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JP2007192288A - Rolling bearing - Google Patents

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JP2007192288A
JP2007192288A JP2006010682A JP2006010682A JP2007192288A JP 2007192288 A JP2007192288 A JP 2007192288A JP 2006010682 A JP2006010682 A JP 2006010682A JP 2006010682 A JP2006010682 A JP 2006010682A JP 2007192288 A JP2007192288 A JP 2007192288A
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JP
Japan
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grease
bearing
outer ring
rolling bearing
rolling
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Pending
Application number
JP2006010682A
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Japanese (ja)
Inventor
Takatsugu Furubayashi
卓嗣 古林
Masatsugu Mori
正継 森
Sun-Woo Lee
ソン雨 李
Hiroshi Takiuchi
博志 瀧内
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Priority to US12/087,418 priority patent/US7874733B2/en
Priority to PCT/JP2006/324245 priority patent/WO2007077706A1/en
Priority to DE112006003601T priority patent/DE112006003601T5/en
Priority to KR1020087017165A priority patent/KR20080082988A/en
Priority to CN2006800503019A priority patent/CN101351653B/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing capable of achieving high speed operation and long service life by using only the grease sealed into the bearing, dispensing with maintenance, achieving stable supply of lubricating oil, and, in particular, achieving secure lubrication by causing a heat cycle in a grease sump actively even under continuous operation conditions over a long period of time. <P>SOLUTION: This rolling bearing has an inner ring 1, an outer ring 2, and a plurality of rolling bodies 3 provided between raceway surfaces 1a and 2a of these inner and outer rings 1, 2. A step face 2b being continuous with the raceway surface 2a is provided in the direction in which it leaves the rolling body 3 on a non-rotating fixed side bearing ring 2 among the inner ring 1 and the outer ring 2 being the bearing rings. A clearance forming piece 7 whose tip faces the step face 2b through a clearance 15 is provided. The grease sump 9 communicating with the clearance 15 is provided. A grease sump cooling liquid circulating passage 36 for circulating cooling liquid for cooling a member 22 coming into contact with the fixed side bearing ring 2 around the grease sump 9 is provided to give a heat cycle for raising and lowering temperature to the grease sump 9 by the cooling liquid flowing in the grease sump cooling liquid circulating passage 36. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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。   The present invention relates to a rolling bearing having a lubrication function for grease lubrication of a machine tool main shaft or the like.

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。   As a lubrication method for machine tool spindle bearings, grease lubrication that can be used maintenance-free, air-oil lubrication in which lubricating oil is mixed with carrier air and oil is injected into the bearing from the nozzle, jet that injects lubricating oil directly into the bearing There are methods such as lubrication. In recent machine tools, in order to increase machining efficiency, there is a tendency for higher speed, and lubrication of main shaft bearings is also relatively inexpensive and air-oil lubrication that can be speeded up easily is often used. However, this air oil lubrication method has a problem from the viewpoint of cost, noise, energy saving, and resource saving because it requires an air oil supply device as ancillary equipment and requires a large amount of air. There is also a problem of deteriorating the environment due to the scattering of oil. In order to avoid these problems, recently, speeding up by grease lubrication has begun to attract attention, and requests have been increasing.

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。   Since grease lubrication is performed only with the grease enclosed at the time of bearing assembly, high-speed operation may lead to premature seizure due to deterioration of the grease due to bearing heat generation and oil film breakage on the raceway surface, especially the inner ring. . In particular, it is difficult to guarantee the grease life in a high-speed rotation region where the dn value exceeds 1 million (bearing inner diameter mm × rotational speed rpm).

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
New proposals have been introduced as a means of extending the life of grease. For example, there is a proposal (Patent Document 1) aiming at high speed and long life by providing a grease reservoir on the outer ring raceway surface. In addition, there is a proposal (Patent Document 2) in which a bearing is properly lubricated and lubricated by a grease replenishing device provided outside the spindle.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-108068 JP 2003-113998 A

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、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持可能で、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ものを考えた。
この転がり軸受によると、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。
しかし、このように増稠剤と隙間での毛細管現象のみによって基油を前記隙間に移動させる構造では、基油を移動させる能力が十分でなく、必ずしも軸受の潤滑に十分であるとは言えない。
However, the technologies of the above proposed examples are not satisfactory in consideration of the number of rotations used (> dn value 1.5 million) equivalent to air oil lubrication and maintenance-free.
Therefore, by developing the technique of Patent Document 1, a fixed-side race ring (for example, an outer ring) is provided with a stepped surface that follows the raceway surface in a direction away from the rolling element, and the tip faces the stepped surface via a gap and has a peripheral wall. A gap forming piece for forming a flow path between the stationary side ring and a grease reservoir communicating with the flow path is provided, and a gap between the stepped surface and the tip of the gap forming piece is defined as a grease base. It was considered that the oil could be held at all times, and the base oil could be supplied to the raceway surface by the volume expansion of the base oil caused by the rotation of the bearing and the air flow near the raceway surface.
According to this rolling bearing, when the bearing is stopped, the grease base oil moves from the flow path to the gap due to the thickener in the grease and the capillary phenomenon of the gap, and the gap between the capillary phenomenon and the oil surface tension The base oil is kept oily. When the bearing is operated, the base oil stored in the clearance is discharged from the clearance due to the volume expansion caused by the temperature rise of the fixed-side raceway and the air flow generated by the revolution and rotation of the rolling elements. It moves while adhering to the raceway surface of the raceway and is continuously supplied to the rolling element contact portion.
However, in the structure in which the base oil is moved to the gap only by the capillary phenomenon in the thickener and the gap as described above, the ability to move the base oil is not sufficient, and it cannot be said that the lubrication of the bearing is necessarily sufficient. .

そこで、このような構造の転がり軸受において、運転停止と運転再開の繰り返しに伴うグリース溜まりでのヒートサイクルによる圧力変動で、グリースから分離した基油が前記隙間を経て固定側軌道輪の軌道面に吐出されるように、前記隙間の寸法を設定することを考えた。
このように隙間設定をした場合、グリース溜まりの温度が上昇したときに、グリース中の増稠剤と基油の膨張率の違いにより、密閉されたグリース溜まり内部のグリースにおいて基油が増稠剤から分離し、しかも前記ヒートサイクルによるグリース溜まりの圧力変動によって基油が確実に前記隙間に移動し、さらに押し出されて軌道面に供給される。
しかし、この転がり軸受が用いられる実際の工作機械では、長期間の連続稼動も珍しいものではなく、工具交換も数秒程度で完了するため、上記したようなヒートサイクルが実質上存在しない場合がある。そうすると、運転開始後に上昇したグリース溜まりの圧力は基油が吐出されると同時に低下していくため、やがて大気圧となり、稼動中にもかかわらず基油の吐出が停止してしまう。
Therefore, in a rolling bearing having such a structure, the base oil separated from the grease passes through the gap and enters the raceway surface of the stationary side raceway due to the pressure fluctuation due to the heat cycle in the grease reservoir accompanying the repeated operation stop and restart. It was considered to set the size of the gap so as to be discharged.
When the gap is set in this way, when the temperature of the grease reservoir rises, the base oil in the grease inside the sealed grease reservoir becomes thicker due to the difference in expansion coefficient between the thickener and the base oil in the grease. In addition, the base oil is surely moved to the gap by the pressure fluctuation of the grease reservoir due to the heat cycle, and is further pushed out and supplied to the raceway surface.
However, in an actual machine tool using this rolling bearing, continuous operation for a long period of time is not uncommon, and tool replacement is completed in about several seconds, so the above-described heat cycle may not exist substantially. As a result, the pressure in the grease reservoir that has risen after the start of operation decreases at the same time as the base oil is discharged, and eventually becomes atmospheric pressure, and the discharge of the base oil stops despite the operation.

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、長期間の連続稼働条件下でも能動的にグリース溜まりにヒートサイクルを生じさせて、潤滑を確実にでき、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。   The object of the present invention is to eliminate these problems. The grease can be actively heat-generated even under long-term continuous operation conditions to ensure lubrication and enclosed in a bearing. The purpose of this invention is to provide a rolling bearing that uses only the grease that has been used to achieve high speed, long life, maintenance-free operation, and stable supply of lubricating oil.

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する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する隙間形成片を設け、前記隙間に連通するグリース溜まりを設け、前記固定側軌道輪に接する部材を冷却する冷却液を前記グリース溜まりの周囲に循環させるグリース溜まり冷却液循環路を設け、このグリース溜まり冷却液循環路を流れる冷却液により、グリース溜まりに温度の上昇と下降のヒートサイクルを与えるようにしたものである。前記固定側軌道輪は例えば外輪で、前記固定側軌道輪に接する部材は、例えば前記外輪を設置するハウジングであっても良い。
この構成の転がり軸受は、グリース溜まりにグリースを充填して使用される。軸受軌道面には初期潤滑油としてのグリースを適量塗布しておく。この軸受を使用した工作機械等の機器の運転を行うと、密閉されたグリース溜まり内の温度と圧力の上昇によって、グリースから分離した基油が、前記段差面と隙間形成片間の隙間を経て軌道面に押し出される。加えて、前記隙間での毛細管現象と表面張力による効果も存在し、これによっても基油が外輪軌道面に吐出されるので、潤滑がより一層確実なものとなる。この際に、軸受使用機器の運転/休止のサイクルが存在せず、連続稼働状態にあっても、グリース溜まり冷却液循環路により、グリース溜まりの周囲に循環させる冷却液の流れを断続させて、グリース溜まりに温度の上昇と下降のヒートサイクルを能動的に与えることができる。これにより、上記圧力変動が生じてグリースから分離した基油が前記隙間を経て外輪軌道面に吐出される動作が繰り返される。このため、潤滑油の供給が確実に行われる。このように、長期間の連続稼働条件下でも、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となる。
The rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the raceways of the inner and outer rings. A stepped surface following the raceway surface is provided in a direction away from the rolling element, a gap forming piece whose tip faces the stepped surface through a gap is provided, a grease reservoir communicating with the gap is provided, and the fixed side raceway is in contact A grease pool coolant circulation path for circulating a coolant for cooling the member around the grease reservoir is provided, and the grease flowing through the grease pool coolant circulation path gives a heat cycle of temperature rise and fall to the grease reservoir. It is what I did. The fixed-side raceway may be an outer ring, for example, and the member in contact with the fixed-side raceway may be a housing for installing the outer race, for example.
The rolling bearing having this configuration is used by filling a grease reservoir with grease. An appropriate amount of grease as an initial lubricating oil is applied to the bearing raceway surface. When an operation of a machine tool or the like using this bearing is performed, the base oil separated from the grease due to an increase in temperature and pressure in the sealed grease reservoir passes through the gap between the step surface and the gap forming piece. Extruded to the raceway surface. In addition, there is an effect due to capillary action and surface tension in the gap, and this also causes the base oil to be discharged onto the outer ring raceway surface, thereby further ensuring lubrication. At this time, even if there is no operation / pause cycle of the equipment using the bearing, and the continuous operation state, the flow of the coolant circulating around the grease reservoir is interrupted by the grease reservoir coolant circulation path, The grease reservoir can be actively given a heat cycle of temperature rise and fall. Thereby, the operation in which the base oil separated from the grease due to the pressure fluctuation is discharged to the outer ring raceway surface through the gap is repeated. For this reason, supply of lubricating oil is performed reliably. In this way, even under long-term continuous operation conditions, only the grease enclosed in the bearing can be used to increase the speed, extend the service life, eliminate maintenance, and provide a stable supply of lubricating oil.

この発明において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持するアンギュラ玉軸受であっても良い。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。   In this invention, the rolling bearing may be an angular ball bearing that supports a machine tool spindle. When the angular ball bearing is provided, the stepped surface is provided on the side opposite to the direction in which the contact angle is generated, so that the stepped surface is more easily disposed directly below the rolling element. The step surface can be brought close to the center of the rolling element, and lubricating oil can be replenished from the step surface to the raceway more efficiently.

この発明において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受であっても円すいころ軸受であっても良い。   In this invention, the rolling bearing may be a cylindrical roller bearing or a tapered roller bearing that supports the main spindle of the machine tool.

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する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する隙間形成片を設け、前記隙間に連通するグリース溜まりを設け、前記固定側軌道輪に接する部材を冷却する冷却液を前記グリース溜まりの周囲に循環させるグリース溜まり冷却液循環路を設け、このグリース溜まり冷却液循環路を流れる冷却液により、グリース溜まりに温度の上昇と下降のヒートサイクルを与えるようにしたため、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り、特に、長期間の連続稼働条件下でも能動的にグリース溜まりにヒートサイクルを生じさせて、潤滑を確実に行わせることができる。   A rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the raceways of the inner and outer rings. A step surface following the raceway surface is provided in a direction away from the rolling element, a gap forming piece whose tip faces the step surface through a gap is provided, a grease reservoir communicating with the gap is provided, and the fixed side raceway is in contact A grease pool coolant circulation path for circulating a coolant for cooling the member around the grease reservoir is provided, and the grease flowing through the grease pool coolant circulation path gives a heat cycle of temperature rise and fall to the grease reservoir. As a result, using only the grease sealed in the bearing, speeding up and long life, maintenance-free, and stable supply of lubricating oil are possible. There, in particular, actively in long-term continuous operation conditions by causing a heat cycle grease reservoir, it is possible to surely perform the lubrication.

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。この実施形態では、工作機械主軸のスピンドルユニットに組み込まれた転がり軸受の例を示す。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。転がり軸受の内輪1は、同図には図示しない主軸に嵌合して回転可能とされ、外輪2はスピンドルユニットにおけるハウジング22の内周に嵌合状態で固定支持されている。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an example of a rolling bearing incorporated in a spindle unit of a machine tool spindle is shown. In FIG. 1, this rolling bearing has a plurality of rolling elements 3 interposed between raceways 1a and 2a of an inner ring 1, an outer ring 2, and inner and outer rings 1 and 2, and a grease pool forming component 6 and a gap forming piece. 7. The plurality of rolling elements 3 are held by a cage 4, and one end of the bearing space between the inner and outer rings 1 and 2 is sealed with a seal 5. The seal 5 prevents leakage of grease sealed inside the bearing to the outside. This rolling bearing is an angular ball bearing, the seal 5 is provided at the end on the back side of the bearing, and the grease reservoir forming component 6 and the gap forming piece 7 are provided on the front side of the bearing. On the front side of the bearing, the grease reservoir forming part 6 also serves as a seal, and grease leakage from the front side of the bearing is prevented. In the figure, the crossed hatched portions indicate portions filled with grease. The inner ring 1 of the rolling bearing is fitted to a main shaft (not shown) in the drawing so as to be rotatable, and the outer ring 2 is fixedly supported in the fitted state on the inner periphery of the housing 22 in the spindle unit.

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る。なお、この実施形態では、前記段差面2bが正面側の幅面となっているが、外輪2は、段差面2bから正面側の内径面部分が続く形状であっても良い。   On the outer ring 2 serving as a fixed-side raceway, a step surface 2b following the raceway surface 2a follows the outer ring front side away from the rolling elements 3, that is, the edge on the opposite side to the direction in which the contact angle occurs on the raceway surface 2a. Is provided. The step surface 2b is a surface that extends from the raceway surface 2a to the outer diameter side and faces the outer ring front side. In this embodiment, the step surface 2b is a front-side width surface. However, the outer ring 2 may have a shape in which a front-side inner diameter surface portion continues from the step surface 2b.

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(ここでは段差面2b)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。   The grease reservoir forming component 6 is a ring-shaped component having a grease reservoir 9 formed therein, and is provided in contact with the front side width surface of the outer ring 2. In this example, the grease reservoir forming component 6 is fitted to the outer ring positioning spacer 10 provided in contact with the front-side width surface (here, the step surface 2b) of the outer ring 2, and the inner diameter surface of the outer ring positioning spacer 10. It consists of an outward groove-shaped grease reservoir forming component main body 11. An internal space sandwiched between the outer ring positioning spacer 10 and the grease reservoir forming component main body 11 is a grease reservoir 9.

グリース溜まり形成部品本体11の側壁部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との合わせ面にも、図示しない密封材が介在させてある。これらの密封材により、グリース漏れ防止が図られている。   A sealing material (not shown) is interposed between the outer diameter surface of the side wall portion 11a of the grease reservoir forming component main body 11 and the inner diameter surface of the outer ring positioning spacer 10 opposed thereto, or the grease reservoir forming component main body 11 and The outer ring positioning spacer 10 is bonded with an adhesive. A sealing material (not shown) is also interposed between the mating surfaces of the outer ring positioning spacer 10 and the outer ring 2. These sealing materials prevent grease leakage.

隙間形成片7は、外輪位置決め間座10の内径面10aに沿って配置され、先端が前記段差面2bに対向し、図2に拡大して示すように、外輪位置決め間座10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。   The gap forming piece 7 is disposed along the inner diameter surface 10a of the outer ring positioning spacer 10, and the tip faces the step surface 2b. As shown in an enlarged view in FIG. It is a ring-shaped member that forms the flow path 14 and the gap 15. The gap forming piece 7 is formed integrally with the grease reservoir forming component main body 11. In other words, the grease reservoir forming component main body 11 extends integrally from the outer diameter end portion of the side wall portion 11b on the bearing adjacent side.

隙間形成片先端部7aの周壁と、これに対面する外輪位置決め間座10の内径面10a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量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、外輪軌道面2aの縁部に開口する。隙間15のギャップ量δは、0.05〜0.1mm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d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の外径面と外輪位置決め間座10の内径面10a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。
The flow path 14 is formed by the peripheral wall of the tip 7a of the gap forming piece and the inner diameter surface 10a of the outer ring positioning spacer 10 facing this. The gap forming piece 7 has a tip portion 7a extending to a position close to the step surface 2b of the outer ring 2, and an axial direction between the end surface of the tip portion 7a of the gap forming piece and the outer ring step surface 2b facing it. The gap 15 having a minute gap amount δ is formed. The gap 15 communicates with the flow path 14 and opens at the edge of the outer ring raceway surface 2a. The gap amount δ of the gap 15 is set to 0.05 to 0.1 mm.
The inner diameter surface following the end surface of the gap forming piece tip 7a is a tapered surface 7aa close to the rolling element 3 so that the lubricating oil can easily accumulate between the tapered surface 7aa and the rolling element 3. The distance d between the tapered surface 7aa and the rolling element 3 is preferably a minimal gap of 0.2 mm or less with a size that allows oil attached to the tapered surface 7aa to transfer to the surface of the rolling element 3. The base portion 7b of the gap forming piece 7 has a smaller diameter than the distal end portion 7a. A portion surrounded by the outer diameter surface of the base portion 7 b and the inner diameter surface 10 a of the outer ring positioning spacer 10 is a part of the grease reservoir 9, and the flow path 14 communicates with the grease reservoir 9.

転がり軸受の外輪2を固定支持するハウジング22には螺旋状の冷却液通路33が設けられている。冷却液通路33の入り口33aには、図1の冷却液回収・冷却装置34からポンプ35の介在する供給経路を経て冷却液が供給され、ハウジング22の冷却に用いられた冷却液は冷却液通路33の出口33bから回収経路を経て冷却液回収・冷却装置34に戻され、再び冷却液通路33へと循環供給される。
外輪位置決め間座10の外周にも螺旋状の冷却液通路37が設けられ、前記冷却液通路33の入り口33aから分岐して設けられた冷却液入り口38を経て、前記冷却液通路入り口33aに供給される冷却液の一部が冷却液通路37にも供給される。ハウジング22の内周面と、外輪位置決め間座10の外周面における前記冷却液通路37の配置領域の軸方向両側位置との間にはOリング等の密封材16が介在させてあり、これにより冷却液漏れ防止が図られている。さらに、ハウジング22には、冷却液通路37を経た冷却液を前記冷却液回収・冷却装置34に戻す冷却液出口39が設けられ、冷却液出口39を出た冷却液は電磁弁40の介在する回収経路を経て冷却液回収・冷却装置34に戻される。これら冷却液通路37、冷却液入り口38、冷却液出口39、電磁弁40等により、ハウジング22を冷却する冷却液の一部をグリース溜まり9の周囲に循環させるグリース溜まり冷却液循環路36が構成される。このグリース溜まり冷却液循環路36は、前記電磁弁40の開閉制御により、グリース溜まり9に温度の上昇と下降のヒートサイクルを与えるようにされている。
A spiral coolant passage 33 is provided in the housing 22 that fixedly supports the outer ring 2 of the rolling bearing. The coolant is supplied to the inlet 33a of the coolant passage 33 from the coolant recovery / cooling device 34 shown in FIG. 1 through the supply path through which the pump 35 is interposed. The coolant used for cooling the housing 22 is the coolant passage. The coolant is returned from the outlet 33 b of 33 through the recovery path to the coolant recovery / cooling device 34 and is circulated and supplied to the coolant passage 33 again.
A spiral coolant passage 37 is also provided on the outer periphery of the outer ring positioning spacer 10, and is supplied to the coolant passage inlet 33a via a coolant inlet 38 branched from the inlet 33a of the coolant passage 33. A part of the coolant to be supplied is also supplied to the coolant passage 37. A sealing material 16 such as an O-ring is interposed between the inner peripheral surface of the housing 22 and both axial positions of the region where the coolant passage 37 is disposed on the outer peripheral surface of the outer ring positioning spacer 10. Prevention of coolant leakage. Further, the housing 22 is provided with a cooling liquid outlet 39 for returning the cooling liquid having passed through the cooling liquid passage 37 to the cooling liquid recovery / cooling device 34, and the cooling liquid exiting the cooling liquid outlet 39 is interposed by an electromagnetic valve 40. The coolant is returned to the coolant recovery / cooling device 34 via the recovery path. The coolant passage 37, coolant inlet 38, coolant outlet 39, solenoid valve 40, etc. constitute a grease reservoir coolant circulation path 36 that circulates a portion of the coolant that cools the housing 22 around the grease reservoir 9. Is done. The grease pool coolant circulation path 36 is configured to give the grease pool 9 a heat cycle in which the temperature rises and falls by the opening / closing control of the solenoid valve 40.

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、軸受軌道面へは初期潤滑用としてのグリースを適量塗布しておく。
工作機械の運転を開始すると、運転開始直後には、隙間14を除いて密閉されたグリース溜まり9に溜められたグリースにおいて、運転開始に伴う温度上昇により膨張率の異なる基油と増稠剤とが分離する。同時に、密閉されたグリース溜まり9の内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が隙間14から外輪2の軌道面2aに向けて吐出される。温度が上昇して定常状態になると、内部圧力の上昇要因が消滅するので、基油の吐出と並行して内部圧力が徐々に減じ、単位時間当たりの基油吐出量も減少していく。 ここで、グリース溜まり冷却液循環路36の電磁弁40を開通すると、冷却液入り口38→冷却液通路37→冷却液出口39→冷却液回収・冷却装置34→ポンプ35→冷却液入り口38という経路で冷却液が循環し始め、外輪位置決め間座10が冷却される。これにより、グリース溜まり9内の温度と圧力が急速に低下し、単位時間当たりの基油吐出量が一層減少する。
その後、電磁弁40を閉じて螺旋状の冷却液通路37での冷却液の流れを停止すると、グリース溜まり9の温度が上昇に転じ、上記と同様のメカニズムにより再度基油が外輪軌道面2aに吐出されることになる。以後、このような温度上昇と下降のヒートサイクルによって、グリース溜まり9内での圧力変動が繰り返され、グリースから分離した基油が確実に隙間14に移動して、外輪2の軌道面2aに繰り返し供給される。
また、この実施形態では、隙間15のギャップ量δを0.05〜0.1mmとしているので、実用上十分な基油吐出量が得られる。このギャップ量δは、実際の隙間15の加工や隙間調整の作業性の面からも適切な値である。
The operation of the above configuration will be described. When the bearing is assembled, the grease reservoir 9 and the flow path 14 are filled with grease. An appropriate amount of grease for initial lubrication is applied to the bearing raceway surface.
When the operation of the machine tool is started, immediately after the start of operation, in the grease stored in the grease reservoir 9 that is sealed except for the gap 14, the base oil and the thickener differing in expansion rate due to the temperature rise accompanying the start of operation. Is separated. At the same time, the internal pressure of the sealed grease reservoir 9 increases. Due to this internal pressure, the separated base oil is discharged from the gap 14 toward the raceway surface 2 a of the outer ring 2. When the temperature rises and reaches a steady state, the internal pressure increase factor disappears, so that the internal pressure gradually decreases in parallel with the base oil discharge, and the base oil discharge amount per unit time also decreases. Here, when the solenoid valve 40 of the grease pool coolant circulation path 36 is opened, the coolant inlet path 38 → the coolant path 37 → the coolant outlet 39 → the coolant recovery / cooling device 34 → the pump 35 → the coolant inlet 38 path. Then, the coolant begins to circulate, and the outer ring positioning spacer 10 is cooled. As a result, the temperature and pressure in the grease reservoir 9 are rapidly reduced, and the base oil discharge amount per unit time is further reduced.
Thereafter, when the solenoid valve 40 is closed and the flow of the coolant in the spiral coolant passage 37 is stopped, the temperature of the grease reservoir 9 starts to rise, and the base oil is again applied to the outer ring raceway surface 2a by the same mechanism as described above. It will be discharged. Thereafter, the pressure fluctuation in the grease reservoir 9 is repeated by such a temperature increase and decrease heat cycle, and the base oil separated from the grease is surely moved to the gap 14 and repeatedly on the raceway surface 2a of the outer ring 2. Supplied.
In this embodiment, since the gap amount δ of the gap 15 is set to 0.05 to 0.1 mm, a practically sufficient base oil discharge amount can be obtained. This gap amount δ is also an appropriate value from the viewpoint of workability of actual clearance 15 and clearance adjustment.

また、上記ヒートサイクルによる基油吐出作用とは別に、以下に示す毛細管現象による基油吐出作用も加わる。すなわち、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。   In addition to the base oil discharging action by the heat cycle, a base oil discharging action by the capillary action shown below is also added. That is, when the bearing is stopped, the grease base oil moves from the flow path 14 to the gap 15 due to the thickener in the grease and the capillary phenomenon of the gap 15, and the capillary action and the surface tension of the oil combine to form the gap 15. The base oil is kept oily. When the bearing is operated, the base oil stored in the clearance 15 is discharged from the clearance 15 due to the volume expansion caused by the temperature increase of the outer ring 2 generated by the operation and the air flow generated by the revolution and rotation of the rolling element 3, and the outer ring It moves while adhering to the two raceway surfaces 2a and is continuously supplied to the rolling element contact portion.

このように、この転がり軸受では、上記グリース溜まり冷却液循環路36を流れる冷却液により、グリース溜まり9に温度の上昇と下降のヒートサイクルを与えることでグリース溜まり9に圧力変動が生じて、グリースから分離した基油が前記隙間15を経て外輪2の軌道面2aに繰り返し吐出されるので、潤滑油の供給が確実に行われる。加えて、前記隙間15での上記した毛細管現象によっても基油が外輪2の軌道面2aに吐出されるので、潤滑がより一層確実なものとなる。これにより、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化、および安定した潤滑油供給が可能である。   As described above, in this rolling bearing, the coolant flowing through the grease pool coolant circulation path 36 gives the grease pool 9 a heat cycle in which the temperature rises and falls, thereby causing a pressure fluctuation in the grease pool 9 and the grease. Since the base oil separated from the oil is repeatedly discharged to the raceway surface 2a of the outer ring 2 through the gap 15, the lubricating oil is reliably supplied. In addition, since the base oil is discharged to the raceway surface 2a of the outer ring 2 also by the above-described capillary phenomenon in the gap 15, lubrication is further ensured. As a result, using only the grease sealed in the bearing, it is possible to increase the speed, extend the service life, eliminate maintenance, and supply a stable lubricant.

この実施形態の場合、転がり軸受がアンギュラ玉軸受であるため、外輪2の段差面2bを接触角が生じる方向と反対側に設けることで、段差面2bをより転動体3の直下に配置し易くなる。転動体3の中心付近に段差面2bを近づけることができることで、段差面2bから外輪軌道面2aへの潤滑油の補給がより効率良く行える。   In the case of this embodiment, since the rolling bearing is an angular ball bearing, the stepped surface 2b of the outer ring 2 is provided on the side opposite to the direction in which the contact angle is generated, whereby the stepped surface 2b can be more easily disposed directly below the rolling element 3. Become. Since the step surface 2b can be brought close to the center of the rolling element 3, the lubricating oil can be more efficiently supplied from the step surface 2b to the outer ring raceway surface 2a.

なお、グリース溜まり9にヒートサイクルを与える手段として、冷却液回収・冷却装置34やポンプ35等の冷却液供給手段が必要であるが、ハウジング22を冷却する冷却液供給手段を兼用するため、構成の複雑化が避けられ、低コストで済む。最近の工作機械の主軸の駆動にはビルトインモータが使用される場合が大半であり、発熱の影響があるため、モータハウジングおよび軸受外周部に冷却用の螺旋溝を設け、冷却液を通して冷却を行っている(いわゆる外筒冷却)。そこで、グリース溜まり9の外径側にも同じく螺旋溝からなる冷却液通路37を設け、ハウジング等の冷却用の冷却液を通過させることで、工作機械の稼働によって上昇したグリース溜まり9の温度を下げ、ヒートサイクルを与えることが、簡単に行える。   As a means for giving a heat cycle to the grease reservoir 9, a coolant supply means such as a coolant recovery / cooling device 34 and a pump 35 is necessary. However, since the coolant supply means for cooling the housing 22 is also used, Can be avoided and cost can be reduced. Built-in motors are often used to drive the spindles of recent machine tools, and because of the influence of heat generation, a cooling spiral groove is provided in the motor housing and the outer periphery of the bearing, and cooling is performed through the coolant. (So-called outer cylinder cooling). Therefore, a coolant passage 37 that also has a spiral groove is provided on the outer diameter side of the grease reservoir 9, and the coolant for cooling such as a housing is allowed to pass therethrough, so that the temperature of the grease reservoir 9 raised by the operation of the machine tool is increased. Lowering and giving a heat cycle can be done easily.

図3は、上記実施形態の転がり軸受を用いたビルトインモータ形式の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、冷却のための冷却液通路33が設けられている。冷却液通路33は、ハウジング22におけるモータ40の外周部にも設けられている。   FIG. 3 shows an example of a built-in motor type machine tool spindle device using the rolling bearing of the above embodiment. In the spindle device for machine tools, two of the rolling bearings are used as a back surface combination. The two rolling bearings 23 and 24 rotatably support both ends of the main shaft 21 within the housing 22. The inner ring 1 of each rolling bearing 23, 24 is positioned by an inner ring positioning spacer 26 and an inner ring spacer 27, and is fastened and fixed to the main shaft 21 by an inner ring fixing nut 29. The outer ring 2 is positioned and fixed in the housing 22 by an outer ring positioning spacer 10, an outer ring spacer 30 and an outer ring presser cover 31. The housing 22 is formed by fitting the housing inner cylinder 22A and the housing outer cylinder 22B, and a cooling fluid passage 33 for cooling is provided in the fitting portion. The coolant passage 33 is also provided in the outer peripheral portion of the motor 40 in the housing 22.

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にモータ40のロータ40aが設けられている。モータ40は、ハウジング22に内蔵されており、ハウジング22に設置されたコイル等のステータ40bと、上記ロータ40aとで構成される。なお、モータ40は、ハウジング22の外部に設置されて回転伝達機構(図示せず)を介して主軸21に連結されたものであってもよい。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。   The spindle 21 is provided with a chuck (not shown) for detachably attaching a tool or a work (not shown) at the front end 21a, and a rotor 40a of the motor 40 is provided at the rear end 21b. Yes. The motor 40 is built in the housing 22 and includes a stator 40b such as a coil installed in the housing 22 and the rotor 40a. The motor 40 may be installed outside the housing 22 and connected to the main shaft 21 via a rotation transmission mechanism (not shown). This spindle apparatus can be applied to various machine tools such as a machining center, a lathe, a milling machine, and a grinding machine.

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。   According to the spindle device of this configuration, the effects of stable supply of lubricant, high speed, long life, and maintenance-free operation in the rolling bearings 23 and 24 of this embodiment are effectively exhibited.

図4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の実施形態におけるグリース溜まり形成部品6の構成等を円筒ころ軸受に適用したものである。グリース溜まり形成部品6は、外輪2の軸方向の両側に隣接して設けている。その他の構成は図1,図2に示す第1の実施形態の場合と同様である。   FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the grease reservoir forming component 6 in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is applied to a cylindrical roller bearing. The grease reservoir forming component 6 is provided adjacent to both sides of the outer ring 2 in the axial direction. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

この実施形態の場合、両側のグリース溜まり9から外輪軌道面2aにグリースの基油を供給できる。円筒ころ軸受の場合、転動体3となるころが、ある程度の長さを有するため、両側からグリースの基油を供給する方が、軸方向に偏りなく供給できて潤滑性向上の面で好ましい。これにより、高速化と長寿命化、メンテナンスフリーをより増進させることができる。この円筒ころ軸受の場合も、図1,図2に示す第1の実施形態のアンギュラ玉軸受の場合と同様に、工作機械用スピンドル装置の主軸支持に用いて、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を図ることができる。   In the case of this embodiment, grease base oil can be supplied from the grease reservoirs 9 on both sides to the outer ring raceway surface 2a. In the case of a cylindrical roller bearing, the roller serving as the rolling element 3 has a certain length. Therefore, it is preferable to supply the base oil of grease from both sides in terms of improving lubricity because it can be supplied in the axial direction without deviation. Thereby, speed-up, long life, and maintenance-free can be further improved. Also in the case of this cylindrical roller bearing, as in the case of the angular ball bearing of the first embodiment shown in FIGS. Long life and maintenance free.

図5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の実施形態におけるグリース溜まり形成部品6の構成を円すいころ軸受に適用したものである。グリース溜まり形成部品6は、外輪2の軸方向の外輪軌道面2aが大径となる側に隣接して設けている。その他の構成は図1,図2に示す第1の実施形態の場合と略同様である。   FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the grease reservoir forming component 6 in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is applied to a tapered roller bearing. The grease pool forming component 6 is provided adjacent to the side where the outer ring raceway surface 2a in the axial direction of the outer ring 2 has a large diameter. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS.

この実施形態の場合、グリース溜まり9から外輪軌道面2aの大径側に供給されるグリースの基油が、すべりが不可避的に存在し、円すいころ軸受で潤滑が問題となりやすいころ大端面と内輪大つば面の間に確実に導かれるので、潤滑性向上が可能となる。これにより、高速化と長寿命化、メンテナンスフリーをより増進させることができる。この円すいころ軸受の場合も、図1,図2に示す第1の実施形態のアンギュラ玉軸受の場合と同様に、工作機械用スピンドル装置の主軸支持に用いて、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を図ることができる。   In the case of this embodiment, the base oil of the grease supplied from the grease reservoir 9 to the large-diameter side of the outer ring raceway surface 2a inevitably slips, and the roller large end face and the inner ring that are liable to cause lubrication in a tapered roller bearing. Since it is reliably guided between the large brim surfaces, the lubricity can be improved. Thereby, speed-up, long life, and maintenance-free can be further improved. In the case of this tapered roller bearing, as in the case of the angular ball bearing of the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG. Long life and maintenance free.

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。It is a fragmentary sectional view of the rolling bearing which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同転がり軸受の一部の拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the rolling bearing. 同転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の断面図である。It is sectional drawing of the spindle apparatus for machine tools using the rolling bearing. 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。It is a fragmentary sectional view of the rolling bearing which concerns on other embodiment of this invention. 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。It is a fragmentary sectional view of the rolling bearing which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…内輪
1a…軌道面
2…外輪
2a…軌道面
3…転動体
2b…段差面
7…隙間形成片
9…グリース溜まり
10…外輪位置決め間座
15…隙間
22…ハウジング
36…グリース溜まり冷却液循環路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inner ring 1a ... Raceway surface 2 ... Outer ring 2a ... Raceway surface 3 ... Rolling body 2b ... Step surface 7 ... Gap formation piece 9 ... Grease pool 10 ... Outer ring positioning spacer 15 ... Gap 22 ... Housing 36 ... Grease pool Coolant circulation Road

Claims (5)

内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する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する隙間形成片を設け、前記隙間に連通するグリース溜まりを設け、前記固定側軌道輪に接する部材を冷却する冷却液を前記グリース溜まりの周囲に循環させるグリース溜まり冷却液循環路を設け、このグリース溜まり冷却液循環路を流れる冷却液により、グリース溜まりに温度の上昇と下降のヒートサイクルを与えるようにした転がり軸受。   In a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the raceways of the inner and outer rings, a stepped surface following the raceway is provided on the stationary raceway that does not rotate among the inner ring and outer ring that are raceways. Provided in a direction away from the rolling element, provided with a gap forming piece with the tip facing the stepped surface via a gap, provided with a grease reservoir communicating with the gap, and provided with a coolant for cooling the member in contact with the stationary side race A rolling bearing provided with a grease pool coolant circulation path that circulates around the grease pool, and that provides a heat cycle of temperature rise and fall to the grease pool by the coolant flowing through the grease pool coolant circulation path. 請求項1において、前記固定側軌道輪が外輪であり、前記固定側軌道輪に接する部材が、前記外輪を設置するハウジングである転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the fixed side race is an outer ring, and a member in contact with the fixed side race is a housing in which the outer ring is installed. 請求項1または請求項2において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持するアンギュラ玉軸受である転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling bearing is an angular ball bearing that supports a main spindle of a machine tool. 請求項1または請求項2において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受である転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1 or 2, wherein the rolling bearing is a cylindrical roller bearing that supports a main spindle of a machine tool. 請求項1または請求項2において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持する円すいころ軸受である転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling bearing is a tapered roller bearing that supports a machine tool main shaft.
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