CN107921547A

CN107921547A - 组合滚珠轴承和主轴装置、以及机床

Info

Publication number: CN107921547A
Application number: CN201680046043.0A
Authority: CN
Inventors: 胜野美昭; 小栗翔郎; 小栗翔一郎
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2036-08-03
Also published as: JP6565454B2; JP2017030122A; CN107921547B; WO2017022798A1; EP3333436A1; TWI612229B; US20180238384A1; US10302128B2; EP3333436A4; EP3333436B1; TW201708725A

Abstract

主轴装置(M)的前侧轴承(40)由接触角的方向相同的2列角接触滚珠轴承(41、51、42、52)彼此背面组合而成。各角接触滚珠轴承(41、51、42、52)分别具有相等的内径尺寸，接触角的方向相同的各角接触滚珠轴承(41、51、42、52)彼此分别具有相等的外径尺寸，另一方面，接触角的方向不同的各角接触滚珠轴承(41、51、42、52)分别具有不同的外径尺寸。而且，至少在外径尺寸大的各角接触滚珠轴承(42、52)中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承(42)与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承(52)相比，滚珠径和接触角被设定得大。

Description

组合滚珠轴承和主轴装置、以及机床

技术领域

本发明涉及组合滚珠轴承和主轴装置、以及机床，更详细而言，涉及机床、一般产业机械所使用的内置马达型的高速旋转用主轴装置所使用的组合滚珠轴承、和包括该组合滚珠轴承的主轴装置、以及包括该主轴装置的一般机床或者复合加工机床。

背景技术

图7示出专利文献1所记载的内置马达型的主轴装置的构造。在图7中，将主轴头101的壳体分割为前部壳体102和后部壳体103，用螺栓104将两者接合。主轴105经由前侧轴承106、107被支承于前部壳体102，并且经由后侧轴承108、109和轴承壳110被支承于后部壳体103。另外，主轴105包括：内置马达的转子111；以及用于夹持工具的拉杆112等。

另外，作为其他主轴装置，公开了在前侧轴承中包括4个角接触滚珠轴承的构造(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-1010号公报

专利文献2：日本特开2004-263816号公报

发明内容

本发明欲解决的问题

顺便提及，专利文献2所记载的4个角接触滚珠轴承使用了相同的构成的轴承，但希望通过主轴刚性的增加带来高精度加工、轴承的疲劳寿命的增加、抗烧结性的提高，需要进一步的改善。另外，在主轴装置中，若由于主轴的碰撞而对刀具末端负载了负荷，则由于在刀具侧轴承上受到最多的负荷，因此，在滚珠与滚道面的接触部容易形成压痕，在耐冲击性方面也希望改善。

另外，在专利文献1所记载的主轴装置中，被称为末端线圈114的定子线圈的过渡部(日文：渡り部)在内置马达的定子113的轴向两端部突出。在图7的主轴装置中，内嵌有前侧轴承106、107的前部壳体102被形成于末端线圈114的轴向外侧，前后轴承106、107、108、109间的跨度大。因此，具有的问题是：主轴105的全长变长，整体尺寸增大。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够有助于通过主轴刚性的增加而带来高精度加工、轴承的疲劳寿命的增加、抗烧结性的提高和耐冲击性的提高的组合滚珠轴承和主轴装置、以及机床。

用于解决问题的方案

本发明的上述目的由下述的构成实现。

(1)一种组合滚珠轴承，具有在轴向排列而成的4列以上的角接触滚珠轴承，接触角的方向相同的2列以上的所述角接触滚珠轴承彼此进行背面组合，所述组合滚珠轴承的特征在于，

各所述角接触滚珠轴承分别具有相等的内径尺寸，

所述接触角的方向相同的各所述角接触滚珠轴承彼此分别具有相等的外径尺寸，另一方面，所述接触角的方向不同的各所述角接触滚珠轴承分别具有不同的外径尺寸，

至少在外径尺寸大的各所述角接触滚珠轴承中，位于轴向外侧的所述角接触滚珠轴承与位于轴向内侧的所述角接触滚珠轴承相比，滚珠径和接触角大。

(2)如(1)所述的组合滚珠轴承，其特征在于，

至少在所述外径尺寸大的各角接触滚珠轴承中，位于所述轴方向外侧的角接触滚珠轴承与位于所述轴方向内侧的角接触滚珠轴承相比，滚珠节圆径大。

(3)一种主轴装置，旋转轴借助前侧和后侧轴承被旋转自如地支承于壳体，并且所述旋转轴由内置马达旋转驱动，所述主轴装置的特征在于，

所述前侧轴承由(1)或(2)所述的组合滚珠轴承构成，所述外径尺寸小的各角接触滚珠轴承为靠近所述内置马达的马达侧轴承，所述外径尺寸大的各角接触滚珠轴承为相对于该马达侧轴承从所述内置马达远离的远离马达侧轴承。

(4)如(3)所述的主轴装置，其特征在于，

所述壳体具有：安装所述内置马达的定子的外筒壳体；被设置在该外筒壳体的前部，并将所述前侧轴承的外圈内嵌的前侧轴承壳体；以及被设置在所述外筒壳体的后部，并将所述后侧轴承的外圈内嵌、或者隔着轴承套筒进行支承的后侧轴承壳体，

所述前侧轴承壳体被形成为外周面具有大直径外周面和小直径外周面的带阶梯形状，

所述前侧轴承壳体的小直径外周面的至少一部分被以从径向观察与所述定子的末端线圈重叠的方式配置在所述定子的末端线圈的内侧，

所述马达侧轴承的至少1个在从径向观察与所述前侧轴承壳体的小直径外周面重叠的位置，被内嵌于所述前侧轴承壳体。

(5)如(4)所述的主轴装置，其特征在于，

所述马达侧轴承和所述远离马达侧轴承被付与固定位置预压，

所述马达侧轴承的外圈具有配合间隙地被内嵌于所述前侧轴承壳体。

(6)如(4)或(5)所述的主轴装置，其特征在于，

所述马达侧轴承的外圈具有轴向间隙地被相对于所述前侧轴承壳体在轴向定位。

(7)如(4)～(6)的任一项所述的主轴装置，其特征在于，

所述后侧轴承的外圈被内嵌于所述轴承套筒，并且所述轴承套筒被内嵌于所述后侧轴承壳体，

所述轴承套筒的至少一部分被以从径向观察与所述定子的末端线圈重叠的方式配置在所述定子的末端线圈的内侧。

(8)如(4)～(6)的任一项所述的主轴装置，其特征在于，

所述后侧轴承的外圈被内嵌于所述后侧轴承壳体，

所述后侧轴承壳体的至少一部分被以从径向观察与所述定子的末端线圈重叠的方式配置在所述定子的末端线圈的内侧。

(9)一种机床，其特征在于，

包括(3)～(8)的任一项所述的主轴装置。

(10)如(9)所述的机床，其特征在于，

所述主轴装置被搭载于倾斜机构或者转动机构。

发明效果

根据本发明的组合滚珠轴承，接触角的方向相同的2列以上的角接触滚珠轴承彼此背面组合，各角接触滚珠轴承分别具有相等的内径尺寸，接触角的方向相同的各角接触滚珠轴承彼此分别具有相等外径尺寸，另一方面，接触角的方向不同的各角接触滚珠轴承分别具有不同的外径尺寸。另外，至少在外径尺寸大的各角接触滚珠轴承中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承相比，滚珠径和接触角大。由此，通过将所述组合滚珠轴承适用于主轴装置，并将外径尺寸大的各角接触滚珠轴承配置在负载径向负荷、轴向负荷的负荷负载侧(例如在机床用主轴装置中负载切削负荷的刀具侧)，从而能够有助于通过主轴刚性(力矩刚性和轴向刚性)的增加而带来高精度加工、轴承的疲劳寿命的增加、抗烧结性的提高。并且，在主轴末端负载了负荷时，能够抑制负担最多负荷的轴向外侧的角接触滚珠轴承产生压痕，能够提高耐冲击性。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的主轴装置的剖视图。

图2是示出被适用为图1的前侧轴承的组合滚珠轴承的剖视图。

图3是图1的III部放大剖视图。

图4是图1的IV部放大剖视图。

图5是本发明的第2实施方式所涉及的主轴装置的剖视图。

图6是本发明的变形例所涉及的主轴装置的剖视图。

图7是示出以往的主轴装置的剖视图。

附图标记说明

M：主轴装置

10：外筒壳体

20：前侧轴承壳体

21：大直径外周面

22：小直径外周面

30：后侧轴承壳体

36：轴承套筒

40：前侧轴承(组合滚珠轴承)

41、51：马达侧轴承(角接触滚珠轴承)

42、52：远离马达侧轴承(角接触滚珠轴承)

60：后侧轴承

61：马达侧轴承

62：远离马达侧轴承

70：内置马达

71：定子

72：转子

73：末端线圈

80：旋转轴

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的各实施方式所涉及的组合滚珠轴承和主轴装置。

(第1实施方式)

如图1所示，本实施方式的主轴装置M是内置马达型，被组装在具有倾斜机构、转动机构的机床中而使用。主轴装置M的旋转轴80经由前侧和后侧轴承40、60旋转自如地被支承于壳体H，并且旋转轴80由内置马达70旋转驱动。

壳体H具有：被固定在未图示的机床的支架上的外筒壳体10；被设置在外筒壳体10的前部的前侧轴承壳体20；被设置在外筒壳体10的后部的后侧轴承壳体30；以及被配置在后侧轴承壳体30的内侧并能相对于后侧轴承壳体30在轴向相对移动的轴承套筒36。

如图2和图3所示，前侧轴承40具有被配置在前侧轴承壳体20与旋转轴80的前部之间的4列角接触滚珠轴承。即，前侧轴承40包括：接触角的方向相同的排列组合而成的，靠近内置马达的马达侧轴承41、51；以及接触角的方向相同的排列组合而成的，相对于该马达侧轴承41、51远离内置马达70的远离马达侧轴承42、52。马达侧轴承41、51和远离马达侧轴承42、52具有：被内嵌在前侧轴承壳体20中的外圈41a、51a、42a、52a；被外嵌在旋转轴80上的内圈41c、51c、42c、52c；以及在外圈41a、51a、42a、52a与内圈41c、51c、42c、52c之间分别具有接触角地滚动的作为滚动体的多个滚珠41b、51b、42b、52b，夹着外圈隔圈43、内圈隔圈45以背面组合在轴向排列。

此外，马达侧轴承41、51和远离马达侧轴承42、52也被称为角接触滚珠轴承41、51、42、52。

另外，对于外圈41a、51a、42a、52a，以下进行详细说明，在前侧轴承壳体20、与被固定在前侧轴承壳体20上的外圈压紧部件47之间，夹着外圈隔圈43、44在轴向被定位。并且，对于内圈41c、51c、42c、52c，通过将轴承固定螺母86向旋转轴80的台阶部80d紧固在被形成于旋转轴80的螺纹槽80a，从而夹着内圈隔圈45、46在轴向被固定，由此，对轴承41、51、42、52付与预压。

此外，轴承固定螺母86在后述的定子71的末端线圈73的内侧，被配置在前侧轴承壳体20的后端部与转子72(本实施方式中为转子套筒81)的前端部之间。另外，轴承固定螺母86所拧合的螺纹槽80a被形成于供前侧轴承40嵌合的旋转轴80的外周面，被形成为比供转子套筒81嵌合的外周面直径更大。另外，旋转轴80的刀具侧端部的外周面具有密封部80e，该密封部80e被形成为比供前侧轴承40嵌合的旋转轴80的外周面直径更大，另外，与外圈隔圈44一起形成迷宫密封构造。因此，旋转轴80被形成为外周面从刀具侧端部朝向后方间断地缩径。

另外，如图4所示，后侧轴承60也包括：被配置在轴承套筒36与旋转轴80的后部之间，并靠近内置马达的马达侧轴承61；以及相对于该马达侧轴承61远离内置马达70的远离马达侧轴承62。马达侧轴承61和远离马达侧轴承62是角接触滚珠轴承，具有：被内嵌在轴承套筒36中的外圈61a、62a；被外嵌在旋转轴80上的内圈61c、62c；在外圈61a、62a与内圈61c、62c之间分别具有接触角地滚动的作为滚动体的多个滚珠61b、62b，夹着外圈隔圈63、内圈隔圈64而背面组合。

另外，外圈61a、62a在轴承套筒36、与被固定在轴承套筒36上的外圈压紧部件65之间，夹着外圈隔圈63在轴向被定位。另外，对于内圈61c、62c，通过将轴承固定螺母87向旋转轴80的台阶部80f紧固在形成于旋转轴80的螺纹槽80b，从而夹着内圈隔圈66和速度传感器95的被检测部用环部件67在轴向被固定，由此，对轴承61、62付与预压。

返回图1，内置马达70具有：被配置在前侧轴承40与后侧轴承60之间的空间，隔着冷却筒11被固定在外筒壳体10的内周的定子71；以及与被设置在旋转轴80的外周的转子套筒81热压配合的转子72，在定子71的轴向两端部，定子线圈的末端线圈73作为近似环状的凸部突出。此外，转子套筒81热压配合接合在旋转轴80的外周上。

另外，在外筒壳体10的内周面形成有冷却用槽10a，通过内嵌有冷却筒11从而构成冷却路径。并且，通过还在互相嵌合的外筒壳体10的内周面、与前侧轴承壳体20的外周面之间，在前侧轴承壳体20的外周面形成冷却油槽20a，从而构成其他冷却路径。

在旋转轴80的内径部装入有：沿轴向延伸的拉杆93；被设置在拉杆93的末端侧，用于将未图示的工具托架固定在旋转轴80的锥形部80c的夹紧单元90；以及被设置在拉杆93和旋转轴80之间，将夹紧单元90向工具相反侧拉进的盘簧94。另外，在后侧轴承壳体30的后方安装有将被装入在旋转轴80的内径部的盘簧94压缩并将工具托架解除夹持的未图示的解除夹持单元。

此处，如图2所示，在前侧轴承40中，马达侧轴承41、51与远离马达侧轴承42、52分别具有相等的内径尺寸(d41＝d51＝d42＝d52)。另外，接触角的方向相同的马达侧轴承41、51彼此、及接触角的方向相同的远离马达侧轴承42、52彼此分别具有相等的外径尺寸(D41＝D51、D42＝D52)，另一方面，马达侧轴承41、51与远离马达侧轴承42、52具有分别不同的外径尺寸，具体而言，远离马达侧轴承42、52比马达侧轴承41、51的外径尺寸大(D42＝D52＞D41＝D51)。

另外，在外径尺寸大的远离马达侧轴承42、52中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42被设定为与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比滚珠径、接触角及滚珠节圆径都大(即，Da42＞Da52，α42＞α52、dm42＞dm52)。

另一方面，在外径尺寸小的马达侧轴承41、51中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承41和位于轴向内侧的角接触滚珠轴承51被设定为滚珠径、接触角和滚珠节圆径都互相相等(即，Da41＝Da52，α41＝α51、dm41＝dm51)。

即，通过将外径尺寸大的各角接触滚珠轴承42、52配置在负载切削负荷(径向负荷、轴向负荷)的刀具侧，从而能够通过主轴刚性(力矩刚性和轴向刚性)的增加而带来高精度加工、轴承的疲劳寿命的增加。

另一方面，在外径尺寸小的马达侧轴承41、51中，通过被配置在刀具相反侧，由于切削负荷的负载小，因此，不用担心轴承的耐久性、寿命下降，没有刚性上的问题。

另外，由于马达侧轴承41、51彼此、以及远离马达侧轴承42、52彼此分别具有相等的外径尺寸，从而能够抑制加工费用、组装费用的增加。假设，在使马达侧轴承41、51、远离马达侧轴承42、52的外径尺寸不同的情况下，嵌合的管理部位为2个部位或者4个部位，加工工时增加，会导致加工费用、组装费用的增加。并且，在使远离马达侧轴承42、52的外径尺寸不同的情况下，外圈42a、52a的轴向定位(确保适当的外圈轴方向压紧量)变得困难。

另外，在马达侧轴承41、51中，外径尺寸越小滚珠节圆径也越小，容易由于转子72的发热而受到热负载的马达侧轴承41、51的dmn(dm：滚珠节圆径与n：转速(min^-1)之积)值能够减小，能够防止在高速旋转时容易产生的马达侧轴承41、51的烧结。

另外，在外径尺寸大的各角接触滚珠轴承42、52中，通过将位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比，滚珠径设定得大(Da42＞Da52)，从而在刀具末端负载了负荷时，负担最多负荷的轴向外侧的角接触滚珠轴承42的极限负荷(在滚珠与滚道面的接触部产生压痕的最低的负荷)增大，能够抑制压痕的产生，能够提高耐冲击性。

并且，在角接触滚珠轴承42中，通过增大滚珠径Da42，从而滚动摩擦所导致的发热会某种程度增大，但通过位于轴向外侧，从而容易将轴承自身的滚动摩擦所导致的发热的量释放到外部，由于轴承的滚动摩擦所导致的发热而烧结的可能性低。因此，即使增大滚珠径而位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42的滚动摩擦所导致的发热某种程度上增大，也能够没有问题地使用。

另外，由于位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比，接触角被设定得大(α42＞α52)，因此，能够提高组合滚珠轴承和主轴装置的轴向刚性。

主轴系统的径向刚性除了轴承的刚性以外还受旋转轴的弯曲刚性影响，但轴向刚性大致是由轴承的刚性决定的。一般若增大接触角，则旋转滑动(日文：スピン滑り)、陀螺滑动(日文：ジャイロ滑り)等滑动会增大，轴承的发热量会增大。在轴向外侧的角接触滚珠轴承42中，能够某种程度上容许发热量的增加，但在轴向内侧的角接触滚珠轴承52中，不能容许发热量的增加。因此，减小轴向内侧的角接触滚珠轴承52的接触角。

另外，由于位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比，滚珠节圆径被设定得大(dm42＞dm52)，因此，能够延长力矩长度，能够提高组合滚珠轴承和主轴装置的力矩刚性。

另一方面，作为增大滚珠节圆直径而导致的缺点，可以例举轴承旋转时的dmn值增大，轴承的滚动摩擦所导致的发热增大。然而，如上所述，在轴向外侧的角接触滚珠轴承42中，即使轴承的发热增大，也能够没有问题地使用，但在轴向内侧的角接触滚珠轴承52中，必须避免发热量的增大。因此，减小了轴向内侧的角接触滚珠轴承52的滚珠节圆径dm52。

此外，在本实施方式中，外径尺寸大的远离马达侧轴承42、52；与外径尺寸小的马达侧轴承41、51之间的滚珠径、接触角和滚珠节圆径的关系被设定为Da42＞Da52＞Da41＝Da51，α42＞α52≥α41＝α51，dm42＞dm52＞dm41＝dm51。

另外，如图3所示，在本实施方式中，前侧轴承壳体20被形成为带阶梯形状，具有：外周面与外筒壳体10的内周面嵌合的大直径外周面21；以及比该大直径外周面21直径更小的小直径外周面22。另外，前侧轴承壳体20的小直径外周面22的至少一部分被配置在定子71的末端线圈73的内侧，使得从径向观察与定子71的末端线圈73重叠。

另外，在前侧轴承40中，在组合滚珠轴承中成为轴向外侧的马达侧轴承41在从径向观察与前侧轴承壳体20的小直径外周面22重叠的位置，内嵌在前侧轴承壳体20中。前侧轴承壳体20的内周面由内嵌有马达侧轴承41、51的小直径内周面23、和内嵌有远离马达侧轴承42、52的大直径内周面24，形成为带阶梯形状。另外，在本实施方式中，马达侧轴承41被配置在定子71的末端线圈73的内侧，使得从径向观察时与定子71的末端线圈73重叠。

远离马达侧轴承42、52的外圈外径与前侧轴承壳体20的内径的配合间隙L1，比马达侧轴承41、51的外圈外径与前侧轴承壳体20的内径的配合间隙L2小(L1＜L2)。

即，远离马达侧轴承42、52的外圈外径与前侧轴承壳体20的内径的配合间隙L1以直径间隙计，为0μm～20μm左右，更优选为0μm～10μm左右。

另一方面，马达侧轴承41、51的外圈外径与前侧轴承壳体20的内径的配合间隙L2以直径间隙计，为10μm～5mm左右的间隙(＝ΔR)左右。

通过增大马达侧轴承41、51的外圈外径与前侧轴承壳体20的内径的配合间隙L2(＝ΔR)，从而在高速旋转中，由于因离心力、内外圈温差而产生的内部预压的增加，外圈41a、51a会在该间隙部分膨胀。该外圈41a、51a的膨胀作用在预压释放的方向进行作用，具有减轻作为前侧轴承40整体的预压增加的效果。因此，不仅能够防止马达侧轴承41、51，而且能够防止前侧轴承40整体的烧结。

此外，若嵌合的间隙L2超过5mm，则在轴承内径为φ100mm以下(标准的主轴尺寸)的轴承的情况下，不能确保对远离马达侧轴承42、52的外圈42a、52a进行固定的肩部平面。

另一方面，若配合间隙L2小于10μm，则在外圈41a、51a膨胀时，该间隙部分会消失，预压减轻效果不足。此外，配合间隙L2实用地优选的是10～200μm左右。

另外，在本实施方式中，远离马达侧轴承42、52的外圈42a、52a在轴向如下这样定位：一端侧夹着外圈隔圈43被接触固定(或者也可以被直接接触固定)在前侧轴承壳体20的肩部25，另一端侧夹着外圈隔圈44由外圈压紧部件47固定。

另一方面，马达侧轴承41、51的外圈41a、51a被如下这样配置：一端部夹着外圈隔圈43被固定在远离马达侧轴承42、52上(或者也可以被直接接触固定在远离马达侧轴承42、52上)，另一端部在与前侧轴承壳体20的另一肩部26之间设置有轴向间隙(ΔA)。轴向间隙ΔA只要ΔA＞0即可，对数值没有特别限定。

在该情况下，与前侧轴承壳体20的肩部25接触的外圈隔圈43使两端部的缺口部分的内径尺寸不同，马达侧端部为了与外圈41a、51a抵接而被形成为与远离马达侧端部相比直径小。

特别是在精密主轴的情况下，为了抑制外圈41a、51a、42a、52a紧固时的应变变形，按压量的精度管理需要抑制为几μm～十几μm的偏差，将外径尺寸不同的4个轴承41、51、42、52同时以适当的按压量分别固定在肩部25、26是非常困难的。

另一方面，如本实施方式这样，如果设置有轴向间隙(ΔA)，即考虑轴承41、51的外圈单体宽度和小直径内周面23的宽度的各单体元件的加工误差，而以使得ΔA＞0的方式加工设定轴承41、51的外圈单体宽度和小直径内周面23的宽度的尺寸，那么就不需要主轴组装时的后加工、微调。在确认了大直径内周面24的宽度与轴承42、52的外圈单体宽度、外圈隔圈43、44的尺寸差后，仅调整外圈压紧部件47的宽度，就能够进行前侧轴承40的轴向的固定(与日常实施的主轴装入作业同样)。

假设与本发明不同，在想要将轴承41、51也同时以与前侧轴承40相同的按压量紧固的情况下，需要进一步相对于轴承41、51的外圈单体宽度，进行小直径内周面23的宽度(肩部25、26间的距离)的几μm级别的调整，由于加工部位是孔的深处部，因此微调加工极其困难。此外，如本实施方式所示，在轴承41、51之间配置有隔圈43、45的情况下，需要进行包含了外圈隔圈43在内的调整，会更麻烦。

此外，通常，由于成为固定侧轴承的前侧轴承40为了确保刚性和旋转精度而被负载固定位置预压，因此，马达侧轴承41、51的外圈41a、51a由于预压而与外圈隔圈43紧贴嵌合。因此，如果远离马达侧轴承42、52如图2所示被固定，那么即使有上述间隙(ΔR和ΔA)，马达侧轴承41、51的外圈41a、51a在旋转中也不会与内圈41c、51c一起旋转。

另外，即使是本构成，也是由于由尺寸较大而负载容量较大的远离马达侧轴承42、52来负载在加工中负载在主轴上的径向负荷，因此，也不会有障碍。

如上所述，构成本实施方式的组合滚珠轴承前侧轴承40是接触角的方向相同的2列角接触滚珠轴承41、51、42、52彼此背面组合而成，各角接触滚珠轴承41、51、42、52分别具有相等的内径尺寸，接触角的方向相同的各角接触滚珠轴承41、51、42、52彼此分别具有相等的外径尺寸，另一方面，接触角的方向不同的各角接触滚珠轴承41、51、42、52分别具有不同的外径尺寸。而且，在外径尺寸大的各角接触滚珠轴承42、52中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比，滚珠径和接触角被设定得大。由此，通过将上述组合滚珠轴承适用于主轴装置，将外径尺寸大的各角接触滚珠轴承42、52配置在负载切削负荷(径向负荷、轴向负荷)的刀具侧，从而能够有助于通过主轴刚性(力矩刚性和轴向刚性)的增加而带来高精度加工、轴承的疲劳寿命的增加、抗烧结性的提高。另外，在刀具末端负载了负荷时，能够抑制负担最多负荷的轴向外侧的角接触滚珠轴承产生压痕，能够提高耐冲击性。

另外，在外径尺寸大的各角接触滚珠轴承42、52中，由于位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比，滚珠节圆径被设定得大，因此，能够提高组合滚珠轴承和主轴装置的力矩刚性。

另外，在本实施方式的构成的主轴装置M中，前侧轴承壳体20被形成为外周面具有大直径外周面21和小直径外周面22的带阶梯形状，前侧轴承壳体20的小直径外周面22的至少一部分被以从径向观察与定子71的末端线圈73重叠的方式配置在定子71的末端线圈73的内侧，前侧轴承40包括：靠近内置马达的马达侧轴承41、51；以及相对于该马达侧轴承41、51远离内置马达70的远离马达侧轴承42、52。而且，在组合滚珠轴承中轴向外侧的马达侧轴承41在从径向观察与前侧轴承壳体20的小直径外周面22重叠的位置，被内嵌在前侧轴承壳体20中。

由此，能够将外径小的马达侧轴承41配置在末端线圈73内，实现主轴的短尺寸化，能够有助于旋转轴80的全长缩短，由此，能够实现主轴装置M的轴向尺寸的紧凑化和轻量化。

另外，由于旋转轴80的前后轴承40、60间跨度的减小，能够提高旋转轴80的固有频率，能够使最高转速为更高速，动态刚性提高，从而还能够将振动抑制得小。另外，由于旋转部的惯量减小，也能够期待急加速性的提高和电力减小所带来的节能效果。另外，在搭载在倾斜机构、转动机构中的情况下，由于主轴装置M的紧凑化和轻量化，倾斜机构、转动机构的构造也能实现紧凑化。

另外，在本实施方式中，由于轴承套筒36具有被以从径向观察与定子71的末端线圈73重叠的方式配置在定子71的末端线圈73的内侧的圆筒部37，因此，能够进一步缩短旋转轴80的全长。并且，由于后侧轴承60的马达侧轴承61被配置在定子71的末端线圈73的内侧，因此，能够更有效地缩短旋转轴80的全长。

此外，在上述实施方式中，在外径尺寸大的远离马达侧轴承42、52中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比，滚珠径、接触角和滚珠节圆径都被设定得大，但本发明中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承42与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承52相比，至少滚珠径和接触角被设定得大即可。

另外，在外径尺寸小的马达侧轴承41、51中，位于轴向外侧的角接触滚珠轴承41和位于轴向内侧的角接触滚珠轴承51在滚珠径、接触角和滚珠节圆径方面都被设定得互相相等，但本发明不限于此，也可以是，位于组合滚珠轴承的轴向外侧的角接触滚珠轴承41与位于轴向内侧的角接触滚珠轴承51相比，滚珠径、接触角和滚珠节圆径的至少1个被设定得大即可。

(第2实施方式)

接下来，基于图5，详细说明本发明的第2实施方式所涉及的主轴装置。此外，对于与第1实施方式相同或者等同的部分标注相同的附图标记，将说明省略或简化。

在第1实施方式中，作为后侧轴承60，使用了组合角接触滚珠轴承，但在本实施方式中，如图5所示，作为后侧轴承60，使用单列圆柱滚子轴承68。

因此，圆柱滚子轴承68的外圈68a被直接内嵌在后侧轴承壳体30中，由被固定在后侧轴承壳体30上的外圈压紧部件65在轴向固定。另外，对于圆柱滚子轴承68的内圈68c，通过将其外嵌在旋转轴80上，并在螺纹槽80b上紧固轴承固定螺母87，从而夹着内圈隔圈69、被检测部用环部件67在轴向被固定。在外圈68a与内圈68c之间配置有多个圆柱滚子68b。

后侧轴承壳体30具有被以从径向观察与定子71的末端线圈73重叠的方式配置在定子71的末端线圈73的内侧的圆筒部31。因此，通过使用单列圆柱滚子轴承68，从而与第1实施方式的主轴装置相比，能够实现更短尺寸化。

另外，通过如本实施方式这样，使圆柱滚子轴承68的至少一部分从径向观察与末端线圈73重叠，从而能够进一步实现短尺寸化。其他构成和作用与第1实施方式相同。

此外，本发明不限于上述的实施方式，能够进行适当变形、改良等。

例如，在本实施方式中，在4列背面组合角接触滚珠轴承的各角接触滚珠轴承间配置有内圈隔圈和外圈隔圈，但也可以去除各内圈隔圈和外圈隔圈，实现更短尺寸化。

另外，关于后侧轴承，在适用2列以上的组合角接触滚珠轴承的情况下，与前侧轴承同样，也可以设为远离马达侧轴承外圈外径＞马达侧轴承外圈外径等与前侧轴承同样的构成。

并且，在上述实施方式中，后侧轴承壳体、轴承套筒的至少一部分被以从径向观察与定子的末端线圈重叠的方式配置在定子的末端线圈的内侧，实现了短尺寸化。然而，本发明的主轴装置只要构成上述实施方式的组合滚珠轴承即可，不限于此，例如也可以是如下构成：如图6所示的变形例那样，后侧轴承壳体30不被配置在定子71的末端线圈73的内侧。

另外，在上述实施方式中，作为组合滚珠轴承，说明了将作为主轴装置的前侧轴承而适用的4列角接触滚珠轴承，但本发明的组合滚珠轴承不限于此，只要是具有在轴方向排列而成的4列以上的角接触滚珠轴承，且接触角的方向相同的2列以上的角接触滚珠轴承彼此被设为背面组合而成的组合滚珠轴承即可。

此外，本发明的组合滚珠轴承不限于本实施方式的壳体的形状，能够适用于旋转轴由内置马达旋转驱动的任意的内置马达型的主轴装置。即，使用了该组合滚珠轴承的本发明的主轴装置只要是将外径尺寸小的各角接触滚珠轴承作为靠近内置马达的马达侧轴承，并将外径尺寸大的各角接触滚珠轴承作为相对于该马达侧轴承远离内置马达的远离马达侧轴承的主轴装置即可。

本申请基于2015年8月5日申请的日本专利申请特愿2015-155270，其内容作为参照并入本文。

Claims

1.一种组合滚珠轴承，具有在轴向排列而成的4列以上的角接触滚珠轴承，接触角的方向相同的2列以上的所述角接触滚珠轴承彼此进行背面组合，所述组合滚珠轴承的特征在于，

各所述角接触滚珠轴承分别具有相等的内径尺寸，

2.如权利要求1所述的组合滚珠轴承，其特征在于，

3.一种主轴装置，旋转轴借助前侧和后侧轴承被旋转自如地支承于壳体，并且所述旋转轴由内置马达旋转驱动，所述主轴装置的特征在于，

所述前侧轴承由权利要求1或2所述的组合滚珠轴承构成，所述外径尺寸小的各角接触滚珠轴承为靠近所述内置马达的马达侧轴承，所述外径尺寸大的各角接触滚珠轴承为相对于该马达侧轴承从所述内置马达远离的远离马达侧轴承。

4.如权利要求3所述的主轴装置，其特征在于，

5.如权利要求4所述的主轴装置，其特征在于，

6.如权利要求4或5所述的主轴装置，其特征在于，

7.如权利要求4～6的任一项所述的主轴装置，其特征在于，

8.如权利要求4～6的任一项所述的主轴装置，其特征在于，

所述后侧轴承的外圈被内嵌于所述后侧轴承壳体，

9.一种机床，其特征在于，

包括权利要求3～8的任一项所述的主轴装置。

10.如权利要求9所述的机床，其特征在于，

所述主轴装置被搭载于倾斜机构或者转动机构。