JP2021042773A - Slide thrust bearing device and rotary workpiece head using slide thrust bearing device - Google Patents

Slide thrust bearing device and rotary workpiece head using slide thrust bearing device Download PDF

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Abstract

To provide a slide thrust bearing device having high vibration control property, quietness property and load bearing property.SOLUTION: A slide thrust bearing device 100 comprises a rotational shaft 102 having a plane perpendicular to an axial line, a base member 110 having a bearing surface 112 facing a contact surface 108 of the rotational shaft, and a slide member 10 that is attached to the bearing surface and constitutes a slide surface together with the contact surface of the rotational shaft. The slide member is formed in an annular shape; has a plurality of convex parts 16 formed and coming into contact with the plain of the bearing member; has a lubricant pocket 14 that communicates so that lubricant flows around each convex part; opens to the inner and outer peripheral parts of the lubricant pocket; and has a lubricant return passage 118 formed that returns the lubricant accumulated on the outer side in a radial direction to the inner side in the radial direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、例えばロータリーワークヘッド等の回転主軸を主軸ハウジングに回転可能に支持する滑りスラスト軸受装置に関する。本発明は、また、該滑りスラスト軸受装置を用いたロータリワークヘッドに関する。 The present invention relates to a sliding thrust bearing device that rotatably supports a rotating spindle such as a rotary work head on a spindle housing. The present invention also relates to a rotary work head using the sliding thrust bearing device.

回転主軸は、ラジアルボールベアリングやラジアルローラベアリングによって主軸ハウジング等に回転可能に支持される。こうしたラジアルベアリングは、軸方向の荷重に対して回転主軸を支持することができないので、転がりスラストベアリングと組み合わせたり、或いは、ボールベアリングに代えてクロスローラベアリングが用いられたりする。 The rotary spindle is rotatably supported by a spindle housing or the like by a radial ball bearing or a radial roller bearing. Since such radial bearings cannot support the rotating spindle with respect to axial loads, they may be combined with rolling thrust bearings or cross roller bearings may be used in place of ball bearings.

特許文献1には、リニア(直動)ガイドであるが、移動体に摺動部材を貼付して、該摺動部材を支持体の案内面に接触させながら支持、案内する移動体の案内装置が記載されている。該案内装置は、摺動面に開口する潤滑油帰還通路と、潤滑油帰還通路にそれぞれ連通する、潤滑油供給通路と潤滑油排出通路とを移動体に設け、移動体の移動に伴い摺動面と潤滑油帰還通路との間で潤滑油を帰還させながら、潤滑油供給通路を介して潤滑油源から摺動面へ潤滑油を供給し、潤滑油排出通路を介して摺動面から外部へ潤滑油を排出するようになっている。 Patent Document 1 describes a linear (linear motion) guide, but a guide device for a moving body in which a sliding member is attached to a moving body to support and guide the sliding member while contacting the guide surface of the support. Is described. The guide device is provided with a lubricating oil return passage that opens on the sliding surface and a lubricating oil supply passage and a lubricating oil discharge passage that communicate with each other in the lubricating oil return passage, and slides as the moving body moves. While returning the lubricating oil between the surface and the lubricating oil return passage, the lubricating oil is supplied from the lubricating oil source to the sliding surface through the lubricating oil supply passage, and from the sliding surface to the outside through the lubricating oil discharge passage. Lubricating oil is discharged to.

特開2013−091142号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-09142

転がりスラスト軸受やクロスローラベアリングは、摩擦が小さく、スラスト荷重に対して高い耐荷重性(高剛性)を示す一方で、減衰性が小さく振動を低減できなかったり、回転の真円精度が高くない問題がある。 Rolling thrust bearings and cross-roller bearings have low friction and exhibit high load bearing capacity (high rigidity) against thrust load, but they have low damping properties and cannot reduce vibration, and the roundness accuracy of rotation is not high. There's a problem.

また、従来の静圧滑りスラスト軸受では、耐荷重が小さく、直接接触すると圧痕が付き易い問題がある。また、静圧滑りスラスト軸受では、耐荷重性を高めるために潤滑油の供給圧力を高めると、潤滑油が漏洩する問題がある。 Further, the conventional static pressure sliding thrust bearing has a problem that the load capacity is small and indentation is easily formed when it comes into direct contact with the bearing. Further, in the static pressure sliding thrust bearing, there is a problem that the lubricating oil leaks when the supply pressure of the lubricating oil is increased in order to increase the load bearing capacity.

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを目的としており、転がりスラスト軸受の高剛性、低摩擦性を生かしながら、制振性や静粛性、回転精度、耐荷重性を一層高めた滑りスラスト軸受装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and while taking advantage of the high rigidity and low friction of the rolling thrust bearing, slipping with further improved vibration damping, quietness, rotational accuracy, and load bearing capacity. It is an object of the present invention to provide a thrust bearing device.

上述の目的を達成するために、本発明によれば、回転軸体を軸受部材に対して軸線方向に支持する滑りスラスト軸受装置において、軸線に垂直な少なくとも1つの平面を有する回転軸体と、前記回転軸体の前記平面と対面する平面を有する軸受部材と、前記軸受部材の前記平面に貼付され、前記回転軸体の前記平面との間で摺動面を構成する摺動部材であって、前記摺動面に、前記軸受部材の前記平面と当接する複数の凸部が形成され、かつ、各凸部の周囲を潤滑油が流動するように連通した凹部が形成されている潤滑油ポケットを、前記軸線と同心の環状に形成した摺動部材と、前記軸受部材に形成され、前記潤滑油ポケットの半径方向内側位置と外側位置とに開口し、半径方向外側に溜まる潤滑油を半径方向内側へ帰還させる少なくとも1つの潤滑油帰還通路とを具備する滑りスラスト軸受装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in a sliding thrust bearing device that supports a rotating shaft body in the axial direction with respect to a bearing member, a rotating shaft body having at least one plane perpendicular to the axis line and a rotating shaft body. A sliding member having a flat surface facing the flat surface of the rotating shaft body and a sliding member attached to the flat surface of the bearing member and forming a sliding surface between the flat surface of the rotating shaft body. , A plurality of convex portions abutting with the flat surface of the bearing member are formed on the sliding surface, and a concave portion is formed so as to allow lubricating oil to flow around each convex portion. A sliding member formed in an annular shape concentric with the axis, and a lubricating oil formed in the bearing member and opened at the radial inner and outer positions of the lubricating oil pocket, and the lubricating oil accumulated on the radial outer side is collected in the radial direction. A sliding thrust bearing device is provided that includes at least one lubricating oil return passage that returns inward.

更に、本発明によれば、工作機械のテーブルに載置され、加工するワークを回転可能に取付けるロータリワークヘッドにおいて、前記テーブルに固定される主軸ハウジングと、請求項1に記載の滑りスラスト軸受装置の前記回転軸体であり、前記主軸ハウジングに回転可能に支持される回転主軸と、前記主軸ハウジング内に配設され、前記回転主軸を回転駆動する主軸モータとを具備し、請求項1に記載の滑りスラスト軸受装置の前記軸受部材、前記摺動部材、および前記潤滑油帰還通路を有する前記主軸ハウジングによって、前記回転主軸が軸線方向にも支持されるようにしたロータリワークヘッドが提供される。 Further, according to the present invention, in a rotary work head that is placed on a table of a machine tool and rotatably attaches a workpiece to be machined, a spindle housing fixed to the table and a sliding thrust bearing device according to claim 1 are provided. The rotary spindle body of the above, comprising a rotary spindle rotatably supported by the spindle housing, and a spindle motor disposed in the spindle housing and rotationally driving the rotary spindle, according to claim 1. A rotary work head is provided in which the rotating spindle is also supported in the axial direction by the spindle housing having the bearing member, the sliding member, and the lubricating oil return passage of the sliding thrust bearing device.

本発明によれば、軸受部材において回転軸体の平面と対面する平面に摺動部材を貼付して、これを回転軸体が軸受部材に対して回転するときの摺動面としたので、転がりスラスト軸受の低摩擦性を生かしながら、制振性や静粛性、回転精度、耐荷重性を一層高めることが可能となる。 According to the present invention, a sliding member is attached to a flat surface of the bearing member facing the flat surface of the rotating shaft body, and this is used as a sliding surface when the rotating shaft body rotates with respect to the bearing member. While taking advantage of the low frictional properties of thrust bearings, it is possible to further improve vibration damping, quietness, rotational accuracy, and load bearing capacity.

本発明の好ましい実施形態による滑りスラスト軸受装置の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the sliding thrust bearing apparatus according to a preferable embodiment of this invention. 潤滑油供給装置と共に示す図1の滑りスラスト軸受装置の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the sliding thrust bearing device of FIG. 1 shown together with the lubricating oil supply device. 摺動部材の平面図である。It is a top view of the sliding member. 図3の摺動部材の凸部の拡大図である。It is an enlarged view of the convex part of the sliding member of FIG. 本発明の滑りスラスト軸受装置を用いたロータリワークヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the rotary work head using the sliding thrust bearing apparatus of this invention. 滑りラジアル軸受の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a sliding radial bearing.

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図1〜4において、本発明の好ましい実施形態による滑りスラスト軸受装置100は、回転軸体としての回転軸102と、軸受部材としてのベース部材110と、該ベース部材110に貼付された底摩擦樹脂で成る摺動部材10とを備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In FIGS. 1 to 4, the sliding thrust bearing device 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a rotating shaft 102 as a rotating shaft body, a base member 110 as a bearing member, and a bottom friction resin attached to the base member 110. It is provided with a sliding member 10 made of.

ベース部材110は、中空の円筒形状の部材であり、中心軸線Oに対して垂直な環状の一端面が、回転軸102を軸方向に支持する環状の支承面112となっている。ベース部材110は、支承面112と円筒形状の外側面との間に延びる第1と第2の通路114、116が形成されている。第1の通路114は、外側面から半径方向に延びる半径通路114aと、半径通路114aから軸方向に支承面112へ向けて延びる軸方向通路114bとを有している。第2の通路116は、側面から半径方向に延びる半径通路116aと、半径通路116aから軸方向に支承面112へ向けて延びる軸方向通路116bとを有している。 The base member 110 is a hollow cylindrical member, and one end surface of an annular shape perpendicular to the central axis O is an annular bearing surface 112 that supports the rotating shaft 102 in the axial direction. The base member 110 is formed with first and second passages 114 and 116 extending between the bearing surface 112 and the cylindrical outer surface. The first passage 114 has a radial passage 114a extending in the radial direction from the outer surface and an axial passage 114b extending axially from the radial passage 114a toward the bearing surface 112. The second passage 116 has a radial passage 116a extending radially from the side surface and an axial passage 116b extending axially from the radial passage 116a toward the bearing surface 112.

第1と第2の通路114、116の軸方向通路114b、116bは、好ましくは、第1の通路114の軸方向通路114bが、第2の通路116の軸方向通路116bよりも半径方向内側に支承面112に開口し、かつ、各開口部が半径方向に整列するように配置される。ベース部材110は、好ましくは、このように配置された第1と第2の通路114、116を1つの組として、周方向に等角度間隔で配置された複数組、本実施形態では、4組の第1と第2の通路114、116を備えている。 In the axial passages 114b and 116b of the first and second passages 114 and 116, preferably, the axial passage 114b of the first passage 114 is radially inside the axial passage 116b of the second passage 116. It opens to the support surface 112 and is arranged so that the openings are aligned in the radial direction. The base member 110 preferably has the first and second passages 114 and 116 arranged in this way as one set, and a plurality of sets arranged at equal angular intervals in the circumferential direction, and in the present embodiment, four sets. The first and second passages 114 and 116 of the above are provided.

第1と第2の通路114、116の軸方向通路114b、116bの間に潤滑油帰還通路118が形成されている。潤滑油帰還通路118は、例えば、ベース部材110の円筒状の外側面から、第1と第2の通路114、116の軸方向通路114b、116bを貫通するように、ドリル等の切削工具(図示せず)で半径方向に穴を穿設した後に、埋め栓118aで開口部を閉塞することによって形成することができる。 A lubricating oil return passage 118 is formed between the axial passages 114b and 116b of the first and second passages 114 and 116. The lubricating oil return passage 118 is, for example, a cutting tool such as a drill (FIG.) so as to penetrate the axial passages 114b and 116b of the first and second passages 114 and 116 from the cylindrical outer surface of the base member 110. It can be formed by drilling a hole in the radial direction with (not shown) and then closing the opening with a plug 118a.

回転軸102は、円筒状の本体部104と、本体部104の一端面から中心軸線Oに沿って突出した延長部106とを有している。回転軸102は、例えば工作機械のテーブルに取り付けるワークヘッドの回転主軸とすることをができる。延長部106は、円柱状または円筒状に形成され、ベース部材110の中空部分に挿入される。延長部106によって、本体部104の前記一端面には、ベース部材110の支承面112に対面する環状の当接面108が形成される。当接面108は、中心軸線Oに対して垂直な平面となっている。 The rotating shaft 102 has a cylindrical main body portion 104 and an extension portion 106 protruding from one end surface of the main body portion 104 along the central axis O. The rotary shaft 102 can be, for example, a rotary spindle of a work head attached to a table of a machine tool. The extension portion 106 is formed in a cylindrical or cylindrical shape and is inserted into the hollow portion of the base member 110. The extension portion 106 forms an annular contact surface 108 facing the support surface 112 of the base member 110 on the one end surface of the main body portion 104. The contact surface 108 is a plane perpendicular to the central axis O.

ベース部材110の支承面112には、環状薄板状の低摩擦樹脂で成る摺動部材10が貼付されている。摺動部材10は、耐摩耗性が高くかつ摩擦係数の低い低摩擦樹脂材料、例えばフッ素樹脂から薄板状に形成され、ターカイトやベアリーの商品名で市販されているベアリング材料を用いることができる。摺動部材10は、所定寸法に裁断した薄板状のベアリング材料の一方の側面に、エンドミルのような回転工具を用いてマシニングセンタにより、ランド部と凸部とを残して、ベアリング部材の表面を削り取ることによって潤滑油ポケットを形成することで製造することができる。この摺動部材10の切削加工は、マシニングセンタのテーブルに真空チャックを用いて摺動部材10を固定して行う。 A sliding member 10 made of an annular thin plate-shaped low-friction resin is attached to the bearing surface 112 of the base member 110. The sliding member 10 can be made of a low-friction resin material having high wear resistance and a low coefficient of friction, for example, a bearing material which is formed in a thin plate shape from a fluororesin and is commercially available under the trade names of Turkite and Bearry. The sliding member 10 scrapes the surface of the bearing member on one side surface of the thin plate-shaped bearing material cut to a predetermined size by a machining center using a rotary tool such as an end mill, leaving a land portion and a convex portion. This can be manufactured by forming a lubricating oil pocket. The cutting process of the sliding member 10 is performed by fixing the sliding member 10 to the table of the machining center using a vacuum chuck.

図3を参照すると、摺動部材10は、回転軸102の当接面108に対面する表面において、その外周および内周に沿って延びるランド部12a、12bと、ランド部12a、12bの間に画成される潤滑油ポケット14と、潤滑油ポケット14内に配置された多数の凸部16と、潤滑油ポケット14に開口する第1と第2のポート18a、18bが形成されている。なお、潤滑油ポケット14内に凸部16の表面の合計面積が、ランド部12a、12bの内側の面積の好ましくは15〜50%となるように、凸部16の個数および寸法が決定される。 Referring to FIG. 3, the sliding member 10 is located between the land portions 12a and 12b extending along the outer and inner circumferences thereof and the land portions 12a and 12b on the surface of the rotating shaft 102 facing the contact surface 108. A defined lubricating oil pocket 14, a large number of convex portions 16 arranged in the lubricating oil pocket 14, and first and second ports 18a and 18b opening in the lubricating oil pocket 14 are formed. The number and dimensions of the convex portions 16 are determined so that the total area of the surface of the convex portions 16 in the lubricating oil pocket 14 is preferably 15 to 50% of the area inside the land portions 12a and 12b. ..

図4を参照すると、凸部16は、長径Ajと短径Anとを有する細長い形状を有している。凸部16は、長径Ajに沿った両端部が、中央部よりも幅広に形成されている。好ましくは、凸部16は、短径Anを横断する両側部が半径R1を有する円弧状に凹んでいる。また、凸部16は、長径Aj方向の両端部が半径R2を有する円弧状に膨出している。 Referring to FIG. 4, the convex portion 16 has an elongated shape having a major axis A j and a minor axis A n. Both ends of the convex portion 16 along the major axis A j are formed wider than the central portion. Preferably, the convex portion 16, both side portions across the minor axis A n is recessed in an arc shape having a radius R 1. Further, the convex portion 16 bulges in an arc shape having both ends in the major axis A j direction having a radius R 2.

また、凸部16は、長径Ajが、中心軸線O周りの接線方向DTに対してして所定の角度α、−α(図4では角度αのみが示されている)を以て傾斜するように形成される。より詳細には、凸部16は、接線方向DTに対する長径Ajの傾斜角度α、−αが交互に入れ替わるように規則正しく機械加工される。接線方向DTに対する長径Ajの傾斜角度αは、回転軸102の移動速度や、使用する潤滑油の粘性等に応じて適宜選択することができる。 Further, the convex portion 16 is inclined so that the major axis A j is inclined with respect to the tangential direction DT around the central axis O at predetermined angles α and −α (only the angle α is shown in FIG. 4). Is formed in. More specifically, the convex portion 16 is regularly machined so that the inclination angles α and −α of the major axis A j with respect to the tangential direction DT alternate with each other. The inclination angle α of the major axis A j with respect to the tangential direction D T can be appropriately selected depending on the moving speed of the rotating shaft 102, the viscosity of the lubricating oil used, and the like.

図3、4の例では、凸部16の傾斜角度α=45°となっているが、回転軸102の回転速度や、潤滑油の粘性等によって、α=60°または30°のように、接線方向DTに対する凸部16の傾斜角度を変更することができる。例えば、回転軸102が、より高速で回転する場合には、α=30°のように、接線方向DTに対する傾斜角度αを緩やかにして、潤滑油の流動により生じる遠心力によって半径方向外側に輸送される潤滑油の流量を低減するようにできる。 In the examples of FIGS. 3 and 4, the inclination angle α = 45 ° of the convex portion 16 is set, but depending on the rotation speed of the rotating shaft 102, the viscosity of the lubricating oil, etc., α = 60 ° or 30 °. The inclination angle of the convex portion 16 with respect to the tangential direction DT can be changed. For example, when the rotation shaft 102 rotates at a higher speed, the inclination angle α with respect to the tangential direction DT is made gentle so that α = 30 °, and the centrifugal force generated by the flow of the lubricating oil causes the rotation axis 102 to move outward in the radial direction. The flow rate of the lubricating oil to be transported can be reduced.

このように、回転軸102の接線方向DTに対して傾斜角度α、−αが交互に入れ替わるように凸部16を配置することによって、回転軸102が回転する間、潤滑油ポケット14内の潤滑油は、その粘性によって、回転軸102の表面に引きずられて、回転軸102の接線方向DTと同じ方向に流動するとともに、凸部16に当たったときに、遠心力に対向して、回転軸102の中心軸線Oへ向かう方向へも流動するようになる。 In this way, by arranging the convex portions 16 so that the inclination angles α and −α alternate with respect to the tangential direction DT of the rotating shaft 102, the inside of the lubricating oil pocket 14 is contained while the rotating shaft 102 rotates. Due to its viscosity, the lubricating oil is dragged by the surface of the rotating shaft 102 and flows in the same direction as the tangential direction DT of the rotating shaft 102, and when it hits the convex portion 16, it faces the centrifugal force. It also flows in the direction toward the central axis O of the rotating shaft 102.

第1のポート18aおよび第2のポート18bは、ベース部材110(支承面112)の半径方向に互いに離間させて摺動部材10の内周部と外周部に配置されており、摺動部材10の背面から厚さ方向に潤滑油ポケット14内に開口するように形成されている。また、ランド部12a、12bは、潤滑油ポケット14内の凸部16と略同一の高さに形成され、ランド部12a、12bおよび凸部16の表面は、回転軸102の当接面108外周面と直接接触しながら、回転軸102に対して相対的に滑動する。 The first port 18a and the second port 18b are arranged on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the sliding member 10 so as to be separated from each other in the radial direction of the base member 110 (support surface 112), and the sliding member 10 It is formed so as to open into the lubricating oil pocket 14 in the thickness direction from the back surface of the. Further, the land portions 12a and 12b are formed at substantially the same height as the convex portion 16 in the lubricating oil pocket 14, and the surfaces of the land portions 12a and 12b and the convex portion 16 are the outer periphery of the contact surface 108 of the rotating shaft 102. While in direct contact with the surface, it slides relative to the rotating shaft 102.

図示する実施形態では、ベース部材110の支承面112には、1枚の環状の摺動部材10が貼付されているが、複数の摺動部材(図示せず)を貼付することができる。この場合、摺動部材は、平面視において、共通の中心を有した異なる半径の2つの円弧と、該2つの円弧の間で半径方向に延びる2本の線分から成るセクタ形状とすることができる。 In the illustrated embodiment, one annular sliding member 10 is attached to the bearing surface 112 of the base member 110, but a plurality of sliding members (not shown) can be attached. In this case, the sliding member can have a sector shape consisting of two arcs having a common center and different radii and two lines extending in the radial direction between the two arcs in a plan view. ..

図2を参照すると、滑りスラスト軸受装置100は潤滑油供給装置320に接続することができる。潤滑油は、潤滑油供給装置320から潤滑油供給管路322を介して第1の通路114に供給され、第2の通路116から潤滑油排出管路324を介して潤滑油供給装置320に回収される。 With reference to FIG. 2, the sliding thrust bearing device 100 can be connected to the lubricating oil supply device 320. The lubricating oil is supplied from the lubricating oil supply device 320 to the first passage 114 via the lubricating oil supply pipeline 322, and is collected from the second passage 116 to the lubricating oil supply device 320 via the lubricating oil discharge pipeline 324. Will be done.

潤滑油供給装置320は、第2の通路116および潤滑油排出管路324を介して滑りスラスト軸受装置100から回収した潤滑油を貯留する潤滑油タンク326、潤滑油を冷却して温度を一定に制御するための潤滑油温度制御装置328、潤滑油タンク326から潤滑油を吸引し潤滑油供給管路322を介して第1の通路114へ潤滑油を圧送するポンプ330、ポンプ330の吐出側に設けられポンプ330により潤滑油中に発生する脈動を除去するアキュムレータ332を具備する。 The lubricating oil supply device 320 cools the lubricating oil to keep the temperature constant by cooling the lubricating oil tank 326 for storing the lubricating oil recovered from the sliding thrust bearing device 100 via the second passage 116 and the lubricating oil discharge pipeline 324. To the discharge side of the pump 330 and the pump 330 that suck the lubricating oil from the lubricating oil temperature control device 328 for control and the lubricating oil tank 326 and pump the lubricating oil to the first passage 114 via the lubricating oil supply pipeline 322. It is provided with an accumulator 332 that removes the pulsation generated in the lubricating oil by the pump 330.

脈動の少ないポンプを用いたり、脈動の影響が問題とならない場合は、アキュムレータ332を省略してもよい。潤滑油温度制御装置328およびポンプ330は潤滑油制御装置340によって制御される。潤滑油制御装置340は、例えば、滑りスラスト軸受装置100を適用する機械、例えば工作機械の機械制御装置(図示せず)の一部、或いは、NC装置の一部として構成することができる。 The accumulator 332 may be omitted if a pump with less pulsation is used or if the influence of pulsation is not a problem. The lubricating oil temperature control device 328 and the pump 330 are controlled by the lubricating oil control device 340. The lubricating oil control device 340 can be configured as, for example, a part of a machine to which the sliding thrust bearing device 100 is applied, for example, a machine control device (not shown) of a machine tool, or a part of an NC device.

また、潤滑油タンク326は、仕切り壁326cによって内部空間を受入側タンク326aと供給側タンク326bとに分割し、新しい潤滑油および潤滑油排出管路324からの潤滑油を受入側タンク326aに貯留し、該受入側タンク326aに貯留されている潤滑油を潤滑油温度制御装置328によって温度調整して供給側タンク326bに貯留し、該供給側タンク326bから潤滑油をポンプ330によって滑りスラスト軸受装置100へ供給するようにできる。 Further, the lubricating oil tank 326 divides the internal space into a receiving side tank 326a and a supply side tank 326b by a partition wall 326c, and stores new lubricating oil and lubricating oil from the lubricating oil discharge pipeline 324 in the receiving side tank 326a. Then, the lubricating oil stored in the receiving side tank 326a is temperature-adjusted by the lubricating oil temperature control device 328 and stored in the supply side tank 326b, and the lubricating oil is slipped from the supply side tank 326b by the pump 330 and is a thrust bearing device. It can be supplied to 100.

回転軸102が回転すると、潤滑油ポケット14内の潤滑油は、その粘性により回転軸102の当接面108に引きずられて、摺動部材10に対して周方向に流動する。このとき潤滑油には遠心力が作用し、潤滑油は、周方向に流動しながら半径方向外側へ流動し、潤滑油ポケット14内では、第2のポート18bが設けられている外周部が相対的に高圧になり、第1のポート18aが設けられている内周部が低圧となる。 When the rotating shaft 102 rotates, the lubricating oil in the lubricating oil pocket 14 is dragged by the abutting surface 108 of the rotating shaft 102 due to its viscosity, and flows in the circumferential direction with respect to the sliding member 10. At this time, a centrifugal force acts on the lubricating oil, and the lubricating oil flows outward in the radial direction while flowing in the circumferential direction, and in the lubricating oil pocket 14, the outer peripheral portion provided with the second port 18b is relative. The pressure becomes high, and the inner peripheral portion where the first port 18a is provided becomes low pressure.

こうして、潤滑油ポケット14内の潤滑油は、周方向に流動しつつ遠心力によって外周へ流動して、第2のポート18bから第2の通路116の軸方向通路116bに排出される。第2の通路116の軸方向通路116b内の潤滑油の一部は、潤滑油帰還通路118内に流入し、残りの部分は、第2の通路116の軸方向通路116bおよび半径通路116a内を流通し、次いで、潤滑油排出管路324を介して潤滑油供給装置320へ回収される。 In this way, the lubricating oil in the lubricating oil pocket 14 flows to the outer periphery by centrifugal force while flowing in the circumferential direction, and is discharged from the second port 18b to the axial passage 116b of the second passage 116. A part of the lubricating oil in the axial passage 116b of the second passage 116 flows into the lubricating oil return passage 118, and the rest flows into the axial passage 116b and the radial passage 116a of the second passage 116. It is circulated and then recovered to the lubricating oil supply device 320 via the lubricating oil discharge line 324.

潤滑油供給装置320から潤滑油供給管路322を介して第1の通路114へ供給された低温の潤滑油は、軸方向通路114b内で潤滑油帰還通路304からの昇温した潤滑油と合流して、第1のポート18aから潤滑油ポケット14内に流入する。潤滑油ポケット14内に流入した潤滑油は、周方向に流動すると共に、第2のポート18b側へ向けて潤滑油ポケット14内を流通する。こうして、潤滑油の入替り作用によって、摺動部材10および回転軸102が冷却される。 The low-temperature lubricating oil supplied from the lubricating oil supply device 320 to the first passage 114 via the lubricating oil supply pipeline 322 merges with the heated lubricating oil from the lubricating oil return passage 304 in the axial passage 114b. Then, it flows into the lubricating oil pocket 14 from the first port 18a. The lubricating oil that has flowed into the lubricating oil pocket 14 flows in the circumferential direction and flows through the lubricating oil pocket 14 toward the second port 18b side. In this way, the sliding member 10 and the rotating shaft 102 are cooled by the replacement action of the lubricating oil.

本実施の形態によれば、摺動部材10と回転軸102の外表面との間の潤滑油を直接冷却可能となり、摺動部材10および回転軸102の当接面108の発熱領域を直接冷却可能となる。また、摺動部材10に形成されたランド部12a、12bに包囲された潤滑油ポケット14に潤滑油が供給されるので、摺動部材10と回転軸102の当接面108との間から漏洩する潤滑油量が低減される。更に、潤滑油ポケット14に供給する潤滑油の圧力を調節することにより、滑りスラスト軸受装置100の軸線方向の耐荷重を増減することができる。 According to the present embodiment, the lubricating oil between the sliding member 10 and the outer surface of the rotating shaft 102 can be directly cooled, and the heat generating region of the contact surface 108 of the sliding member 10 and the rotating shaft 102 is directly cooled. It will be possible. Further, since the lubricating oil is supplied to the lubricating oil pocket 14 surrounded by the land portions 12a and 12b formed on the sliding member 10, leakage occurs between the sliding member 10 and the contact surface 108 of the rotating shaft 102. The amount of lubricating oil to be used is reduced. Further, by adjusting the pressure of the lubricating oil supplied to the lubricating oil pocket 14, the load capacity in the axial direction of the sliding thrust bearing device 100 can be increased or decreased.

また、上述のように、潤滑油ポケット14内の潤滑油は遠心力により外周部に集まり、外周部の圧力が内周部よりも高くなる。潤滑油ポケット14内の外周部に集まった潤滑油は、第2のポート18bから排出できるが、排出された潤滑油量に見合う量の潤滑油は、第1のポート18aから潤滑油ポケット14内に供給しなければならない。潤滑油帰還通路304を備えていなくとも、潤滑油ポケット14内に新たな潤滑油を供給することは可能であるが、本実施形態のように、潤滑油帰還通路304を設けて潤滑油の一部を循環させることによって、潤滑油供給装置320から供給する潤滑の量を低減しながら、潤滑油ポケット14内の潤滑油の圧力の偏りを低減することが可能となる。 Further, as described above, the lubricating oil in the lubricating oil pocket 14 collects on the outer peripheral portion due to centrifugal force, and the pressure on the outer peripheral portion becomes higher than that on the inner peripheral portion. The lubricating oil collected on the outer peripheral portion of the lubricating oil pocket 14 can be discharged from the second port 18b, but the amount of lubricating oil corresponding to the discharged lubricating oil amount can be discharged from the first port 18a into the lubricating oil pocket 14. Must be supplied to. Although it is possible to supply new lubricating oil into the lubricating oil pocket 14 even if the lubricating oil return passage 304 is not provided, as in the present embodiment, the lubricating oil return passage 304 is provided to provide one of the lubricating oils. By circulating the portions, it is possible to reduce the bias of the pressure of the lubricating oil in the lubricating oil pocket 14 while reducing the amount of lubrication supplied from the lubricating oil supply device 320.

次に、図5、6を参照して、本発明の滑りスラスト軸受装置を用いたロータリワークヘッドを説明する。
図5を参照すると、ロータリワークヘッド600は、工作機械のテーブル624に載置、固定され、加工するワークWを回転可能に取付ける装置である。ロータリワークヘッド600は、テーブル624に固定される中空円筒状の主軸ハウジング612と、主軸ハウジング612に回転可能に支持される回転主軸606とを有している。主軸ハウジング612は、後端側の開口部が後エンドプレート602により閉塞され、前側の開口部が前エンドプレート604により閉塞される。
Next, a rotary work head using the sliding thrust bearing device of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
Referring to FIG. 5, the rotary work head 600 is a device that rotatably attaches a work W to be placed, fixed, and machined on a table 624 of a machine tool. The rotary workhead 600 has a hollow cylindrical spindle housing 612 fixed to the table 624 and a rotary spindle 606 rotatably supported by the spindle housing 612. In the spindle housing 612, the opening on the rear end side is closed by the rear end plate 602, and the opening on the front end side is closed by the front end plate 604.

回転主軸606は、後側ラジアル軸受620、主ラジアル軸受630および滑りスラスト軸受640によって主軸ハウジング612に回転可能に支持されている。後側ラジアル軸受620は、例えば、上述した滑りスラスト軸受に類似する滑りラジアル軸受によって形成することができる。該滑りラジアル軸受は、後エンドプレート602の中心開口部602aに嵌合する軸受リング622を有し、該軸受リング622の内周面に摺動部材20(図6)が貼付されている。 The rotary spindle 606 is rotatably supported by the spindle housing 612 by a rear radial bearing 620, a principal radial bearing 630 and a sliding thrust bearing 640. The rear radial bearing 620 can be formed, for example, by a sliding radial bearing similar to the sliding thrust bearing described above. The sliding radial bearing has a bearing ring 622 that fits into the central opening 602a of the rear end plate 602, and a sliding member 20 (FIG. 6) is attached to the inner peripheral surface of the bearing ring 622.

摺動部材20は、耐摩耗性が高くかつ摩擦係数の低い低摩擦樹脂材料、例えばフッ素樹脂で成る薄板状の円筒部材から形成され、該円筒部材の内周面に、摺動部材10と同様のランド部22、潤滑油ポケット24および凸部26が形成される。但し、潤滑油ポケット24内を流動する潤滑油には、摺動部材10の場合のような遠心力が作用しないので、第1と第2のポート28a、28bは、円筒部材の直径方向反対側に形成されている。 The sliding member 20 is formed of a thin plate-shaped cylindrical member made of a low friction resin material having high wear resistance and a low friction coefficient, for example, a fluororesin, and is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical member in the same manner as the sliding member 10. The land portion 22, the lubricating oil pocket 24, and the convex portion 26 of the above are formed. However, since centrifugal force does not act on the lubricating oil flowing in the lubricating oil pocket 24 as in the case of the sliding member 10, the first and second ports 28a and 28b are on opposite sides in the radial direction of the cylindrical member. Is formed in.

軸受リング622には、摺動部材10の第1と第2のポート18a、18bに連通する第1と第2のポート624a、624bが径方向に形成され、後エンドプレート602には、第1と第2のポート624a、624bに連通する第1と第2の通路626a、626が径方向に形成されている。 The bearing ring 622 is formed with first and second ports 624a and 624b communicating with the first and second ports 18a and 18b of the sliding member 10 in the radial direction, and the rear end plate 602 has a first port. The first and second passages 626a and 626 communicating with the second ports 624a and 624b are formed in the radial direction.

主ラジアル軸受630は、後側ラジアル軸受620と同様に形成されており、主軸ハウジング612の内周面に貼付された摺動部材20を有し、主軸ハウジング612には、摺動部材20の第1と第2のポート28a、28bに連通する第1と第2の通路636a、636bが径方向に形成されている。 The main radial bearing 630 is formed in the same manner as the rear radial bearing 620, has a sliding member 20 attached to the inner peripheral surface of the spindle housing 612, and the spindle housing 612 has a sliding member 20 of the sliding member 20. The first and second passages 636a and 636b communicating with the first and second ports 28a and 28b are formed in the radial direction.

滑りスラスト軸受640は、既述した滑りスラスト軸受装置100によって形成され、回転主軸606を軸線ORW方向に主軸ハウジング612に支持している。回転主軸606は、図1〜図4の滑りスラスト軸受10の回転軸102の支承面112を形成するフランジ部606aを有している。 The sliding thrust bearing 640 is formed by the sliding thrust bearing device 100 described above, and supports the rotating spindle 606 on the spindle housing 612 in the axis OR W direction. The rotary spindle 606 has a flange portion 606a that forms a support surface 112 of the rotary shaft 102 of the sliding thrust bearing 10 of FIGS. 1 to 4.

前エンドプレート604と主軸ハウジング612との間にスペーサ642とフランジ部606aが挟持される。主軸ハウジング612においてフランジ部606aに対面する端面、および、前エンドプレート604においてフランジ部606aに対面する端面にそれぞれ摺動部材10が貼付される。本例では、フランジ部606aが、図1、2の回転軸102の当接面108を提供し、主軸ハウジング612および前エンドプレート604においてフランジ部606aに対面する端面が、図1、2の支承面112を提供する。スペーサ642の厚さによって、摺動部材10に印加される面圧を調節することが可能となる。 A spacer 642 and a flange portion 606a are sandwiched between the front end plate 604 and the spindle housing 612. The sliding member 10 is attached to the end surface of the spindle housing 612 facing the flange portion 606a and the end surface of the front end plate 604 facing the flange portion 606a. In this example, the flange portion 606a provides the contact surface 108 of the rotating shaft 102 of FIGS. 1 and 2, and the end faces of the spindle housing 612 and the front end plate 604 facing the flange portion 606a are the bearings of FIGS. 1 and 2. The surface 112 is provided. The surface pressure applied to the sliding member 10 can be adjusted by the thickness of the spacer 642.

回転主軸606の先端には、面板618が固定されており、該面板618にワークWが取り付けられる。回転主軸606の後端側の外周面にはロータ608が固定されている。主軸ハウジング612の内周面には、ロータ608に対面するようにステータ610が固定されている。ロータ608とステータ610は、ロータリワークヘッド600のビルトインモータを形成している。 A face plate 618 is fixed to the tip of the rotary spindle 606, and the work W is attached to the face plate 618. A rotor 608 is fixed to the outer peripheral surface on the rear end side of the rotary spindle 606. A stator 610 is fixed to the inner peripheral surface of the spindle housing 612 so as to face the rotor 608. The rotor 608 and the stator 610 form a built-in motor for the rotary workhead 600.

10 摺動部材
12a ランド部
12b ランド部
14 潤滑油ポケット
16 凸部
18a 第1のポート
18b 第2のポート
100 滑りスラスト軸受装置
102 回転軸
114 第1の通路
116 第2の通路
118 潤滑油帰還通路
320 潤滑油供給装置
10 Sliding member 12a Land part 12b Land part 14 Lubricating oil pocket 16 Convex part 18a First port 18b Second port 100 Sliding thrust bearing device 102 Rotating shaft 114 First passage 116 Second passage 118 Lubricating oil return passage 320 Lubricating oil supply device

Claims (4)

回転軸体を軸受部材に対して軸線方向に支持する滑りスラスト軸受装置において、
軸線に垂直な少なくとも1つの平面を有する回転軸体と、
前記回転軸体の前記平面と対面する平面を有する軸受部材と、
前記軸受部材の前記平面に貼付され、前記回転軸体の前記平面との間で摺動面を構成する摺動部材であって、前記摺動面に、前記軸受部材の前記平面と当接する複数の凸部が形成され、かつ、各凸部の周囲を潤滑油が流動するように連通した凹部が形成されている潤滑油ポケットを、前記軸線と同心の環状に形成した摺動部材と、
前記軸受部材に形成され、前記潤滑油ポケットの半径方向内側位置と外側位置とに開口し、半径方向外側に溜まる潤滑油を半径方向内側へ帰還させる少なくとも1つの潤滑油帰還通路と、
を具備することを特徴とした滑りスラスト軸受装置。
In a sliding thrust bearing device that supports a rotating shaft body in the axial direction with respect to a bearing member,
A rotating shaft having at least one plane perpendicular to the axis,
A bearing member having a plane facing the plane of the rotating shaft body and
A plurality of sliding members that are attached to the flat surface of the bearing member and form a sliding surface with the flat surface of the rotating shaft body, and that the sliding surface is in contact with the flat surface of the bearing member. Lubricating oil pockets in which the convex portions of the above are formed and the concave portions are formed so as to allow the lubricating oil to flow around each convex portion, and the sliding member formed in an annular shape concentric with the axis.
At least one lubricating oil return passage formed in the bearing member, opened at the radial inner position and the outer position of the lubricating oil pocket, and returns the lubricating oil accumulated on the radial outer side to the inner side in the radial direction.
A sliding thrust bearing device characterized by being equipped with.
前記摺動部材は、低摩擦樹脂で成る薄板状の環状部材より成り、内周部と外周部とをランド部によって包囲された凹所より成る潤滑油ポケットと、該潤滑油ポケット内に形成された複数の凸部とを有しており、前記摺動部材の潤滑油ポケット内において、半径方向に互いに離間させて内周部に配置された第1のポートと、外周部に配置された第2のポートが前記潤滑油帰還通路に連通するように形成されている請求項1に記載の滑りスラスト軸受装置。 The sliding member is made of a thin plate-shaped annular member made of a low-friction resin, and is formed in a lubricating oil pocket formed of a recess in which an inner peripheral portion and an outer peripheral portion are surrounded by a land portion, and in the lubricating oil pocket. It has a plurality of convex portions, and in the lubricating oil pocket of the sliding member, a first port arranged on the inner peripheral portion separated from each other in the radial direction and a first port arranged on the outer peripheral portion. The sliding thrust bearing device according to claim 1, wherein the port 2 is formed so as to communicate with the lubricating oil return passage. 前記第1のポートに連通する前記潤滑油帰還通路に連結される第1の通路と、前記第2のポートに連通する前記潤滑油帰還通路に連結される第2の通路とを更に具備し、潤滑油供給装置から前記第1の通路に潤滑油が供給され、前記第2の通路から前記潤滑油供給装置へ潤滑油が回収される請求項2に記載の滑りスラスト軸受装置。 A first passage connected to the lubricating oil return passage communicating with the first port and a second passage connected to the lubricating oil return passage communicating with the second port are further provided. The sliding thrust bearing device according to claim 2, wherein the lubricating oil is supplied from the lubricating oil supply device to the first passage, and the lubricating oil is recovered from the second passage to the lubricating oil supply device. 工作機械のテーブルに載置され、加工するワークを回転可能に取付けるロータリワークヘッドにおいて、
前記テーブルに固定される主軸ハウジングと、
請求項1に記載の滑りスラスト軸受装置の前記回転軸体であり、前記主軸ハウジングに回転可能に支持される回転主軸と、
前記主軸ハウジング内に配設され、前記回転主軸を回転駆動する主軸モータと、
を具備し、請求項1に記載の滑りスラスト軸受装置の前記軸受部材、前記摺動部材、および前記潤滑油帰還通路を有する前記主軸ハウジングによって、前記回転主軸が軸線方向にも支持されることを特徴としたロータリワークヘッド。
In a rotary work head that is placed on the table of a machine tool and rotatably attaches the workpiece to be machined.
The spindle housing fixed to the table and
The rotary spindle of the sliding thrust bearing device according to claim 1, wherein the rotary spindle is rotatably supported by the spindle housing.
A spindle motor, which is arranged in the spindle housing and drives the rotary spindle to rotate,
The rotary spindle is also supported in the axial direction by the spindle housing having the bearing member, the sliding member, and the lubricating oil return passage of the sliding thrust bearing device according to claim 1. Characterized rotary work head.
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