JP2008240829A - グリース溜り付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受の幅を広げることなく、グリース溜り部品を転がり軸受に一体化できるグリース溜り付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】軌道輪である内輪１および外輪２のうち、回転しない固定側軌道輪に隣接して配置されるグリース溜り部品７は、内部がグリース溜り１１となる環状の容器部９と、この容器部９から突出して前記固定側軌道輪２の軌道面２ａが形成された周面２ｃに沿って前記軌道面２ａの近傍まで挿入される環状の軸受内挿入部１０とを有する。この軸受内挿入部１０は、前記固定側軌道輪２の周面２ｃとの間にグリース８の流路を形成し、または内部がグリース８の流路１６となるものである。グリース溜り部品７には、前記固定側軌道輪２の前記周面２ｃに形成された環状の被係合部２ｄに係合する係合突部１４を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、工作機械主軸等のグリース潤滑とされるグリース溜り付き転がり軸受に関する。

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が必要であることと、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。

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ことが考えられる。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。

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。その一つは、内部にグリース溜りを形成したグリース溜り部品を固定側軌道輪（例えば外輪）に接して設けると共に、このグリース溜り部品から固定側軌道輪の軌道面の付近まで延びて、固定側軌道輪との間に隙間を形成する隙間形成片を設け、前記グリース溜りと固定側軌道輪の軌道面との間を前記隙間を介して連通させるようにしたものである（例えば特許文献１，２）。

この転がり軸受によると、軸受の停止時には、グリース中の増稠剤および前記隙間の毛細管現象によりグリースの基油が隙間に移動する。軸受を運転すると、隙間に貯油されていた基油は、運転で生じる固定側軌道輪の温度上昇による体積膨張と、転動体の公転・自転で生じる空気流とにより隙間から吐出されて、固定側軌道輪の軌道面に付着しながら移動して転動体接触部に連続的に補給される。
特開２００５−１８０６２９号公報 特開２００６−１３２７６５号公報

特許文献１に開示の技術では、グリース溜り部品が転がり軸受と別体の部品とされているので、グリース溜りの空間にグリースを１００％封入したグリース溜り部品と転がり軸受を分離して取り扱うと、グリース溜り部品において封入したグリースの一部が露出してしまい、異物の混入等の問題がある。そこで、この場合、転がり軸受とグリース溜り部品とを、外輪幅方向押さえ等の別部材で組付け状態に固定することで、一体品として取り扱うことになる。

特許文献２に開示の技術には、軸受外輪の幅を広げることで、グリース溜り部品を転がり軸受に一体に組み込んで一体品とする構成例のものもあるが、この場合には軸受外輪の製作が困難となり、コストアップを招くことになる。

この発明の目的は、これらの課題を解消することを目的としたものであり、転がり軸受の幅を広げることなく、グリース溜り部品を転がり軸受に一体化できるグリース溜り付き転がり軸受を提供することである。

この発明のグリース溜り付き転がり軸受は、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と、この転がり軸受に対して、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に隣接して配置されるグリース溜り部品とでなり、このグリース溜り部品は、内部がグリース溜りとなる環状の容器部と、この容器部から突出して前記固定側軌道輪の軌道面が形成された周面に沿って前記軌道面の近傍まで挿入される環状の軸受内挿入部とを有し、この軸受内挿入部は前記固定側軌道輪の周面との間にグリースの流路を形成し、または内部がグリースの流路となるものであり、前記グリース溜り部品に、前記固定側軌道輪の前記周面に形成された環状の被係合部に係合する係合突部を設けたものである。
この構成によると、グリース溜り部品に、固定側軌道輪の周面に形成された環状の被係合部に係合する係合突部を設けたため、転がり軸受の幅を広くすることなく、グリース溜り部品を転がり軸受に一体化することができる。この場合の転がり軸受として、量産されているシール付き転がり軸受を使用すれば、その固定側軌道輪シール溝を上記被係合部としてそのまま利用できるので、追加加工が要らずコスト低減が可能となる。

この発明において、前記固定側軌道輪が外輪であり、前記グリース溜り部品の前記容器部が、外輪間座と、この外輪間座の内周に取付けられて内外の周壁部を有する容器本体とでなり、前記軸受内挿入部が、前記容器本体の内周側の周壁部から延びて先端が前記軌道面の近傍に位置する内周側片と、前記容器本体の外周側の周壁部から延びて先端が前記外輪の内周面における前記軌道面と端部との間の途中の箇所に位置する外周側片とを有し、この外周側片の先端に、前記係合突部である外径側に突出する係合片を有し、この係合片は先端が弾性体で覆われ、前記外輪の内周面に設けられた前記被係合部となる環状溝に係合したものであっても良い。
この構成の場合、グリース溜り部品の容器本体が外周側片を有するため、外輪に設けられた前記被係合部となる環状溝への係合部分である係合片が簡単に形成でき、また外輪間座が簡素な形状のもので済む。

この発明において、前記固定側軌道輪が外輪であり、前記グリース溜り部品の前記容器部が、外輪間座と、この外輪間座の内周に取付けられた容器本体とでなり、前記外輪の前記被係合部が、外輪の端部内周に設けられた段差状の環状の切欠部であり、前記グリース溜り部品の係合突部が前記外輪間座の端面に設けられた環状突部であっても良い。
この構成の場合、外輪間座に外輪への係合用の環状突部を設けるため、グリース溜り部品の容器本体が簡素な形状のもので済む。

この発明において、前記固定側軌道輪は、軌道面に続く段差面が転動体から離れる方向に設けられたものであり、前記軸受内挿入部は、前記固定側軌道輪の軌道面が形成された周面に沿って軸受内に挿入され、その先端面が前記固定側軌道輪の前記段差面との間にグリース基油の滲み出し用の隙間を形成するものであっても良い。
この構成の場合、固定側軌道輪の段差面とグリース溜り部品の軸受内挿入部の先端との間でグリース基油の滲み出し用の隙間が形成されるため、上記隙間の設計や管理が容易に行えて、製品間でばらつきを生じることなく、グリースの滲み出しを一定化させることができる。

この発明のグリース溜り付き転がり軸受は、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と、この転がり軸受に対して、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に隣接して配置されるグリース溜り部品とでなり、このグリース溜り部品は、内部がグリース溜りとなる環状の容器部と、この容器部から突出して前記固定側軌道輪の軌道面が形成された周面に沿って前記軌道面の近傍まで挿入される環状の軸受内挿入部とを有し、この軸受内挿入部は前記固定側軌道輪の周面との間にグリースの流路を形成し、または内部がグリースの流路となるものであり、前記グリース溜り部品に、前記固定側軌道輪の前記周面に形成された環状の被係合部に係合する係合突部を設けたため、転がり軸受の幅を広げることなく、グリース溜り部品を転がり軸受に一体化できる。

この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。図１（Ａ）において、このグリース溜り付き転がり軸受２０は、内輪１、外輪２、およびこれら内外輪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６と、この転がり軸受６の外輪２に隣接して配置されるグリース溜り部品７とでなる。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。転がり軸受６はアンギュラ玉軸受であり、シール５は軸受背面側の端部に設けられ、グリース溜り部品７は軸受正面側に設けられる。軸受正面側ではグリース溜り部品７がシールを兼ねており、軸受正面側からのグリース漏れが防止される。図において、交差したハッチングで示す部分は、グリース８の充填された部分を示す。転がり軸受６の内輪１は、図示しない主軸に嵌合して回転可能とされ、外輪２はスピンドルユニットにおける図示しないハウジングの内周に嵌合状態で固定支持される。

固定側軌道輪となる外輪２には、その軌道面２ａに続く段差面２ｂが、転動体３から離れる外輪正面側、つまり軌道面２ａにおける接触角が生じる方向と反対側の縁部に続いて設けられている。この段差面２ｂは、軌道面２ａから外径側に延びて外輪正面側に対面する面である。外輪２の前記段差面２ｂから正面側へと延びる内周面２ｃの途中の箇所には、前記グリース溜り部品７の係合突部１４が係合する被係合部となる環状溝２ｄが形成されている。

グリース溜り部品７は、内部がグリース溜り１１となる環状の容器部９と、この容器部９から突出して軸受外輪２の前記内周面２ｃに沿って軌道面２ａの近傍まで挿入される環状の軸受内挿入部１０とを有する。容器部９は、外輪間座１２と、この外輪間座１２の内周に圧入嵌合などにより取付けられる容器本体１３とでなる。この容器本体１３は、軸受隣接側とは反対側の端部が側壁部１３ｃで繋がった内外の周壁部１３ａ，１３ｂを有し、その内部空間がグリース溜り１１とされる。

軸受内挿入部１０は、容器本体１３の内周側の周壁部１３ａから軸受内に延びて先端が外輪２の軌道面２ａの近傍に位置する内周側片１０ａと、容器本体１３の外周側の周壁部１０ｂから延びて先端が外輪２の内周面２ｃにおける軌道面２ａと端部との間の途中の箇所に位置する外周側片１０ｂとを有する。外周側片１０ｂの先端には、図１（Ｂ）に示すように外径側に突出する係合片１４が、被係合部である外輪２の環状溝２ｄに係合する係合突部として設けられ、この係合片１４の先端は弾性体１５で覆われている。弾性体１５は、例えば前記係合片１４が嵌合する嵌合溝を内周に形成したゴムまたは軟質合成樹脂等のリング状の部材からなる。上記係合片１４を転がり軸受６内に向けて軸方向に挿入し、外輪２の環状溝２ｄに係合させることにより、前記外輪間座８が外輪２の正面側の幅面に接した状態で、グリース溜り部品７が転がり軸受６に一体化され、内輪位置決め間座２６の外径側にグリース溜り部品７が配置される。このとき、被係合部（環状溝２ｄ）と係合突部（係合片１４）との間には弾性体１５が介在するので、係合部分からのグリース８の漏れが防止される。

この軸受内挿入部１０は、内部がグリース８の流路１６となり、先端に円周方向に延びる開口１７を有する。図２に拡大して示すように、軸受内挿入部１０における内周側片１０ａの先端面１０ａａは、これに対面する外輪２の段差面２ｂとの間に、グリース基油の滲み出し用の隙間１９を形成する。また、前記内周側片１０ａの先端外周面１０ａｂは、これに対面する外輪２の内周面２ｃとの間に、前記開口１７と隙間１９を繋ぐ流路１８を形成する。

上記構成の作用を説明する。このグリース溜り付き転がり軸受２０の組立時には、グリース溜り１１、流路１６，１８および隙間１９にグリース８が充填されており、軸受内へは初期潤滑用としてのグリースが封入されている。

軸受を運転すると、密閉されたグリース溜り１１に溜められたグリース８において、運転時の温度上昇により膨張率の異なる基油と増稠剤とが分離する。同時に、密閉されたグリース溜り１１の内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が流路１６、開口１７、流路１８を経て、隙間１９から外輪２の軌道面２ａに向け吐出する。温度が上昇して定常状態になると、内部圧力の上昇要因が消滅するので、基油の吐出と並行して内部圧力が徐々に減じ、単位時間当たりの基油吐出量も減少していく。その後、運転が中止されると、グリース溜り１１の温度も下降し、グリース溜り１１の内部圧力がほぼ大気圧となる。このとき、圧力による基油の吐出はなく、隙間１９には基油が満たされる。したがって、運転停止状態では、グリース溜り１１は密閉された状態にある。
その後、運転が再開されると、グリース溜り１１の内部圧力が再度上昇する。このような温度上昇と下降のヒートサイクルによって、グリース溜り１１内での圧力変動が繰り返され、グリース８から分離した基油が確実に隙間１９に移動して、外輪２の軌道面２ａに繰り返し供給される。

また、上記ヒートサイクルによる基油吐出作用とは別に、以下に示す毛細管現象による基油吐出作用も加わる。すなわち、軸受の停止時には、グリース８中の増稠剤および前記隙間１９の毛細管現象により、グリース８の基油が流路１８から隙間１９に移動し、この毛細管現象と油の表面張力とが相まって隙間１９に基油が油状で保持される。軸受を運転すると、隙間１９に貯油されていた基油は、運転で生じる外輪２の温度上昇による体積膨張と、転動体３の公転・自転で生じる空気流とにより隙間１９から吐出されて、外輪２の軌道面２ａに付着しながら移動して転動体接触部に連続的に補給される。

このように、このグリース溜り付き転がり軸受２０では、運転停止と運転再開の繰り返しに伴うグリース溜り１１でのヒートサイクルによる圧力変動で、グリース８から分離した基油が前記隙間１９を経て外輪２の軌道面２ａに吐出されるので、潤滑油の供給が確実に行われる。加えて、前記隙間１９での上記した毛細管現象によっても基油が外輪２の軌道面２ａに吐出されるので、潤滑が一層確実なものとなる。
これにより、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。

このように、このグリース溜り付き転がり軸受２０は、グリース溜り部品７に、固定側軌道輪である外輪２の内周面２ｃに形成された環状の被係合部（環状溝２ｄ）に係合する係合突部（係合片１４）を設けたため、転がり軸受６の外輪２の幅を広くすることなく、グリース溜り部品７を転がり軸受６に一体化することができる。また、この場合の転がり軸受６として、量産されているシール付き転がり軸受を使用すれば、その外輪のシール溝を上記被係合部（環状溝２ｄ）としてそのまま利用できるので、追加加工が要らずコスト低減が可能となる。

なお、上記した実施形態では、グリース溜り部品７における軸受内挿入部１０の先端を外輪２の内周の段差面２ｂに対向させて、軸受内挿入部１０の先端と外輪２との間にグリース溜り１１に連通する流路１８と隙間１９とを形成する構成例の場合について説明したが、これに限らず、図３に示すように構成しても良い。すなわち、テーパ面とした外輪２の正面側内周面２ｃに沿って前記軸受内挿入部１０を配置して、軸受内挿入部１０の外周と外輪２の内周面２ｃとの間にグリース溜り１１に連通する隙間１９を形成する構成例に適用しても良い。

図４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のグリース溜り付き転がり軸受２０は、図１および図２に示す実施形態において、外輪２の被係合部として、外輪２の内周面２ｃにおける端部の近傍部位に、環状の切欠部２ｅが段差状に設けられている。またグリース溜り部品７の係合突部として、外輪間座１２の外輪正面側幅面に接面する端部に、外径を外輪間座１２の他部よりも段差状に小径とした環状突部１２ａが設けられている。係合突部となる外輪間座１２の前記環状突部１２ａを、転がり軸受６内に向けて軸方向に挿入し、圧入あるいは接着により外輪２の切欠部２ｅに係合させることにより、グリース溜り部品７が転がり軸受６に一体化される。この係合操作時に、外輪２の切欠部２ｅの隅部には、例えばＯリングなどの環状の弾性体１５Ａが配置される。これにより、被係合部（切欠部２ｅ）と係合突部（環状突部１２ａ）との間に弾性体１５Ａが介在するので、係合部分からのグリース８の漏れが防止される。なお、この実施形態では、図１および図２に示す実施形態における容器本体１３の外周側の周壁部１３ｂは省略されている。その他の構成は図１および図２に示す実施形態と同様である。

図５は、図１および図２に示した実施形態のグリース溜り付き転がり軸受２０を用いた工作機械用スピンドル装置の例を示す。この工作機械用スピンドル装置では、上記転がり軸受２０の２個を、背面合わせとして用いている。２個の転がり軸受２０Ａ，２０Ｂは、ハウジング２２内で主軸２１の両端を回転自在に支持する。各転がり軸受２０Ａ，２０Ｂの内輪１は、内輪位置決め間座２６および内輪間座２７により位置決めされ、内輪固定ナット２９により主軸２１に締め付け固定されている。外輪２は、外輪間座１２，３０および外輪押え蓋３１，３２によりハウジング２２内に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、冷却のための通油溝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、モータ等の駆動源が回転伝達機構（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。

この構成のスピンドル装置によると、この実施形態のグリース溜り付き転がり軸受２０Ａ，２０Ｂにおける潤滑油の安定供給、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。

（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるグリース溜り付き転がり軸受の一部の断面図、（Ｂ）は同転がり軸受の一部の分解断面図である。 図１（Ａ）の部分拡大断面図である。 この発明の他の実施形態にかかるグリース溜り付き転がり軸受の一部の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかるグリース溜り付き転がり軸受の一部の断面図である。 図１のグリース溜り付き転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の断面図である。

符号の説明

１…内輪
２…外輪
１ａ，２ａ…軌道面
２ｂ…段差面
２ｄ…環状溝（被係合部）
２ｅ…切欠部（被係合部）
３…転動体
６…転がり軸受
７…グリース溜り部品
９…容器部
１０…軸受内挿入部
１０ａ…内周側片
１０ｂ…外周側片
１１…グリース溜り
１２…外輪間座
１２ａ…環状突部（係合突部）
１３…容器本体
１３ａ，１３ｂ…周壁部
１４…環状係合片（係合突部）
１５…弾性体
１６，１８…流路
１９…隙間
２０…グリース溜り付き転がり軸受

Claims (4)

1. 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と、この転がり軸受に対して、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に隣接して配置されるグリース溜り部品とでなり、このグリース溜り部品は、内部がグリース溜りとなる環状の容器部と、この容器部から突出して前記固定側軌道輪の軌道面が形成された周面に沿って前記軌道面の近傍まで挿入される環状の軸受内挿入部とを有し、この軸受内挿入部は前記固定側軌道輪の周面との間にグリースの流路を形成し、または内部がグリースの流路となるものであり、前記グリース溜り部品に、前記固定側軌道輪の前記周面に形成された環状の被係合部に係合する係合突部を設けたグリース溜り付き転がり軸受。
2. 請求項１において、前記固定側軌道輪が外輪であり、前記グリース溜り部品の前記容器部が、外輪間座と、この外輪間座の内周に取付けられて内外の周壁部を有する容器本体とでなり、前記軸受内挿入部が、前記容器本体の内周側の周壁部から延びて先端が前記軌道面の近傍に位置する内周側片と、前記容器本体の外周側の周壁部から延びて先端が前記外輪の内周面における前記軌道面と端部との間の途中の箇所に位置する外周側片とを有し、この外周側片の先端に、前記係合突部である外径側に突出する係合片を有し、この係合片は先端が弾性体で覆われ、前記外輪の内周面に設けられた前記被係合部となる環状溝に係合したグリース溜り付き転がり軸受。
3. 請求項１において、前記固定側軌道輪が外輪であり、前記グリース溜り部品の前記容器部が、外輪間座と、この外輪間座の内周に取付けられた容器本体とでなり、前記外輪の前記被係合部が、外輪の端部内周に設けられた段差状の環状の切欠部であり、前記グリース溜り部品の係合突部が前記外輪間座の端面に設けられた環状突部であるグリース溜り付き転がり軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記固定側軌道輪は、軌道面に続く段差面が転動体から離れる方向に設けられたものであり、前記軸受内挿入部は、前記固定側軌道輪の軌道面が形成された周面に沿って軸受内に挿入され、その先端面が前記固定側軌道輪の前記段差面との間にグリース基油の滲み出し用の隙間を形成するものであるグリース溜り付き転がり軸受。

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