JP2011169356A - Rolling bearing device with lubricating function, and method for setting crush allowance of seal member - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械主軸等の高速スピンドルの支持に用いられる潤滑機能付き転がり軸受装置、およびこの潤滑機能付き転がり軸受装置に組み込まれるシール部材のつぶし代設定方法に関する。 The present invention relates to a rolling bearing device with a lubrication function used for supporting a high-speed spindle such as a machine tool spindle, and a crushing margin setting method for a seal member incorporated in the rolling bearing device with a lubrication function.
工作機械主軸では加工能率を上げるために、ますます高速化の傾向がある。このような高速化に対応して、工作機械主軸用の転がり軸受の潤滑に、潤滑油と空気を混合したエアオイルをノズル孔から軸受内部に噴射するエアオイル潤滑が多く用いられている(例えば特許文献1,2)。 Machine tool spindles tend to increase in speed in order to increase machining efficiency. In response to such high speeds, air-oil lubrication in which air oil mixed with lubricating oil and air is injected into the bearing from the nozzle hole is often used for lubrication of rolling bearings for machine tool spindles (for example, Patent Documents). 1, 2).
図14に示すように、特許文献1に記載のエアオイル潤滑軸受は、外輪間座40にノズル孔41を設けたものであって、ハウジング42に外径面から内径面へ貫通する嵌合孔43を設けると共に、外輪間座40の外径面に前記嵌合孔43とほぼ整合する座繰り状の嵌合凹部44を設け、これら嵌合孔43および嵌合凹部44に、ハウジング42内のエアオイル流路(給油通路)45と外輪間座40内のエアオイル流路(油吐出孔)46とを接続する流路47を有する流路接続部材(ノズル駒)48を嵌合させてある。流路接続部材48と嵌合孔43の内壁間のすきま、および流路接続部材48の先端と嵌合凹部44の底面間のすきまにOリングからなる環状シール部材49が設けられて、上記各すきまからエアオイルが漏えいするのを防いでいる。
As shown in FIG. 14, the air-oil lubricated bearing described in
また、図15に示すように、特許文献2に記載のエアオイル潤滑軸受は、外輪51にノズル孔52を設けたものであって、ハウジング53に外径面から内径面へ貫通する加工孔54を設けると共に、外輪51の外径面に前記加工孔54とほぼ整合する凹部からなる座繰り状の潤滑剤受入部55を設け、これらの加工孔54および潤滑剤受入部55に、前記ノズル孔52に接続されるエアオイル流路(潤滑油供給路)56を内部に有する流路形成部材(ピン)57を嵌合させてある。流路形成部材57の先端と潤滑剤受入部55の底間のすきまにOリングからなる環状シール部材58が設けられて、上記すきまからエアオイルが漏えいするのを防いでいる。
As shown in FIG. 15, the air-oil lubricated bearing described in
上記のような流路接続部材や流路形成部材を用いない場合、図16に示すように、外輪間座7からなるノズル形成部材の外径面におけるハウジング9内の潤滑油供給路18と外輪間座7内の流入孔13との接続箇所に座繰り状のシール取付け凹部15を設け、このシール取付け凹部15にOリングからなる環状シール部材16を嵌め込んだ構造が採用される。図例は、外輪間座7にノズル孔12が設けられているが、外輪3にノズル孔12を設けて、外輪3をノズル形成部品としてもよい。
When the flow path connecting member and the flow path forming member as described above are not used, as shown in FIG. 16, the lubricating
外輪間座または外輪の外径面にシール部材例えばOリングを嵌め込むための座繰り状の凹部(15,44,45)を設ける場合、熱処理等による加工時の変形によって、個々の部品ごとに前記凹部の深さ寸法にばらつきが生じる。また、外輪間座の外径、外輪の外径、ハウジングの内径、Oリングの径等の寸法についても、個々の部品ごとに加工誤差による若干のばらつきがある。そのため、それぞれ別々に製造された各部品を単に組み立てると、Oリングのつぶし代すなわち圧縮変形量が一定しない。上記特許文献1,2では、この対策について言及されていない。Oリングのつぶし代を適正に管理しないと、次のような不具合が生じる。すなわち、つぶし代が大きすぎる場合には、過大な負荷によりOリングが破損する可能性が有る。また、つぶし代が不足の場合には、エアオイルの漏えいが起こりうる。
When the outer ring spacer or the outer diameter surface of the outer ring is provided with a countersink-shaped recess (15, 44, 45) for fitting an O-ring, for each individual part due to deformation during processing by heat treatment or the like. Variation occurs in the depth dimension of the recess. In addition, the outer ring spacer outer diameter, outer ring outer diameter, housing inner diameter, O-ring diameter, and other dimensions also vary slightly due to processing errors for each individual part. For this reason, if the parts manufactured separately are simply assembled, the crushing margin of the O-ring, that is, the amount of compressive deformation is not constant. The
図16の構造の場合、シール取付け凹部15の深さが分かれば、それに応じた太さのOリングを選択することで、Oリングのつぶし代を管理することができる。しかし、シール取付け凹部15の深さを正確に測定することは難しい。なぜなら、シール取付け凹部15を軸方向から見た場合、シール取付け凹部15の外端縁は図17のように円弧状であるため、シール取付け凹部15の最深値aは非常に測りづらいのである。よって、やはりOリングのつぶし代を適正に管理することができず、Oリングの破損やエアオイル漏れが起きる可能性がある。
In the case of the structure of FIG. 16, if the depth of the
また、特許文献1,2のエアオイル潤滑軸受は、ハウジング42,53に流路接続部材48や流路形成部材57を嵌合させるための径方向の貫通孔(嵌合孔43、加工孔54)を開ける必要があり、ハウジング42,53の製作工数が多くなる。しかも、ハウジング42,53とは別に、流路接続部材48や流路形成部材57を製作しなくてはならない。例えば、流路接続部材48は、外径面にOリング取付け用の環状溝(係止溝)48aを有し、かつ内部にエアオイルの流路47を有する複雑な構造であるため、製作に多くの工数がかかる。さらに、流路接続部材48の抜け止め用の抑え板50も別に必要である。
Further, the air-oil lubricated bearings of
この発明の目的は、エアオイル潤滑等の潤滑機能を備えた転がり軸受装置において、Oリング等のシール部材の破損や潤滑油の漏えいを防ぐために、シール部材のつぶし代を適正に管理できるようにすることである。
この発明の他の目的は、上記シール部材の適正なつぶし代を容易に設定することができるシール部材つぶし代設定方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it possible to appropriately manage a crushing cost of a seal member in a rolling bearing device having a lubrication function such as air oil lubrication in order to prevent damage to a seal member such as an O-ring and leakage of lubricating oil. That is.
Another object of the present invention is to provide a sealing member crushing allowance setting method capable of easily setting an appropriate crushing allowance of the seal member.
この発明の潤滑機能付き転がり軸受装置は、内輪、外輪、および転動体を有する転がり軸受を備え、前記外輪に隣接して設けられた外輪間座または前記外輪からなるノズル形成部材に、先端が軸受空間に向かって開口し潤滑油を吐出するノズル孔およびこのノズル孔に連通し流路入口が前記ノズル形成部品の外径面に開口した流入孔からなる潤滑油流路を設け、前記流路入口は、前記流入孔の開口周縁に設けられた座繰り状のシール取付け凹部と、前記ノズル形成部材の外径面から一部が突出して前記シール取付け凹部内に設けられた弾性体からなる環状シール部材と、前記シール取付け凹部内にこのシール取付け凹部の底面と前記環状シール部材間に設けられて、任意に設定される軸受径方向寸法に応じて前記環状シール部材の前記ノズル形成部材の外径面からの突出量を調整するシール突出量調整リングとを有することを特徴とする。 A rolling bearing device with a lubrication function according to the present invention includes a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a rolling element, and a tip is a bearing at a nozzle forming member formed of an outer ring spacer or the outer ring provided adjacent to the outer ring. There is provided a lubricating oil flow path comprising a nozzle hole that opens toward the space and discharges lubricating oil, and a flow path inlet that communicates with the nozzle hole and an inflow hole that opens to the outer diameter surface of the nozzle forming component. Is an annular seal comprising a countersink-shaped seal mounting recess provided at the periphery of the opening of the inflow hole and an elastic body partially protruding from the outer diameter surface of the nozzle forming member and provided in the seal mounting recess The nozzle of the annular seal member is provided in the seal mounting recess between the bottom surface of the seal mounting recess and the annular seal member, and according to an arbitrarily set bearing radial dimension. And having a sealing protrusion amount adjustment ring for adjusting the amount of projection of the outer diameter surface of the formed member.
この構成によれば、ノズル形成部材に、ノズル孔および流入孔からなる潤滑油流路が設けられており、運転時には、外部から供給される潤滑油が、ノズル形成部材の外径面に開口した流路入口より前記流入孔に入り、前記ノズル孔から軸受空間に吐出される。それにより、内外輪の各転走面等を潤滑する。 According to this configuration, the nozzle forming member is provided with the lubricating oil flow path including the nozzle hole and the inflow hole, and during operation, the lubricating oil supplied from the outside opens to the outer diameter surface of the nozzle forming member. It enters the inflow hole from the inlet of the flow path, and is discharged from the nozzle hole to the bearing space. Thereby, each rolling surface of the inner and outer rings is lubricated.
前記流路入口は、シール取付け凹部と環状シール部材とシール突出量調整リングとを有し、環状シール部材により、潤滑機能付き転がり軸受装置が組み込まれるハウジングの内径面とシール突出量調整リングとの間のすきまをシールする。シール突出量調整リングの軸受径方向寸法を任意に設定することで、環状シール部材のノズル形成部材の外径面からの突出量を調整する。この突出量の調整手法は、シール取付け凹部の深さを変更して前記突出量を調整する手法に比べて格段に容易である。なぜなら、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、シール取付け凹部の最深値は非常に測りづらいからである。シール突出量調整リングの軸受径方向寸法を設定する方法としては、例えば、軸受径方向寸法が少しずつ異なる複数種のシール突出量調整リングものを用意しておき、その中から適当な軸受径方向寸法のものを選択する方法、削り加工等により軸受径方向寸法を調整する方法等がある。環状シール部材の突出量を調整して適正値とすることにより、潤滑機能付き転がり軸受装置をハウジングに組み込んだ状態における環状シール部材のつぶし代すなわち圧縮変形量を適正に管理することができる。それにより、環状シール部材の破損や潤滑油の漏えいを防げる。 The flow path inlet includes a seal mounting recess, an annular seal member, and a seal protrusion adjustment ring, and the annular seal member allows the inner diameter surface of the housing in which the rolling bearing device with a lubrication function is incorporated and the seal protrusion adjustment ring. Seal the gap between them. By arbitrarily setting the bearing radial direction dimension of the seal protrusion amount adjusting ring, the protrusion amount of the annular seal member from the outer diameter surface of the nozzle forming member is adjusted. This method of adjusting the protrusion amount is much easier than the method of adjusting the protrusion amount by changing the depth of the seal mounting recess. This is because, as explained in the section of the problem to be solved by the invention, the deepest value of the seal mounting recess is very difficult to measure. As a method of setting the bearing radial direction dimension of the seal protrusion amount adjusting ring, for example, a plurality of types of seal protrusion amount adjusting rings having slightly different bearing radial direction dimensions are prepared, and an appropriate bearing radial direction is selected from them. There are a method of selecting a size, a method of adjusting a bearing radial direction size by shaving, and the like. By adjusting the protruding amount of the annular seal member to an appropriate value, it is possible to appropriately manage the crushing amount of the annular seal member, that is, the amount of compressive deformation in a state where the rolling bearing device with a lubricating function is incorporated in the housing. Thereby, damage to the annular seal member and leakage of the lubricating oil can be prevented.
前記ノズル形成部材は、前記外輪間座であってもよく、あるいは前記外輪であっても良い。いずれであっても、上記作用・効果が良好に得られる。 The nozzle forming member may be the outer ring spacer or the outer ring. In any case, the above-mentioned actions and effects can be obtained satisfactorily.
この発明において、前記シール取付け凹部の底面と前記シール突出量調整リングとの間に環状弾性部材を介在させてもよい。
シール取付け凹部の底面とシール突出量調整リングとの間に環状弾性部材を介在させれば、潤滑機能付き転がり軸受装置をハウジングに組み込んだ状態において、環状弾性部材が圧縮変形することにより、シール取付け凹部の底面からシール突出量調整リングの環状シール部材との接触面までの距離が調整される。つまり、シール突出量調整リングの軸受径方向寸法を任意に設定する手法だけでなく、適正な弾性変形率の環状弾性部材を任意に選択する手法によっても、環状シール部材のノズル形成部材の外径面からの突出量を調整することができる。
In the present invention, an annular elastic member may be interposed between the bottom surface of the seal mounting recess and the seal protrusion amount adjusting ring.
If an annular elastic member is interposed between the bottom surface of the seal mounting recess and the seal protrusion adjustment ring, the annular elastic member is compressed and deformed in a state where the rolling bearing device with a lubrication function is incorporated in the housing. The distance from the bottom surface of the recess to the contact surface with the annular seal member of the seal protrusion adjustment ring is adjusted. In other words, not only the method of arbitrarily setting the bearing radial direction dimension of the seal protrusion amount adjusting ring, but also the method of arbitrarily selecting an annular elastic member having an appropriate elastic deformation rate, the outer diameter of the nozzle forming member of the annular seal member The amount of protrusion from the surface can be adjusted.
この発明において、前記シール突出量調整リングの外端面が、前記ノズル形成部材の外径面と略平行であるのが良い。
潤滑機能付き転がり軸受装置が組み込まれるハウジングの内径面は、ノズル形成部材の外径面と平行である。よって、シール突出量調整リングの外端面がノズル形成部材の外径面と略平行とあれば、シール突出量調整リングの外端面はハウジングの内径面とも略平行である。それにより、シール突出量調整リングの外端面とハウジングの内径面との間に介在する環状シール部材を、各部が均等に圧縮変形させることができる。
In this invention, it is preferable that the outer end surface of the seal protrusion amount adjusting ring is substantially parallel to the outer diameter surface of the nozzle forming member.
The inner diameter surface of the housing in which the rolling bearing device with a lubrication function is incorporated is parallel to the outer diameter surface of the nozzle forming member. Therefore, if the outer end surface of the seal protrusion adjustment ring is substantially parallel to the outer diameter surface of the nozzle forming member, the outer end surface of the seal protrusion adjustment ring is also substantially parallel to the inner diameter surface of the housing. Thereby, each part of the annular seal member interposed between the outer end face of the seal protrusion amount adjusting ring and the inner diameter face of the housing can be uniformly compressed and deformed.
この発明において、前記環状シール部材の内周に、この環状シール部材の変形を阻止する変形阻止リングを設けてもよい。
上記変形阻止リングは、以下の作用をする。例えば、変形阻止リングが設けられていないと、ハウジングへの潤滑機能付き転がり軸受装置の組込み時に、ハウジングとの摩擦により環状シール部材がハウジングの内径面に沿って引っ張られて、部分的に変形した状態で環状シール部材が組まれる可能性がある。このような環状シール部材の変形が生じると、環状シール部材の変形箇所が流入孔を塞いで、潤滑油の流れが阻害される。変形阻止リングを設ければ、環状シール部材が変形することを防げる。
In this invention, you may provide the deformation | transformation prevention ring which prevents a deformation | transformation of this annular seal member in the inner periphery of the said annular seal member.
The deformation prevention ring operates as follows. For example, if a deformation prevention ring is not provided, when the rolling bearing device with a lubrication function is incorporated into the housing, the annular seal member is pulled along the inner diameter surface of the housing due to friction with the housing and partially deformed. There is a possibility that the annular seal member is assembled in the state. When such deformation of the annular seal member occurs, the deformed portion of the annular seal member closes the inflow hole, thereby obstructing the flow of the lubricating oil. If the deformation prevention ring is provided, the annular seal member can be prevented from being deformed.
前記環状シール部材および変形阻止リングは、前記シール突出量調整リングに対して同一面上で接する構成であってよい。
この構成であれば、シール突出量調整リングの外端面が平坦面であってよく、シール突出量調整リングを簡素な形状にできる。
The annular seal member and the deformation prevention ring may be configured to be in contact with the seal protrusion amount adjusting ring on the same plane.
If it is this structure, the outer end surface of a seal protrusion amount adjustment ring may be a flat surface, and a seal protrusion amount adjustment ring can be made into a simple shape.
前記シール突出量調整リングの外端面に、前記環状シール部材が接する箇所よりも凹んだ位置決め用凹部を設け、この位置決め用凹部に前記変形阻止リングの一部を嵌合させてもよい。
環状シール部材および変形阻止リングがシール突出量調整リングに対して同一面上で接する場合、環状シール部材とハウジングとの摩擦により、ハウジングに対して環状シール部材が動き、それに伴い変形阻止リングもわずかに動く可能性がある。変形阻止リングが動けば、潤滑油の通路である変形阻止リングの中空部の位置がずれ、潤滑油の流れが阻害される恐れがある。上記のようにシール突出量調整リングの外端面に設けた位置決め用凹部に前記変形阻止リングの一部を嵌合させれば、変形阻止リングの動きを拘束することができ、常に潤滑油の良好な流れを維持できる。
A positioning recess may be provided on the outer end surface of the seal protrusion amount adjusting ring so as to be recessed from a position where the annular seal member contacts, and a part of the deformation prevention ring may be fitted into the positioning recess.
When the annular seal member and the deformation prevention ring are in contact with the seal protrusion adjustment ring on the same plane, the friction between the annular seal member and the housing causes the annular seal member to move with respect to the housing, and the deformation prevention ring is slightly associated therewith. There is a possibility of moving. If the deformation prevention ring moves, the position of the hollow part of the deformation prevention ring, which is a passage for the lubricating oil, is displaced, and the flow of the lubricating oil may be obstructed. If a part of the deformation prevention ring is fitted to the positioning recess provided on the outer end surface of the seal protrusion adjustment ring as described above, the movement of the deformation prevention ring can be restricted, and the lubricating oil is always good. Can be maintained.
前記シール突出量調整リングと前記変形阻止リングとが一体に形成されていてもよい。
シール突出量調整リングと変形阻止リングとが一体であれば、部品点数を低減でき、かつ変形阻止リングの位置ずれが起きない。
The seal protrusion amount adjusting ring and the deformation prevention ring may be integrally formed.
If the seal protrusion amount adjusting ring and the deformation prevention ring are integrated, the number of parts can be reduced, and the displacement of the deformation prevention ring does not occur.
前記変形阻止リングは金属製であってもよく、樹脂製であってもよい。
金属および樹脂のいずれも加工が容易であり、変形阻止リングの素材として好適である。
The deformation prevention ring may be made of metal or resin.
Both metal and resin are easy to process and are suitable as a material for the deformation prevention ring.
この発明において、前記潤滑油の給油方式は、潤滑油を圧縮空気で給油するエアオイル潤滑であってもよく、あるいは圧縮空気により潤滑油を霧状にして給油するオイルミスト潤滑であってもよく、あるいは潤滑油を高速で噴射して給油するジェット潤滑であってもよい。 In this invention, the lubricating oil supply method may be air oil lubrication in which the lubricating oil is supplied with compressed air, or may be oil mist lubrication in which the lubricating oil is supplied in the form of a mist with compressed air, Or jet lubrication which injects lubricating oil at high speed and supplies oil may be sufficient.
この発明の転がり軸受装置は、上記作用効果が得られるため、高速回転する工作機械主軸の支持に好適に用いることができる。 The rolling bearing device of the present invention can be suitably used for supporting a machine tool spindle that rotates at a high speed because the above-described effects can be obtained.
この発明のシール部材つぶし代設定方法は、上記潤滑機能付き転がり軸受装置に適用される方法であって、前記ノズル形成部材の外径、この潤滑機能付き転がり軸受装置が組み込まれるハウジングの内径、前記シール取付け凹部の深さ、および前記環状シール部材の仕様に応じて、前記シール突出量調整リングの軸受径方向寸法を定めることにより、前記環状シール部材のつぶし代を設定することを特徴とする。 The seal member crushing allowance setting method of the present invention is a method applied to the rolling bearing device with a lubrication function, wherein the nozzle forming member has an outer diameter, an inner diameter of a housing in which the rolling bearing device with a lubrication function is incorporated, The crushing margin of the annular seal member is set by determining the bearing radial direction dimension of the seal protrusion amount adjusting ring according to the depth of the seal mounting recess and the specification of the annular seal member.
ノズル形成部材の外径をd、ハウジングの内径をD、シール取付け凹部の深さをa、環状シール部材の太さ寸法をw、環状シール部材の仕様によって決まる最適なつぶし代をδ、シール突出量調整リングの軸受径方向寸法をh、潤滑機能付き転がり軸受装置がハウジングに組み込まれていない状態における環状シール部材のノズル形成部品の外径面からの突出量をtとした場合、次の式1、式2の関係が成り立つ(図1参照)。
t=δ+(D−d)/2 …(式1)
h+w=a+t …(式2)
これらの式1、式2から、
h=a+t−w=a+δ+(D−d)/2−w …(式3)
が導かれる。シール突出量調整リングの軸受径方向寸法hを式3から算出される値に設定することにより、環状シール部材のつぶし代を最適に設定できる。
The outer diameter of the nozzle forming member is d, the inner diameter of the housing is D, the depth of the seal mounting recess is a, the thickness of the annular seal member is w, the optimum crushing allowance determined by the specifications of the annular seal member is δ, and the seal protrudes When the bearing radial dimension of the quantity adjusting ring is h, and the protruding amount from the outer diameter surface of the nozzle forming part of the annular seal member in a state where the rolling bearing device with lubrication function is not incorporated in the housing, t is 1 and
t = δ + (D−d) / 2 (Formula 1)
h + w = a + t (Formula 2)
From these
h = a + t−w = a + δ + (D−d) / 2−w (Formula 3)
Is guided. By setting the bearing radial direction dimension h of the seal protrusion amount adjusting ring to a value calculated from
上記シール部材つぶし代設定方法において、全体の軸受径方向寸法が既知である凹部深さ測定用部材を、先端が底面に接するように前記シール取付け凹部内に挿入し、この凹部深さ測定用部材の前記シール取付け凹部から突出した部分の軸受径方向寸法を測定し、その測定値と既知である凹部深さ測定用部材の全体の軸受径方向寸法とから、前記シール取付け凹部の深さを求めることができる。
凹部深さ測定用部材の軸受径方向寸法をH、凹部深さ測定用部材のシール取付け凹部から突出した部分の軸受径方向寸法をbとした場合、
a=H−b
の関係が成り立つ。よって、凹部深さ測定用部材のシール取付け凹部から突出した部分の軸受径方向寸法bを測定することで、シール取付け凹部の深さaを求めることができる。bの測定は容易である。
In the sealing member crushing allowance setting method, a recess depth measuring member whose overall bearing radial dimension is known is inserted into the seal mounting recess so that the tip is in contact with the bottom surface, and the recess depth measuring member is inserted. The dimension in the bearing radial direction of the portion protruding from the seal mounting recess is measured, and the depth of the seal mounting recess is obtained from the measured value and the overall bearing radial direction dimension of the known recess depth measuring member. be able to.
When the bearing radial direction dimension of the recess depth measurement member is H, and the bearing radial direction dimension of the portion protruding from the seal mounting recess of the recess depth measurement member is b,
a = H−b
The relationship holds. Therefore, the depth a of the seal mounting recess can be determined by measuring the bearing radial direction dimension b of the portion protruding from the seal mounting recess of the recess depth measuring member. Measurement of b is easy.
この発明の潤滑機能付き転がり軸受装置は、内輪、外輪、および転動体を有する転がり軸受を備え、前記外輪に隣接して設けられた外輪間座または前記外輪からなるノズル形成部材に、先端が軸受空間に向かって開口し潤滑油を吐出するノズル孔およびこのノズル孔に連通し流路入口が前記ノズル形成部品の外径面に開口した流入孔からなる潤滑油流路を設け、前記流路入口は、前記流入孔の開口周縁に設けられた座繰り状のシール取付け凹部と、前記ノズル形成部材の外径面から一部が突出して前記シール取付け凹部内に設けられた弾性体からなる環状シール部材と、前記シール取付け凹部内にこのシール取付け凹部の底面と前記環状シール部材間に設けられて、任意に設定される軸受径方向寸法に応じて前記環状シール部材の前記ノズル形成部材の外径面からの突出量を調整するシール突出量調整リングとを有するため、シール部材のつぶし代を適正に管理して、Oリング等のシール部材の破損や潤滑油の漏えいを防ぐことができる。 A rolling bearing device with a lubrication function according to the present invention includes a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a rolling element, and a tip is a bearing at a nozzle forming member formed of an outer ring spacer or the outer ring provided adjacent to the outer ring. There is provided a lubricating oil flow path comprising a nozzle hole that opens toward the space and discharges lubricating oil, and a flow path inlet that communicates with the nozzle hole and an inflow hole that opens to the outer diameter surface of the nozzle forming component. Is an annular seal comprising a countersink-shaped seal mounting recess provided at the periphery of the opening of the inflow hole and an elastic body partially protruding from the outer diameter surface of the nozzle forming member and provided in the seal mounting recess The nozzle of the annular seal member is provided in the seal mounting recess between the bottom surface of the seal mounting recess and the annular seal member, and according to an arbitrarily set bearing radial dimension. Since it has a seal protrusion amount adjustment ring that adjusts the protrusion amount from the outer diameter surface of the component member, the crushing margin of the seal member is properly managed to prevent damage to the seal member such as the O-ring and leakage of lubricating oil be able to.
この発明のシール部材つぶし代設定方法は、上記潤滑機能付き転がり軸受装置に適用される方法であって、前記ノズル形成部材の外径、この潤滑機能付き転がり軸受装置が組み込まれるハウジングの内径、前記シール取付け凹部の深さ、および前記環状シール部材の仕様に応じて、前記シール突出量調整リングの軸受径方向寸法を定めることにより、前記環状シール部材のつぶし代を設定するため、環状シール部材の適正なつぶし代を容易に設定することができる。 The seal member crushing allowance setting method of the present invention is a method applied to the rolling bearing device with a lubrication function, wherein the nozzle forming member has an outer diameter, an inner diameter of a housing in which the rolling bearing device with a lubrication function is incorporated, In order to set the crushing margin of the annular seal member by setting the bearing radial direction dimension of the seal protrusion amount adjusting ring according to the depth of the seal mounting recess and the specification of the annular seal member, An appropriate crushing allowance can be easily set.
この発明の一実施形態を図1〜図3と共に説明する。図1において、この潤滑機能付き転がり軸受装置1Aは、アンギュラ玉軸受である転がり軸受1と、この転がり軸受1に隣接して配置された外輪間座7とでなる。転がり軸受1は、内輪2と、外輪3と、これら内外輪2,3の転走面2a,3a間に介在する複数の転動体4とを備える。転動体4はボールからなり、各転動体4は、保持器5のポケット5a内にそれぞれ保持される。外輪間座7は、固定側軌道輪である外輪3の軸受背面側の端面に接して配置される。内輪2、外輪3、および転動体4は、金属例えば軸受鋼からなる。外輪間座7も金属製である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the rolling
回転側軌道輪である内輪2の軸受背面側には、内輪間座8が配置される。この潤滑機能付き転がり軸受装置1Aは、ハウジング9の内周に固定状態に組み込まれ、内輪2の内周に軸(図示せず)が一体回転するように挿入される。
An
外輪間座7はノズル形成部材であって、外部から供給されるエアオイルを軸受空間に導く潤滑油流路11を内部に有する。潤滑油流路11は、先端が軸受空間に向かって開口したノズル孔12と、このノズル孔12に連通する流入孔13とからなる。流入孔13の流路入口14は、外輪間座7の外径面に開口している。
The
図1(B)に拡大して示すように、流路入口14は、流入孔13の開口周縁に設けられた座繰り状のシール取付け凹部15を備える。このシール取付け凹部15内には、弾性体からなる環状シール部材16、およびこの環状シール部材16とシール取付け凹部15の底面間に配置されたシール突出量調整リング17が設けられている。環状シール部材16は、例えばOリングである。シール突出量調整リング17の中空孔17aは、流入孔13とほぼ同径とされている。シール突出量調整リング17は、金属製または樹脂製である。
As shown in an enlarged view in FIG. 1B, the
シール突出量調整リング17を軸方向から見ると、図2に示すように、その外端面の両側が、外輪間座7の外径面に沿って斜めに切り落とされた傾斜面17bになっている。それにより、シール突出量調整リング17の外端面は、外輪間座7の外径面と略平行とされている。ハウジング9の内径面は外輪間座7の外径面と平行であるから、シール突出量調整リング17の外端面は、ハウジング9の内径面とも略平行である。
When the seal protrusion
図1(B)および図2において、潤滑機能付き転がり軸受装置1Aがハウジング9に組み込まれたときの環状シール部材16を実線で示し、組み込まれていないときの環状シール部材16を鎖線で示している。いずれの場合でも、環状シール部材16は、その一部がノズル形成部材である外輪間座7の外径面から突出しているが、潤滑機能付き転がり軸受装置1Aをハウジング9に組み込んだときには、シール突出量調整リング17とハウジング9間で押し潰されて弾性変形した状態となる。シール突出量調整リング17の外端面はハウジング9の内径面とも略平行であるため、環状シール部材16は各部が均等に変形させられ、シール突出量調整リング17の外端面およびハウジング9の内径面に対して、各部がほぼ同じ面圧で接する。
In FIG. 1 (B) and FIG. 2, the
図1に示すように、ハウジング9には、外部のエアオイル供給装置(図示せず)と外輪間座7の潤滑油流路11とを繋ぐ潤滑油供給路18が設けられている。エアオイル供給装置は、潤滑油と圧縮空気を混合して送り出す装置である。ハウジング9の潤滑油供給路18と外輪間座7の潤滑油流路11とが常に相対的に同じ円周方向位置にあるように、ハウジング9と外輪間座7間に円周方向の位置決め手段(図示せず)が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
前記シール突出量調整リング17として、軸受径方向寸法が少しずつ異なる複数種のものが用意されており、その中から適当な軸受径方向寸法のものを選択することで、環状シール部材16の外輪間座7の外径面からの突出量t(図1(B))を調整する。シール突出量調整リング17を削り加工等をすることにより、シール突出量調整リング17の軸受径方向寸法を調整してもよい。環状シール部材16の突出量tを適正値とすることにより、潤滑機能付き転がり軸受装置1Aをハウジング9に組み込んだ状態における環状シール部材16のつぶし代δ(図1(B))すなわち圧縮変形量を適正に管理することができる。それにより、環状シール部材16の破損やエアオイルの漏えいを防げる。
As the seal protrusion
環状シール部材つぶし代の設定方法について、図1と共に詳しく説明する。
ノズル形成部材である外輪間座7の外径をd、ハウジング9の内径をD、シール取付け凹部15の深さをa、環状シール部材16の太さ寸法をw、環状シール部材16の仕様によって決まる最適なつぶし代をδ、シール突出量調整リング17の軸受径方向寸法をh、潤滑機能付き転がり軸受装置1Aがハウジング9に組み込まれていない状態における環状シール部材16の外輪間座7の外径面からの突出量をtとした場合、次の式1、式2の関係が成り立つ。
t=δ+(D−d)/2 …(式1)
h+w=a+t …(式2)
これらの式1、式2から、
h=a+t−w=a+δ+(D−d)/2−w …(式3)
が導かれる。シール突出量調整リング17の軸受径方向寸法hを式3から算出される値に設定することにより、環状シール部材16のつぶし代δを最適に設定できる。
A method of setting the ring seal member crushing margin will be described in detail with reference to FIG.
The outer diameter of the
t = δ + (D−d) / 2 (Formula 1)
h + w = a + t (Formula 2)
From these
h = a + t−w = a + δ + (D−d) / 2−w (Formula 3)
Is guided. By setting the bearing radial direction dimension h of the seal protrusion
シール取付け凹部17の深さは、熱処理等による加工時の変形によって寸法にばらつきが生じやすい。そのため、製品ごとにシール取付け凹部17の深さaを実測する必要がある。しかし、発明が解決しようとする課題の欄で説明した理由により、シール取付け凹部17の深さaを直接正確に測定することは難しい。そこで、図3に示す方法でシール取付け凹部17の深さaを測定する。
The depth of the
すなわち、全体の軸受径方向寸法Hが既知である凹部深さ測定用部材19を用意し、この凹部深さ測定用部材19を、先端が底面に接するようにシール取付け凹部17内に挿入し、凹部深さ測定用部材19のシール取付け凹部17から突出した部分の軸受径方向寸法bを測定し、その測定値と既知である凹部深さ測定用部材19の全体の軸受径方向寸法Hとから、シール取付け凹部17の深さaを求める。具体的には、シール取付け凹部17の深さaは、
a=H−b …(式4)
で表される。つまり、凹部深さ測定用部材19のシール取付け凹部17から突出した部分の軸受径方向寸法bを測定することで、シール取付け凹部17の深さaを求めることができる。bの測定は容易である。
That is, a recess
a = H−b (Formula 4)
It is represented by That is, the depth a of the
この潤滑機能付き転がり軸受装置1Aの運転時には、エアオイル供給装置(図示せず)により潤滑油と圧縮空気を混合したエアオイルが供給され、そのエアオイルが、ハウジング9の潤滑油供給路18を通って、外輪間座7の外径面に開口した流路入口14より潤滑油流路11の流入孔13に入り、ノズル孔12から軸受空間に噴射される。それにより、内外輪2,3の各転走面2a,3a等が潤滑される。
During operation of the rolling
流路入口14には環状シール部材16が設けられており、この環状シール部材16により、シール取付け凹部15内のシール突出量調整リング17とハウジング9の内径面との間のすきまをシールする。先に説明した環状シール部材つぶし代の設定方法により、環状シール部材16のつぶし代δを最適に設定することができるため、環状シール部材16の破損や潤滑油の漏えいを防げる。
An
図4は、流路入口の構成が異なる潤滑機能付き転がり軸受装置の部分断面図である。この潤滑機能付き転がり軸受装置の流路入口14は、シール取付け凹部15の底面とシール突出量調整リング17との間に環状弾性部材21を介在させてある。環状弾性部材21は、環状シール部材16と同様のOリングとすることができる。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a rolling bearing device with a lubrication function having a different flow path inlet configuration. In the
この構成とすることにより、潤滑機能付き転がり軸受装置をハウジング9に組み込んだ状態において、環状弾性部材21が圧縮変形して、シール取付け凹部15の底面からシール突出量調整リング17の環状シール部材16との接触面までの距離lが調整される。つまり、シール突出量調整リング17の軸受径方向寸法hを任意に設定する手法だけでなく、適正な弾性変形率の環状弾性部材21を任意に選択する手法によっても、環状シール部材16のつぶし代δを設定することができる。
With this configuration, the annular
この場合のシール突出量調整リング17の軸受径方向寸法hは、
h=a+(δ1+δ2)+(D−d)/2−(w1+w2) …(式5)
により求められる。ただし、δ1は環状弾性部材21のつぶし代、δ2は環状シール部材16のつぶし代、w1は環状弾性部材21の太さ寸法、w2は環状シール部材16の太さ寸法である。
The bearing radial direction dimension h of the seal protrusion
h = a + (δ 1 + δ 2 ) + (D−d) / 2− (w 1 + w 2 ) (Formula 5)
It is calculated by. However, δ 1 is a crushing margin of the annular
図5は、この発明の異なる実施形態を示す。この潤滑機能付き転がり軸受装置1Bは、環状シール部材16の内周に、図6に斜視図で示すような円環状の変形阻止リング22が設けられている。図例では、環状シール部材16および変形阻止リング22が、シール突出量調整リング17の外端面に対して同一面上で接している。そのため、シール突出量調整リング17の外端面が平坦面であってよく、シール突出量調整リング17を簡素な形状にできる。変形阻止リング22は、シール突出量調整リング17と同様に、金属製であってもよく、あるいは樹脂製であってもよい。金属および樹脂のいずれも加工が容易であり、変形阻止リング22の素材として好適である。変形阻止リング22が設けられていること以外は、保持器5や外輪間座7の形状の違いを除けば、前記潤滑機能付き転がり軸受装置1Aと基本的に同じ構成である。
FIG. 5 shows a different embodiment of the invention. In this rolling
上記変形阻止リング22は、以下の作用をする。例えば、図12のように変形阻止リング22が設けられていないと、ハウジング9への潤滑機能付き転がり軸受装置の組み込み時に、ハウジング9との摩擦により環状シール部材16がハウジング9の内径面に沿って引っ張られて、同図(B)に示すように部分的に変形した状態で環状シール部材16が組まれる可能性がある。このような環状シール部材16の変形が生じると、環状シール部材16の変形箇所16aが流入孔13を塞いで、エアオイルの流れが阻害される。変形阻止リング22を設ければ、環状シール部材16の上記変形を防止することができる。
The
なお、シール突出量調整リング17が設けられていない場合、図13のように、外輪間座7の外径面に流入孔13を囲む環状溝24を設け、この環状溝24に環状シール部材16を嵌め込んで設けることにより、環状シール部材16の変形を防げる。ただし、この場合、外輪間座7の外径面に環状溝24を設けるのは、加工工数や加工時間が増えるという問題がある。
When the seal
図7は、この発明のさらに異なる実施形態を示す。この潤滑機能付き転がり軸受装置1Cも、前記実施形態と同様、環状シール部材16の変形を阻止する変形阻止リング22(図8参照)を設けたものである。前記実施形態と異なる点は、シール突出量調整リング17の外端面に、環状シール部材が接する箇所よりも凹んだ位置決め用凹部17bを設け、この位置決め用凹部17bに変形阻止リング22の一部を嵌合させたことである。図例では、シール突出量調整リング17の外端面の内周部に、環状の位置決め用凹部17bが設けられている。
FIG. 7 illustrates yet another embodiment of the present invention. This rolling
環状シール部材16および変形阻止リング22がシール突出量調整リング17の外端面に対して同一面上で接する場合、環状シール部材16とハウジング9との摩擦により、ハウジング9に対して環状シール部材16が動き、それに伴い変形阻止リング22もわずかに動く可能性がある。変形阻止22リングが動けば、エアオイルの通路である変形阻止リング22の中空部の位置がずれ、エアオイルの流れが阻害される恐れがある。シール突出量調整リング17の外端面に設けた位置決め用凹部17bに変形阻止リング22の一部を嵌合させれば、変形阻止リング22の動きを拘束することができ、常にエアオイルの良好な流れを維持できる。
When the
また、図9に示す潤滑機能付き転がり軸受装置1Dのように、シール突出量調整リング17と変形阻止リング22とを別体とせず、両者が一体になった変形阻止リング兼用シール突出量調整リング23を設けてもよい。図10に示すように、変形阻止リング兼用シール突出量調整リング23は、内端側の大径リング部23aと外端側の小径リング部23bとでなり、大径リング部23aがシール突出量調整リング17として機能し、小径リング部23bが変形阻止リング22として機能する。このようにシール突出量調整リング17と変形阻止リング22とを一体物とすれば、部品点数を低減できる。しかも変形阻止リング22の位置ずれが起きない。
Further, unlike the rolling
図11は、図1に示す潤滑機能付き転がり軸受装置1Aを用いた主軸装置の例を示す。この主軸装置は、工作機械用のものであり、主軸30の一端部30aに工具またはワークのチャック(図示せず)が取付けられ、他方の端部30bに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。主軸30は、軸方向に離れた一対の転がり軸受1により回転自在に支持されている。図例では、一対の転がり軸受1は、背面組み合わせで配置されている。各転がり軸受1は、外輪間座7と共に転がり軸受装置1Aを構成する。
FIG. 11 shows an example of a spindle device using the rolling bearing device with
各転がり軸受1の内輪2は主軸30の外径面に嵌合し、外輪3はハウジング9の内径面に嵌合している。これら内外輪2,3は、内輪押え32および外輪押え33により、主軸30およびハウジング9にそれぞれ固定されている。ハウジング9は、内周ハウジング9aおよび外周ハウジング9bの二重構造とされ、内外のハウジング9a,9b間に冷却媒体流路34が形成されている。内周ハウジング9aには、潤滑油供給路18およびその潤滑油供給口18aが設けられている。潤滑油供給口18aは、エアオイル供給装置(図示せず)に接続されている。また、内周ハウジング9aには、内周面における転がり軸受1の設置箇所付近に潤滑油排出溝36が設けられ、この潤滑油排出溝36に接続して潤滑油排出路37が設けられる。ハウジング9は、支持台38に設置され、ボルト39で固定されている。
The
上記各実施形態は、ノズル形成部材が外輪間座7であるが、ノズル形成部材を外輪3とし、外輪3に、ノズル孔12と流入孔13とでなる潤滑油流路11を設けてもよい。
また、上記各実施形態は、潤滑油の給油方式をエアオイル潤滑とした例であるが、給油方式を、圧縮空気により潤滑油を霧状にして給油するオイルミスト潤滑としてもよく、あるいは潤滑油を高速で噴射して給油するジェット潤滑としてもよい。
In each of the above embodiments, the nozzle forming member is the
In addition, each of the above embodiments is an example in which the lubrication oil supply system is air oil lubrication, but the lubrication system may be oil mist lubrication in which the lubrication oil is atomized with compressed air or the lubrication oil is used. It is good also as jet lubrication which injects and supplies oil at high speed.
1…転がり軸受
1A,1B,1C,1D…潤滑機能付き転がり軸受装置
2…内輪
3…外輪
4…転動体
7…外輪間座(ノズル形成部品)
9…ハウジング
11…潤滑油流路
12…ノズル孔
13…流入孔
14…流路入口
15…シール取付け凹部
16…環状シール部材
17…シール突出量調整リング
17b…位置決め用凹部
19…凹部深さ測定用部材
21…環状弾性部材
22…変形阻止リング
23…変形阻止リング兼用シール突出量調整リング
30…主軸
D…ハウジングの内径
a…シール取付け凹部の深さ
d…外輪間座の外径
h…シール突出量調整リングの軸受径方向寸法
δ…環状シール部材のつぶし代
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記流路入口は、前記流入孔の開口周縁に設けられた座繰り状のシール取付け凹部と、前記ノズル形成部材の外径面から一部が突出して前記シール取付け凹部内に設けられた弾性体からなる環状シール部材と、前記シール取付け凹部内にこのシール取付け凹部の底面と前記環状シール部材間に設けられて、任意に設定される軸受径方向寸法に応じて前記環状シール部材の前記ノズル形成部材の外径面からの突出量を調整するシール突出量調整リングとを有することを特徴とする潤滑機能付き転がり軸受装置。 A rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a rolling element is provided, and an outer ring spacer provided adjacent to the outer ring or a nozzle forming member made of the outer ring, the tip opens toward the bearing space and discharges lubricating oil. A lubricating oil flow path comprising a nozzle hole and an inflow hole communicating with the nozzle hole and having a flow path inlet opened on the outer diameter surface of the nozzle forming component;
The flow path inlet includes a countersink-shaped seal mounting recess provided at the periphery of the opening of the inflow hole, and an elastic body partially protruding from the outer diameter surface of the nozzle forming member and provided in the seal mounting recess An annular seal member formed in the seal mounting recess between the bottom surface of the seal mounting recess and the annular seal member, and forming the nozzle of the annular seal member in accordance with an arbitrarily set bearing radial direction dimension A rolling bearing device with a lubrication function, comprising: a seal protrusion amount adjusting ring for adjusting a protrusion amount from an outer diameter surface of a member.
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