げ部８４ｄが給油穴２８５および集油溝８７ｂとの干渉を回避するように形成される。従って、保持器８４は、両端部の円環部８４ａ，８４ｂが、径方向から見て給油穴２８５および排油穴８１ｂとオーバーラップしない位置、即ち、それぞれ給油穴２８５及び集油溝８７ｂの軸方向外方で、外輪２８１の内周面８１ｆと摺接して外輪案内される。なお、図１４では、簡略化のため、給油穴２８５と排油穴８１ｂが同一断面に示されているが、実際には、異なる位相に配置されている。
【００６４】
従って、本実施形態では、保持器８４の案内面である円環部８４ａ，８４ｂは、給油穴２８５及び集油溝８７ｂの開口縁部によって削られることなく、保持器８４の摩耗が防止される。
その他の構成及び作用については、第１及び第５実施形態のものと同様である。
【００６５】
なお、図１４（ｂ）に示す変形例のように、逃げ部８４ｄが、一方の円環部８４ａの外周面の内側部分、柱部８４ｃの外周面、他方の円環部８４ｂの外周面に亘って形成され、一方の円環部８４ａのうち、径方向から見て給油穴２８５とオーバーラップしない位置、換言すれば、給油穴２８５より軸方向外側に位置する部分で、保持器８４が外輪２８１の内周面２８１ｆに案内されてもよい。この場合も、保持器８４は、給油する側と同じ側に位置する円環部８４ａで外輪案内されるので、給油した油が円筒ころ８３だけでなく案内面にも確実に潤滑される。
【００６６】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る主軸装置用軸受について、図１５を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、後側軸受である円筒ころ軸受の構成において、第１、第５および第６実施形態と異なる。そのため、第１、第５および第６実施形態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。
【００６７】
図１５（ａ）に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受３８０では、外輪３８１に径方向に貫通形成される排油穴３８１ａ，３８１ｂは、外輪３８１の軸方向外側に位置して形成されている。排油穴３８１ａ，３８１ｂが開口する軸方向位置の外輪３８１の内周面には、周方向に亘って環状の集油溝３８７ａ，３８７ｂが形成され、また、外輪３８１の外周面には、環状の周方向溝８５ａ，８５ｂが形成される。
【００６８】
また、保持器３８４は、一対の円環部３８４ａ，３８４ｂと、複数の柱部３８４ｃとを有し、柱部３８４ｃの外周面を小径として逃げ部３８４ｄが設けられているが、保持器３８４の軸方向幅が両排油穴３８１ａ，３８１ｂ間の軸方向距離より狭く形成されている。
【００６９】
従って、保持器３８４は、円環部３８４ａ，３８４ｂが、外輪軌道面８１ｃと排油穴３８１ａ，３８１ｂとの間の各内周面３８１ｆと摺接することで、外輪案内される。これにより、円環部３８４ａ，３８４ｂが、集油溝３８７ａ，３８７ｂの開口縁部によって削られることなく、保持器３８４の摩耗が防止される。
その他の構成及び作用については、第１、第５及び第６実施形態のものと同様である。
【００７０】
なお、図１５（ｂ）の変形例に示すように、軸方向片側のみに排油穴３８１ａが形成される場合には、排油穴３８１ａは、円筒ころ８３に対して潤滑油を給油する側（図中矢印で示す）と反対側に形成される。この場合にも、この排油穴３８１ａが内周面及び外周面に開口する位置には、集油溝３８７ａ及び周方向溝８５ａが形成される。
【００７１】
また、図１６（ａ）の他の変形例に示すように、保持器３８４は、円筒ころ８３に対して潤滑油を給油する側（図中矢印で示す）と反対側に位置する一方の円環部３８４ａで、外輪案内されてもよい。さらに、図１６（ｂ）のさらに他の変形例に示すように、排油穴３８１ａ、集油溝３８７ａ及び周方向溝８５ａが、円筒ころ８３に対して潤滑油を給油する側（図中矢印で示す）と反対側のみに形成されてもよい。
【００７２】
尚、本発明は、前述した各実施形態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。
本実施形態では、前側軸受６０，７０を２列のアンギュラ玉軸受，後側軸受８０を円筒ころ軸受としたが、各軸受の種類や列数は任意に設定可能である。
また、本実施形態では、アンギュラ玉軸受の排油穴７１ａ，７１ｂや円筒ころ軸受の排油穴８１ａ，８１ｂは、それぞれ周方向に複数本ずつ形成されているが、周方向に少なくとも一本形成されればよい。
【００７３】
さらに、図１７に示す工作機械用主軸装置２０ａのように、各軸受６０，７０，８０の排油穴が、ハウジングＨに形成された単一の排油通路１１０と連通し、この排油通路１１０が、負圧発生装置１０３に図示しない配管を介して接続されてもよい。
【００７４】
これにより、各軸受６０，７０，８０を潤滑した潤滑油は、負圧発生装置１０３の吸引力によって強制的に吸引されながら、排油穴を介して、単一の排油通路１１０から外部へ排出され、軸受内部の潤滑油過多や異常発熱を抑制することができる。また、ハウジングＨに穴加工する排油通路の数を少なくすることができ、加工コストを低減することができる。なお、図１７では、異なる位相の前側軸受６０，７０のノズル４０ａ，４０ｂと、後側軸受８０のノズル４３ａと、を同じ断面に示している。
【００７５】
また、本実施形態では、軸受６０，７０，８０毎に複数の給油通路９０，９１，９２が設けられているが、これら給油通路９０，９１，９２を単一の給油通路として、主軸装置２０内で分岐して供給するようにしてもよく、潤滑方式や潤滑条件により複数の軸受毎に別通路とするか単一の共有通路とするかは最適方式を選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の軸受を備える主軸装置が適用される門形マシニングセンタの概略図である。
【図２】第１実施形態の軸受が適用される主軸装置において、一方の前側軸受の給油通路及び排油通路を示す断面図である。
【図３】主軸装置において、他方の前側軸受の給油通路及び排油通路を示す断面図である。
【図４】主軸装置において、後側軸受の給油通路及び排油通路を示す断面図である。
【図５】主軸装置の前側軸受の拡大断面図である。
【図６】主軸装置の前側軸受の変形例を示す拡大断面図である。
【図７】主軸装置の後側軸受の拡大断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｈ）は、後側軸受の給油方向及び給油位置の各パターンを示す図である。
【図９】本実施形態の後側軸受の変形例を示す拡大断面図である。
【図１０】第２実施形態の主軸装置用軸受に係る前側軸受の拡大断面図である。
【図１１】（ａ）は、第３実施形態の主軸装置用軸受に係る前側軸受の拡大断面図であり、（ｂ）は、その変形例を示す拡大断面図である。
【図１２】第４実施形態の主軸装置用軸受に係る前側軸受の拡大断面図である。
【図１３】（ａ）は、第５実施形態の主軸装置用軸受に係る後側軸受の拡大断面図であり、（ｂ）は、その変形例を示す拡大断面図である。
【図１４】（ａ）は、第６実施形態の主軸装置用軸受に係る後側軸受の拡大断面図であり、（ｂ）は、その変形例を示す拡大断面図である。
【図１５】（ａ）は、第７実施形態の主軸装置用軸受に係る後側軸受の拡大断面図であり、（ｂ）は、その変形例を示す拡大断面図である。
【図１６】（ａ）は、第８実施形態の他の変形例を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、さらに他の変形例を示す拡大断面図である。
【図１７】主軸装置の変形例を示す断面図である。
【図１８】従来の主軸装置における断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  門形マシニングセンタ（複合加工工作機械）
２０  主軸装置
２２  回転軸
６０，７０，１７０，２７０，３７０  前側軸受（アンギュラ玉軸受）
６１，７１，８１，１７１，２７１，３７１，２８１，３８１  外輪
６２，７２，８２  内輪
７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂ，１７１ａ，１７１ｂ，２７１ａ，２７１ｂ，３８１ａ，３８１ｂ  排油穴
７３  玉
６４，７４，８４，１７４，１８４，２７４，３７４，３８４  保持器
８０，１８０，２８０，３８０  後側軸受（円筒ころ軸受）
１００，１０１，１０２  排油通路
１０３  負圧発生装置
Ｈ  ハウジング
Ｌ  仮想線
Ｏ  玉の中心
【図１】
0005029405.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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