JP4622194B2 - 主軸装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内輪と外輪とが転動体を介して相対的に回転可能となった軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を備える主軸装置に関するもので、詳しくは、軸の回転性能や耐久性の向上に不可欠な軸受の潤滑性能を向上させるための改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械を始めとする各種の産業機械等で、軸と、この軸に内輪内径面が嵌合した軸受と、軸受の外輪外径面が嵌合したハウジングと、内輪と外輪とが転動体を介して相対的に回転可能となった軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給機構とを備えた構成の主軸装置が使用されている。
【０００３】
工作機械等に使用される従来の主軸装置の場合、搭載される潤滑油供給機構は、オイルミスト方式、オイルエア方式、ジェット方式等に大別することができる。
【０００４】
オイルミスト方式の潤滑油供給機構は、油タンク、ポンプ、プランジャ、分圧機、圧縮空気源、電磁バルブ、及びノズルを有して構成され、潤滑油を微細な霧状にして、圧縮空気により空気配管中を搬送し、軸受内部に向けて噴射する構成である。
【０００５】
オイルエア方式の潤滑油給油機構は、油タンク、ポンプ、分配器、圧縮空気源、プランジャ及びノズルを有して構成され、プランジャの機械的機構により一定量に調整された潤滑油滴（０．０１〜０．０３ｍｌ）を空気配管中に吐出し、空気によりノズルまで運んで軸受内部に向けて噴射する構成である。
【０００６】
ジェット方式の潤滑油給油機構は、圧縮空気源を用いず、高圧ポンプにより潤滑油を高圧にし、吐出径を絞ったノズルから潤滑油を高速で軸受内部に向けて噴射する構成である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の傾向として、工作機械等に用いられる主軸装置では高速化の要求が高い。しかし、前述した従来の各方式の潤滑油供給機構では、主軸装置の高速化に対して、以下に示す問題が生じる。
【０００８】
通常、主軸装置の軸の回転を高速化していくと、軸の外周面に接触する空気の層によって軸の外周にエアカーテンが形成される。
しかし、オイルミスト方式やオイルエア方式の潤滑油供給機構の場合は、圧縮空気に含ませて軸受に噴射される潤滑油粒が小さく、しかも吐出速度が小さいため、潤滑油粒の持つ慣性質量が微小になる。そのため、軸の高速運転時に軸の外周に形成されるエアカーテンによって潤滑油粒の噴射が遮られ、潤滑油が軸受内に到達できず、潤滑不足による軸受の焼き付き等の問題が発生する虞があった。
更に、オイルミスト方式やオイルエア方式の潤滑油供給機構の場合、大流量の圧縮空気が、軸受内に噴射されて、軸受内の転動体との衝突で剪断される際に、風切り音が発生し、この風切り音が騒音となる虞があった。
また、オイルミスト方式やオイルエア方式の潤滑油供給機構の場合、潤滑油粒の搬送・噴射に大流量の圧縮空気を使うため、比較的に大型の圧縮空気源が必要で、圧縮空気源が装置の大型化を招くという問題もあった。
【０００９】
一方、ジェット方式の潤滑油供給機構の場合は、高圧の潤滑油を軸受に直接噴射するため、前述したオイルミスト方式やオイルエア方式の場合と比較して、軸受に向かって飛ぶ潤滑油粒が大きく、慣性質量も大きい。
そのため、軸の高速運転時に軸の外周に形成されるエアカーテンによって潤滑油粒の噴射が遮断される虞は少ない。
しかし、供給する潤滑油量を微量又は超微量に制限することが極めて難しく、過剰に供給された潤滑油が軸受内で攪拌抵抗となって、軸受の回転摩擦を増大させ、その結果、軸受の温度上昇と言う問題や、軸の駆動トルクの損失の増大という問題を招く虞があった。
【００１０】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸の高速運転時に軸の外周に形成されるエアカーテンによって軸受への潤滑油供給が阻害されることがなく、また、風切り音による騒音の発生を防止すると同時に、潤滑油の過剰供給に起因する軸受の温度上昇や駆動トルク損失の増大といった問題の発生を回避することができ、軸の回転を高速化した場合にも、良好な潤滑性能の確保によって安定した軸の回転性能を維持でき、かつ、騒音の低減、軸の駆動エネルギーの節約を図ることのできる主軸装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る主軸装置は、請求項１に記載したように、軸と、この軸に内輪内径面が嵌合した軸受と、前記軸受の外輪外径面が嵌合したハウジングと、前記内輪と前記外輪とが転動体を介して相対的に回転可能となった前記軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給機構とを備える主軸装置において、
前記潤滑油供給機構は、前記軸受に潤滑油を噴射する潤滑油ノズルと、前記潤滑油ノズルに微量の潤滑油を供給する微量潤滑装置とを備えて、前記軸受に、吐出速度が１０〜１００ｍ／ｓｅｃ以下の範囲、且つ、吐出量が１ショットあたり０．０００５〜０．０１ｍｌの範囲となる微量の潤滑油を前記潤滑油ノズルから間欠的に噴射供給し、
更に、前記ハウジングには、前記軸の外周面に圧縮空気を噴射するエアノズルと、このエアノズルの噴射した圧縮空気をハウジング外部に排出する排気口とを備えることにより、ハウジング内部に、軸受内部を通過せず、前記エアノズルから噴射されて前記排気口に排出される気流を形成し、前記気流によって潤滑油を前記排気口に誘導することにより、前記潤滑油の滞留を防止することを特徴とする。
【００１２】
このように構成された主軸装置においては、潤滑油を圧縮空気を用いずに、直接軸受に噴射する直噴式で、従来のオイルミスト方式やオイルエア方式の場合と比較して軸受に噴射される潤滑油粒が大きく、また、吐出速度も１０〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲で大きい。そのため、軸受に噴射される潤滑油粒の慣性質量が大きく、潤滑油ノズルから噴射される潤滑油粒は、軸の高速運転時に軸の外周に形成されるエアカーテンを容易に貫通して、軸受の所定部位に到達することができる。
【００１３】
また、オイルミスト方式やオイルエア方式の場合と異なり、潤滑油の噴射に圧縮空気を利用しておらず、圧縮空気が軸受の転動体等に衝突しないため、風切り音が発生しない。
更に、供給する潤滑油は、吐出量及び吐出速度を制限した微量又は超微量のため、従来のジェット方式の場合と比較して、潤滑油の過剰供給が起こらず、潤滑油の過剰供給に起因する軸受の温度上昇や駆動トルク損失の増大といった問題の発生を回避することができる。
また、ハウジングに装備したエアノズルと排気口によって、ハウジング内には、潤滑油ノズルによる潤滑油の供給部位付近から排気口位置に向かって流れる気流が形成され、この気流が、潤滑油ノズルによって軸受に噴射された潤滑油を順次排気口に誘導排出して、軸受上に滞留することを防止する。
【００１４】
また、エアノズルによって噴射する圧縮空気は、軸受上に残留する潤滑油を排出口に誘導する気流を形成するもので、オイルミスト方式やオイルエア方式の場合のように潤滑油粒を噴射するような大きなパワーは必要ない。そのため、エアノズルから供給する圧縮空気の流量は、オイルミスト方式やオイルエア方式の場合と比較して僅かでよい。
更に、エアノズルから噴射する圧縮空気は、凹凸のある軸受内部に対してではなく、軸の滑らかな外周面に対して噴射されるため、エアノズルから噴射される圧縮空気によって風切り音が発生する心配もない。
また、エアノズルから噴射する圧縮空気は、流量は微小でも、ハウジング内圧を主軸装備外部の外気圧より高めるため、ハウジング内に外部の粉塵等が侵入し難くなる。
【００１５】
また、噴射供給する潤滑油が微量のため、潤滑油供給機構に装備するポンプ手段は、従来のジェット方式の場合と比較すると、潤滑油の吐出量が小さな小型のものを使用することができる。
【００１６】
また、本発明の主軸装置は、前記エアノズルを、前記軸受の取り付け位置に対して、前記潤滑油ノズルと同じ側に装備したことを特徴とする。
【００１７】
このように構成された主軸装置においては、例えば、軸を支承するために一定の離間間隔で複数列に軸受が装備されたような場合、隣接する一対の軸受列間に、エアノズルを装備することで、一つのエアノズルを２列の軸受で共用することができ、エアノズルの装備数を低減することができる。
【００１８】
また、本発明の主軸装置は、前記エアノズルの取り付け位置を、前記軸の中心軸線方向には前記潤滑油ノズルと一致させ、軸の周方向に位置がずれるように設定したことを特徴とするものである。
【００１９】
このような構成とすることで、エアノズルと軸受を近くに配置することが可能で、軸受近傍から排気口までの気流を形成することが可能となり、余分な油を効果的に排出することができる。潤滑ノズルと同じ軸方向位置に、エアノズルを配置すると主軸装置の軸方向スペースの制約を受けないため、スペースを有効利用することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る主軸装置の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る主軸装置の一実施の形態を示したものである。
この一実施の形態の主軸装置１００は、軸３と、この軸３の一端側に内輪内径面が嵌合した２個の転がり軸受５，６と、軸３の他端側に内輪内径面が嵌合した１個の転がり軸受７と、これらの各転がり軸受５，６，７の外輪外径面が嵌合したハウジング９と、内輪５ａ，６ａ，７ａと外輪５ｂ，６ｂ，７ｂとが転動体５ｃ，６ｃ，７ｃを介して相対的に回転可能となった転がり軸受５，６，７に潤滑油を供給する潤滑油供給機構１１と、軸３を回転駆動するモータ７０とを備えた工作機械用の主軸装置である。
【００２１】
軸３上に装備された以上の３個の軸受の取り付け位置を、便宜上、軸３の一端側から順に、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列と呼ぶ。
Ａ列の転がり軸受５及び、Ｂ列の転がり軸受６は、何れも、アンギュラ玉軸受で、軸３方向に沿って一定距離離間した状態で、内輪５ａ，６ａの内径部が軸３に嵌合固定されている。
軸３の他端寄りに位置したＣ列の転がり軸受７は、円筒ころ軸受である。
【００２２】
ハウジング９は、Ａ列及びＢ列の転がり軸受５，６の外輪５ｂ，６ｂの外径面が嵌合する軸受嵌合部９１ａを有した内側第１ハウジング９１と、Ｃ列の転がり軸受７の外輪７ｂの外径面が嵌合する軸受嵌合部９２ａを有した内側第２ハウジング９２と、これらの第１及び第２ハウジング９１，９２の嵌合部を有してこれらの第１及び第２ハウジング９１，９２及び軸３の外周を覆う略円筒状の外側ハウジング９３と、外側ハウジング９３の後端を覆うカバー９６とから構成される。
【００２３】
Ｂ列の転がり軸受６の内輪６ａは、軸３に嵌合した円筒状の内輪間座１４と軸３の段部３ａとによって両端が挟まれる形態となって、軸３の軸線方向への位置決めがなされている。
Ａ列の転がり軸受５の内輪５ａは、内輪間座１４と、軸３に嵌合したラビリンスリング１５によって両端が挟まれる形態となって、軸３の軸線方向への位置決めがなされている。
ラビリンスリング１５は、軸３の一端に螺合した軸受ナット１７ａの締め付けによってＡ列の転がり軸受５側に押圧固定されている。
ラビリンスリング１５は、カバー９５ａに対しわずかな隙間を有するラビリンスシールを形成し、外部から主軸内部への異物の侵入を防ぐ役割を持つ。
Ａ，Ｂ列軸受の外輪５ｂ，６ｂ及び外輪間座１６はカバー９５ａによって内側ハウジングの肩９１ｂに押圧固定されている。また、軸受５，６は内輪間座１４と外輪間座１６の幅を調整することによって、定位置予圧されている。
【００２４】
Ｃ列の転がり軸受７の内輪７ａは、軸３に嵌合した円筒状の間座２１，２２によって両端が挟まれる形態となって、軸３の軸線方向への位置決めがなされ、軸後端の軸受ナット１７ｂによって固定されている。
【００２５】
ハウジング９において、内側第１ハウジング９１及び内側第２ハウジング９２等が嵌合する外側ハウジング９３の嵌合部には、冷却油溝９７が形成され、図示しない冷却装置からの冷却油の循環によって、モータ７０，軸受５，６，７の発熱を冷却する。冷却油溝９７両側にはＯリング９８が装備され、冷却油の漏れを防いでいる。
【００２６】
潤滑油供給機構１１は、転がり軸受５，６，７に潤滑油を噴射する３本の潤滑油ノズル３１，３２，３３と、潤滑油供給用の配管４１，４２を介して各潤滑油ノズル３１，３２，３３に微量の潤滑油を供給する微量潤滑装置４５とを備えている。
本実施の形態の場合、微量潤滑装置４５は、超磁歪素子の伸縮動作でピストンを駆動する往復動型のポンプ機構によって、前述の各潤滑油ノズル３１，３２，３３に微量の潤滑油を間欠的に圧送する。
各潤滑油ノズル３１，３２，３３が噴射する潤滑油は、吐出速度が１０〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲、且つ、吐出量が１ショットあたり０．０００５〜０．０１ｍｌの範囲となるように、ポンプ機構のポンプ性能が設定されている。
【００２７】
Ａ列の転がり軸受５用の潤滑油ノズル３１とＢ列の転がり軸受６用の潤滑油ノズル３２は、これらの軸受５，６間に位置するように、内側第１ハウジング９１に取り付けられている。
また、Ｃ列の転がり軸受７用の潤滑油ノズル３３は、転がり軸受７よりも軸方向外側に位置するように、内側第２ハウジング９２に取り付けられている。
【００２８】
微量潤滑装置４５の吐出する潤滑油を各潤滑油ノズル３１，３２，３３に導く配管４１，４２は、ハウジング９を構成しているカバー９６，内側第２ハウジング９２，外側ハウジング９３，内側第１ハウジング９１等に貫通形成された配管布設孔５１，５２，５３，５４，５５，５６を挿通して、継手４７を介して、各潤滑油ノズル３１，３２，３３に接続されている。
【００２９】
更に、内側第１ハウジング９１には、潤滑油ノズル３２による潤滑油供給部位付近の軸３の外周面に圧縮空気を噴射するエアノズル６１が装備されると共に、このエアノズル６１の噴射した圧縮空気をハウジング９の外部に排出する排気口６３が貫通形成されている。
エアノズル６１には、内側第１ハウジング９１を挿通するエア通路６４を介して図示せぬ圧縮空気源が接続されている。なお、本実施の形態の場合、エアノズル６１のノズル口６１ａの内径は１ｍｍで、エアノズル６１から噴射する空気圧は約０．２ＭＰａとしている。
【００３０】
本実施の形態の場合、エアノズル６１は、Ｂ列の転がり軸受６の取り付け位置に対して、Ｂ列の転がり軸受６用の潤滑油ノズル３２と同じ側に装備している。
更に詳述すると、エアノズル６１の取り付け位置は、軸３の中心軸線方向にはＢ列の転がり軸受６用の潤滑油ノズル３２と一致させ、軸３の周方向には位置がずれるように設定している。
【００３１】
ハウジング９内は排気口６３以外は密閉された空間のため、エアノズル６１から噴射された圧縮空気は、軸３の外周面に衝突して拡散した後、排気口６３に向かって流れる気流となり、その気流がＢ列の転がり軸受６及びＡ列の転がり軸受５に残留している余分な潤滑油を排気口６３に吸引・排出する役割を果たし、転がり軸受５，６における潤滑油の滞留を防止する。
【００３２】
以上に説明した本実施の形態の主軸装置１００は、潤滑油を圧縮空気を用いずに、直接転がり軸受５，６，７に噴射する直噴式で、従来のオイルミスト方式やオイルエア方式の場合と比較して転がり軸受５，６，７に噴射される潤滑油粒が大きく、また、吐出速度も１０〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲で大きい。
そのため、転がり軸受５，６，７に噴射される潤滑油粒の慣性質量が大きく、潤滑油ノズル３１，３２，３３から噴射される潤滑油粒は、軸３の高速運転時に軸３の外周に形成されるエアカーテンを容易に貫通して、転がり軸受５，６，７の所定部位に到達することができる。
従って、軸３の高速運転時に、軸３の外周に形成されるエアカーテンによって転がり軸受５，６，７への潤滑油供給が阻害されることがなく、軸３の高速運転時にも安定した潤滑油供給によって、転がり軸受５，６，７を良好な潤滑状態に維持することができる。
【００３３】
更に、供給する潤滑油は、吐出量及び吐出速度を制限した微量又は超微量のため、従来のジェット方式の場合と比較して、潤滑油の過剰供給が起こらず、潤滑油の過剰供給に起因する転がり軸受５，６，７の温度上昇や駆動トルク損失の増大といった問題の発生を回避することができる。
【００３４】
また、ハウジング９に装備したエアノズル６１と排気口６３によって、ハウジング９内には、潤滑油ノズル３２による潤滑油の供給部位付近から排気口６３位置に向かって流れる気流が形成され、この気流が、潤滑油ノズル３１，３２によって転がり軸受５，６に噴射された潤滑油を順次排気口６３に誘導排出して、転がり軸受５，６内に滞留することを防止する。
そのため、転がり軸受５，６には、常時、潤滑油ノズル３１，３２から噴射された新鮮な潤滑油による潤滑性及び冷却性に優れた潤滑油膜を安定形成することができ、軸回転を高速化した場合にも良好な潤滑性能を維持することができる。
【００３５】
このような作用・効果を確認するため、本願発明者は、Ａ列の転がり軸受５及びＢ列の転がり軸受６の外輪の温度を、エアノズル６１によるエア供給を無しの場合と、エア供給を行った場合とで、測定した。
図２（ａ）は、エアノズル６１によるエア供給を行わずに、Ａ列及びＢ列の転がり軸受５，６の外輪温度と、ベース温度とを、回転数を所定時間毎に段階的に上昇させながら測定したものである。
また、図２（ｂ）は、エアノズル６１から０．２ＭＰａの圧力の圧縮空気の供給を行ったときの、Ａ列及びＢ列の転がり軸受５，６の外輪温度と、ベース温度とを、回転数を所定時間毎に段階的に上昇させながら測定したものである。
図２の（ａ）及び（ｂ）において、縦軸は温度、横軸は時間である。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、エアノズル６１からエア供給を行わない場合は、回転数を上げた直後に、軸受の温度が急激に上昇している。これは、軸の回転が形成する風が、回転を上げることによって強大になって、この軸の回転が形成する風の影響で、使用済みの潤滑油が再び軸受内に押し戻されて、発熱したことに起因すると考えられる。このように軸受内に押し戻された潤滑油は、軸３の回転が切り替えられてしばらくすると、徐々に排出されているため、軸受の温度は定常状態に戻る。
一方、図２（ｂ）に示すように、エアノズル６１からエア供給を行った場合は、回転上昇徳後の急激な温度上昇現象が殆ど現れず、軸受温度が常時、定常状態に保たれる。これは、エアノズル６１から噴射した圧縮空気が、排気口６３に流れる気流を形成して、その気流が使用済みの潤滑油を速やかに排気口６３に導いて、使用済み潤滑油の軸受内への押し戻しや滞留の発生を防止しているためと考えられる。
これらの図２（ａ），（ｂ）の比較で、エアノズル６１からの圧縮空気によって形成する気流の効果が十分であることが確認できた。
【００３７】
また、本実施の形態の主軸装置は、オイルミスト方式やオイルエア方式の場合と異なり、潤滑油の噴射に圧縮空気を利用しておらず、圧縮空気が転がり軸受５，６，７の転動体５ｃ，６ｃ，７ｃ等の衝突しないため、風切り音が発生せず、風切り音による騒音の発生を防止することができる。
【００３８】
本実施の形態の静粛性を確認するために、本実施の形態の主軸装置１００と、オイルエア方式で潤滑を行う従来の主軸装置とで、段階的に回転数を上げて、騒音測定をした。
図３は、その測定結果を示したものである。
なお、本実施の形態の主軸装置１００は、エアノズル６１から圧縮空気を噴射した場合（図の■の特性）と、噴射しない場合（図の△の特性）とのそれぞれについて騒音測定をした。
本実施の形態の主軸装置１００は、エアノズル６１から圧縮空気を噴射した場合も、噴射しない場合も、騒音レベルは略同一で、従来のオイルエア方式よりも２〜４ｄＢ程度、騒音レベルが低く、直噴方式の採用によって、騒音が低減できたことを確認できた。
【００３９】
また、エアノズル６１によって噴射する圧縮空気は、転がり軸受上に残留する潤滑油を排出口に誘導する気流を形成するもので、オイルミスト方式やオイルエア方式の場合のように潤滑油粒を噴射するような大きなパワーは必要ない。そのため、エアノズル６１から供給する圧縮空気の流量は前述したように、オイルミスト方式やオイルエア方式の場合と比較して僅かでよく、使用する圧縮空気源を小型化することができる。
オイルミスト方式やオイルエア方式の場合に使用する圧縮空気圧は、０．３５〜０．４５ＭＰａ程度の圧力及び１ノズルあたり１５〜２０Ｎｌ／ｍｉｎの流量が必要なのに対して、本実施の形態で使用する圧縮空気圧は０．２ＭＰａ程度、流量は１０Ｎｌ／ｍｉｎ以下で十分である。
【００４０】
更に、エアノズル６１から噴射する圧縮空気は、圧力が小さいだけでなく、凹凸のある軸受内部に対してではなく、軸３の滑らかな外周面に対して噴射されるため、エアノズル６１から噴射される圧縮空気によって風切り音が発生する心配もない。図３に示した実際の騒音測定でも、エアノズル６１から噴射した空気が、騒音に影響していないことを確認することができた。
また、エアノズル６１から噴射する圧縮空気は、流量は微小でも、ハウジング内圧をハウジング外部の外気圧より高めるため、ハウジング９内に外部の粉塵等が侵入し難くなり、粉塵等の異物の侵入による転がり軸受５，６，７の汚損を防止する効果も得ることができる。
本主軸装置を工作機械の主軸として使用した場合、ラビリンスリング１５の外径部の隙間より、切削液な切り粉が、主軸内部に侵入する虞があるが、ハウジングの内圧を高めることによってこれらを防ぎ、異物による軸受の損傷を防止することができる。
【００４１】
また、噴射供給する潤滑油が微量のため、潤滑油供給機構１１に装備するポンプ手段は、従来のジェット方式の場合と比較すると、潤滑油の吐出量が小さな小型のものを使用することができる。そして、このような潤滑油用のポンプ手段の小型化や、圧縮空気源の小型化によって、装置のコンパクト化やコスト低減を図ることができる。
【００４２】
以上をまとめると、本発明の主軸装置１００では、軸３の回転を高速化した場合にも、良好な潤滑性能の確保によって安定した軸３の回転性能を維持でき、且つ、風切り音の発生を無くして騒音の低減を図ることができる。更に、潤滑油の滞留の発生を防止して、転がり軸受５，６，７上での攪拌抵抗の増大を防止して、軸３の駆動エネルギーの節約を図ることができ、また、駆動源の小型化による装置のコンパクト化を図ることができる。また、エアノズル６１から噴射する圧縮空気がハウジング内圧を外気圧より高めるため、外部の粉塵等の異物の侵入に起因する転がり軸受５，６，７の汚損を防止する効果も得ることができる。
【００４３】
また、本実施の形態の場合は、エアノズル６１は、対応する転がり軸受６の取り付け位置に対して、その軸受用の潤滑油ノズル３２と同じ側に装備する構成のため、本実施の形態のように、隣接する一対の転がり軸受５，６間に、エアノズル６１を装備することで、一つのエアノズル６１を２列の転がり軸受５，６で共用することができ、エアノズル６１の装備数の低減によって、装置構成の単純化や、コスト低減を図ることができる。
また、主軸装置内部には回転中、元来、気流の流れがあり、主軸の左右端の軸受には余分な油が滞留しずらい。これは、図２（ａ）においても、Ａ列の温度上昇がＢ列に比べて低いことからもわかる。エアノズル６１をＢ列の近くに配置することで、特に排出の悪いＢ列部分の余分な潤滑油を効果的に排出することができるため、エアノズル１本でも十分な効果を得ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態の主軸装置１００は、エアノズル６１の取り付け位置を、軸３の中心軸線方向には対応する潤滑油ノズル３２と一致させ、軸３の周方向に位置がずれるように設定している。
このような構成とすることで、エアノズルと軸受を近くに配置することが可能で、軸受近傍から排気口６３までの気流を形成することが可能となり、余分な油を効果的に排出することができる。潤滑ノズルと同じ軸方向位置に、エアノズルを配置すると主軸装置の軸方向スペースの制約を受けないため、スペースを有効利用することが可能である。例えば、軸受５ａの図示左側、５ｂの右側、５ｃの左側にエアノズルを設置するスペースを設けるためには、主軸装置全体の長さを長くしなければならない。
【００４５】
なお、本発明の主軸装置１００は、前述した実施の形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した微量潤滑装置４５は、前述した超磁歪素子の往復動によって微量の潤滑油を吐出する構成に限らない。例えば、微量潤滑装置４５自体を、潤滑油を所定の圧力で連続吐出する適宜ポンプと、ポンプの吐出口に接続されてポンプからの潤滑油の吐出量や吐出速度を制御する切替弁とを備えた構成として、ポンプには、電動モータ等を駆動源とした公知のポンプを採用することも可能である。
また、ハウジング９の具体的な構造も、前述の実施の形態の構造に限らない。
【００４６】
また、上記の実施の形態では、エアノズルは、潤滑油ノズル３２に対応して１箇所にのみ設けたが、要は、使用済みの潤滑油を、気流によって速やかに排気口６３に導ければよく、潤滑油ノズル３１や潤滑油ノズル３３に対しても、それぞれ個別にエアノズルを装備するようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に記載した本発明の主軸装置によれば、軸の高速運転時に、軸の外周に形成されるエアカーテンによって軸受への潤滑油供給が阻害されることがなく、軸の高速運転時にも安定した潤滑油供給によって、軸受を良好な潤滑状態に維持することができる。
また、風切り音による騒音の発生を防止することができると同時に、潤滑油の過剰供給に起因する軸受の温度上昇や駆動トルク損失の増大といった問題の発生を回避することができる。
また、軸受には、常時、潤滑油ノズルから噴射された新鮮な潤滑油による潤滑性及び冷却性に優れた潤滑油膜を安定形成することができ、軸回転を高速化した場合にも良好な潤滑性能を維持することができる。
【００４８】
また、エアノズルから供給する圧縮空気の流量は、オイルミスト方式やオイルエア方式の場合と比較して僅かでよく、使用する圧縮空気源を小型化することができる。
更に、エアノズルから噴射する圧縮空気は、流量は微小でも、ハウジング内圧を主軸装備外部の外気圧より高めるため、ハウジング内に外部の粉塵等が侵入し難くなり、粉塵等の異物の侵入による軸受の汚損を防止する効果も得ることができる。
また、噴射供給する潤滑油が微量のため、潤滑油供給機構に装備するポンプ手段は、従来のジェット方式の場合と比較すると、潤滑油の吐出量が小さな小型のものを使用することができる。そして、このような潤滑油用のポンプ手段の小型化や、圧縮空気源の小型化によって、装置のコンパクト化やコスト低減を図ることができる。
【００４９】
以上をまとめると、本発明の主軸装置では、軸の回転を高速化した場合にも、良好な潤滑性能の確保によって安定した軸の回転性能を維持でき、かつ、風切り音の発生を無くして騒音の低減を図ることができる。更に、潤滑油の滞留や過剰供給の発生を防止することによって軸受上での攪拌抵抗の増大を防止して、軸の駆動エネルギーの節約を図ることができ、また、駆動源の小型化による装置のコンパクト化を図ることができる。また、エアノズルから噴射する圧縮空気がハウジング内圧を外気圧より高めるため、外部の粉塵等の異物の侵入に起因する軸受の汚損を防止する効果も得ることができる。
【００５０】
また、本発明の主軸装置によれば、例えば、隣接する一対の軸受列間に、エアノズルを装備することで、一つのエアノズルを２列の軸受で共用することができ、エアノズルの装備数の低減によって、装置構成の単純化や、コスト低減を図ることができる。
【００５１】
また、本発明の主軸装置によれば、エアノズルの取り付け位置を、軸の中心軸線方向には潤滑油ノズルと一致させ、軸の周方向に位置がずれるように設定することで、軸方向のスペース制約を受けることなく、軸受近傍にエアノズルを配置することができるので、効果的に余分な油を排出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る主軸装置の一実施の形態の縦断面図である。
【図２】図１に示した主軸装置の転がり軸受の動作温度特性図で、（ａ）はエア噴射を行わない場合の転がり軸受の動作温度特性図、（ｂ）はエア噴射を行った場合の転がり軸受の動作温度特性図である。
【図３】図１に示した主軸装置において、エア噴射を行った場合と行わない場合とのそれぞれの騒音特性図と、従来の主軸装置における騒音特性図である。
【符号の説明】
３ 軸
５，６，７ 軸受
９ ハウジング
１１ 潤滑油供給機構
３１，３２，３３ 潤滑油ノズル
４１，４２ 配管
４５ 微量潤滑装置
６１ エアノズル
６３ 排気口
６４ エア通路
９１ 内側第１ハウジング
９２ 内側第２ハウジング
９３ 外側ハウジング

Claims (1)

1. 軸と、この軸に内輪内径面が嵌合した軸受と、前記軸受の外輪外径面が嵌合したハウジングと、前記内輪と前記外輪とが転動体を介して相対的に回転可能となった前記軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給機構とを備える主軸装置において、
   前記潤滑油供給機構は、前記軸受に潤滑油を噴射する潤滑油ノズルと、前記潤滑油ノズルに微量の潤滑油を供給する微量潤滑装置とを備えて、前記軸受に、吐出速度が１０〜１００ｍ／ｓｅｃの範囲、且つ、吐出量が１ショットあたり０．０００５〜０．０１ｍｌの範囲となる微量の潤滑油を前記潤滑油ノズルから間欠的に噴射供給し、
   更に、前記ハウジングには、前記軸の外周面に圧縮空気を噴射するエアノズルと、このエアノズルの噴射した圧縮空気をハウジング外部に排出する排気口とを備えることにより、ハウジング内部に、軸受内部を通過せず、前記エアノズルから噴射されて前記排気口に排出される気流を形成し、前記気流によって潤滑油を前記排気口に誘導することにより、前記潤滑油の滞留を防止することを特徴とする主軸装置。

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