転がり軸受
【課題】 グリース溜りからの基油吐出の信頼性向上を図り、且つ吐出した潤滑油が軸受内部から流出することを防止し得る転がり軸受を提供する。
【解決手段】 この転がり軸受は、内輪１、外輪２、およびこれら内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数の転動体３を有する。前記内輪１および外輪２のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜り４を設ける。このグリース溜り４は、グリースを溜める内部の空間１１を複数の槽に分割したものである。
【解決手段】 この転がり軸受は、内輪１、外輪２、およびこれら内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数の転動体３を有する。前記内輪１および外輪２のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜り４を設ける。このグリース溜り４は、グリースを溜める内部の空間１１を複数の槽に分割したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械主軸等の支持に用いられ、グリース潤滑される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械主軸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、軸受内に潤滑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、早期に過度の昇温に至ってしまう場合がある。特にｄｎ値が１００万（軸受内径ｍｍ×回転数ｍｉｎ−１）を超えるような高速回転領域では、正常運転を保証するのは困難である。
グリース寿命を延長させる手段として、固定側軌道輪に接するグリース溜りを設けて高速長寿命を狙った提案がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記提案の技術は、グリース封入時、グリースの充填が不十分でグリース溜り内部にすきまが生じた場合、グリースのうち増稠剤から分離した基油はその内部すきまの補充に使われ、外部に吐出され難くなる。
また、図１３に示す横形スピンドルＳＵ１では、軸受Ｂ１，Ｂ１内に供給された基油が下側の転走面に溜り、長時間潤滑に寄与し続ける。これに対し、図１４に示す縦形スピンドルＳＵ２では、吐出した潤滑油が重力によって下側に移動し、軸受Ｂ１外部に流出し易い。そのため、潤滑不良になる可能性がある。
【０００６】
この発明の目的は、グリース溜りからの基油吐出の信頼性向上を図り、且つ吐出した潤滑油が軸受内部から流出することを防止し得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】
【０００７】
この発明の転がり軸受は、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有する転がり軸受において、前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜りを設け、このグリース溜りは、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、運転中の温度上昇により、各槽において基油が増稠剤から分離すると同時に、密閉されたグリース溜り内の各槽の内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が各槽に設けられた基油吐出口から固定側軌道輪の軌道面に向けて吐出される。温度が上昇して定常状態になると、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。
このとき、グリース溜り内部に、グリースの充填不良に起因するすきまがあると、基油がすきまの補充に使われ、基油が外部に吐出され難くなる。この発明では、特に、グリース溜りの内部の空間を複数の槽に分割し、各槽から並列して基油吐出を行ういわゆる並列系とした。このため、グリースの充填不良の影響を各槽に限定でき、グリース溜り全体として基油吐出の信頼性を向上できる。また、基油吐出口を従来の基油吐出口よりも小さくした場合、グリース溜り内の圧力を大きくでき、基油吐出をより確実にすることができる。
【０００９】
前記グリース溜りは、前記基油吐出口と前記内部の空間とを連通する通油溝を有し、前記グリース溜りの各槽に、基油吐出口と通油溝とをそれぞれ設けたものであっても良い。この場合、運転中の温度上昇により、各槽において基油が増稠剤から分離すると同時に、各槽の内部圧力がそれぞれ上昇する。各槽において、分離された基油が通油溝を介して固定側軌道輪の軌道面に向けて吐出される。例えば、一部の槽においてグリースの充填不良に起因する基油の吐出不良があったとしても、他の槽において分離された基油が通油溝を介して固定側軌道輪の軌道面に向けて吐出される。このように基油吐出をより確実に行うことができる。
【００１０】
前記グリース溜りを、樹脂材料またはマグネシウム合金により、射出成型または機械加工で形成しても良い。グリース溜りを樹脂材料またはマグネシウム合金を用いて射出成型する場合、機械加工したものに比べて製造費用を低減できる。
【００１１】
前記グリース溜りの各槽に、グリースを封入するグリース封入孔と、空気抜き孔とをそれぞれ設けても良い。前記各槽にグリースを充填するとき、各槽における空気抜き孔から空気をスムースに抜くことができる。この場合、各槽にグリース封入孔のみを設ける場合と比べ、グリース充填不良の可能性を小さくできる。
【００１２】
前記内輪を回転側軌道輪とし、内輪外径面に、軸受端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けても良い。この場合、内輪が回転すると、内輪外径面に付着した潤滑油は、遠心力と表面張力とによって、斜面に付着しつつ大径側に移動する（以下、これを「付着流れ」と称す）。これにより、潤滑油を有効利用することができる。
前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けても良い。この場合、グリース溜りの斜面と内輪外径面の斜面とにより、シール効果を奏するうえ、外部に流出しようとする潤滑油を、内輪外径面に効果的に導き、付着流れによって軸受内部に戻される潤滑油量が増す。
【００１３】
前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に近接し平行な斜面を設けても良い。この場合、シール効果を奏するうえ、外部に流出しようとする潤滑油を、内輪外径面に効果的に導き、付着流れによって軸受内部に戻される潤滑油量が増す。このように軸受内部からの潤滑油の流出防止を図ることができる。
【００１４】
前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けても良い。
前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けても良い。
これらの場合、非接触シールのシール効果により軸受外部への潤滑油の流出を軽減できる。また、非接触シールであるため、高速運転にも対応できる。
【００１５】
前記内輪を回転側軌道輪とし、この内輪に隣接して配置される内輪間座を設け、この内輪間座の外周面に、軸受外部から内部への空気流を起こす螺旋溝を設けても良い。この場合、内輪および内輪間座が回転すると、内輪間座の外周面に設けた螺旋溝に沿って周辺の空気が粘性ポンプ作用によって移動する。運転中、この螺旋溝により軸受外部から内部に向かって空気流を起こし、軸受からの潤滑油流出を防ぐことができる。
【００１６】
前記複数の転動体を保持する保持器を有し、この保持器は外輪内径面に案内されるものであり、この保持器の外径面の片側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けても良い。この場合、保持器が回転すると、付着流れによって、前記斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。よって、保持器の外径面に付着した潤滑油を有効利用することができる。
【００１７】
前記複数の転動体を保持する保持器を有し、この保持器は内輪外径面または転動体に案内されるものであり、この保持器の外径面の両側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面をそれぞれ設けても良い。この場合、保持器が回転すると、付着流れによって、前記保持器の外径面に設けた斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。よって、保持器の外径面に付着した潤滑油を有効利用することができる。
【００１８】
前記グリース溜りに、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けても良い。この場合、グリース溜りの斜面に付着した外部に流出しようとする潤滑油を、保持器の外径面に設けた斜面に効果的に導く。その後、付着流れによって、前記保持器の斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。
【００１９】
外輪内径面に、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けても良い。この場合、外輪内径面の斜面に付着した外部に流出しようとする潤滑油を、保持器の外径面に設けた斜面に効果的に導く。その後、付着流れによって、前記保持器の斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。
【００２０】
前記内輪間座は、内輪の軸方向位置を位置決めするものであっても良い。
前記外輪を固定側軌道輪とし、前記グリース溜りは、少なくとも外輪の内周面に嵌合する外輪蓋間座と、この外輪蓋間座と協働してグリースを溜める内部の空間を形成するグリース溜り形成部品とを有するものであっても良い。この構成によると、外輪蓋間座およびグリース溜り形成部品のいずれか一方または両方を例えば射出成型により形成し得る。この場合において、外輪蓋間座またはグリース溜り形成部品のいずれか一方に、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割する仕切り板等を一体に形成することができる。
【００２１】
前記グリース溜り形成部品は、軸受内に向けて突出し外輪の軌道面近傍まで挿入される軸受内挿入部を有し、前記外輪蓋間座のうち軸受内に挿入される先端部の内周面と、前記軸受内挿入部のうち前記軌道面近傍の外周面との間に、前記基油吐出口を設けても良い。
【００２２】
前記転がり軸受が工作機械主軸を支持するアンギュラ玉軸受であっても良い。
前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受であっても良い。
前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円すいころ軸受であっても良い。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の転がり軸受は、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有する転がり軸受において、前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜りを設け、このグリース溜りは、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割したため、グリース溜りからの基油吐出の信頼性が向上し、且つ軸受及びグリース溜りの形状を、付着流れにより潤滑油を軸受内部に戻す形状としたため、吐出した潤滑油が軸受内部から流出することを防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】同転がり軸受の要部の拡大断面図である。
【図３】同転がり軸受のグリース溜りの断面図である。
【図４】同グリース溜りの平面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図１１】この発明のいずれかの実施形態に係る転がり軸受を横形スピンドル装置に適用した断面図である。
【図１２】この発明のいずれかの実施形態に係る転がり軸受を縦形スピンドル装置に適用した断面図である。
【図１３】従来例の横形スピンドル装置の断面図である。
【図１４】従来例の縦形スピンドル装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。
先ず、転がり軸受の概略構成について説明し、順次、グリース溜りからの基油吐出の信頼性向上を図る構造、軸受内部からの潤滑油の流出防止を図る構造について説明する。
この実施形態に係る転がり軸受は、内輪１、外輪２、およびこれら内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数の転動体３を有する。固定側軌道輪となる外輪２に隣接して環状のグリース溜り４を設けている。複数の転動体３は保持器５に保持される。この保持器５は外輪内径面２ｂに案内されるものであり、この保持器５の外径面の片側つまり図２左側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５ａを設けている。
【００２６】
内外輪１，２間の軸受空間の一端は、非接触シール６によって密封されている。この転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、非接触シール６は軸受背面側の端部に設けられ、グリース溜り４は軸受正面側に設けられる。転がり軸受の内輪１は、例えば、図示外の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外のハウジングの内周に嵌合状態で固定支持される。外輪２には、この軌道面２ａから外径側に延びて外輪正面側に対面する段差面２ｃが設けられる。この段差面２ｃは、転動体３から離れる外輪正面側、つまり前記軌道面２ａにおける接触角が生じる方向と反対側の縁部に続くように設けられる。
【００２７】
（１）グリース溜りからの基油吐出の信頼性向上を図る構造について説明する。
図２、図３に示すように、グリース溜り４は、転がり軸受とは別体の部品として構成され、外輪２の内周面２ｄに一部が嵌合して内部にグリースＧｒを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口７を有する。このグリース溜り４は、外輪蓋間座８と、グリース溜り形成部品９と、仕切り板１０とを有する。外輪蓋間座８とグリース溜り形成部品９とで協働してグリースＧｒを溜める内部の空間１１を形成する。このグリースＧｒを溜める内部の空間１１は、前記仕切り板１０により図４（図３のＡＯＢ断面）に示すように複数の槽１１ａ〜１１ｄ（この例では４つの槽）に分割される。
【００２８】
図１に示すように、仕切り板１０は、矩形板状に形成され、矩形板の一辺が外輪蓋間座８における基端側の内壁面８ａに固定され、且つ、同矩形板の他の一片が、外輪蓋間座８における前記内壁面８ａに続く内周面８ｂに固定される。さらに矩形板の他の一辺が、グリース溜り形成部品９の底面９ａに固定され、且つ、同矩形板の残余の一辺が、グリース溜り形成部品９の先端側の内壁面９ｂに固定される。
図４に示すように、内部の空間１１は、４つの槽１１ａ〜１１ｄに円周方向に等しく分割される。グリース溜り４は、基油吐出口７と前記内部の空間１１とを連通する通油溝１２を有し、前記各槽１１ａ〜１１ｄに、基油吐出口７と通油溝１２とをそれぞれ設けている。また各槽１１ａ〜１１ｄに、グリースを封入するグリース封入孔１３と、空気抜き孔１４とをそれぞれ設けている。この例では、各槽１１ａ〜１１ｄにおいて、グリース封入孔１３、空気抜き孔１４は、外輪蓋間座８の壁面を軸方向に貫通するように形成される。また、グリース封入孔１３が各槽１１ａ〜１１ｄにおける円弧の一端側に配設され、空気抜き孔１４が各槽１１ａ〜１１ｄにおける円弧の他端側に配設される。グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄにグリース封入孔１３からグリースを封入後、グリース封入孔１３、空気抜き孔１４をそれぞれ図示外の埋め栓で埋める。
【００２９】
図２に示すように、外輪蓋間座８、グリース溜り形成部品９、および仕切り板１０は、例えば、樹脂材料またはマグネシウム合金により射出成型で形成される。前記樹脂材料としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（略称PPS）等種々の樹脂材料を適用し得る。この場合において、仕切り板１０は、外輪蓋間座８またはグリース溜り形成部品９のいずれか一方と一体に形成される。射出成型後、外輪蓋間座８、グリース溜り形成部品９、および仕切り板１０は組立てられる。グリース溜り形成部品９の基端部と、外輪蓋間座８の基端部との合わせ面には、密封材１５を介在させている。この密封材１５は、例えばＯリングからなり、グリース溜り形成部品９の基端部における外周面に形成された円周溝９ｃに嵌め込んでいる。グリース溜り形成部品９に円周溝９ｃを設けず、接着剤を用いて外輪蓋間座８と接合しても良い。
グリース溜り４のうち外輪蓋間座８の先端部の外周面は、外輪２の内周面２ｄに嵌合する。これらの嵌合面には、例えばＯリングからなる密封材１６を介在させている。この密封材１６は、外輪蓋間座８の先端部の外周面に形成された円周溝内に嵌め込んでいる。これら密封材１５，１６により、グリース溜り４からのグリース漏れ防止が図られている。
【００３０】
図１、図２に示すように、グリース溜り形成部品９は、軸受内に向けて突出し外輪２の軌道面２ａ近傍まで挿入される軸受内挿入部１７を有する。前記外輪蓋間座８のうち軸受内に挿入される先端部の内周面と、軸受内挿入部１７のうち前記軌道面２ａ近傍の外周面との間に、基油吐出口７を設けている。
軸受内挿入部１７の先端面は、外輪２の段差面２ｃとの間に、グリース基油の滲み出し用の軸方向隙間いわゆる段差面隙間δ１を形成する。また、前記基油吐出口７とグリース溜り内部の空間１１とは、通油溝１２により連通されるため、グリース溜り内部の空間１１は、通油溝１２、および基油吐出口７を介して段差面隙間δ１に連通する。
【００３１】
（２）軸受内部からの潤滑油の流出防止を図る構造について説明する。
図２に示すように、内輪外径面には、軸受端面側から中心に近づく程大径となる斜面１ｂ，１ｂを設けている。この場合、内輪１が回転すると、内輪外径面に付着した潤滑油は、遠心力と表面張力とによって、斜面１ｂに付着しつつ大径側に移動する付着流れを起こす。これにより、潤滑油を有効利用し得る。また、外輪２に嵌合固定した非接触シール６の内径側の先端面６ａを、内輪外径面に設けた図２右側の斜面１ｂに対向しかつ同斜面１ｂに平行な斜面としている。この非接触シール６の先端面６ａと、内輪外径面の斜面１ｂとの間に所定の径方向隙間δ２が形成される。
【００３２】
グリース溜り形成部品９は、内輪外径面の左側の斜面１ｂに対向しかつ同斜面１ｂに平行な斜面１８ａを含むグリース溜り斜面形成部品１８を有する。このグリース溜り斜面形成部品１８は、非接触シールからなり断面略Ｌ字形状に形成される。グリース溜り斜面形成部品１８の内径側の先端面が前記左側の斜面１ｂに対向しかつ平行に設けられる。このグリース溜り斜面形成部品１８の斜面１８ａと、内輪外径面の左側の斜面１ｂとの間に所定の径方向隙間δ３が形成される。
グリース溜り斜面形成部品１８は、グリース溜り形成部品９と一体構造とし、例えば射出成型等により形成し得る。但し、射出成型に限定されるものではない。グリース溜り斜面形成部品１８をグリース溜り形成部品９とは別体構造とし、両者をボルトや接着剤等の固定手段により固定させても良い。
【００３３】
外輪案内の保持器５のうちこの外径面の片側、図２の例では左側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５ａを設けている。さらに、グリース溜り形成部品９のうち、前記保持器５の斜面５ａに対向する内径面９ｄが、この保持器５の斜面５ａに所定の径方向隙間δ４を隔てて平行に形成される。
【００３４】
図１、図２に示すように、内輪１に隣接して配置されこの内輪１の軸方向位置を位置決めする内輪間座１９を設け、この内輪間座１９の外周面に、軸受外部から内部への空気流を起こす螺旋溝１９ａを設けている。この螺旋溝１９ａは、主軸の回転方向を考慮して運転中軸受外部から内部に向かって空気流を起こすように形成される。
この場合、内輪１および内輪間座１９が回転すると、内輪間座１９の外周面に設けた螺旋溝１９ａに沿って周辺の空気が粘性ポンプ作用によって移動する。運転中、この螺旋溝１９ａにより軸受外部から内部に向かって空気流を起こし、軸受からの潤滑油流出を防ぐ。
【００３５】
前記グリース溜り４を図１、図２のように組み付けた転がり軸受の作用、効果は以下の通りである。図示外の主軸等へ軸受を組み込んだとき、グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄ、通油溝１２、基油吐出口７、および段差面隙間δ１には、各槽１１ａ〜１１ｄのグリース封入孔１３からグリースＧｒが充填されている。また、軸受内には、初期潤滑用としてグリースが封入されている。
外輪蓋間座８の先端部の外周面が、外輪２の段差面２ｃに続く内周面２ｄに嵌合して軸受内に挿入されているため、グリース溜り４にグリース封入孔１３からグリースＧｒを封入するとき、外輪蓋間座８によって、外輪２の端面と図示外の外輪固定間座の端面との合わせ面からのグリースの漏れを防止することができる。これと共に、外輪蓋間座８により、軸受外部からごみや異物等の侵入を防止することが可能となる。
【００３６】
運転中の温度上昇により、各槽１１ａ〜１１ｄにおいて基油が増稠剤から分離すると同時に、密閉されたグリース溜り４内の各槽１１ａ〜１１ｄの内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が各槽１１ａ〜１１ｄに設けられた基油吐出口７から外輪２の軌道面２ａに向けて吐出される。温度が上昇して定常状態になると、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。
このとき、グリース溜り４内部に、グリースの充填不良に起因するすきまがあると、基油がすきまの補充に使われ、基油が外部に吐出され難くなる。この発明の実施形態では、特に、グリース溜り４の内部の空間１１を複数の槽１１ａ〜１１ｄに分割し、各槽１１ａ〜１１ｄから並列して基油吐出を行うようにした。このため、グリースの充填不良の影響を各槽に限定でき、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。例えば、一部の槽においてグリースの充填不良に起因する基油の吐出不良があったとしても、他の槽において分離された基油が通油溝１２、基油吐出口７を介して外輪２の軌道面２ａに向けて吐出される。この構成において、基油吐出口７を従来の基油吐出口よりも小さくした場合、グリース溜り４内の圧力を大きくでき、基油吐出をより確実にすることができる。
【００３７】
グリース溜り４を、樹脂材料またはマグネシウム合金により、射出成型で形成したため、機械加工したものに比べて製造費用を低減できる。グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄに、グリースを封入するグリース封入孔１３と、空気抜き孔１４とをそれぞれ設けたため、各槽１１ａ〜１１ｄにグリースを充填するとき、各槽１１ａ〜１１ｄにおける空気抜き孔１４から空気をスムースに抜くことができる。この場合、各槽１１ａ〜１１ｄにグリース封入孔１３のみを設ける場合と比べて、グリース充填不良の可能性を小さくできる。
【００３８】
グリース溜り４に、内輪外径面に設けた斜面１ｂに対向しかつ同斜面１ｂに平行な斜面１８ａを含むグリース溜り斜面形成部品１８を設けたため、前記斜面１８ａと内輪外径面の斜面１ｂとにより、シール効果を奏するうえ、外部に流出しようとする潤滑油を、内輪外径面に効果的に導き、付着流れによって軸受内部に戻される潤滑油量が増す。これにより高速運転と長寿命化を達成できる。
外輪２に、内輪外径面に設けた斜面１ｂに対向する斜面を有する非接触シール６を設けたため、この非接触シール６のシール効果により軸受外部への潤滑油の流出を軽減できる。また、内輪外径面に接触しない非接触シール６であるため、高速運転にも対応できる。
外輪案内の保持器５のうちこの外径面の左側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５ａを設け、グリース溜り形成部品９のうち保持器５の前記斜面５ａに対向する内径面９ｄが、この保持器５の斜面５ａに所定の径方向隙間δ４を隔てて平行に形成される。これにより、内径面９ｄに付着した潤滑油を保持器外径面に効果的に導き、保持器５が回転すると、付着流れによって、斜面５ａに付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。よって、保持器５の外径面に付着した潤滑油を有効利用することができる。
【００３９】
次に、この発明の他の実施形態を説明する。
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。
【００４０】
図５に示す転がり軸受は、保持器５Ａを内輪案内または転動体案内とし、保持器５Ａの外径面の両側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５Ａａ，５Ａａを設けている。外輪内径面には、保持器５Ａの右側の斜面５Ａａに対向し、かつ同斜面５Ａａに所定の径方向隙間δ５を隔てて平行に形成される斜面２ｅが形成される。この構成によると、外輪内径面２ｅに付着した潤滑油を効果的に保持器外径面に導く。保持器５Ａが回転すると、付着流れによって、この保持器５Ａの右側の斜面５Ａａに付着した潤滑油をも軸受内部に戻すことができる。
【００４１】
図２の構成において、保持器５の外径面に斜面が形成されていない一般的な外輪案内型の保持器を適用しても良い。この場合、グリース溜り形成部品９の先端部の内周面を斜面にする必要はない。図２、図５の構成において、非接触シールからなるグリース溜り斜面形成部品１８を省略することも可能である。この場合において、内輪外径面の左側の斜面１ｂを平坦にしても良い。外輪２に嵌合固定した非接触シール６について、内径側の先端面６ａに斜面が形成されていないものを適用することも可能である。
図５の構成において、保持器の外径面に斜面が形成されていない一般的な内輪案内または転動体案内の保持器を適用しても良い。前記内輪間座の外周面に、螺旋溝に代えて複数の溝を形成しても良い。
【００４２】
図６に示すように外輪２に段差面を設けず、テーパ面とした外輪２の正面側の内周面２ｄに沿って外輪蓋間座８を嵌合させ、軸受内挿入部１７における先端のテーパ状外周面と、外輪２の正面側の内周面２ｄとの間に、グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄ（図４）に連通する傾斜隙間δ６を形成しても良い。この構成においても、グリース溜り４の内部を複数の槽に分割することで、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。
【００４３】
図７に示すように、グリース溜り４に外輪蓋間座を設けない構成にしても良い。この構成では、外輪固定間座２０および外輪内周面２ｄと、グリース溜り形成部品９とで挟まれる内部空間１１にグリースが溜められる。この構成においても、グリース溜り４の内部を複数の槽１１ａ〜１１ｄ（図４）に分割することで、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。
【００４４】
図８に示すように、前記外輪固定間座を設ける代わりに、外輪２にグリース溜まり４の形成用の幅方向に延びる軌道輪延長部２ｆを設けても良い。グリース溜まり４は、外輪２の前記軌道輪延長部２ｆとこの軌道輪延長部２ｆの軸受空間側に設けた一体のグリース溜まり形成部品９とで形成される。グリース溜まり形成部品９は、その軸受内と反対側の側壁部９ｅが、軌道輪延長部２ｆの内径面に設けられた位置決め用段差面２ｇに当接し、かつ位置決め用段差面２ｇの近傍に設けられた止め環溝に嵌合する止め環２１により、外輪２に対して正規の軸方向位置に位置決め状態に固定される。グリース溜まり形成部品９の側壁部９ｅの軸受外向き面における外径縁には、テーパ状の切欠部２２が設けられ、この切欠部２２と止め環２１との間に、密封材２３が介在させてある。密封材２３はＯリングからなる。
内輪１の幅は、図示のように、外輪２の軌道輪延長部２ｆを含む幅と同じ幅としても良く、また軌道輪延長部を有しない幅としても良い。
前記各実施形態において、グリース溜り４を、機械加工により形成しても良い。
【００４５】
前記各実施形態において、図９に示すように、転がり軸受として円筒ころ軸受を採用することも可能であり、図１０に示すように、転がり軸受として円すいころ軸受を採用することも可能である。これら軸受の軸方向両側にグリース溜り４を設けることも可能である。
【００４６】
図１１、図１２は前記各実施形態のいずれかの転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の例を示す。図１１の横形スピンドル装置、図１２の縦形スピンドル装置において、前記転がり軸受の２個を、背面組み合せとして用いている。２個の転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ１は、ハウジング２４内で主軸２５の両端を回転自在に支持する。
図１２の縦形スピンドル装置では、吐出した潤滑油が重力によって下側に移動し、軸受外部に流出し易く、そのため、潤滑不良になる可能性があるが、前記（２）の構造を用いることで、軸受外部への潤滑油の流出を軽減できる。また、グリース溜り４の内部を複数の槽に分割することで、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。したがって、縦形スピンドル装置においても、安定した高速運転と長寿命化が達成できる。横形スピンドル装置についても、前記（２）の軸受内部からの潤滑油の流出防止を図る構造と、グリース溜り４の内部を複数の槽に分割する構造とを採用することで同様の効果を奏する。
前記各実施形態にかかる転がり軸受が工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受であっても良い。前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円すいころ軸受であっても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１…内輪
１ａ…軌道面
２…外輪
２ａ…軌道面
３…転動体
４…グリース溜り
５…保持器
６…非接触シール
７…基油吐出口
８…外輪蓋間座
９…グリース溜り形成部品
１０…仕切り板
１１…空間
１１ａ〜１１ｄ…槽
１２…通油溝
１３…グリース封入孔
１４…空気抜き孔
１７…軸受内挿入部
１９…内輪間座
１９ａ…螺旋溝
２５…主軸
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械主軸等の支持に用いられ、グリース潤滑される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械主軸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、軸受内に潤滑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、早期に過度の昇温に至ってしまう場合がある。特にｄｎ値が１００万（軸受内径ｍｍ×回転数ｍｉｎ−１）を超えるような高速回転領域では、正常運転を保証するのは困難である。
グリース寿命を延長させる手段として、固定側軌道輪に接するグリース溜りを設けて高速長寿命を狙った提案がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記提案の技術は、グリース封入時、グリースの充填が不十分でグリース溜り内部にすきまが生じた場合、グリースのうち増稠剤から分離した基油はその内部すきまの補充に使われ、外部に吐出され難くなる。
また、図１３に示す横形スピンドルＳＵ１では、軸受Ｂ１，Ｂ１内に供給された基油が下側の転走面に溜り、長時間潤滑に寄与し続ける。これに対し、図１４に示す縦形スピンドルＳＵ２では、吐出した潤滑油が重力によって下側に移動し、軸受Ｂ１外部に流出し易い。そのため、潤滑不良になる可能性がある。
【０００６】
この発明の目的は、グリース溜りからの基油吐出の信頼性向上を図り、且つ吐出した潤滑油が軸受内部から流出することを防止し得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】
【０００７】
この発明の転がり軸受は、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有する転がり軸受において、前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜りを設け、このグリース溜りは、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、運転中の温度上昇により、各槽において基油が増稠剤から分離すると同時に、密閉されたグリース溜り内の各槽の内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が各槽に設けられた基油吐出口から固定側軌道輪の軌道面に向けて吐出される。温度が上昇して定常状態になると、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。
このとき、グリース溜り内部に、グリースの充填不良に起因するすきまがあると、基油がすきまの補充に使われ、基油が外部に吐出され難くなる。この発明では、特に、グリース溜りの内部の空間を複数の槽に分割し、各槽から並列して基油吐出を行ういわゆる並列系とした。このため、グリースの充填不良の影響を各槽に限定でき、グリース溜り全体として基油吐出の信頼性を向上できる。また、基油吐出口を従来の基油吐出口よりも小さくした場合、グリース溜り内の圧力を大きくでき、基油吐出をより確実にすることができる。
【０００９】
前記グリース溜りは、前記基油吐出口と前記内部の空間とを連通する通油溝を有し、前記グリース溜りの各槽に、基油吐出口と通油溝とをそれぞれ設けたものであっても良い。この場合、運転中の温度上昇により、各槽において基油が増稠剤から分離すると同時に、各槽の内部圧力がそれぞれ上昇する。各槽において、分離された基油が通油溝を介して固定側軌道輪の軌道面に向けて吐出される。例えば、一部の槽においてグリースの充填不良に起因する基油の吐出不良があったとしても、他の槽において分離された基油が通油溝を介して固定側軌道輪の軌道面に向けて吐出される。このように基油吐出をより確実に行うことができる。
【００１０】
前記グリース溜りを、樹脂材料またはマグネシウム合金により、射出成型または機械加工で形成しても良い。グリース溜りを樹脂材料またはマグネシウム合金を用いて射出成型する場合、機械加工したものに比べて製造費用を低減できる。
【００１１】
前記グリース溜りの各槽に、グリースを封入するグリース封入孔と、空気抜き孔とをそれぞれ設けても良い。前記各槽にグリースを充填するとき、各槽における空気抜き孔から空気をスムースに抜くことができる。この場合、各槽にグリース封入孔のみを設ける場合と比べ、グリース充填不良の可能性を小さくできる。
【００１２】
前記内輪を回転側軌道輪とし、内輪外径面に、軸受端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けても良い。この場合、内輪が回転すると、内輪外径面に付着した潤滑油は、遠心力と表面張力とによって、斜面に付着しつつ大径側に移動する（以下、これを「付着流れ」と称す）。これにより、潤滑油を有効利用することができる。
前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けても良い。この場合、グリース溜りの斜面と内輪外径面の斜面とにより、シール効果を奏するうえ、外部に流出しようとする潤滑油を、内輪外径面に効果的に導き、付着流れによって軸受内部に戻される潤滑油量が増す。
【００１３】
前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に近接し平行な斜面を設けても良い。この場合、シール効果を奏するうえ、外部に流出しようとする潤滑油を、内輪外径面に効果的に導き、付着流れによって軸受内部に戻される潤滑油量が増す。このように軸受内部からの潤滑油の流出防止を図ることができる。
【００１４】
前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けても良い。
前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けても良い。
これらの場合、非接触シールのシール効果により軸受外部への潤滑油の流出を軽減できる。また、非接触シールであるため、高速運転にも対応できる。
【００１５】
前記内輪を回転側軌道輪とし、この内輪に隣接して配置される内輪間座を設け、この内輪間座の外周面に、軸受外部から内部への空気流を起こす螺旋溝を設けても良い。この場合、内輪および内輪間座が回転すると、内輪間座の外周面に設けた螺旋溝に沿って周辺の空気が粘性ポンプ作用によって移動する。運転中、この螺旋溝により軸受外部から内部に向かって空気流を起こし、軸受からの潤滑油流出を防ぐことができる。
【００１６】
前記複数の転動体を保持する保持器を有し、この保持器は外輪内径面に案内されるものであり、この保持器の外径面の片側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けても良い。この場合、保持器が回転すると、付着流れによって、前記斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。よって、保持器の外径面に付着した潤滑油を有効利用することができる。
【００１７】
前記複数の転動体を保持する保持器を有し、この保持器は内輪外径面または転動体に案内されるものであり、この保持器の外径面の両側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面をそれぞれ設けても良い。この場合、保持器が回転すると、付着流れによって、前記保持器の外径面に設けた斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。よって、保持器の外径面に付着した潤滑油を有効利用することができる。
【００１８】
前記グリース溜りに、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けても良い。この場合、グリース溜りの斜面に付着した外部に流出しようとする潤滑油を、保持器の外径面に設けた斜面に効果的に導く。その後、付着流れによって、前記保持器の斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。
【００１９】
外輪内径面に、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けても良い。この場合、外輪内径面の斜面に付着した外部に流出しようとする潤滑油を、保持器の外径面に設けた斜面に効果的に導く。その後、付着流れによって、前記保持器の斜面に付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。
【００２０】
前記内輪間座は、内輪の軸方向位置を位置決めするものであっても良い。
前記外輪を固定側軌道輪とし、前記グリース溜りは、少なくとも外輪の内周面に嵌合する外輪蓋間座と、この外輪蓋間座と協働してグリースを溜める内部の空間を形成するグリース溜り形成部品とを有するものであっても良い。この構成によると、外輪蓋間座およびグリース溜り形成部品のいずれか一方または両方を例えば射出成型により形成し得る。この場合において、外輪蓋間座またはグリース溜り形成部品のいずれか一方に、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割する仕切り板等を一体に形成することができる。
【００２１】
前記グリース溜り形成部品は、軸受内に向けて突出し外輪の軌道面近傍まで挿入される軸受内挿入部を有し、前記外輪蓋間座のうち軸受内に挿入される先端部の内周面と、前記軸受内挿入部のうち前記軌道面近傍の外周面との間に、前記基油吐出口を設けても良い。
【００２２】
前記転がり軸受が工作機械主軸を支持するアンギュラ玉軸受であっても良い。
前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受であっても良い。
前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円すいころ軸受であっても良い。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の転がり軸受は、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有する転がり軸受において、前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜りを設け、このグリース溜りは、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割したため、グリース溜りからの基油吐出の信頼性が向上し、且つ軸受及びグリース溜りの形状を、付着流れにより潤滑油を軸受内部に戻す形状としたため、吐出した潤滑油が軸受内部から流出することを防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】同転がり軸受の要部の拡大断面図である。
【図３】同転がり軸受のグリース溜りの断面図である。
【図４】同グリース溜りの平面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。
【図１１】この発明のいずれかの実施形態に係る転がり軸受を横形スピンドル装置に適用した断面図である。
【図１２】この発明のいずれかの実施形態に係る転がり軸受を縦形スピンドル装置に適用した断面図である。
【図１３】従来例の横形スピンドル装置の断面図である。
【図１４】従来例の縦形スピンドル装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。
先ず、転がり軸受の概略構成について説明し、順次、グリース溜りからの基油吐出の信頼性向上を図る構造、軸受内部からの潤滑油の流出防止を図る構造について説明する。
この実施形態に係る転がり軸受は、内輪１、外輪２、およびこれら内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数の転動体３を有する。固定側軌道輪となる外輪２に隣接して環状のグリース溜り４を設けている。複数の転動体３は保持器５に保持される。この保持器５は外輪内径面２ｂに案内されるものであり、この保持器５の外径面の片側つまり図２左側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５ａを設けている。
【００２６】
内外輪１，２間の軸受空間の一端は、非接触シール６によって密封されている。この転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、非接触シール６は軸受背面側の端部に設けられ、グリース溜り４は軸受正面側に設けられる。転がり軸受の内輪１は、例えば、図示外の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外のハウジングの内周に嵌合状態で固定支持される。外輪２には、この軌道面２ａから外径側に延びて外輪正面側に対面する段差面２ｃが設けられる。この段差面２ｃは、転動体３から離れる外輪正面側、つまり前記軌道面２ａにおける接触角が生じる方向と反対側の縁部に続くように設けられる。
【００２７】
（１）グリース溜りからの基油吐出の信頼性向上を図る構造について説明する。
図２、図３に示すように、グリース溜り４は、転がり軸受とは別体の部品として構成され、外輪２の内周面２ｄに一部が嵌合して内部にグリースＧｒを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口７を有する。このグリース溜り４は、外輪蓋間座８と、グリース溜り形成部品９と、仕切り板１０とを有する。外輪蓋間座８とグリース溜り形成部品９とで協働してグリースＧｒを溜める内部の空間１１を形成する。このグリースＧｒを溜める内部の空間１１は、前記仕切り板１０により図４（図３のＡＯＢ断面）に示すように複数の槽１１ａ〜１１ｄ（この例では４つの槽）に分割される。
【００２８】
図１に示すように、仕切り板１０は、矩形板状に形成され、矩形板の一辺が外輪蓋間座８における基端側の内壁面８ａに固定され、且つ、同矩形板の他の一片が、外輪蓋間座８における前記内壁面８ａに続く内周面８ｂに固定される。さらに矩形板の他の一辺が、グリース溜り形成部品９の底面９ａに固定され、且つ、同矩形板の残余の一辺が、グリース溜り形成部品９の先端側の内壁面９ｂに固定される。
図４に示すように、内部の空間１１は、４つの槽１１ａ〜１１ｄに円周方向に等しく分割される。グリース溜り４は、基油吐出口７と前記内部の空間１１とを連通する通油溝１２を有し、前記各槽１１ａ〜１１ｄに、基油吐出口７と通油溝１２とをそれぞれ設けている。また各槽１１ａ〜１１ｄに、グリースを封入するグリース封入孔１３と、空気抜き孔１４とをそれぞれ設けている。この例では、各槽１１ａ〜１１ｄにおいて、グリース封入孔１３、空気抜き孔１４は、外輪蓋間座８の壁面を軸方向に貫通するように形成される。また、グリース封入孔１３が各槽１１ａ〜１１ｄにおける円弧の一端側に配設され、空気抜き孔１４が各槽１１ａ〜１１ｄにおける円弧の他端側に配設される。グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄにグリース封入孔１３からグリースを封入後、グリース封入孔１３、空気抜き孔１４をそれぞれ図示外の埋め栓で埋める。
【００２９】
図２に示すように、外輪蓋間座８、グリース溜り形成部品９、および仕切り板１０は、例えば、樹脂材料またはマグネシウム合金により射出成型で形成される。前記樹脂材料としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（略称PPS）等種々の樹脂材料を適用し得る。この場合において、仕切り板１０は、外輪蓋間座８またはグリース溜り形成部品９のいずれか一方と一体に形成される。射出成型後、外輪蓋間座８、グリース溜り形成部品９、および仕切り板１０は組立てられる。グリース溜り形成部品９の基端部と、外輪蓋間座８の基端部との合わせ面には、密封材１５を介在させている。この密封材１５は、例えばＯリングからなり、グリース溜り形成部品９の基端部における外周面に形成された円周溝９ｃに嵌め込んでいる。グリース溜り形成部品９に円周溝９ｃを設けず、接着剤を用いて外輪蓋間座８と接合しても良い。
グリース溜り４のうち外輪蓋間座８の先端部の外周面は、外輪２の内周面２ｄに嵌合する。これらの嵌合面には、例えばＯリングからなる密封材１６を介在させている。この密封材１６は、外輪蓋間座８の先端部の外周面に形成された円周溝内に嵌め込んでいる。これら密封材１５，１６により、グリース溜り４からのグリース漏れ防止が図られている。
【００３０】
図１、図２に示すように、グリース溜り形成部品９は、軸受内に向けて突出し外輪２の軌道面２ａ近傍まで挿入される軸受内挿入部１７を有する。前記外輪蓋間座８のうち軸受内に挿入される先端部の内周面と、軸受内挿入部１７のうち前記軌道面２ａ近傍の外周面との間に、基油吐出口７を設けている。
軸受内挿入部１７の先端面は、外輪２の段差面２ｃとの間に、グリース基油の滲み出し用の軸方向隙間いわゆる段差面隙間δ１を形成する。また、前記基油吐出口７とグリース溜り内部の空間１１とは、通油溝１２により連通されるため、グリース溜り内部の空間１１は、通油溝１２、および基油吐出口７を介して段差面隙間δ１に連通する。
【００３１】
（２）軸受内部からの潤滑油の流出防止を図る構造について説明する。
図２に示すように、内輪外径面には、軸受端面側から中心に近づく程大径となる斜面１ｂ，１ｂを設けている。この場合、内輪１が回転すると、内輪外径面に付着した潤滑油は、遠心力と表面張力とによって、斜面１ｂに付着しつつ大径側に移動する付着流れを起こす。これにより、潤滑油を有効利用し得る。また、外輪２に嵌合固定した非接触シール６の内径側の先端面６ａを、内輪外径面に設けた図２右側の斜面１ｂに対向しかつ同斜面１ｂに平行な斜面としている。この非接触シール６の先端面６ａと、内輪外径面の斜面１ｂとの間に所定の径方向隙間δ２が形成される。
【００３２】
グリース溜り形成部品９は、内輪外径面の左側の斜面１ｂに対向しかつ同斜面１ｂに平行な斜面１８ａを含むグリース溜り斜面形成部品１８を有する。このグリース溜り斜面形成部品１８は、非接触シールからなり断面略Ｌ字形状に形成される。グリース溜り斜面形成部品１８の内径側の先端面が前記左側の斜面１ｂに対向しかつ平行に設けられる。このグリース溜り斜面形成部品１８の斜面１８ａと、内輪外径面の左側の斜面１ｂとの間に所定の径方向隙間δ３が形成される。
グリース溜り斜面形成部品１８は、グリース溜り形成部品９と一体構造とし、例えば射出成型等により形成し得る。但し、射出成型に限定されるものではない。グリース溜り斜面形成部品１８をグリース溜り形成部品９とは別体構造とし、両者をボルトや接着剤等の固定手段により固定させても良い。
【００３３】
外輪案内の保持器５のうちこの外径面の片側、図２の例では左側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５ａを設けている。さらに、グリース溜り形成部品９のうち、前記保持器５の斜面５ａに対向する内径面９ｄが、この保持器５の斜面５ａに所定の径方向隙間δ４を隔てて平行に形成される。
【００３４】
図１、図２に示すように、内輪１に隣接して配置されこの内輪１の軸方向位置を位置決めする内輪間座１９を設け、この内輪間座１９の外周面に、軸受外部から内部への空気流を起こす螺旋溝１９ａを設けている。この螺旋溝１９ａは、主軸の回転方向を考慮して運転中軸受外部から内部に向かって空気流を起こすように形成される。
この場合、内輪１および内輪間座１９が回転すると、内輪間座１９の外周面に設けた螺旋溝１９ａに沿って周辺の空気が粘性ポンプ作用によって移動する。運転中、この螺旋溝１９ａにより軸受外部から内部に向かって空気流を起こし、軸受からの潤滑油流出を防ぐ。
【００３５】
前記グリース溜り４を図１、図２のように組み付けた転がり軸受の作用、効果は以下の通りである。図示外の主軸等へ軸受を組み込んだとき、グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄ、通油溝１２、基油吐出口７、および段差面隙間δ１には、各槽１１ａ〜１１ｄのグリース封入孔１３からグリースＧｒが充填されている。また、軸受内には、初期潤滑用としてグリースが封入されている。
外輪蓋間座８の先端部の外周面が、外輪２の段差面２ｃに続く内周面２ｄに嵌合して軸受内に挿入されているため、グリース溜り４にグリース封入孔１３からグリースＧｒを封入するとき、外輪蓋間座８によって、外輪２の端面と図示外の外輪固定間座の端面との合わせ面からのグリースの漏れを防止することができる。これと共に、外輪蓋間座８により、軸受外部からごみや異物等の侵入を防止することが可能となる。
【００３６】
運転中の温度上昇により、各槽１１ａ〜１１ｄにおいて基油が増稠剤から分離すると同時に、密閉されたグリース溜り４内の各槽１１ａ〜１１ｄの内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が各槽１１ａ〜１１ｄに設けられた基油吐出口７から外輪２の軌道面２ａに向けて吐出される。温度が上昇して定常状態になると、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。
このとき、グリース溜り４内部に、グリースの充填不良に起因するすきまがあると、基油がすきまの補充に使われ、基油が外部に吐出され難くなる。この発明の実施形態では、特に、グリース溜り４の内部の空間１１を複数の槽１１ａ〜１１ｄに分割し、各槽１１ａ〜１１ｄから並列して基油吐出を行うようにした。このため、グリースの充填不良の影響を各槽に限定でき、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。例えば、一部の槽においてグリースの充填不良に起因する基油の吐出不良があったとしても、他の槽において分離された基油が通油溝１２、基油吐出口７を介して外輪２の軌道面２ａに向けて吐出される。この構成において、基油吐出口７を従来の基油吐出口よりも小さくした場合、グリース溜り４内の圧力を大きくでき、基油吐出をより確実にすることができる。
【００３７】
グリース溜り４を、樹脂材料またはマグネシウム合金により、射出成型で形成したため、機械加工したものに比べて製造費用を低減できる。グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄに、グリースを封入するグリース封入孔１３と、空気抜き孔１４とをそれぞれ設けたため、各槽１１ａ〜１１ｄにグリースを充填するとき、各槽１１ａ〜１１ｄにおける空気抜き孔１４から空気をスムースに抜くことができる。この場合、各槽１１ａ〜１１ｄにグリース封入孔１３のみを設ける場合と比べて、グリース充填不良の可能性を小さくできる。
【００３８】
グリース溜り４に、内輪外径面に設けた斜面１ｂに対向しかつ同斜面１ｂに平行な斜面１８ａを含むグリース溜り斜面形成部品１８を設けたため、前記斜面１８ａと内輪外径面の斜面１ｂとにより、シール効果を奏するうえ、外部に流出しようとする潤滑油を、内輪外径面に効果的に導き、付着流れによって軸受内部に戻される潤滑油量が増す。これにより高速運転と長寿命化を達成できる。
外輪２に、内輪外径面に設けた斜面１ｂに対向する斜面を有する非接触シール６を設けたため、この非接触シール６のシール効果により軸受外部への潤滑油の流出を軽減できる。また、内輪外径面に接触しない非接触シール６であるため、高速運転にも対応できる。
外輪案内の保持器５のうちこの外径面の左側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５ａを設け、グリース溜り形成部品９のうち保持器５の前記斜面５ａに対向する内径面９ｄが、この保持器５の斜面５ａに所定の径方向隙間δ４を隔てて平行に形成される。これにより、内径面９ｄに付着した潤滑油を保持器外径面に効果的に導き、保持器５が回転すると、付着流れによって、斜面５ａに付着した潤滑油を軸受内部に戻すことができる。よって、保持器５の外径面に付着した潤滑油を有効利用することができる。
【００３９】
次に、この発明の他の実施形態を説明する。
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。
【００４０】
図５に示す転がり軸受は、保持器５Ａを内輪案内または転動体案内とし、保持器５Ａの外径面の両側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面５Ａａ，５Ａａを設けている。外輪内径面には、保持器５Ａの右側の斜面５Ａａに対向し、かつ同斜面５Ａａに所定の径方向隙間δ５を隔てて平行に形成される斜面２ｅが形成される。この構成によると、外輪内径面２ｅに付着した潤滑油を効果的に保持器外径面に導く。保持器５Ａが回転すると、付着流れによって、この保持器５Ａの右側の斜面５Ａａに付着した潤滑油をも軸受内部に戻すことができる。
【００４１】
図２の構成において、保持器５の外径面に斜面が形成されていない一般的な外輪案内型の保持器を適用しても良い。この場合、グリース溜り形成部品９の先端部の内周面を斜面にする必要はない。図２、図５の構成において、非接触シールからなるグリース溜り斜面形成部品１８を省略することも可能である。この場合において、内輪外径面の左側の斜面１ｂを平坦にしても良い。外輪２に嵌合固定した非接触シール６について、内径側の先端面６ａに斜面が形成されていないものを適用することも可能である。
図５の構成において、保持器の外径面に斜面が形成されていない一般的な内輪案内または転動体案内の保持器を適用しても良い。前記内輪間座の外周面に、螺旋溝に代えて複数の溝を形成しても良い。
【００４２】
図６に示すように外輪２に段差面を設けず、テーパ面とした外輪２の正面側の内周面２ｄに沿って外輪蓋間座８を嵌合させ、軸受内挿入部１７における先端のテーパ状外周面と、外輪２の正面側の内周面２ｄとの間に、グリース溜り４の各槽１１ａ〜１１ｄ（図４）に連通する傾斜隙間δ６を形成しても良い。この構成においても、グリース溜り４の内部を複数の槽に分割することで、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。
【００４３】
図７に示すように、グリース溜り４に外輪蓋間座を設けない構成にしても良い。この構成では、外輪固定間座２０および外輪内周面２ｄと、グリース溜り形成部品９とで挟まれる内部空間１１にグリースが溜められる。この構成においても、グリース溜り４の内部を複数の槽１１ａ〜１１ｄ（図４）に分割することで、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。
【００４４】
図８に示すように、前記外輪固定間座を設ける代わりに、外輪２にグリース溜まり４の形成用の幅方向に延びる軌道輪延長部２ｆを設けても良い。グリース溜まり４は、外輪２の前記軌道輪延長部２ｆとこの軌道輪延長部２ｆの軸受空間側に設けた一体のグリース溜まり形成部品９とで形成される。グリース溜まり形成部品９は、その軸受内と反対側の側壁部９ｅが、軌道輪延長部２ｆの内径面に設けられた位置決め用段差面２ｇに当接し、かつ位置決め用段差面２ｇの近傍に設けられた止め環溝に嵌合する止め環２１により、外輪２に対して正規の軸方向位置に位置決め状態に固定される。グリース溜まり形成部品９の側壁部９ｅの軸受外向き面における外径縁には、テーパ状の切欠部２２が設けられ、この切欠部２２と止め環２１との間に、密封材２３が介在させてある。密封材２３はＯリングからなる。
内輪１の幅は、図示のように、外輪２の軌道輪延長部２ｆを含む幅と同じ幅としても良く、また軌道輪延長部を有しない幅としても良い。
前記各実施形態において、グリース溜り４を、機械加工により形成しても良い。
【００４５】
前記各実施形態において、図９に示すように、転がり軸受として円筒ころ軸受を採用することも可能であり、図１０に示すように、転がり軸受として円すいころ軸受を採用することも可能である。これら軸受の軸方向両側にグリース溜り４を設けることも可能である。
【００４６】
図１１、図１２は前記各実施形態のいずれかの転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の例を示す。図１１の横形スピンドル装置、図１２の縦形スピンドル装置において、前記転がり軸受の２個を、背面組み合せとして用いている。２個の転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ１は、ハウジング２４内で主軸２５の両端を回転自在に支持する。
図１２の縦形スピンドル装置では、吐出した潤滑油が重力によって下側に移動し、軸受外部に流出し易く、そのため、潤滑不良になる可能性があるが、前記（２）の構造を用いることで、軸受外部への潤滑油の流出を軽減できる。また、グリース溜り４の内部を複数の槽に分割することで、グリース溜り４全体として基油吐出の信頼性を向上できる。したがって、縦形スピンドル装置においても、安定した高速運転と長寿命化が達成できる。横形スピンドル装置についても、前記（２）の軸受内部からの潤滑油の流出防止を図る構造と、グリース溜り４の内部を複数の槽に分割する構造とを採用することで同様の効果を奏する。
前記各実施形態にかかる転がり軸受が工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受であっても良い。前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円すいころ軸受であっても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１…内輪
１ａ…軌道面
２…外輪
２ａ…軌道面
３…転動体
４…グリース溜り
５…保持器
６…非接触シール
７…基油吐出口
８…外輪蓋間座
９…グリース溜り形成部品
１０…仕切り板
１１…空間
１１ａ〜１１ｄ…槽
１２…通油溝
１３…グリース封入孔
１４…空気抜き孔
１７…軸受内挿入部
１９…内輪間座
１９ａ…螺旋溝
２５…主軸
【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有する転がり軸受において、
前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜りを設け、このグリース溜りは、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割し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、前記グリース溜りは、前記基油吐出口と前記内部の空間とを連通する通油溝を有し、前記グリース溜りの各槽に、基油吐出口と通油溝とをそれぞれ設けた転がり軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記グリース溜りを、樹脂材料またはマグネシウム合金により、射出成型または機械加工で形成した転がり軸受。
【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、前記グリース溜りの各槽に、グリースを封入するグリース封入孔と、空気抜き孔とをそれぞれ設けた転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記内輪を回転側軌道輪とし、内輪外径面に、軸受端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けた転がり軸受。
【請求項６】
請求項５において、前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けた転がり軸受。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な近接した斜面を設けた転がり軸受。
【請求項８】
請求項５において、前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けた転がり軸受。
【請求項９】
請求項５または請求項８において、前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けた転がり軸受。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記内輪を回転側軌道輪とし、この内輪に隣接して配置される内輪間座を設け、この内輪間座の外周面に、軸受外部から内部への空気流を起こす螺旋溝を設けた転がり軸受。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０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有し、この保持器は外輪内径面に案内されるものであり、この保持器の外径面の片側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けた転がり軸受。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０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有し、この保持器は内輪外径面または転動体に案内されるものであり、この保持器の外径面の両側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面をそれぞれ設けた転がり軸受。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２において、前記グリース溜りに、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けた転がり軸受。
【請求項１４】
請求項１２において、外輪内径面に、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けた転がり軸受。
【請求項１５】
請求項１０において、前記内輪間座は、内輪の軸方向位置を位置決めする転がり軸受。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれか１項において、前記外輪を固定側軌道輪とし、前記グリース溜りは、少なくとも外輪の内周面に嵌合する外輪蓋間座と、この外輪蓋間座と協働してグリースを溜める内部の空間を形成するグリース溜り形成部品とを有する転がり軸受。
【請求項１７】
請求項１６において、前記グリース溜り形成部品は、軸受内に向けて突出し外輪の軌道面近傍まで挿入される軸受内挿入部を有し、前記外輪蓋間座のうち軸受内に挿入される先端部の内周面と、前記軸受内挿入部のうち前記軌道面近傍の外周面との間に、前記基油吐出口を設けた転がり軸受。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記転がり軸受が工作機械主軸を支持するアンギュラ玉軸受である転がり軸受。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受である転がり軸受。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１０、請求項１５ないし請求項１７のいずれか１項において、前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円すいころ軸受である転がり軸受。
【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有する転がり軸受において、
前記内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪の周面に一部が嵌合して内部にグリースを溜めかつ内端にグリースの基油を滲み出させる基油吐出口を有する環状のグリース溜りを設け、このグリース溜りは、グリースを溜める内部の空間を複数の槽に分割し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、前記グリース溜りは、前記基油吐出口と前記内部の空間とを連通する通油溝を有し、前記グリース溜りの各槽に、基油吐出口と通油溝とをそれぞれ設けた転がり軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記グリース溜りを、樹脂材料またはマグネシウム合金により、射出成型または機械加工で形成した転がり軸受。
【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、前記グリース溜りの各槽に、グリースを封入するグリース封入孔と、空気抜き孔とをそれぞれ設けた転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記内輪を回転側軌道輪とし、内輪外径面に、軸受端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けた転がり軸受。
【請求項６】
請求項５において、前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けた転がり軸受。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な近接した斜面を設けた転がり軸受。
【請求項８】
請求項５において、前記グリース溜りに、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けた転がり軸受。
【請求項９】
請求項５または請求項８において、前記外輪に、前記内輪外径面に設けた斜面に対向する斜面を有する非接触シールを設けた転がり軸受。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記内輪を回転側軌道輪とし、この内輪に隣接して配置される内輪間座を設け、この内輪間座の外周面に、軸受外部から内部への空気流を起こす螺旋溝を設けた転がり軸受。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０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有し、この保持器は外輪内径面に案内されるものであり、この保持器の外径面の片側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面を設けた転がり軸受。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０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有し、この保持器は内輪外径面または転動体に案内されるものであり、この保持器の外径面の両側に、保持器端面側から中心に近づく程大径となる斜面をそれぞれ設けた転がり軸受。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２において、前記グリース溜りに、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けた転がり軸受。
【請求項１４】
請求項１２において、外輪内径面に、保持器の外径面に設けた斜面に対向し且つ同斜面に平行な斜面を設けた転がり軸受。
【請求項１５】
請求項１０において、前記内輪間座は、内輪の軸方向位置を位置決めする転がり軸受。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれか１項において、前記外輪を固定側軌道輪とし、前記グリース溜りは、少なくとも外輪の内周面に嵌合する外輪蓋間座と、この外輪蓋間座と協働してグリースを溜める内部の空間を形成するグリース溜り形成部品とを有する転がり軸受。
【請求項１７】
請求項１６において、前記グリース溜り形成部品は、軸受内に向けて突出し外輪の軌道面近傍まで挿入される軸受内挿入部を有し、前記外輪蓋間座のうち軸受内に挿入される先端部の内周面と、前記軸受内挿入部のうち前記軌道面近傍の外周面との間に、前記基油吐出口を設けた転がり軸受。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記転がり軸受が工作機械主軸を支持するアンギュラ玉軸受である転がり軸受。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受である転がり軸受。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１０、請求項１５ないし請求項１７のいずれか１項において、前記転がり軸受が工作機械主軸を支持する円すいころ軸受である転がり軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−６９４５６（Ｐ２０１１−６９４５６Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２４１３（Ｐ２００９−２２２４１３）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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