JP2002130590A

JP2002130590A - 主軸の潤滑装置

Info

Publication number: JP2002130590A
Application number: JP2000327340A
Authority: JP
Inventors: Hirotsuna Nawamoto; 大綱縄本; Kenichi Sugiyama; 健一杉山; Sumio Sugita; 澄雄杉田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】主軸の軸受に対して超微量の潤滑油を十分な
吐出速度で正確に狙い位置へ供給できる主軸の潤滑装置
を提供する。【解決手段】軸５と、この軸５の軸方向に隔離して内
輪内径面が嵌合された２個以上の軸受１０と、軸受１０
の外輪外径面と嵌合されたハウジング１４と、軸受１０
に潤滑油を吐出するノズルと、ノズルに微量の潤滑油を
供給する潤滑油供給装置を具備し、内輪と外輪とが転動
体を介して相対的に回転可能となった軸受に吐出速度１
０ｍ／ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅｃ以下、吐出量０．０
００５ｃｃ（ｍｌ）／ショット以上０．０１ｃｃ（ｍ
ｌ）／ショット以下の微量な潤滑油をノズルから吐出す
る主軸の潤滑装置において、ノズルが、ノズルコマ本体
７２と、該ノズルコマ本体７２の潤滑油吐出口に設けら
れるノズルチップ７４とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械等の各種
高速回転機械の軸に潤滑油を供給する主軸の潤滑装置に
関し、特に潤滑油を高い位置精度で吐出させる技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速回転主軸用の軸受の潤滑に
は、通常、オイルミスト方式、オイルエア方式、ジェッ
ト方式等の各種方式の潤滑装置が使用されている。

【０００３】オイルミスト方式の潤滑装置は、油溜り、
ポンプ、プランジャ、分配器、圧縮空気源、電磁バルブ
及びノズルを有して構成され、潤滑油を微細な霧状に
し、圧縮空気により空気配管中を搬送し、軸受内部に向
けて噴出させるものである。

【０００４】オイルエア方式の潤滑装置は、油タンク、
ポンプ、分配器、圧縮空気源、プランジャ及びノズルを
有して構成され、プランジャの機械的機構により一定量
に調整された潤滑油滴（０．０１〜０．０３ｃｃ（ｍ
ｌ））を空気配管中に吐出し、空気によりノズルまで運
び、軸受内部に向けて噴出させるものである。

【０００５】ジェット方式の潤滑装置は、空気源を用い
ず、高圧ポンプにより潤滑油を高圧にし、吐出径を絞っ
たノズルから潤滑油を高速で軸受内部に向けて噴出させ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した各
装置においては幾つかの問題がある。まず、オイルミス
ト方式の潤滑装置については、潤滑油のミストが大気中
に飛散するため作業環境の悪化を引き起こすと共に、軸
受内部に供給される潤滑油の量が不確定になる。

【０００７】オイルエア方式の潤滑装置については、微
量の潤滑油を連続して安定供給することが困難であるた
め、間欠給油せざるを得ず、一定時間（通常８〜１６分
が多い）毎に一定量（通常０．０１ｃｃ（ｍｌ）〜０．
０３ｃｃ（ｍｌ））の潤滑油をエア配管内に供給する。
従って、軸受内部に供給される潤滑油量が時間毎に変化
するため、軸受内部の潤滑状態は常に変化する。特に潤
滑油が供給された直後は、軸受内部に潤滑油が多く入る
ため、軸受トルクや軸受温度が変動するという現象が生
じる。このような現象が生じると、例えば工作機械等で
は、加工精度に悪影響を与えることが懸念される。ま
た、上記のオイルミスト方式、オイルエア方式の潤滑装
置では、共に潤滑油の供給手段として圧縮エアを使用す
るため騒音レベルが大きくなる。さらに、主軸回転速度
が速くなると、軸受周辺において、回転に伴って発生す
る空気の壁（エアカーテン）の影響が大きくなり、ｄ_m
・Ｎが２００万（ｄ_mは軸受のピッチ円径（ｍｍ）、Ｎ
は軸受の回転速度（ｒｐｍ））以上では、潤滑油が軸受
内部に殆ど供給されず、軸受の焼付きなどが生ずる恐れ
がある。

【０００８】ジェット方式の潤滑装置については、上記
したエアカーテンの影響は殆ど受けないが、高圧ポンプ
を含む付帯装置が必要になるうえ、軸受に供給される油
量が多く、攪拌抵抗が大きくなり、主軸を駆動させるた
めのモータは大きなものが必要となる。その結果、装置
コストが高くなるという問題がある。

【０００９】上記の事情から、超微量の潤滑油を軸受内
部に直接ピンスポット的に供給する特開２０００−１１
０７１１号公報記載の潤滑装置が開発されている。しか
しこの潤滑装置においては、ノズルの吐出径が過小とな
ると吐出油量のばらつきが大きくなり、過大となると十
分な吐出速度が得られない問題があった。また、吐出す
る潤滑油の量が微量であるため、その給油狙い位置が潤
滑性能を得る上で重要となり、所定の狙い位置に如何に
正確に給油するかが課題となっていた。

【００１０】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、主軸の軸受に対して超微量の潤滑油を十分な吐出速
度で正確に狙い位置へ供給できる主軸の潤滑装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載の主軸の潤滑装置は、軸
と、この軸に内輪内径面が嵌合された軸受と、前記軸受
の外輪外径面と嵌合されたハウジングと、前記軸受に潤
滑油を吐出するノズルと、前記ノズルに微量の潤滑油を
供給する潤滑油供給装置を具備し、内輪と外輪とが転動
体を介して相対的に回転可能となった軸受に吐出速度１
０ｍ／ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅｃ以下、吐出量０．０
００５ｃｃ（ｍｌ）／ショット以上０．０１ｃｃ（ｍ
ｌ）／ショット以下の微量な潤滑油を前記ノズルから吐
出する主軸の潤滑装置において、前記ノズルが、ノズル
コマ本体と、該ノズルコマ本体の潤滑油吐出口に設けら
れるノズルチップとを備えたことを特徴とする。

【００１２】この主軸の潤滑装置によれば、軸受に対し
て吐出速度１０ｍ／ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅｃ以下、
吐出量０．０００５ｃｃ（ｍｌ）／ショット以上０．０
１ｃｃ（ｍｌ）／ショット以下の微量な潤滑油をノズル
こまに設けられたノズルチップから吐出することで、所
定の狙い位置に対して正確に且つ安定して潤滑油を供給
することができ。以て、軸受内部に常時理想的な潤滑状
態を得ることができ、軸受トルクの安定性が高まり、軸
受温度の上昇も低く抑えられる。また、ノズルこまの構
造を簡単に且つコンパクトにすることができる。

【００１３】また、前記ノズルこま本体は、ハウジング
に位置決めするピン孔又はキー溝を有する構成とするこ
とが好ましい。この構成によれば、ノズルこま本体を簡
単にして正確に位置決めすることができ、軸受の所定の
狙い位置に高精度で潤滑油を供給することができる。

【００１４】前記ノズルこま本体とノズルチップとは、
圧入又は接着により一体に構成されていることが好まし
い。この構成によれば、正確に位置合わせされたノズル
こま本体と一体になったノズルチップから潤滑油が吐出
されることで、潤滑油の供給位置を精度良く設定するこ
とができる。

【００１５】前記ノズルチップは、中心部に内径φ０．
０８〜φ０．６ｍｍのノズル孔を有することが好まし
い。この構成によれば、十分な吐出速度及び吐出量で潤
滑油を供給でき、且つノズル孔の加工が容易となる。ま
た、内径をφ０．１〜φ０．５ｍｍとすることでより望
ましい吐出条件が得られる。

【００１６】前記ノズルチップは、ノズルこま本体に取
り付けた際に、中心部に主軸の軸芯方向に対して０゜〜
３０゜の傾斜角度を持たせたノズル孔を有することが好
ましい。この構成によれば、潤滑油供給の狙い位置、即
ち、外内輪軌道面、転動体、保持器等の所望の位置に対
して潤滑油を正確に供給することができる。

【００１７】前記ノズルこまから吐出された潤滑油を、
前記軸受の外輪に半径方向に貫通して設けた給油孔を通
して、軸受内部に供給する構成としてもよい。この構成
によれば、潤滑油が軸受内に直接的且つ確実に供給する
ことができ、エアカーテンの影響を一層受けにくくな
る。

【００１８】前記給油孔の内部にノズル部を設けた構成
としてもよい。この構成によれば、ノズルこまにノズル
チップを設ける必要がなくなり、構成を簡略化しつつ、
上述した実施形態と同様の作用・効果を奏することがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る主軸の潤滑装
置の好適な実施の形態を、図面を参照して詳細に説明す
る。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係る主軸の
潤滑装置の要部構成を示す図、図２は超微量油潤滑装置
の一構成例を示す図、図３はノズルこまの正面図及びＡ
−Ａ断面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面における一部断面
図を示している。

【００２０】本実施形態の主軸の潤滑装置１００は、軸
５と、軸５に内輪内径面が嵌合され軸５を回転自在に支
承する軸受（図示例ではアンギュラ玉軸受）１０と、軸
受１０へ潤滑油を吐出するノズルこま１２と、軸受１０
の外輪外径面と嵌合して軸受の外側を覆うハウジング１
４とを有する主軸装置１６と、微量の潤滑油を間欠的に
供給する超微量油潤滑装置１８とを備えて構成されてい
る。なお、この主軸装置１６は、一般的な工作機械用の
主軸装置を一例として示している。

【００２１】軸受１０の外輪はハウジング１４の内周面
に固定されると共に、外輪押さえ２０を介して前蓋２２
に当接して係止されている。また、軸受の内輪は軸５の
外周面に嵌合され、軸受を軸方向に固定するための円筒
状の内輪間座２４を介して固定用スリーブ２６によって
ハウジング１４側に固定されている。この固定用スリー
ブ２６はナットにより構成してもよい。

【００２２】超微量油潤滑装置１８とノズルこま１２と
は、ハウジング１４に形成された配管案内溝２８内を通
る配管３０によって接続され、配管接続部は配管固定ジ
ョイント３２を用いて固定されている。ノズルこま１２
は、軸受１０の近傍で軸受内輪の反負荷側に吐出口を向
けて配置され、ノズル孔の方向は軸受１０内部に向けら
れている。即ち、ノズルこま１２は、ハウジング１４外
周側から外輪間座３４を貫通する取付孔３４ａに挿通し
て固定され、ノズルこま１２の先端（潤滑油吐出側）が
外輪間座３４を貫通して内輪間座２４との間の隙間空間
に突出している。

【００２３】超微量油潤滑装置１８から吐出される潤滑
油は、配管３０を通り、ノズルこま１２の先端から主軸
装置１６内の軸受１０に超微量（０．０００５〜０．０
１ｃｃ（ｍｌ）／ショット）で供給される。

【００２４】ここで、超微量油潤滑装置１８について説
明する。図２に本実施形態の超微量油潤滑装置１８の一
構成例を示すように、超微量油潤滑装置１８は、正特性
の超磁歪素子からなる棒体４６が、該棒体４６の軸線方
向一端部４６ａを予圧調整機構４８を介してケース５０
に固定されている。この棒体４６は、磁界が印加される
と磁気歪現象（ジュール効果）によって軸線方向に伸長
する。

【００２５】予圧調整機構４８は、例えば回転により棒
体４６の軸線方向に突出し、棒体４６の一端部４６ａを
押圧可能にしたネジ機構を用いることができる。棒体４
６の軸線方向他端部４６ｂには、棒体４６を予圧調整機
構４８側に付勢して棒体４６の軸方向に対する隙間（遊
び）を生じさせずに圧力伝達する圧力伝達部材５２が配
設され、この圧力伝達部材５２を介して棒体４６がピス
トン５４に接続されている。ピストン５４は、シリンダ
５６の内部に摺動自在に配設され、シリンダ５６とピス
トン５４によりポンプ室を形成している。

【００２６】このシリンダ５６にはポンプ室に潤滑油を
供給するための吸入流路５８が設けられ、吸入流路５８
の吸入口５９までの流路の途中には、ポンプ室から潤滑
油の流出を阻止する逆止バルブからなる吸入側チェック
弁６０が設けられている。また、シリンダ５６にはポン
プ室から吐出される潤滑油を排出するための排出流路６
２が設けられ、排出流路６２の排出口６３までの流路の
途中には、ポンプ室への潤滑油の導入を阻止する逆止バ
ルブからなる排出側チェック弁６４が設けられている。

【００２７】棒体４６の外周には、同軸状にコイル６６
が設けられ、さらにコイル６６の外側には、棒体４６と
で磁気回路を形成する磁性材料からなるシリンダボディ
６８が設けられている。また、コイル６６には駆動回路
７０が電気的に接続され、駆動回路７０は磁界発生のた
めの電流を出力する。この電流がコイル６６に印加され
ることにより、棒体４６がコイル６６から発生する磁界
を受けて伸長することで、吸入流路５８を通じて供給さ
れたポンプ室内の潤滑油が、排出流路６２を通じて排出
口６３から排出される。排出された潤滑油は配管３０を
通じてノズルこま１２から吐出される。このときの１シ
ョットあたりの吐出量は、０．０００５ｃｃ（ｍｌ）〜
０．０１ｃｃ（ｍｌ）と微量であり、また、その吐出圧
力は１ＭＰａ以上で、間欠的に吐出される。

【００２８】次に、ノズルこま１２について詳細に説明
する。図３及び図４に示すように、ノズルこま１２は、
ノズルこま本体７２と、中心にノズル孔が設けられたノ
ズルチップ７４とを備えて構成される。ノズルこま本体
７２はフランジ部７２ａを有し、フランジ部７２ａの中
心部には配管３０に接続された配管固定ジョイント３２
を接続するための固定用孔７６が設けられている。この
固定用孔７６には、フランジ部７２ａ側から順に、締め
付け用のネジ部７６ａとテーパー部７６ｂと縦孔７６ｃ
が形成され、また、縦孔７６ｃの先端部には、潤滑油の
吐出口となるノズルチップ７４を収容する収容穴７２ｂ
に連通する連通孔７８が形成されている。さらに、フラ
ンジ部７２ａの一部には位置決め用のピン孔８０が設け
られると共に、このノズルこま１２をハウジング１４に
組み付けるための溝８２が形成されている。一方、この
ノズルこま１２が固定されるハウジング１４側には、フ
ランジ部７２ａのピン孔８０に対応する位置に同径のピ
ン受穴８２（図１参照）が形成されている。

【００２９】従って、ノズルこま１２は、ノズルこま本
体７２のピン孔８０とハウジング１４のピン受穴８２に
ピン８４を嵌挿することにより高精度に位置決めされる
ことになる。また、図１に示すようにフランジ部７２ａ
のピン孔８０から突出したピン８４にはノズルこま本体
固定板８６が係合され、このノズルこま本体固定板８６
はネジ８８によりハウジング１４に固定される。これに
より、ノズルこま１２は正確に位置決めされた状態で確
実にハウジング１４に固定される。なお、本実施形態に
おいてはピン８４の数は１本であるが、複数本設けて更
なる位置合わせ精度の向上を図ってもよい。

【００３０】このノズルこま１２による軸受１０内部へ
の潤滑油供給は、給油量が非常に微量のため、給油の狙
い位置が大切となる。給油狙い位置としては、図５に示
すように軸受１０の内輪と玉の接触部が良い。これによ
り、軸５の回転時に内輪軌道面との遠心力により外側へ
流れた潤滑油によって保持器及び外輪軌道面の潤滑が可
能となる。具体的な給油狙い位置としては、一例とし
て、給油狙い位置の径Ｈを、Ｈ＝（ｄ_cl＋Ｄ_il）／２と
することができる。ここで、ｄ_clは保持器内径、Ｄ_ilは
内輪外径である。このように、ノズルこま１２の設置位
置及びノズルチップ７４からの吐出角度を最適に設計す
ることにより、ピン・スポット供給で軸受内部の所定位
置に確実に給油を行うことができる。そして、ノズルこ
ま１２は、給油狙い位置へ潤滑油が正確に吐出されるよ
うに、ピン８４により高精度に位置決めされている。

【００３１】次に、ノズルチップ７４について説明す
る。図３に示すように、ノズルチップ７４は略円柱形状
に形成されており、ノズルこま本体７２の収容穴７２ｂ
に圧入又は接着により固定される。このため、ノズルチ
ップ７４の接続部分からの潤滑油の漏れは全く生じな
い。本実施形態においては、ノズルチップ７４の外径Ｄ
をφ５ｍｍ、厚さｔを２．０ｍｍとしているが、この寸
法はノズルこま本体７２のサイズによって適宜変更され
る。また、ノズルチップ７４のノズル孔７４ａは、軸５
の軸芯に対して約１０゜の傾斜角度αを持たせてある。
この傾斜角度αは０〜３０゜の範囲に設定されることが
好ましい。このノズル孔７４ａが所望の傾斜角度αにな
るようにノズルこま本体７２を適宜設計すること等によ
り、潤滑油供給の狙い位置、即ち、外内輪軌道面、転動
体、保持器等の所望の位置に対して潤滑油を正確に供給
することができる。

【００３２】このノズルチップ７４の中心部には、直径
がφ０．１ｍｍ、長さが０．３ｍｍのノズル孔７４ａが
形成され、供給された潤滑油はこのノズル孔７４を通し
て吐出される。このノズル孔７４ａの孔径（吐出径）ｄ
は、その加工条件によって最小径が決定され、ノズルか
ら吐出される潤滑油の吐出速度によって最大径が決定さ
れる。また、ノズル孔７４ａの長さについては、短すぎ
るとノズル孔７４ａからの潤滑油の飛び出し方向にばら
つきが生じ、長すぎる場合は損失が大きいため吐出速度
が低減される。従って、このノズル孔７４ａの孔径ｄ
は、φ０．０８ｍｍ〜φ０．６ｍｍの範囲が好ましく、
更に好ましくはφ０．１ｍｍ〜φ０．５ｍｍである。さ
らにノズル孔７４ａ開口部の両端又は片端に面取りを施
してもよい。なお、本実施形態のノズルチップ７４は加
工性の良い黄銅で製作されているが、錆の生じないステ
ンレスやセラミックス等の材料で製作してもよい。

【００３３】次に、配管３０と配管固定ジョイント３２
について説明する。超微量油潤滑装置１８からノズルこ
ま１２までは、耐圧チューブ等の配管３０により接続さ
れる。即ち、配管３０の一端部がノズルこま１２に配管
固定ジョイント３２を用いて固定されると共に、配管３
０の他端部が主軸装置１６外部に設けられた超微量油潤
滑装置１８に配管固定ジョイント３２を用いて接続され
る。そして、配管３０の一端部と他端部との間の配管部
分は、ハウジング１４内に設けられた主軸装置１６外部
へ通じる配管案内溝２８内に設置される。この配管は、
配管案内溝２８出口部分２８ａにおいても、配管固定ジ
ョイント３２によって主軸装置１６に固定されている。

【００３４】このような配管構成によって、例えば熱変
位対策として主軸装置１６のハウジング（外筒）１４内
に冷却油を流す場合があるが（外筒冷却方式）、この場
合であっても、配管３０がハウジング１４に確実に固定
されているため、冷却油の漏洩を防止できる。なお、配
管３０の材質としては、ステンレス材が挙げられるが、
この他にも、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）
樹脂等の非金属材料であってもよい。

【００３５】配管固定ジョイント３２は、図６（ａ）に
示すようにＰＥＥＫ樹脂等の樹脂材料からなるものや、
図６（ｂ）に示すようにステンレス材からなるものが使
用可能である。（ａ）に示すＰＥＥＫ樹脂のジョイント
は、メイルナット部３２ａを固定用孔７６のネジ部７６
ａと螺合させた際、先端のフェルール部３２ｂが締め付
けられることによってシールされる。また、（ｂ）に示
すステンレス材のジョイントは、ステンレスやＰＥＥＫ
樹脂等の弾性体からなるフェルール部３２ｂが別体に構
成され、メイルナット部３２ａの先端部に取り付けら
れ、このフェルール部３２ｂをメイルナット部３２ａに
よって締め付けることでシールされる。これにより、２
０ＭＰａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ²）の圧力までは接続部
において潤滑油の漏れが生じることはない。

【００３６】次に、本実施形態の主軸の潤滑装置１００
により潤滑油を軸受１０に供給する過程を説明する。ま
ず、図２に示す駆動回路７０によりシリンダ５６内のピ
ストン５４が前進することによって、シリンダ５６内の
潤滑油の圧力が上昇し、潤滑油は、排出側チェック弁６
４、排出口６３に接続された配管３０、そして、ノズル
こま１２の順で導かれ、精度良く位置決め固定されたノ
ズルこま１２に導入され、ノズルチップ７４から軸受１
０内部の給油狙い位置に正確にピンスポットで供給され
る。

【００３７】このように、本実施形態の主軸の潤滑装置
１００によれば、構造が簡単で且つコンパクトに構成さ
れており、また、配管との接続が確実で漏洩がないた
め、超微量油潤滑装置１８の能力を十分に発揮させるこ
とができる。また、ノズルこま１２が正確に位置合わせ
されて固定されるため、高い位置精度で潤滑油を軸受１
０の所定の狙い位置に確実に供給することができる。以
て、軸受内部を常時理想的な潤滑状態とすることができ
る。このため、軸受トルクの安定性に非常に優れ、軸受
温度の上昇も低く抑えることができ、また、騒音レベル
も低く抑えることができる。

【００３８】なお、軸受１０内部への潤滑油給油量は、
ｄ_m・Ｎが１００万以上において、０．００３ｃｃ（ｍ
ｌ）／ｍｉｎ以上０．１２ｃｃ（ｍｌ）／ｍｉｎ以下が
好ましい。また、ノズルまでの配管の長さＬ（ｍｍ）と
配管径ｄ_p（ｍｍ）の比は、５≦Ｌ／ｄ_p ⁴≦１２０００
（ｍｍ^-3）が好ましく、５≦Ｌ／ｄ_p ⁴≦１００００（ｍ
ｍ^-3）が最適である。

【００３９】次に、本発明に係る主軸の潤滑装置の第２
実施形態を説明する。図７は本実施形態における主軸の
潤滑装置２００の要部構成を示す図で、図８はノズルこ
まのＣ方向矢視図である。以下、前述と同一の機能を有
する部材には同一の符号を付し、その説明は省略するも
のとする。本実施形態のノズルこま１３には、ノズルこ
ま本体７３のフランジ部７３ａの一部にキー溝９０が設
けられ、ハウジング１４側には、このキー溝９０と同幅
のキー溝９２が設けられている。そして、これらキー溝
９０，９２を案内にしてキー９４を挿入することで、ノ
ズルこま１３を位置決めする構成としている。このキー
９４はネジ８８によりハウジング１４に固定されること
で、ノズルこま１３は正確に位置決めされた状態で確実
にハウジング１４に固定される。

【００４０】なお、キー溝９０，９２は複数箇所に設け
て複数のキーにより位置決めする構成としてもよい。こ
の場合、位置決め方向を複数設定でき位置決め精度を更
に向上できる。このように、本実施形態のノズルこま１
３によれば、キー９４自体が位置合わせ効果とノズルこ
ま１３を固定する効果を兼ね備えることで、単純な構成
でノズルこま１３の高精度な位置合わせを行うことがで
きる。

【００４１】次に、本発明に係る主軸の潤滑装置の第３
実施形態を説明する。図９は本実施形態における主軸の
潤滑装置３００の要部構成を示す図である。本実施形態
のノズルこま９６は、配管固定ジョイント３２の固定用
孔７６の縦孔７６ｃがノズルこま９６の下面まで貫通し
ていると共に、ノズルこま９６の下面にはノズルチップ
７４の収容穴９６ｂが設けられている。このように、ノ
ズルチップ７４のノズル孔７４ａの方向は、軸５の軸芯
方向に対して略垂直に設けられている。なお、ノズルこ
ま９６のハウジング１４への位置合わせは、第１実施形
態と同様である。

【００４２】また、軸受１０の外輪にはノズルチップ７
４のノズル孔７４ａに接続される給油孔９７が形成され
ている。この給油孔９７は、ノズル孔７４ａの径より大
きい径に設定され、外輪の半径方向に貫通して設けられ
ている。なお、給油孔９７の配置位置は、図示したよう
な外輪反負荷側部分に限らず、例えば、保持器９８の案
内面部分に貫通するように設けてもよい。この構成によ
れば、ノズルチップ７４のノズル孔７４ａから吐出され
る潤滑油は、外輪に設けられた給油孔９７を通り、軸受
１０内部に直接的且つ確実に供給されるため、軸受１０
の回転に伴って発生するエアカーテンの影響を受けにく
くなる。なお、本実施形態の場合、ノズル孔７４ａから
の潤滑油吐出方向を、軸５の軸芯方向に対して略垂直方
向に設定しているが、所定の角度を傾斜させるようにし
てもよい。また、ノズル個数は１個であるが複数設けて
もよい。

【００４３】次に、本発明に係る主軸の潤滑装置の第４
実施形態を説明する。図１０は本実施形態における主軸
の潤滑装置４００の要部構成を示す図である。本実施形
態のノズルこま９９は、配管固定ジョイント３２の固定
用孔７６の縦孔７６ｃがノズルこま９６の下面まで貫通
していると共に、軸受１０の外輪には、この縦孔７６ｃ
に接続される給油孔９７が半径方向に貫通するように設
けられている。給油孔９７は、配管３０を直接嵌合する
ための内径を有した配管収容部９７ａと、配管収容部よ
りも軸芯方向内側で配管収容部より内径の小さいノズル
部９７ｂとの二段構造となっている。そして、給油孔９
７のノズル部９７ｂにおける内径は、φ０．０８〜φ
０．６ｍｍとしている。このように、給油孔９７はノズ
ルチップのノズル孔と同等な内部構造に設計されてい
る。

【００４４】なお、給油孔９７の配置位置は、図示した
ような外輪反負荷側部分に限らず、例えば、保持器９８
の案内面部分に貫通するように形成してもよく、給油孔
９７の個数は１個であるが複数設けてもよい。また、ノ
ズルこま９９のハウジング１４への位置合わせは、キー
９４を用いた第２実施形態と同様である。本実施形態の
構成によれば、ノズルこま９９にノズルチップを設ける
必要がなくなり、構成を簡略化できる。また、配管３０
を通して吐出される潤滑油を、外輪に設けられた給油孔
９７を通して軸受１０内部に直接的且つ確実に供給でき
るため、前述の第３実施形態と同様に、所定の狙い位置
に対して正確に且つ安定して潤滑油を供給することがで
きる。

【００４５】次に、本発明に係る主軸の潤滑装置の第５
実施形態を説明する。図１１は本実施形態における主軸
の潤滑装置５００の構成を示す図である。本実施形態の
ノズルこま９６は第３実施形態のものと同様であり、ノ
ズルチップ７４が軸受１１の外輪の半径方向外側に設置
されている。本実施形態の軸受１１には、外輪の反負荷
側端部が、内輪の負荷側端部よりも支持される軸５の軸
方向に沿った転動体寄りに位置するアンギュラ玉軸受を
用いている。そして、外輪は、外輪押さえ２１により軸
方向に固定され、外輪押さえ２１のノズルチップ７４側
には、ノズル孔７４ａに接続される給油孔２１ａが設け
られている。この構成により、ノズルチップ７４のノズ
ル孔７４ａから吐出された潤滑油は、給油孔２１ａを通
って軸受１１の内部に供給される。なお、この場合の給
油孔２１ａの個数は複数であってもよい。その他の構成
及び作用・効果は前述した実施形態と同様である。

【００４６】

【実施例】ここで、上記の主軸の潤滑装置を用いた軸受
への潤滑油の供給性能試験結果を以下に説明する。図１
２は、主軸の潤滑装置１００の性能試験時における様子
を示す概略図である。ここでは、潤滑油の吐出状態をＣ
ＣＤカメラにより可視化してビデオ録画したノズル１２
の主軸高速回転時におけるエアカーテンの影響、配管内
径及び配管長さと吐出速度の関係、配管内径及び吐出油
量の関係をそれぞれ調査した結果を説明する。なお、配
管材質としては、オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ
３１６等の金属、及びＰＥＥＫ等の樹脂材料を用いた
が、この他にも一般的な鉄・鋼系材料、アルミ・銅系の
非鉄金属材料、プラスチック材料やセラミック材料等で
あっても適用可能である。

【００４７】ここでの試験は、ノズル先端と軸受との距
離を通常（１０ｍｍ前後）より長く約５０ｍｍの間隔を
取ることで、条件をより厳しく、即ちエアカーテンの影
響を受けやすい状態で実施した。軸受内部への潤滑油供
給は、転動体内輪軌道面の接触部分を潤滑するように設
定し、潤滑油供給状態を可視化、ビデオ録画を行った。
可視化装置１２０は、ストロボ１２２と、ＣＣＤカメラ
１２４と、ストロボ１２２とＣＣＤカメラ１２４とを制
御する制御装置１２６と、ＣＣＤカメラ１２４からの映
像信号を記録するビデオ１２８と、ビデオ１２８で録画
された映像を表示するモニタ１３０とから構成されてい
る。

【００４８】この可視化装置１２０により、ノズル１２
から潤滑油が吐出された潤滑状態をストロボ観察した。
潤滑油は、鉱油ＶＧ２２（動粘度：４０℃で２２ｃＳ
ｔ）を用いた。

【００４９】このように、潤滑油の吐出状態を可視化し
て、潤滑油の吐出状態を様々な条件下で試験を行なった
結果、超微量油潤滑装置１８が軸受内部に発生するエア
カーテンの影響を受けずに潤滑油を微量供給できること
を確認できた。また、最適な吐出条件を見出すこともで
きた。即ち、超微量油潤滑装置１８に配管３０を介して
ノズルこま１２を接続し、ノズルから吐出される潤滑油
の吐出速度を測定することで最適条件を確認できた。図
１３は、配管長さに対する吐出速度の変化を示すグラフ
であって、配管内径をφ１．０ｍｍとし、配管長さを５
００，１０００，１５００，２０００ｍｍの各条件でノ
ズル孔径ｄをφ０．１，０．２，０．３ｍｍとして吐出
速度を測定した結果である。

【００５０】図１３に示すように、ノズル孔径ｄが大き
いほど吐出速度は低下し、配管長さが大きいほど吐出速
度は低下する。ここで、実用条件状態である配管長さ、
即ち、主軸装置１６に組み込み可能な配管長さ２０００
ｍｍでは、吐出速度はノズル孔径φ０．１ｍｍで約３５
ｍ／ｓｅｃ、ノズル孔径φ０．３ｍｍで約１６ｍ／ｓｅ
ｃとなっている。一般的に、軸受内部に発生するエアカ
ーテンの影響を受けない吐出速度は、過去の実績から内
輪肩周速の１０％以上であると言われているが、吐出速
度が３５ｍ／ｓｅｃの場合ではエアカーテンの影響を受
けないｄｍ・Ｎの値は３５０万〜７００万、吐出速度が
１３ｍ／ｓｅｃの場合ではｄｍ・Ｎの値は約２５０万と
なる。従って、一般的に言われている超高速領域ｄｍ・
Ｎの値２５０万以上においても、本発明のノズルこま１
２によれば、エアカーテンの影響を受けずに軸受１０内
部に潤滑油を供給することができる。

【００５１】次に、潤滑油の吐出状態の試験結果を示す
図１４は、ノズルチップ７４の吐出径と吐出速度との関
係を示すグラフで、ノズルの吐出径ｄの試験を行った結
果である。図１４に示すように、ノズルチップの吐出径
ｄが小さいほど吐出量が少なく、吐出速度が大きくな
る。そして、試験の結果、ノズルチップの吐出径ｄが
０．０８ｍｍより小さくなると吐出油量のばらつきが大
きくなり、０．６ｍｍより大きいと吐出速度が１３ｍ／
ｓｅｃ以下の不十分な値となった。従って、ノズルチッ
プの吐出径ｄの有効範囲値は０．０８〜０．６ｍｍとす
ることが好ましい。このとき潤滑油は、吐出速度１３〜
７０ｍ／ｓｅｃ、１回あたりの吐出油量０．０００８〜
０．００４ｃｃ（ｍｌ）で吐出される。さらに、高速で
の吐出速度と吐出油量のバランスを考慮すると０．１〜
０．５ｍｍとすることが特に好ましい。このとき潤滑油
は、吐出速度２５〜６８ｍ／ｓｅｃ、１回あたりの吐出
油量０．００１ｃｃ（ｍｌ）〜０．００３ｃｃ（ｍｌ）
で吐出される。

【００５２】また、吐出速度と吐出油量は、潤滑油の動
粘特性にも影響され、４０℃での動粘度が５ｃＳｔ〜５
０ｃＳｔの潤滑油では、吐出速度１０ｍ／ｓｅｃ以上１
００ｍ／ｓｅｃ以下、及び、吐出油量０．０００５ｃｃ
（ｍｌ）以上０．０１ｃｃ（ｍｌ）以下となる。

【００５３】上記の事柄をまとめると、超微量油潤滑を
用いることにより、従来のオイルミスト潤滑方式、オイ
ルエア潤滑方式、ジェット潤滑方式等に使用される潤滑
油強制潤滑装置、熱交換器、潤滑油回収装置、圧縮エア
等付帯設備を簡略化でき、また騒音レベルを低く抑える
ことができ、さらに潤滑油消費も少ないことから環境に
配慮でき、また軸受トルクの低トルク化、及び安定性に
優れ、軸受温度上昇が低いことから主軸の回転精度を向
上できる。従って、従来の潤滑方法より優位性の高い小
型の主軸の潤滑装置を提供できる。

【００５４】なお、本実施形態において、超微量油潤滑
装置１８には超磁歪素子を用いたが、この超磁歪素子に
限らず、電歪素子、電磁石と皿ばね等の組み合わせ、そ
の他メカニカルな手段を用いたもの等による超微量油潤
滑であっても、吐出速度１０〜１００ｍ／ｓｅｃで０．
０００５〜０．０１ｃｃ（ｍｌ）／ショットの微量油を
吐出させれば同じ性能が得られる。また、正特性の超磁
歪材料の他にも、双方向特性の磁歪材料であっても同様
にして伸縮作用を利用したポンプを形成することができ
る。さらに、上記の潤滑装置は図１に示す主軸装置に限
らず、様々なトルク変動や温度上昇が小さいことが要求
される高速回転の主軸装置に使用可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明に係る主軸の潤滑装置は軸受に対
して吐出速度１０ｍ／ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅｃ以
下、吐出量０．０００５ｃｃ（ｍｌ）／ショット以上
０．０１ｃｃ（ｍｌ）／ショット以下の微量な潤滑油を
ノズルこまに設けられたノズルチップから吐出すること
で、所定の狙い位置に対して正確に且つ安定して潤滑油
を供給することができる。以て、軸受内部に常時理想的
な潤滑状態を得ることができ、軸受トルクの安定性が高
まり、軸受温度の上昇も低く抑えられる。また、潤滑装
置の構造を簡単に且つコンパクトにすることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る主軸の潤滑装置の
要部構成を示す図である。

【図２】超微量油潤滑装置の一構成例を示す図である。

【図３】ノズルこまの正面図及びＡ−Ａ断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ断面における一部断面図である。

【図５】軸受の給油狙い位置を示す図である。

【図６】配管固定用ジョイントを示す斜視図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係る主軸の潤滑装置の
要部構成を示す図である。

【図８】ノズルこまのＣ方向矢視図である。

【図９】本発明の第３実施形態に係る主軸の潤滑装置の
要部構成を示す図である。

【図１０】本発明の第４実施形態に係る主軸の潤滑装置
の要部構成を示す図である。

【図１１】本発明の第５実施形態に係る主軸の潤滑装置
の要部構成を示す図である。

【図１２】主軸の潤滑装置の性能試験時における様子を
示す概略図である。

【図１３】配管長さに対する吐出速度の変化を示すグラ
フである。

【図１４】ノズルチップの吐出径と吐出速度との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

５軸１０，１１軸受１２ノズルこま１４ハウジング１６主軸装置１８超微量油潤滑装置２４内輪間座３０配管３２ｂフェルール部３２ａメイルナット部３２配管固定ジョイント３４外輪間座７２，７３ノズルこま本体７２ａ，７３ａフランジ部７４ノズルチップ７４ａノズル孔８０ピン孔８２ピン受穴８４ピン８６ノズルこま本体固定板８８ネジ９０，９２キー溝９４キー９７給油孔９７ａ配管収容部９７ｂノズル部９８保持器１００，２００，３００，４００，５００主軸の潤滑
装置ｄ孔径（吐出径）ｄ_p 配管径 α 傾斜角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉田澄雄神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3C011 FF06 3J101 AA02 AA32 AA42 AA54 AA62 BA54 BA56 BA71 CA07 FA32 GA31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸と、この軸に内輪内径面が嵌合された
軸受と、前記軸受の外輪外径面と嵌合されたハウジング
と、前記軸受に潤滑油を吐出するノズルと、前記ノズル
に微量の潤滑油を供給する潤滑油供給装置を具備し、内
輪と外輪とが転動体を介して相対的に回転可能となった
軸受に吐出速度１０ｍ／ｓｅｃ以上１００ｍ／ｓｅｃ以
下、吐出量０．０００５ｃｃ（ｍｌ）／ショット以上
０．０１ｃｃ（ｍｌ）／ショット以下の微量な潤滑油を
前記ノズルから吐出する主軸の潤滑装置において、前記ノズルが、ノズルコマ本体と、該ノズルコマ本体の
潤滑油吐出口に設けられるノズルチップとを備えたこと
を特徴とする主軸の潤滑装置。