(57)【要約】【課題】  潤滑性を向上させて高速化、長寿命化を図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、内径面に軌道面３ａが形成された外輪３と、この外輪３の軌道面３ａに転接する複数の転動体４と、これら複数の転動体４をポケット１０内に保持する保持器５とを備える。保持器５は、その外径面の一部である被案内面５ａが外輪３の外径面の一部である案内面３ｂに対向して案内される。保持器５の外径面に軸方向中央側が大径となるテーパ面５ｂを形成する。このテーパ面５ｂに潤滑油を付着させる潤滑油付着手段８を設ける。【選択図】        図１
2009138897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面に軌道面が形成された外輪と、この外輪の軌道面に転接する複数の転動体と、これら複数の転動体をポケット内に保持する保持器とを備え、前記保持器は、その外径面の一部である被案内面が前記外輪の内径面の一部である案内面に対向して案内されるものであり、前記保持器の外径面に軸方向中央側が大径となるテーパ面を形成し、このテーパ面に潤滑油を付着させる潤滑油付着手段を設けたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記潤滑油付着手段は、前記外輪に内径側と外径側とを連通する潤滑油導入孔を設け、この潤滑油導入孔を通じて、外部から供給される潤滑油を前記保持器のテーパ面に向けて噴射するようにしたものである転がり軸受。
【請求項３】
請求項１において、前記潤滑油付着手段は、前記外輪に内径側と外径側とを連通する潤滑油導入孔を設け、この潤滑油導入孔内に、外部から供給される潤滑油を毛細管現象により前記保持器のテーパ面に誘導する粒子状または繊維状の芯材を設けたものである転がり軸受。
【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、前記転動体がころである転がり軸受。
【請求項５】
請求項２または請求項３において、前記転動体が円筒ころであり、前記外輪の案内面を前記外輪軌道面の軸方向両側にそれぞれ形成し、前記保持器のテーパ面を前記被案内面よりも軸方向中央側に形成し、前記潤滑油導入孔の内径側開口の軸方向位置を前記外輪軌道面と案内面の間とした転がり軸受。
【請求項６】
請求項２または請求項３において、前記転動体が外輪の軌道面に対して接触角を持って接する玉であり、前記外輪の案内面を前記外輪軌道面の軸受背面側に形成し、前記保持器のテーパ面を前記ポケットの中心よりも軸受正面側に形成し、前記潤滑油導入孔の内径側開口の軸方向位置を前記外輪軌道面よりも軸受正面側とした転がり軸受。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記テーパ面の角度をα（ｄｅｇ）、転動体配列のピッチ円直径をｄｍ（ｍｍ）、軸受の仕様回転数をｎ（ｍｉｎ−１）とした場合に、
α＞０．０２４×ｄｍ×ｎ×１０−４−２．２
の関係が成り立つ転がり軸受。
【請求項８】
内径面に軌道面が形成された外輪と、この外輪の軌道面に転接する複数の転動体と、これら複数の転動体をポケット内に保持する保持器とを備え、前記保持器は、その外径面の一部である被案内面が前記外輪の内径面の一部である案内面に対向して案内されるものであり、前記保持器の外径面に軸方向中央側が大径となるテーパ面が形成された転がり軸受の潤滑方法であって、外部から供給される潤滑油を前記保持器のテーパ面に付着させ、潤滑油の表面張力と保持器の回転に伴う遠心力により、潤滑油をテーパ面の軸方向中央側へ移動させた後、テーパ面の大径端で外径方向に飛散させて、軸受内部に潤滑油を導入することを特徴とする転がり軸受の潤滑方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸等の支持に使用される転がり軸受、およびその潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸に使用される軸受には、高い回転精度と剛性が必要である。また、最近では加工能率の向上のために主軸の高速化が図られており、軸受に対して高い高速対応性が要求されている。このような要求に対して、転動体に円筒ころを用いた円筒ころ軸受を、組込み後の軸受内部すきまをほとんど零に近い値まで小さくして使用することが行われている。円筒ころ軸受を高速運転するための潤滑方法として、運転中の動力損失を小さく抑えられるオイルミストあるいはエアオイル等による微量油潤滑が多く用いられる。
【０００３】
高速運転に適した代表的な潤滑方法であるエアオイル潤滑では、一般的に、例えば特許文献１で開示されているような技術が採用されている。この技術は、内輪外径面の軸方向両側に円筒ころを案内するつば部を有するＮ型円筒ころ軸受に適用され、保持器が外輪の内径面に案内される外輪案内方式とされている。上記Ｎ型円筒ころ軸受は、組込み作業性の良さから、工作機械主軸用の軸受に多く採用されている。特許文献１には、保持器を外輪案内方式とすることで、保持器の内径面と内輪つば部の外径面との間に比較的広いすきま部が確保でき、このすきま部に軸受の軸方向端部に設けた潤滑油導入孔よりエアオイルを噴射することで、潤滑油が軸受内に導入され、回転に伴う遠心力を利用して軌道面および保持器の案内面の潤滑がスムーズに行われるということが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３２３０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
円筒ころ軸受を高速運転するためには、潤滑油を必要とする箇所へ確実に供給することが課題となる。潤滑油供給が必要な箇所としては、具体的に次の部位が挙げられる。
・内外輪の軌道面と円筒ころの転動面間
・内輪のつば部の側面と円筒ころの端面間
・保持器のポケット壁面と円筒ころの転動面間
・内外輪の保持器案内面と保持器の被案内面間
【０００５】
上記課題に対し、特許文献１では、保持器を外輪案内方式として保持器の内径側から給油することにより、軸受の回転による遠心力を利用してスムーズな潤滑ができるとしている。しかし、軸方向片側からだけの給油では、内外輪の軌道面と円筒ころの転動面間、および潤滑油導入孔のある側と反対側の内輪つば部と円筒ころ端面間への潤滑油供給が難しい。
【０００６】
また、従来の一般的なエアオイル潤滑では、軸受の端面側に、潤滑油導入孔を有する潤滑油導入用部材が配置される。このようなエアオイル潤滑等の強制潤滑を行う軸受を主軸装置に組み込んだ場合、強制潤滑を行わない軸受を組み込む場合に比べて、前記潤滑油導入部材の分だけ軸受中心から主軸の軸端までの距離が長くなる。このことは、加工時の主軸の剛性を考えると不利である。
上記課題および問題点は、円筒ころ軸受に限らず、他の転がり軸受にも言える。
【０００７】
この発明の目的は、潤滑性を向上させて高速化、長寿命化を図ることができる転がり軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、主軸装置に組み込んだ場合の軸受中心から主軸の軸端までの距離を短くできるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、潤滑性を向上させて高速化、長寿命化を図ることができる転がり軸受の潤滑方法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、内径面に軌道面が形成された外輪と、この外輪の軌道面に転接する複数の転動体と、これら複数の転動体をポケット内に保持する保持器とを備え、前記保持器は、その外径面の一部である被案内面が前記外輪の内径面の一部である案内面に対向して案内されるものであり、前記保持器の外径面に軸方向中央側が大径となるテーパ面を形成し、このテーパ面に潤滑油を付着させる潤滑油付着手段を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、潤滑油付着手段により保持器のテーパ面に潤滑油が付着されると、その潤滑油は、表面張力と保持器の回転に伴う遠心力により、付着した状態のままテーパ面の大径側へ移動する。転動体を収容保持するポケットの周縁に達した潤滑油の一部は、ポケットの壁面に移動し、ポケットの壁面と転動体の表面間を潤滑する。また、ポケット間の柱部を通って大径側へ移動する潤滑油は、そのままテーパ面の最大径部まで移動し、そこで遠心力により外径方向へ飛散する。外径方向へ飛散した潤滑油は、外輪の軌道面に受け止められて、外輪の軌道面と転動体の表面間の潤滑に供される。また、転動体の回転により、ポケットの壁面の潤滑油および外輪の軌道面の潤滑油が内輪側へ移動して、内輪の軌道面と転動体の表面間を潤滑する。これにより、軸受の各部をバランス良く潤滑することができ、軸受の高速化、長寿命化を図れる。
【０００９】
前記潤滑油付着手段は、前記外輪に内径側と外径側とを連通する潤滑油導入孔を設け、この潤滑油導入孔を通じて、外部から供給される潤滑油を前記保持器のテーパ面に向けて噴射するようにしたものとすることができる。
潤滑油導入孔を通じて潤滑油を保持器のテーパ面に向けて噴射することにより、テーパ面に潤滑油を効率良く付着させることができる。上記潤滑油導入孔は外輪に設けられているため、軸受の端面側に、潤滑油導入用の別の部材を設ける必要がない。そのため、潤滑構造を簡略にできると共に、主軸装置に組み込んだ場合の軸受中心から主軸の軸端までの距離を短くできる。
【００１０】
前記潤滑油付着手段は、前記外輪に内径側と外径側とを連通する潤滑油導入孔を設け、この潤滑油導入孔内に、外部から供給される潤滑油を毛細管現象により前記保持器のテーパ面に誘導する粒子状または繊維状の芯材を設けたものとしてもよい。
この構成とした場合も、外部から供給される潤滑油を保持器のテーパ面に安定して付着させることができる。また、潤滑構造を簡略にできると共に、主軸装置に組み込んだ場合の軸受中心から主軸の軸端までの距離を短くできる。さらに、この構成の場合は、潤滑油を噴射しないので、保持器に噴射による偏荷重が作用しない。
【００１１】
この発明において、前記転動体をころとすることができる。
この発明はいずれの形式の転がり軸受にも適用できるが、転動体が玉である場合よりもころである場合の方が、発明の効果がより顕著に現れる。なぜなら、転動体がころである軸受は、構造的に、外部から供給される潤滑油が軌道面に浸入しにくいという傾向があるからである。
【００１２】
前記転動体が円筒ころである場合は、前記外輪の案内面を前記外輪軌道面の軸方向両側にそれぞれ形成し、前記保持器のテーパ面を前記被案内面よりも軸方向中央側に形成し、前記潤滑油導入孔の内径側開口の軸方向位置を前記外輪軌道面と案内面の間とするのがよい。
円筒ころの軸方向両側に外輪の案内面および保持器の被案内面をそれぞれ形成すると、保持器が円筒ころの軸方向両側部で外輪により案内されるので、保持器の案内が正確かつ確実になる。また、保持器のテーパ面を被案内面よりも軸方向中央側に形成し、かつ潤滑油導入孔の内径側開口の軸方向位置を外輪の案内面よりも軸方向中央側にすれば、外輪の案内面および保持器の被案内面と干渉させずに潤滑油導入孔を設けることができる。
【００１３】
また、前記転動体が外輪の軌道面に対して接触角を持って接する玉である場合は、前記外輪の案内面を前記外輪軌道面の軸受背面側に形成し、前記保持器のテーパ面を前記ポケットの中心よりも軸受正面側に形成し、前記潤滑油導入孔の内径側開口の軸方向位置を前記外輪軌道面よりも軸受正面側とするのがよい。
転動体が外輪の軌道面に対して接触角を持って接する玉である軸受、すなわちアンギュラ玉軸受は、外輪の内径面が軌道面よりも軸受背面側は小径で軸受正面側は大径である。外輪の案内面および前記保持器の被案内面を、外輪が小径である玉の軸受背面側に形成し、保持器のテーパ面および潤滑油導入孔の内径側開口の位置を、外輪が大径である玉の中心よりも軸受正面側とすることにより、全体のバランスが良好で、保持器を単純な形状とすることができる。
【００１４】
前記テーパ面の角度α（ｄｅｇ）は、転動体配列のピッチ円直径をｄｍ（ｍｍ）、軸受の仕様回転数をｎ（ｍｉｎ−１）とした場合に、
α＞０．０２４×ｄｍ×ｎ×１０−４−２．２
の関係が成り立つように設定するのがよい。
保持器のテーパ面に付着した潤滑油を外輪の軌道面に導くには、潤滑油が付着したまま確実にテーパ面の最大径部まで移動する必要がある。それには、試験結果より、保持器のテーパ面の角度につき、上記関係が成り立つと良いことが判明した。
【００１５】
この発明の転がり軸受の潤滑方法は、内径面に軌道面が形成された外輪と、この外輪の軌道面に転接する複数の転動体と、これら複数の転動体をポケット内に保持する保持器とを備え、前記保持器は、その外径面の一部である被案内面が前記外輪の内径面の一部である案内面に対向して案内されるものであり、前記保持器の外径面に軸方向中央側が大径となるテーパ面が形成された転がり軸受の潤滑方法であって、外部から供給される潤滑油を前記保持器のテーパ面に付着させ、潤滑油の表面張力と保持器の回転に伴う遠心力により、潤滑油をテーパ面の軸方向中央側へ移動させた後、テーパ面の大径端で外径方向に飛散させて、軸受内部に潤滑油を導入することを特徴とする。
外部から供給される潤滑油が保持器のテーパ面に付着すると、その潤滑油は、表面張力と保持器の回転に伴う遠心力により、付着した状態のままテーパ面の大径側へ移動する。転動体を収容保持するポケットの周縁に達した潤滑油の一部は、ポケットの壁面に移動し、ポケットの壁面と転動体の表面間を潤滑する。また、ポケット間の柱部を通って大径側へ移動する潤滑油は、そのままテーパ面の最大径部まで移動し、そこで遠心力により外径方向へ飛散する。外径方向へ飛散した潤滑油は、外輪の軌道面に受け止められて、外輪の軌道面と転動体の表面間の潤滑に供される。また、転動体の回転により、ポケットの壁面の潤滑油および外輪の軌道面の潤滑油が内輪側へ移動して、内輪の軌道面と転動体の表面間を潤滑する。これにより、軸受の各部をバランス良く潤滑することができ、軸受の高速化、長寿命化を図れる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の転がり軸受は、内径面に軌道面が形成された外輪と、この外輪の軌道面に転接する複数の転動体と、これら複数の転動体をポケット内に保持する保持器とを備え、前記保持器は、その外径面の一部である被案内面が前記外輪の内径面の一部である案内面に対向して案内されるものであり、前記保持器の外径面に軸方向中央側が大径となるテーパ面を形成し、このテーパ面に潤滑油を付着させる潤滑油付着手段を設けたため、潤滑性を向上させて高速化、長寿命化を図ることができる。
【００１７】
前記潤滑油付着手段が前記外輪に設けられた潤滑油導入孔である場合は、主軸装置に組み込んだ場合の軸受中心から主軸の軸端までの距離を短くできる。
【００１８】
この発明の転がり軸受の潤滑方法は、内径面に軌道面が形成された外輪と、この外輪の軌道面に転接する複数の転動体と、これら複数の転動体をポケット内に保持する保持器とを備え、前記保持器は、その外径面の一部である被案内面が前記外輪の内径面の一部である案内面に対向して案内されるものであり、前記保持器の外径面に軸方向中央側が大径となるテーパ面が形成された転がり軸受の潤滑方法であって、外部から供給される潤滑油を前記保持器のテーパ面に付着させ、潤滑油の表面張力と保持器の回転に伴う遠心力により、潤滑油をテーパ面の軸方向中央側へ移動させた後、テーパ面の大径端で外径方向に飛散させて、軸受内部に潤滑油を導入するため、潤滑性を向上させて高速化、長寿命化を図ることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。この転がり軸受１は円筒ころ軸受であり、内輪２と、外輪３と、これら内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａ間に介在させた転動体としての複数の円筒ころ４と、各円筒ころ４を保持する環状の保持器５とを有する。内輪２は軌道面２ａの両側に外径側へ突出するつば部６を有し、外輪３はつば無しである。内輪２の内周に図示しない軸が挿入され、外輪３の外周は軸受箱３１の内周に挿入固定される。
【００２０】
外輪３の内径面は円筒状で、軸方向中央部に前記軌道面３ａが形成され、軸方向両側部に、保持器５を案内する案内面３ｂが形成されている。軌道面３ａと両側の案内面３ｂとの境界部には円周状の逃げ溝７がそれぞれ形成され、この逃げ溝７の溝底に内径側開口が位置する潤滑油導入孔８が外輪３に設けられている。潤滑油導入孔８は、後述する保持器５のテーパ面５ｂに潤滑油を付着させる潤滑油付着手段であり、潤滑油を噴射するノズルとして機能する。この実施形態では、潤滑油導入孔８は径方向に真っ直ぐ設けられているが、潤滑油導入孔８はこれ以外の形状としてもよい。潤滑油導入孔８は、円周方向の複数箇所に等配位置で設けるのが望ましい。前記軸受箱３１の内径面には、潤滑油導入孔８の位置に対応してエアオイル導入口１３が設けられている。エアオイル導入口１３には、外部に設けたエアオイル供給装置から供給されるエアオイルをエアオイル導入口１３側に送るエアオイル導入経路１４が繋がっている。
【００２１】
図２に示すように、保持器５は、円周方向に所定間隔を隔てて設けられた複数のポケット１０を有し、このポケット１０内に各円筒ころ４が保持される。各ポケット１０間の部分は柱部１１である。保持器５の軸方向両端部には外径側に突出するつば状の案内部１２が設けられ、この案内部１２の外径面は、前記外輪３の案内面３ｂに対応する被案内面５ａとして形成されている。保持器５の被案内面５ａは、前記外輪３の案内面３ｂに対して僅かなすきまを持った状態で対向しており、外輪３の回転時に案内面３ｂに沿って被案内面５ａが摺接することで外輪３により保持器５が案内される。すなわち、保持器５は外輪案内構造となっている。
【００２２】
保持器案内部１２よりも軸方向中央側の外径面は、中央側が大径となるテーパ面５ｂとして形成されている。案内部１２の中央側の側面５ｃとテーパ面５ｂとの繋がり部分は断面円弧状のアール面５ｄになっている。テーパ面５ｂの角度α（ｄｅｇ）は、転動体配列のピッチ円直径をｄｍ（ｍｍ）、軸受の仕様回転数をｎ（ｍｉｎ−１）とした場合に、
α＞０．０２４×ｄｍ×ｎ×１０−４−２．２        ・・・（式１）
の関係が成り立つように設定されている。その根拠は後で示す。
【００２３】
この構成の転がり軸受１の潤滑方法について説明する。潤滑には、潤滑油を加圧空気で搬送して潤滑油と空気を混合させたエアオイルが用いられる。外部から供給されるエアオイルが、軸受箱３１のエアオイル導入経路１４およびエアオイル導入口１３を経て、潤滑油導入孔８の内径側開口から保持器５のテーパ面５ｂに向けて噴射される。噴射されたエアオイルの一部は案内部１２側に流れ、そのエアオイル中の潤滑油が外輪３の案内部３ｂと保持器５の被案内部５ａ間に浸透して潤滑する。
噴射されたエアオイルの多くはテーパ面５ｂに向かい、潤滑油がテーパ面５ｂに付着する。保持器５は回転しているため、テーパ面５ｂに付着した潤滑油には遠心力が作用する。そのため、潤滑油は、図２に矢印Ａ，Ｂで示すように、表面張力の作用でテーパ面５ｂに付着した状態のまま、テーパ面５ｂの大径側へ移動する。前記式１は、テーパ面５ｂに沿う潤滑油の移動を可能にするテーパ面５ｂの角度αを規定するものであり、試験により求められた。
【００２４】
テーパ面５ｂを移動する潤滑油の一部（矢印Ａ）はポケット１０に到達し、ポケット１０の壁面１０ａと円筒ころ４の端面４ａ間を潤滑する。さらに、円筒ころ４の端面４ａを伝わって内輪２側へ移動し、内輪つば部６の側面６ａ（図１）と円筒ころ４の端面４ａ間を潤滑する。
テーパ面５ｂにおける柱部１１の部分を通って移動する潤滑油（矢印Ｂ）は、テーパ面５ｂの最大径部まで移動し、そこで遠心力により外径方向へ飛散する。飛散した潤滑油は、外輪３の軌道面３ａに受け止められ、外輪３の軌道面３ａと円筒ころ４の転動面４ｂ間を潤滑する。また、円筒ころ４の回転により潤滑油が外輪３から内輪２へ移動して、内輪２の軌道面２ａと円筒ころ４の転動面４ｂ間も潤滑される。
【００２５】
このように、外部から供給される潤滑油を軸受の各部へ導くことにより、潤滑油を必要とする箇所へ確実に供給して、軸受の各部をバランス良く潤滑することができる。このため、高速運転が可能である。また、軸受の長寿命化が期待できる。なお、潤滑油導入孔８によりエアオイルを保持器５のテーパ面５ｂに噴射するため、エアオイルの圧力が偏荷重として作用する。しかし、潤滑油導入孔８を円周方向の複数箇所に等配位置で設けておけば、上記偏荷重が相殺され、軸受に与える影響を小さくできる。
【００２６】
図３は、上記第１の実施形態の変形例を示す。この転がり軸受１は、潤滑油導入孔８内に、毛細管現象により潤滑油を軸受外部側から軸受内部側へ誘導する粒子状または繊維状の芯材１６を設けたものである。芯材１６は、軸受外部側を外部の油タンクに連通させ、軸受内部側を保持器５のテーパ面５ｂに接触させてある。芯材１６の材質としては、耐摩耗性が良好であることが好ましく、例えば炭素繊維等を撚ったものが適している。
【００２７】
この転がり軸受１は、外部の油タンクの潤滑油が、芯材１６を伝わって軸受内部へ誘導されて、保持器５のテーパ面５ｂに付着される。この構成の場合も、外部から供給される潤滑油を保持器５のテーパ面５ｂに安定して付着させることができる。また、潤滑油を噴射しないので、保持器５に噴射による偏荷重が作用しない。そのため、潤滑油導入孔８および芯材１６は円周方向の１箇所にだけ設ければよい。
【００２８】
図４ないし図５は、この発明の第２の実施形態を示す。この転がり軸受１０１はアンギュラ玉軸受であり、内輪１０２と、外輪１０３と、これら内外輪１０２，１０３の軌道面１０２ａ，１０３ａ間に介在させた転動体である複数の玉１０４と、各玉１０４を保持する環状の保持器１０５とを有する。内外輪１０２，１０３の軌道面１０２ａ，１０３ａに対して玉１０４が接触角θを持って接しており、内輪１０２は、軌道面１０２ａよりも軸受正面側に外径側へ突出する大径部１０６を有し、外輪１０３は、軌道面１０３ａよりも軸受背面側に内径側へ突出する小径部１０７を有する。なお、軸受正面側は図４の左方向である。内輪２の内周に図示しない軸が挿入され、外輪３の外周は軸受箱３１の内周に挿入固定される。
【００２９】
外輪１０３の前記小径部１０７の内径面は、保持器１０５を案内する案内面１０３ｂとして形成されている。また、外輪１０３の軌道面１０３ａよりも軸受正面側には、潤滑油導入孔１０８が設けられている。潤滑油導入孔１０８は潤滑油付着手段であり、潤滑油を噴射するノズルとして機能する。この実施形態では、潤滑油導入孔１０８は径方向に真っ直ぐ設けられているが、潤滑油導入孔１０８はこれ以外の形状としてもよい。潤滑油導入孔１０８は、円周方向の複数箇所に等配位置で設けるのが望ましい。前記軸受箱３１の内径面には、潤滑油導入孔１０８の位置に対応してエアオイル導入口１３が設けられている。エアオイル導入口１３には、外部に設けたエアオイル供給装置から供給されるエアオイルをエアオイル導入口１３側に送るエアオイル導入経路１４が繋がっている。
【００３０】
図５に示すように、保持器１０５は、円周方向に所定間隔を隔てて設けられた複数のポケット１１０を有し、このポケット１１０内に各玉１０４が保持される。各ポケット１１０間の部分は柱部１１１である。保持器１０５の外径面の一部は、外輪１０３の案内面１０３ｂに対して僅かなすきまを持った状態で対向する被案内面１０５ａとされ、外輪１０３の回転時に案内面１０３ｂに沿って被案内面１０５ａが摺接することで外輪１０３により保持器１０５が案内される。すなわち、保持器１０５は外輪案内構造となっている。
【００３１】
保持器１０５の外径面におけるポケット１１０の中心よりも軸受正面側は、中央側が大径となるテーパ面１０５ｂとして形成されている。ただし、ポケット１１０の中心を挟んで軸受正面側および背面側へ所定幅の範囲は、テーパ面１０５ｂの最大径部と同径の円筒面１０５ｃとされている。第１の実施形態と同様、テーパ面１０２ｃの角度α（ｄｅｇ）は、前記式１の関係が成り立つように設定されている。
【００３２】
この転がり軸受１０１の潤滑方法も、基本的には、第１の実施形態の転がり軸受１の潤滑方法と同じである。すなわち、外部から供給されるエアオイルが、潤滑油導入孔１０８から保持器１０５のテーパ面１０５ｂに向けて噴射される。そして、潤滑油がテーパ面１０５ｂに付着する。保持器１０５は回転しているため、テーパ面１０５ｂに付着した潤滑油には遠心力が作用する。テーパ面１０５ｂの角度αを前記式１の関係が成り立つ値に設定したことにより、潤滑油は、図５に矢印Ａ，Ｂで示すように、表面張力の作用でテーパ面１０５ｂに付着した状態のまま、テーパ面１０５ｂの大径側へ移動する。
【００３３】
テーパ面１０５ｂを移動する潤滑油の一部（矢印Ａ）はポケット１１０に到達し、ポケット１１０の壁面１１０ａと玉１０４の表面間を潤滑する。テーパ面１０５ｂにおける柱部１１１の部分を通って移動する潤滑油（矢印Ｂ）は、テーパ面１０５ｂの最大径部または円筒面１０５ｃまで移動し、そこで遠心力により外径方向へ飛散する。飛散した潤滑油は、外輪１０３の軌道面１０３ａに受け止められ、外輪１０３の軌道面１０３ａと玉１０４の表面間を潤滑する。また、玉１０４の回転により潤滑油が外輪１０３から内輪１０２へ移動して、内輪１０２の軌道面１０２ａと玉１０４の表面間も潤滑される。さらに、外輪１０３の軌道面１０３ａで潤滑に供された潤滑油が、玉１０４の回転に伴うポンピング作用により軸受背面側へ送られて、外輪１０３の案内面１０３ｂと保持器１０５の被案内面１０５ｂ間を潤滑する。
【００３４】
このように、外部から供給される潤滑油を軸受の各部へ導くことにより、潤滑油を必要とする箇所へ確実に供給して、軸受の各部をバランス良く潤滑することができる。このため、高速運転が可能である。また、軸受の長寿命化が期待できる。この実施形態の場合も、潤滑油導入孔１０８を円周方向の複数箇所に等配位置で設けておけば、エアオイルの噴射による偏荷重が相殺され、軸受に与える影響を小さくできる。
【００３５】
この第２の実施形態の転がり軸受１０１についても、第１の実施形態の変形例と同様、潤滑油導入孔１０８内に、毛細管現象により潤滑油を軸受外部側から軸受内部側へ誘導する粒子状または繊維状の芯材を設けた構成としてもよい。その場合も、外部から供給される潤滑油を保持器１０５のテーパ面１０５ｂに安定して付着させることができる。
【００３６】
第１の実施形態では、ころ軸受の一種である円筒ころ軸受に本発明を適用した例を示し、第２の実施形態では、玉軸受の一種であるアンギュラ玉軸受に本発明を適用した例を示したが、この発明は上記以外の軸受にも適用できる。
図６は第３の実施形態を示し、この実施形態は、この発明を円すいころ軸受に適用したものである。繰り返しになる説明は省略し、円筒ころ軸受である転がり軸受１（第１の実施形態）と異なる点についてだけ記す。この円すいころ軸受である転がり軸受２０１は、内輪２０２の外周に形成された円すい面からなる軌道面２０２ａと、外輪２０３の内周に形成された円すい面からなる軌道面２０３ａ間に、転動体である円すいころ２０４が介在している。内輪２０２は、軌道面２０２ａの両側に、外径部としての大つば部２０６および小つば部２０７をそれぞれ有し、外輪２０３はつば無しである。
【００３７】
保持器２０５は外輪案内構造であり、外輪２０３の案内面２０３ｂに対して、保持器２０５の被案内面２０５ａが僅かなすきまを持った状態で対向している。外輪２０３の内径面は全体にわたって円すい面とされ、軌道面２０３ａの軸方向両側が保持器案内面２０３ｂになっている。軌道面２０３ａと円すいころ大径側の案内面２０３ｂの境界に、潤滑油導入孔２０８の内径側開口が位置している。保持器２０５の軸方向両端には外径側に突出するつば状の案内部２１２，２１３が設けられ、これら案内部２１２，２１３の外径面が被案内面２０５ａとして形成されている。
【００３８】
保持器２０５の外径面における、円すいころ大径側の案内部２１２からポケット２１０のほぼ中心の軸方向位置にかけての部分は、円すいころ小径側が大径となる潤滑油導入用のテーパ面２０５ｃとされている。このテーパ面２０５ｃの角度α（ｄｅｇ）も、前記式１の関係が成り立つように設定されている。
【００３９】
円すいころ軸受と円筒ころ軸受とを比べた場合、円すいころ軸受は、円すいころ２０４の小径側から潤滑油が軸受内部に入りやすい。そのため、この円すいころ軸受である転がり軸受２０１では、外輪２０３の潤滑油導入孔２０８および保持器２０５の潤滑油導入用テーパ面２０５ｃを、円すいころ大径側にだけ設けて、大径側からのみ潤滑油を軸受内部に強制導入するようにしている。外輪２０３の潤滑油導入孔２０８および保持器２０５の潤滑油導入用テーパ面２０５ｃを、円すいころ大径側にだけでなく小径側にも設けて、両側から潤滑油を軸受内部に強制導入するようにしてもよい。
【００４０】
図７は第４の実施形態を示し、この実施形態は、この発明を深溝玉軸受に適用したものである。繰り返しになる説明は省略し、アンギュラ玉軸受である転がり軸受１０１（第２の実施形態）と異なる点についてだけ記す。この深溝玉軸受である転がり軸受３０１は、内輪３０２の外周に形成された軌道面３０２ａと、外輪３０３の内周に形成された軌道面３０３ａ間に、転動体である玉３０４が介在している。
【００４１】
保持器３０５は外輪案内構造であり、外輪３０３の案内面３０３ｂに対して、保持器３０５の被案内面３０５ａが僅かなすきまを持った状態で対向している。外輪３０３の案内面３０３ｂは軌道面３０３ａの軸方向両側に位置し、軌道面３０３ａと案内面３０３ｂの境界に逃げ溝３０７が形成され、この逃げ溝３０７の溝底に潤滑油導入孔３０８の内径側端が開口している。保持器３０５の軸方向両端には外径側に突出するつば状の案内部３１２が設けられ、この案内部３１２の外径面が被案内面３０５ａとして形成されている。
【００４２】
保持器３０５の外径面における、案内部３１２から軸方向中心にかけては、軸方向中心側が大径となるテーパ面３０５ｃとされている。このテーパ面３０５ｃの角度α（ｄｅｇ）も、前記式１の関係が成り立つように設定されている。
【００４３】
深溝玉軸受は、内輪軌道面３０２ａよりも軸方向両側部分の方が径が大きく、かつ外輪軌道面３０３ａよりも軸方向両側部分の方が径が小さいため、アンギュラ玉軸受と比べて、軸方向のいずれからも潤滑油が軸受内部に入りにくい。そのため、外輪３０３の潤滑油導入孔３０８および保持器３０５のテーパ面３０５ｃを軸方向両側に設けて、軸方向両側から潤滑油を軸受内部に強制導入するようにしている。転がり軸受３０１が組み込まれる装置の状態等によって、外輪３０３の潤滑油導入孔３０８および保持器３０５のテーパ面３０５ｃを軸方向片側だけに設けて、片側からだけ潤滑油を軸受内部に強制導入するようにしてもよい。
【００４４】
このように、この発明はいずれの形式の転がり軸受にも適用できるが、転動体が玉である場合よりもころである場合の方が、発明の効果がより顕著に現れる。なぜなら、転動体がころである軸受は、構造的に、外部から供給される潤滑油が軌道面に浸入しにくいという傾向があるからである。さらに付け加えると、円すいころ軸受と円筒ころ軸受を比べた場合、円すいころ軸受は、円すいころの小径側から潤滑油が軸受内部に入りやすいので、円筒ころよりも潤滑性がよいと言える。したがって、この発明の潤滑構造を採用するのに最も適するのは円筒ころ軸受であると考えられる。
【００４５】
図８は、第１および第２の実施形態にかかる転がり軸受１，１０１を備えた高速スピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置３０は工作機械に応用されるものであり、主軸２５の前側（加工側）端部に工具またはワークのチャックが取付けられる。主軸２５は、軸方向に離れた複数の転がり軸受１，１０１により支持されている。ここでは、主軸２５の後側端部が、図１および図２に示した円筒ころ軸受からなる転がり軸受１により、主軸２５の前側端部が、図４および図５に示したアンギュラ玉軸受からなる２個１組の転がり軸受１０１により、それぞれ支持されている。
【００４６】
各転がり軸受１，１０１の内輪２，１０２は主軸２５の外径面に嵌合し、外輪３，１０３は軸受箱３１の内径面に嵌合している。２個の転がり軸受１０１は、内輪位置決め間座３２および外輪位置決め間座３３により互いに位置決めされている。また、転がり軸受１と後側の転がり軸受１０１間には、内輪間座３６および軸受箱３１の小径部３１ａが介在している。転がり軸受１は、主軸２５の後端部に螺着した固定ナット３７と押さえ蓋３３Ｂとにより、軸受箱３１内に固定されている。２個１組の転がり軸受１０１およびその内側の内、外輪位置決め間座３１，３２は、主軸２５の段面２５ａと押さえ蓋３３Ａとにより、軸受箱３１内に固定されている。
【００４７】
軸受箱３１は、内周軸受箱３１Ａと外周軸受箱３１Ｂの二重構造とされ、内外の軸受箱３１Ａ，３１Ｂ間に冷却溝４０が形成されている。前記押さえ蓋３３Ａ，３３Ｂには、転がり軸受１，１０１をエアオイル潤滑する場合の潤滑油供給源となるエアオイル供給装置６０、または毛細管現象を利用する場合の給油源となる油タンク６１から潤滑油を導入する導入孔４２がそれぞれ設けられている。これら導入孔４２は、内周軸受箱３１Ａに設けられた供給路４３に連通し、この供給路４３がエアオイル導入経路１４（図１、図４）に連通している。また、冷却油供給装置４１からの給油路は、軸受箱３１内の前記冷却溝４０に連通している。
【００４８】
軸受箱３１内の冷却溝４０に供給されて軸受箱３１の冷却に使用された油は、外周軸受箱３１Ｂの排油導出孔４９から冷却油供給装置４１へと循環して回収される。また、押さえ蓋３３Ａ，３３Ｂには排油孔５０が設けられ、これら排油孔５０は内周軸受箱３１Ａに設けられた排油路５１に連通しており、転がり軸受１，１０１から出た排油が、排油路５１を通り、排油孔５０から外部に排出される。
【００４９】
このように構成されたスピンドル装置３０は、主軸２５を支持する軸受として、潤滑油を必要とする箇所へ確実に供給できる転がり軸受１，１０１が使用されているため、主軸２５の高速運転が可能である。また、転がり軸受１の軸受の端面側に潤滑油導入用の間座等の部材が設けられていないので、転がり軸受１の中心から主軸２５の軸端までの距離が短くすることができ、剛性の面で有利であり、しかも装置のコンパクト化が可能になる。
【００５０】
このスピンドル装置３０は、円筒ころ軸受である転がり軸受１およびアンギュラ玉軸受である転がり軸受１０１を併用しているが、いずれか一方の転がり軸受だけを用いた構成としてもよい。また、円筒ころ軸受である転がり軸受１およびアンギュラ玉軸受である転がり軸受１０１に代えて、円すいころ軸受である転がり軸受２０１および深溝玉軸受である転がり軸受３０１を用いてもよい。
また、上記実施形態の転がり軸受１，１０１，２０１，３０１は内輪２，１０２，２０２，３０２を有するが、内輪が無く軸に直接組み込まれる軸受にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる転がり軸受の断面図である。
【図２】同転がり軸受の保持器を外径側から見た部分展開図である。
【図３】第１の実施形態の変形例である転がり軸受の断面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態にかかる転がり軸受の断面図である。
【図５】同転がり軸受の保持器を外径側から見た部分展開図である。
【図６】この発明の第３の実施形態にかかる転がり軸受の断面図である。
【図７】この発明の第４の実施形態にかかる転がり軸受の断面図である。
【図８】この発明の転がり軸受を備えたスピンドル装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１０１，２０１，３０１…転がり軸受
２，１０２，２０２，３０２…内輪
３，１０３，２０３，３０３…外輪
３ａ，１０３ａ，２０３ａ，３０３ａ…外輪軌道面
３ｂ，１０３ｂ，２０３ｂ，３０３ｂ…案内面
４…円筒ころ（転動体）
５，１０５，２０５，３０５…保持器
５ａ，１０５ａ，２０５ａ，３０５ａ…被案内面
５ｂ，１０５ｂ，２０５ｂ，３０５ｂ…テーパ面
８，１０８，２０８，３０８…潤滑油導入孔（潤滑油付着手段）
１６…芯材
１０４，３０４…玉（転動体）
２０４…円すいころ
【図１】
2009138897.tif 000003
【図２】
2009138897.tif 000004
【図３】
2009138897.tif 000005
【図４】
2009138897.tif 000006
【図５】
2009138897.tif 000007
【図６】
2009138897.tif 000008
【図７】
2009138897.tif 000009
【図８】
2009138897.tif 000010