JP2005106245A - Bearing with lubricating mechanism, and spindle device for machine tool using it - Google Patents
Bearing with lubricating mechanism, and spindle device for machine tool using it Download PDFInfo
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Abstract
Description
この発明は、工作機械主軸用等のグリース潤滑とされる潤滑機構付き軸受、およびそれを用いた工作機械用スピンドル装置に関する。 The present invention relates to a bearing with a lubrication mechanism for grease lubrication for a machine tool spindle and the like, and a spindle device for a machine tool using the same.
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で必要であることと、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 viewpoints of cost, noise, energy saving, and resource saving because it is necessary for 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。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 leads to premature seizure due to deterioration of the grease due to bearing heat generation and oil film breakage on the raceway surface, particularly 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。
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。 However, the technologies of the above proposed examples are not satisfactory when considering the number of rotations used (> dn value 1.5 million) equivalent to air-oil lubrication and maintenance-free.
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を達成できる潤滑機構付き軸受を提供するものである。
この発明の他の目的は、軸受の高速化、長寿命化、メンテナンスフリーが得られる工作機械用スピンドル装置を提供することである。
The present invention aims to solve these problems, and provides a bearing with a lubrication mechanism that can achieve high speed, long life, and maintenance-free operation using only the grease enclosed in the bearing. It is.
Another object of the present invention is to provide a spindle device for a machine tool that can achieve high speed, long life, and maintenance-free bearings.
この発明の潤滑機構付き軸受は、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であって、上記外輪に接して設けられて上記軌道面間の空間に軸方向に対向するグリース溜め部を形成したグリース溜め形成部品と、上記グリース溜め部から内輪の軌道面に流れ込み外輪の軌道面から上記グリース溜め部に戻るグリースまたはその基油の流れであるグリース流れを内輪の回転によって生じさせるグリース流れ発生手段とを備えることを特徴とする。
この構成によると、グリース溜め部に封入されたグリースまたはその基油が、内輪の回転によるグリース流れ発生手段の作用で、グリース溜め部から内輪の軌道面に流れ込み、外輪の軌道面から上記グリース溜め部に戻る。このように、グリースを軸受内で循環させて給脂するため、次の各効果が期待できる。
(1) メンテナンスフリーで使用可能。
(2) 回転数に対応した給脂が可能であり、高速化が図れる。
(3) 一度使用したグリースまたはその基油を再使用するため、長寿命化が図れる。
(4) グリース潤滑でエアオイル潤滑の回転領域まで高速化が図れ、エアオイル潤滑に比べてコストの低減、騒音低減、省エネ、環境汚染防止の各効果が期待できる。
A bearing with a lubrication mechanism 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, and is provided in contact with the outer ring and is a space between the raceways. A grease reservoir forming part having a grease reservoir portion that is axially opposed to the inner surface, and a grease that flows from the grease reservoir portion into the raceway surface of the inner ring and returns from the raceway surface of the outer ring to the grease reservoir portion, or a base oil flow thereof. And a grease flow generating means for generating a flow by rotation of the inner ring.
According to this configuration, the grease or its base oil sealed in the grease reservoir flows into the raceway surface of the inner ring from the grease reservoir by the action of the grease flow generating means by rotation of the inner ring, and the grease reservoir from the raceway surface of the outer ring. Return to the department. Thus, since the grease is circulated in the bearing and supplied, the following effects can be expected.
(1) Maintenance free.
(2) Lubrication corresponding to the number of rotations is possible, and high speed can be achieved.
(3) Since the grease or its base oil that has been used once is reused, the service life can be extended.
(4) With grease lubrication, the speed can be increased to the rotation range of air-oil lubrication, and the effects of cost reduction, noise reduction, energy saving, and prevention of environmental pollution can be expected compared to air-oil lubrication.
この発明において、上記グリース流れ発生手段が、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構であっても良い。
内輪の回転により空気流を生じさせるポンピング機構を設けると、この空気流と共にグリースを軸受内に送り込む作用が生じる。このようなポンピング機構は、内輪の回転を利用するものであるため、簡素な構成で得られる。
In the present invention, the grease flow generating means may be a pumping mechanism that generates an air flow from the outside to the inside of the rolling bearing.
When a pumping mechanism for generating an air flow by rotation of the inner ring is provided, an action of feeding grease into the bearing together with the air flow is generated. Such a pumping mechanism utilizes the rotation of the inner ring and thus can be obtained with a simple configuration.
上記ポンピング機構を設ける場合に、上記軌道面間の空間と上記グリース溜め部との間に、内輪の外径面に対向する内径面と内輪との間の隙間によってグリース流れを制限する吐出量調整部品を設け、この吐出量調整部品の外径部にグリース通過窓を設けても良い。 この吐出量調整部品を設けると、その内径面と内輪との隙間間隔、および隙間長さ等を適宜設計することで、ポンピング機構による空気流れ発生量を調整することができる。吐出量調整部品の外径部のグリース通過窓は、外輪の軌道面からグリース溜め部に戻るグリースの流路となる。 When the pumping mechanism is provided, a discharge amount adjustment that restricts the grease flow between the space between the raceway surface and the grease reservoir by the gap between the inner surface facing the outer surface of the inner ring and the inner ring A part may be provided, and a grease passage window may be provided in the outer diameter portion of the discharge amount adjusting part. When this discharge amount adjusting component is provided, the amount of air flow generated by the pumping mechanism can be adjusted by appropriately designing the gap distance between the inner diameter surface and the inner ring, the gap length, and the like. The grease passage window in the outer diameter portion of the discharge amount adjusting component serves as a grease flow path that returns from the raceway surface of the outer ring to the grease reservoir.
上記ポンピング機構は、例えば、内輪またはこの内輪に隣接する環状部品の外径面に設けられて軸受内部側が大径となる段差部と、外輪に取付けられた部品に設けられて上記段差部に隙間を介して対向する隙間形成部とで構成しても良い。
このような段差部を設け、この段差部に沿った隙間を形成すると、隙間内の径方向位置による速度差を利用し、遠心力の作用でポンピング作用を生じさせることができる。このように段差部と隙間形成部を設けるだけの簡素な構成でポンピング機構を設けることができる。
The pumping mechanism is provided, for example, on a stepped portion provided on the outer diameter surface of an inner ring or an annular part adjacent to the inner ring and having a large diameter on the bearing inner side, and provided on a part attached to the outer ring and provided with a gap between the stepped portion. You may comprise by the clearance gap formation part which opposes via.
When such a step portion is provided and a gap is formed along the step portion, a pumping action can be generated by the action of centrifugal force using the speed difference due to the radial position in the gap. In this way, the pumping mechanism can be provided with a simple configuration in which only the step portion and the gap forming portion are provided.
上記隙間形成部は、グリース溜め形成部品の内径部であっても良い。グリース溜め形成部品に隙間形成部を設けると、一部品でグリース溜め部と隙間形成部とが得られるため、より一層簡素な構成となり、また部品点数が少なくて済み、コンパクトな構成となる。 The gap forming portion may be an inner diameter portion of a grease reservoir forming component. When the gap forming portion is provided in the grease reservoir forming component, the grease reservoir portion and the gap forming portion can be obtained with one component, so that the configuration is further simplified and the number of components can be reduced, resulting in a compact configuration.
この発明において、吐出量調整部品を設ける場合に、内輪の軌道面に続いて、転動体の直下で段差面を設け、内輪の上記段差面よりも上記グリース溜部側の外径面部分を軌道面よりも小径とし、上記吐出量調整部品の内周部の端面と上記段差面との間にグリース流れ隙間を形成しても良い。
転動体直下で内輪に段差を設け、吐出量調整部品の端面を近づけてグリース流れ隙間を形成すると、ポンピング機構で送られるグリースまたはその基油が、上記グリース流れ隙間から内輪の軌道面に案内される。そのため、ポンピング作用で送られるグリースまたはその基油が、潤滑不要箇所に逃げずに、軌道面に効率良く給脂される。
In the present invention, when the discharge amount adjusting component is provided, a step surface is provided immediately below the rolling elements following the raceway surface of the inner ring, and the outer diameter surface portion on the grease reservoir side of the inner ring is tracked from the step surface of the inner ring. A grease flow gap may be formed between the end surface of the inner peripheral portion of the discharge amount adjusting component and the step surface.
When a step is formed in the inner ring directly under the rolling elements and the end face of the discharge adjustment component is brought close to form a grease flow gap, the grease or its base oil sent by the pumping mechanism is guided to the raceway surface of the inner ring from the grease flow gap. The Therefore, the grease or its base oil fed by the pumping action is efficiently lubricated to the raceway surface without escaping to the places where lubrication is not required.
また、吐出量調整部品を設ける場合に、内輪の外径面に上記吐出量調整部品の直下で幅面側が小径となる段差部を形成しても良い。
このように段差部を設けて内輪外径面の幅面側を小径とすることで、グリース溜め部の周辺空間が広がり、グリース封入量を増やすことができる。そのため、より一層の長寿命化が図れる。段差部は吐出量調整部品の直下に設けるため、段差があってもポンピング作用によるグリース流れが妨げられない。
Further, when the discharge amount adjusting component is provided, a stepped portion having a small diameter on the width side immediately below the discharge amount adjusting component may be formed on the outer diameter surface of the inner ring.
By providing the stepped portion in this way and making the width side of the inner ring outer diameter surface small, the space around the grease reservoir is expanded and the amount of grease filled can be increased. Therefore, the lifetime can be further extended. Since the step portion is provided directly under the discharge amount adjusting component, the grease flow due to the pumping action is not hindered even if there is a step.
吐出量調整部品を設ける場合に、吐出量調整部品の直下で内輪の外径面に軌道面側が大径となるテーパ面部を設け、上記吐出量調整部品の内径面に上記内輪のテーパ面部に隙間を介して対面するテーパ面部を設けても良い。
このように内輪と吐出量調整部品との間に対面するテーパ面を設けてテーパ状の隙間を形成することで、この隙間でポンピング作用が生じ、より一層容易にグリースが軌道面に流れる。
When providing a discharge amount adjusting component, a tapered surface portion having a large diameter on the raceway surface is provided on the outer diameter surface of the inner ring directly below the discharge amount adjusting component, and a gap is formed between the inner surface of the discharge amount adjusting component and the tapered surface portion of the inner ring. You may provide the taper surface part which faces through.
In this way, by providing a tapered surface facing the inner ring and the discharge amount adjusting component to form a tapered gap, a pumping action is generated in this gap, and the grease flows more easily on the raceway surface.
この発明において、上記グリース溜め形成部品が外輪の内径面に嵌合する部品であっても良い。この構成の場合、グリース溜め形成部品が転がり軸受内に組み込まれるため、軸受の組み込みや運搬等の取扱性に優れる。グリース溜め形成部品の組み込みのために、軸受外輪の幅を広くすると、熱伝導が良くなり、軸受の放熱性も向上する。 In the present invention, the grease reservoir forming component may be a component that fits into the inner diameter surface of the outer ring. In this configuration, since the grease reservoir forming component is incorporated into the rolling bearing, it is excellent in handleability such as incorporation and transportation of the bearing. If the width of the outer ring of the bearing is increased to incorporate a grease reservoir forming component, heat conduction is improved and heat dissipation of the bearing is improved.
この発明において、上記グリース溜め形成部品が外輪の幅面に隣接する部品であっても良い。グリース溜め部を外輪に隣接して設けるようにすると、外輪は通常の軸受と同じ幅のものとでき、生産性に優れる。 In this invention, the grease reservoir forming component may be a component adjacent to the width surface of the outer ring. If the grease reservoir is provided adjacent to the outer ring, the outer ring can have the same width as a normal bearing, and the productivity is excellent.
この発明において、上記転がり軸受は、アンギュラ玉軸受や、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受などのいずれであっても良い。上記転がり軸受がアンギュラ玉軸受であって、上記グリース溜め形成部品が軸受背面側に設けられたものである場合は、アンギュラ玉軸受の外輪内径部でのグリースまたはその基油の移動特性のため、使用された軌道面のグリースが、グリース溜め部に良好に回収される。 In the present invention, the rolling bearing may be any of an angular ball bearing, a deep groove ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, and the like. When the rolling bearing is an angular ball bearing and the grease reservoir forming component is provided on the back side of the bearing, due to the movement characteristics of grease or its base oil at the inner diameter of the outer ring of the angular ball bearing, The used grease on the raceway surface is recovered well in the grease reservoir.
この発明において、グリース溜め部を設ける場合に、上記転がり軸受が円筒ころ軸受であって、上記吐出量調整部品の端部が、転動体を保持する保持器の内径側に位置するものとしても良い。
円筒ころ軸受では、転動体直下に段差を設けてグリースを導くことができないが、保持器の内径側まで延びるように吐出量調整部品を設けることで、吐出量調整部品の案内によって、グリースが不要部分に逃げることなく、効率良く軌道面に給脂される。
In this invention, when the grease reservoir is provided, the rolling bearing may be a cylindrical roller bearing, and the end of the discharge amount adjusting component may be located on the inner diameter side of the cage that holds the rolling elements. .
With cylindrical roller bearings, it is not possible to guide the grease by providing a step directly under the rolling element, but by providing a discharge adjustment component that extends to the inner diameter side of the cage, no grease is required by guiding the discharge adjustment component. The raceway is efficiently lubricated without escaping to the part.
この発明の工作機械用スピンドル装置は、主軸をハウジング内に複数の転がり軸受で回転自在に支持したスピンドル装置において、これら転がり軸受の一部または全部を、この発明における上記いずれかの構成の潤滑機構付き軸受としたものである。
工作機械は、上記のように高速化、長寿命化、およびメンテナンスフリー化が強く要望されるため、この発明の潤滑機構付き軸受による各効果が有効に発揮される。
A spindle device for a machine tool according to the present invention is a spindle device in which a main shaft is rotatably supported in a housing by a plurality of rolling bearings, and a part or all of these rolling bearings are lubricated by any of the above-described configurations in the present invention. It is a bearing.
As described above, since the machine tool is strongly required to have a high speed, a long service life, and a maintenance-free operation, each effect of the bearing with a lubrication mechanism of the present invention is effectively exhibited.
この発明の工作機械用スピンドル装置おいて、潤滑機構付き軸受のグリース流れ発生手段が、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構である場合に、主軸とハウジング間の空間における潤滑機構付き軸受の両側の空間部分を連通させる連通路を設けても良い。
軸受の両側の空間に気圧差があると、ポンピング機構によるポンピング作用の障害となるが、上記連通孔を設けることで、気圧差が解消できる。
In the spindle device for a machine tool according to the present invention, when the grease flow generating means of the bearing with the lubrication mechanism is a pumping mechanism that generates an air flow from the outside to the inside of the rolling bearing, in the space between the main shaft and the housing. You may provide the communicating path which connects the space part of the both sides of a bearing with a lubrication mechanism.
If there is a pressure difference in the space on both sides of the bearing, it will hinder the pumping action by the pumping mechanism, but the pressure difference can be eliminated by providing the communication hole.
この発明の潤滑機構付き軸受は、外輪に接して設けられて上記軌道面間の空間に軸方向に対向するグリース溜め部を形成したグリース溜め形成部品と、上記グリース溜め部から内輪の軌道面に流れ込み外輪の軌道面から上記グリース溜め部に戻るグリースまたはその基油の流れであるグリース流れを内輪の回転によって生じさせるグリース流れ発生手段とを備えるため、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を達成することができる。
この発明の工作機械用スピンドル装置は、軸受の高速化、長寿命化、メンテナンスフリーが得られ、その結果、加工性能、加工品質の向上が得られる。また、グリース潤滑であるため、低コスト、低騒音、省エネ、省資源、環境面からも優れたものとなる。
The bearing with a lubrication mechanism according to the present invention includes a grease reservoir forming part that is provided in contact with an outer ring and that forms a grease reservoir portion facing the axial direction in a space between the raceway surfaces, and the grease reservoir portion from the grease reservoir portion to the raceway surface of the inner ring. It has grease flow generation means that generates grease flow that is the flow of grease or its base oil from the raceway surface of the flowing outer ring to the grease reservoir by rotation of the inner ring, so that only the grease enclosed in the bearing is used. High speed, long life, and maintenance-free can be achieved.
The spindle device for a machine tool according to the present invention can achieve high speed, long life, and maintenance-free bearings. As a result, improvement in processing performance and processing quality can be obtained. In addition, since it is grease lubrication, it is excellent in terms of low cost, low noise, energy saving, resource saving, and environment.
この発明の第1の実施形態を図面と共に説明する。図1において、この潤滑機構付き軸受は、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を有する転がり軸受であって、グリース溜め形成部品6と、グリース流れ発生手段となるポンピング機構7と、吐出量調整部品8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。この実施形態の潤滑機構付き軸受となる転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、シール5は正面側の端部に設けられ、グリース溜め形成部品6およびポンピング機構7は背面側に設けられている。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。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, this bearing with a lubrication mechanism is a rolling bearing having a plurality of rolling
グリース溜め形成部品6は、内外輪1,2の軌道面1a,2a間の空間に軸方向に対向するグリース溜め部9を形成したリング状の部品であり、外輪2に接して設けられる。この例では、外輪2の軌道面2aの中心からシール5を設けた幅面までの長さよりも、他端の幅面までの長さを長くし、この長くした部分の外輪内径面部分に、グリース溜め形成部品6を嵌合している。この場合に、内外輪1,2は、同一幅寸法であり、規格寸法よりも幅寸法を片方へ大きくしており、その外輪2の幅寸法を増加した部分の内径面に、上記のようにグリース溜め形成部品6を嵌合させている。また、外輪2の幅寸法を増加した部分の内径面に、グリース溜め形成部品6と隣接して吐出量調整部品8を嵌合させており、グリース溜め形成部品6と吐出量調整部品8とでグリース溜め部9を仕切られた状態の空間に形成している。
The grease
吐出量調整部品8は、内輪1の外径面1bに対向する内径面8bを有し、この内径面8bと内輪1の外径面1bとの間の隙間d2によってグリース流れを制限するリング状の部品である。吐出量調整部品8は、外輪2の内径面2bに形成された係合用段差部2cに係合させ、グリース溜め形成部品6と吐出量調整部品8とを重ねた状態で、外輪2の内径面の止め環溝に係合する止め環10により軸方向に固定してある。このようにして吐出量調整部品8を軌道面1a,2a間の空間とグリース溜め部9との間に介在させてある。グリース溜め形成部品6と吐出量調整部品8との隣接部には、その外径面と外輪内径面との間にOリング等の密封部品12を設け、グリース漏れを防止している。
The discharge
ポンピング機構7は、グリース溜め部9から内輪1の軌道面1aに流れ込み外輪2の軌道面2aからグリース溜め部9に戻るグリースまたはその基油の流れであるグリース流れ(矢印b)を内輪1の回転によって生じさせるグリース流れ発生手段となるものである。このポンピング機構7は、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流aを生じさせることで、上記グリース流れbを発生させるものである。
ポンピング機構7は、内輪1の外径面の端部に設けられて軸受内部側が大径となる段差部11と、この段差部11に隙間d1を介して対向する隙間形成部6baとでなる。隙間形成部6baは、グリース溜め形成部品6の内径部からなる。
このポンピング機構7は、そのポンピング作用により、軸受のシール手段としても機能する。
The
The
The
グリース溜め形成部品6は、外周筒部6aと、この外周筒部6aの外側端から内径側に延びるフランジ部6bと、フランジ部6bの内面の径方向中間部から軸受内側へ延びる仕切り筒部6cとを有し、フランジ部6bの内径端が上記隙間成形部6baとなる。
The grease
内輪1は、軌道面1aに続いて、転動体3の直下で段差面1cが設けてあり、内輪1の上記段差面1cよりもグリース溜部9側の外径面1bの部分は軌道面1aよりも小径とされている。この段差面bと上記吐出量調整部品8の内周部8aの端面との間にグリース流れ隙間d3が形成されている。吐出量調整部品8の内周部8aは、軸受内側へ筒状に延びていて、保持器4の直下へ延び、さらに転動体3の直下まで延びている。その最内周の端面が上記段差面1cに対向する。吐出量調整部品8の内径面8bは円筒面とされている。
The
上記構成の作用を説明する。軸受組立時に、グリース溜め部9には満杯となるようにグリースを封入しておく。使用時に、内輪1の回転により、内輪外径面に付着していたグリースは、遠心力により剥がれ、グリース溜め部9内のグリースと内輪外径面1bとの間に空間が生じる。その空間にポンピング機構7のポンピング作用で、軸受内部に向かって空気の流れが生じると共に、グリースまたはその基油が、空気流れに押されて軸受内部に移動する力が生じることになる。
ポンピング機構7は、内輪1の端部に設けられた段差部11と、外輪2に設けられた隙間形成部6baとで構成され、段差部11に沿った隙間d1を構成しているため、内輪1の回転によって生じる隙間d1内の径方向位置による速度差により、遠心力の作用でポンピング作用を生じさせる。すなわち、軸受外部から軸受内に空気を吸い込む力が発生することになる。
The operation of the above configuration will be described. At the time of assembling the bearing, grease is filled in the
The
上記空気流れで軸受内方へ押されたグリースまたはその基油は、吐出量調整部品8と内輪外径面とで形成された隙間d2内に流入する。ここでの隙間量と隙間構成長さは、軸受内部に給油するグリースまたはその基油の量を調整する機能をもつもので、必要給油量に応じて調整する。この調整は設計段階で行う。量調整されたグリースまたはその基油は、吐出量調整部品8の転動体直下に位置させた端面部より、内輪1の軌道面1aおよび転動体3に向けて給油され、軸受潤滑油として供されることになる。
The grease or its base oil pushed into the bearing by the air flow flows into a gap d2 formed by the discharge
潤滑に供されたグリースまたはその基油は、接触角を持って転がる転動体3により、大半は背面側に移動し、その背面部とグリース溜め部9との間に介在する吐出量調整部品8のグリース通過窓13からグリース溜め部9に回収される。
すなわち、軸受内のグリースまたはその基油は、グリース溜め部9→吐出量調整部品8の内径面→吐出量調整部品8の端面→内輪軌道面1a→転動体3の表面への付着(潤滑に寄与)→外輪軌道面2a→グリース溜め部9となる経路で循環給油される。
Most of the grease used for lubrication or its base oil is moved to the back side by the rolling
That is, the grease in the bearing or its base oil adheres to the surface of the
なお、内外輪1,2の軌道面1a,2a間に供給されて潤滑に供されたグリースまたはその基油は、アンギュラ玉軸受のように転動体3が接触角を持って転がる場合に、その背面側への移動の作用が生じ易いが、接触角を持っていなくても、シール5で軸受空間が密閉されていると、軌道面1a,2a間の空間よりも奥側へは移動し難く、ポンピング機構7により内径側からグリース供給されることで、そのグリース供給により余裕空間が生じたグリース溜め部9側へ戻る作用が生じる。
The grease or its base oil supplied between the raceway surfaces 1a and 2a of the inner and
この構成の潤滑機構付き軸受によると、このようにグリースを軸受内で循環させて給脂するため、次の各効果が期待できる。
(1) メンテナンスフリーで使用可能。
(2) 回転数に対応した給脂が可能であり、高速化が図れる。
(3) 一度使用したグリースまたはその基油を再使用するため、長寿命化が図れる。
(4) グリース潤滑でエアオイル潤滑の回転領域まで高速化が図れ、エアオイル潤滑に比べてコストの低減、騒音低減、省エネ、環境汚染防止の各効果が期待できる。
According to the bearing with a lubrication mechanism having this configuration, since the grease is circulated in the bearing and supplied, the following effects can be expected.
(1) Maintenance free.
(2) Lubrication corresponding to the number of rotations is possible, and high speed can be achieved.
(3) Since the grease or its base oil that has been used once is reused, the service life can be extended.
(4) With grease lubrication, the speed can be increased to the rotation range of air-oil lubrication, and the effects of cost reduction, noise reduction, energy saving, and prevention of environmental pollution can be expected compared to air-oil lubrication.
この実施形態では、グリース流れ発生手段として、内輪1の回転により軸受外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構7を用いるため、簡素な構成でグリース流れbを生じさせることができる。特に、このポンピング機構7は、内輪7に設けた段差部11と、外輪に取付けられた隙間形成部6baとでなるため、より一層簡素な構成となる。隙間形成部6baは、グリース溜め形成部品6の内径部からなるため、一部品でグリース溜め部9と隙間形成部6baとが得られて、部品点数が少なくて済み、コンパクトな構成となる。
In this embodiment, as the grease flow generating means, the
ポンピング力は、段差部11の高さや隙間d1の隙間量を調整することで、調整可能である。また、吐出量調整部品8を設けたため、その内径面と内輪外径面との隙間量、および隙間長さ等を適宜設計することで、ポンピング機構による空気流れ発生量を調整することができる。
このポンピング作用による送り出すグリースまたはその基油は、内輪1の転動体直下に段面1cが設けられ、吐出量調整部品8の端面を近づけてグリース流れ隙間d3を形成しているため、この隙間d3から内輪軌道面1aに案内される。そのため、ポンピング作用で送られるグリースが、潤滑不要箇所に逃げずに、軌道面1aに効率良く給脂される。
The pumping force can be adjusted by adjusting the height of the
The grease or its base oil delivered by this pumping action is provided with a stepped
さらに、この実施形態では、内外輪1,2の幅寸法を同一としているため、平面差管理が行い易く、またこれら内外輪1,2の幅寸法を規格寸法よりも大きくしているため、軸受からの放熱面積増大による運転中の温度上昇の低減効果が得られる。
Furthermore, in this embodiment, since the width dimensions of the inner and
図2は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、内輪1の外径面に吐出量調整部品8の直下で、内輪幅面側が小径となる空間拡大用の段差部15を形成したものである。この段差部15の形成により、段差部15よりも端部側の内輪肉厚が薄くなるため、ポンピング機構7の段差部11は、内輪1の外径面に設けた環状突条16によって形成している。換言すれば、空間拡大用の段差部15と環状突条16との間の内径外径面部分が環状溝となっている。
このように空間拡大用の段差部15を設けて内輪外径面1bの端部側を小径とすることで、グリース溜め部9の周辺空間が広がり、グリース封入量を増やすことができる。そのため、より一層の長寿命化が図れる。段差部15は吐出量調整部品8の直下に設けるため、段差があってもポンピング機構7によるグリース流れが妨げられない。また、ポンピング機構7は環状突条16によって段差部11を形成しているが、第1の実施形態の場合と同様にポンピング作用が得られる。この実施形態におけるその他の構成,効果は、第1の実施形態と同じである。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a
By providing the
図3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、図中の囲み線B内に示すように、内輪1の外径面に軌道面1a側が大径となるテーパ面部1baを設け、吐出量調整部品8の内径面8bに、内輪1のテーパ面部1baに隙間を介して対面するテーパ面部8baを設けたものである。テーパ面1ba,8baのテーパ角度αは10〜15°の範囲が好ましい。ポンピング機構7の段差部11は、図2の実施形態と同様に、内輪1の外径面に設けた環状突条16によって形成している。
この構成の場合、内輪1と吐出量調整部品8のテーパ面1ba,8ba間の隙間で、内輪1の回転によるポンピング作用が生じる。そのため、より一層容易にグリースが内輪軌道面1aに送られる。この実施形態におけるその他の構成,効果は、第1の実施形態と同じである。
FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in a box B in the figure, a tapered surface portion 1ba having a large diameter on the
In the case of this configuration, a pumping action due to the rotation of the
なお、上記各実施形態では、いずれもグリース溜め形成部品6を外輪2の内径面に嵌合させたが、図4に示すように、グリース溜め形成部品6を外輪2の幅面に隣接する部品としても良い。その場合に、グリース溜め形成部品6の外径は外輪2と同じとし、外輪2を嵌合させるハウジング(図示せず)の内径面にグリース溜め形成部品6を嵌合させる。グリース溜め形成部品6には外輪2の内径面と同径の嵌合凹部17を外輪側の側面に形成し、吐出量調整部品8を外輪2とグリース溜め形成部品6の嵌合凹部17とに渡って嵌合させている。内輪1は、外輪2と同じ幅とし、内輪1に隣接する環状部品18の外径面に、ポンピング機構7を構成する上記段差部11を形成している。
このようにグリース溜め形成部品6を外輪2の幅面に隣接する部品とした場合、外輪2は通常の規格寸法幅のものとでき、量産性に優れる。この実施形態におけるその他の構成,効果は、図1に示す第1の実施形態と同じである。
In each of the above embodiments, the grease
When the grease
図5は、図2に示す実施形態の潤滑機構付き軸受において、図4の例と同様に、グリース溜め形成部品6を外輪2の幅面に隣接する部品とし、かつ内輪1に隣接してポンピング機構7の段差部11を有する環状部品18を設けたものである
図6は、図3に示す実施形態の潤滑機構付き軸受において、図4の例と同様に、グリース溜め形成部品6を外輪2の幅面に隣接する部品とし、かつ内輪1に隣接してポンピング機構7の段差部11を有する環状部品18を設けたものである
FIG. 5 shows a bearing with a lubrication mechanism according to the embodiment shown in FIG. 2, in the same manner as the example of FIG. 4, the grease
また、図4〜図5の各実施形態は、いずれも内輪1と外輪2を同幅のものとしたが、例えば図7に示すように、外輪2を内輪1よりも幅広とし、その広げた外輪内径面にグリース溜め形成部品6を嵌合させ、内輪1の幅面に隣接して、段差部11を有する環状部品18を設けて良い。
これとは逆に、図8に示すように、内輪1を外輪2よりも幅広とし、外輪2の幅面に隣接してグリース溜め形成部品6を嵌合させ、内輪1に段差部11を設けてても良い。
図7,図8は、図1に示す実施形態において、内輪1または外輪2の幅を異ならせたものであるが、図2または図3に示す各実施形態においても、図7,図8の例と同様に、内輪1と外輪2の幅を異ならせ、グリース溜め形成部品6および隣接環状部品18のいずれか一方を幅面に隣接させる構成としても良い。
4 to 5, the
On the contrary, as shown in FIG. 8, the
7 and FIG. 8 are different in the width of the
また、上記の各実施形態は、いずれもアンギュラ玉軸受に適用した例であるが、この発明の潤滑機構付き軸受は、図9〜図11に示すように、円筒ころ軸受に適用することもできる。
これら図9〜図11の各例は、それぞれ図4〜図6に示す各例において、内外輪1,2と転動体3とでなる転がり軸受の部分を、円筒ころ軸受に置き換えたものである。ただし吐出量調整部品8は、外輪2に嵌合させずに、グリース溜め形成部品6に設けられた嵌合凹部17に嵌合させて取付けている。吐出量調整部品8の内周部8aは、軸受側の端部が保持器4の内径側に位置するように幅方向に延びたものとしてある。グリース溜め形成部品6は、図11の例のように、複数の部品6A,6Bの組み合わせによって形成しても良い。上記各実施形態においても、グリース溜め形成部品6をこのように複数部品で構成しても良い。これら図9〜図11の各例におけるその他の構成は、それぞれ図4〜図6に示す各例と同じである。
Each of the above embodiments is an example applied to an angular ball bearing. However, the bearing with a lubrication mechanism of the present invention can also be applied to a cylindrical roller bearing as shown in FIGS. .
Each of these examples of FIGS. 9 to 11 is obtained by replacing the part of the rolling bearing formed by the inner and
このように円筒ころ軸受に適用した場合も、グリース溜め部6に封入されたグリースまたはその基油が、内輪1の回転によるポンピング機構7の作用で、グリース溜め部9から内輪軌道面1aに流れ込み、外輪軌道面2aからグリース溜め部9に戻るというグリース循環の作用、およびその各効果が期待できる。
Even when applied to the cylindrical roller bearing in this way, the grease or its base oil sealed in the
図9〜図11の各例は、いずれもグリース溜め形成部品6を外輪2に隣接するものとしたが、これら円筒ころ軸受の場合も、図1〜図3の実施形態と同様に、外輪2の幅広げてグリース溜め形成部品6を外輪2の内径面に嵌合させても良い。
In each of the examples of FIGS. 9 to 11, the grease
また、上記各実施形態は、グリース流れ発生手段をポンピング機構7からなるものとしたが、グリース流れ発生手段は、これに限らず、グリース溜め部9から内輪軌道面1aに流れ込み外輪2の軌道面2aからグリース溜め部9に戻るグリース流れを内輪1の回転によって生じさせることのできるものであれば良い。
In each of the above embodiments, the grease flow generating means is composed of the
図12は、この発明の一実施形態にかかる工作機械用スピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置は、主軸21をハウジング22内に複数の転がり軸受23,24で回転自在に支持したものであって、一部または全部の転がり軸受23,24を、この発明の潤滑機構付き軸受、例えば図1〜図11のいずれかに示す潤滑機構付き軸受としたものである。図示の例では、2個の転がり軸受23,24で主軸21の両端を支持し、これらの転がり軸受23,24に図1の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受を用いている。また、これら2個の転がり軸受23,24は、アンギュラ玉軸受であり、背面組み合わせとしてある。
FIG. 12 shows an example of a machine tool spindle device according to an embodiment of the present invention. In this spindle apparatus, the
各潤滑機構付き軸受である転がり軸受23,24の両側における主軸21とハウジング22間の空間S1,S2,S3は、ハウジング22に設け孔からなる連通路25によって連通させてある。
Spaces S1, S2, and S3 between the
各転がり軸受23,24の内輪1は、内輪位置決め間座26、内輪間座27、および内輪固定間座28により位置決めされて、内輪固定ナット29により締め付け固定されている。外輪2は、外輪間座30と、外輪押え蓋31,32により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、冷却のための油通路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、モータ等の駆動源に回転伝達機構(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。
The
The
この構成の工作機械用スピンドル装置によると、この発明の潤滑機構付き軸受における高速化、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。また、潤滑機構付き軸受となる各転がり軸受23,24の両側の空間に気圧差があると、ポンピング機構7によるポンピング作用の障害となるが、上記連通孔25を設けることで、気圧差が解消できて一定の気圧が保たれ、良好なポンピング作用が維持される。
According to the spindle device for a machine tool with this configuration, the effects of speeding up, extending the service life, and making maintenance-free in the bearing with a lubrication mechanism of the present invention are effectively exhibited. In addition, if there is a pressure difference between the spaces on both sides of the rolling
なお、図12の実施形態では、主軸21を支持する転がり軸受23,24をアンギュラ玉軸受としたが、例えば主軸21の前端側を一対のアンギュラ玉軸受で支持し、後端側を円筒ころ軸受で支持するようにしても良い。その場合に、各軸受にこの発明の潤滑機構付き軸受を用いても良い。
In the embodiment of FIG. 12, the rolling
1…内輪
1ba…テーパ面部
1c…段差面
2…外輪
1a,2a…軌道面
3…転動体
4…保持器
5…シール
6…グリース溜め形成部品
6ba…隙間形成部
7…ポンピング機構
8…吐出量調整部品
8ba…テーパ面部
9…グリース溜め部
11…段差部
13…グリース通過窓
15…段差部
d1〜d3…隙間
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