JP5581826B2

JP5581826B2 - 主軸潤滑装置

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Publication number: JP5581826B2
Application number: JP2010130838A
Authority: JP
Inventors: 猛野口; 俊明池田
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: JP2011255443A

Description

本発明は、高速回転する主軸の潤滑装置に関し、特に外輪に挟持された間座を用いた潤滑装置に関する。

従来、回転主軸を軸支する軸受の潤滑にあっては、軸受のボールやころ等の転動体、内輪や外輪の転動面に液状の潤滑油を滴下したり、ノズルにより潤滑油を噴流させたり、オイルミストを噴出させている。回転主軸の回転数が高速になるに従い、主軸装置内での潤滑油やミストの滞留による発熱や冷却能力不足が生じる。そこで、供給する潤滑油やミストの供給量より、排出量が重要になる。引用文献１においては、軸受外輪間に設けた外輪間座の内周を偏心させ、肉厚部と薄肉部を形成する。肉厚部に潤滑油を供給するノズルを設け、薄肉部を下側にして排出口を設ける。また、下部に行くに従い軸（又は内輪側間座）の外周と外輪間座との間の空間が半月状に大きくする。これにより、潤滑油を下部に導き、排出口より外部に排出させている。

また、特許文献２のものでは、主軸装置の上部にノズルを設け、軸受側面の空間を大きくするとともに、スパイラル状の溝を設け、さらにポンプで吸引している。高速回転すると、役目を終え、遠心力によって飛び散った油は、スパイラル状の溝に押しつけられ。回転方向に高速で流動しながら、スパイラル状の溝に沿って、その終端部に至り、流出方向を変えることなく排出口に直接流入しポンプにより排出させている。

また、特許文献３のものは、軸受潤滑の役目を終えたミストを、外輪間座に設けられた半径方向溝と、この溝に連通する軸方向溝と、排出口に連通する環状流路（外周溝）とに順次通過させて供給ミストを排出するようにしている。また、特許文献３の図４には、特許文献１及び２の断面図と同様なものが記載されている。

実公昭４６−２１８４１号公報特公昭５２−４３９７２号公報特開２００３−１８１７４４号公報

しかし、高速化に伴い、潤滑油では流体摩擦が大きくなるので、ミスト潤滑等が用いられている。しかし、この場合は、引用文献１や２のものでは、満足いくものではなかった。また、引用文献２のものでは、排出用のポンプを必要とするという問題があった。また、引用文献３のものにあっては、間座に設ける溝の形状が複雑であり、寸法の制約があるという問題があった。また、１個の軸受に１個の間座が必要であり、間座を挟んで複列にされた２個の軸受間にもそれぞれ取り付けるという問題があった。さらに、溝を通過しやすいオイルミストの場合は有効であるが、オイルジェットのような液体の場合は、必ずしも排出し易いとはいえない。本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、簡単な構造で、オイルジェットやオイルミスト等の潤滑剤を効率よく排出する主軸潤滑装置を提供することである。

本発明においては、回転主軸と、前記回転主軸を軸支する軸受と、前記軸受の外輪に当接する間座と、を備え、前記間座は前記回転主軸方向に垂下する突起部と、前記突起部の周方向両側に形成され内周が前記軸受の外輪の内径面より大きくかつ前記軸受の外輪の外周面より小さくされた貫通穴と、前記突起部の軸方向面に開口し遊星ローラに潤滑剤を供給するノズルと、を有し、前記突起部の周方向面と前記貫通穴内周面とは、円弧面で接続され、前記突起部の先端と前記回転主軸の外周面とは近接しており、前記回転主軸の回転方向の流体の流れが前記突起部で抵抗を受けるようにされており、前記突起部の軸対称位置に排出口が設けられている主軸潤滑装置であり、前記主軸潤滑装置は遊星ローラ式増速又は減速装置であって、前記間座は前記軸受の外輪と前記遊星ローラ部の外輪とに挟持されている主軸潤滑装置を提供することにより、前述した課題を解決した。

即ち、外輪間座の内側空間を大きくし、排出口までの抵抗を減じる。特に本発明においては、外側間座の貫通穴内周側に円弧面で接続された回転主軸方向に垂下する突起部を設けたので、遠心力によって間座貫通穴の内周に沿って回転する、あるいは回転しようとする潤滑油やミスト等は円弧面及び突起部により抵抗を受け（進路を邪魔され）回転主軸方向へ方向転換され、下部排出口方向へ落下しやすくなる。また、周方向の流れが遮断されるので、撹拌され、滞留が減じる。

これにより、突起部のノズルより噴射された潤滑剤は、転動体及び転動面供給され、潤滑を完了した潤滑剤は貫通穴内壁に沿って移動し、突起部へ衝突して、排出口方向へ落下し、排出口から排出される。排出されなかった潤滑剤は再び貫通穴内壁に沿って移動するが再び突起部によって下方に方向転換され、また、滞留がなくなるので、熱いまま残ることが減少する。また、突起部はノズルで冷却されているので、突起部に衝突する又は方向転換する潤滑剤も冷却される。

なお、前述した特許文献の各図においても、軸断面で見て、主軸の外周空間の一部にノズルが突出するように配置されているが、軸直角断面での図面はない。そして、このノズルが本発明のように、回転方向の潤滑剤に抵抗を与えたり、または、主軸方向に方向転換させたりするような機能は記載されておらず、また、示唆もされていない。

また、請求項２に記載の発明においては、前記主軸潤滑装置の使用時において、前記間座の突起部が上側となるようにされ、前記排出口が下側に設けられている主軸潤滑装置とした。

かかる、間座は、必ずしも複列軸受に限らず、潤滑すべき転動体を有する遊星ローラにも適用が可能である。そこで、前記主軸潤滑装置は遊星ローラ式増速又は減速装置であって、前記間座は前記軸受の外輪と前記遊星ローラ部の外輪とに挟持されている主軸潤滑装置とした。

本発明においては、間座に回転主軸方向に垂下する突起部と、突起部の周方向両側に円弧面を介して形成された貫通穴と、突起部に設けられたノズルと、突起部の軸対称位置に設けられた排出口と、を備えて、回転主軸の回転方向の流体の流れを突起部で抵抗を与え、潤滑剤の流れ方向を周方向から軸方向に方向転換させるようにし、排出し易くしたので、構造が簡単で、冷却効率の高い主軸潤滑装置を提供するものとなった。なお、使用にあたって排出口を下方にすれば、ポンプ等も不要である（請求項２）。

また、ノズル及び突起部を有する間座を軸受の外輪と遊星ローラ部の外輪との間に挟持するようにしたので、軸受及び遊星ローラの両部部分を構造の簡単な間座で潤滑剤の供給と排出を可能とし、遊星ローラ増速機又は減速機の高速回転での発熱を低減するものとなった。

本発明の実施の形態を示す主軸潤滑装置の縦断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明の他の実施の形態を示す主軸潤滑装置の縦断面図である。図３のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す主軸潤滑装置の主軸に沿った縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１，２に示すように、主軸潤滑装置１は、本体２を貫通する主軸３を第一軸受４、第二軸受５、第三軸受６によりボール７を介して回転自在に軸支されている。主軸３は、図でみて左側より、小径の入力軸部３ａ、入力軸部より大径の大径部３ｂ、右側の小径の出力軸部３ｃ、出力軸端部３ｄからなる。入力軸部３ａには、第一軸受内輪４ａと第二軸受内輪５ａが内輪間座２１を挟んで挟持され、第二軸受内輪５ａが大径部３ｂの左肩部３ｅと当接している。大径部の右肩部３ｆに当接するように第三軸受内輪６ａが出力軸部３ｃに外嵌されている。

第一軸受外輪４ｂ、突起部付外輪間座１１と、第二軸受外輪５ｂ、外輪間座２２と、第三軸受外輪６ｂとが、順に本体軸受穴２ｃに内嵌され、本体２の内側両肩２ａ，２ｂ間で挟持されている。第一軸受と第二軸受との間の突起部付外輪間座１１の軸方向長さ（幅）より、第二軸受と第三軸受との間の外輪間座２２の軸方向長さが長くされ、第二軸受と第三軸受とで主として主軸３の曲げモーメントを軸支し、第一軸受と第二軸受とで、径方向の振れを軸支する。

第一軸受４の入力軸端３ｇ側の本体２には軸周りに環状の第一流路３１が設けられており、連通穴３３を通って、本体軸方向に開けられた排出路３５から図示しない潤滑剤回収装置に接続されている。逆に、第三軸受６の出力軸端部３ｄ側の本体２の軸周りに環状の第二流路３２が設けられており、連通穴３４を通って排出路３５に連通されている。

外輪間座２２は、円筒状であり、外周は本体軸受穴２ｃとほぼ同径であり、内周は大径部３ｂの外周とは１〜５ｍｍ程度の隙間２３を有している。外輪と当接する端面２２ａ，２２ｂは内径が外輪５ｂ，６ｂの内径より大きくされ段部２２ｃ，２２ｄを形成し、軸受端面とは１〜５ｍｍ程度の隙間２４を有している。段部２２ｃ，２２ｄに開口する第二ノズル２６、第三ノズル２７が設けられている。第二、第三ノズルはそれぞれ供給路２８ｂ，２８ｃに接続され、図示しない潤滑剤供給装置に接続され、潤滑剤を噴射可能にされている。かかる構成は従来と同様である。

本発明の実施の形態においては、第一軸受外輪４ｂと第二軸受外輪５ｂとの間に突起部付外輪間座１１が挟持されている。突起部付外輪間座１１は回転主軸方向に垂下する突起部１２と、突起部の周方向両側に形成され内周が軸受の外輪４ｂ，５ｂの内径面より大きくかつ外輪の外周面より小さくされた貫通穴１３が設けられている。突起部１２の軸方向長さ（幅）は、間座長さより、数ｍｍ狭くされ、軸受端面とは１〜５ｍｍ程度の隙間１４を有している。突起部１２の軸芯方向先端は、回転主軸３の外周面（内輪間座２１の外周面を含む）と１〜５ｍｍ程度の隙間２５で近接している。

図２に示すように、突起部１２の周方向面１７，１７と貫通穴内周面１３ａとは、円弧面１８，１８で接続されている。突起部の第一軸受方向に開口して、第一軸受４の転動体７に潤滑剤を供給するノズル１５が形成されている。ノズル１５は供給路２８ａに接続され、図示しない潤滑剤供給装置に接続され、潤滑剤を噴射可能にされている。貫通穴１３の下端には排出口１９が設けられ、排出路３５に連通している。

かかる本発明の実施の形態について作動を説明する。図示しない潤滑油供給装置から、潤滑剤が供給路２８ａ，２８ｂ，２８ｃから供給され、ノズル１５、第二ノズル２６、第三ノズル２７からオイルジェット又はオイルミストとして噴出される。第三ノズルから供給される潤滑剤は第三軸受６を潤滑して、第二流路３２、連通穴３４、排出路３５を経由して排出される。第二ノズル２６からの潤滑剤は第二軸受５を潤滑して、貫通穴１３を通り、排出口１９、排出路３５を経由して排出される。ノズル１５からの潤滑剤は第一軸受４を潤滑して、第一流路３１、連通穴３３、排出路３５を経由して排出される。

主軸の両側端の軸受は比較的温度上昇が低く従来と同様であるが、間座幅が狭い第一、第二軸受間は発熱が大きい又は放熱が小さいため、熱がこもりやすく温度上昇しやすい。本実施の形態においては、特にこの部分の間座形状に突起部１２を設けた。これにより、潤滑を終了した潤滑油が貫通穴１３内で軸周りに連れ回ろうとしても、その流れを突起部１２で阻止され、また、円弧面１８で軸中心側に曲げられ排出口１９から排出し易くなる。あるいは、撹拌され、油の外部との循環を促進し、温度上昇を防ぐものとなる。

次に本発明の他の実施の形態について説明する。図３は本発明の他の実施の形態を示す主軸潤滑装置の縦断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図である。図３，４に示すように、本発明潤滑装置を遊星ローラ式増減速機に適用したものである。なお、前述したと同様な構成については同符号を付すようにしている。遊星ローラ減（増）速機５１は、図で見て左側の本体２に軸支された入力軸（出力軸）である主軸５３が第五軸受５５と第一軸受４とに軸支されている。主軸５３の先端の段部５３ａ、軸周りに等間隔にされた複数個の遊星ローラ（転動体）６０、本体２の軸穴２ｄに内嵌する外輪６１を環状に配置し、遊星ローラ６０を段部５３ａ外周と外輪６１の内周間で圧接転動するようにされている。

入力軸（出力軸）５３に続いて同芯に出力軸（入力軸）６２が第六軸受５６と第七軸受５７とに軸支されている。出力軸６２の遊星ローラ支持部６２ａに遊星ローラ６０が自転可能に取り付けられ、遊星ローラの公転が出力軸６２に回転として出力される。これにより、入力軸（出力軸）を太陽軸とした遊星ローラ式減（増）速機５１が得られる。かかる遊星ローラ減（増）速機５１の潤滑部分について説明する。

図３，４に示すように、第一軸受外輪４ｂと外輪６１との間に突起部付外輪間座１１′が挟持されている。突起部付外輪間座１１′は回転主軸方向に垂下する突起部１２′が設けられている。突起部の第一軸受側周方向両側に形成され内周が軸受４の外輪４ｂの内径面より大きくかつ軸受４の外輪の外周面より小さくされた貫通穴１３が設けられている。突起部１２′の軸方向長さ（幅）は、間座長さより、数ｍｍ狭くされ、軸受端面とは１〜５ｍｍ程度の隙間１４を有している。また、遊星ローラ端面とは、環状流路３１′を形成する。突起部１２′の軸芯方向先端は、回転主軸５３の外周面と１〜５ｍｍ程度の隙間２５で近接している。

前述したと同様に、突起部１２′の周方向面１７，１７と貫通穴内周面１３ａとは、円弧面１８，１８で接続されている。突起部の外輪６１方向に開口して、外輪６１の遊星ローラ６０に潤滑剤を供給するノズル１５が形成されている。ノズル１５は供給路２８ａに接続され、図示しない潤滑剤供給装置に接続され、潤滑剤を噴射可能にされている。貫通穴１３の下端には排出口１９が設けられ、排出路３５に連通している。排出口１９と環状流路３１′とは切欠き２０で連通されている。

第一軸受４の反間座１１′側から第一軸受の転動面に向かって潤滑剤を供給する第二ノズル２６が設けられ、第二ノズルは供給路２８ｂに接続され、図示しない潤滑剤供給装置に接続されている。第二ノズルからの潤滑剤は第一軸受４を潤滑して突起部付外輪間座１１′の貫通穴１３側に流れていく。

かかる本発明の実施の形態について作動を説明する。図示しない潤滑油供給装置から、潤滑剤が供給路２８ａ，２８ｂから供給され、ノズル１５、第二ノズル２６からオイルジェット又はオイルミストとして噴出される。第二ノズル２６からの潤滑剤は第一軸受４を潤滑して、貫通穴１３を通り、排出口１９、排出路３５を経由して排出される。ノズル１５からの潤滑剤は遊星ローラ６０、太陽軸５３ａ、外輪６１の内周６１ａを潤滑して、環状流路３１′、切欠き２０又は貫通穴１３を通って排出口１９、排出路３５を経由して排出される。

入（出）力軸５３の反遊星ローラ側端の第五軸受５５、出（入）力軸６２の第六、第七軸受５６，５７は比較的温度上昇が低く従来と同様である。第一軸受４及び遊星ローラ６０部、特に遊星ローラ部の発熱が大きい又は放熱が小さいため、熱がこもりやすく温度上昇しやすい。本実施の形態においては、特にこの部分の間座１１′内周側に突起部１２′を設けた。これにより、前述したと同様に、潤滑を終了した潤滑油が貫通穴１３内で軸周りに連れ回ろうとしても、その流れを突起部１２′で阻止され、また、円弧面１８で軸中心側に曲げられ排出口１９から排出し易くなる。また、撹拌され、油の外部との循環を促進し、温度上昇を防ぐものとなる。

１、１′ 主軸潤滑装置
３、５３回転主軸
４第一軸受
４ｂ、５ｂ軸受の外輪
５第二軸受
５５、５６、５７軸受
７転動体
１１、１１′ （突起部付外輪）間座
１２、１２′ 突起部
１３貫通穴
１３ａ貫通穴内周面
１５、１５′ ノズル
１７突起部の周方向面
１８円弧面
１９排出口
６０遊星ローラ（転動体）
６１外輪

Claims

回転主軸と、前記回転主軸を軸支する軸受と、前記軸受の外輪に当接する間座と、を備え、前記間座は前記回転主軸方向に垂下する突起部と、前記突起部の周方向両側に形成され内周が前記軸受の外輪の内径面より大きくかつ前記軸受の外輪の外周面より小さくされた貫通穴と、前記突起部の軸方向面に開口し遊星ローラに潤滑剤を供給するノズルと、を有し、前記突起部の周方向面と前記貫通穴内周面とは、円弧面で接続され、前記突起部の先端と前記回転主軸の外周面とは近接しており、前記回転主軸の回転方向の流体の流れが前記突起部で抵抗を受けるようにされており、前記突起部の軸対称位置に排出口が設けられている主軸潤滑装置であり、前記主軸潤滑装置は遊星ローラ式増速又は減速装置であって、前記間座は前記軸受の外輪と前記遊星ローラ部の外輪とに挟持されている主軸潤滑装置。
前記主軸潤滑装置の使用時において、前記間座の突起部が上側となるようにされ、前記排出口が下側に設けられている請求項１記載の主軸潤滑装置。