(57)【要約】【課題】  主軸のコンパクト化および主軸剛性の向上を図り、機械の小型化を図ることができると共に、高速長寿命、メンテナンスフリーを可能にする転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  外輪２の背面側の端面２ｈに隣接するグリース溜り部材４を設け、グリース溜り部材４は、グリースの基油を軸受に供給するノズル７を備え、外輪２の軌道面２ａよりも背面側の内径面２ｂと、ノズル７との間で、グリースの基油を滲み出させて軸受に供給する基油吐出部１５を設けた。【選択図】      図１
2009287759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在した複数の転動体を備え、接触角を有するラジアル型の転がり軸受において、
前記外輪の背面側の端面に隣接するグリース溜り部材を設け、
前記外輪の背面側の内径面と、前記グリース溜り部材との間で、グリースの基油を滲み出させて軸受に供給する基油吐出部を設けたことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記外輪の前記背面側の内径面を、前記外輪の軌道面から背面側の端面に向かうに従って次第に拡径する端部側拡径形状とした転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記外輪の前記背面側の内径面は、この外輪の軌道面から背面側の端面に向かう程大径となる傾斜面となる転がり軸受装置。
【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、前記グリース溜り部材は、軸受内部まで突出して前記基油吐出部を成すノズルを備え、前記基油吐出部は、ノズル先端の外周面と、前記外輪の前記背面側の内径面との間の隙間からグリースの基油を滲み出させるものである転がり軸受装置。
【請求項５】
請求項４において、前記ノズルは、このノズル先端において前記外輪の前記背面側の内径面に当接する当接部と、同ノズル先端において前記外輪の前記背面側の内径面に当接しない前記隙間を成す段差部とを有する転がり軸受装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、前記ノズル先端の外周面と前記外輪の前記背面側の内径面との間の隙間に、基油を浸透させる布、紙、および多孔質材料の少なくともいずれか一つから成る固体製薄膜を設けた転がり軸受装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項において、前記ノズル先端の外周面または外輪の前記背面側の内径面に、グリースの基油を外輪の軌道面に導く溝を形成した転がり軸受装置。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれか１項において、前記複数の転動体を保持する保持器を備え、前記ノズルは、ノズル先端の内周面で回転する保持器外径面を案内する転がり軸受装置。
【請求項９】
請求項４ないし請求項８のいずれか１項において、前記ノズル先端の軸方向位置を、外輪の軌道面における、このノズル先端近傍の最端部と、転動体接線を含むラジアル平面との間に配置した転がり軸受装置。
【請求項１０】
請求項４ないし請求項９のいずれか１項において、一つのグリース溜り部材の両端にノズルを設け、前記グリース溜り部材を、背面同士または背面と正面とを向かい合わせた二個の軸受の間に配置し、前記両端のノズルから前記二個の軸受に、グリースの基油を同時に供給する転がり軸受装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記グリース溜り部材の内部に、各軸受へのグリース量配分を調整するための仕切り板を設けた転がり軸受装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、縦軸に設けられる軸受であって、前記グリース溜り部材を前記軸受の上部に配置した転がり軸受装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、工作機械主軸を支持する複数の軸受であって、これら軸受の位置決め間座を前記グリース溜り部材に置き換えた転がり軸受装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、アンギュラ玉軸受であって、このアンギュラ玉軸受における、外輪の背面側の端面に隣接して前記グリース溜り部材を設けた転がり軸受装置。
【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工作機械主軸等に使用する転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械主軸用軸受の潤滑方法として、メンテナンスフリーで使用可能なグリース潤滑、搬送エアーに潤滑オイルを混合してオイルをノズルより軸受内に噴射するエアオイル潤滑、軸受内に軸受油を直接に噴射するジェット潤滑等の方法がある。
最近の工作機械は、加工能率を上げるために、ますます高速化の傾向にあり、主軸軸受の潤滑も比較的安価で簡単に高速化が可能なエアオイル潤滑が多く用いられてきている。しかし、このエアオイル潤滑法は、付帯設備としてエアオイル供給装置が必要であることと、多量のエアーを必要とすることから、コスト、騒音、省エネ、省資源の観点から問題がある。また、オイルの飛散によって環境を悪化させる問題もある。これらの問題点を回避するため、最近ではグリース潤滑による高速化が注目され始め、要望も多くなってきている。
【０００３】
グリース潤滑は、軸受組立時に封入されたグリースのみで潤滑するため、高速運転すると、軸受発熱によるグリースの劣化や、軌道面、特に内輪での油膜切れのため、早期焼き付きに至ってしまうことが考えられる。特に、ｄｎ値が１００万（軸受内径ｍｍ×回転数ｒｐｍ）を超えるような高速回転領域では、グリース寿命を保証するのは困難である。
【０００４】
グリース寿命を延長させる手段として、新しい提案も紹介されている。一つには、外輪軌道面部にグリース溜り部材を設けて高速長寿命を狙った提案（特許文献１）がある。
本件出願人は、特許文献１の技術を発展させた技術（特許文献２）を提案している。この特許文献２においては、軸受正面側に隣接したグリース溜り部材から伸びる隙間形成片と、外輪転走面付近に設けられた段差面の間から、グリースの基油が毛細管現象や軸受軌道面付近の空気流等によって運ばれ、転走面に供給される。また、エアーなどにより潤滑油を搬送する必要もない。この技術では、グリース溜り部材に封入されたグリースだけを使用し、軸受の高速、長寿命、メンテナンスフリーを実現している。
【特許文献１】特開平１１−１０８０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−１３２７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、エアオイル潤滑と同等の使用回転数（＞ｄｎ値１５０万）や、またメンテナンスフリーを考えると満足できるものではない。
特許文献２の技術では、グリース溜り部材から伸びる隙間形成片を、外輪カウンターボア側から外輪内径側に挿入している。そのため、この技術を接触角を持つアンギュラ玉軸受や円錐ころ軸受等に適用するには、図１９に示すように、グリース溜り部材３０を外輪正面３１側に隣接させる必要がある。
【０００６】
主軸３２の最先端の軸受ＢＲ１は、主軸先端３２Ａに取り付けられた工具等の軸方向力すなわちアキシアル荷重を受ける。このため、前記最先端の軸受ＢＲ１は、外輪背面３３を主軸後側に向け、内輪背面３４を主軸前側に向けて配置する。これにより、工具等から受ける軸方向力は、主軸先端３２Ａから内輪背面３４、転動体３５、および外輪背面３３を経由して外輪間座３６に伝達される。また、主軸３２の最先端の軸受ＢＲ１は、工具が受ける切削抵抗等に起因して軸方向に略垂直な荷重をも受ける。このため主軸先端３２Ａの微小な撓みや歪みを軽減すべく、換言すれば主軸３２の剛性を維持するために、最先端の軸受ＢＲ１を、主軸先端工具にできるだけ近接して配置することが望ましい。しかしながら、図１７に示すように、グリース溜り部材３０を外輪正面３１側に隣接させているため、このグリース溜り部材３０の幅寸法Ｌ分、最先端の軸受ＢＲ１と主軸先端工具との距離が、不所望に長くなってしまう。これは、工作機械主軸の剛性アップや工作機械の小型化を妨げる。また、グリース溜り部材３０の設置位置が前記正面側に限られるため、主軸３２内の軸受・グリース溜り部材３０の配置が自由に設定できない。
【０００７】
グリース溜り間座を軸受背面側に設置し、グリース基油を回転する内輪に付着させ、遠心力で軌道面に導く技術では、グリース溜り部材から吐出したグリース基油が内輪に付着せず、このグリース基油を軌道面に導くことができない問題が発生する。
グリース基油を、回転する軸受の内輪に付着させる技術では、内輪とグリース溜りノズル部分との間の隙間管理が難しく、グリース基油を軌道面に導くことができない問題が発生する。
【０００８】
この発明の目的は、主軸のコンパクト化および主軸剛性の向上を図り、機械の小型化を図ることができると共に、高速長寿命、メンテナンスフリーを可能にする転がり軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の転がり軸受装置は、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在した複数の転動体を備え、接触角を有するラジアル型の転がり軸受において、前記外輪の背面側の端面に隣接するグリース溜り部材を設け、前記外輪の背面側の内径面と、前記グリース溜り部材との間で、グリースの基油を滲み出させて軸受に供給する基油吐出部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、グリース溜り部材を外輪の背面側の端面に隣接して設置し、このグリース溜り部材から基油吐出部を介してグリースの基油を軌道面に供給することができる。したがって、エアー等により潤滑油を強制的に搬送する必要がなく、グリース溜り部材に封入されたグリースを使用して、軸受の高速、長寿命、及びメンテナンスフリーを実現することができる。
【００１１】
特に、外輪の背面側の端面に隣接するグリース溜り部材を設けたので、例えば、アンギュラ玉軸受の背面組合わせで主軸等を支持する場合、主軸先端側の軸受から主軸先端までの距離を、従来技術に比べて短縮することができる。
つまり、主軸先端工具等から受ける軸方向力は、主軸先端から主軸先端側の軸受における、内輪背面、転動体、および外輪背面を経由して伝達される。主軸先端工具等が受ける切削抵抗等に起因する軸方向に垂直な荷重は、主軸先端工具にできるだけ近接して配置させた前記主軸先端側の軸受の、内輪背面、転動体、および外輪背面を経由して伝達される。この場合、特に、主軸先端の撓みや歪みを従来のものより軽減することが可能となる。このように、主軸先端工具から最先端側の軸受までの距離を、従来技術に比べて短縮できるので、主軸のコンパクト化および主軸剛性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、外輪の背面側の内径面と、前記グリース溜り部材との間で、グリースの基油を滲み出させて軸受に供給する基油吐出部を設けたので、次のような作用効果を奏する。外輪の背面側の内径面を利用してグリース基油を滲み出させるため、外輪の内径面の肉厚を極端に薄肉化する必要がなく、それ故、外輪の剛性低下を防止することが可能となる。よって、最先端側の軸受から工具先端までの距離を従来技術に比べて短縮でき、主軸のコンパクト化や軸原点の剛性向上が可能となる。また、回転する内輪にグリース基油を付着させ、遠心力で軌道面に導くものではなく、非回転輪である外輪にグリース基油を供給するものであるため、グリース基油をより確実に軌道面等に導くことが可能となる。
【００１３】
前記外輪の前記背面側の内径面を、前記外輪の軌道面から背面側の端面に向かうに従って次第に拡径する端部側拡径形状としても良い。この場合、外輪の軌道面において、転動体に対する接触楕円が軌道面の端部に掛からず、安定したアキシアル荷重およびラジアル荷重を負荷することが可能となる。また、このような外輪の前記背面側の内径面によって、グリースの基油を簡単にかつ円滑に軸受に供給することができる。
【００１４】
前記外輪の前記背面側の内径面は、この外輪の軌道面から背面側の端面に向かう程大径となる傾斜面となっても良い。この場合、内径面の形状が簡単化し加工工数の低減を図ることができる。また、グリースの基油を前記傾斜面に沿って円滑に導くことができる。
前記グリース溜り部材は、軸受内部まで突出して前記基油吐出部を成すノズルを備え、前記基油吐出部は、ノズル先端の外周面と、前記外輪の前記背面側の内径面との間の隙間からグリースの基油を滲み出させる基油吐出部を含むものであっても良い。この場合、ノズル先端の外周面と、外輪における背面側の内径面との間の隙間から、グリースの基油を滲み出させ、毛細管現象と表面張力とによってこのグリース基油を軌道面に供給することができる。
【００１５】
前記ノズルは、このノズル先端において前記外輪の前記背面側の内径面に当接する当接部と、同ノズル先端において前記外輪の前記背面側の内径面に当接しない前記隙間を成す段差部とを有するものであっても良い。この場合、ノズル先端の当接部が外輪の前記背面側の内径面に当接するため、段差部の隙間を一定寸法に維持管理することが容易となる。したがって、グリースの基油を前記隙間から軌道面等に確実に導くことができる。
【００１６】
前記ノズル先端の外周面と前記外輪の前記背面側の内径面との間の隙間に、基油を浸透させる布、紙、および多孔質材料の少なくともいずれか一つから成る固体製薄膜を設けても良い。この場合、グリースから分離した基油は、固体製薄膜に浸透してこの隙間に沿って軌道面側に確実に移動し、軸受の潤滑に寄与することができる。
前記ノズル先端の外周面または外輪の前記背面側の内径面に、グリースの基油を外輪の軌道面に導く溝を形成しても良い。この場合、グリースから分離した基油が溝に沿ってより確実に運ばれ、潤滑に寄与することができる。
【００１７】
前記複数の転動体を保持する保持器を備え、前記ノズルは、ノズル先端の内周面で回転する保持器外径面を案内するものであっても良い。この場合、軸受の高速化をより図ることができる。
前記ノズル先端の軸方向位置を、外輪の軌道面における、このノズル先端近傍の最端部と、転動体接線を含むラジアル平面との間に配置しても良い。このようにノズル先端の軸方向位置を配置することで、グリースの基油を導く隙間を維持しながら、転動体とノズル先端との接触を防ぐことができる。
【００１８】
一つのグリース溜り部材の両端にノズルを設け、前記グリース溜り部材を、背面同士または背面と正面とを向かい合わせた二個の軸受の間に配置し、前記両端のノズルから前記二個の軸受に、グリースの基油を同時に供給するものであっても良い。この場合、全体として、グリース溜り部材の幅寸法を短縮することができる。よって、主軸の軸方向寸法の短縮化を図ることができる。
前記グリース溜り部材の内部に、各軸受へのグリース量配分を調整するための仕切り板を設けても良い。したがって各軸受へのグリース量が偏ることがなく、よって軸受全体のグリース寿命を延ばすことが可能となる。
【００１９】
縦軸に設けられる軸受であって、前記グリース溜り部材を前記軸受の上部に配置しても良い。この場合、ノズル先端まで導かれたグリースの基油は、重力の作用により自然に軌道面方向に移動し、それ故、軸受の潤滑信頼性が向上する。グリースの基油を軌道面等に強制的に搬送する特別な機構等を必要としないので、部品点数の低減を図って構造を簡単化し、製作コストの低減を図ることが可能になると共に、軸受の潤滑信頼性が向上する。
【００２０】
工作機械主軸を支持する複数の軸受であって、これら軸受の位置決め間座を前記グリース溜り部材に置き換えても良い。換言すれば、グリース溜り部材を位置決め間座として兼用させることができる。したがって、部品点数の低減を図り、製作コストの低減を図ることができる。
アンギュラ玉軸受であって、このアンギュラ玉軸受における、外輪の背面側の端面に隣接して前記グリース溜り部材を設けても良い。このように、グリース溜り部材を外輪の背面側の端面に隣接して設けることで、例えば、このアンギュラ玉軸受の背面組合わせで主軸等を支持する場合、軸受と主軸先端までの距離を従来のものより短くすることができる。したがって、主軸剛性の低下を防止し、機械の小型化を確実に図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の転がり軸受装置は、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在した複数の転動体を備え、接触角を有するラジアル型の転がり軸受において、前記外輪の背面側の端面に隣接するグリース溜り部材を設け、前記外輪の背面側の内径面と、前記グリース溜り部材との間で、グリースの基油を滲み出させて軸受に供給する基油吐出部を設けたため、主軸のコンパクト化および主軸剛性の向上を図り、機械の小型化を図ることができると共に、高速長寿命、メンテナンスフリーを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。
この第１の実施形態に係る転がり軸受装置は、接触角を有するラジアル型の転がり軸受装置である。この転がり軸受装置は、内輪１、外輪２、および内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数の転動体３を有し、軸受背面つまり外輪の背面側の端面に隣接して後述するグリース溜り部材４を配置している。複数の転動体３は、外輪案内形の保持器５であって、円筒形状で所定間隔おきに複数のポケット５ａが形成された保持器５に保持されている。この転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、このアンギュラ玉軸受の内輪１は、例えば、図示しない工作機械主軸に嵌合して回転可能とされ、外輪２はスピンドルユニットにおける図示しないハウジングの内周に嵌合状態で固定支持される。
【００２３】
前記内輪１の外径部には、この内輪１の端面側から軌道面１ａ側に向かう程大径となる内輪傾斜部ＣＢいわゆる内輪カウンターボア部が設けられている。つまり、内輪１のうち、その軌道面１ａにおける接触角が生じる方向と反対側の縁部に続く外径部に、内輪カウンターボア部が設けられている。グリース溜り部材４の半径方向内方であって内輪正面１ｓに隣接して当接する内輪間座６が設けられている。前記内輪正面１ｓは、前記内輪カウンター部の最小径部に続く。
【００２４】
前記外輪２のうち、軌道面２ａにおける接触角が生じる方向の縁部に続く内径面２ｂは、軌道面２ａから背面側の端面２ｈに向かう程大径となる傾斜面となっている。この内径面２ｂの傾斜角度α１は、前記端面２ｈに対し鈍角となっている。この外輪２の内径面２ｂに、前記グリース溜り部材４のノズル７を挿入する環状のノズル挿入凹部８が設けられている。このノズル挿入凹部８は、前記縁部よりも外径側に凹んだ状態で形成され、且つ外輪２の軌道面２ａから背面側の端面２ｈに向かうに従って次第に凹み深さが深くなる（拡径する端部側拡径形状となる）ように形成されている。
【００２５】
グリース溜り部材４等について説明する。
グリース溜り部材４は、内部にグリースＧｒを溜める環状の容器部９と、この容器部９から軸方向一方つまり軸受内部まで突出しグリースＧｒの基油を軸受に供給するノズル７とを有する。
前記環状の容器部９は、外輪位置決め間座としての外径部材１０、前記内輪間座６の外径面に所定の半径方向隙間を介して配置される内径部材１１、これら内外径部材１１，１０における一側面の大部分を塞ぐ一側面部１２、および内外径部材１１，１０における他側面を塞ぐ他側面部１３（図２（Ａ）参照）を有する。これら外径部材１０、内径部材１１、一側面部１２、および他側面部１３により囲繞される環状空間にグリースＧｒが封入される。一側面部１２の円周方向複数箇所に、グリースＧｒを容器部９内に封入し且つグリースＧｒの基油を軸受に供給するスリット状の開口部１２ａが形成されている。ただし、他側面部１３の円周方向一箇所または複数箇所に、容器部９内にグリースＧｒを封入するための図示外のグリース封入孔を前記開口部１２ａとは別に形成しても良い。
【００２６】
前記ノズル７は、容器部９から軸受内部まで突出して、ノズル挿入凹部８の内周面に被さる。このノズル７は、ノズル先端１４のテーパ状外周面と、ノズル挿入凹部８のテーパ状内周面８ａとの間の隙間δ１からグリースＧｒの基油を滲み出させる基油吐出部１５を含む。換言すれば、基油吐出部１５は、外輪２の軌道面２ａよりも背面側の内径面２ｂと、グリース溜り部材４を構成する部材であるノズル７との間で、グリースＧｒの基油を滲み出させて軸受に供給するものである。図２（Ｂ）に示すように、前記隙間δ１は、複数の開口部１２ａの円周方向位置に対応して、円周方向複数箇所（この例では８箇所）に一定間隔おきに形成されている。
ただし、隙間δ１の箇所は８箇所に限定されるものではない。また、複数箇所の隙間δ１が一定間隔おきに形成されない場合もある。各隙間δ１は対応する開口部１２ａに連通し、各隙間δ１からグリースＧｒの基油を滲み出させるようになっている。これにより円周上で均一にグリースＧｒの基油が吐出される。前記各隙間δ１は、毛細管現象と表面張力とにより、グリースＧｒの基油がグリース溜り部材４から外輪２の軌道面２ａに導かれるのに最適な寸法が規定されている。換言すれば、毛細管現象と表面張力とに基づいて隙間寸法を規定することで、基油がグリース溜り部材４から外輪２の軌道面２ａに円滑に且つ確実に導かれる。
【００２７】
ノズル７は、このノズル先端１４においてノズル挿入凹部８に当接する図２（Ｃ）に示す当接部１４ａと、同ノズル先端１４においてノズル挿入凹部８に当接しない前記隙間δ１を成す図２（Ｂ）に示す段差部１４ｂとを有する。当接部１４ａがノズル挿入凹部８のテーパ状内周面に当接することで、ノズル先端１４の軸方向位置、および径方向位置が正確に位置決めされ、前記段差部１４ｂにおける隙間δ１を一定に保持し得る。
容器部９およびノズル７は、転がり軸受に組み付ける前の別体品の状態では、複数の開口部１２ａを、例えば、取り外し自在な図示外の封止部材で封止しても良い。この場合、容器部９およびノズル７は、前記別体品として取り扱ってもグリースＧｒが露出せず、グリース封入量を適正に維持することができ、製品の信頼性を向上させることができる。なお、グリース溜り部材４を転がり軸受に組み付けた一体品の状態では、前記封止部材は取り外して開口部１２ａの流路を確保している。
【００２８】
グリース溜り部材４を図１のように組み付けた転がり軸受装置の作用について説明する。
主軸等へ軸受を組み込んだとき、グリース溜り部材４の容器部９内、開口部１２ａ、および基油吐出部１５にはグリースＧｒが充填されており、軸受内へは初期潤滑用としてグリースが封入されている。軸受を運転すると、密閉された容器部９等に溜められたグリースＧｒにおいて、運転時の温度上昇により膨張率の異なる基油と増稠剤とが分離する。同時に、密閉された容器部９の内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が開口部１２ａを経て隙間δ１から滲み出す。
【００２９】
上記温度が上昇して定常状態になると、容器部９の内部圧力の上昇要因が消滅するので、基油の吐出と並行して前記内部圧力が徐々に減じ、単位時間当たりの基油吐出量も減少していく。その後、運転が中止されると、グリース溜り部材４の温度も下降し、グリース溜り部材４の内部圧力が略大気圧となる。このとき、圧力による基油の吐出はなく、基油吐出部１５における隙間δ１には基油が満たされる。したがって、運転停止状態では、グリース溜り部材４は密閉された状態にある。
その後、運転が再開されると、グリース溜り部材４の内部圧力が再度上昇する。このような温度上昇と下降のヒートサイクルによって、グリース溜り部材４内での圧力変動が繰り返され、グリースＧｒから分離した基油が確実にノズル７の基油吐出部１５に移動して、外輪２の軌道面２ａ、転動体３、内輪１の軌道面１ａに繰り返し供給される。
【００３０】
以上説明した第１の実施形態に係る転がり軸受装置によれば、グリース溜り部材４を外輪２の背面側の端面２ｈに隣接して設置し、このグリース溜り部材４からグリースＧｒの基油を軌道面２ａに供給することができる。すなわち、ノズル先端１４の外周面と、外輪２における内径面２ｂのノズル挿入凹部８の内周面との間の隙間δ１から、グリースＧｒの基油を滲み出させ、毛細管現象と表面張力とによってこのグリース基油を軌道面２ａに供給する。
したがって、エアー等により潤滑油を強制的に搬送する必要がなく、グリース溜り部材４に封入されたグリースを使用して、軸受の高速、長寿命、及びメンテナンスフリーを実現することができる。
【００３１】
特に、外輪２の背面側の端面２ｈに隣接するグリース溜り部材４を設けたので、例えば、アンギュラ玉軸受の背面組合わせで主軸等を支持する場合、主軸先端側の軸受から主軸先端までの距離を、従来技術に比べて短縮することができる。
つまり、主軸先端工具等から受ける軸方向力は、主軸先端から主軸先端側の軸受における、内輪背面１ｈ、転動体３、および外輪２の背面２ｈを経由して伝達される。主軸先端工具等が受ける切削抵抗等に起因する軸方向に垂直な荷重は、主軸先端工具にできるだけ近接して配置させた前記主軸先端側の軸受の、内輪背面１ｈ、転動体３、および外輪２の背面２ｈを経由して伝達される。この場合、特に、主軸先端の撓みや歪みを従来のものより軽減することが可能となる。このように、主軸先端工具から最先端側の軸受までの距離を、従来技術に比べて短縮できるので、主軸のコンパクト化および主軸剛性の向上を図ることが可能となる。
【００３２】
また、外輪２における、背面側の端面２ｈと軌道面２ａとの間の内径面２ｂに、背面２ｈに向かうに従って次第に拡径する環状のノズル挿入凹部８を設けたので、次のような作用効果を奏する。ノズル７を挿入し得るノズル挿入凹部８であれば足りるため、外輪２の内径面２ｂの肉厚を極端に薄肉化する必要がなく、それ故、外輪２の剛性低下を防止することが可能となる。よって、最先端側の軸受から工具先端までの距離を従来技術に比べて短縮でき、主軸のコンパクト化や軸原点の剛性向上が可能となる。また、回転する内輪にグリース基油を付着させ、遠心力で軌道面に導くものではなく、非回転輪である外輪２にグリース基油を供給するものであるため、グリース基油をより確実に軌道面２ａ等に導くことが可能となる。
【００３３】
ノズル挿入凹部８は、この外輪２の軌道面２ａから背面側の端面２ｈに向かうに従って次第に拡径する端部側拡径形状としても良い。この場合、外輪２の軌道面２ａにおいて、転動体３に対する接触楕円が軌道面２ａの端部に掛からず、安定したアキシアル荷重およびラジアル荷重を負荷することが可能となる。また、このような凹み深さを有するノズル挿入凹部８によって、グリースＧｒの基油を簡単にかつ円滑に軸受に供給することができる。
【００３４】
外輪２の内径面２ｂは、この外輪２の軌道面２ａから背面側の端面２ｈに向かう程大径となる傾斜面となっているため、内径面２ｂの形状が簡単化し加工工数の低減を図ることができる。また、グリースＧｒの基油を前記傾斜面に沿って円滑に導くことができる。
ノズル７は当接部１４ａと段差部１４ｂとを有し、当接部１４ａがノズル挿入凹部８のテーパ状内周面に当接することで、ノズル先端１４の軸方向位置、および径方向位置が正確に位置決めされる。これにより、段差部１４ｂにおける隙間δ１を一定に保持し得る。このように、段差部１４ｂの隙間δ１を一定寸法に維持管理することが容易となる。したがって、グリースＧｒの基油を前記隙間δ１から軌道面２ａ等に確実に導くことができる。
【００３５】
次に、この発明の他の実施形態に係る転がり軸受を、図３ないし図１３と共に説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３６】
この発明の他の実施形態として、図３に示すように、ノズル７に当接部１４ａを設けず、隙間δ１を円周方向に連なる環状隙間としても良い。この場合において、開口部１２ａは円周方向一定おきに形成する方がノズル剛性を確保する点で望ましい。ただし、この開口部１２を円周方向に連なるスリットとしても良い。このような構成によると、当接部および段差部を有するノズルよりも、ノズル先端１４の形状等を簡単化し、加工工数の低減を図ることができる。その他第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。
【００３７】
この発明のさらに他の実施形態として、図４に示すように、ノズル７が、ノズル先端１４の内周面１４ｃで、回転する保持器外径面５ａを案内する形態としても良い。この場合、軸受の高速化をより図ることができる。
この場合において、当接部１４ａおよび段差部１４ｂを有する図２に示すノズル構造を適用することが、軸受の高速化をより図る点で望ましい。前記ノズル構造の場合、当接部１４ａがノズル挿入凹部８のテーパ状内周面に当接するため、ノズル先端１４の軸方向位置および径方向位置が正確に位置決めされる。それ故、ノズル先端１４の内周面１４ｃと保持器外径面５ａとの径方向隙間δ２を所望値に容易に維持し、軸受の高速化をより図ることができる。その他第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。
【００３８】
この発明のさらに他の実施形態として、図５に示すように、ノズル先端１４の軸方向位置を、外輪２の軌道面２ａにおける、このノズル先端近傍の最端部Ｐ１と、転動体接線Ｌ１を含むラジアル平面Ｌ１ａとの間δ３に配置しても良い。前記ラジアル平面Ｌ１ａとは、軸線Ｌ２に垂直な平面と同義である。このようにノズル先端１４の軸方向位置を配置することで、グリースＧｒの基油を導く隙間δ１を維持しながら、転動体３とノズル先端１４との接触を防ぐことができる。その他第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。
【００３９】
この発明のさらに他の実施形態として、図６に示すように、ノズル先端１４の外周面とノズル挿入凹部８の内周面との間の隙間δ１に、基油を浸透させる固体製薄膜１６を設けても良い。この固体製薄膜１６は、例えば、布、紙、および多孔質材料等の少なくともいずれか一つから成る。ただし、これらの材料以外に基油を浸透させることが可能な材料であれば、固体製薄膜１６として適用し得る。
前記隙間δ１に固体製薄膜１６を設けた場合、グリースＧｒから分離した基油は、固体製薄膜１６に浸透してこの隙間δ１に沿って軌道面２ａ側に確実に移動し、軸受の潤滑に寄与することができる。
【００４０】
この発明のさらに他の実施形態として、図７〜図１０に示すように、ノズル先端１４の外周面またはノズル挿入凹部８の内周面に、基油を外輪２の軌道面２ａに導く溝を形成しても良い。
図７、図８に示すように、ノズル先端１４の外周面に、円周方向一定間隔おきに複数の溝１７を形成しても良い。各溝１７は外周面の一端から他端にわたり軸方向に沿って形成されている。この図７、図８に示す構成によると、グリースＧｒから分離した基油が、溝１７に沿ってより確実に軌道面２ａまで導かれ、潤滑に寄与することができる。
図９、図１０に示すように、ノズル挿入凹部８の内周面に、円周方向一定間隔おきに複数の溝１８を形成しても良い。この場合にも、グリースＧｒから分離した基油が、前記溝１８に沿ってより確実に軌道面２ａまで導かれ、潤滑に寄与し得る。前記溝１８は、外輪２の内径面２ｂにおける、背面側の端面２ｈ付近から軌道面２ａ付近まで延びるように長く形成しても良い。なお、これらの溝１８を円周方向適当間隔おきに形成することも可能である。
【００４１】
この発明のさらに他の実施形態として、図１１に示すように、一つのグリース溜り部材４の両端にノズル７，７を設け、このグリース溜り部材４を、背面同士を向かい合わせた二個の軸受の間に配置し、前記両端のノズル７，７から二個の軸受に、グリースＧｒの基油を同時に供給する構成にしても良い。この構成において、グリース溜り部材４の内部に、各軸受へのグリース量配分を調整するための仕切り板１９を設けている。
この図１１に示す構成によると、グリース溜り部材両端のノズル７，７から二個の軸受に基油を同時に供給するため、全体として、グリース溜り部材４の幅寸法を短縮することができる。これにより、主軸の軸方向寸法の短縮化を図ることができる。また、前記仕切り板１９により、各軸受へのグリース量が偏ることがなく、よって軸受全体のグリース寿命を延ばすことが可能となる。
【００４２】
この発明のさらに他の実施形態として、図１２に示すように、前記グリース溜り部材４を、背面と正面とを向かい合わせた二個の軸受の間に配置し、両端のノズル７，７から前記二個の軸受に基油を同時に供給する構成にしても良い。この構成においても、主軸の軸方向寸法の短縮化を図ることができ、また、仕切り板１９により各軸受へのグリース量が偏ることがなく、よって軸受全体のグリース寿命を延ばすことが可能となる。
この発明のさらに他の実施形態として、図１３に示すように、外輪２と、外輪位置決め間座としての外径部材１０とが一体化したものを適用することも可能である。この場合、部品点数の低減を図り、主軸に対する軸受の組み付けをより簡単化することができる。
【００４３】
この発明のさらに他の実施形態として、図１４に示すように、両端にノズル７，７を設けたグリース溜り部材４を適用し、二個のグリース溜り部材４と四個の軸受によってビルトインモーター２０駆動の工作機械主軸ＳＨを支持する構成にしても良い。この場合、各軸受にグリース溜り部材を設ける構成に比べて、工作機械主軸ＳＨの軸方向寸法をより短縮化することができる。したがって、主軸ＳＨのコンパクト化および主軸剛性の向上を図ることが可能となる。
【００４４】
この発明のさらに他の実施形態として、図１５に示すように、縦型主軸ＳＨの全てのグリース溜り部材４を、潤滑する対象となる軸受の直ぐ上部に隣接させて配置しても良い。この場合、各ノズル先端１４まで導かれたグリースＧｒの基油は、重力の作用により自然に軌道面２ａ方向に移動し、それ故、軸受の潤滑信頼性が向上する。グリースＧｒの基油を軌道面２ａ等に強制的に搬送する特別な機構等を必要としないので、部品点数の低減を図って構造を簡単化し、製作コストの低減を図ることが可能になると共に、軸受の潤滑信頼性が向上する。
【００４５】
この発明のさらに他の実施形態として、図１６に示すように、外輪２の内径面２ｂは、軌道面２ａから所定小距離端面２ｈ側に続く傾斜面２ｂａと、この傾斜面２ｂａの縁部から端面２ｈ側に延びる平坦な内周面２ｂｂとを有するものであっても良い。基油吐出部１５は、これらのうち傾斜面２ｂａと、ノズル７との間で、グリースＧｒの基油を滲み出させて軸受に供給し得る。また、前記内周面２ｂｂと開口部１２ａとの間は、環状隙間になっている。この構成によると、外輪２に平坦な内周面２ｂｂを形成している分、外輪２の肉厚を厚くし、軸受剛性を高めることができる。その他前記各実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４６】
この発明のさらに他の実施形態として、図１７に示すように、外輪２は、内周面２ｂｂに段面２ｂｃを介して軌道面２ａの縁部に続く形態としても良い。また、ノズル先端１４の外周面は、テーパ状ではなく、前記内周面２ｂｂに環状隙間を介して平行に形成される。さらにノズル先端１４の突出縁部が、段面２ｂｃに軸方向隙間を介して配置される。基油吐出部１５は、グリースＧｒの基油を、前記環状隙間、軸方向隙間を経て滲み出させる構成になっている。この場合においても、外輪２に平坦な内周面２ｂｂを形成している分、外輪２の肉厚を厚くし、軸受剛性を高めることができる。その他前記各実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４７】
この発明のさらに他の実施形態として、図１８に示すように、外輪２の背面側の内径面２ｂを、正面側の内径面よりも外径側にやや拡径させた薄肉形状としても良い。この外輪２の内径面２ｂには傾斜面を設けず、平坦な内周面２ｂｂから成る内径面２ｂと、ノズル先端１４の外周面との間で、グリースＧｒの基油を滲み出させて軸受に供給し得る。この場合においても、外輪２の肉厚を厚くし、軸受剛性を高めることができる。その他前記各実施形態と同様の作用効果を奏する。
上記各実施形態では、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を用いた例を示したが、円錐ころ軸受を適用可能である。この場合であっても、上記各実施形態と同様の作用、効果を奏する。
工作機械主軸を支持する複数の軸受であって、これら軸受の位置決め間座を前記グリース溜り部材に置き換えても良い。換言すれば、グリース溜り部材を位置決め間座として兼用させることができる。したがって、部品点数の低減を図り、製作コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図２】（Ａ）同転がり軸受に隣接配置されるグリース溜り部材の側面図、（Ｂ）同側面図のＡ−Ａ´線断面図、（Ｃ）同側面図のＢ−Ｂ´線断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係り、ノズル先端の外周面に複数の溝を形成したノズルの平面図である。
【図８】同ノズルの断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係り、ノズル挿入凹部の内周面に複数の溝を形成した外輪の断面図である。
【図１０】同外輪を内周側から観た底面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図１４】この発明のさらに他の実施形態に係り、二個のグリース溜り部材と四個の軸受によってビルトインモーター駆動の工作機械主軸を支持する例を示す断面図である。
【図１５】この発明のさらに他の実施形態に係り、縦型主軸の全てのグリース溜り部材を、潤滑する対象となる軸受の直ぐ上部に隣接させて配置した例を示す断面図である。
【図１６】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図１７】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図１８】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。
【図１９】従来技術に係る転がり軸受を用いた工作機械スピンドル装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…内輪
１ａ…軌道面
２…外輪
２ａ…軌道面
２ｂ…内径面
２ｈ…端面
３…転動体
４…グリース溜り部材
５…保持器
７…ノズル
１４…ノズル先端
１４ａ…当接部
１４ｂ…段差部
１５…基油吐出部
１６…固体製薄膜
１７，１８…溝
１９…仕切り板
δ１…隙間
ＳＨ…工作機械主軸
【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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【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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【図１９】
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