(57)【要約】【課題】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ことができる主軸装置用軸受を提供する。【解決手段】主軸装置用軸受７０において、保持器７４は、軸方向両側に位置し、外径が互いに異なる小径円環部７４ａ及び大径円環部７４ｂと、該両円環部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とを備える。外輪７１には、軸方向において玉７３に対して大径円環部７４ｂ側に、排油穴７１ｂが径方向に貫通形成され、排油穴７１ｂ内には、負圧発生装置１０３の吸引力によって、負圧が作用する。【選択図】図５
2009191877.tif 000002
【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、
前記転動体を周方向に略等間隔で保持する保持器と、
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、
前記保持器は、軸方向両側に位置し、外径が互いに異なる小径円環部及び大径円環部と、該両円環部を連結し、周方向に略等間隔で配置される複数の柱部と、を備え、
前記外輪には、軸方向において前記転動体に対して前記大径円環部側に、排油穴が径方向に貫通形成されるとともに、該排油穴内には、軸受外部からの吸引力によって、負圧が作用することを特徴とする主軸装置用軸受。
【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１６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、
前記転動体を周方向に略等間隔で保持する保持器と、
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、
前記保持器は、軸方向両側に位置し、外径が互いに異なる小径円環部及び大径円環部と、該両円環部を連結し、周方向に略等間隔で配置される複数の柱部と、を備え、
前記外輪には、軸方向において前記転動体に対して前記大径円環部側に、排油穴が径方向に貫通形成されるとともに、該排油穴内には、軸受外部からの吸引力によって、負圧が作用することを特徴とする主軸装置用軸受。
【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、回転軸の高速回転に伴って保持器が回転すると、保持器周囲の空気も、その粘性抵抗により連れ回られて円周方向の空気流が生じる。外径が互いに異なる円環部においては、大径円環部側の外周面の周速度が、小径円環部側の外周面の周速度より速いので、大径円環部周囲の空気の流速が、小径円環部周囲の空気の流速より速くなる。これにより、大径円環部近傍の気圧が低下して、小径円環部側から大径円環部側への軸方向空気流が生じ、これに伴って軸受内の余分な潤滑油も小径円環部側から大径円環部側へ送られ、軸受外部からの吸引力によって排油穴を介して速やかに排出することができる。
【００１０】
また、小径円環部側から潤滑油を供給することによって、軸方向空気流の作用により、潤滑が必要な内外輪と転動体の接触部に確実に潤滑油を送り込むことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る主軸装置用軸受について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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７１ａ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、カウンターボア側の内周面で玉７３が通過する外輪軌道面７１ａの近傍に開口して、且つ、径方向に貫通する排油穴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７１ｂが開口する軸方向位置に、集油溝７７が周方向に亘って形成されている。
【００２６】
また、外輪７１の外周面には、排油穴７１ｂが開口する環状の周方向溝７５が形成されており、この周方向溝７５は、排油穴７１ｂと、外筒２９に形成された排油通路１０１の排油穴２９ａとを連通する。なお、排油穴７１ｂは、外輪軌道面７１ａの近傍に開口することが好ましく、図５に示すように、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。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、直接排油穴７１ｂに導かれるメリットがある。ただし、排油穴７１ｂ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、軸方向両側に位置し、外径が互いに異なる小径円環部７４ａ及び大径円環部７４ｂと、これら小径円環部７４ａ及び大径円環部７４ｂを連結して周方向に略等間隔で配置される複数の柱部７４ｃと、を有し、これら小径円環部７４ａ、大径円環部７４ｂ、および隣接する柱部７４ｃとで玉７３を保持するポケットを構成する。
【００２８】
柱部７４ｃの外周面は、小径円環部７４ａと略一様外径の円弧面７４ｄと、該円弧面７４ｄから大径円環部７４ｂに向けて拡径する傾斜面７４ｅと、を有する。円弧面７４ｄと傾斜面７４ｅとの境界部Ｂは、軸方向において、玉７３の軸方向中心位置Ｏと排油穴７１ｂとの間に位置する。また、保持器７４の内径は、小径円環部７４ａ、大径円環部７４ｂ、および柱部７４ｃともに、同じ内径寸法となっている。
【００２９】
このような保持器７４は、大径円環部７４ｂが潤滑油が給油される側と反対側の外輪７１のカウンターボア側に配置されて外輪７１と内輪７２との間に組み込まれる。これにより、保持器７４は、小径円環部７４ａの外周面が外輪７１の反カウンターボア側の内周面７１ｆと摺接することによって外輪案内される。また、排油穴７１ｂは、軸方向において、玉７３に対して大径円環部７４ｂ側に形成されることになる。
【００３０】
回転軸２２の高速回転に伴って保持器７４が回転すると、保持器７４周囲の空気も、その粘性抵抗により連れ回られて円周方向の空気流が生じる。軸方向両側の外径が互いに異なる保持器７４においては、大径円環部７４ｂ側の外周面の周速度が、小径円環部７４ａ側の外周面の周速度より速いので、大径円環部７４ｂ周囲の空気の流速が、小径円環部７４ａ周囲の空気の流速より速くなる。これにより、大径円環部７４ｂ近傍の気圧が低下して、小径円環部７４ａ側から大径円環部７４ｂ側への軸方向空気流が生じる。これに伴って、供給された潤滑油が確実に内外輪７２，７１と玉７３との接触部に送り込まれるとともに、軸受内部を潤滑した余分な潤滑油も、小径円環部７４ａ側から大径円環部７４ｂ側へ移動するポンプ作用が生じる（矢印Ｆ方向）。
【００３１】
また、負圧発生装置１０３の吸引力によって、集油溝７７及び排油穴７１ｂ内の潤滑油が、強制的に吸引されることから、上記ポンプ作用による小径円環部７４ａ側から大径円環部７４ｂ側への空気の流れと相俟って、外輪軌道面７１ｃに付着する潤滑油をより効果的に吸引して、排油穴７１ｂから外部へ速やかに排出することができる。
【００３２】
また、保持器７４に付着する潤滑油にも、保持器７４の回転による遠心力が作用する。この遠心力によって、傾斜面７４ｅに付着する潤滑油には、傾斜面７４ｅに沿う方向の分力が発生するので、潤滑油の小径円環部７４ａ側から大径円環部７４ｂ側への移動は、遠心力によっても促進される。
【００３３】
これにより、内輪７２の外周面と保持器７４の内周面との間に供給されて（図中太線矢印で示す）軸受７０を潤滑した潤滑油は、上記したポンプ作用によって小径円環部７４ａ側から大径円環部７４ｂ側に送られて、集油溝７７に集められ、更に集油溝７７の潤滑油が負圧発生装置１０３の吸引力によって強制的に吸引されて、排油穴７１ｂから外部へ速やかに排出される。また、保持器７４に付着する潤滑油も、遠心力によって傾斜面７４ｅを小径円環部７４ａ側から大径円環部７４ｂ側へ移動して、集油溝７７に効果的に集められる。
【００３４】
なお、保持器７４の円弧面７４ｄと傾斜面７４ｅとの境界部Ｂは、軸方向において玉７３の軸方向中心位置Ｏと排油穴７１ｂとの間に位置するので、玉７３と外輪軌道面７１ａとの間の接触点Ｐ１付近の空間容積を広くすることができ、これによって接触点Ｐ１付近の潤滑油の流れを良くしつつ、ポンプ作用による空気および潤滑油の流れも確保して、排油穴７１ｂから余分な潤滑油を速やかに排出することができる。
【００３５】
軸受７０が高速回転していると、玉７３の公転や保持器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７１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ながら滞留している。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滞留が発生しやすい。
【００３６】
主軸装置２０が停止して空気流が止まることにより、この滞留している余分な潤滑油が外輪軌道面７１ａに戻り、再び主軸装置２０を回転させた時や、主軸装置２０をチルトさせて姿勢が変化した際等に、滞留する油が外輪軌道面７１ａに戻って異常発熱の原因となる。しかし、集油溝７７によって滞留油の戻りを防ぎ、且つ、集油溝７７に連通する排油穴７１ｂから吸引することにより、効果的な潤滑油の回収ができる。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。
【００３７】
また、図６に示すように、後側軸受８０は、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。そして、外輪８１の軸方向両側の内周面で、円筒ころ８３と干渉しない外輪軌道面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。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。
【００３８】
また、保持器８４は、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、軸方向両側に位置し、外径が互いに異なる小径円環部８４ａ及び大径円環部８４ｂと、これら小径円環部８４ａ及び大径円環部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、これら小径円環部８４ａ、大径円環部８４ｂ、および隣接する柱部８４ｃとで円筒ころ８３を保持するポケットを構成する。
【００３９】
保持器８４の外周面は、小径円環部８４ａ側から大径円環部８４ｂに向けて略一様に拡径する傾斜面８４ｅを有する。また、保持器８４の内径は、小径円環部８４ａ、大径円環部８４ｂ、および柱部８４ｃともに、同じ内径寸法となっている。
【００４０】
このような保持器８４は、大径円環部８４ｂが、潤滑油が供給される側と反対側となるように、外輪７１と内輪７２との間に組み込まれ、大径円環部８４ｂの外周面が外輪８１の内周面８１ｆと摺接することによって外輪案内される。
【００４１】
この場合にも、回転軸２２の高速回転に伴って保持器８４が回転すると、大径円環部８４ｂ側の外周面の周速度が、小径円環部８４ａ側の外周面の周速度より速いので、小径円環部８４ａ側の空気が大径円環部８４ｂ方向（矢印Ｆ方向）へ流れるポンプ作用が生じる。従って、アンギュラ玉軸受７０と同様、負圧発生装置１０３の吸引力によって、排油穴8１ａ内の潤滑油が、強制的に吸引されることから、ポンプ作用による小径円環部８４ａ側から大径円環部８４ｂ側への空気の流れと相俟って、外輪軌道面８１ｃに付着する潤滑油をより効果的に吸引して、排油穴８１ａから外部へ速やかに排出することができる。
また、保持器８４に付着する潤滑油も、遠心力によって小径円環部８４ａ側から大径円環部８４ｂ側へ傾斜面８４ｅに沿って移動し、排油穴８１ａから外部への排出が促進される。
【００４２】
これにより、内輪８２の外周面と保持器８４の内周面との間に供給されて（図中矢印で示す）軸受８０を潤滑した潤滑油は、上記したポンプ作用によって小径円環部８４ａ側から大径円環部８４ｂ側に送られ、負圧発生装置１０３の吸引力によって強制的に吸引されて、排油穴８１ａから外部へ排出される。また、保持器8４に付着する潤滑油も、遠心力によって傾斜面８４ｅを小径円環部８４ａ側から大径円環部８４ｂ側へ移動するので、排油穴８１ａからの排出が促進される。
【００４３】
従って、各軸受６０，７０，８０を潤滑した排油穴７１ｂ，８１ａ，８１ｂの潤滑油が、周方向溝７５，８５ａ，８５ｂと、各排油通路１００，１０１，１０２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７１ｂ，８１ａ，８１ｂ内には、負圧が作用し、排油穴７１ｂ，８１ａ，８１ｂ内の潤滑油が強制的に吸引される。また、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７１ｂ，８１ａ，８１ｂへと導かれる。また、保持器６４，７４，８４が回転したときに生じるポンプ作用および遠心力作用によって、潤滑油が小径円環部７４ａ，８４ａ側から大径円環部７４ｂ，８４ｂ方向（矢印Ｆ方向）へ流れるので、排油穴７１ｂ，８１ａからより効果的な排油が可能となる。
【００４４】
これにより、各軸受６０，７０，８０の外輪軌道面６１ｃ，７１ｃ，８１ｃの近傍に設けられた排油穴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７１ｂ，８１ａ，８１ｂに存在する潤滑油が外輪軌道面６１ｃ，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。
【００４５】
また、外輪６１，７１，８１の外周面には、排油穴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７５，８５ａ，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。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、図７に示す変形例のように、円筒ころ８３に対して潤滑油を給油する側と反対側に位置する排油穴８１ａのみが外輪８１に形成されてもよい。この場合、外輪８１の外周面には、排油穴８１ａが開口する周方向溝８５ａが、排油穴８１ａと排油通路１０２の排油穴３４ａとを連通するように形成される。
【００４８】
また、図８（ａ）の他の変形例に示すように、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、周方向に亘って環状の集油溝８７ａ，８７ｂが形成される。外輪８１の内周面に集油溝８７ａ，８７ｂを設けることにより、小径である排油穴８１ａ，８１ｂ内に油が集まりやすく、排油性が向上される。さらに、案内面を集油溝８７ａより外側にしてエッジ当たりを回避して、保持器８４の摩耗を防止している。
【００４９】
さらに、図８（ｂ）のさらに他の変形例に示すように、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排油穴８１ａのみが形成される場合には、この排油穴８１ａが開口する周方向溝８５ａおよび集油溝８７ａのみが形成される。
【００５０】
（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９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。
【００５１】
図９に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１７０の保持器１７４もまた、軸方向両側に位置し、外径が互いに異なる小径円環部１７４ａ及び大径円環部１７４ｂと、これら小径円環部１７４ａ及び大径円環部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、を有する。また、柱部１７４ｃの外周面は、第１実施形態と同様、小径円環部１７４ａと略一様外径の円弧面１７４ｄと、該円弧面１７４ｄから大径円環部１７４ｂに向けて拡径する傾斜面１７４ｅと、を有する。
【００５２】
また、この保持器１７４は、軸方向に亘って略一様の径方向厚さｔを有している。従って、大径円環部１７４ｂの内径が、小径円環部１７４ａの内径よりも大きくなるように、柱部１７４ｃで拡径されている。具体的には、柱部１７４ｃの内周面は、小径円環部１７４ａの内径と略一様内径の円弧面１７４ｆと、円弧面１７４ｆから大径円環部１７４ｂの内径に向けて拡径する傾斜面１７４ｇと、を有する。
【００５３】
従って、本実施形態の保持器１７４では、内径及び外径がそれぞれ互いに異なる、小径円環部１７４ａと大径円環部１７４ｂが設けられるので、保持器１７４が回転したとき、両円環部１７４ａ，１７４ｂの外周面の周速度の差によるポンプ作用だけでなく、内周面の周速度の差によるポンプ作用も生じ、軸受１７０内の潤滑油が、保持器１７４の内周面及び外周面の両側で、小径円環部１７４ａ側から大径円環部１７４ｂ側（矢印Ｆ方向及びＦ´方向）へ送られる。特に、内輪７２の外周面と保持器１７４の内周面との間の軸方向側方から給油されている場合には、内輪７２の外周面と保持器１７４の内周面との間に溜まりやすい余分な潤滑油も排油穴７１ｂに向けて排出しやすいので、より効果的である。
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。
【００５４】
（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１０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。
【００５５】
図１０（ａ）に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受１８０では、外輪１８１に径方向に貫通形成される排油穴１８１ａ，１８１ｂは、外輪１８１の軸方向外側に形成されている。排油穴１８１ａ，１８１ｂが開口する軸方向位置の外輪１８１の内周面には、周方向に亘って環状の集油溝１８７ａ，１８７ｂが形成され、また、外輪１８１の外周面には、環状の周方向溝８５ａ，８５ｂが形成される。
【００５６】
また、保持器１８４は、一対の円環部１８４ａ，１８４ｂと、複数の柱部１８４ｃとを有し、大径円環部１８４ｂの外周面が、排油穴１８１ａより軸方向内側の外輪１８１の内周面１８１ｆと摺接して外輪案内される。保持器１８４の軸方向幅が両排油穴１８１ａ，１８１ｂ間の軸方向距離より狭く形成されている。また、保持器１８４の外周面は、小径円環部１８４ａ側から大径円環部１８４ｂに向けて略一様に拡径する傾斜面１８４ｅを有する。
【００５７】
本実施形態の円筒ころ軸受１８０においても、軸受１８０を潤滑した潤滑油が集油溝１８７ａ，１８７ｂに集められ、更に、集油溝１８７ａ，１８７ｂ内の潤滑油が、負圧発生装置１０３の吸引力によって、排油穴１８１ａ，１８１ｂから速やかに外部に排出される。また、保持器１８４が回転したときに生じるポンプ作用および遠心力作用によって、潤滑油が小径円環部１８４ａ側から大径円環部１８４ｂ方向（矢印Ｆ方向）へ流れるので、排油穴１８１ａからより効果的な排油が可能となる。
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。
【００５８】
なお、図１０（ｂ）の変形例に示すように、軸方向片側に排油穴１８１ａが形成される場合には、排油穴１８１ａ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１８１ａが内周面及び外周面に開口する位置には、集油溝１８７ａ及び周方向溝８５ａが形成される。
【００５９】
（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１１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及び第３実施形態と異なる。そのため、第１及び第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。
【００６０】
図１１（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、外輪２８１の円筒ころ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４３ａからの給油を併用してもよい。
【００６１】
また、外輪２８１には、円筒ころ８３を挟んで給油穴２８５と軸方向反対側に、排油穴８１ａが形成されている。排油穴８１ａ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８７ａが形成され、外周面には、周方向溝８５ａが形成されている。周方向溝８５ａは、排油穴８１ａと排油通路１０２の排油穴３４ａとを連通する。
【００６２】
給油穴２８５から供給されて軸受２８０の内部を潤滑した潤滑油は、保持器８４のポンプ作用および傾斜面８４ｅに作用する遠心力の分力によって大径円環部８４ｂ側に流れて、集油溝８７ａに集められ、排油穴８１ａ、周方向溝８５ａ、排油通路１０２を介して負圧発生装置１０３の吸引力によって、強制的に外部に排出される。
【００６３】
なお、保持器８４は、大径円環部８４ｂの外周面が、径方向から見て給油穴２８５および排油穴８１ａとオーバーラップしない位置、即ち、集油溝８７ａの軸方向外方で、外輪２８１の内周面２８１ｆと摺接して外輪案内される。また、給油穴２８５は、保持器８４の小径円環部８４ａ側に配置されているので、給油穴２８５と保持器８４との間には隙間が確保され、保持器８４によって給油が阻害されることはない。また、図１１では、簡略化のため、給油穴２８５と排油穴８１ａ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。
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。
【００６４】
また、図１１（ｂ）の変形例に示すように、給油穴２８５を外輪２８１´に設ける構造は、第３実施形態の保持器１８４にも適用可能である。即ち、外輪２８１´には、排油穴１８１ａが、円筒ころ８３に対して給油穴２８５と反対側で、保持器１８４の大径円環部１８４ｂが摺接する内周面と干渉しない軸方向外側に形成される。排油穴１８１ａの内周面及び外周面には、集油溝１８７ａ及び周方向溝８５ａがそれぞれ形成される。
【００６５】
（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１２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、特に保持器がころ案内方式である点で、第１、第３及び第４実施形態と異なる。そのため、第１、第３及び第４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。
【００６６】
図１２（ａ）に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受３８０では、保持器３８４がころ案内方式であり、軸方向両側に位置し、外径が互いに異なる小径円環部３８４ａ及び大径円環部３８４ｂと、これら小径円環部３８４ａ及び大径円環部３８４ｂを連結し、周方向に略等間隔で配置される複数の柱部３８４ｃと、を有し、これら小径円環部３８４ａ、大径円環部３８４ｂ、および隣接する柱部３８４ｃとで円筒ころ８３を保持するポケットを構成する。
【００６７】
保持器３８４の外周面は、小径円環部３８４ａ側から大径円環部３８４ｂに向けて略一様に拡径する傾斜面３８４ｅを有し、その内周面は、小径円環部３８４ａ、大径円環部３８４ｂ、および柱部３８４ｃともに、同じ内径寸法に設計されている。また、保持器３８４は、大径円環部３８４ｂが、潤滑油が給油される側と反対側となるように組み込まれる。
【００６８】
なお、外輪８１には、第１実施形態と同様の、排油穴８１ａ，８１ｂ及び周方向溝８５ａ，８５ｂが形成されている。
【００６９】
従って、ころ案内方式の保持器３８４においても、軸受３８０を潤滑した潤滑油は、保持器３８４の回転に伴う大径円環部３８４ｂと小径円環部３８４ａの外周面の周速度の差によって生じるポンプ作用によって、潤滑油が小径円環部３８４ａ側から大径円環部３８４ｂ側（矢印Ｆ方向）へ流れるので、排油穴８１ａからより効果的な排油が可能となる。
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。
【００７０】
また、図１２（ｂ）に示すように、軸方向片側に排油穴８１ａが形成される場合には、排油穴８１ａ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８１ａが外周面に開口する位置には、周方向溝８５ａが形成される。
【００７１】
また、図１３（ａ）に示すように、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、周方向に亘って環状の集油溝８７ａ，８７ｂが形成される。外輪８１の内周面に集油溝８７ａ，８７ｂを設けることにより、小径である排油穴８１ａ，８１ｂ内に油が集まりやすく、排油性が向上される。さらに、図１３（ｂ）においても、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）と反対側に排油穴８１ａが形成される場合には、この排油穴８１ａが開口する内周面に集油溝８７ａが形成される。
【００７２】
（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、第３乃至第５実施形態と異なる。そのため、第１、第３乃至第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。
【００７３】
図１４に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受４８０では、第５実施形態と同様のころ案内方式の保持器３８４が使用されており、給油が外輪４８１に径方向斜めに貫通形成された給油穴４８５とその外周側開口に位置する環状の周方向溝４８６を介して行われている。給油穴４８５の内周側開口は、保持器３８４の小径円環部３８４ａに向けられている。また、排油穴８１ａ、周方向溝８５ａ及び集油溝８７ａは、円筒ころ８３を挟んで給油穴２８５と軸方向反対側に形成されている。
【００７４】
これにより、給油穴４８５から供給されて軸受４８０内部を潤滑した潤滑油は、保持器３８４のポンプ作用によって大径円環部３８４ｂ側に流れ、集油溝８７ａに集められ、排油穴８１ａ、周方向溝８５ａ、排油通路１０２を介して負圧発生装置１０３の吸引力によって、強制的に外部に排出される。また、保持器３８４に付着した潤滑油も、遠心力によって傾斜面３８４ｅに沿って大径円環部３８４ｂ側に移動し、大径円環部３８４ｂの軸方向端面から遠心力によって振り切られて、排油穴８１ａからの排出が促進される。
その他の構成及び作用については、第１、第３乃至第５実施形態のものと同様である。なお、図１４では、簡略化のため、給油穴２８５と排油穴８１ａ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。
【００７５】
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。
【００７６】
さらに、図１５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。
【００７７】
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１５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。
【００７８】
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】
【００７９】
【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】主軸装置の後側軸受の拡大断面図である。
【図７】第１実施形態の変形例に係る後側軸受の拡大断面図である。
【図８】（ａ）は、第１実施形態の他の変形例に係る後側軸受の拡大断面図であり、（ｂ）は、さらに他の変形例を示す拡大断面図である。
【図９】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１０】（ａ）は、第３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１１】（ａ）は、第４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１２】（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１３】（ａ）は、第５実施形態の他の変形例に係る後側軸受の拡大断面図であり、（ｂ）は、さらに他の変形例を示す拡大断面図である。
【図１４】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る。
【図１５】主軸装置の変形例を示す断面図である。
【図１６】従来の主軸装置における断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  門形マシニングセンタ（複合加工工作機械）
２０，２０ａ  主軸装置（工作機械用主軸装置）
２２  回転軸
６０，７０，１７０  前側軸受（主軸装置用軸受）
６１，７１  外輪
６２，７２  内輪
６３，７３  玉（転動体）
６４，７４，１７４  保持器
７１ｂ  排油穴
７４ａ，１７４ａ  小径円環部
７４ｂ，１７４ｂ  大径円環部
６４ｃ，７４ｃ，１７４ｃ  柱部
８０，１８０，２８０，３８０，４８０  後側軸受（主軸装置用軸受）
８１，１８１，２８１，３８１，４８１  外輪
８１ａ，８１ｂ，１８１ａ，１８１ｂ，  排油穴
８１ｃ  外輪軌道面
８２  内輪
８２ａ  内輪軌道面
８３  円筒ころ（転動体）
８４，１８４，３８４  保持器
８４ａ，１８４ａ，３８４ａ  小径円環部
８４ｂ，１８４ｂ，３８４ｂ  大径円環部
８４ｃ，１８４ｃ，３８４ｃ  柱部
Ｈ  ハウジング
【図１】
2009191877.tif 000003
【図２】
2009191877.tif 000004
【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】
2009191877.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009191877.tif 000012
【図１１】
2009191877.tif 000013
【図１２】
2009191877.tif 000014
【図１３】
2009191877.tif 000015
【図１４】
2009191877.tif 000016
【図１５】
2009191877.tif 000017
【図１６】
2009191877.tif 000018