JP2007024249A

JP2007024249A - 転がり軸受の潤滑装置

Info

Publication number: JP2007024249A
Application number: JP2005209786A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Mori; 正継森
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】内輪の温度上昇を十分に抑制できる内輪の冷却機能を兼ね備えた転がり軸受の潤滑装置を提供することである。
【解決手段】アンギュラ玉軸受１の背面側に、内輪２のテーパ面２ｂへ一部を軸受内部の潤滑油とする冷却油を吐出するノズル１６を設けた冷却油導入部材１２を配設するとともに、アンギュラ玉軸受１の正面側に、内輪２の端面に設けた円周溝６へ冷却油を吐出するノズル１３を設けた冷却油導入部材１１を配設することにより、内輪２を軸方向の両側から冷却油で冷却し、内輪２の温度上昇を十分に抑制できる内輪２の冷却機能を兼ね備えたものとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、内輪の冷却機能を兼ね備えた転がり軸受の潤滑装置に関する。

工作機械の主軸等のように高速回転する回転軸を支持する転がり軸受では、加工負荷等によって内輪の温度が外輪よりも高くなる。このためこの温度差に伴う内輪と外輪の熱膨張差によって軸受の予圧が過大となり、軸受寿命が短くなる問題がある。

このような問題に対して、冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、吐出される冷却油の一部を潤滑油として軸受内部に流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたものでは、内輪の一端側の外径面を軌道面側へ拡径するテーパ面とし、吐出される冷却油の一部を、内輪の回転に伴う遠心力でテーパ面に沿わせて軌道面側へ導いて軸受内部を潤滑することにより、別途の冷却装置を設けることなく内輪の冷却機能を兼ね備えた潤滑装置としている。

特開２００４−３６０８２８号公報

近年、工作機械での加工の高速化に伴って単位時間当たりの加工エネルギが増大し、その負荷等による主軸の温度上昇が大きくなる傾向がある。このため、工作機械の主軸を支持する転がり軸受では、特許文献１に記載されたような内輪の冷却機能を兼ね備えた潤滑装置を設けても、内輪の温度上昇を十分に抑制できず、軸受の予圧が過大となって、軸受寿命が短くなる可能性がある。

そこで、本発明の課題は、内輪の温度上昇を十分に抑制できる内輪の冷却機能を兼ね備えた転がり軸受の潤滑装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、吐出された冷却油の一部を潤滑油として軸受内部に流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記転がり軸受の軸方向一端側と反対側の内輪の端面に周方向へ延びる円周溝を設け、前記冷却油をこの円周溝にも吐出する構成を採用した。

すなわち、一部を潤滑油とする冷却油が吐出される転がり軸受の軸方向一端側と反対側の内輪の端面に周方向へ延びる円周溝を設け、冷却油をこの円周溝にも吐出することにより、内輪を軸方向の両側から冷却油で冷却し、内輪の温度上昇を十分に抑制できる内輪の冷却機能を兼ね備えたものとした。

前記転がり軸受がアンギュラ玉軸受である場合は、前記円周溝を荷重が負荷される前記内輪の正面側の端面に設けることにより、アキシアル荷重が負荷される内輪の正面側は熱源に近く背面側よりも温度上昇が大きいので、より効果的に内輪を冷却することができる。

本発明の転がり軸受の潤滑装置は、一部を潤滑油とする冷却油が吐出される転がり軸受の軸方向一端側と反対側の内輪の端面に周方向へ延びる円周溝を設け、冷却油をこの円周溝にも吐出するようにしたので、内輪を軸方向の両側から冷却油で冷却し、内輪の温度上昇を十分に抑制できる内輪の冷却機能を兼ね備えたものとすることができる。

前記転がり軸受がアンギュラ玉軸受である場合は、前記円周溝を荷重が負荷される内輪の正面側の端面に設けることにより、アキシアル荷重が負荷される内輪の正面側は熱源に近く背面側よりも温度上昇が大きいので、より効果的に内輪を冷却することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受の潤滑装置を採用した工作機械のスピンドル装置を示す。このスピンドル装置は、端部に工具またはワークのチャックが取り付けられる主軸２０が、軸受箱２１に軸方向で離して組み込まれた２つの転がり軸受であるアンギュラ玉軸受１で支持されている。また、スピンドル装置には、後述するように、軸受箱２１とアンギュラ玉軸受１の内輪２を冷却する冷却油を供給する冷却油供給装置３０が接続されている。

図２に示すように、前記アンギュラ玉軸受１は、内輪２と外輪３の各軌道面２ａ、３ａ間にボール４が保持器５で保持され、内輪２にアキシアル荷重が負荷される正面側で、内輪２の端面に周方向へ延びる円周溝６が設けられるとともに、外輪３の内径面にカウンタボア３ｂが設けられ、背面側の内輪２の外径面に、軌道面２ａ側へ拡径するテーパ面２ｂが設けられている。

図１に示したように、前記軸受箱２１は、内箱２１ａと外箱２１ｂの二重構造とされ、２つのアンギュラ玉軸受１の内輪２は、間に内輪間座２２を介在させて主軸２０に外嵌され、両側を内輪押さえ２３で固定されている。また、間に外輪間座２４を介在させた２つの外輪３は、本発明に係る潤滑装置を構成する冷却油導入部材１１、１２をそれぞれ正面側と背面側の端面に当接され、内箱２１ａに内嵌されて両側を外輪押さえ２５で固定されている。

前記軸受箱２１の内箱２１ａと外箱２１ｂの間には冷却油循環路３１が形成され、冷却油供給装置３０から供給経路３２と戻り経路３３で循環供給される冷却油が、外箱２１ｂの外径面に設けられた導入孔３４ａと排出孔３４ｂを通して冷却油循環路３１に供給されるようになっている。

また、前記冷却油供給装置３０の供給経路３２には、圧力調整弁３５と油濾過器３６を介在させた分岐供給経路３２ａが設けられ、内箱２１ａの両端面に設けられた各導入孔３７に冷却油が供給されるようになっている。各導入孔３７に供給される冷却油は、各冷却油導入部材１１、１２へ導入され、後述するように、各アンギュラ玉軸受１の軸受内部の潤滑と内輪２の冷却に使用された後、内箱２１ａの下側に設けられた油回収路３８に回収され、油ポンプ３９で冷却油供給装置３０に戻される。

図２に示したように、前記外輪３の正面側端面に当接された冷却油導入部材１１は内箱２１ａに内嵌され、内箱２１ａの導入孔３７に連通する導入孔１１ｂが設けられて、その先端に内輪２の円周溝６に冷却油を吐出するノズル１３が設けられている。冷却油導入部材１１の前面側には、内輪２と外輪３の間に張り出して内輪２の外径面に近接する張り出し部１１ａが設けられ、この張り出し部１１ａと内輪押さえ２３の外径面に近接する内端部とによって、円周溝６の周りに密閉された貯油空間１４ａが形成され、円周溝６に吐出されて内輪２を冷却した冷却油が飛散しないようになっている。内輪２を冷却して貯油空間１４ａに溜まる冷却油は、冷却油導入部材１１に設けられた連通孔１１ｅから、その後面側に取り付けられた蓋部材１５で密閉された貯油空間１４ｂへ移動する。

前記外輪３の背面側端面に当接された冷却油導入部材１２も内箱２１ａに内嵌され、内箱２１ａの導入孔３７に連通する導入孔１２ｂが設けられて、その先端に内輪２のテーパ面２ｂに冷却油を吐出するノズル１６が設けられている。また、冷却油導入部材１２の前面側には、内輪２のテーパ面２ｂと保持器５の間に張り出し、テーパ面２ｂとの間に隙間を持たせたシール部１７を形成する張り出し部１２ａが設けられている。テーパ面２ｂに吐出されて内輪２を冷却した冷却油の一部は、内輪２の回転に伴う遠心力によりテーパ面２ｂに沿ってシール部１７の隙間から内輪２の軌道面２ａ側へ導かれ、軸受内部を潤滑する。内輪２を冷却した大部分の冷却油は、冷却油導入部材１２の後面側に取り付けられた蓋部材１８で密閉された貯油空間１９に溜まる。

図３に示すように、前記各冷却油導入部材１１、１２には、それぞれ貯油空間１４ｂ、１９に連通する排出孔１１ｃ、１２ｃと、外輪３の端面に沿って軸受内部に連通する排出溝１１ｄ、１２ｄとが設けられている。また、内箱２１ａの下部には、これらの排出孔１１ｃ、１２ｃと排出溝１１ｄ、１２ｄとを、それぞれ油回収路３８に連通する排出孔４０ａ、４０ｂが設けられている。したがって、内輪２を冷却して各貯油空間１４ｂ、１９に溜まった冷却油は、各排出孔１１ｃ、１２ｃと排出孔４０ａを通して油回収路３８に回収され、軸受内部を潤滑した一部の冷却油は、各排出溝１１ｄ、１２ｄと排出孔４０ｂを通して油回収路３８に回収される。

上述した実施形態では、転がり軸受をアンギュラ玉軸受としたが、本発明に係る転がり軸受の潤滑装置は、深溝玉軸受やころ軸受等の他の転がり軸受にも適用することができる。なお、深溝玉軸受やころ軸受等のように正面と背面の区別がない転がり軸受の場合は、冷却油を吐出する円周溝を内輪のどちら側の端面に設けてもよい。

本発明に係る転がり軸受の潤滑装置を採用したスピンドル装置とこれに接続された冷却油供給装置を示す構成図図１の潤滑装置のＡ部を拡大して示す断面図図１の潤滑装置のＢ部を拡大して示す断面図

符号の説明

１アンギュラ玉軸受
２内輪
３外輪
２ａ、３ａ軌道面
２ｂテーパ面
３ｂカウンタボア
４ボール
５保持器
６円周溝
１１、１２冷却油導入部材
１１ａ、１２ａ張り出し部
１１ｂ、１２ｂ導入孔
１１ｃ、１２ｃ排出孔
１１ｄ、１２ｄ排出溝
１１ｅ連通孔
１３ノズル
１４ａ、１４ｂ貯油空間
１５蓋部材
１６ノズル
１７シール部
１８蓋部材
１９貯油空間
２０主軸
２１軸受箱
２１ａ内箱
２１ｂ外箱
２２内輪間座
２３内輪押さえ
２４外輪間座
２５外輪押さえ
３０冷却油供給装置
３１冷却油循環路
３２供給経路
３２ａ分岐供給経路
３３戻り経路
３４ａ導入孔
３４ｂ排出孔
３５圧力調整弁
３６油濾過器
３７導入孔
３８油回収路
３９油ポンプ
４０ａ、４０ｂ排出孔

Claims

冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、吐出された冷却油の一部を潤滑油として軸受内部に流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記転がり軸受の軸方向一端側と反対側の内輪の端面に周方向へ延びる円周溝を設け、前記冷却油をこの円周溝にも吐出するようにしたことを特徴とする転がり軸受の潤滑装置。
前記転がり軸受がアンギュラ玉軸受であり、前記円周溝を荷重が負荷される前記内輪の正面側の端面に設けた請求項１に記載の転がり軸受の潤滑装置。