JP4727704B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

この発明は、工作機械主軸等のグリース潤滑とされる潤滑機能付きの転がり軸受に関する。

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きている。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。

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、早期焼き付きに至ってしまうことが考えられる。特に、ｄｎ値が１００万（軸受内径mm×回転数rpm ）を超えるような高速回転領域では、グリース寿命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、新しい提案も紹介されている。一つには、外輪軌道面部にグリース溜まりを設けて高速長寿命を狙った提案（特許文献１）がある。またスピンドル外部に設けたグリース補給装置により、適宜軸受部に給脂して潤滑する提案（特許文献２）がある。
特開平１１−１０８０６８号公報 特開２００３−１１３９９８号公報

しかし、上記各提案例の技術は、エアオイル潤滑と同等の使用回転数（＞ｄｎ値１５０万）や、またメンテナンスフリーを考えると満足できるものではない。
そこで、特許文献１の技術を発展させて、固定側軌道輪（例えば外輪）に接して設けられるグリース溜まりから固定側軌道輪の軌道面の付近まで連通する隙間を、その軌道面の周面に沿って形成し、グリース溜まりの基油を増稠剤の毛細管現象により前記隙間を経て軌道輪付近まで移動させるものを考えた。
しかし、このように増稠剤の毛細管現象を利用して基油を移動させる構造では、前記隙間の先端部すなわち軌道面の付近での油消費がない限り基油の移動がなく、急加速運転等に際しては潤滑油供給が間に合わず、安定した運転が望めない場合がある。

この発明は、これらの課題を解消することを目的としたものであり、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化、および安定した潤滑油供給が可能な転がり軸受を提供するものである。

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、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面
に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記段差面と隙間形成片の先端との間の隙間を、グリースの基油を常時保油可能で、かつ軸受の回転で生じる基油の体積膨張および軌道面付近の空気流により前記基油を軌道面に供給可能な寸法としたことを特徴とする。
この構成の転がり軸受は、グリース溜まり、および固定側軌道輪の段差面と隙間形成片の周壁との間で形成された流路にグリースを充填して使用される。軸受内部には初期潤滑油としてのグリースを封入しておく。これにより、軸受の停止時には、グリース中の増稠剤および前記隙間の毛細管現象により、グリースの基油が流路から隙間に移動し、この毛細管現象と油の表面張力とが相まって隙間に基油が油状で保持される。軸受を運転すると、隙間に貯油されていた基油は、運転で生じる固定側軌道輪の温度上昇による体積膨張と、転動体の公転・自転で生じる空気流とにより隙間から吐出されて、固定側軌道輪の軌道面に付着しながら移動して転動体接触部に連続的に補給される。隙間から転動体接触部への基油の流入量は、隙間のギャップ量を毛細管現象が作用する範囲内で変更することにより調整できる。
この場合に、前記隙間は、軌道面に続く段差面と隙間形成片間に形成されたものであって、軌道面の至近箇所で転動体直下に位置しており、またグリースの基油が常に貯油保持されるため、つまり潤滑油が常時油の状態で軌道面の直ぐそばに保持されるため、停止時からの急加速運転においても、潤滑油の供給が迅速で確実に行われる。そのため、潤滑不良に起因する運転不調が少なくなり、安定した運転が望める。また、前記隙間のギャップ量を変えることで、潤滑油の供給量を調整でき、メンテナンスフリーでの軸受の高速運転、長寿命化が可能となる。

この発明の他の転がり軸受は、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、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記グリース溜りから前記隙間形成片の流路にグリースの基油が供給されることを促進させる基油移動媒体を介在させたことを特徴とする。前記基油移動媒体は紙または織布であっても良い。
この構成の場合も、前記隙間は、軌道面に続く段差面と隙間形成片間に形成されたものであって、軌道面の至近箇所で転動体直下に位置しており、またこの隙間にグリースの基油が常に保持されるので、停止時からの急加速運転においても、潤滑油の供給が迅速で確実に行われる。この構成の場合は、基油の移動が、基油移動媒体の毛細管現象によってさらに促進されるので、グリース基油の移動が良好かつ確実となり、その移動量をさらに増加させることができる。また基油移動媒体の材質や円周長さ等を選定することで、グリース基油の供給量の調整が可能となり、軸受の運転条件に見合った調整がさらに容易になる。

これらの発明において、固定側の軌道輪が外輪であっても良い。固定側の軌道輪が外輪である場合、外輪に前記段差面が設けられるが、グリース封入状態で軸受を回転させたとに、封入グリースが遠心力で外輪内径部に飛散するため、前記隙間と軌道面との間の基油の繋がりがより確実となる。そのため、転動体接触部で潤滑油として消費された分の基油が、グリース溜まりから上記隙間を経て軌道面に補給される作用が高められ、より安定した潤滑油の補給が行われる。

また、この発明において、前記軌道面に対して軸方向の一方に前記グリース溜まりを設け、他方に、軸受内のミストを回収し凝集状態として前記軌道面の付近へ戻すミスト回収再生手段を設けても良い。
この構成の場合、グリース溜まりからのグリース供給と、ミスト回収再生手段によるミスト化されたグリースの再利用とが行われ、これらの相乗効果により、軸受内に封入した
グリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリーが達成される。
なお、一方にグリース溜りを設け、他方には、前記ミスト回収手段に代えて、非接触シールを設けてもよい。

また、この発明において、転がり軸受がアンギュラ玉軸受であり、前記段差面は、軌道面における接触角が生じる方向と反対側の縁部に続いて設けても良い。アンギュラ玉軸受であると、段差面を接触角が生じる方向と反対側に設けることで、段差面をより転動体の直下に配置し易くなる。転動体の中心付近に段差面を近づけることができ、段差面からの軌道面への潤滑油の補給がより効率良く行える。

この発明において、前記グリース溜まりがグリース溜まり形成部品により形成されたものであって、このグリース溜まり形成部品が、前記固定側軌道輪に隣接して設けられた間座と、この間座の内周側および外周側のうちの軸受空間側に設けられたグリース溜まり形成部品本体とでなり、前記間座と前記固定側軌道輪との合わせ面に密封材を介在させても良い。
グリース溜まり形成部品が、前記間座とグリース溜まり形成部品本体とでなる場合、グリース溜まりの形成が容易であるが、間座と固定側軌道輪との合わせ面において、グリース溜まりのグリースの基油が毛細管現象より漏れる恐れがある。この基油の漏れが、前記密封材によって防止される。このように、軸受外への基油の漏れが減少するため、潤滑に寄与される油量が増加することで、潤滑寿命の向上が図れる。

前記グリース溜まりがグリース溜まり形成部品により形成されたものであって、このグリース溜まり形成部品が、前記固定側軌道輪に隣接して設けられた間座と、この間座の内周側および外周側のうちの軸受空間側に設けられたグリース溜まり形成部品本体とでなる場合に、前記間座に、前記固定側軌道輪の軸受空間側の周面に嵌合する鍔部を設け、この鍔部と固定側軌道輪との嵌合部に密封材を介在させても良い。
グリース溜まり形成部品が間座とグリース溜まり形成部品本体とで構成される場合、間座と固定側軌道輪とが分離構造となるため、組立性等で不都合が生じることがある。しかし、上記のように、前記間座に鍔部を設けて固定側軌道輪に嵌合させることで、非分離構造となり、組立性が向上する。また、鍔部と固定側軌道輪との嵌合部に介在させた密封材により、鍔部の抜け止めとグリース基油の軸受外への漏れの防止効果が得られる。そのため、間座と固定側軌道輪との非分離がより確実となり、またグリース基油が確実に外輪軌道面に供給できることから、軸受の高速化，潤滑寿命の延長が期待できる。

この発明において、前記固定側軌道輪に、グリース溜まり形成用の幅方向に延びる軌道輪延長部を設け、前記グリース溜まりを、前記軌道輪延長部とこの軌道輪延長部の軸受空間側に設けた一体のグリース溜まり形成部品とで形成しても良い。
このようにグリース溜まり形成用の軌道輪延長部を設けて上記間座に相当する部分を固定側軌道輪と一体化させた場合、別体の間座を設けた場合のような油漏れの生じる合わせ面が無くなる。そのため、上記合わせ面からのグリース基油の漏れの問題が生じない。また、間座相当部分を固定側軌道輪と一体化してグリース溜まりを形成したため、軸受の組立性が良好になると共に、部品点数の削減により、組立精度の向上が期待できる。

この発明における上記各構成の場合に、前記隙間形成片の先端部の端面に続く軸受空間側の周面を、転動体に近接したテーパ面とし、このテーパ面と転動体との距離を０．２mm以下としても良い。
前記隙間形成片の先端部の端面に続く軸受空間側の周面は、転動体の中心を円弧中心とする断面円弧状の曲面としても良い。この場合も、この曲面と転動体との距離を０．２mm以下とすることが好ましい。
隙間形成片の先端部から吐出したグリース基油は、軸受潤滑油として使用されずに、グ
リース溜まりを形成する部品の外表面に付着しながら流出してしまうことがある。このような問題に対して、隙間形成片の先端部の転動体側の周面と転動体との隙間を、転動体に接触しない程度の極小隙間である０．２mm以下とすることで、上記のグリース溜まりを形成する部品の外表面に付着しながら流出してしまう油を、上記極小隙間の箇所で転動体表面に付着させ、潤滑油として有効利用することができる。そのため、軸受潤滑に寄与する油量が増加し、潤滑の信頼性の向上、潤滑寿命の長期化が図れる。
前記隙間形成片の先端部の軸受空間側の周面は、上記のようにテーパ面とすれば、上記の転動体表面に付着させる作用が得られる。上記隙間形成片の先端部の周面を上記のように断面円弧状の曲面とした場合は、この円弧状曲面の全体で転動体への油の転移が行われるため、上記テーパ面とした場合よりも効果的である。

この発明の前記各構成において、前記固定側軌道輪が外輪であって、前記グリース溜まりが、外輪または外輪に隣接する間座の内周に設けられたグリース溜まり形成部品により形成されたものであり、このグリース溜まり形成部品の内周面と内輪の外周面とに、互いに微小隙間を介して対向しかつ軸受中心側が大径となるテーパ面部を設けても良い。
このようにグリース溜まり形成部品の内径面の一部と内輪外径面の一部とを、小さな隙間を持ったテーパ面で対向させたものとすることで、グリース溜まり形成部品の外表面に付着しながら流出しようとするグリース基油は、上記対面部分で内輪外径面に付着する。内輪外径面に付着した油は、油の表面張力と回転による遠心力の作用でテーパ面上を軸受内部方向に付着しながら移動する。そのため、軸受外への流出油量が減少し、潤滑油に寄与する油量が増加することで、潤滑寿命の延長が図れる。

この構成の場合に、前記内輪の前記テーパ面部における大径側のエッジを、前記転動体を保持する保持器の幅内の内径側に位置させても良く、さらには、前記大径側のエッジを転動体の軸受軸方向幅内に位置させても良い。
このように内輪テーパ面部におけるエッジを保持器の幅内または転動体の幅内に位置させることにより、前記内輪テーパ面部に付着しながら移動した油が、上記エッジから遠心力で垂直に飛散しても、保持器または転動体に捕捉され、軸受潤滑油として利用することができる。

上記のように、グリース溜まり形成部品の内周面と内輪の外周面とに、互いに微小隙間を介して対向するテーパ面部を設ける場合で、かつ軸心を縦向きとして使用される転がり軸受とする場合に、前記グリース溜まり形成部品が、軸受幅の中心側に向きかつ外径側端から前記隙間形成片が続く側壁部を有し、この側壁部の外面を、小径側が軸受幅の中心から離れる方向に傾斜する傾斜面を有するものとしても良い。
このようにグリース溜まり形成部品の側壁部を傾斜面とすることで、軸受姿勢が縦向きである場合に、グリース溜まり形成部品の外径面を伝わって流出しようとする油を、より効果的に内輪のテーパ面部に付着させることができる。

この発明における前記各構成の場合に、固定側軌道輪の前記段差面の幅方向位置を、前記固定側軌道輪の転動体に対する接触楕円と干渉しない範囲でこの接触楕円に近接する位置としても良い。
前記接触楕円と干渉しなければ、前記段差面を固定側軌道輪の軌道面における転動体が転走する部分に近づけても、軸受の機能として支障が生じない。このように、固定側軌道輪の段差面の位置をできるだけ固定側軌道輪の軌道面の転走部分に近づけることで、グリース溜まりから隙間形成片を経て供給される潤滑油を効率良く軸受内に導入することができる。これにより固定側軌道輪の軌道面へのグリース基油の供給が確実となり、軸受潤滑の信頼性向上が期待できる。

この発明の転がり軸受は、固定側軌道輪に、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記段差面と隙間形成片の先端との間の隙間を、グリースの基油を常時保油可能で、かつ軸受の回転で生じる基油の体積膨張および軌道面付近の空気流により前記基油を軌道面に供給可能な寸法としたため、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化、および安定した潤滑油供給が可能である。
また、この発明の他の転がり軸受は、固定側軌道輪に、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記グリース溜りから前記隙間形成片の流路にグリースの基油が供給されることを促進させる基油移動媒体を介在させたため、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化、および安定した潤滑油供給が可能である。

この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。図１において、この転がり軸受は、内輪１、外輪２、および内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数の転動体３を有し、グリース溜まり形成部品６と、隙間形成片７とを備える。複数の転動体３は、保持器４に保持され、内外輪１，２間の軸受空間の一端は、シール５によって密封されている。シール５によって、軸受内部に封入したグリースの外部への漏れを防止する。この転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、シール５は軸受背面側の端部に設けられ、グリース溜まり形成部品６および隙間形成片７は軸受正面側に設けられる。軸受正面側ではグリース溜まり形成部品６がシールを兼ねており、軸受正面側からのグリース漏れが防止される。図において交差したハッチングで示す部分は、グリースの充填された部分を示す。

固定側軌道輪となる外輪２には、その軌道面２ａに続く段差面２ｂが、転動体３から離れる外輪正面側、つまり軌道面２ａにおける接触角が生じる方向と反対側の縁部に続いて設けられている。この段差面２ｂは、軌道面２ａから外径側に延びて外輪正面側に対面する面であり、外輪２の正面側の内径面部分２ｃに続いている。
段差面２ｂの軸受幅方向の位置は、図４に示すように、転動体３に対する接触楕円２ｅと干渉しない範囲で、この接触楕円２ｅに近接する位置としても良い。例えば、段差面２ｂの軸受幅方向の位置は、転動体３の略中心、あるいはこの中心よりも外輪背面側に位置させても、接触楕円２ｅと干渉しない位置であれば良い。この接触楕円２ｅは、軸受に作用する最大負荷時の応力範囲を示す楕円である。同図において、接触楕円２ｅは長軸長さがｂの楕円として図示してある。

図１において、グリース溜まり形成部品６は、内部にグリース溜まり９を形成したリング状の部品であり、外輪２の正面側の幅面に接して設けられる。この例では、グリース溜まり形成部品６は、外輪２の正面側の幅面に接して設けられる外輪位置決め間座１０と、この外輪位置決め間座１０の内径面に嵌合する外向き溝形のグリース溜まり形成部品本体１１とからなる。外輪位置決め間座１０とグリース溜まり形成部品本体１１とで挟まれる内部空間がグリース溜まり９とされる。外輪位置決め間座１０は、内径面における外輪２と反対側端に、グリース溜まり形成部品本体１１の側壁部１１ａが当接する側壁部１０ａを有している。グリース溜まり形成部品本体１１は、グリース溜まり９にグリースを封入した後に上記側壁部１１ａを外輪位置決め間座１０の側壁部１０ａの内側に当接させることにより、外輪位置決め間座１０に対して軸方向に位置決めされる。

グリース溜まり形成部品本体１１における上記側壁部１１ａの外径面とこれに対向する外輪位置決め間座１０の内径面との間には、図示しない密封材が介在させられ、またはグ
リース溜まり形成部品本体１１と外輪位置決め間座１０とは、接着剤により接着される。外輪位置決め間座１０と外輪２との合わせ面には、図２のように密封材５１が介在させてある。密封材５１はＯリングからなり、外輪位置決め間座１０の上記合わせ面に形成された円周溝５２内に嵌め込んである。これらにより、グリース漏れ防止が図られている。

隙間形成片７は、外輪２の内径面部分２ｃに沿って配置され、先端が前記段差面２ｂに対向し、外輪２との間に流路１４および隙間１５を形成するリング状の部材である。この隙間形成片７は、グリース溜まり形成部品本体１１に一体に形成されている。すなわち、グリース溜まり形成部品本体１１の軸受隣接側の側壁部１１ｂにおける外径端部から一体に延びている。

図２に拡大して示すように、隙間形成片先端部７ａの周壁と、これに対面する外輪２の内径面部分２ｃとで上記流路１４が形成される。隙間形成片７は、その先端部７ａが外輪２の段差面２ｂに近接した位置まで延びており、隙間形成片先端部７ａの端面と、これに対面する外輪段差面２ｂとで軸方向に微小なギャップδとなる前記隙間１５が形成される。隙間１５は、前記流路１４に連通し、軌道面２ａの縁部に開口する。隙間１５のギャップ量δは、毛細管現象を作用させることができる５０μｍ程度とされている。
隙間形成片先端部７ａの端面に続く内径面は、転動体３に近接したテーパ面７ａａとされ、このテーパ面７ａａと転動体３との間に潤滑油が溜まり易くなるようにしている。テーパ面７ａａと転動体３との距離ｄ１は、テーパ面７ａａに付着した油が転動体３の表面に転移可能な大きさの極小隙間とすることが好ましく、０．２mm以下としてある。隙間形成片７の基部７ｂは、先端部７ａに比べて小径とされる。この基部７ｂの外径面と外輪２の内径面部分２ｃとで囲まれる部分はグリース溜まり９の一部となっており、このグリース溜まり９に前記流路１４が連通している。

上記構成の作用を説明する。軸受組立時に、グリース溜まり９および流路１４にグリースを充填しておく。また、軸受内へは初期潤滑用としてのグリースを封入しておく。軸受の停止時には、グリース中の増稠剤および前記隙間１５の毛細管現象により、グリースの基油が流路１４から隙間１５に移動し、この毛細管現象と油の表面張力とが相まって隙間１５に基油が油状で保持されている。軸受を運転すると、隙間１５に貯油されていた基油は、運転で生じる外輪２の温度上昇による体積膨張と、転動体３の公転・自転で生じる空気流とにより隙間１５から吐出されて、外輪２の軌道面２ａに付着しながら移動して転動体接触部に連続的に補給される。隙間１５から転動体接触部への基油の流入量は、隙間１５のギャップ量δを毛細管現象が作用する範囲内で変更することにより調整できる。すなわち、隙間１５のキャップ量δを大きくすれば、軸受内への基油の流入量も多くなり、軸受の運転条件に見合った調整ができる。

このように、この転がり軸受では、外輪軌道面２ａの至近位置に開口する隙間１５にグリースの基油が常に貯油保持され、その基油が運転開始と共に転動体接触部に供給されるため、停止時からの急加速運転においても潤滑油の供給が確実に行われ、潤滑不良に起因する運転不調が少なくなる。また、前記隙間１５のギャップ量δを変えることで、潤滑油の供給量を調整でき、メンテナンスフリーでの軸受の高速運転、長寿命化が可能となる。

隙間形成片先端部７ａの端面に続く内径面は、上記のように転動体３に近接したテーパ面７ａａとし、このテーパ面７ａａと転動体３との距離ｄ１を０．２mm以下としたため、次の利点が得られる。すなわち、上記の距離ｄ１が大きい場合、隙間形成片７の先端部から吐出したグリース基油は、軸受潤滑油として使用されずに、グリース溜まり形成部品１１の外表面に付着しながら流出してしまうことがある。前記テーパ面７ａａと転動体３間の距離ｄ１を、転動体３に接触しない程度の極小隙間である０．２mm以下とした場合は、上記のグリース溜まり形成部品１１の外表面に付着しながら流出してしまう油を、上記極小隙間の箇所で転動体３の表面に付着させ、潤滑油として有効利用することができる。
隙間形成片１１の先端部の軸受空間側の周面は、上記のようにテーパ面７ａａとする代わりに、図５に示すように、転動体３の中心を円弧中心とする断面円弧状の曲面７ａａ′としても良い。その場合も、この曲面７ａａ′と転動体３との距離ｄ１′を０．２mm以下とすることが好ましい。このように断面円弧状の曲面７ａａ′とした場合は、この曲面７ａａ′の全体で転動体３への油の転移が行われるため、図２のようなテーパ面７ａａとした場合よりも効果的である。
テーパ面７ａａと円弧状曲面７ａａ′のいずれとした場合も、上記のように流出する油を転動体３に付着させることができるため、グリース溜まり９から隙間形成片７の先端を経て吐出されたグリース基油を潤滑油として無駄なく利用できて、軸受潤滑に寄与する油量が増加し、潤滑の信頼性の向上、潤滑寿命の長期化が図れる。

外輪２の段差面２ｂの軸方向位置は、図４と共に前述したように接触楕円２ｅと干渉しない範囲で、できるだけ接触楕円２ｅに近接した位置としても良い。接触楕円２ｅと干渉しなければ、段差面２ｂを外輪２の軌道面２ａにおける転動体３が転走する部分に近づけても、軸受の機能として支障が生じない。このように、段差面２ｂの位置をできるだけ外輪２の軌道面２ａにおける転走部分に近づけることで、グリース溜まり９から隙間形成片７を経て供給される潤滑油を効率良く軸受内に導入することができる。これにより外輪２の転動体転走面へのグリース基油の供給がより確実となり、軸受潤滑の信頼性向上が期待できる。

外輪位置決め間座１０と外輪２との合わせ面には、図２のように密封材５１が介在させてあるため、グリース漏れが防止される。すなわち、これら外輪位置決め間座１０と外輪２との合わせ面は、単に密接させただけであると、グリース溜まり９のグリースの基油が毛細管現象より漏れる恐れがある。この基油の漏れが、前記密封材５１によって防止される。グリース溜まり形成部品本体１１と外輪位置決め間座１０との接触面においては、上記のように接着剤による接着とするか、または別の密封剤（図示せず）を介在させることで、基油の漏れが防止される。
このように、軸受外への基油の漏れが減少するため、潤滑に寄与される油量が増加することで、潤滑寿命の向上が図れる。

図３は、上記実施形態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。この工作機械用スピンドル装置では、上記転がり軸受の２個を、背面組み合わせとして用いている。２個の転がり軸受２３，２４は、ハウジング２２内で主軸２１の両端を回転自在に支持する。各転がり軸受２３，２４の内輪１は、内輪位置決め間座２６および内輪間座２７により位置決めされ、内輪固定ナット２９により主軸２１に締め付け固定されている。外輪２は、外輪位置決め間座１０、外輪間座３０および外輪押え蓋３１，３２によりハウジング２２内に位置決め固定されている。ハウジング２２は、ハウジング内筒２２Ａとハウジング外筒２２Ｂとを嵌合させたものであり、その嵌合部に、冷却のための通油溝３３が設けられている。

主軸２１は、その前側の端部２１ａに工具またはワーク（図示せず）を着脱自在に取付けるチャック（図示せず）が設けられ、後ろ側の端部２１ｂは、モータ等の駆動源が回転伝達機構（図示せず）を介して連結される。モータは、ハウジング２２に内蔵しても良い。このスピンドル装置は、例えばマシニングセンタ、旋盤、フライス盤、研削盤等の各種の工作機械に適用できる。

この構成のスピンドル装置によると、この実施形態の転がり軸受２３，２４における潤滑油の安定供給、高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化の作用が、効果的に発揮され
る。

図６は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１，図２に示す第１の実施形態において、外輪位置決め間座１０に、外輪２の軸受空間側の周面である内径面に嵌合する鍔部１０ｃを設け、この鍔部１０ｃと外輪２との嵌合部に密封材５３を介在させたものである。密封材５３はＯリングからなり、外輪２の内径面に設けられた環状溝５４内に嵌め込んである。その他の構成は図１，図２に示す第２の実施形態と同じである。

図１の例のように、グリース溜まり形成部品６が外輪位置決め間座１０とグリース溜まり形成部品本体１１とで構成される場合、外輪位置決め間座１０と外輪２とが分離構造となるため、組立性等で不都合が生じることがある。しかし、上記のように、外輪位置決め間座１０に鍔部１０ｃを設けて外輪２に嵌合させることで、非分離構造となり、組立性が向上する。また、鍔部１０ｃと外輪２との嵌合部に介在させた密封材５３により、鍔部１０ｃの抜け止めと、グリース溜まり９内のグリース基油の軸受外への漏れ防止効果とが得られる。そのため、外輪位置決め間座１０と外輪２との非分離がより確実となり、またグリース基油が確実に外輪２の軌道面２ａに供給できることから、軸受の高速化，潤滑寿命の延長が期待できる。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１，図２に示す実施形態において、外輪位置決め間座１０を設ける代わりに、外輪２に、グリース溜まり９の形成用の幅方向に延びる軌道輪延長部２ｆを設けたものである。グリース溜まり９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６Ａとで形成される。この場合、グリース溜まり形成部品６Ａの全体が、図１の例のグリース溜まり形成部品本体１１で構成される。グリース溜まり形成部品６Ａは、その軸受内と反対側の側壁部１１ａ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５５に嵌合する止め環５６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６Ａの側壁部１１ａの軸受外向き面における外径縁には、テーパ状の切欠部５８が設けられ、この切欠部５８と止め環５６との間に、密封材５７が介在させてある。密封材５７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２ｆを有しない幅としても良い。

このようにグリース溜まり形成用の軌道輪延長部２ｆを設けて上記外輪位置決め間座１０に相当する部分を外輪２と一体化させた場合、別体の間座を設けた場合のような油漏れの生じる合わせ面が無くなる。そのため、上記合わせ面からのグリース基油の漏れの問題が生じない。また、間座相当部分となる軌道輪延長部２ｆを外輪２と一体化してグリース溜まり９を形成したため、軸受の組立性が良好になると共に、部品点数の削減により組立精度の向上が期待できる。

図８および図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１，図２に示す第１の実施形態において、グリース溜まり形成部品６のグリース溜まり形成部品本体１１の内周面と内輪１の外周面とに、互いに微小隙間ｄ２を介して対向しかつ軸受中心側が大径となる傾斜角度αのテーパ面部６ｈ，１ｈを設けたものである。内輪１のテーパ面部１ｈは、内輪１の幅面から軌道面１ａの付近まで延び、このテーパ面部１ｈにおける大径側のエッジ１ｈａは、保持器４の幅内の内径側に位置している。その他の構成は第１の実施形態と同じである。

図９において、矢印はグリース中の分離油の流れを示している。グリース溜まり９から外輪２の段差面２ｂと隙間形成片７の先端間の隙間１５から流出したグリース基油は、一
部が直接に外輪２の軌道面２ａに流入して潤滑油として供されるが、一部の基油は軸受内に流入せず、周囲の空気流により、矢印のように、グリース溜まり形成部品６の外表面に付着しながら流れて内輪１の外径面へ移動する。内輪１の外径面には上記のようにテーパ面部１ｈが形成してあって、グリース溜まり形成部品６のテーパ面部６ｈと微小な隙間ｄ２を介して重なるように対向している。

このため、グリース溜まり形成部品６の外表面に沿って内輪１側へ流れた油は、内輪１の回転に伴う隙間ｄ２の両端の圧力差（大径側＜小径側）により軸受外への流出が防止される。また、対面部に移動した油が内輪１の外径面に付着することで、油の表面張力と油に作用する遠心力によりテーパ面部１ｈの大径側へ移動し、そのエッジ部１ｈａより保持器４の内径面へ飛散する。この飛散した油が保持器４で受けられることにより、軸受潤滑油として利用される。そのため、軸受外への流出油量が減少し、潤滑油に寄与する油量が増加することで、潤滑寿命の延長が図れる。

この構成において、テーパ面部１ｈの傾斜角度αは、テーパ面部１ｈ上で油の付着移動が可能となるように、軸受の使用最高回転数および油の表面張力で決定される。また、隙間ｄ２は、運転中の内輪外径面の膨張量、およびグリース溜まり形成部品６の内径面に移動した油が内輪１側へ転移可能な量を考慮して決定する。例えば、内輪φ１００mmの軸受を１５００ｒｐｍで使用するとした場合、αは１５°、ｄ２は０．２mm程度となる。

図１０の実施形態は、軸受の潤滑をより確実にするため、図８，図９の実施形態において、内輪１のテーパ面部１ｈの大径側のエッジ１ｈａを、転動体３の軸受軸方向幅内に位置させたものである。転動体３は、この実施形態ではボールであるため、転動体３の直径内に上記エッジ１ｈａを位置させてある。
この構成の場合、内輪テーパ面部１ｈの大径側エッジ１ｈａから飛散した油が、転動体３に直接に付着し、軸受の潤滑がより一層確実となる。

図１１の実施形態は、図８，図９の実施形態を、軸受姿勢を縦型とする場合に、グリース溜まり形成部品６の外表面を伝わって流出する油をより効果的に内輪１の外径のテーパ面部１ｈに付着させるための構成を示す。その構成として、この実施形態では、グリース溜まり形成部品６におけるグリース溜まり形成部品本体１１を構成する軸受内側の側壁部１１ｂの外面１１ｂａを、傾斜角度θの傾斜面としている。この傾斜面からなる外面１１ｂａの傾斜の方向は、小径側つまり内輪１側が、軸受幅の中心から離れる方向である。傾斜角度θは、油の流れを考慮して５〜１０°としている。この例では、グリース溜まり形成部品６が転動体３よりも下側に位置する場合を示しているが、グリース溜まり形成部品６が転動体３の上側に位置する場合も、外面１１ｂａを上記と同様に傾斜面とすることが好ましい。
このように、グリース溜まり形成部品６の側壁部１１ｂの外面１１ｂａを傾斜面とすることで、グリース溜まり形成部品６の外表面を伝わって流出する油をより効果的に内輪１の外径のテーパ面部１ｈに付着する。

図１２は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の転がり軸受は、図１に示した第１の実施形態の転がり軸受において、前記流路１４に基油移動媒体８を介在させたものである。基油移動媒体８は、流路１４内で毛細管現象によりグリースの基油がすきま１５（δ）に供給されることを促進させるものである。基油移動媒体８には紙または織布などを用いることができる。

この構成の場合隙間１５から転動体接触部へのグリース基油の移動が、基油移動媒体８の毛細管現象によってさらに促進される。このため、グリース基油の移動が良好かつ確実となり、その移動量をさらに増加させることができる。また、基油移動媒体８の材質や円
周長さ等を選定することで、グリース基油の供給量の調整が可能となり、軸受の運転条件に見合った調整がさらに容易になる。

図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の転がり軸受は、図１に示した第１の実施形態の転がり軸受において、グリース溜まり形成部品６，隙間形成片７等で構成されるグリース供給手段１６とは別に、軸方向の他方に、軸受内のミストを回収し凝集状態として外輪軌道面２ａの付近へ戻すミスト回収再生手段３５を設けたものである。

ミスト回収再生手段３５は、運転中に軸受内に発生するグリースのミストを回収する回収手段３６と、この回収手段３６で回収されたミストを内輪１の回転による空気流を利用して凝集することで油状にし、軌道面１ａ，２ａに送る凝集送り手段３７とを備える。

前記回収手段３６は、内輪１の外径面に形成されたテーパ面１ｂと、このテーパ面１ｂの外周に位置してテーパ面１ｂとの間にミスト回収空間３９を形成するミスト回収部品３８と、このミスト回収部品３８に設けられて軸受内のミスト浮遊空間４１から前記ミスト回収空間３９に連通した連通路４０とで構成される。内輪１の前記テーパ面１ｂは、内輪１の軸受背面側の外径面における幅方向端部の付近に設けられ、軌道面１ａ側が大径となるように形成されている。

ミスト回収部品３８は、内輪１と同心状の円筒部３８ａと、この円筒部３８ａの一端部から外径側に延びる鍔状取付部３８ｂとからなる断面概形がＬ字状の部材であって、外輪２の軸受背面側の幅面に接して設けられるリング状の回収部品固定部材４２の内径面に鍔状取付部３８ｂが接着固定されることにより、外輪２に対して軸方向に並べて設けられる。回収部品固定部材４２へのミスト回収部品３８の固定は、接着以外に止め輪などで行っても良い。このミスト回収部品３８が内輪１の前記テーパ面１ｂの外周に対向して配置されることにより、テーパ面１ｂとミスト回収部品３８の内径面３８ｃとの間に、環状でテーパ状断面形状のミスト回収空間３９が形成される。

具体的には、ミスト回収部品３８の内径面３８ｃは、軸受から離反する端部側を小径部３８ｃａとし、この小径部３８ｃａから軸受寄りの部分が小径部３８ｃａに対して段差をなす大径部３８ｃｂとされる。前記ミスト回収空間３９は、内輪１のテーパ面１ｂと、内輪１の軸受背面側の幅面に接する内輪間座４３の外径面４３ａと、ミスト回収部品３８の内径面大径部３８ｃｂとで囲まれた空間である。ミスト回収部品３８の内径面大径部３８ｃｂの粗度はＲａ２〜７程度で良い。これにより、ミスト回収部品３８として、旋削加工品や鋼板によるプレス加工品、あるいは樹脂製の成形加工品を用いることができる。前記テーパ面１ｂの軸方向に対する傾斜角度は、軸受内側方向（転動体方向）へミスト流れが発生する角度とされる。

前記凝集送り手段３７は、内輪１の外径面における軌道面１ａの近傍に設けられた段差面１ｃと、この段差面１ｃの小径側端から前記テーパ面１ｂへと続く外径面部分１ｄと、凝集隙間形成体４９とでなる。凝集隙間形成体４９は、内輪外径面部分１ｄの外周および前記段差面１ｃにそれぞれ隙間を介して対向する内径面および先端面を有し、外輪２と共に固定状態に設けられるものであり、ミスト回収部品３８の円筒部３８ａの先端側へ続く部分により構成される。前記段差面１ｃは、軸受背面側で軌道面１ａに続き、軌道面１ａ側が大径となる面であって、転動体３の幅内の部分、つまり転動体３の直下に設けられる。

凝集隙間形成体４９における内輪段差面１ｃに対向する先端部の外径面は、付着グリースが転動体３に接触可能なようにグリースを付着状態に保持するテーパ面とされている。
円筒部３８ａの外周のテーパ面は、凝集送り手段３７によって凝集された油状のミストを効率良くミスト回収空間３９に導く役割を担う。

ミスト回収部品３８の円筒部３８ａにおけるテーパ面に続き軸受から離反する側の外径面は、内径側に凹陥した凹陥部３８ｄとされ、この凹陥部３８ｄから内径面大径部３８ｃｂに貫通して前記連通路４０が形成されている。連通路４０は、ミスト回収部品３８の円周方向の複数箇所に形成された内外に貫通する貫通孔からなる。ミスト回収部品３８の前記凹陥部３８ｄ、鍔状取付部３８ｂ、および回収部品固定部材４２で囲まれる空間は、軸受内のミスト浮遊空間４１に連続する空間であって、前記ミスト回収空間３９の前段の回収空間である前段ミスト回収空間４４を構成する。

上記構成の転がり軸受によると、グリース供給手段１６によるグリース溜まり９内のグリース供給と、ミスト回収再生手段３５によるミスト化されたグリースの再利用とが行われ、両手段１６，３５の相乗効果により、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリーが達成される。上記ミスト回収再生手段３５の具体的な作用を以下に説明する。

グリース封入された軸受の内輪１が回転すると、内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａでは、転走する転動体３との接触でグリース中の基油の一部がミスト化して軸受内のミスト浮遊空間４１に浮遊する。このようにして発生したミストは、転動体３の公転による気流により、軸受内で回転しながら図１３中の矢印方向に移動し、回収部品固定部材４２とミスト回収部品３８とで囲まれて構成される前段ミスト回収空間４４に流入する。前段ミスト回収空間４４とミスト回収空間３９とは連通路４０で連通しているので、両空間４４，３９の圧力差により前段ミスト回収空間４４のミストはさらにミスト回収空間３９に流入する。

ミスト回収空間３９内のミストは、内輪テーパ面１ｂの回転によるポンピング作用で、ミスト回収空間３９の軸受内部方向に加速されながら吸い込まれて行く。このように、ミスト浮遊空間４１に浮遊するミストを、簡単な回収手段３６の構成により効率良く回収することができる。その結果、内輪外径面部分１ｄに対向するミスト回収部品３８の内径面大径部３８ｃｂにミストがぶつかりながら移動して、ミストの凝集が生じる。

凝集されたミストは油状となって内径面大径部３８ｃｂに付着する。付着した油は、ミスト回収部品円筒部３８ａと内輪１との間の隙間の空気流により軸受内部方向に移動し、ミスト回収部品円筒部３８ａの先端の隙間より軸受潤滑油として軸受内に吐出される。
なお、このようなミストの動きを促す構成として、内輪１の外径面は、段差面１ｃの小径端から幅面側にわたってテーパ面１ｂを形成し、途中の円筒面状の外径面部分１ｄを省略しても良い。

径方向の吐出隙間を構成する内輪段差面１ｃは、内輪１の軌道面１ａに続き転動体３の幅内に設けられているので、内輪軌道面１ａへの油吐出がより効果的に行われる。軸受内への油吐出を確実に行うため、凝集隙間形成体４９の外径面からなるテーパ面の全周にグリースを付着させ、油吐出の実隙間を小さくするのが好ましい。ミスト回収部品３８の外径面へのグリース付着は、グリースの初期封入状態で運転することで生じる堆積によるものとしても良い。

このように、この転がり軸受におけるミスト回収再生手段３５の潤滑作用では、グリース潤滑において運転中に生じる基油ミストを回収再利用するので、潤滑寿命の延長が可能となる。また、従来の内輪回転で外部からグリース補給を行うものと異なり、封入されたグリースを循環使用し、僅かな潤滑油で潤滑を行うため、グリースが供給過多となって攪
拌抵抗による温度上昇の原因となることがなく、回転の高速化が可能となる。

また、この実施形態では、グリース供給手段１６におけるグリース溜まり形成部品６、および前記ミスト回収再生手段３５における回収手段３６の両方が外輪２に対して軸方向に隣接して設けられているので、外輪幅内に収める場合に比べて、グリース供給手段１６によるグリース供給作用領域や、ミスト回収再生手段３５によるミスト回収作用領域を広く確保でき、それらの作用を効果的に行わせることができる。

なお、上記各実施形態は、外輪２が固定側軌道輪である場合につき説明したが、上記各実施形態のうち、図１〜図７に示す各実施形態、および図１２に示す実施形態は、内輪１か固定側輪の場合にも、上記と同様に適用することができる。
また、図１〜図１１に示す各実施形態、および図１３に示す実施形態において、図１２の実施形態のように、基油移動媒体８を介在させても良い。

この発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。 同転がり軸受の一部の拡大断面図である。 同転がり軸受を用いた工作機械用スピドル装置の断面図である。 この発明の他の実施形態における外輪の段差面と接触楕円の関係を示す説明図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の部分拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。 図８のIX部分の拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の部分拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の部分拡大断面図である。 この発明の他の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。

符号の説明

１…内輪
１ａ…軌道面
１ｈ…テーパ面部
２…外輪
２ａ…軌道面
２ｂ…段差面
２ｆ…軌道輪延長部
３…転動体
４…保持器
６…グリース溜まり形成部品
６ｈ…テーパ面部
７…隙間形成片
７ａａ…テーパ面
７ａａ′…曲面
８…基油移動媒体
９…グリース溜まり
１０…外輪位置決め間座
１０ａ…鍔部
１１…グリース溜まり形成部品本体
１４…流路
１５…隙間
１６…グリース供給手段
３５…ミスト回収再生手段
５１，５３…密封材
ｄ２…隙間
δ…隙間のギャップ量

Claims (16)

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、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記段差面と隙間形成片の先端との間の隙間を、グリースの基油を常時保油可能で、かつ軸受の回転で生じる基油の体積膨張および軌道面付近の空気流により前記基油を軌道面に供給可能な寸法としたことを特徴とする転がり軸受。
2. 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、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記グリース溜りから前記隙間形成片の流路にグリースの基油が供給されることを促進させる基油移動媒体を介在させたことを特徴とする転がり軸受。
3. 請求項２において、前記基油移動媒体が、紙または織布である転がり軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、固定側の軌道輪が外輪である転がり軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記軌道面に対して軸方向の一方に前記グリース溜まりを設け、他方に、軸受内のミストを回収し凝集状態として前記軌道面の付近へ戻すミスト回収再生手段を設けた転がり軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、アンギュラ玉軸受であり、前記段差面は、軌道面における接触角が生じる方向と反対側の縁部に続いて設けた転がり軸受。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記グリース溜まりがグリース溜まり形成部品により形成されたものであり、このグリース溜まり形成部品が、前記固定側軌道輪に隣接して設けられた間座と、この間座の内周側および外周側のうちの軸受空間側に設けられたグリース溜まり形成部品本体とでなり、前記間座と前記固定側軌道輪との合わせ面に密封材を介在させた転がり軸受。
8. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記グリース溜まりがグリース溜まり形成部品により形成されたものであり、このグリース溜まり形成部品が、前記固定側軌道輪に隣接して設けられた間座と、この間座の内周側および外周側のうちの軸受空間側に設けられたグリース溜まり形成部品本体とでなり、前記間座に、前記固定側軌道輪の軸受空間側の周面に嵌合する鍔部を設け、この鍔部と固定側軌道輪との嵌合部に密封材を介在させた転がり軸受。
9. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記固定側軌道輪に、グリース溜まり形成用の幅方向に延びる軌道輪延長部を設け、前記グリース溜まりを、前記軌道輪延長部とこの軌道輪延長部の軸受空間側に設けた一体のグリース溜まり形成部品とで形成した転がり軸受。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記隙間形成片の先端部の端面に続く軸受空間側の周面を、転動体に近接したテーパ面とし、このテーパ面と転動体との距離を０．２mm以下とした転がり軸受。
11. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記隙間形成片の先端部の端面に続く軸受空間側の周面を、転動体の中心を円弧中心とする断面円弧状の曲面とし、この曲面と転動体との距離を０．２mm以下とした転がり軸受。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記固定側軌道輪が外輪であって、前記グリース溜まりが、外輪または外輪に隣接する間座の内周に設けられたグリース溜まり形成部品により形成されたものであり、このグリース溜まり形成部品の内周面と内輪の外周面とに、互いに微小隙間を介して対向しかつ軸受中心側が大径となるテーパ面部を設けた転がり軸受。
13. 請求項１２において、前記内輪の前記テーパ面部における大径側のエッジを、前記転動体を保持する保持器の幅内の内径側に位置させた転がり軸受。
14. 請求項１２において、前記内輪の前記テーパ面部における大径側のエッジを、転動体の軸受軸方向幅内に位置させた転がり軸受。
15. 請求項１２において、軸心を縦向きとして使用される転がり軸受であり、前記グリース溜まり形成部品が、軸受幅の中心側に向きかつ外径側端から前記隙間形成片が続く側壁部を有し、この側壁部の外面を、小径側が軸受幅の中心から離れる方向に傾斜する傾斜面とした転がり軸受。
16. 請求項１ないし請求項１５のいずれか１項において、前記固定側軌道輪の前記段差面の幅方向位置を、前記固定側軌道輪の転動体に対する接触楕円と干渉しない範囲でこの接触楕円に近接する位置とした転がり軸受。

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