JP2001099167A - 回転軸の軸受の流体供給構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別な油量調整機構及び制御系を用いること
なく潤滑油の自動最適化を可能とする。 【解決手段】 回転主軸２６の軸受３１，３２の間に互
いに逆向きにねじれた翼３６，３８を有する第１ねじれ
翼３５及び第２ねじれ翼３７を取付け、回転主軸２６の
回転により両側の軸受３１，３２に向けてミスト状の潤
滑油の流れを生じさせると共に中央部に負圧を生じさ
せ、供給管４５，４６から周溝４１，４２を介してノズ
ル部４３，４４にミスト状の潤滑油を導くことで、負圧
によりミスト状の潤滑油を吸い込ませて軸受３１，３２
への自動的な流れを生じさせ、回転主軸２６の回転速度
に応じたミスト状の潤滑油の流れ量を得るようにし、流
量を調整する機構等の特別な調整機構及び制御系を用い
ることなく、回転主軸２６の回転速度に応じたミスト状
の潤滑油の油量を得て、潤滑油の自動最適化を可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸を回転自在
に支持する軸受に潤滑剤としての流体を供給するための
流体供給構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、工作機械の回転主軸は、先端側
に工具が取り付けられ、両端部近傍がそれぞれ軸受を介
して主軸頭に回転自在に支持されている。軸受に対する
潤滑剤の供給は、予め軸受内にグリスを封入したり、主
軸頭内の配管からミスト状の潤滑油を圧送することで実
施されている。ミスト状の潤滑油を圧送する従来の流体
供給構造を図６に基づいて説明する。

【０００３】図６には従来の軸受の潤滑構造を表す工作
機械の主軸頭の断面を示してある。図に示すように、主
軸頭１には軸受２，３を介して回転主軸４が回転自在に
支持されており、回転主軸４は図示しない駆動手段によ
り駆動回転されるようになっている。回転主軸４の先端
側（図中左側）には工具取付穴５が形成され、工具取付
穴５に工具６が取り付けられる。

【０００４】主軸頭１の内周面における軸受２，３の間
には筒状のスリーブ７が嵌合し、スリーブ７の前後端部
近傍の外周（主軸頭１の内周面との嵌合面）には周溝
８，９がそれぞれ形成されている。周溝８，９には軸受
２，３に向けて開口するノズル部１０，１１が円周方向
の例えば４箇所に形成されている。

【０００５】主軸頭１の上部にはミスト状の潤滑油が圧
送される供給管１２，１３が設けられ、供給管１２，１
３は周溝８，９にそれぞれ連通している。軸受２，３の
外側における主軸頭１の下部にはドレン通路１４，１５
が形成され、軸受２，３に供給されたミスト状の潤滑油
がドレン通路１４，１５を通って図示しないタンクに戻
されるようになっている。

【０００６】回転主軸４が回転すると、供給管１２，１
３を通して周溝８，９にミスト状の潤滑油が圧送され、
ノズル部１０，１１から軸受２，３に向けてミスト状の
潤滑油が噴出して供給される。軸受２，３に供給された
ミスト状の潤滑油は、軸受２，３の潤滑を行った後ドレ
ン通路１４，１５を通って図示しないタンクに戻され
る。ミスト状の潤滑油の流量は、回転主軸４の最高回転
数に基づいて設定され、回転主軸４が高速回転になって
もミスト状の潤滑油が確実に供給できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の軸受の潤滑構造
は、回転主軸４の最高回転数に基づいてミスト状の潤滑
油の流量が設定されているので、大量のミスト状の潤滑
油の流量が必要となっていた。また、回転主軸４が高速
回転の場合にはミスト状の潤滑油が確実に供給できる
が、回転主軸４が中低速回転の場合にはミスト状の潤滑
油の流量が過多になってしまい、ミスト状の潤滑油が無
駄に供給される状態になっていた。回転主軸４の回転数
に応じてミスト状の潤滑油の流量を調整することも考え
られるが、供給回路及び制御系が複雑になりコストが嵩
んでしまう。

【０００８】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で回転状態に応じた量の潤滑油剤を供給
することができる回転軸の軸受の流体供給構造を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、両端部近傍がそれぞれ軸受を介して
固定部側に回転自在に支持された回転軸と、軸受の間に
おける一方側の軸受近傍の回転軸の外周に設けられ回転
軸の回転方向に対し反対方向にねじれた翼を有する第１
ねじれ翼と、軸受の間における他方側の軸受近傍の回転
軸の外周に設けられ回転軸の回転方向と同方向にねじれ
た翼を有する第２ねじれ翼と、固定部側に設けられ第１
ねじれ翼と第２ねじれ翼との間に開口する流体供給口
と、流体供給口に潤滑流体を供給する潤滑流体供給径路
とを備えたことを特徴とする。

【００１０】また、回転軸は先端側に工具が取り付けら
れ主軸頭に駆動回転自在に支持される回転主軸であり、
回転主軸が右回転する場合に、工具が取り付けられる側
の軸受近傍に設けられた第１ねじれ翼のねじれ方向は左
ねじれであり、基端側の軸受近傍に設けられた第２ねじ
れ翼のねじれ方向は右ねじれであり、潤滑油剤供給口は
それぞれの軸受に対応して回転軸の周方向に複数設けら
れ、潤滑油剤供給口から供給される潤滑油剤は第１ねじ
れ翼もしくは第２ねじれ翼を通してそれぞれの軸受の内
側から外側に向けて供給されることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、回転軸の２個の軸受
の間に互いに逆向きにねじれたねじれ翼を取付け、回転
軸を回転させることにより両側の軸受に向けて流体の流
れを生じさせると共に中央部で負圧を生じさせる。負圧
部に流体を導くことにより負圧により流体を吸い込ま
せ、軸受への自動的な流体の流れを起こさせる。回転軸
が高速になればなるほどねじれ翼は高速で回転し、負圧
が高まってより高速の流体の流れが生じ、回転軸の回転
速度に応じた流体の流れ量が得られる。このため、特別
な調整機構及び制御系を用いることなく流体の流れ量の
自動最適化が可能となる。

【００１２】（実施例）図１には本発明の一実施例に係
る軸受の潤滑構造を備えた回転主軸が搭載された工作機
械の概略構成、図２には主軸頭の断面、図３には図２中
のIII-III 線矢視、図４には回転主軸の斜視状況、図５
にはミスト状の潤滑油の供給系統説明を示してある。

【００１３】図１に示すように、ベッド２１上にはテー
ブル２２が設けられ、テーブル２２には被加工物２３が
載置されている。ベッド２１上にはテーブル２２に対し
てコラム２４が接近離遠動自在に支持され、コラム２４
には主軸頭２５が昇降自在に支持されている。主軸頭２
５には回転主軸２６が駆動回転自在に設けられ、回転主
軸２６には被加工物２３の加工を行う工具２７が取り付
けられている。コラム２４の移動及び主軸頭２５の昇降
により、工具２７が被加工物２３に対して所定状態に移
動され、回転主軸２６の駆動回転により被加工物２３が
工具２７で加工される。

【００１４】図２乃至図４に基づいて軸受の潤滑構造を
詳細に説明する。

【００１５】図２に示すように、主軸頭２５には軸受３
１，３２を介して回転主軸２６が回転自在に支持され、
回転主軸２６は図示しない駆動手段により駆動回転され
るようになっている。回転主軸２６の先端側（図中左
側）には工具取付穴３３が形成され、工具取付穴３３に
工具２７が取り付けられる。

【００１６】図２、図４に示すように、軸受３１，３２
の間における一方側（先端側：図中左側）の軸受３１の
近傍の回転主軸２６の外周には第１ねじれ翼３５が設け
られ、第１ねじれ翼３５は回転主軸２６の回転方向（右
回転）に対し反対方向にねじれた、即ち、左ねじれの翼
３６を備えている。軸受３１，３２の間における他方側
（基端側：図中右側）の軸受３２の近傍の回転主軸２６
の外周には第２ねじれ翼３７が設けられ、第２ねじれ翼
３７は回転主軸２６の回転方向（右回転）と同方向にね
じれた、即ち、右ねじれの翼３８を備えている。

【００１７】図２、図３に示すように、主軸頭２５の内
周面における軸受３２，３３の間には第１ねじれ翼３５
及び第２ねじれ翼３７を覆う筒状のスリーブ３９が嵌合
し、スリーブ３９の第１ねじれ翼３５及び第２ねじれ翼
３７の内側に位置する部位の外周（主軸頭１の内周面と
の嵌合面）には周溝４１，４２がそれぞれ形成されてい
る。周溝４１，４２には第１ねじれ翼３５及び第２ねじ
れ翼３７に向けて開口する流体供給口としてのノズル部
４３，４４が円周方向の例えば４箇所に形成されてい
る。

【００１８】主軸頭２５の上部には潤滑流体としてのミ
スト状の潤滑油が圧送される潤滑流体供給径路としての
供給管４５，４６が設けられ、供給管４５，４６は周溝
４１，４２にそれぞれ連通している。ノズル部４３，４
４から供給されるミスト状の潤滑油は第１ねじれ翼３５
及び第２ねじれ翼３７を通してそれぞれの軸受３１，３
２の内側から外側に向けて供給される。軸受３２，３３
の外側における主軸頭２５の下部にはドレン通路４７，
４８が形成され、軸受３１，３２に供給されたミスト状
の潤滑油がドレン通路４７，４８を通って図示しないタ
ンクに戻されるようになっている。

【００１９】図５に基づいてミスト状の潤滑油の供給系
統を説明する。

【００２０】図示しないエア源につながる流路にはリリ
ーフ弁５１及び電磁弁５２が設けられ、電磁弁５２の作
動により調圧されたエアがミスト作成器５３に送られ
る。一方、一定の油量に調整された潤滑油がミスト作成
器５３に送られ、ミスト作成器５３では、一定の油量の
潤滑油とエアが調合されてミスト状の潤滑油が作成され
る。ミスト作成器５３で作成されたミスト状の潤滑油
は、供給管４５，４６からノズル部４３，４４に送られ
る。

【００２１】尚、上記実施例は、回転軸として工作機械
の回転主軸２６を適用した例を示したが、回転軸として
は、従動回転軸や他の機器における回転軸にも適用可能
である。

【００２２】上記構成の軸受の潤滑構造の作用を説明す
る。

【００２３】工作機械の運転が開始されると、電磁弁５
２の作動によりエアがミスト作成器５３に送られ、ミス
ト作成器５３で作成されたミスト状の潤滑油が供給管４
５，４６から周溝４１，４２を介してノズル部４３，４
４に送られる。回転主軸２６が回転すると、互いに逆向
きにねじれた翼３６，３８を有する第１ねじれ翼３５及
び第２ねじれ翼３７が回転し、両側の軸受３１，３２に
向けてミスト状の潤滑油の流れを生じさせる。同時に、
第１ねじれ翼３５と第２ねじれ翼３７との間の中央部で
負圧が生じる。ノズル部４３，４４により負圧部にミス
ト状の潤滑油が導かれ、負圧によりミスト状の潤滑油が
吸い込まれて軸受３１，３２への自動的なミスト状の潤
滑油の流れが起きる。

【００２４】回転主軸２６が高速になると第１ねじれ翼
３５及び第２ねじれ翼３７も高速で回転し、負圧が高ま
ってミスト状の潤滑油がより多く吸い込まれると共に両
側の軸受３１，３２に向けて高速のミスト状の潤滑油の
流れが生じる。これにより、エア源の圧送圧力を高める
ことなく、高速回転時には多量で高速のミスト状の潤滑
油が軸受３１，３２に供給される。このため、特別な調
整機構及び制御系を用いることなくミスト状の潤滑油の
流れ量の自動最適化が可能となる。

【００２５】軸受３１，３２の内側から外側に向けて供
給されたミスト状の潤滑油は、軸受３１，３２の潤滑を
行った後ドレン通路４７，４８を通って図示しないタン
クに戻される。

【００２６】上記構成の軸受の潤滑構造では、回転主軸
２６の軸受３１，３２の間に互いに逆向きにねじれた翼
３６，３８を有する第１ねじれ翼３５及び第２ねじれ翼
３７を取付けたので、回転主軸２６の回転により両側の
軸受３１，３２に向けてミスト状の潤滑油の流れが生じ
ると共に中央部に負圧が生じるようになる。このため、
供給管４５，４６から周溝４１，４２を介してノズル部
４３，４４にミスト状の潤滑油を導くことにより負圧に
よりミスト状の潤滑油が吸い込まれて軸受３１，３２へ
の自動的な流れが生じる。回転主軸２６が高速になれば
なるほど第１ねじれ翼３５及び第２ねじれ翼３７は高速
で回転し、負圧が高まって回転主軸２６の回転速度に応
じたミスト状の潤滑油の流れ量が得られる。

【００２７】従って、回転主軸２６の回転速度に応じて
流量を調整する機構等の特別な調整機構及び制御系を用
いることなく、回転主軸２６の回転速度に応じたミスト
状の潤滑油の油量が得られ、自動最適化が可能となる。
また、負圧によりミスト状の潤滑油が吸い込まれるた
め、圧送駆動手段の能力を高くすることなくミスト状の
潤滑油を回転速度に応じて供給することができ、装置を
大型化する必要がない。回転主軸２６が回転し第１ねじ
れ翼３５及び第２ねじれ翼３７が回転することで生じる
負圧力より、ミスト状の潤滑油を十分に吸い込むことが
できれば、大気開放されるエアの吸い込み口を設けるこ
とで、圧送駆動手段を省略することもできる。

【００２８】また、第１ねじれ翼３５により軸受３１側
への潤滑油の流れが生じるため、回転主軸２６の先端側
（図中左側）からの切削油剤の浸入を阻止することが可
能となる。この時、回転主軸２６を逆回転させると、第
１ねじれ翼３５により先端側から吸い込む力が働き切削
油剤が浸入する作用が生じる。しかし、工作機械で回転
主軸２６を逆回転させて加工を行うことはなく、逆回転
させる場合は、タップ加工でタップを抜き外す等の非加
工時に限られて回転主軸２６の回転は低速となる。この
ため、周溝４１，４２にミスト状の潤滑油を圧送する圧
力を若干高めることで切削油剤の浸入は完全に阻止する
ことができる。また、回転主軸２６と第１ねじれ翼３５
及び第２ねじれ翼３７の間にクラッチ等を介在させ、回
転主軸２６の逆回転時には第１ねじれ翼３５及び第２ね
じれ翼３７をスリップさせて回転を停止させるようにし
てもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明の回転軸の軸受の流体供給構造
は、両端部近傍がそれぞれ軸受を介して固定部側に回転
自在に支持された回転軸と、軸受の間における一方側の
軸受近傍の回転軸の外周に設けられ回転軸の回転方向に
対し反対方向にねじれた翼を有する第１ねじれ翼と、軸
受の間における他方側の軸受近傍の回転軸の外周に設け
られ回転軸の回転方向と同方向にねじれた翼を有する第
２ねじれ翼と、固定部側に設けられ第１ねじれ翼と第２
ねじれ翼との間に開口する流体供給口と、流体供給口に
潤滑流体を供給する潤滑流体供給径路とを備え、回転軸
を回転させることにより両側の軸受に向けて流体の流れ
を生じさせると共に中央部で負圧を生じさせるようにし
たので、負圧部に流体を導くことにより負圧により流体
を吸い込ませ、軸受への自動的な流体の流れを起こさせ
ることができる。

【００３０】この結果、回転軸が高速になればなるほど
第１ねじれ翼及び第２ねじれ翼が高速で回転し、負圧が
高まってより高速の流体の流れが生じ、回転軸の回転速
度に応じた流体の流れ量が得られ、特別な調整機構及び
制御系を用いることなく流体の流れ量の自動最適化が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る軸受の潤滑構造を備え
た回転主軸が搭載された工作機械の概略構成図。

【図２】主軸頭の断面図。

【図３】図２中のIII-III 線矢視図。

【図４】回転主軸の斜視図。

【図５】ミスト状の潤滑油の供給系統説明図。

【図６】従来の軸受の潤滑構造を表す工作機械の主軸頭
の断面図。

【符号の説明】

２５ 主軸頭 ２６ 回転主軸 ３１，３２ 軸受 ３５ 第１ねじれ翼 ３７ 第２ねじれ翼 ４１，４２ 周溝 ４３，４４ ノズル部 ４４，４６ 供給管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部近傍がそれぞれ軸受を介して固定
   部側に回転自在に支持された回転軸と、軸受の間におけ
   る一方側の軸受近傍の回転軸の外周に設けられ回転軸の
   回転方向に対し反対方向にねじれた翼を有する第１ねじ
   れ翼と、軸受の間における他方側の軸受近傍の回転軸の
   外周に設けられ回転軸の回転方向と同方向にねじれた翼
   を有する第２ねじれ翼と、固定部側に設けられ第１ねじ
   れ翼と第２ねじれ翼との間に開口する流体供給口と、流
   体供給口に潤滑流体を供給する潤滑流体供給径路とを備
   えたことを特徴とする回転軸の軸受の流体供給構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、回転軸は先端側に工
   具が取り付けられ主軸頭に駆動回転自在に支持される回
   転主軸であり、回転主軸が右回転する場合に、工具が取
   り付けられる側の軸受近傍に設けられた第１ねじれ翼の
   ねじれ方向は左ねじれであり、基端側の軸受近傍に設け
   られた第２ねじれ翼のねじれ方向は右ねじれであり、潤
   滑油剤供給口はそれぞれの軸受に対応して回転軸の周方
   向に複数設けられ、潤滑油剤供給口から供給される潤滑
   油剤は第１ねじれ翼もしくは第２ねじれ翼を通してそれ
   ぞれの軸受の内側から外側に向けて供給されることを特
   徴とする回転軸の軸受の流体供給構造。