JP5107773B2

JP5107773B2 - 軸受潤滑装置

Info

Publication number: JP5107773B2
Application number: JP2008087637A
Authority: JP
Inventors: 知治安藤; 孝志則久
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009243490A

Description

本発明は、工作機械の主軸等を軸支する軸受に潤滑油を供給するための軸受潤滑装置に関するものである。

工作機械の主軸を軸支する軸受に潤滑油を供給するための軸受潤滑装置としては、特許文献１に開示のものが知られている。これは、ハウジングの上方に、導入口から軸受へ導く潤滑油の通路を形成する一方、ハウジングの下方に、軸受を通過した潤滑油を排出する排出口を設けて、軸受に供給された潤滑油を排出口から吸引装置により吸引して強制的に排出させる構造となっている。なお、ハウジングから完全に排出されずに流下した潤滑廃油は、ハウジング最下位置のオイルポケットに溜められ、同じく吸引装置により強制的に排出される。
また、特許文献２にも同様に、ハウジングの上方から供給孔を介して主軸の軸受に供給された潤滑油及びエアを、排出孔を介してハウジング下方から吸引ポンプによって強制的に排出する構造が記載されている。特に当該構造では、潤滑油とエアとを排出するに際し、吸引ポンプの故障や排出用パイプの目詰まりが生じた場合、排出用パイプに設けた安全弁によって潤滑油とエアとを外部へ放出させるようにしている。
さらに、特許文献３には、軸受の内輪の内周面から外周面へ半径方向に貫通する通孔を形成し、潤滑油を回転軸の軸心から通孔を介して内輪の外周面と保持器の内周面との感激に供給する主軸装置が開示されている。

実開昭６４−４２８４１号公報実開平１−１７５１４７号公報特開平１１−１６６５４８号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２の技術では、潤滑油の排出経路が長くなって複雑化し、且つ、吸引能力の高いポンプを用いる必要があるため装置が高価になるという問題がある。また、吸引能力の高いポンプを用いても潤滑廃油が排出経路中に滞留しやすいという問題もある。さらに、廃油吸引部と軸受との距離が離れているため、吸引によって軸受内部の潤滑油量を調整することが困難であるという問題もある。
一方、特許文献３の技術によれば、軸受内部へ潤滑油を直接供給することが可能ではあるが、供給のみを行うため、やはり軸受内部における潤滑油量の調整は困難となっている。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、軸受に供給された潤滑油の確実な排出を安価な構成で実現するとともに、軸受内部の潤滑油量を適切に調整可能な軸受軸受潤滑装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、リング状の保持器で周方向の間隔を一定に保持された複数の転動体を内輪と外輪との間に挟持させた転がり軸受に設けられ、前記転がり軸受内に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記転がり軸受内から潤滑油を吸引する潤滑油吸引手段とを備えた軸受潤滑装置であって、前記転がり軸受の内輪又は外輪に、当該内輪又は外輪の対向面側に設けられた前記保持器を案内する案内面内で、且つ、前記保持器よりも軸方向で外側となる位置に開口して半径方向へ貫通する吸引孔を少なくとも１つ形成し、前記吸引孔に前記潤滑油吸引手段を接続して、前記吸引孔を介して前記案内面と前記保持器との間の潤滑油の吸引を行うとともに、前記保持器の前記案内面と対向する側の端部を面取りして第１面取り部を形成し、潤滑油を効率良く排出するために前記第１面取り部と前記案内面との間に潤滑油を停留させるようにしたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記吸引孔の前記案内面側の開口縁を面取りして前記開口側へ拡開するテーパ部を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、転がり軸受の内輪又は外輪に、当該内輪又は外輪の対向面側に設けられた保持器を案内する案内面内に開口して半径方向へ貫通する吸引孔を少なくとも１つ形成し、吸引孔に前記潤滑油吸引手段を接続して、吸引孔を介して案内面と保持器との間の潤滑油の吸引を行うようにしている。したがって、保持器と案内面との間に溜まっている潤滑油を直接吸引することができるため、廃油を確実に回収処理することができるし、転がり軸受内の潤滑油量を適切に調整することができ、転がり軸受の潤滑状態を常に最適な状態に維持することができる。さらに、潤滑油を内輪又は外輪から直接吸引するため、高い吸引能力を有する吸引ポンプ等が必要でなく、装置を安価に構成することができる。
また、吸引孔の開口位置を、請求項１に記載の発明では保持器よりも軸方向で外側となる位置としているため、転動体が転動する際に保持器と吸引孔の開口縁とが接触しない。したがって、保持器と吸引孔との接触により生じる摩耗粉の発生を防止することができ、ひいては吸引孔の目詰まりの発生を防止することができる。
さらに、保持器の案内面と対向する側の端部を面取りして第１面取り部を形成し、当該第１面取り部と案内面との間に潤滑油を停留させるようにしている。したがって、請求項２に記載の発明によれば、吸引孔を介して潤滑油を吸引する際、当該吸引孔の開口近傍に多くの潤滑油が停留した状態となっているため、潤滑油を効率良く吸引し排出することができる。
加えて、請求項２に記載の発明では、吸引孔の案内面側の開口縁を面取りして開口側へ拡開するテーパ部を形成している。したがって、吸引孔の開設時に生じたバリ等を確実に除去することができ、摩耗粉の発生を一層防止することができる。

以下、本発明の一実施形態となる軸受潤滑装置について、図面にもとづき詳細に説明する。

図１は、軸受潤滑装置及び当該軸受潤滑装置が設けられた転がり軸受１の軸方向への断面を示した説明図である。また、図２は、転がり軸受１の軸方向と直交する方向での断面を示した説明図であり、図３は、転がり軸受１を拡大して示した説明図である。
転がり軸受１は、工作機械に設けられる主軸装置のハウジング２内で、主軸３を軸支するものであって、同心に配設される内輪４及び外輪５と、内外輪４、５間に挟持される複数の転動体としてのボール６、６・・と、当該ボール６、６・・を周方向に保持しボール６同士の相対位置を位置決めするリング状の保持器７とを備えてなる。

保持器７は、ボール６を保持するための複数の保持孔８を有しており、各保持孔８は、軸方向への長さがボール６の直径よりも若干長い長円状とされている。したがって、主軸３の回転に伴ってボール６、６・・が転動する際、保持器７は、軸方向（前後方向）へ揺動しながらボール６、６・・と共に回転することになる。また、保持器７の外輪５と対向する側の前後端縁、及び保持孔８の外輪５と対向する側の開口縁には、面取り部９ａ、９ｂを設けている。尚、本実施例では、保持器７の内輪４と対向する側の前後端縁、及び保持孔８の内輪４と対向する側の開口縁にも面取りを施している。

また、外輪５の内周面側には、ボール６、６・・が転動する転動面と、上記保持器７を案内する案内面１０とが形成されている。さらに、外輪５には、外周面から内周面にわたって径方向へ貫通形成された吸引孔１１ａが、周方向に９０°間隔で４組設けられている。吸引孔１１ａは、案内面１０内において保持器７の前方で且つ保持器７の揺動範囲外となる位置に開口するように形成されている。したがって、吸引孔１１ａは面取り部９ａに近接して開口している。加えて、吸引孔１１ａの開口縁にも面取りが施されており、当該開口縁は開口側へ向かって拡開するテーパ部１２ａとなっている。

さらに、ハウジング２には、貫通孔１３、１３・・が径方向へ貫通形成されており、吸引孔１１ａと連通されている。また、各貫通孔１３にはビニールチューブ１４の一端が接続され、当該ビニールチューブ１４の他端は、フィルタ１５を介して吸引ポンプ１６に接続される。そして、吸引ポンプ１６の動作により、外輪５の案内面１０と保持器７との間に溜まっている潤滑油を吸引して排出タンク１７へ回収可能としている。すなわち、貫通孔１３、ビニールチューブ１４、及び吸引ポンプ１６が本発明の潤滑油吸引手段となる。

一方、ハウジング２内で転がり軸受１を位置決め等するために転がり軸受１に隣接して設置されたカラー１８には、内輪４と外輪５との間へ潤滑油を供給するための供給孔１９が貫通形成されている。また、ハウジング２には、供給孔１９と連通する貫通孔２０も径方向へ貫通形成されており、当該貫通孔２０にはビニールチューブ２１の一端が接続されている。そして、ビニールチューブ２１の他端が供給ポンプ２２に接続されており、該供給ポンプ２２の動作により、供給タンク２３内の潤滑油を、供給孔１９を介して内輪４と外輪５との間へ供給可能としている。すなわち、貫通孔２０、ビニールチューブ２１、供給ポンプ２２、及び供給タンク２３が本発明の潤滑油供給手段となる。

尚、２４は吸引ポンプ制御部、２５は供給ポンプ制御部であって、吸引ポンプ１６及び供給ポンプ２２の動作は、夫々吸引ポンプ制御部２４又は供給ポンプ制御部２５を介してＮＣ装置２６により制御される。また、ＮＣ装置２６には、モータ制御部２７を介して、主軸３を回転させるモータ２８が接続されている。さらに、モータ制御部２７には、回転検出部２９を介して、主軸３の回転数を検出する回転検出器３０が接続されている。加えて、ＮＣ装置２６には、吸引ポンプ１６の作動回数（トータル回数）をカウントするためのカウンタ（図示せず）が内蔵されており、吸引ポンプ１６の作動回数が所定の規定回数に到達すると、吸引ポンプ１６の交換を促す。

ここで、主軸の回転数と潤滑油の排出量（実測値）との関係について説明すると、図４に示すように、潤滑油の排出量は主軸の回転数によって大きく異なっており、図４に示すケースでは、１０００ｍｉｎ^−１の回転数で最も排出量が多くなっている。また、排出量が多い１０００ｍｉｎ^−１付近において保持器７から潤滑油を吸引する場合と吸引しない場合とで回転トルクの変化を比較すると、図５に示す如く、潤滑に寄与しない潤滑油を排出することによって攪拌抵抗が少なくなり、回転トルクが低下することになる。

以上の如く構成された軸受潤滑装置における潤滑油の供給／吸引制御について、図６をもとに説明する。図６は、潤滑油の供給／吸引制御を示したフローチャート図である。
まず、転がり軸受１から潤滑油を吸引するにあたっては、図４に示す如く、潤滑油の排出量は主軸３の回転数に大きく影響をうけることから、予め実験によって主軸３の回転数と潤滑油の排出量との関係を調査して、潤滑油の吸引を行いたい回転数Ｎ_ＩＮを決定しておく。
そして、主軸３の運転開始に伴い、予め決定された吸引を行う回転数Ｎ_ＩＮをＮＣ装置２６にセットする（Ｓ１）。続いて、供給ポンプ２２を作動させ、ビニールチューブ２１及び供給孔１９を介して潤滑油を規定の間隔で間欠的に内輪４と外輪５との間へ供給する（Ｓ２）。このようにして供給された潤滑油は、保持器７と外輪５の内周面との隙間、特に面取り部９ａ、９ｂと外輪５の内周面との隙間に多く貯留されることになる。

次に、回転検出器３０を介して主軸３の回転数Ｎを取得し（Ｓ３）、主軸３が運転中であるか否か（回転数Ｎが０であるか否か）を判断する（Ｓ４）。ここで、主軸３の運転が停止している（Ｓ４における判断の結果、ＮＯである）場合、吸引ポンプ１６及び供給ポンプ２２を夫々停止し（Ｓ６）、制御を終了する。
一方、主軸３が運転中である（Ｓ４における判断の結果、ＹＥＳである）場合には、主軸３の回転数Ｎが吸引を行う回転数Ｎ_ＩＮであるか否かを判断する（Ｓ５）。ここで、吸引を行う回転数Ｎ_ＩＮである（Ｓ５における判断の結果、ＹＥＳである）と、吸引ポンプ１６を作動させ（Ｓ８）、転がり軸受１内で特に面取り部９ａ、９ｂと外輪５の内周面との隙間に貯留されている潤滑油を、吸引孔１１ａからビニールチューブ１４を介して排出タンク１７へ回収する。そして、カウンタを１加算した（Ｓ９）後、Ｓ３へ移行する。一方、吸引を行う回転数Ｎ_ＩＮでない（Ｓ５における判断の結果、ＮＯである）場合、吸引ポンプ１６を作動させずに停止として（Ｓ７）、Ｓ３へ移行する。

上述したような軸受潤滑装置によれば、転がり軸受１の外輪５に、保持器７の案内面１０内に開口して半径方向へ貫通する吸引孔１１ａを複数組設け、吸引孔１１ａに潤滑油排出手段を接続し、吸引孔１１ａを介して転がり軸受１内に溜まっている潤滑油を転がり軸受１外へ排出可能としている。したがって、保持器７と案内面１０との間に溜まっている潤滑油を直接吸引することができるため、廃油を確実に回収処理することができるし、転がり軸受１内の潤滑油量を適切に調整することができ、転がり軸受１の潤滑状態を常に最適な状態に維持することができる。さらに、潤滑油を外輪５から直接吸引するため、高い吸引能力を有する吸引ポンプ等が必要でなく、装置を安価に構成することができる。たとえば、エア式の吸引装置を用いると、吸引装置と２ｋＷ以上の能力を持つエアコンプレッサとが必要となるが、本実施形態の軸受潤滑装置では、４Ｗ程度の小型ポンプを用いて構成することができる。

また、吸引孔１１ａを、保持器７の前方で、保持器７の揺動範囲外となる位置に開口するよう形成しているため、主軸３の回転時に保持器７と吸引孔１１ａの開口縁とが接触しない。したがって、保持器７と吸引孔１１ａとの接触により生じる摩耗粉の発生を防止することができ、ひいては吸引孔１１ａの目詰まりの発生を防止することができる。
さらに、吸引孔１１ａの開口縁を面取りし、テーパ部１２ａとしているため、吸引孔１１ａの開設時に生じたバリ等を確実に除去することができ、摩耗粉の発生を一層防止することができる。
加えて、保持器７の外輪５と対向する側の前後端縁、及び保持孔８の外輪５と対向する側の開口縁に、面取り部９ａを設けているため、当該面取り部９ａと外輪５の内周面との隙間に多くの潤滑油を貯留させることができる。したがって、保持器７に隣接して開口する吸引孔１１ａから潤滑油を排出するにあたり、潤滑油を効率良く排出することができる。

なお、本発明の軸受潤滑装置に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、転がり軸受、吸引孔、供給孔、潤滑油吸引手段、及び潤滑油供給手段等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

たとえば、上記実施形態では、吸引孔１１ａを外輪５にのみ設けているが、内輪４に設けてもよいし、両方に設けてもよい。よって、吸引孔や供給孔、ビニールチューブ等の数も適宜変更可能である。勿論、ビニールチューブに限らず、ハウジング２内に形成される流路を吸引孔１１ａに接続してもよいが、ビニールチューブであれば、転がり軸受１内に潤滑油を確実に供給できるとともに、排出経路内に廃油を停留させずに確実に回収できる利点がある。
さらにまた、転がり軸受１の転動体として、上記実施形態ではボール６を用いているが、ローラ等であっても適用可能である。
加えて、潤滑油の供給／吸引の制御は、主軸３の回転数によるものに限らない。たとえば、外輪５の外周面に転がり軸受１の振動状態を検出する加速度センサを設け、加速度センサで検出された加速度を予め設定された加速度閾値と比較して潤滑状態を判定し（潤滑状態判定手段）、その判定に基づいて供給する潤滑油量又は吸引する潤滑油量を変更するようにしてもよい。この場合も潤滑状態の判定に基づいて潤滑油の調整がより適切に行える。

転がり軸受の軸方向への断面を示した説明図である。転がり軸受の軸方向と直交する方向での断面を示した説明図である。転がり軸受を拡大して示した説明図である。主軸の回転数と潤滑油の排出量との関係を示すグラフである。主軸の回転数と回転トルクとの関係を示すグラフである。潤滑油の供給／吸引制御を示したフローチャート図である。

符号の説明

１・・転がり軸受、２・・ハウジング、３・・主軸、４・・内輪、５・・外輪、６・・ボール、７・・保持器、８・・保持孔、９ａ、９ｂ・・面取り部、１０・・案内面、１１ａ・・吸引孔、１２ａ・・テーパ部、１３、２０・・貫通孔、１４、２１・・ビニールチューブ、１６・・吸引ポンプ、１７・・排出タンク、１９・・供給孔、２２・・供給ポンプ、２３・・供給タンク、２６・・ＮＣ装置。

Claims

リング状の保持器で周方向の間隔を一定に保持された複数の転動体を内輪と外輪との間に挟持させた転がり軸受に設けられ、前記転がり軸受内に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記転がり軸受内から潤滑油を吸引する潤滑油吸引手段とを備えた軸受潤滑装置であって、
前記転がり軸受の内輪又は外輪に、当該内輪又は外輪の対向面側に設けられた前記保持器を案内する案内面内で、且つ、前記保持器よりも軸方向で外側となる位置に開口して半径方向へ貫通する吸引孔を少なくとも１つ形成し、前記吸引孔に前記潤滑油吸引手段を接続して、前記吸引孔を介して前記案内面と前記保持器との間の潤滑油の吸引を行うとともに、
前記保持器の前記案内面と対向する側の端部を面取りして第１面取り部を形成し、潤滑油を効率良く排出するために前記第１面取り部と前記案内面との間に潤滑油を停留させるようにしたことを特徴とする軸受潤滑装置。
前記吸引孔の前記案内面側の開口縁を面取りして前記開口側へ拡開するテーパ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の軸受潤滑装置。