JP2002122149A

JP2002122149A - アンギュラ玉軸受およびこれを用いた工作機械

Info

Publication number: JP2002122149A
Application number: JP2000311374A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tako; 浩史多湖; Mamoru Mizutani; 守水谷
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】各種姿勢の配置においても、グリース潤滑に
おける転走部への安定した潤滑油供給が行えるようにす
る。また、高速回転時における保持器の挙動を安定さ
せ、温度上昇を低減させる。【解決手段】外輪２の内周面に、軌道溝２ａにつなが
るグリース貯留溝６，６を、軌道溝２ａの両側に形成す
る。このグリース貯留溝６は、外輪２の軌道溝２ａと玉
３との接触面が確保されるように設ける。保持器４を外
輪案内とする場合は、外輪２の保持器案内面８を軌道溝
２ａの両側に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、高速回
転する工作機械の主軸や繊維機械のワインダー等に使用
されるアンギュラ玉軸受、特にグリース潤滑に適したア
ンギュラ玉軸受、およびこれを用いた工作機械に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の主軸に用いられるアンギュラ
玉軸受では、図８に示すように、外輪５２に、軌道溝５
２ａの片側において、テーパ状のカンウタボア５５が形
成されている。このカンウタボア５５は、軸受内部の潤
滑油を排出する機能を有する。温度上昇を抑えるため、
潤滑油を軸受外部に排出しなければならないエアオイル
潤滑等の油潤滑を採用した場合に、このカウンタボア５
５が有利に働く。しかし、外輪５２のカンウタボア５５
は、グリース潤滑の場合に潤滑油の保油性が悪くなり、
潤滑不良が発生し、軸受の耐久面で不利になるといった
問題があった。これを解決するために、図９に示すよう
に、外輪５２に、軌道溝５２ａにつながるグリース貯留
溝５６を形成したアンギュラ玉軸受が開発された（特開
平１１−１０８０６８号）。グリース貯留溝５６は、軌
道溝５２ａと玉５３との接触面が得られるように設け
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、グリース貯留
溝５６が片側のみであるため、図１０に示すような立型
の主軸７０の支持に使用した場合、軸受の組み合わせに
よっては、グリース貯留溝５６が軌道溝５２ａに対して
重力方向の下側の配置となる。同図の例では、下側の軸
受６０におけるグリース貯留溝５６が軌道溝５２ａに対
して下側となる。このように、グリース貯留溝５６が下
側に配置された場合、グリース貯留溝５６内に溜まった
グリースが、熱や重力、振動により、軌道溝５２ａから
離れた位置に停留し易く、潤滑に十分寄与できない場合
がある。また、グリース潤滑において、軸受の耐久性を
向上させるためには、潤滑特性が重要であること、軌道
溝５２ａの近傍にグリース貯留溝５６を設けることが効
果的であることは、図９と共に示した従来出願に記載さ
れている通りであるが、グリース貯留溝５６を設ける
と、保持器５４が外輪案内である場合、次の課題が生じ
る。すなわち、外輪５２の内周面で保持器５４の挙動を
拘束するが、外輪案内の保持器５４の場合、グリース貯
留溝５６を設けると、外輪５２の保持器案内面が減少
し、高速回転時に保持器５４の挙動が安定しないという
課題が生じる。

【０００４】この発明の目的は、種々の姿勢や配置にお
いても、グリース潤滑における転走部への安定した潤滑
油供給が行えるアンギュラ玉軸受を提供することであ
る。この発明の他の目的は、高速回転時における保持器
の挙動を安定させ、温度上昇を低減させることである。
この発明のさらに他の目的は、主軸を支持する軸受につ
いて、安定したグリース潤滑が行える工作機械を提供す
ることである。この発明のさらに他の目的は、立型の主
軸においても、軸受の安定したグリース潤滑が行える工
作機械を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のアンギュラ玉
軸受は、内輪と外輪との間に、保持器に保持された玉を
介在させたアンギュラ玉軸受において、前記外輪の内周
面に、前記軌道溝につながるグリース貯留溝を前記軌道
溝の両側に形成したものである。前記グリース貯留溝
は、外輪の軌道溝と玉との接触面が確保されるように、
つまり接触楕円がグリース貯留溝によって削減されない
ように設ける。この構成によると、内輪の高速回転によ
って遠心力でグリースが外輪側へ移動し、外輪の軌道溝
を介してグリース貯留溝に貯留される。このグリース貯
留溝は軌道溝につながっているため、グリース貯留溝に
貯留されたグリースから、基油が再び軌道溝に供給さ
れ、潤滑油として繰り返し使用される。このとき、グリ
ース貯留溝は、軌道溝の両側に形成されているため、片
側のみにグリース貯留溝を形成したものに比べて潤滑特
性が向上する。特に、両側にグリース貯留溝があるた
め、立軸で使用する場合など、どのような軸受の組合せ
や配置姿勢においても、軌道溝に対して重力方向の上側
にいずれかのグリース貯留溝が位置する。そのため転走
部への安定した潤滑油供給が可能となり、耐久性が向上
する。

【０００６】前記保持器は、外輪の内周面に案内される
ものであっても良い。その場合、保持器を案内する外輪
の案内面は、前記軌道溝の両側に設けることが好まし
い。このように、軌道溝の両側に保持器の案内面を設
け、両側で保持器を案内可能とすることにより、高速運
転時においても、保持器の挙動が安定する。そのため保
持器の挙動による温度上昇が低減する。

【０００７】この発明の工作機械は、この発明における
上記のいずれかのアンギュラ玉軸受により主軸を支持し
たものである。そのため、主軸を支持する軸受の安定し
たグリース潤滑、耐久性の向上が得られる。また、上記
軸受が、両側に保持器の案内面を有するものである場合
は、主軸軸受の温度上昇の低下により、工作機械の加工
精度の向上が期待できる。この工作機械において、前記
主軸は立型であっても良い。このように立型とした場合
も、軌道溝の両側のいずれかのグリース貯留溝が軌道溝
の上側に位置し、転走部への安定した潤滑油供給が可能
となり、耐久性が向上する。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態を図面と共に
説明する。図１に示すように、このアンギュラ玉軸受１
０は、内輪１と外輪２との間に玉３を介在させたもので
ある。この軸受１０はグリース潤滑で使用される。玉３
は、保持器４によって、周方向に所定の間隔で転動自在
に保持されている。内輪１の外周面および外輪２の内周
面には、玉３との接触角が所定の角度となるように、軌
道溝１ａ，軌道溝２ａがそれぞれ設けられている。

【０００９】外輪２の内周面には、軌道溝２ａの両側
に、この軌道溝２ａにつながるグリース貯留溝６，６が
形成されている。これらグリース貯留溝６，６は、軌道
溝２ａと玉３との接触面が確保されるように、つまり接
触楕円が確保されるように設けられる。グリース貯留溝
６は、外輪内周面の全周に連続して形成し、また全周に
わたって軌道溝２ａとつながるように形成する。

【００１０】保持器４は、外輪２の内周面に案内される
ものとする。保持器４を案内する外輪２の内周面におけ
る案内面８となる部分は、軌道溝２ａの両側に設ける。
これら案内面８，８は、両側のグリース貯留溝６に沿う
部分で形成される。なお、案内面８は、必ずしも両側に
設けなくても良く、例えば図２に示すように軌道溝２ａ
の片方だけに案内面８を設けても良い。これにより、片
方のグリース貯留溝６の幅を広げることができる。

【００１１】内輪１の外周面には、軌道溝１ａの片側
に、つまり接触角の生じる方向と反対側部分に、外径が
外側へ次第に小径となるカウンタボア７が設けられてい
る。外輪２の内周面は、円筒面状とされ、カウンタボア
は設けられていない。軸受組立時において、このアンギ
ュラ玉軸受１０は、玉３が組付けられた外輪２を加熱す
ることによって膨張させ、カウンタボア７側から内輪１
を挿入することにより組付けることができる。そのた
め、特に外輪２にカウンタボアを設けなくても組立上の
問題は生じない。

【００１２】図３は、図１の実施形態のアンギュラ玉軸
受を用いた工作機械におけるスピンドル装置部分を示
す。この工作機械のスピンドル装置は、主軸１１を一対
のアンギュラ玉軸受１０，１０と別の転がり軸受１３で
支持している。一対のアンギュラ玉軸受１０，１０は、
主軸１１の前部を支持し、別の転がり軸受１３は主軸１
１の後部を支持する。両アンギュラ玉軸受１０，１０
は、互いに例えば背面向きに設置される。別の転がり軸
受１３には円筒ころ軸受等が用いられる。このスピンド
ル装置は、ビルトインモータ型のものであり、主軸１１
の外周に、モータ１４のロータ１５が設けられ、ロータ
１５と対応するステータ１６が、ハウジング１２の内周
に設けられている。ハウジング１２は、軸受冷却ジャケ
ット１７およびモータ冷却ジャケット１８を有してい
る。図３では、主軸１１が横向きとなる横型の工作機械
として示したが、同図の工作機械は、主軸１１の前端１
１ａを下向きとした立型のものとしても良い。

【００１３】図４は、主軸１１を立型とした工作機械の
主軸軸受部を示す。主軸１１は、上下に並べて配置した
複数のアンギュラ玉軸受１０，１０を介してハウジング
（図示せず）に支持される。これらのアンギュラ玉軸受
１０は、図１に示した軸受であり、互いに背面組み合わ
せに配置されている。両アンギュラ玉軸受１０，１０の
内輪１，１間および外輪２，２間には、内輪間座１９お
よび外輪間座２０が介在させてある。

【００１４】図１の実施形態にかかるアンギュラ玉軸受
１０は、図５に示すように、両端にシール９を設けても
良い。シール９は、非接触シールであり、外輪２の内周
面に設けられたシール取付溝に外周部を嵌合させてあ
る。同図は、図４に示す工作機械において、アンギュラ
玉軸受１０をシール付きにものに変えた例を示す。

【００１５】上記構成の作用を説明する。図１に示すア
ンギュラ玉軸受１０によると、外輪２の内周面に、外輪
２の軌道溝２ａと玉３のとの接触面が確保されるよう
に、軌道溝２ａにつながるグリース貯留溝６を軌道溝２
ａの両側に形成したため、従来の片側にグリース貯留溝
を形成したものに対して、潤滑特性が向上する。また、
外輪２の内周面における軌道溝２ａの両側に保持器案内
面８，８を有するため、高速回転時の保持器４の挙動が
安定し、保持器４の挙動による温度上昇が低減する。ま
た、図４に示すように、立型の主軸１１に一対のアンギ
ュラ玉軸受１０，１０を背面向きとし、または正面向き
として使用した場合にも、上下の両アンギュラ玉軸受１
０，１０において、軌道溝６に対して重力方向の上側に
いずれかのグリース貯留溝８が位置する。そのため転走
部への安定した潤滑油供給が可能となり、耐久性が向上
する。

【００１６】また、図５に示すように、アンギュラ玉軸
受１０の両端面にシール９を設けた場合は、グリースの
軸受外部への飛散を抑えることができ、更に耐久性を向
上させることができる。なお、複数のアンギュラ玉軸受
１０を隣接した組み合わせで使用する場合、合わせ面側
のシール９は省略しても、両側に設けた場合と同等の効
果が得られる。

【００１７】つぎに、各試験結果を説明する。まず、図
１の実施形態における両側にグリース貯留溝６をアンギ
ュラ玉軸受（実施形態）と、図９に示す片側のみにグ
リース貯留溝５６を有する従来のアンギュラ玉軸受（従
来例）とについて運転した。その結果を図６に示す。
この試験においては、１００００ｒｐｍ以下では、いず
れもほぼ同等の温度上昇を示すが、１００００ｒｐｍ以
上から徐々に温度差がつき始め、１５０００ｒｐｍでは
約３℃の温度差が確認された。なお、グリースには、イ
ソフレックスＮＢＵ１５（ＮＯＫクリューバー社製）を
用いた。

【００１８】立軸で使用した場合の各例の耐久試験結果
を図７に示す。この試験では、図１に示す両側にグリー
ス貯留溝６を設けた例（実施形態）、図５に示す両側
にグリース貯留溝６を設け、かつ両側にシール９を設け
た例（実施形態）、図８に示すグリース貯留溝を有し
ない例（従来例）、図９に示す片側のみにグリース貯
留溝５６を有する例（従来例）につき試験した。回転
速度は、１２０００ｒｐｍ、接触面圧は２．０Ｇｐａと
し、使用グリースはウレア系のものとした。同図からわ
かるように、グリース貯留溝のない従来軸受（従来例
）では、１２０時間運転した時点で、軌道の表面に潤
滑不良に伴う損傷が発生したのに対して、片側グリース
貯留溝付き（従来例）は４．２倍、両側グリース貯留
溝付き（実施形態）では７．６倍まで耐用時間を伸ば
すことができた。さらに、両側グリース貯留溝付きで、
両側にシール付きの例（実施形態）では、シール無し
に対して２．２倍、従来品に対しては約１７倍まで耐用
時間を伸ばすことができた。

【００１９】

【発明の効果】この発明のアンギュラ玉軸受は、外輪の
内周面に、外輪の軌道溝と玉との接触面が確保されるよ
うに、前記軌道溝につながるグリース貯留溝を前記軌道
溝の両側に形成したものであるため、グリース潤滑の潤
滑特性が向上し、種々の姿勢や配置においても、グリー
ス潤滑における転走部への安定した潤滑油供給が行え、
耐久性が向上する。上記保持器が外輪の内周面で案内さ
れるものである場合に、この保持器を案内する外輪の案
内面を軌道溝の両側に設けた場合は、高速回転時の保持
器の挙動が安定し、保持器の挙動による温度上昇が低減
する。この発明の工作機械は、この発明のアンギュラ玉
軸受により主軸を支持したものであるため、主軸支持軸
受の安定したグリース潤滑が行え、耐久性に優れたもの
となる。主軸が立型である場合も、軌道溝の両側のいず
れかのグリース貯留溝から転走部へ潤滑油供給が行え、
安定した潤滑が行える。また、主軸支持軸受として、保
持器を案内する外輪の案内面が前記軌道溝の両側にある
ものを使用した場合は、主軸軸受の温度上昇の低下によ
り、工作機械の加工精度の向上を期待することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるアンギュラ玉軸
受の部分断面図である。

【図２】この発明の他の実施形態にかかるアンギュラ玉
軸受の部分断面図である。

【図３】図１の実施形態にかかるアンギュラ玉軸受を使
用した主軸横型の工作機械の部分断面図である。

【図４】図１の実施形態にかかるアンギュラ玉軸受を使
用した主軸立型の工作機械の部分断面図である。

【図５】図４に示す主軸立型の工作機械において、軸受
をシール付きとした例の部分断面図である。

【図６】実施形態と片側グリース貯留溝付きの従来例と
の温度上昇測定試験の結果を示すグラフである。

【図７】この発明の各実施形態および各種従来例につい
ての耐久試験結果を示すグラフである。

【図８】従来例の部分断面図である。

【図９】他の従来例の部分断面図である。

【図１０】同従来例を立型主軸に用いた例の部分断面図
である。

【符号の説明】

１…内輪２…外輪２ａ…軌道溝３…玉４…保持器６…グリース貯留溝８…案内面９…シール１０…アンギュラ玉軸受１１…主軸１２…ハウジング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪と外輪との間に、保持器に保持され
た玉を介在させたアンギュラ玉軸受において、前記外輪
の内周面に、外輪の軌道溝と玉との接触面が確保される
ように、前記軌道溝につながるグリース貯留溝を前記軌
道溝の両側に形成したアンギュラ玉軸受。
【請求項２】前記保持器が、外輪の内周面に案内され
るものである請求項１記載のアンギュラ玉軸受。
【請求項３】前記保持器を案内する外輪の案内面が前
記軌道溝の両側にある請求項１または請求項２記載のア
ンギュラ玉軸受。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載のアンギュラ玉軸受により主軸を支持した工作機械。
【請求項５】前記主軸が立型である請求項４記載の工
作機械。