JP2016165781A - 主軸装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用受側のころ列部の運転時のラジアル内部すきまが過小となることを抑制し、潤滑劣化や回転不良等の不具合の発生を防止することができる主軸装置を提供する。
【解決手段】 この発明は、例えば工作機械の主軸装置に適用される。主軸装置は、主軸１のフロント側部分とハウジング２との間に、複列円筒ころ軸受４およびスラスト荷重支持用軸受５Ｆ，５Ｒが、フロント側端からこの順に並んで配置されている。複列円筒ころ軸受４の外輪４ａとハウジング２との嵌め合いは、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部４Ｂの方が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部４Ａよりもすきま量が大きく、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部４Ｂではすきま嵌めである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば工作機械の主軸を支持する主軸装置に関する。
工作機械主軸用の複列円筒ころ軸受は、主軸の高速、高剛性、長寿命化等の要求に応えるため、様々な技術改良がなされている。
例えば、特許文献１では、通常の軸受よりも転動体の数を減らすことで、転がり接触面の摩耗による軸受の発熱や油の撹拌抵抗による発熱を減少させて高速回転性を向上させることが提案されている。
また、特許文献２では、保持器の材質にポリエーテルエーテルケトン樹脂等を採用し、保持器摩耗粉による潤滑材劣化の抑制や、保持器に作用する遠心力や櫛形保持器の先端部分の変形を抑え、転動体との異常接触を抑え高速、長寿命を実現することが提案されている。
特開２００２−３９１８８号公報 特許第４５３７９２０号
旋盤の主軸１のフロント側端は、例えば図８に示すように、複列円筒ころ軸受４と一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒとからなる組合せ軸受３で支持されている。一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒは、スラスト荷重支持用軸受である。複列円筒ころ軸受４の内輪４ｂは主軸１のテーパ部１ｃに嵌合しており、複列円筒ころ軸受４の組込み時、主軸１のリア側からフロント側へ（図の右側から左側へ）軸方向に複列円筒ころ軸受４を押し込み、テーパ部１ｃにより内輪４ｂの内径を拡径させることで、組込み後のラジアル内部すきまを調整する。ここで言うラジアル内部すきまは、非運転状態つまり自由状態のすきまのことである。一般的には、組込み後のラジアル内部すきまが、−２μｍ程度〜−１０μｍ程度とされる。つまり、内輪４ｂと円筒ころ４ｃ間、および円筒ころ４ｃと外輪４ａ間にすきまが無く、これら各部材４ａ，４ｂ，４ｃに２〜１０μｍ程度弾性変形を与えた状態である。
組込み後のラジアル内部すきまを−２μｍ以下にする目的は、一つは主軸１の剛性を高めることであり、もう一つは転動体である円筒ころ４ｃの滑りを抑制することである。円筒ころ４ｃが滑ると、主軸１に与えられた駆動力が、主軸１から内輪４ｂ→円筒ころ４ｃ→外輪４ａへと十分に伝わらず、内輪４ｂと円筒ころ４ｃ間、および円筒ころ４ｃと外輪４ａ間で滑り異音やスミアリング等の早期損傷の発生に繋がる。
従来、旋盤の主軸の駆動には、駆動モータと主軸とを伝動ベルトで連結したベルト駆動方式が多く採用されてきたが、近年、装置のコンパクト化や高出力化等の目的から、ビルトインモータ駆動方式が増えている。ビルトインモータ駆動方式の主軸は、モータ部が発熱するため、ベルト駆動方式の主軸に比べて発熱し易いという問題がある。加えて、ビルトインモータ駆動方式の主軸は、発熱を抑えるために、ハウジング側から冷却する外筒冷却が実施されていることが多い。このため、軸受の内輪と外輪の温度差が大きくなり易い。
また、ビルトインモータ駆動方式の主軸においても、図８のように、フロント側が複列円筒ころ軸受４および一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒで支持されている場合、複列円筒ころ軸受４におけるアンギュラ玉軸受側のころ列部（以下、Ｂ列部とする）４Ｂは、反アンギュラ玉軸受側のころ列部（以下、Ａ列部とする）４Ａに比べて厳しい条件下で使用されることが知られている。その理由について述べる。
（１）Ｂ列部４Ｂは、Ａ列部４Ａに比べて、発熱源であるビルトインモータ７に近い。また、外筒冷却されている場合、主軸装置の構造上、Ｂ列部４Ｂの方がＡ列部４Ａよりも外輪４ａが冷却され易い。
（２）Ｂ列部４Ｂは、Ａ列部４Ａとスラスト荷重支持用のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒに挟まれている。
これらのことから、Ａ列部４Ａに比べＢ列部４Ｂは内外輪４ｂ，４ａの温度差が大きくなり、その分だけＢ列部４Ｂの運転時のラジアル内部すきまが小さくなる。このような状況で使用されると、Ｂ列部４Ｂの潤滑劣化が促進され、回転不良等の不具合が発生することがある。
この発明の目的は、複列円筒ころ軸受におけるスラスト荷重支持用軸受側のころ列部の運転時のラジアル内部すきまが過小となることを抑制し、潤滑劣化や回転不良等の不具合の発生を防止することができる主軸装置を提供することである。
この発明の主軸装置は、前記主軸のフロント側部分とハウジングとの間に複列円筒ころ軸受およびスラスト荷重支持用軸受がフロント側端からこの順に並んで配置され、前記複列円筒ころ軸受の外輪と前記ハウジングとの嵌め合いは、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の方が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部よりもすきま量が大きく、前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部がすきま嵌めであることを特徴とする。上記複列円筒ころ軸受の外輪とハウジングとの嵌め合いの形態は、主軸が回転していない状態についてであり、回転している状態ではこれに限定されない。
なお、前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部は、スラスト荷重支持用軸受側のころ列の円筒ころが嵌っている部分のことであり、前記反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部は、反スラスト荷重支持用軸受側のころ列の円筒ころが嵌っている部分のことである。
工作機械は高剛性が求められるため、工作機械の主軸装置に用いられる円筒ころ軸受は、内輪と主軸間だけでなく、外輪とハウジング間についてもしまり嵌めの状態で用いられることが多い。組立性等を考慮してすきま嵌めで用いる場合もあるが、その場合でも、外輪とハウジング間に大きなすきまがあると径方向の剛性が極端に下がるため、２μｍ程度のすきま量としてしまり嵌めに近い状態にしている。
このような使用条件に加えて、先に示した使用環境、すなわち（１）ビルトインモータおよび外筒冷却が採用されている、（２）複列円筒ころ軸受に隣接してアンギュラ玉軸受等のスラスト荷重支持用軸受が配置されているという使用環境が加わると、複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用軸受側のころ列部（Ｂ列部）の温度が高くなり、同ころ列部の運転中のラジアル内部すきまが減少する。
この発明の構成のように、複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用軸受側のころ列部における外輪とハウジングとの嵌め合いがすきま嵌めであると、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の外輪がハウジングに拘束されていないため、径方向に膨張することができ、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部のラジアル内部すきまが過小になることを防止できる。これにより、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部が、ラジアル内部すきまが過小となって潤滑劣化することを回避し、回転不良等の不具合の発生を防止できる。また、自由状態でスラスト荷重支持用軸受側のラジアル内部すきまを大きくしても、運転時に各ころ列部のラジアル内部すきまがほぼ同じになるため、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の剛性不足の問題が生じない。
前記複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用軸受側のころ列部における外輪とハウジングとの嵌め合いをすきま嵌めにするには、次の手法がある。
第１の手法は、前記ハウジングにおける前記複列円筒ころ軸受の外輪が嵌め合わされる部分の内径は一定で、かつ前記複列円筒ころ軸受の外輪における前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の外径を前記反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の外径よりも小さくする。
第２の手法は、前記複列円筒ころ軸受の外輪の外径は一定で、かつ前記ハウジングの内周面のうちの、前記複列円筒ころ軸受の外輪における前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部が嵌め合わされる箇所の内径を前記反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部が嵌め合わされる部分の箇所よりも大きくする。
第１および第２のいずれの手法であっても、前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部と前記ハウジングとの嵌め合いをすきま嵌めにすることができる。第１および第２の手法を併用しても良い。
この発明において、前記スラスト荷重支持用軸受は、互いに軸方向逆向きに配列した一対のアンギュラ玉軸受であっても良い。その場合、前記一対のアンギュラ玉軸受のうちの前記複列円筒ころ軸受側のアンギュラ玉軸受の玉がセラミックボールからなっていると良い。
スラスト荷重支持用軸受を一対のアンギュラ玉軸受とした場合、一対のアンギュラ玉軸受が主軸に作用するスラスト荷重のみを受ける構造とするために、アンギュラ玉軸受の外輪の外径は複列円筒ころ軸受の外輪の外径よりも小さくするのが一般的である。この構成であると、アンギュラ玉軸受で発生した熱がハウジングに放熱され難く、隣接する複列円筒ころ軸受がその熱的影響を受け、複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用軸受側のころ列部のラジアル内部すきまが過小すきまとなる可能性がある。複列円筒ころ軸受側のアンギュラ玉軸受の玉をセラミックボールとすると、同アンギュラ玉軸受の発熱量が低く抑えられ、隣接する複列円筒ころ軸受への熱的影響を低減することができる。
この発明において、前記主軸のリア側部分を支持するリア側軸受を有し、前記複列円筒ころ軸受およびスラスト荷重支持用軸受と、前記リア側軸受との間にビルトインモータを設け、このビルトインモータで前記主軸を回転駆動するようにしても良い。
ビルトインモータ駆動方式はベルト駆動方式に比べて、主軸装置全体が発熱し易い。また、上記のようにビルトインモータを配置すると、複列円筒ころ軸受のうち特に発熱源であるビルトインモータ側に位置するスラスト荷重支持用軸受側のころ列部の温度上昇が大きくなる。しかし、前述したように、複列円筒ころ軸受の外輪とハウジングとの嵌め合いにつき、荷重支持用軸受側のころ列部の方が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部よりもすきま量を大きくしておけば、反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部とスラスト荷重支持用軸受側のころ列部の運転時のラジアル内部すきまをほぼ同じにできる。このため、ビルトインモータによる熱的影響を最小限に抑えることができる。
この発明において、前記主軸に外筒冷却が施されていても良い。外筒冷却とは、ハウジングを冷却することで、主軸装置全体の温度上昇を抑える冷却方法のことである。
主軸に外筒冷却が施されている場合、構造上、複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用軸受側のころ列部の方が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部よりも外輪が冷却され易く、複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用軸受側のころ列部が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部に比べて内外輪の温度差が大きくなる。しかし、前述したように、予めスラスト荷重支持用軸受側のころ列の円筒ころの方が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列の円筒ころよりもサイズを小さくしておけば、反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部とスラスト荷重支持用軸受側のころ列部の運転時のラジアル内部すきまをほぼ同じにできるため、外筒冷却による冷却の偏りの影響を排除できる。
この発明の主軸装置は、上記作用および効果を有するため、工作機械用主軸装置に適する。
この発明の主軸装置は、前記主軸のフロント側部分とハウジングとの間に複列円筒ころ軸受およびスラスト荷重支持用軸受がフロント側端からこの順に並んで配置され、前記複列円筒ころ軸受の外輪と前記ハウジングとの嵌め合いは、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の方が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部よりもすきま量が大きく、前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部がすきま嵌めであるため、複列円筒ころ軸受のスラスト荷重支持用受側のころ列部の運転時のラジアル内部すきまが過小となることを抑制し、潤滑劣化や回転不良等の不具合の発生を防止することができる。
この発明の一実施形態に係る主軸装置の断面図である。 同主軸装置における主軸のフロント側部分の支持部の断面図である。 この発明の他の実施形態に係る主軸装置における主軸のフロント側部分の支持部の断面図である。 参考例の主軸装置の断面図である。 同主軸装置における主軸のフロント側部分の支持部の断面図である。 同主軸装置の複列円筒ころ軸受におけるＡ列の円筒ころとＢ列の円筒ころの直径の違いを示す図である。 他の主軸装置の複列円筒ころ軸受におけるＡ列の円筒ころとＢ列の円筒ころのストレート部の軸方向長さの違いを示す図である。 従来の主軸装置における主軸のフロント側部分の支持部の断面図である。
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。
図１は主軸装置の全体を示す断面図である。この主軸装置は、工作機械用のものであって、主軸１のフロント側（図の左側）に工具またはチャックが取り付けられる。主軸１は、中心部に軸方向に貫通する貫通孔１ａを有する筒軸であり、軸方向に離れたフロント側部分とリア側（図の右側）部分とで、主軸１とハウジング２との間に介在させた組合せ軸受３およびリア側軸受６により回転自在に支持されている。
フロント側の組合せ軸受３は、１個の複列円筒ころ軸受４と一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒとを組み合わせたものであり、フロント側から上記の順に並んでいる。一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒはスラスト荷重支持用軸受であり、背面組合せで配置されている。なお、正面組合せの配置であっても良い。リア側軸受６は、円筒ころ軸受が単独で用いられている。
この主軸装置は、ハウジング２内にモータを内蔵した、いわゆるビルトインモータ駆動方式であって、フロント側の組合せ軸受３とリア側軸受６との間にビルトインモータ７が設けられている。ビルトインモータ７は、主軸１に取り付けられたロータ８、ハウジング２に取り付けられたステータ９等で構成される。ロータ８は永久磁石等からなり、ステータ９はコイルおよびコア等からなる。
ハウジング２は、内周面が円筒面状の外筒部材１１と、この外筒部材１１の内周にそれぞれ嵌合した円筒状のフロント側内筒部材１２、中央内筒部材１３、およびリア側内筒部材１４とからなる。そして、フロント側内筒部材１２の内周にフロント側の複列円筒ころ軸受４および一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒの各外輪４ａ，５ａ，５ａが嵌め合わされ、中央内筒部材１３の内周に前記ステータ９が取り付けられ、リア側内筒部材１４の内周に前記リア側軸受６の外輪６ａが嵌め合わされている。各軸受４，５Ｆ，５Ｒ，６の内輪４ｂ，５ｂ，５ｂ，６ｂは、それぞれ主軸１の外周面に嵌め合わされている。
フロント側の複列円筒ころ軸受４および一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒは、互いに内輪同士および外輪同士が接触する状態で配置されている。各軸受４，５Ｆ，５Ｒの内輪４ｂ，５ｂ，５ｂは、主軸１のフロント端に設けられたフランジ部１ｂと主軸１に螺着されたナット１５との間に、内輪間座１６，１７を介して軸方向に位置決めされている。また、各軸受４，５Ｆ，５Ｒの外輪４ａ，５ａ，５ａは、フロント側内筒部材１２の段面１８と、フロント側内筒部材１２に取り付けた外輪押え部材１９とによって、軸方向に位置決めされている。
円筒ころ軸受からなるリア側軸受６は、その内輪６ｂが内輪間座２０および内輪押え部材２１によって軸方向に位置決めされていると共に、その外輪６ａがリア側内筒部材１４の段面２２と外輪押え部材２３とによって軸方向に位置決めされている。
この主軸装置では、ハウジング２を冷却することで主軸装置全体の温度上昇を抑える外筒冷却が行われている。具体的には、フロント側内筒部材１２、中央内筒部材１３、およびリア側内筒部材１４の各外周面にそれぞれ螺旋状の冷却用溝１２ａ，１３ａ，１４ａが形成されており、ハウジング２外から送られてくる冷却油が、外筒部材１１に設けられた冷却油供給路２５を通って冷却溝１２ａ，１３ａ，１４ａに流され、冷却用溝１２ａ，１３ａ，１４ａを通過した冷却油が、外筒部材１１に設けられた冷却油排出路２６を通ってハウジング２外に排出されるようになっている。
図２は、組合せ軸受３による主軸１のフロント側部分の支持部を示す。
前記複列円筒ころ軸受４は、外輪４ａと内輪４ｂの各軌道面４ａａ，４ｂａ間に転動体として円筒ころ４ｃＡ，４ｃＢが２列設けられている。各列の円筒ころ４ｃＡ，４ｃＢは、保持器４ｄにより周方向等間隔で保持されている。内輪４ｂは、主軸１のフロント側に行くほど大径となるテーパ部１ｃに嵌め込まれている。主軸１にこの複列円筒ころ軸受４を組み込む際には、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、主軸１に対して複列円筒ころ軸受４をリア側からフロント側へ軸方向に押し込み、テーパ部１ｃにより内輪４ｂの内径を拡径させることで、組込み後のラジアル内部すきまを負すきまとしている。ここで言うラジアル内部すきまは、非運転状態つまり自由状態のすきまのことである。外輪４ａ、内輪４ｂ、および円筒ころ４ｃＡ，４ｃＢの材質は、例えば軸受鋼である。
なお、各ころ列の内輪軌道面４ｂａの径同士および外輪軌道面４ａａの径同士は互いに同じである。また、各ころ列の円筒ころ４ｃＡ，４ｃＢのサイズも互いに同じである。
以下の説明では、円筒ころ４ｃＡ，４ｃＢの２列の並びのうち、反スラスト荷重支持用軸受（アンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒ）側のころ列をＡ列と称し、スラスト荷重支持用軸受側のころ列をＢ列と称することにする。また、複列円筒ころ軸受４における反スラスト荷重支持用軸受側の部分をＡ列部４Ａと称し、スラスト荷重支持用軸受側の部分をＢ列部４Ｂと称することにする。
自由状態において、複列円筒ころ軸受４の外輪４ａにおけるＢ列部４Ｂの部分とハウジング２との嵌め合いは、すきま嵌めになっている。Ａ列部４Ａの部分とハウジング２との嵌め合いは、主軸停止時にはすきま嵌めであっても、止まり嵌めであっても、しまり嵌めであっても良いが、主軸１が回転すると、温度上昇による膨張で止まり嵌め、またはしまり嵌めになるようにしてある。いずれにしても、Ｂ列部４Ｂの方がＡ列部４Ａよりも外輪４ａとハウジング２とのすきま量を大きくしてある。
具体的には、ハウジング２の内周面における複列円筒ころ軸受４の外輪４ａが嵌め合わされる部分の内径は一定で、かつ複列円筒ころ軸受４の外輪４ａにおけるＢ列部４Ｂの部分の外径をＡ列部４Ａの部分の外径よりも小さくしてある。なお、図２では、外輪４ａのＢ列部４Ｂの部分とハウジング２とのすきまを誇張して表わしている。
前記アンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒは、外輪５ａと内輪５ｂとの間に転動体として玉５ｃＦ，５ｃＲが設けられている。玉５ｃＦ，５ｃＲは、保持器５ｄにより周方向等間隔で保持されている。先に説明したように、一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒは、背面組合せで配置されている。各アンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒが主軸１に作用するスラスト荷重のみを受けるようにするために、各アンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒの外輪５ａの外径は複列円筒ころ軸受４の外輪４ａの外径よりも小さくしてある。図２にその差をδで示している。
フロント側すなわち複列円筒ころ軸受４側のアンギュラ玉軸受５Ｆは、外輪５ａおよび内輪５ｂの材質が軸受鋼であるが、玉５ｃＦはセラミックボールからなる。一方、リア側のアンギュラ玉軸受５Ｒは、外輪５ａ、内輪５ｂ、および玉５ｃＲのいずれの材質も軸受鋼である。複列円筒ころ軸受４側のアンギュラ玉軸受５Ｆの玉５ｃＦだけをセラミックボールとする目的も、前記同様に、主軸運転時に複列円筒ころ軸受４のＡ列部４ＡとＢ列部４Ｂのラジアル内部すきまをほぼ同じになるようにするためである。その理由については、後で説明する。
この主軸装置は、複列円筒ころ軸受４の外輪４ａにおけるＢ列部４Ｂの部分とハウジング２との嵌め合いがすきま嵌めになっているため、外輪４ａのＢ列部４Ｂの部分がハウジング２に拘束されず、径方向に膨張することができる。よって、運転時にビルトインモータ７の熱や外筒冷却によってＢ列部４Ｂの内外輪４ｂ，４ａの温度差が大きくなっても、Ｂ列部４Ｂのラジアル内部すきまが過小になることを防止できる。これにより、Ｂ列部４Ｂが潤滑劣化することを回避し、回転不良等の不具合の発生を防止できる。
また、この主軸装置では、各アンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒの外輪５ａの外径が複列円筒ころ軸受４の外輪４ａの外径よりも小さいため、アンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒで発生した熱がハウジング２に放熱され難く、隣接する複列円筒ころ軸受４がその熱的影響を受け易い。複列円筒ころ軸受４が熱的影響を受けると、複列円筒ころ軸受４のＢ列部４Ｂのラジアル内部すきまが過小すきまとなる可能性がある。そこで、スラスト荷重支持用軸受である一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒのうちの複列円筒ころ軸受４側のアンギュラ玉軸受５Ｆの玉５ｃＦをセラミックボールとしてある。これにより、複列円筒ころ軸受４側のアンギュラ玉軸受５Ｆの発熱量が抑えられ、隣接する複列円筒ころ軸受４への熱的影響を低減することができる。
上記実施形態とは異なり、図３のように、複列円筒ころ軸受４の外輪４ａの外径は一定で、ハウジング２の内周面のうちの外輪４ａのＢ列部４Ｂの部分が嵌め合わされる箇所の内径を大きくすることによっても、外輪４ａのＢ列部４Ｂの部分とハウジング２との嵌め合いをすきま嵌めにすることができる。また、図２の手法および図３の手法の両方を併用しても良い（図示せず）。
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
＜参考例＞
次に、この発明には含まれないが、この発明と同様に、運転時にＢ列部４Ｂのラジアル内部すきまが過小になることを防止して、Ｂ列部４Ｂが潤滑劣化することを回避し、回転不良等の不具合の発生を防止することができる主軸装置を、図４〜図７と共に説明する。
図４、図５に示すように、この参考例の主軸装置も、主軸１のフロント側部分が、１個の複列円筒ころ軸受４とスラスト荷重支持用軸受である一対のアンギュラ玉軸受５Ｆ，５Ｒとを組み合わせた組合せ軸受３により支持されている。この参考例の主軸装置が発明の主軸装置と比較して異なる点は、複列円筒ころ軸受４の外輪４ａとハウジング２との嵌め合いが、軸方向の全域に渡って例えばしまり嵌めとなっており、複列円筒ころ軸受４のＡ列およびＢ列の各円筒ころ４ｃＡ，４ｃＢのサイズを異ならせることで、Ｂ列部４Ｂのラジアル内部すきまが過小になることを防止していることである。他の構成は発明の主軸装置と同じである。参考例の主軸装置と発明の主軸装置とで同一構成箇所については、同一符号を付して表している。
例えば、図６に示すように、Ａ列の円筒ころ４ｃＡとＢ列の円筒ころ４ｃＢとを比較した場合、Ｂ列の円筒ころ４ｃＢの直径ＤＢをＡ列の円筒ころ４ｃＡの直径ＤＡよりも小さくしてある。具体的には、２μｍ程度小さくしてある。
このように、Ｂ列の円筒ころ４ｃＢの直径ＤＢを小さくしておくことで、運転によりＢ列部４ＢがＡ列部４Ａよりも内外輪４ｂ，４ａの温度差が大きくなった時点で、両列部４Ａ，４Ｂの運転時のラジアル内部すきまがほぼ同じになるようにできる。これにより、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部であるＢ列部４Ｂが潤滑劣化することを回避し、回転不良等の不具合の発生を防止できる。
また、図７に示すように、Ｂ列の円筒ころ４ｃＢのストレート部長さＬＢをＡ列の円筒ころ４ｃＡのストレート部長さＬＡよりも短くしても良い。ストレート部長さとは、ストレートころおよびクラウニングころの軸方向のストレート部の長さのことである。つまり、図７のように、Ａ列の円筒ころ４ｃＡおよびＢ列の円筒ころ４ｃＢが共にクラウニングころである場合には、クラウニング部Ｒｃ間のストレート部Ｒｓの長さＬＡ，ＬＢを互いに異ならせることで、ＬＡ＞ＬＢとする。Ａ列の円筒ころ４ｃＡおよびＢ列の円筒ころ４ｃＢが共にストレートころである場合には、面取り部間のストレート部の長さを互いに異ならせることで、ＬＡ＞ＬＢとする（図示せず）。
円筒ころのストレート部長さが短いと、円筒ころが潤滑油を押しのけるときの撹拌抵抗が小さくなり、低発熱となる。このため、Ｂ列の円筒ころ４ｃＢのストレート部長さＬＢを短くすることで、同円筒ころ４ｃＢが運転時に内外輪４ｂ，４ａの温度差が大きくなることを抑えられる。これにより、複列円筒ころ軸受４のＡ列部４ＡとＢ列部４Ｂの運転時のラジアル内部すきまをほぼ同じにすることができる。これにより、前記同様に、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部であるＢ列部４Ｂが潤滑劣化することを回避し、回転不良等の不具合の発生を防止できる。
１…主軸
２…ハウジング
４…複列円筒ころ軸受
４Ａ…Ａ列部（反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部）
４Ｂ…Ｂ列部（スラスト荷重支持用軸受側のころ列部）
４ａ…外輪
４ｂ…内輪
４ｃＡ，４ｃＢ…円筒ころ
５Ｆ，５Ｒ…アンギュラ玉軸受（スラスト荷重支持用軸受）
５ｃＦ，５ｃＲ…玉
６…リア側軸受
７…ビルトインモータ

Claims (8)

  1. 前記主軸のフロント側部分とハウジングとの間に複列円筒ころ軸受およびスラスト荷重支持用軸受がフロント側端からこの順に並んで配置され、前記複列円筒ころ軸受の外輪と前記ハウジングとの嵌め合いは、スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の方が反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部よりもすきま量が大きく、前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部がすきま嵌めであることを特徴とする主軸装置。
  2. 請求項１に記載の主軸装置において、前記ハウジングにおける前記複列円筒ころ軸受の外輪が嵌め合わされる部分の内径は一定で、かつ前記複列円筒ころ軸受の外輪における前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の外径が前記反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部の外径よりも小さい主軸装置。
  3. 請求項１に記載の主軸装置において、前記複列円筒ころ軸受の外輪の外径は一定で、かつ前記ハウジングの内周面のうちの、前記複列円筒ころ軸受の外輪における前記スラスト荷重支持用軸受側のころ列部が嵌め合わされる箇所の内径が前記反スラスト荷重支持用軸受側のころ列部が嵌め合わされる箇所の内径よりも大きい主軸装置。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の主軸装置において、前記スラスト荷重支持用軸受は、互いに軸方向逆向きに配列した一対のアンギュラ玉軸受である主軸装置。
  5. 請求項４に記載の主軸装置において、前記一対のアンギュラ玉軸受のうちの前記複列円筒ころ軸受側のアンギュラ玉軸受の玉がセラミックボールからなる主軸装置。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の主軸装置において、前記主軸のリア側部分を支持するリア側軸受を有し、前記複列円筒ころ軸受およびスラスト荷重支持用軸受と、前記リア側軸受との間にビルトインモータを設け、このビルトインモータで前記主軸を回転駆動する主軸装置。
  7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の主軸装置において、前記ハウジングに外筒冷却が施されている主軸装置。
  8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の主軸装置を用いた工作機械用主軸装置。
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