JP2006194402A - Rolling bearing device - Google Patents
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Description
本発明は自己潤滑機能を備えた転がり軸受装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing device having a self-lubricating function.
例えば工作機械等に用いられる各種スピンドル等、比較的高速度で回転する軸の支持にはアンギュラ玉軸受などの転がり軸受が用いられる。このような高速回転軸を支持する転がり軸受に対する潤滑方法としては、従来、主としてオイルエア潤滑方式が多用されている。 For example, rolling bearings such as angular ball bearings are used to support shafts that rotate at a relatively high speed, such as various spindles used in machine tools and the like. As a lubricating method for such a rolling bearing that supports a high-speed rotating shaft, an oil-air lubrication method has been frequently used conventionally.
オイルエア潤滑方式は、間欠的に供給される微量の潤滑油を配管を通じて圧縮空気により転がり軸受に向けて吹きつける方式であり、高速で回転する転がり軸受の回りに形成されるエアカーテンを突ききって潤滑油を軸受に供給するために、圧縮エアが言わばキャリアとして用いられる。 The oil-air lubrication system is a system in which a small amount of lubricating oil supplied intermittently is blown toward the rolling bearing with compressed air through a pipe, and the air curtain formed around the rolling bearing rotating at high speed is pushed. In order to supply lubricating oil to the bearings, compressed air is used as a carrier.
このようなオイルエア潤滑方式においては、潤滑対象とする転がり軸受が組み込まれているスピンドル等の外部にオイルエア潤滑装置やミキシングバルブ、更にはコンプレッサ並びに外部配管が必要なほか、スピンドル等の内部にもオイルエア用の通路を形成する必要があってコストが高くなるばかりでなく、圧縮エアを用いるが故に騒音レベルが高くなるという問題もある。 In such an oil / air lubrication system, an oil / air lubrication device, a mixing valve, a compressor and external piping are required outside the spindle in which the rolling bearing to be lubricated is incorporated. There is a problem that not only the cost is increased due to the need to form a passage for the vehicle, but also the noise level is increased due to the use of compressed air.
このような問題を解決するために、転がり軸受内部に潤滑供給機構を内蔵させてなる転がり軸受装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。 In order to solve such a problem, a rolling bearing device in which a lubrication supply mechanism is built in the rolling bearing has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この提案技術においては、固定輪側に潤滑油を貯留するタンクおよびポンプを装着するとともに、そのポンプには、内・外輪の間で転動する転動体の直近にまで伸びて開口するノズルを取り付け、転動体に向けて例えば数十nl(数十μcc)程度の極微量の潤滑油を滴下させるようにしている。この構成により、潤滑油は転がり軸受の回転時に生じるエアカーテンの内側に供給されるために、オイルエア潤滑方式のようにキャリアとしての圧縮エアが不要となって騒音の問題を解消することができるとともに、コンプレッサやオイルエア潤滑装置、更には外部配管および内部配管も不要となって、コスト的にも有利となる。 In this proposed technology, a tank and a pump for storing lubricating oil are mounted on the fixed wheel side, and a nozzle that extends and opens to the immediate vicinity of the rolling element that rolls between the inner and outer rings is attached to the pump. For example, an extremely small amount of lubricating oil of about several tens of nl (several tens of μcc) is dropped toward the rolling elements. With this configuration, since the lubricating oil is supplied to the inside of the air curtain that is generated when the rolling bearing rotates, the compressed air as a carrier is unnecessary as in the oil-air lubrication method, and the problem of noise can be solved. In addition, the compressor, the oil / air lubrication device, and the external piping and the internal piping are not required, which is advantageous in terms of cost.
この種の潤滑機能付きの転がり軸受装置においては、ノズルから供給される潤滑油を転動体と軌道輪間の潤滑にいかに効率的に寄与させるかが重要な問題となる。転がり軸受の回転輪、転動体および保持器は高速度で回転しているので、供給されこれらのいずれかに付着した潤滑油は回転中心から遠ざかる向きの力(以下、遠心力と呼ぶ)を受け、軌道輪と転動体の間に流れ込みにくい場合がある。このような遠心力を考慮したノズルの好適な配置は、図6に軸平行断面図を例示するような位置である。この図6の例では、内輪61、外輪62、転動体63および保持器64を主たる構成要件とする転がり軸受の直近、例えば固定輪である外輪62に隣接配置される間座65に、潤滑油を貯留するタンク(図示略)と、そのタンク内の潤滑油を吸引して吐出するポンプ66、そのポンプ66の吐出口に取り付けられて、保持器64の内周面と内輪61の外周面の間にまで伸びてその先端において開口するノズル67、およびポンプ66の駆動部(図示略)からなる給油ユニットを固定した構造としている。
In this type of rolling bearing device with a lubricating function, an important issue is how to efficiently contribute the lubricating oil supplied from the nozzle to the lubrication between the rolling elements and the race. Since the rotating wheel, rolling element and cage of the rolling bearing are rotating at a high speed, the lubricating oil supplied and adhering to any of these is subjected to a force away from the center of rotation (hereinafter referred to as centrifugal force). In some cases, it may be difficult to flow between the raceway and the rolling element. A suitable arrangement of the nozzles in consideration of such centrifugal force is a position as illustrated in an axial parallel cross-sectional view in FIG. In the example of FIG. 6, the lubricating oil is provided in the
このようなノズル67の配置によると、その先端開口部から保持器の内周面上に供給した潤滑油が、転がり軸受の回転による遠心力により、転動体63を通じて外輪62の軌道面に向けて移動するとともに、転動体63を介して内輪61の軌道面にも転着され、転がり軸受を有効に潤滑することができる。
ところで、転がり軸受の内部で開口するノズルから供給した潤滑油には、遠心力のほかに転がり軸受の回転により発生する軸受内部の空気の流れによる力も作用するため、図6に示したようなノズル配置を採用してその殆どを保持器64の内周面上に供給したとしても、転がり軸受内部の空気の流れの乱れ等に起因して、図6に矢印で示すように、保持器64の内周面上で転動体63とは反対側に向けて流動して軸受外に流出する場合もあり、その全量が転がり軸受の潤滑に寄与しているとは言い難い。
By the way, since the lubricating oil supplied from the nozzle opening inside the rolling bearing is also subjected to the force of the air flow inside the bearing generated by the rotation of the rolling bearing in addition to the centrifugal force, the nozzle as shown in FIG. Even if most of the arrangement is adopted and supplied to the inner peripheral surface of the
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、従来の自己潤滑機能を持つ転がり軸受装置に比して、潤滑油をより確実に転動体と軌道輪との間に導くことができ、以て供給した潤滑油をより効率的に潤滑に寄与させることのできる転がり軸受装置の提供をその課題としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, as compared to a conventional rolling bearing device having a self-lubricating function, the lubricating oil can be more reliably guided between the rolling elements and the raceway, Accordingly, an object of the present invention is to provide a rolling bearing device capable of more efficiently contributing the lubrication oil supplied to the lubrication.
上記の課題を解決するため、本発明の転がり軸受装置は、内輪と外輪の間に、複数の転動体が保持器により周方向に一定のピッチで保持された状態で転動自在に配置されてなる転がり軸受と、潤滑油を貯留するタンクに連通し、かつ、上記転がり軸受の内輪と外輪の間に形成される環状空間内で開口するノズルと、そのノズルを介して上記タンク内の潤滑油を転がり軸受に供給するポンプを備えた転がり軸受装置において、上記ノズルが保持器の内周面と内輪の間の空間に挿入されて開口しているとともに、その保持器の内周面が、軸方向中心部から上記ノズル挿入側の端面部に向けて連続的もしくは断続的に漸次小径となっていることによって特徴づけられる(請求項1)。 In order to solve the above-described problems, a rolling bearing device according to the present invention is arranged between an inner ring and an outer ring so that a plurality of rolling elements can be rolled in a state where the rolling elements are held at a constant pitch in a circumferential direction by a cage. A rolling bearing, a nozzle communicating with a tank for storing lubricating oil and opening in an annular space formed between an inner ring and an outer ring of the rolling bearing, and the lubricating oil in the tank via the nozzle In the rolling bearing device having a pump for supplying the rolling bearing to the rolling bearing, the nozzle is inserted and opened in a space between the inner circumferential surface of the cage and the inner ring, and the inner circumferential surface of the cage is a shaft. This is characterized in that the diameter gradually decreases continuously or intermittently from the center in the direction toward the end surface on the nozzle insertion side (claim 1).
ここで、本発明においては、上記保持器の内周面が、上記ノズルの挿入側と反対側についても、軸方向中心部から当該反対側の端面部に向けて連続的もしくは断続的に漸次小径となっている構成(請求項2)を採用することもできる。 Here, in the present invention, the inner circumferential surface of the retainer is gradually or intermittently reduced in diameter from the axial center to the opposite end surface also on the side opposite to the nozzle insertion side. The structure (Claim 2) which becomes can also be employ | adopted.
本発明は、保持器の内周面、つまり内輪外周面との対向面を、少なくともノズル挿入側について、軸方向中心部から端面部に向けて漸次小径とすることによって、保持器の内周面に向けて供給した潤滑油に対し、遠心力により軸受の軸方向中心部に向かう力を作用させ、軸受外部に飛散することを防止しようとするものである。 The present invention provides an inner peripheral surface of the cage by gradually reducing the inner peripheral surface of the cage, that is, the surface facing the outer circumferential surface of the inner ring, from at least the nozzle insertion side toward the end surface portion in the axial direction. A force directed toward the center in the axial direction of the bearing is applied to the lubricating oil supplied toward the center by centrifugal force to prevent scattering to the outside of the bearing.
すなわち、潤滑油を供給するためのノズルを保持器と内輪との間の空間に挿入して開口させるとともに、保持器の内面を、ノズルの挿入側の端面部における保持器の内径寸法が軸方向中心部における内径寸法に対して連続的もしくは断続的に漸次小さくなるようなテーパ面もしくはそれに準じた階段状の面もしくは曲面とすることにより、保持器の内周面に供給された潤滑油には、軸受回転に伴う保持器の回転による遠心力により軸方向中心部に向かう力が作用し、軸受外部に流出する潤滑油量を少なく、もしくは無くすることができる。 That is, a nozzle for supplying lubricating oil is inserted and opened in the space between the cage and the inner ring, and the inner diameter of the cage is the axial dimension of the cage at the end surface portion on the insertion side of the nozzle. Lubricating oil supplied to the inner peripheral surface of the cage is tapered by a taper surface or a stepped surface or curved surface corresponding to the taper surface that gradually or intermittently decreases with respect to the inner diameter of the central portion. The force toward the axial center acts by the centrifugal force generated by the rotation of the cage accompanying the rotation of the bearing, and the amount of lubricating oil flowing out of the bearing can be reduced or eliminated.
また、請求項2に係る発明のように、ノズルの挿入側とは軸方向に反対側の保持器内周面についても、上記と同等の端部側ほど小径となるテーパ面もしくは階段状の面または曲面とすることにより、ノズルの吐出口から保持器の内周面に供給した潤滑油が軸方向中心を越えて反対側に向かっても、その潤滑油が当該反対側の端面から軸受外部に流出することを防止することができる。
Further, as in the invention according to
本発明によれば、転がり軸受の内・外輪間の環状空間内にノズルを挿入して、タンク内の潤滑油を直接的に転がり軸受内部に供給する機能を持つ転がり軸受装置において、供給した潤滑油の軸受外部への流出を抑制することができる結果、潤滑油の使用効率が向上し、潤滑油を貯留するタンクに潤滑油の補充ができないタイプのものにあっては、その寿命を向上させることができ、ま、た潤滑油の補充ができるタイプのものにあっては、その潤滑油の補充インターバルを長くすることができる。 According to the present invention, in the rolling bearing device having the function of inserting the nozzle into the annular space between the inner and outer rings of the rolling bearing and supplying the lubricating oil in the tank directly into the rolling bearing, As a result of suppressing the oil outflow to the outside of the bearing, the use efficiency of the lubricating oil is improved, and the life of a type that cannot replenish the lubricating oil in the tank storing the lubricating oil is improved. In addition, in the type that can replenish the lubricating oil, the lubricating oil replenishment interval can be lengthened.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の軸平行断面図であり、図2はその外輪用間座3の左側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an axially parallel sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a left side view of an
この例は、アンギュラ玉軸受1に隣接配置される内輪用間座2および外輪用間座3のうち、固定側の間座である外輪用間座3に、給油ユニット4を配置した例を示している。
This example shows an example in which the
アンギュラ玉軸受1は、内輪11と外輪12の間に複数の転動体(ボール)13を保持器14により周方向に一定の間隔で保持した構造を有し、この例においては外輪12が固定輪としてハウジングH等に組み込まれ、内輪11の内周面には軸Sが固定される。
The angular ball bearing 1 has a structure in which a plurality of rolling elements (balls) 13 are held between an
外輪用間座3に配置されている給油ユニット4は、潤滑油を貯留するタンク41と、そのタンク41に管41aを介して連通し、タンク41内の潤滑油を吸引して吐出するポンプ42、そのポンプ42の吐出口に取り付けられたノズル43、およびポンプ42の駆動回路44を主体として構成されており、これらは外輪用間座3の内周面に沿って固定されている。そして、ノズル43は、図1に示すように転がり軸受1の軸方向一端側から内輪11と保持器14の間の空間に挿入され、その先端開口部43aは保持器14の内周面14aないしは転動体13と内輪11の外周面11aの間で開口している。
The
この給油ユニット4の全体構成例を、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して図3に示す。
An example of the entire configuration of the
ポンプ42は、ポンプ室42aと、そのポンプ室42aの一部の壁体を形成するダイアフラム42bと、そのダイアフラム42bに貼り付けられた圧電素子42c、およびポンプ室42aと管41aとの接続部設けられた逆止弁42dによって構成されている。駆動回路44は電源電池44aを含み、圧電素子42cに対して例えば矩形の電圧信号を供給する。この構成において、圧電素子42cに矩形の電圧信号が印加されることによりダイアフラム42bが図中上下に変位する。ダイアフラム42bの上方への変位時に逆止弁42dおよび管41aを介してタンク41内の潤滑油をポンプ室42a内に吸引し、続く下方への変位時にポンプ室42a内の潤滑油をノズル43に向けて吐出し、ノズル43の先端開口部43aから保持器14の内周面に向けて供給する。ポンプ42の潤滑油吐出時には、逆止弁42dの存在によってポンプ質42a内の潤滑油は管41a側に戻ることはない。アンギュラ玉軸受1に対する潤滑油の供給量は、おおよそ30nl(30μcc)程度の極微量である。なお、使用条件によっては、潤滑油の供給量は数百pl〜数百nlに変えることができる。
The
この実施の形態における最大の特徴は、アンギュラ玉軸受1の保持器14の内周面14aの形状にある。この保持器14は、全体として略円筒形をなし、その円筒部に転動体13を収容するためのポケット14bが一定の間隔で形成された樹脂製のもみ抜き保持器であるが、その内周面は、両端部の内径寸法が軸方向中心部の内径寸法よりも小さく、軸方向中心部を挟んでその両側がそれぞれ端部ほど小径となるテーパ面となっている。
The greatest feature of this embodiment is the shape of the inner
以上の本発明の実施の形態によると、ノズル43の先端開口部43aから吐出された潤滑油は保持器14の内周面14a上に供給され、保持器14の回転による遠心力の作用によって、その殆どが保持器14の内周面14a上をその軸方向中心に向けて流動し、端部側に流れて軸受外部に流出することがない。そして、保持器14の内周面14aを軸方向中心に向けて流動した潤滑油は、ポケット14bに至って転動体13の表面に付着し、その自転並びに公転により、外輪12の軌道面および内輪11の軌道面へと導かれ、アンギュラ玉軸受1の全体に行き渡ってこれを効率的に潤滑する。
According to the above-described embodiment of the present invention, the lubricating oil discharged from the tip opening 43a of the
ここで、以上の実施の形態においては、保持器14の内周面14aの形状を、軸方向中心を挟んでその両側において端部側ほど内径寸法が小さくなる向きのテーパ面としており、これにより、ノズル43の挿入側の内周面14aに供給された潤滑油が、例え軸方向中心部を越えて反対側に流動した場合でも、その反対側の端部から軸受外に流出することを防止することができるのであるが、この反対側のテーパ面については、必ずしも設ける必要はない。図4にその例を軸平行断面図で示す。この例においては、保持器14の内周面14aは、ノズル43の挿入側の端部と軸方向中心部との間を上記と同様のテーパ面としているが、反対側の端部と軸方向中心部との間の内周面については円筒面としている。このような構成によっても、軸受の使用条件等によっては、先の例と同等の作用効果を奏することができる。
Here, in the above embodiment, the shape of the inner
また、以上の実施の形態においては、給油ユニット4をアンギュラ玉軸受1の外部に隣接配置した例を示したが、図5に軸平行断面図を示すように、軸受内部に配置してもよい。すなわち、この図5の例においては、先の例と同様に内輪101、外輪102、転動体103および保持器104を備えたアンギュラ玉軸受10における内輪101および外輪102の一端側を軸方向に延長して幅寸法を長くし、外輪102の延長部分に先の例と同等の給油ユニット4を配置している。この例においても、ポンプ42の吐出口に取り付けられているノズル43は、保持器104の内周面104aと内輪101の間に挿入されて先端で開口しているとともに、保持器104の内周面104aは、端部側ほど小径となるテーパ面となっており、上記した各例と同等の作用効果を奏することができる。
Moreover, in the above embodiment, although the example which arrange | positioned the
更に、以上の各実施の形態においては、保持器の内周面を端部側ほど小径となるテーパ面としたが、端部側ほど階段状に漸次小径となる面もしくは曲面としても実質的に同等の作用効果を奏し得ることは勿論である。 Further, in each of the above embodiments, the inner peripheral surface of the cage is a tapered surface having a smaller diameter toward the end portion side. However, a substantially curved surface or curved surface that gradually decreases in diameter toward the end portion side. Needless to say, the same effects can be obtained.
更にまた、以上の各実施の形態においては、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を用いた例を示したが、本発明の転がり軸受装置は、アンギュラ玉軸受以外の転がり軸受についても等しく適用し得ることは言うまでもない。 Furthermore, in each of the above embodiments, an example in which an angular ball bearing is used as a rolling bearing has been shown. However, the rolling bearing device of the present invention can be equally applied to a rolling bearing other than the angular ball bearing. Needless to say.
1,10 アンギュラ玉軸受
11,101 内輪
12,102 外輪
13,103 転動体
14,104 保持器
14a,104a 内周面
2 内輪用間座
3 外輪用間座
4 給油ユニット
41 タンク
42 ポンプ
43 ノズル
43a 先端開口部
44 駆動回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記ノズルが保持器の内周面と内輪の間に挿入されて開口しているとともに、その保持器の内周面が、軸方向中心部から上記ノズル挿入側の端面部に向けて連続的もしくは断続的に漸次小径となっていることを特徴とする転がり軸受装置。 Between the inner ring and the outer ring, a plurality of rolling elements are communicated with a rolling bearing in which the rolling elements are arranged so as to be able to roll while being held at a constant pitch in the circumferential direction by a cage, a tank for storing lubricating oil, and In the rolling bearing device comprising a nozzle that opens in an annular space formed between the inner ring and the outer ring of the rolling bearing, and a pump that supplies the lubricating oil in the tank to the rolling bearing through the nozzle.
The nozzle is inserted and opened between the inner peripheral surface of the cage and the inner ring, and the inner peripheral surface of the cage is continuous from the axial center to the end surface on the nozzle insertion side or A rolling bearing device having a gradually decreasing diameter.
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