JP2007333016A

JP2007333016A - 工作機械の主軸装置

Info

Publication number: JP2007333016A
Application number: JP2006163164A
Authority: JP
Inventors: Shihou Katsumata; 志芳勝又
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】軸受内部に充填するグリース量を最小限に制限し、これにより、発熱を低減する。しかも、軸受の周辺に充填したグリースを軸受に効果的に補充し、軸受潤滑のグリース長寿命化を図る。
【解決手段】筒状ハウジング11およびこれに通された主軸12間に軸受13およびカラー33Aが主軸軸方向に並んで介在させられている。カラー33Aの軸受13と相対させられた側面の内外方向中央に環状グリース保持溝44が形成されている。環状グリース保持溝44の外側壁先端面44Aの主軸軸方向の位置およびその内側壁先端面44Bの主軸軸方向の位置が一致させられている。
【選択図】図２

Description

この発明は、工作機械の主軸装置、とくに主軸を支持するために転がり軸受を用い、これをグリースで潤滑するようにした主軸装置に関する。

この種の主軸装置としては、図７に示すように、筒状ハウジング61およびこれに通された主軸62間に軸受63およびカラー64が主軸軸方向に並んで介在させられており、軸受63が、ハウジング側に固定された外輪71と、主軸側に固定された内輪72と、これら両輪71、72間に介在させられた転動体73および保持器74とによって構成されており、カラー64が、軸受63と相対させられた側面81とを有しており、同側面81下部に、内方を開放したグリース保持切欠82が形成されているものが知られている。

低速回転で用いられる軸受の場合、軸受の内側からその周辺にかけてのスペースに、ほぼ満杯となるように大量のグリースが充填された状態で、軸受が使用されることが一般的である。ところが、工作機械の主軸に使用される軸受は、高速回転で使用されるため、同スペースに大量のグリースを充満させることなく、グリースの充填量は容積的には同スペースの１０〜１５％程度である。グリースを大量に充填すると、転動体等によってグリースが撹拌されて発熱し、その結果、軸受が焼き付いて損傷してしまうからである。

図７に示す軸受において、主として、３カ所に堆積させられたグリースが示されている。第１のグリースG1は、グリース保持切欠82の内隅に堆積させられたものであり、これは、装置組立の際に、あらかじめ塗布したものである。第１のグリースG1の表面は、内側に行くほど軸受から遠ざかる内広りテーパー状傾斜壁になっている。第２のグリースG2は、外輪71内面に堆積されられたものであり、これは、組立の際に、軸受内部に塗布したグリースが、転動体等の回転による遠心力によって飛散させられたものであって、このグリースがもっぱら軸受の潤滑に寄与する。第３のグリースG3は、第１のグリースG1の表面に薄い層として堆積させられたもので、第２のグリースG2と同様に、軸受の回転によって軸受内部から飛散させられたものである。第３のグリースG3が薄い層になっているのは、第１のグリースG1の表面が内広りテーパー状傾斜壁になっているからである。

グリースは、潤滑作用をなす約７０％の基油と、基油を保持するための残りの増ちょう剤からなっている。軸受を使用するにしたがって、第２のグリースG2の基油が消費されていくが、これを、第１のグリースG1の基油から補う必要がある。これを橋渡しする役目を第３のグリースG3が果たすのである。第２のグリースG2の基油が消費されると、第３のグリースG3の基油が第２のグリースG2の方へ移動し、さらに、第２のグリースG2を通過して、これを補うように第１のグリースG1の基油が第３のグリースG3へ移動するのである。ところが、第３のグリースG3の層が薄いこと、第２のグリースG2と第３のグリースG3の境界部分がうまく繋がっていないということから、第３のグリースG3を効果的に利用することができず、第２のグリースG2に第１のグリースG1の基油を十分に補充するができないのである。

この発明の目的は、軸受内部に充填するグリース量を最小限に制限し、これにより、発熱を低減することができ、しかも、軸受の周辺に充填したグリースを軸受に効果的に補充し、軸受潤滑のグリース長寿命化を図ることのできる工作機械の主軸装置を提供することにある。

この発明による工作機械の主軸装置は、筒状ハウジングおよびこれに通された主軸間に軸受およびカラーが主軸軸方向に並んで介在させられており、カラーが、軸受と相対させられた側面を有しており、同側面の内外方向中央に環状グリース保持溝が形成されており、環状グリース保持溝の外側壁先端面の主軸軸方向の位置およびその内側壁先端面の主軸軸方向の位置が一致させられているものである。

この発明による工作機械の主軸装置では、グリース保持溝に充填したグリースの表面は垂直壁となり、遠心力によって軸受内部から飛散したグリースは、充填したグリースの表面の垂直壁上部に厚い層をなして堆積させられる。したがって、グリースの厚い堆積層を通じて、グリース保持溝内のグリースを効率的に軸受に補充することができる。

この発明による他の筒状ハウジングおよびこれに通された主軸間に軸受およびカラーが主軸軸方向に並んで介在させられており、カラーが、軸受と相対させられた側面を有しており、同側面の内外方向中央に環状グリース保持溝が形成されており、環状グリース保持溝の外側壁先端面の主軸軸方向の位置よりも、その内側壁先端面の主軸軸方向の位置が軸受側に突出させられているものである。

この発明による他の工作機械の主軸装置では、グリース保持溝に充填したグリースの表面は外広がりテーパ状傾斜壁となる。そのため、遠心力によって軸受内部から飛散したグリースは、充填したグリースの表面の傾斜壁上部に集中して堆積させられる。したがって、この発明による工作機械の主軸装置によっても、グリース保持溝内のグリースを効率的に軸受に補充することができる。

上記後者の発明において、軸受が、ハウジング側に固定された外輪と、主軸側に固定された内輪と、これら両輪間に介在させられた転動体および保持器とによって構成されており、同内側壁先端面が、外輪および内輪間の間隙内に進入させられていることが好ましい。

このような構成を採用すると、グリース保持溝に充填したグリースの表面に、軸受から飛散するグリースを効率よく捕集することができる。

この発明によるさらに他の工作機械の主軸装置は、筒状ハウジングおよびこれに通された主軸間に軸受およびカラーが主軸軸方向に並んで介在させられており、軸受が、ハウジング側に固定された外輪と、主軸側に固定された内輪と、これら両輪間に介在させられた転動体および保持器とによって構成されており、外輪の幅が、内輪の幅よりも狭く形成されており、カラーが、軸受と相対させられた側面を有しており、同側面の内外方向中央に環状グリース保持溝が形成されており、グリース保持溝の外側壁先端面が外輪の側面に当接させられているものである。

この発明によるさらに他の工作機械の主軸装置では、グリース保持溝に充填したグリースの表面は内広がりテーパ状傾斜壁となるが、傾斜壁の上端部が軸受の転動体に近接させられる。したがって、グリース保持溝に充填したグリースの表面に軸受から飛散するグリースを一層集中させて厚く堆積させることができ、グリース保持溝内のグリースを効率的に軸受に補充することができる。

この発明によれば、軸受内部に充填するグリース量を最小限に制限し、これにより、発熱を低減することができ、しかも、軸受の周辺に充填したグリースを軸受に効果的に補充し、軸受潤滑のグリース長寿命化を図ることができる。

この発明の実施の形態を図１〜図６を参照しながらつぎに説明する。

図１を参照すると、主軸頭の筒状ハウジング11と、これに通された主軸12と、ハウジング11および主軸12間に左右方向に並んで介在させられている２つのアンギュラ玉軸受13とが示されている。

各玉軸受13は、ハウジング側に固定された外輪21と、主軸側に固定された内輪22と、これら両輪21、22間に介在させられた玉23および保持器24とによって構成されている。

左側の玉軸受13の外輪21左側面には第１外カラー31Aが当接させられている。同軸受13の内輪22左側面には第１内カラー31Bが当接させられている。左右両軸受13の外輪21間には第２外カラー32Aが介在させられている。同両軸受13の内輪22間には第２内カラー32Bが介在させられている。右側の軸受13の外輪21右側面には第３外カラー33Aが当接させられている。同軸受13の内輪22右側面には第３内カラー33Bが当接させられている。

第１外カラー31Aの右側面の内外方向中央には環状第１グリース保持溝41が形成されている。第２外カラー32Aの左右両側面の内外方向中央には環状第２グリース保持溝42および第３グリース保持溝43がそれぞれ形成されている。第３外カラー33Aの左側面の内外方向中央には環状第４グリース保持溝44が形成されている。第１および第３グリース保持溝41、43が右を向き、第２および第４グリース保持溝42、44が左を向いているが、各グリース保持溝41〜44の基本的構造は同一である。

図２に、右側の玉軸受13および第３外カラー33Aが詳細に示されている。第４グリース保持溝44の外側壁先端面44Aの左右方向の位置と、その内側壁先端面44Bの左右方向の位置とは一致させられている。

図２において、主として、３カ所に堆積させられたグリースが示されている。第１のグリースG1は、グリース保持溝44に充填させられたものであり、これは、装置組立の際に、あらかじめ充填したものである。第１のグリースG1の表面は、ほぼ垂直になっている。第２のグリースG2は、外輪21内面に堆積させられたものであり、これは、組立の際に、軸受内部に塗布したグリースが、玉等の回転による遠心力によって飛散させられたものであって、このグリースG2がもっぱら軸受の潤滑に寄与する。第３のグリースG3は、第１のグリースG1の表面の上部から第２のグリースG2の右端部にかけて、堆積させられている。これは、第２のグリースG2と同様に、軸受の回転によって軸受内部から飛散させられたものである。この第３のグリースG3は、例えば、図７に示す従来例の第３のグリースG3と比較して、比較的厚い層をなしている。これは、第１のグリースG1の表面が垂直であるため、これに、軸受内部から飛散したグリースが堆積して溜まり易いからであると考えられる。

装置の運転にともない、第２のグリースG2が消費されると、第３のグリースG3の層を通じて、第１のグリースG1の基油が第２のグリースG2の方へ移動させられ、軸受外輪21内面に常にグリースが補充される。

図３は、玉軸受に代わって、コロ軸受を採用した例を示すものである。図３において、図１と対応する部分には、同一の符号が付されている。

１つのコロ軸受13の左右両側に、第４外カラー34Aおよび第４内カラー34Bと、第５外カラー35Aおよび第５内カラー35Bとがそれぞれ配置されている。

コロ軸受13は、外輪21、内輪22、これら両輪21、22の間に左右に列をなして介在させられている２列のコロ23および各列のコロ23にそれぞれ備えられている左右の保持器24よりなる。

第４外カラー34Aの右側面の内外方向中央には環状第５グリース保持溝45が形成されている。第５外カラー35Aの左側面の内外方向中央には環状第６グリース保持溝46が形成されている。第５および第６グリース保持溝45、46の左右方向の向きは逆であるが、その基本的構造は同一のものである。

図４に詳細に示すように、第６グリース保持溝46の外側壁先端面46Aの左右方向の位置よりも、その内側壁先端面46Bの左右方向の位置が左方向、即ち、軸受側に突出させられていて、さらには、その先端部分は、外輪21および内輪22間に進入させられている。

第６グリース保持溝46の外側壁および内側壁で挟まれた横断面四角形の部分には第４のグリースG4が充満されるとともに、同外側壁よりも内側壁が突出させた部分の上には横断面三角形をなすように第５のグリースG5が堆積させられている。

図２において示した第２および第３のグリースG2、G3に相当するものは、図４では図示しないが、外輪21の内面に、第６グリース保持溝46内の第４のグリースG4が効果的に補充される様子は、理解できよう。とくに、横断面三角形なす第５のグリースG5は、コロ23に近接させられているため、補充効果は、大である。

図５は、図１に示した玉軸受の変形例を示すものである。図５において、左右２つの玉軸受13と、左から順に並んだ３つずつの第６〜第８外カラー36A〜38Aおよび内カラー36B〜38Bとが示されている。

各玉軸受13は、図１に示す玉軸受13と同様に、外輪21、内輪22、玉23および保持器24とによって構成されているが、外輪21の幅が内輪22の幅よりも小さく形成されている。

第６外カラー36Aの右側面内外方向中央に環状第７グリース保持溝47が形成されている。第７外カラー37Aの左右両側面内外方向中央に環状第８グリース保持溝48および第９グリース保持溝49がそれぞれ形成されている。第８外カラー38の左側面内外方向中央に環状第１０グリース保持溝50が形成されている。これらの第７〜第１０グリース保持溝47〜50は、左右の向きは異にするが、基本的形状は同一である。

図６に詳細に示すように、第１０グリース保持溝50の外側壁先端面50Aは、外輪21の右側面に当接させられている。第１０グリース保持溝50の内側壁先端面50Bは、同外側壁先端面50Aよりも軸受13から遠ざかる方向に後退させられていて、保持器移動経路に右側方から臨ませられている。

第１０グリース保持溝50には第６のグリースG6がその表面を内広りテーパ状傾斜壁とするように充填されている。同グリースG6の傾斜壁の高さの中程の部分の第７のグリースG7（三角黒塗）は、保持器24と交錯させられている。このため、回転する保持器によって第７のグリースG7が押されることになる。押されたグリースの分だけグリースが徐々に移動すると考えると、その一部は、外輪21および第８外カラー38Aの境界部分付近へ移動させられ、これが元々外輪内面にあるグリースと第６のグリースG6の接触範囲を拡大することにつながる。

この発明による主軸装置の第１実施形態を示す縦断面図である。同第１実施形態によるグリース補充作用を示す説明図である。同第２実施形態を示す縦断面図である。同第２実施形態によるグリース補充作用を示す説明図である。同第３実施形態を示す縦断面図である。同第３実施形態によるグリース補充作用を示す説明図である。従来例によるグリース補充作用を示す図１相当の説明図である。

符号の説明

11 ハウジング
12 主軸
13 軸受
33A カラー
44 グリース保持溝
44A グリース保持溝外側壁先端面
44B グリース保持溝内側壁先端面

Claims

筒状ハウジングおよびこれに通された主軸間に軸受およびカラーが主軸軸方向に並んで介在させられており、カラーが、軸受と相対させられた側面を有しており、同側面の内外方向中央に環状グリース保持溝が形成されており、環状グリース保持溝の外側壁先端面の主軸軸方向の位置およびその内側壁先端面の主軸軸方向の位置が一致させられている工作機械の主軸装置。
筒状ハウジングおよびこれに通された主軸間に軸受およびカラーが主軸軸方向に並んで介在させられており、カラーが、軸受と相対させられた側面を有しており、同側面の内外方向中央に環状グリース保持溝が形成されており、環状グリース保持溝の外側壁先端面の主軸軸方向の位置よりも、その内側壁先端面の主軸軸方向の位置が軸受側に突出させられている工作機械の主軸装置。
筒状ハウジングおよびこれに通された主軸間に軸受およびカラーが主軸軸方向に並んで介在させられており、軸受が、ハウジング側に固定された外輪と、主軸側に固定された内輪と、これら両輪間に介在させられた転動体および保持器とによって構成されており、外輪の幅が、内輪の幅よりも狭く形成されており、カラーが、軸受と相対させられた側面を有しており、同側面の内外方向中央に環状グリース保持溝が形成されており、グリース保持溝の外側壁先端面が外輪の側面に当接させられている工作機械の主軸装置。