この発明の第1実施形態を図1と共に説明す� �。図1(A)はこの実施形態の転がり軸受装置の� ��面図を示す。この転がり軸受装置は、工作� ��械の主軸軸受として用いられるものであっ� ��、転がり軸受1と、その外輪3に隣接して設� �たノズル部材8とを備える。転がり軸受1は、 内輪2と、外輪3と、これら内外輪2,3の軌道面2 a,3a間に介在させた複数の転動体である円筒� �ろ4と、これらの円筒ころ4を円周方向に所定 間隔を隔てて保持する環状の保持器5とでな� �円筒ころ軸受である。
 内輪2は、軌道面2aの両側に鍔を有する鍔付� ��内輪であり、図示しない主軸の外径面に嵌� ��する。内輪2の軌道面2aを挟んだ軸方向両側� ��外径面には、軌道面2a側が大径となる斜面� �2bがそれぞれ設けられている。また、内輪2� �各斜面部2bには、円周溝6が設けられる。

 外輪3は、図示しない軸受箱内に固定され る。外輪3の両側には、外輪3に隣接して外輪� ��置決め間座7がそれぞれ配置され、各外輪位 置決め間座7の内径面に環状のノズル部材8が� ��けられる。外輪位置決め間座7およびノズル 部材8には、内外輪2,3等と同じ軸受鋼や、他� �適宜の鉄系材料が用いられる。外輪位置決� �間座7は軸受箱内に固定される。ノズル部材8 には、内輪2と外輪3間の軸受空間に挿入され� ��環状の鍔部8aが設けられる。これら左右の� �輪位置決め間座7およびノズル部材8のそれぞ れにわたって、転がり軸受1に潤滑剤として� �アオイルを供給する給油手段9が設けられて� ��る。エアオイルは、搬送エアに潤滑油を混� ��したものである。この給油手段9は、ノズル 孔10、円周溝11、および給油路12によって構成 される。ノズル孔10は、ノズル部材8の鍔部8a� ��おいて円周方向の複数箇所に設けられ、内� ��2の対応する斜面部2bの円周溝6に向けて潤滑 剤であるエアオイルを吐出させる。なお、ノ ズル孔10は、ノズル部材の鍔部8aの1箇所にだ� ��設けても良い。円周溝11は、外輪位置決め� �座7とノズル部材8との接面境界部に設けられ 、前記複数のノズル孔10に連通する。給油路1 2は、外輪位置決め間座7に設けられ、その外� ��面から前記円周溝11に連通する。このよう� �構成された給油手段9により、軸受箱のエア� ��イル供給路(図示せず)から外輪位置決め間� �7の給油路12に到達したエアオイルが、円周� �11を経て全周のノズル孔10から転がり軸受1の 内輪斜面部2bに向けて吐出される。

 図1(B)に拡大して示すように、前記ノズル 部材8の環状の鍔部8aの外径面8aaは保持器案内 面とされ、この保持器案内面8aaで保持器5の� �径面5aを案内させる。また、ノズル部材の鍔 部8aの内径面8abは、内輪2の対応する斜面部2b� ��沿って、斜面部2bとの間に微小隙間δを形成 するように斜面に形成されている。

 このように構成された転がり軸受装置では� ��外輪位置決め間座7の外径側から給油路12を� ��て導入されたエアオイルが、円周溝11を経� �ノズル部材8のノズル孔10から内輪2の斜面部2 bの円周溝6に向けて吐出される。内輪2の円周 溝6で受け止められた潤滑油は、内輪2の回転� ��よる遠心力と表面張力とにより内輪2の斜面 部2bに沿って軸受内へと導かれ、主に斜面部2 bの上端で外径側に飛散した後、保持器5のポ� ��ット5bと円筒ころ4の間、あるいは円筒ころ4 の転動面と内外輪軌道面2a,3aの間の潤滑に用� ��られる。同時に、軸受内に圧送されるエア� ��一部は、ノズル部材鍔部8aの外径面である� �持器案内面8aaと保持器5の内径面5aとで構成� �れる案内隙間gにおいて、円筒ころ4側からノ ズル部材8側へと移動する。すなわち、案内� �間gを潤滑することになる。
 ノズル部材鍔部8aの内径面8abは、内輪斜面� �2bに沿う斜面に形成され、内輪斜面部2bとの� ��に隙間δを形成しており、この隙間δにおい て、内輪斜面部2bに表面張力で付着した油が� ��心力の斜面方向成分によって、内輪斜面部2 bに沿って軸受内へと潤滑油がより円滑に導� �れる。また、ノズル孔10から軸受内にエアオ イルを直接噴射するものではないので、軸受 回転に伴う風切り音が無く、静音性に優れ、 エア流量も少なくて済む。

 しかも、ノズル部材8の鍔部8aの外径面8aa� ��保持器案内面とされて、保持器5の内径面5a� ��案内するので、保持器5を転動体案内とする 方式の場合のように、保持器5の振れ回りが� �きくなったり、転動体である円筒ころ4との� ��渉で保持器5のポケット5bが損傷するといっ� ��問題を回避することができる。

 また、前記案内隙間gは、直径に対して幅 が狭い、いわゆる真円形短幅ジャーナル動圧 軸受を構成しており、油膜による荷重負荷能 力や減衰性により、保持器5を安定して非接� �で支持することができる。

 さらに、先述した従来例(特許文献1)の外輪� ��内方式と比較すると、この保持器案内方式� ��場合の方が、保持器5の内径面5aを案内する� ��持器案内面8aaの半径と滑り速度は小さくな� ��。工作機械用主軸装置に用いられる軸受の� ��輪は、一般に起動停止時を除けば数千~数万 min  ^-1 で高速回転しており、保持器もその40%程度の 速度で回転するので、動圧発生に必要な滑り 速度は十分得られる。そこで、実用上の問題 は、前記案内隙間gでの粘性抵抗トルク損失� �低減することであるが、そのトルク損失仕� �率は保持器回転速度の2乗と保持器案内面8aa� ��半径の3乗の積に比例するため、この保持器 案内方式ではトルク損失低減が可能となる。

 また、この保持器案内方式では、上記し� ��ように新鮮な低温潤滑油が前記案内隙間gに 常時供給されることで案内隙間gが冷却され� �ので、軸受系の温度上昇を抑えられ、予圧� �理の面でも外輪案内方式に比べて有利であ� �。

 さらに、この保持器案内方式では、高速回� ��に起因する案内隙間gの変化も大きくなる方 向であり、運転中に保持器案内面8aaと保持器 5の内径面5aとが直接に接触するのを確実に防 止することができる。
 すなわち、この保持器案内方式では、高速� ��転時には、保持器5に働く遠心力の作用で前 記案内隙間gは増大する。同時に、熱膨張の� �で見ると、保持器5の内径面5aだけでなく、� �持器案内面8aaも直径が増大するが、ノズル� �材8は鉄系の材料で構成され、保持器5は樹脂 や銅系の材料で構成される場合が多く、線膨 張係数の違いを考えると、やはり案内隙間g� �増大する方向にある。これに対して、従来� �(特許文献1)の外輪案内方式では、案内隙間� �高速回転時に減少する方向にある。したが� �て、この保持器案内方式では、高速回転時� �の保持器案内面8aaと保持器内径面5aとの直接 の接触を確実に回避することができる。

 なお、第1実施形態では、ノズル孔10から� ��アオイルを吐出するエアオイル潤滑の場合� ��例示して説明したが、潤滑方式としてはこ� ��に限らず、冷却と潤滑を兼ねた潤滑油をノ� ��ル孔10から噴射させるジェット潤滑方式を� �用しても同様の作用効果を得ることができ� �。

 図2は、この発明の第2実施形態を示す。� �2実施形態は、図1の第1実施形態において、� �ズル部材鍔部8aにおけるノズル孔10を、鍔部8 aの外径面である保持器案内面8aaに開口させ� �、ノズル孔10から潤滑剤であるエアオイルを 保持器5の内径面5aに向けて吐出させることに より、案内隙間gの潤滑を考慮している。こ� �場合も、ノズル孔10は、ノズル部材鍔部8aの� ��周方向の1箇所に設けただけでも、保持器5� �案内する機能や潤滑機能を発揮できるが、� �周方向の複数箇所に等配して設けた場合に� �、保持器5を一層バランス良く案内すること� ��できる。

 また、保持器5の内径面5aの中央部5aaは、� ��央側が大径となる斜面に形成されている。� ��れにより、保持器5の内径面5aに付着した潤� ��油が、遠心力により前記中央部5aaの斜面に� ��って保持器5のポケット5bの方向に導かれ、� ��持器ポケット5bと円筒ころ4の間や、円筒こ� ��4の転動面と内外輪軌道面2a,3aの間の潤滑に� ��される。

 内輪2の軌道面2aを挟んだ軸方向両側の外� ��面に、軌道面2a側が大径となる斜面部2bがそ れぞれ設けられていることは、図1の第1実施� ��態の場合と同様であるが、その斜面部2bに� �周溝6は設けられていない。また、ノズル部� ��の鍔部8aの内径面8abを、内輪2の対応する前� ��斜面部2bに沿って、斜面部2bとの間に微小隙 間δを形成するように斜面に形成されている� ��とも、図1の第1実施形態の場合と同様であ� �。これにより、前記微小隙間δから軸受外へ 流出しようとする潤滑油が、遠心力と内輪斜 面部2bやノズル部材鍔部8aの内径斜面8abでの� �面張力とにより、軸受内へ戻され、潤滑に� �される。

 図3は、この発明の第3実施形態を示す。� �3実施形態は、図2の第2実施形態において、� �ズル部材鍔部8aにおけるノズル孔10の出口部� ��、図3(B)に拡大して示すようにポケット付き オリフィス絞り部10aを設けることで、案内隙 間gを動圧軸受ではなく定圧型の静圧軸受と� �て構成している。なお、絞り部10aの絞り形� �としては、毛細管絞りや自成絞りなど他の� �式のものを採用しても良い。この場合、ノ� �ル孔10は、ノズル部材鍔部8aの円周方向に、3 箇所から8箇所程度等配して設けると、静圧� �受効果により、軸受回転速度が低い場合で� �、流体潤滑作用により安定して保持器5を案� ��できる。その他の構成および作用効果は、� ��2の第2実施形態の場合と同様である。

 図4は、この発明の第4実施形態を示す。� �の実施形態は、図1の第1実施形態において、 転がり軸受1を円筒ころ軸受に代えてアンギ� �ラ玉軸受としたものである。この場合、ノ� �ル部材8が軸受箱内に固定される。すなわち� ��この場合のノズル部材8は、図1の第1実施形� ��における外輪位置決め間座7とノズル部材8� �一体とした部材とされており、このノズル� �材8に給油手段9Aを構成するノズル孔10、給油 路12、および円周溝13が設けられている。円� �溝13は、ノズル部材8の外径面に設けられ、� �ズル孔10および給油路12は、ノズル部材8の円 周方向の複数箇所に等配して設けられる。こ れにより、軸受箱のエアオイル供給路(図示� �ず)から円周溝13に導入されたエアオイルが� �各給油路12を経てノズル孔10に供給される。� ��の場合、ノズル部材8は、アンギュラ玉軸受 1の背面側に配置され、正面側には配置され� �い。その他の構成および作用効果は図1の第1 実施形態の場合と同様である。

 図5は、図1および図4の第1および第4実施� �態の転がり軸受装置を備えた高速スピンド� �装置の一例を示す。このスピンドル装置24は 工作機械に応用されるものであり、主軸25の� ��側(加工側)端部に工具またはワークのチャ� �クが取付けられる。主軸25は、軸方向前側が 2列1組のアンギュラ玉軸受型の転がり軸受装� ��(図4)により支持され、軸方向後側が円筒こ� ��軸受型の転がり軸受装置(図1)により支持さ� ��ている。各転がり軸受1の内輪2は主軸25の外 径面に嵌合し、外輪3は軸受箱26の内径面に嵌 合している。主軸前側の転がり軸受1につい� �は、その内輪2が主軸25の段面25aにより、外� �3が外輪位置決め間座7を介して押さえ蓋28Aに より、軸受箱26内に固定されている主軸後ろ� ��の転がり軸受1については、その内輪2が内� �位置決め間座27により、外輪3が外輪位置決� �間座7を介して押さえ蓋28Bにより、軸受箱26� �に固定されている。軸受箱26は、内周軸受箱 26Aと外周軸受箱26Bの二重構造とされ、内外の 軸受箱26A,26B間に冷却溝29が形成されている。 両転がり軸受1の外輪3の他方の端面側にはそ� ��ぞれ外輪位置決め間座7が配置され、これら 外輪位置決め間座7,7間に内周軸受箱26Aが介在 している。主軸25の後端部には、内輪位置決� ��間座27に押し当てて転がり軸受1を固定する� ��受固定ナット31が螺着されている。

 前記押さえ蓋28A,28Bには、転がり軸受1を� �アオイル潤滑する場合の供給源であるエア� �イル供給装置32A,32Bからエアオイルを導入す� ��エアオイル導入孔33がそれぞれ設けられ、� �れらエアオイル導入孔33は内周軸受箱26Aに設 けられたエアオイル供給路34に連通している� ��また、押さえ蓋28A,28Bには排油孔35が設けら� ��、これら排油孔35は内周軸受箱26Aに設けら� �た排油路36に連通している。

 このように構成されたスピンドル装置24� �は、上記した転がり軸受装置を組み込んで� �るので、主軸25の高速化および温度上昇低減 が可能となる。

 上記各実施形態は、内外輪2,3がいずれも� ��受鋼で構成されたものであるが、以下に内� ��をセラミックスで構成した転がり軸受装置� ��ついて説明する。

 本発明の第5実施形態に係る図6の転がり軸� �装置は、図1の第1実施形態に係る転がり軸受 装置の内輪2に代えて、内輪2Aとその両側に配 置した2個の内輪間座13Aとの組み合わせから� �る内輪・間座組合体14Aとしたものである。� �輪2Aはセラミックス、例えば窒化けい素を主 成分とする焼結体、またはSi _6-Z Al _Z O _Z N _8-Z の組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイ アロンを主成分とする焼結体で構成される。 内輪間座13Aは、軸受鋼や、他の適宜の鉄系材 料で構成される。

 内輪2Aは、鍔を有しない形状であり、軌� �面2aの内径側に、軌道面2aの両端よりも軸方� ��外側に位置する肩部2cを有する。この実施� �態では、肩部2cの外径面は軸方向に平行な面 とされている。

 内輪間座13Aは、円筒ころ4の端面に接する 鍔部13aを有し、この鍔部13aの内径面で内輪2A� ��肩部2cの外径面に接するとともに、軸方向� �側の端面13cで内輪2Aの端面に接している。内 輪間座13Aの鍔部13aが内輪2Aの肩部2cに径方向� �圧縮応力を付与するように組立てられる。� �た、内輪間座13Aの端面13cが内輪2Aの端面に接 することで、内輪間座13Aの位置決めがされる 。内輪間座13Aの外径面には、内輪2A側が大径� ��なる斜面部13bが設けられている。この斜面� ��13bに、ノズル10から吐出される潤滑剤を受� �る円周溝6が設けられる。内輪間座13Aの軸方� ��外側には、内輪位置決め間座27が設けられ� �。

 内輪・間座組合体14Aの内周には、軸15が嵌� �している。内輪2Aと軸15の嵌めあいはしまり� ��め、内輪間座13Aと軸15の嵌めあいはすきま� �めとしてある。その理由を説明する。
 組立時の嵌めあいにつき、内輪2Aと軸15とは しまりばめ、内輪間座13Aと軸15とはすきまば� ��(図6)、両方ともしまりばめ(図7、第6実施形� ��)、内輪2Aと軸15とはすきまばめ、内輪間座13 Aと軸15とはしまりばめ(図8、第7実施形態)の3� ��りのケースが考えられる。熱や遠心力によ� ��軸15の外径面の膨張を考えると、図6の構成� ��、上述の内輪間座13Aにより内輪2Aの肩部2cに 対して径方向の圧縮応力を付与するという機 能が最も発揮される点で好ましいのである。 また、内輪軌道面2aの剛性を確保する上から� ��、図6の構成が望ましい。

 他は図1の第1実施形態に係る転がり軸受� �置と同じ構成である。構成が同じ箇所につ� �ては、同じ符号を付して、その説明を省略� �る。この転がり軸受装置も、エアオイルが� �ズル孔10から内輪間座13Aの斜面部13bの円周溝 6に向けて吐出されることにより、図1の第1実 施形態に係る転がり軸受装置と同様の作用効 果が得られる。

 加えて、この転がり軸受装置は、内輪2Aを� �ラミックスで構成したことにより、以下の� �果が得られる。セラミックスが窒化けい素� �主成分とする焼結体である場合を例にとっ� �説明する。
 内輪2Aと外輪3の双方を鋼で構成した転がり� ��受装置(鋼製内輪タイプ)と、内輪2Aを窒化け い素、外輪3を鋼で構成した転がり軸受(セラ� ��ックス製内輪タイプ)とを比較する。鋼の線 膨張係数は約11×10 ^-6 、窒化けい素の線膨張係数は約3.2×10 ^-6 であるから、運転時には内輪2Aの方が外輪3よ りも温度が高いと想定すると、セラミックス 製内輪タイプは鋼製内輪タイプと比較して、 運転時における転動体である円筒ころ4と内� �輪間2A,3の径方向すきま(工作機械では通常は 負すきま)が大きい(負の値としての絶対値が� ��さい)。そのため、セラミックス製内輪タイ プは、予圧過大現象を緩和することができ、 高速回転性能に優れる。予圧過大現象は、円 筒ころ4を径方向に過度に圧縮する現象であ� �、転がり軸受1の高速回転性を阻害する大き� ��要因である。
 また、鋼の密度は7.8×10 ³ kg/m ³ 、窒化けい素の密度は3.2×10 ³ kg/m ³ であるから、両者の密度の差を考えると、遠 心膨張による予圧過大に対しても、セラミッ クス製内輪タイプは鋼製内輪タイプと比較し て、特に高速回転時に有利である。
 さらに、鋼のヤング率は約210GPa、窒化けい� ��のヤング率は約314GPaであるから、セラミッ� ��ス製内輪タイプは鋼製内輪タイプと比較し� ��、軸受剛性の面でも有利である。

 上の説明は、セラミックスが窒化けい素を� ��成分とする焼結体である場合についてであ� ��が、セラミックスがβサイアロンを主成分� �する焼結体である場合についてもほぼ同様� �ことが言える。
 加えて、βサイアロンを主成分とする焼結� �は、低圧、例えば1MPa以下の圧力下で焼結さ� ��るため、10MPa以上の圧力下で加圧焼結する� �化けい素を主成分とする焼結体よりも低コ� �トで製造できるという利点がある。
 なお、βサイアロンについては、後段に詳� �な説明を付記してある。

 概略円筒形である内輪2Aに熱や遠心力の� �響で径方向の応力が加わる場合、内輪2Aに生 じる周方向の応力(たが応力)は、材料力学的� ��径方向、軸方向の応力よりも絶対値におい� ��大きくなる。一般的に、セラミックスは鋼� ��比較して引っ張り強度が小さいため、たが� ��力が引っ張り応力として作用する場合に、� ��輪2Aが損傷する恐れがある。そこで、内輪� �座13Aにより内輪2Aの肩部2cに対して径方向の� ��縮応力を付与することで、引っ張り方向に� ��用するたが応力を打ち消すようにしてある� ��それにより、内輪2Aの損傷が防がれて、高� �回転に対して十分に対応可能となる。

 上述の内輪間座13Aにより内輪2Aの肩部2cに対 して径方向の圧縮応力を付与するという機能 を最も有効に発揮させるには、図6のように� �内輪2Aと軸15の嵌めあいをしまりばめ、内輪� ��座13Aと軸15の嵌めあいをすきまばめとする� �が望ましい。場合によっては、図7のように� ��内輪2Aと軸15、内輪間座13Aと軸15の両方とも� ��まりばめとしても良い。
 図6および図7のいずれの場合、組立時の内� �2Aと軸15の嵌めあい代は、内輪2Aに作用する� �が応力を考慮すれば、必要以上に大きくす� �ことは避けるべきである。例えば、工作機� �主軸用に多用される内径50~100mm程度の転がり 軸受の場合、低速回転時の剛性確保も考慮し て、嵌めあい代は5μm未満程度を目安とする� �対して、同サイズの鋼製内輪では、dmn値が20 0万を超える高速回転時の熱や遠心力による� �張を見込んで、嵌めあい代が20~30μm必要であ る。このように、セラミックス製内輪は、鋼 製内輪よりも嵌めあい代を小さくできるので 、組立時の圧入作業が容易である。

 図9は第8実施形態を示す。この転がり軸受� �置も、内輪2Bと2個の内輪間座13Bの組み合わ� �からなる内輪・間座組合体14Bを備えるが、� �輪2Bは、円筒ころ4の端面に接する鍔部2dを有 し、その鍔部2dの外側に内輪間座13Bが配置さ� ��ている。内輪間座13Bは、内輪2Bの肩部2cに径 方向の圧縮応力を付与するように組立てられ る。内輪2Bの内周が軸15にしまりばめで嵌合� �、内輪2Bの端面に接して内輪位置決め間座27� ��設けられている。前記同様、内輪2Bはセラ� �ックス、例えば窒化けい素を主成分とする� �結体、またはSi _6-Z Al _Z O _Z N _8-Z の組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイ アロンを主成分とする焼結体で構成され、内 輪間座13Bは、軸受鋼や、他の適宜の鉄系材料 で構成される。

 この転がり軸受は、図6に示すものと同様 の作用効果を有する。加えて、鍔部2dもセラ� ��ックスで構成されていることにより、図6に 示すものよりも、鍔部2dと円筒ころ4の端面と の潤滑性が良く、鍔部2dの耐焼付け性に優れ� ��という利点を有する。

 内輪2Bが鍔部2dを有する形状である場合、本 発明の第9実施形態である図10に示すように、 肩部2cの外周を周方向に沿う繊維からなる繊� ��性部材16で拘束することで、内輪2Bの肩部2c� ��径方向の圧縮応力を付与することができる� ��例えば、繊維性部材16を肩部2cの周囲に360度 巻き付ける。繊維性部材16としては、引っ張� ��強度に優れた炭素繊維やアラミド繊維が適� ��る。特に、負の線膨張係数(-4×10 ^-6 )を有するアラミド繊維を用いれば効果的で� �る。この場合、外径面に内輪2B側が大径とな る斜面部が設けられ、この斜面部に円周溝が 設けられた部材(図示せず)を、内輪間座13Bの� ��わりに用いればよい。

 本発明の第10実施形態である図11のように 、鍔部を有しない内輪2Cと鍔部13aを有する内� ��間座13Cとを組み合わせて内輪・間座組合体1 4Cを構成した転がり軸受装置において、図6の ものよりも内輪2Cの肩部2cを軸方向外側に延� �して、内輪2Cの端面に内輪位置決め間座27の� ��面が接するようにしてもよい。その場合、� ��輪間座13Cの端面13cが内輪2Cの段差面2eに接す ることで、内輪間座13Cの位置決めがされる。 この構成とすると、図6のものと比較して、� �輪2Cの内周と軸15との接触面が広いため、よ� ��大きな軌道面2aの剛性を与えることができ� �。

 また、本発明の第11実施形態である図12に 示すように、内輪2Dと内輪間座13Dとの組立性� ��向上させるために、内輪2Dの肩部2cを外側に いくほど小径となるテーパ形状にしてもよい 。

 本発明の第12実施形態である図13の転がり軸 受装置は、図4の転がり軸受がアンギュラ玉� �受である転がり軸受装置の内輪2に代えて、� ��輪2Eとその両側に配置した2個の内輪間座13E, 17Eとの組み合わせからなる内輪・間座組合体 14Eとしたものである。内輪2Eはセラミックス� ��例えば窒化けい素を主成分とする焼結体、� ��たはSi _6-Z Al _Z O _Z N _8-Z の組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイ アロンを主成分とする焼結体で構成される。 内輪間座13E,17Eは、軸受鋼や、他の適宜の鉄� �材料で構成される。

 転がり軸受がアンギュラ玉軸受である場� ��も、転がり軸受が円筒ころ軸受である場合� ��同様、内輪2Eの内径がしまりばめで軸15に嵌 合し、内輪間座13E,17Eの鍔部13a,17aが内輪2Eの� �部2cに径方向の圧縮応力を付与するように組 立てられる。それにより、転がり軸受が円筒 ころ軸受である場合と同様の作用効果を奏す る。

 図6ないし図13に示す第5ないし第12実施形� ��では、内輪2A,2B,2C,2D,2Eのみをセラミックス� �構成したが、転動体4もセラミックスで構成� ��てよい。転動体4もセラミックスで構成すれ ば、内輪2A,2B,2C,2D,2Eをセラミックスで構成し� ��場合と同様に、熱膨張や遠心膨張による予� ��過大に対して高速回転時に有利であるため� ��さらなる軸受の高速化を図れる。その場合� ��製造面の便宜等を考えて、内輪2A,2B,2C,2D,2E� �転動体4とを異なる種類のセラミックスで構� ��することができる。

 図14は、図5の高速スピンドル装置における� ��軸25の前側を支持する転がり軸受装置を図13 の第12実施形態の転がり軸受装置に、主軸25� �後側を支持する転がり軸受装置を図6の第5実 施形態の転がり軸受装置にそれぞれ置き換え たものである。図6に示す転がり軸受装置の� �わりに、図7ないし図12(第6ないし第11実施形� ��)のいずれかに示す転がり軸受装置を用いて も良い。
 一般に、工作機械主軸は、内輪回転・外輪� ��止で運転され、外輪3の外径側に設けた軸受 箱26に冷却することでスピンドル系を冷却す� ��構造が採用されている。したがって、内輪� ��での放熱性が低い。さらに、最近ではスピ� ��ドル内部において主軸25(15)と一体化したビ� ��トインモータ形式で主軸25を駆動すること� �多く、モータの発熱により内輪側が高温環� �となりやすい傾向にある。この傾向は、高� �回転時に顕著である。このような工作機械� �主軸25の支持に、内輪2A,2B,2C,2D,2Eがセラミッ� ��スで構成された転がり軸受装置を用いれば� ��より一層の高速回転化を図ることが可能で� ��る。

 以下、βサイアロンを主成分とする焼結体� �ついて、さらに詳しく説明する。
 この焼結体は、βサイアロンを主成分とし� �残部不純物からなる焼結体、またはβサイア ロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純 物からなる焼結体のことを言う。不純物は、 原料に由来するもの、あるいは製造工程にお いて混入するものを含む不可避的不純物を含 む。焼結助剤としては、マグネシウム(Mg)、� �ルミニウム(Al)、けい素(Si)、チタン(Ti)、希� �類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち� �なくとも1種類以上を採用することができる� ��なお、焼結助剤は、焼結体のうち20質量%以� ��とすることが望ましい。

 図15に、βサイアロンを主成分とする焼結体 から構成される内輪2Aの製造方法を示す。
 βサイアロン粉末準備工程S1は、βサイアロ� ��の粉末を準備する工程である。例えば、燃� ��合成法を採用することにより、安価にβサ� �アロンの粉末を製造することができる。

 混合工程S2は、βサイアロン粉末準備工程 S1において準備されたβサイアロンの粉末に� �焼結助剤を添加して混合する工程である。� �結助剤を添加しない場合は、この工程を省� �することができる。

 成形工程S3は、βサイアロンの粉末、また はβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物� ��、内輪2Aの概略形状に成形する工程である� �具体的には、βサイアロンの粉末、またはβ� ��イアロンの粉末と焼結助剤との混合物に、� ��レス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転� ��造粒等の成形手法を適用することにより、� ��輪2Aの概略形状に成形された成形体を作製� �る。

 焼結前加工工程S4は、上記成形体を表面� �工して、当該成形体が焼結後に所望の内輪2A の形状により近い形状となるよう成形する工 程である。具体的には、グリーン体加工等の 加工手法を適用することにより、上記成形体 が焼結後に内輪2Aの形状により近い形状とな� ��ように成形する。この焼結前加工工程S4は� �成形工程S3において上記成形体が成形された 段階で、焼結後に所望の内輪2Aの形状に近い� ��状が得られる状態である場合には省略する� ��とができる。

 焼結工程S5は、上記成形体を1MPa以下の圧� ��下で焼結する工程である。具体的には、上� ��成形体を、ヒータ加熱、マイクロ波やミリ� ��による電磁波加熱等の加熱方法により加熱� ��て焼結することにより、内輪2Aの概略形状� �有する焼結体を作製する。

 仕上げ工程S6は、焼結工程S5において作製 された焼結体に対して仕上げ加工を実施する ことにより、内輪2Aを完成させる工程である� ��具体的には、焼結工程S5において作製され� �焼結体の表面を研磨することにより、内輪2A を完成させる。

 ここで、上記焼結工程S5における焼結に� �り、焼結体の表面から厚さ500μm程度の領域� �は、内部よりも緻密性が高く、断面を光学� �微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域� �して観察される白色領域の面積率は7%以下で ある緻密層が形成される。さらに、焼結体の 表面から厚さ150μm程度の領域には、緻密層内 の他の領域よりもさらに緻密性が高く、断面 を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色 の領域として観察される白色領域の面積率は 3.5%以下である高緻密層が形成されている。� �たがって、仕上げ工程S6においては、除去さ れる焼結体の厚みは、特に軌道面となるべき 領域において150μ以下とすることが好ましい� ��これにより、内輪軌道面2aを含む領域に、� �緻密層を残存させ、内輪2Aの転動疲労寿命を 向上させることができる。

 サイアロン焼結体の断面における緻密層� ��よび高緻密層の形成状態の調査をする試験� ��行った。試験の手順は以下のとおりである� ��

 はじめに、燃焼合成法で作製した組成がSi ₅ AlON ₇ であるβサイアロンの粉末(株式会社イスマン ジェイ製、商品名メラミックス)を準備し、� �記図15に示す内輪の製造方法と同様の方法で 、一辺が約10mmの立方体試験片を作製した。� �体的な製造方法は次のとおりである。まず� �サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉 末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム(� �友化学株式会社製、AKP30)および酸化イット� �ウム(H.C.Starck社製、Yttriumoxide grade C)とをボ� ��ルミルを用いて湿式混合により混合した。� ��の後、スプレードライヤーにて造粒を実施� ��、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で� ��定の形状に成形し、さらに冷間静水圧成形( CIP)で加圧を行い、成形体を得た。引き続き� �該成形体を圧力0.4MPaの窒素雰囲気中で1650℃� ��加熱焼結することで、上記立法体試験片を� ��造した。

 その後、当該試験片を切断し、切断され� ��面をダイヤモンドラップ盤でラッピングし� ��後、酸化クロムラップ盤による鏡面ラッピ� ��グを実施することにより、立方体の中心を� ��む観察用の断面を形成した。そして、当該� ��面を光学顕微鏡(株式会社ニコン製、マイク ロフォト‐FAX)の斜光で観察し、倍率50倍のイ ンスタント写真(フジフィルム株式会社製 FP- 100B)を撮影した。その後、得られた写真の画� ��を、スキャナーを用いて(解像度300DP1)パー� �ナルコンピューターに取り込んだ。そして� �画像処理ソフト(三谷商事株式会社製 WinROOF) を用いて輝度閾値による2値化処理を行って(� ��試験での2値化閾値:140)、白色領域の面積率� ��測定した。

 次に、試験結果について説明する。図16� �、試験片の上記観察用の断面を光学顕微鏡� �斜光で撮影した写真である。また、図17は、 図16の写真の画像を、画像処理ソフトを用い� ��輝度閾値により2値化処理した状態を示す一 例である。また、図18は、図16の写真の画像� �、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により2� ��化処理する際に、画像処理を行う領域(評価 領域)を示す図である。図16において、写真上 側が試験片の処理側であり、上端が表面であ る。

 図16および図17を参照して、図15に示す内� ��の製造方法と同様の方法で作成された試験� ��は、表面を含む領域に内部よりも白色領域� ��少ない層が形成されていることがわかる。� ��して、図18に示すように、撮影された写真� �画像を試験片の最表面からの距離に応じて3� ��の領域(最表面からの距離が150μm以内の領域 、150μmを超え500μm以内の領域、500μmを超え800 μm以内の領域)に分け、領域毎に画像解析を� �って白色領域の面積率を算出したところ、� �1に示す結果が得られた。表1においては、図 18に示した各領域を1視野として、無作為に撮 影された5枚の写真から得られる5視野におけ� ��白色領域の面積率の、平均値と最大値とが� ��されている。

 表1を参照して、試験片における白色領域 の面積率は、内部において18.5%であったのに� ��し、表面からの深さが500μm以下である領域� ��おいては3.7%、表面からの深さが150μm以下の 領域においては1.2%となっていた。このこと� �ら、図15に示す内輪の製造方法と同様の方法 で作成された試験片は、表面を含む領域に内 部よりも白色領域の少ない緻密層および高緻 密層が形成されていることが確認された。

 以上のとおり、図面を参照しながら好適� ��実施形態を説明したが、当業者であれば、� ��件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変� ��および修正を容易に想定するであろう。し� ��がって、そのような変更および修正は、添� ��のクレームから定まるこの発明の範囲内の� ��のと解釈される。