JP2009216244A

JP2009216244A - 主軸装置用軸受

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Publication number: JP2009216244A
Application number: JP2009017772A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Katsuno; 美昭勝野; Mitsuho Aoki; 満穂青木; Naoki Matsuyama; 直樹松山; Kenta Kenmochi; 健太剱持
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP5212142B2

Abstract

【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の外輪７１には、その内周面の軸方向縁部７１ｄから径方向に切欠かれた排油溝７１ｅが形成されており、排油溝７１ｅ内には、負圧発生装置１０３からの吸引力によって、負圧が作用する。
【選択図】図５

Description

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。

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。

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。

例えば、オイルエア潤滑やオイルミスト潤滑では、図１４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。）。

実開昭６３−１３９３２４号公報（第３図）

ところで、特許文献１に記載の工作機械用主軸装置では、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。

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、潤滑油過多や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。

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、
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、
前記外輪には、その内周面の軸方向縁部から軸方向或いは径方向に切欠かれた排油溝が形成されており、
該排油溝内には、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。
（２）前記外輪には、径方向に貫通する排油穴が形成され、
前記排油溝は、前記排油穴と連通するように軸方向に切欠かれることを特徴とする（１）に記載の主軸装置用軸受。

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溝内には、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、特に、外輪間座等の隣接する部材との軸方向縁部における、余分な潤滑油を排油溝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溝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。

また、排油溝は、外輪の内周面の軸方向縁部から軸方向或いは径方向に切欠かれているので、外輪間座等の隣接する部材との軸方向縁部に溜まった余分な潤滑油を排油溝を介して速やかに排出することができる。

さらに、排油溝は、径方向に貫通する排油穴と連通するように軸方向に切欠かれているので、排油穴と連通するハウジングの排油通路と別途、排油通路を設ける必要がなく、ハウジングの加工作業を軽減することができる。

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。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。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。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。主軸装置の前側軸受の拡大断面図である。（ａ）は、図５の前側軸受の外輪の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のVI部拡大図である。（ａ）は、主軸装置の後側軸受の拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の排油溝を径方向から見た要部拡大図である。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。（ａ）は、図８の前側軸受の外輪の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のIX部拡大図である。給油通路と排油通路の変形例を示す主軸装置の断面図である。本考案品と従来品での、軸受回転数と軸受外輪温度上昇との関係を示す。スピンドルの旋回状態を説明するための図である。４０，０００ｍｉｎ^−１運転時にスピンドルを旋回させた場合の外輪温度を示すグラフである。従来の主軸装置における断面図である。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ころ案内の保持器８４と、を有する円筒ころ軸受である。

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及び鍔付き外輪間座５１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。

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によって外輪間座５２を介して後蓋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。

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。

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。

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。

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油通路（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。

具体的に、図５及び図６に示すように、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断面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断面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が周方向に少なくとも一本（本実施形態では、１本）形成されている。

また、外輪７１の内周面には、排油穴７１ｂが開口する軸方向位置に環状の集油溝７１ｃが周方向に亘って形成される。なお、排油穴７１ｂは、外輪７１の外輪軌道面７１ａの近傍に開口することが好ましく、排油穴７１ｂと連通する集油溝７１ｃが、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、直接集油溝７１ｃに導かれるメリットがある。ただし、集油溝７１ｃ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。

さらに、外輪７１には、その内周面の軸方向縁部７１ｄから径方向に切欠かれた排油溝７１ｅが周方向に少なくとも一本（本実施形態では、１本）形成されている。そして、外輪７１と隣接して配置された外輪間座５１の鍔５１ａ側の軸方向端面と排油溝７１ｅとで排油用の孔を構成する。

また、外輪７１と対向する外筒２９の内周面には、排油穴７１ｂの外周側開口と排油溝７１ｅの両方に連通する環状溝１０４が形成されている。このため、負圧発生装置１０３によって吸引されながら、潤滑油は、集油溝１７２ｂによって集められ、排油穴７１ｂへと送られた後、環状溝１０４、排油穴２９ａを介して排油通路１０１から外部へと排出される一方、鍔付き外輪間座５１に仕切られて外輪７１の軸方向縁部７１ｄに溜まった潤滑油も、排油溝７１ｅから、環状溝１０４、排油穴２９ａを介して排油通路１０１から外部へと排出される。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。

また、図７に示すように、後側軸受８０も、前側軸受６０，７０と同様、潤滑油が給油される側と反対側の外輪８１の内周面の軸方向縁部８１ｄから径方向に切欠かれた円弧状の排油溝８１ｅが周方向に少なくとも一本（本実施形態では、１本）形成されている。

外輪８１の外周面には、排油溝８１ｅが開口する環状の周方向溝８５が形成されており、周方向溝８５は、排油溝８１ｅと、後蓋３４に形成された排油通路１０２の排油穴３４ａとを連通する。

さらに、外輪８１に隣接する外輪間座５２の軸方向端面にも、排油溝８１ｅと対向する位置に径方向に切欠かれた円弧状の排油溝５２ａが形成されている。そして、図７（ｂ）に示すように、この排油溝５２ａは、外輪８１の排油溝８１ｅと共に排油穴３４ａより径の小さい排油用の穴を構成する。

また、外輪間座５２の外周面にも、排油溝５２ａが開口する軸方向位置に周方向溝５２ｂが形成されており、この周方向溝５２ｂも、排油溝５２ａと後蓋３４に形成された排油通路１０２の排油穴３４ａとを連通する。

なお、保持器８４は、本実施形態のようにころ案内方式であってもよく、或いは、外輪案内方式であってもよい。また、外輪案内方式の場合には、保持器８４は、片側の外周面だけで案内されるように形成されてもよい。

さらに、アンギュラ玉軸受において、潤滑油の給油方向は、背面側からでなく、正面側からであってもよい。また、円筒ころ軸受においても、潤滑油の給油方向は、いずれの軸方向からであってもよい。さらに、各軸受の給油は、外輪に形成される給油穴から行われても良い。なお、好ましくは、給油の位置を転動体に対して排油の位置と反対側とする方が、給油から排油へという潤滑油の流れができ、より確実に潤滑点への給油が可能となる。

従って、各軸受６０，７０，８０を潤滑した、排油穴７１ｂや排油溝７１ｅ，８１ｅ，５２ａの潤滑油が、環状溝１０４や周方向溝８５，５２ｂと、各排油通路１００，１０１，１０２とを介して、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や排油溝７１ｅ，８１ｅ，５２ａ内には、負圧が作用し、排油穴７１ｂや排油溝７１ｅ，８１ｅ，５２ａ内の潤滑油が強制的に吸引される。また、外輪６１，７１，８１の内周面のうち、各外輪軌道面７１ａ，８１ｃの近傍や軸方向縁部７１ｄ，８１ｄ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や排油溝７１ｅ，８１ｅ，５２ａへと導かれる。

これにより、各軸受６０，７０の外輪軌道面７１ａの近傍に設けられた排油穴７１ｂから余分な潤滑油を速やかに排出することができる。また、各軸受６０，７０，８０において、外輪間座５１，５２と隣接する軸方向縁部に溜まった余分な潤滑油も排油溝７１ｅ，８１ｅ，５２ａを介して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や排油溝７１ｅ，８１ｅ，５２ａに存在する潤滑油が外輪軌道面７１ａ，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。

また、外輪６１，７１，８１の外周面には、排油穴７１ｂや排油溝７１ｅ，８１ｅ，５２ａとハウジングＨの排油通路１００，１０１，１０２とを連通する環状溝１０４や周方向溝８５，５２ｂ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。

また、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７１ｃが周方向に亘って形成されているので、外輪７１の内周面に付着する、軸受７０を潤滑した潤滑油が集油溝７１ｃに集められ、さらに、集油溝７１ｃ内の潤滑油が、負圧発生装置１０３の吸引力によって、排油穴７１ｂへと速やかに排出される。これにより、排油性をより向上することができ、潤滑油過多や異常発熱をさらに抑制することができる。

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。

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，８１ｃ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，８１ｃに戻って異常発熱の原因となる。しかし、この滞留油を排油溝７１ｅ，８１ｅから吸引することによって、回転状態における滞留油をなくす効果がある。また、集油溝７１ｃに連通する排油穴７１ｂから吸引することにより、外輪軌道面７１ａへの潤滑油の戻りを防ぐ効果がある。

また、本実施形態では、排油通路１００，１０１，１０２は、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。

（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８及び図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。

図８及び図９に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１７０では、外輪１７１は、第１実施形態と同様、排油穴７１ｂと環状の集油溝７１ｃが形成されている。また、外輪７１の外周面には、外筒２９に環状溝１０４を設ける代わりに、排油穴７１ｂが開口する環状の周方向溝１７５が形成されており、周方向溝１７５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。

さらに、外輪１７１の内周面には、周方向において排油穴７１ｂと対応する位置に、その軸方向縁部７１ｄから集油溝７１ｃまで軸方向に切欠かれた排油溝１７１ｅが形成されている。

これにより、軸受７０の外輪軌道面７１ａの近傍に設けられた排油穴７１ｂから外輪軌道面７１ａの近傍に付着した余分な潤滑油を速やかに排出できると共に、外輪間座５１と隣接する軸方向縁部に溜まった余分な潤滑油も排油溝１７１ｅを介して排油穴７１ｂから速やかに排出することができる。

さらに、本実施形態では、外輪１７１の内周面を回転移動しながら滞留する余分な潤滑油を、排油溝１７１ｅによりこの回転移動を制限し、効果的に吸引するという効果がある。

さらに、排油溝１７１ｅは、排油穴７１ｂと連通するように形成されているので、排油穴７１ｂと連通するハウジングＨの排油通路１０１と別途、排油通路を設ける必要がなく、ハウジングの加工作業を軽減することができる。
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。なお、前側軸受６０も、前側軸受１７０と背面組み合わせで配置される、前側軸受１７０と同一の構成であるので、上記効果を奏することができる。

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。

さらに、図１０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。

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２２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。

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。

ここで、第１実施形態（図５の前側軸受、及び図７の後側軸受）に示す本考案の主軸装置（本考案品）と、従来の主軸装置（従来品）を用いて、運転時の軸受の温度上昇を測定した。以下、試験条件について列挙する。

＜試験条件＞
（１）主軸軸受形式：アンギュラ玉軸受
（２）軸受主要寸法：軸受内径５０ｍｍ、軸受外径８０ｍｍ
（３）試験時のスピンドル回転数：最高４０，０００ｍｉｎ^−１（軸受ｄｍ・Ｎ値：２．６×１０^６）
（４）潤滑方法：オイルエア潤滑
（５）排油方法
・本考案品：排油孔からの吸引あり（負圧吸引あり）
・従来品：排油孔からの吸引なし（重力による排出のみ：大気圧条件）

図１１は、本考案品と従来品での、軸受回転数と軸受外輪温度上昇との関係を示す。図１１からわかるように、従来品に対して本考案品は、軸受外輪の温度上昇値が回転数上昇に伴い低く推移しており、特に、２０，０００ｍｉｎ^−１以上の高速回転において、約３
〜４℃前後低くなっている。

これは、排油孔からの吸引により重力の影響を受けず、軸受に供給された潤滑油が軸受内部に停滞することなく、スムーズに排出されていることによるものである。高速運転状態において、油の軸受内部での滞油が続くと、攪拌抵抗による昇温が急激に生じる場合があり、発熱の際の潤滑油の粘度低下によりころがり接触部の油膜厚が薄くなり金属接触から瞬時に焼付きが発生する。本考案品は、高速スピンドルや旋回型のスピンドルの構造において、これらの焼付きリスクを大幅に低減することが可能となる。

次に、高速回転時にスピンドルを旋回させて、排油孔からの吸引効果の確認を行った。図１２に示すように、スピンドル水平状態（回転軸芯が水平：位相を０°とする。）で、４０，０００ｍｉｎ^−１で連続運転（３０分）している状態から、旋回サイクルをスタートした。即ち、垂直状態：スピンドル工具取付面が下方（位相９０°）、さらに、水平状態（位相１８０°）へ旋回させ、その後、垂直状態（位相９０°）を経て、スタート時の水平状態（位相０°）へ戻る首振り旋回サイクル（１サイクル約２０秒）を行った。なお、その他の試験条件は上記のものと同じである。

図１３に示すように、従来品では、首振り前の状態での温度上昇も本考案品に対して約５℃高い。また、従来品では、首振り旋回サイクル開始後、約１時間の間に３℃前後外輪温度が変化しているが、本考案品では、ほとんど温度が変化しないことが確認できた。これは、本考案品では、旋回時における内部潤滑油の排出むらが発生していないことが理由と考えられる。

本考案品は、従来品に比べて温度上昇が５℃程度低く、さらに旋回サイクル運転時の温度のばらつきが少ないことから、スピンドルの熱変位を抑制し加工精度の向上を図ることが可能である。
また、潤滑油が軸受内部から速やかに排出されるので、高速運転時に潤滑油の軸受内部停滞による攪拌抵抗から異常発熱が生じて焼付きに至るリスクを軽減することができる。
その結果、安定した高速回転でのスピンドル首振り運転による加工が可能となる。

１門形マシニングセンタ（複合加工工作機械）
２０主軸装置
２２回転軸
３０ロータ
３２ステータ
５１，５２外輪間座
６０，７０，１７０前側軸受（アンギュラ玉軸受）
６１，７１，８１，１７１外輪
７１ｂ排油穴
７１ｃ集油溝
７１ｅ，８１ｅ，１７１ｅ排油溝
８０後側軸受（円筒ころ軸受）
１００，１０１，１０２排油通路
１０３負圧発生装置
Ｈハウジング

Claims

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、
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、
前記外輪には、その内周面の軸方向縁部から軸方向或いは径方向に切欠かれた排油溝が形成されており、
該排油溝内には、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。
前記外輪には、径方向に貫通する排油穴が形成され、
前記排油溝は、前記排油穴と連通するように軸方向に切欠かれることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置用軸受。