JP2011085186A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不快な風切り音を抑制できると共に、玉軸受の転動体と軌道面との間の潤滑切れを抑制できる転がり軸受装置を提供すること。
【解決手段】外輪６の内周面と上記内輪５の外周面との間にオイルとエアを供給するオイルエア供給機構を備え、アンギュラ玉軸受１の複数のポケット７０を、周方向に不等配に配置する。アンギュラ玉軸受１の複数のポケット７０のピッチが、全て異なる値になるようにする。また、転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に転動体７を分断しないように分けた際、各領域に存在する転動体７の数が同じであるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、オイルエア供給機構および転動体を備える転がり軸受装置に関し、特に、工作機械に使用すれば好適な転がり軸受に関する。

工作機械の主軸支持用の玉軸受は、高速度で回転する工作機械の主軸を回転自在に支持する必要がある。また、このような高速度で回転する玉軸受では、軌道輪の軌道面を潤滑する方法として、微量なオイルを圧縮エアで軸受の軌道面周辺に搬送・噴射するオイルエア潤滑あるいはオイルミスト潤滑が好適に使用される。高速度で回転する玉軸受において、オイルエア潤滑を採用することによって、回転輪の高速回転や、玉軸受の低昇温や、上記主軸の低動力損失等を実現することができるからである。

しかしながら、オイルエア潤滑を使用すると、回転輪の高速回転等を実現できる一方、圧縮エアが玉軸受内を通過することになり、圧縮エアの流れを、公転している玉が断続的に遮断することにより、１００デシベル程度の耳障りな高周波の騒音（風切音）が発生する。

また、この騒音を抑制するために、圧縮エアの量を減らすと、圧縮エアの噴射力が弱くなって、オイルが軸受内部へ入りにくくなって、玉軸受の転動体と軌道面との間の潤滑剤不足に起因する焼付きが発生する。

これらの問題を回避するべく提案された玉軸受としては、特開２００２−１３０３０３号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この玉軸受は、内輪の外周面の形状をテーパ状にすることによって、オイルの内部への供給を促進すると共に、エアの供給の方向を変えて、風切り音を抑制するようにしている。しかしながら、この玉軸受では、内輪のテーパ状外周面をオイルがうまく伝わらないと、潤滑切れを起こす場合があり、また、エアの流れ方によっては、風切り音の抑制が十分でない場合がある。

特開２００２−１３０３０３号公報

そこで、本発明の課題は、不快な風切り音を抑制できると共に、玉軸受の転動体と軌道面との間の潤滑切れを抑制できる転がり軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受装置は、
内周面に軌道面を有する外輪と、
外周面に軌道面を有する内輪と、
上記外輪の上記軌道面と上記内輪の上記軌道面との間に配置された複数の転動体と、
上記複数の転動体が収容された複数のポケットを有する保持器と、
上記外輪の上記内周面と上記内輪の上記外周面との間にオイルとエアを供給するオイルエア供給機構と
を備え、
上記複数のポケットは、周方向に不等配に配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、複数の転動体が、周方向に不等配に配置されることになるから、玉がエアを横切る際に発生する風切り音の周波数を分散させることができて、風切り音が単一の周波数を有することがない。したがって、風切り音を弱め合うことができて、耳障りな高周波の騒音を抑制できる。

また、本発明によれば、オイルとエアの供給量を低減することによって、騒音を低減する構成でないから、騒音低減のために供給する潤滑剤の量を少なくする必要が一切ない。したがって、騒音を低減できると共に、従来例との比較において、潤滑性が悪化することがない。

また、本発明によれば、転がり軸受の内部の変更だけで騒音の抑制を行うことができるから、転がり軸受装置が、汎用性に優れるものになる。

また、一実施形態では、
上記転動体が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に上記転動体を分断しないように分けた際、上記各領域に存在する上記転動体の数が同じになっている。

上記実施形態によれば、転動体が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に上記転動体を分断しないように分けた際、上記各領域に存在する転動体の数が同じであるから、荷重の負荷性能が周方向の位置に依存してばらつくことを抑制できる。したがって、不快な風切り音を抑制できると同時に、荷重負荷性能が、低下することがない。

また、一実施形態では、
上記ポケットの数と同じ数存在する上記ポケット間のピッチが全て異なっている。

上記実施形態によれば、ポケットの数と同じ数存在するポケットのピッチが全て異なっているから、風切り音の周波数の分散が広範囲に亘るものになる。したがって、耳障りな風切り音を格段に低減できる。

また、一実施形態では、
上記複数の転動体の重心が、上記内輪の略中心軸上に位置する。

上記実施形態によれば、回転に伴って複数の転動体の重心の位置が変動することがないから、風切り音を低減できると同時に、荷重負荷能力および転動性能を優れたものにすることができる。

本発明の転がり軸受装置によれば、複数の転動体が、周方向に不等配に配置されることになるから、玉がエアを横切る際に発生する風切り音の周波数を分散させることができて、風切り音を弱め合うことができる。したがって、耳障りな高周波の騒音を抑制できる。

また、本発明の転がり軸受装置によれば、エアの供給量を低減することによって、騒音を低減する構成でないから、供給する潤滑剤の量を騒音低減のために少なくする必要が一切ない。したがって、騒音を低減できると共に、従来例との比較において、潤滑性が悪化することがない。

本発明の一実施形態のアンギュラ玉軸受装置の軸方向の断面図である。 上記転がり軸受装置における玉の中心を通過する径方向の模式拡大断面図である。 変形例のアンギュラ玉軸受装置のアンギュラ玉軸受の軸方向の断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の転がり軸受装置の一実施形態であるアンギュラ玉軸受装置の軸方向の断面図である。

このアンギュラ玉軸受装置は、アンギュラ玉軸受１と、オイルエア供給機構２とを備え、アンギュラ玉軸受１は、内輪５と、外輪６と、保持器９と、転動体の一例としての複数の玉７とを有する。

上記内輪５は、工作機械の主軸４０の外周面に外嵌されており、主軸４０と同期回転するようになっている。上記内輪５は、軌道面の一例としての軌道溝１５を有している。一方、上記外輪６は、工作機械のハウジング５０の内周面に内嵌されている。上記外輪６は、軌道面の一例としてのアンギュラ型の軌道溝１６を有している。

上記保持器９は、二つの環状部と、複数の柱部とを有し、上記各柱部は、二つの環状部の間を連結している。上記複数の柱部は、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、上記複数の玉７は、内輪５の軌道溝１５と、外輪６の軌道溝１６との間に、保持器９によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

上記オイルエア供給機構２は、アンギュラ玉軸受１の内輪５と外輪６との間に、オイルを含む圧縮エアを噴射するようになっている。詳しくは、オイルエア供給機構２は、気体圧縮部（図示せず）と、気体圧縮部の吐出口に接続されているガス通路３０とを有し、ガス通路３０は、第１噴射ノズル３１と、第２噴射ノズル３２とに分岐されている。上記第１噴射ノズル３１の噴射口は、内輪５と外輪６との間の一方の開口の径方向の外方側に向けられる一方、第２噴射ノズル３２の噴射口は、上記一方の開口の径方向の内方側に向けられている。上記第１および第２噴射ノズル３１,３２の夫々の開口の中心軸は、略アンギュラ玉軸受１の軸方向に一致している。上記第１および第２噴射ノズル３１,３２の夫々の開口から、略軸方向にオイルとエアが噴射されるようになっており、噴射されたオイルによって、玉７および軌道溝１５,１６が潤滑されるようになっている。

図２は、アンギュラ玉軸受１を、玉７の中心を通る切断面で切断した際に現れるアンギュラ玉軸受１の径方向の断面図である。

図２に示すように、このアンギュラ玉軸受１は、玉７を収容するポケット７０が、周方向に不等配に配置されている。もっと詳しくは、このアンギュラ玉軸受１は、ポケット７０のピッチ（周方向に隣接するポケット７０の間の周方向の距離）が全て異なる値になっている。

また、図２に示すように、このアンギュラ玉軸受１は、１６個の玉７を有している。このアンギュラ玉軸受１は、玉７が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に、玉７を分断しないように分けた際、上記各領域に存在する玉７の数が、４つで同一になっている。

上記構成において、このアンギュラ玉軸受装置は、工作機械の運転に伴って、その主軸４０が、数万ｒ.ｐ.ｍ程度の超高速で回転すると、オイルエア供給機構２が、主軸４０の回転を検知した回転センサ（図示しない）からの信号を受けるようになっている。そして、上記信号を受けたオイルエア供給機構２が、エアによって運ばれたオイルを、第１,第２噴射ノズル３１,３２を介して間欠的に内輪５と外輪６との間に軸方向に吐出するようになっている。このように、工作機械が運転状態になると、微量なオイルが圧縮エアといっしょに軸受の軌道溝１５,１６周辺に搬送・噴射されるようになっており、玉７および軌道溝１５,１６をオイルエア潤滑するようになっている。

上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置によれば、複数のポケット７０が、周方向に不等配に配置されていて、複数の玉７が、周方向に不等配に配置されているから、玉７がエアを横切る際に発生する風切り音の周波数を分散させることができて、風切り音が単一の周波数を有することがない。したがって、風切り音を弱め合うことができて、耳障りな高周波の騒音を抑制できる。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置によれば、エアの供給量を低減することによって、騒音を低減する構成でないから、騒音低減のために供給する潤滑剤の量を少なくする必要が一切ない。したがって、騒音を低減できると共に、従来例との比較において、潤滑性が悪化することがない。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置によれば、アンギュラ玉軸受１の内部の変更だけで騒音の抑制を行うことができるから、アンギュラ玉軸受装置が、汎用性に優れるものになる。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置によれば、玉７が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に玉７を分断しないように分けた際、各領域に存在する玉７の数が同じであるから、荷重の負荷性能が周方向の位置に依存してばらつくことを抑制できる。したがって、不快な風切り音を抑制できると同時に、荷重負荷性能が、低下することがない。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置によれば、ポケット７０の数と同じ数存在するポケット７０のピッチが全て異なっているから、風切り音の周波数の分散が広範囲にわたるものになる。したがって、耳障りな風切り音を格段に低減することができる。

尚、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置では、玉７が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に玉７を分断しないように分けた際、各領域に存在する玉７の数が同じであったが、この発明では、転動体が転動する転動領域を、位相角が１２０度の３つの周方向の領域に転動体を分断しないように分けた際、各領域に存在する転動体の数が同じであるようにしても良い。また、この発明では、転動体が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に玉を分断しないように分けた際、各領域に存在する転動体の数が全て同じでなくても良い。また、この発明では、転動体が転動する転動領域を、位相角が１２０度の３つの周方向の領域に玉を分断しないように分けた際、各領域に存在する転動体の数が全て同じでなくても良い。

また、この発明では、転動体が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に、転動体を分断しないように分けることができなくても良く、位相角が９０度の４つの周方向の領域に分断する際に、必ず転動体が分断される構成であっても良い。また、この発明では、転動体が転動する転動領域を、位相角が１２０度の３つの周方向の領域に、転動体を分断しないように分けることができなくても良く、位相角が１２０度の３つの周方向の領域に分断する際に、必ず転動体が分断される構成であっても良い。また、本発明では、全ての転動体からなる物体の重心が、内輪の略中心軸上に位置するようにしても良く、このようにすると、風切り音を低減できると同時に、荷重負荷能力および転動性能を優れたものにすることができて、好ましい。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置では、ポケット７０のピッチが全て異なっていたが、この発明では、ポケット７０のピッチが全て異なっていなくても良く、複数のピッチのうちの少なくとも二つのピッチの値が同一であっても良い。要は、この発明では、複数のポケットが、周方向に不等配に配置されていさえすれば良い。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置では、主軸４０が、回転している際に、エアを常時内外輪の間に吹き付けながら、油滴が間欠的にエアに混入されるようになっていたが、この発明では、主軸回転時にオイルミストを含むエアが常時噴霧される形式であっても良い。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置では、玉７の数が、１６個であったが、玉の数は、これに限らない。例えば、一実施形態では、アンギュラ玉軸受の玉の数を、同サイズの深溝玉軸受並みとして、全ての保持器のポケットのピッチをばらばらにして、同一のピッチを無くし、最小ピッチは、通常品と同程度とし、最大ピッチは、通常品の倍近くまで広げるようにしても良い。そして、例えば、同サイズの深溝玉軸受の玉の数が２２個である場合に、玉の数が１５個程度であっても良い。このように、仕様によって、玉の数は、適宜調整されることができ、玉の数は、如何なる数であっても良い。また、周方向に隣接する二つの転動体の周方向の距離が、距離が最小のものから最大のものまで一定割合で変化するようになっていても良い。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置では、保持器９が、二つの環状部と、その二つの環状部の間を連結する複数の柱部とを有する構成であったが、この発明では、保持器は、環状部を一つしか有さない冠型保持器であっても良い。

また、上記実施形態のアンギュラ玉軸受装置では、第１,２噴射ノズル３１,３２の開口が、軸方向に向いていて、オイルとエアが、軸方向に噴射されるようになっていた。しかしながら、この発明では、オイルとエアは、軸方向に噴射されなくても良い。例えば、図３、すなわち、上記実施形態の変形例のアンギュラ玉軸受装置のアンギュラ玉軸受１００周辺の軸方向の模式断面図に示すように、オイルとエアは、外輪１０６に形成されたオイルエア通路１０１を介して、外輪１０６の内周面から径方向に対して傾斜する方向に噴射されても良く、外輪１０６に形成されたオイルエア通路１０３を介して、外輪１０６の内周面から径方向に噴射されても良い。また、オイルとエアは、内輪１０５に形成されたオイルエア通路１０２を介して、内輪１０５の外周面から径方向に対して傾斜する方向に噴射されても良く、また、図示しない、オイルエア通路を介して、内輪１０５の外周面から径方向に噴射されても良い。このように、オイルとエアは、内外輪の間に噴射されていさえすれば、如何なる角度、また、如何なる箇所から、噴射されても良い。

また、上記実施形態では、転動体が玉７であったが、この発明の転がり軸受装置は、転動体が、円筒ころや円錐ころ等の玉以外の転動体のみからなっていても良い。また、この発明の転がり軸受装置は、玉、円筒ころおよび円錐ころのうちの二以上の転動体を有していても良い。

１,１００ アンギュラ玉軸受
２ オイルエア供給機構
５,１０５ 内輪
６,１０６ 外輪
７ 玉
９ 保持器
１５ 内輪の軌道溝
１６ 外輪の軌道溝
３１ 第１噴射ノズル
３２ 第２噴射ノズル
７０ ポケット
１０１,１０２,１０３ オイルエア通路

Claims (2)

1. 内周面に軌道面を有する外輪と、
   外周面に軌道面を有する内輪と、
   上記外輪の上記軌道面と上記内輪の上記軌道面との間に配置された複数の転動体と、
   上記複数の転動体を収容する複数のポケットを有する保持器と、
   上記外輪の上記内周面と上記内輪の上記外周面との間にオイルとエアを供給するオイルエア供給機構と
   を備え、
   上記複数のポケットは、周方向に不等配に配置されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 請求項１に記載の転がり軸受装置において、
   上記転動体が転動する転動領域を、位相角が９０度の４つの周方向の領域に上記転動体を分断しないように分けた際、上記各領域に存在する上記転動体の数が同じであることを特徴とする転がり軸受装置。

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