JP5752879B2 - 回転機械 - Google Patents

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Description

本発明は、潤滑性・信頼性に優れた組合せ軸受を用いてなる回転機械に関するものである。
従来、真空ポンプなどの回転機械には回転軸を軸支する組合せ軸受が使用されている。組合せ軸受５００は、例えば図８に示すように、２つ以上の転がり軸受（例えばアンギュラ玉軸受や深みぞ玉軸受けなどの玉軸受、さらにコロ軸受など）５０１，５０３を、直接（または両者間に間座を介在して）接合して構成される。そしてこの組合せ軸受５００の潤滑・冷却は、組合せ軸受５００の外側の側面から図８に矢印ａ１で示すように、潤滑油を供給することによって行われる（例えば特許文献１参照）。
特開平９−８８９４７号公報
しかしながら上記図８に示す方法は、転がり軸受５０１の外側の側面から潤滑油を供給する方法なので、両転がり軸受５０１，５０３の間の内部空間への潤滑油の供給がスムーズには行えず、十分な潤滑が行えない。また潤滑油を供給する反対側にある転がり軸受５０３は、潤滑油を供給する側の転がり軸受５０１に比べて潤滑油の供給量が少なくなり、転がり軸受５０１に比べて十分な潤滑が行えなくなる恐れもある。一方両転がり軸受５０１，５０３を均等に潤滑するため、両転がり軸受５０１，５０３の両外側の側面から潤滑油を供給する構成にすると、潤滑油の供給ルートが２つになり、構造が複雑化してしまう。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、複数の転がり軸受を均等かつ十分に潤滑できるとともに、構造が簡単で小型化が図れる潤滑性・信頼性に優れた組合せ軸受で回転軸を軸支してなる回転機械を提供することにある。
本願発明は、回転軸を組合せ軸受によって軸支してなる回転機械であって、組合せ軸受は、２以上の転がり軸受の外輪端面同士及び内輪端面同士を直接または外輪端面間及び内輪端面間に間座を介して間接に突き合わせて同一軸線上に配置し、且つ外輪端面同士の直接突き合わせ部或いは外輪端面と間座の突き合わせ部に潤滑油導入口を設けた構成であり、組合せ軸受の一端部外周を除く外周部を覆う軸受ケースと、軸受ケース内に設けた潤滑油導入口を通って組合せ軸受内に導入された潤滑油が流入する油溜まりと、一端部外周を覆う軸受カバーと、油溜まりから軸受カバーを越えて溢れた潤滑油を収容する潤滑油室と、を備え、軸受ケースには潤滑油を潤滑油導入口に導く潤滑油導入路が形成され、軸受カバーには回転軸の回転により潤滑油室内の潤滑油が攪拌され、軸受カバーの外周に落下した潤滑油を自重で潤滑油導入路に導く潤滑油流出面部を設け、組合せ軸受の外周下部は油溜まり内の潤滑油中に浸漬しており、回転軸の組合せ軸受側端部には潤滑油室内の潤滑油中に少なくとも一部が浸漬する歯車及び／又は油板を設けたことを特徴とする回転機械にある。
また、本願発明は、上記回転機械において、外輪端面同士の突き合わせ両端面のそれぞれに外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、外輪端面同士を突き合わせ両端面の切り欠きで該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたことを特徴とする回転機械にある。
また、本願発明は、上記回転機械において、組合せ軸受の外輪端面同士の突き合わせ両端面の何れか一方にのみ外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、前記外輪端面同士を突き合わせ該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたことを特徴とする回転機械にある。
また、本願発明は、上記回転機械において、組合せ軸受の外輪端面の間に介在する間座の両側面の何れか一方の側面に外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、外輪端面同士及び内輪端面同士を間に間座を介して突き合わせ該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたことを特徴とする回転機械にある。
本願発明に係る回転機械は、回転軸を軸支する組合せ軸受は、外輪端面同士の直接突き合わせ部或いは外輪端面と間座の突き合わせ部に潤滑油導入口を設けた構成であり、組合せ軸受の一端部外周を除く外周部を覆う軸受ケースと、軸受ケース内に設けた潤滑油導入口を通って組合せ軸受内に導入された潤滑油が流入する油溜まりと、一端部外周を覆う軸受カバーと、油溜まりから軸受カバーを越えて溢れた潤滑油を収容する潤滑油室と、を備え、軸受ケースには潤滑油を潤滑油導入口に導く潤滑油導入路が形成され、軸受カバーには回転軸の回転により潤滑油室内の潤滑油が攪拌され、軸受カバーの外周に落下した潤滑油を自重で潤滑油導入路に導く潤滑油流出面部を設け、組合せ軸受の外周下部は油溜まり内の潤滑油中に浸漬しており、回転軸の反組合せ軸受側端部には潤滑油室内の潤滑油中に少なくとも一部が浸漬する歯車及び／又は油板を設けたので、回転軸を回転により歯車及び／又は油板で攪拌された潤滑油室内の潤滑油は、軸受カバーの外周に落下し、潤滑油導入路を通って組合せ軸受の各転がり軸受の内部に流入して潤滑した後、油溜まりに流入すると共に、油溜まりに溜っている潤滑油も組合せ軸受により掻き上げられ、組合せ軸受を更に潤滑するから、潤滑油の十分な潤滑と循環が得られ、回転機械の耐久性・信頼性が向上する。
本願発明に係る組合せ軸受は、外輪端面同士の突き合わせ両端面のそれぞれに外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、外輪端面同士を突き合わせ両端面の切り欠きで該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたので、隣り合う転がり軸受の内部に直接多量の潤滑を供給し、各転がり軸受を均等かつ十分に潤滑できる。
また、本願発明に係る組合せ軸受は、外輪端面同士の突き合わせ両端面の何れか一方にのみ外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、外輪端面同士を突き合わせ該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたので、上記組合せ軸受と同様、隣り合う転がり軸受の内部に直接多量の潤滑を供給し、各転がり軸受を均等かつ十分に潤滑できる。また、外輪端面同士の突き合わせ両端面の何れか一方にのみ切り欠きを設けるので、軸受の加工が容易となる。
また、本願発明に係る組合せ軸受は、外輪端面の間に介在する間座の両側面の何れか一方の側面に切り欠きを設け、外輪端面同士及び内輪端面同士を間に間座を介して突き合わせ該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けので、上記組合せ軸受と同様、隣り合う転がり軸受の内部に直接多量の潤滑を供給で、各転がり軸受を均等かつ十分に潤滑できる。また、間座の両側面の何れか一方の側面に切り欠きを設けるので、軸受の加工が容易となる。
組合せ軸受１０を用いて構成された真空ポンプ１００の一例を示す概略側断面図である。 真空ポンプ１００の組合せ軸受１０近傍部分の要部拡大概略断面図である。 組合せ軸受１０の要部拡大断面図である。 図３に示す組合せ軸受１０を上側から見た図である。 組合せ軸受１０−２の要部拡大断面図である。 図５に示す組合せ軸受１０−２を上側から見た図である。 組合せ軸受１０−３の要部拡大断面図である。 従来の組合せ軸受５００の要部拡大断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかる組合せ軸受１０を用いて構成された真空ポンプ１００の一例を示す概略側断面図である。また図２は真空ポンプ１００の組合せ軸受１０近傍部分の要部拡大概略断面図である。
真空ポンプ１００はルーツ型のドライ真空ポンプであり、組合せ軸受１０と軸受１５０に軸支された２本の回転軸１５３（図１，図２では１本の回転軸１５３のみ示している。もう１本の回転軸１５３は図１の紙面奥側に両回転軸１５３が水平で平行に並ぶように設置されている。）にルーツ型ロータ１５９を固定し、ロータケーシング１６１内に収納し、図示する一方の回転軸１５３の一端部にモータ１６３を取り付け、両回転軸１５３の他方の端部に両回転軸１５３を同期させて回転駆動するための歯車（タイミング歯車）１６５を取り付けて構成されている。
図２に示すように、回転軸１５３の端部に取り付けた歯車１６５は、ギヤケース１６７内に収納されており、その内部は潤滑油１６９を溜めておく潤滑油室１７１になっている。歯車１６５の下端近傍部分は潤滑油１６９内に浸漬しており、また歯車１６５の一端面には油板１７３が取り付けられている。
組合せ軸受１０はその内輪が回転軸１５３の外周面に固定され、その外輪が軸受ケース１７５によって静止側に固定されている。
図３は上記組合せ軸受１０の部分の要部拡大断面図、図４は図３に示す組合せ軸受１０を上側から見た図である。両図に示すように組合せ軸受１０は、２つの転がり軸受１１，１３の端面同士を相互に直接突き合わせて接合し、両者を同一軸線上に配置して構成されている。各転がり軸受１１，１３は、リング状の内輪１１ａ，１３ａとリング状の外輪１１ｂ，１３ｂの間にそれぞれ複数個の転動体１１ｃ，１３ｃを設置して構成されている。両転がり軸受１１，１３の外輪１１ｂ，１３ｂの突き合わせる側の側面の対向する位置には、それぞれ外輪１１ｂ，１３ｂの外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠き１１ｄ，１３ｄが設けられており、これら切り欠き１１ｄ，１３ｄによって１つの潤滑油導入口１５が形成されている。
そして図１に示すモータ１６３を駆動すれば、両回転軸１５３が同期反転し、両回転軸１５３に固定されたルーツ型ロータ１５９が互いに同期反転し、ルーツ型ロータ１５９の外周面とロータケーシング１６１の内周面との間に閉じ込められた気体が吸込側から吐出側に送り出され、これによって真空排気が行われる。同時に図２に示す油板１７３が回転することで油板１７３及び歯車１６５が潤滑油１６９を潤滑油室１７１の天井面まで掻き上げる。潤滑油室１７１の天井面に付着した潤滑油１６９は矢印で示すように軸受カバー１７７の上に滴下し、軸受ケース１７５に設けた導入路１７６を通して潤滑油導入口１５から両転がり軸受１１，１３の間の内部に直接供給され、両転がり軸受１１，１３をその内側から均等に潤滑する。さらにこの真空ポンプ１００においては軸受ケース１７５内の下部に設けた油溜り１８１に潤滑油１６９が溜まるので、溜まっている潤滑油１６９に組合せ軸受１０の下部が浸かり、シャフト１５３の回転によってこの潤滑油１６９も掻き上げられて組合せ軸受１０を潤滑する。そして余分な潤滑油１６９は軸受カバー１７７を越えて潤滑油室１７１に戻る。
以上説明したように本実施形態にかかる組合せ軸受１０によれば、隣り合う転がり軸受１１，１３間の内部に直接潤滑油１６９を供給できるので、これら複数の転がり軸受１１，１３を容易かつ均等かつ十分に潤滑できる。この組合せ軸受１０を使用している真空ポンプ１００はドライ真空ポンプなので、最小限の潤滑油１６９で効率よく潤滑しなければならないが、この組合せ軸受１０によれば、少ない潤滑油１６９でも効率よく潤滑できるので効果的である。さらにこの組合せ軸受１０は構造が簡単で、小型化が図れる。
特にこの組合せ軸受１０によれば、転がり軸受１１，１３の外輪１１ｂ，１３ｂの側面に切り欠き１１ｄ，１３ｄを設けるだけで潤滑油導入口１５が形成できるので、部品点数を少なくでき、構造も簡素化でき、小型化及びコストダウンが図れる。また下記する第２実施形態にかかる軸受１１，１３のように間座２１，２３を用いないので、間座２１，２３のスペースを省略でき、その分省スペース化が図れ、さらに間座２１，２３の精度の影響もなく、組合せ軸受１０としての精度・信頼性がより向上する。
そして上記組合せ軸受１０を用いたので、真空ポンプ１００の耐久性・信頼性が向上し、真空ポンプ１００全体の小型化も図れる。真空ポンプ１００は半導体製造装置に広く使用されているが、真空ポンプ１００が急に停止などすると半導体製造装置全体にその影響が及び、大きな損害が生じてしまう恐れがある。このため本発明にかかる耐久性・信頼性の高い組合せ軸受１０を半導体製造装置用の真空ポンプ１００に用いることは好適である。もちろん真空ポンプ１００は半導体製造装置以外の他の各種装置に用いても良いことは言うまでもない。
図５は本発明の第２実施形態にかかる組合せ軸受１０−２の要部拡大断面図、図６は図５に示す組合せ軸受１０−２を上側から見た図である。両図に示す組合せ軸受１０−２において、前記図１〜図３に示す実施形態にかかる組合せ軸受１０と同一又は相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１〜図３に示す実施形態と同じである。この組合せ軸受１０−２において前記組合せ軸受１０と相違する点は、２つの転がり軸受１１，１３の端面同士を相互に直接突き合わせる代わりに、２つの転がり軸受１１，１３の端面同士をリング状の外輪間座２１及びリング状の内輪間座２３を介して間接に突き合わせて接合し、両者を同一軸線上に配置して構成し、さらに外輪間座２１の一方の側面に、外輪間座２１の外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠き２１ｄを設け、この切り欠き２１ｄによって潤滑油導入口１５を形成した点である。
そして、前記第１実施形態と同様にモータ１６３を駆動すれば、真空ポンプ１００の運転が行われ、同時に組合せ軸受１０―２の潤滑油導入口１５から潤滑油１６９が両転がり軸受１１，１３の間の内部に直接供給され、前記第１実施形態の場合と同様に、両転がり軸受１１，１３をその内側から均等且つ十分に潤滑する。
すなわちこの実施形態にかかる組合せ軸受１０−２の場合も、隣り合う転がり軸受１１，１３間の内部に直接潤滑油１６９を供給できるので、これら複数の転がり軸受１１，１３を容易かつ均等かつ十分に潤滑できる。またこの組合せ軸受１０−２を用いた真空ポンプ１００の耐久性・信頼性が向上する。
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記第１実施形態では、潤滑油導入口１５を形成するために、転がり軸受１１，１３の両者に切り欠き１１ｄ，１３ｄを設けたが、たとえば図７に示す組合せ軸受１０−３のように、一方の転がり軸受１３の外輪１３ｂのみに切り欠き１３ｄを設けることで潤滑油導入口１５を形成しても良い。このように構成すれば切り欠き１３ｄを設けるのが一方の転がり軸受１３のみで良くなり、構造がさらに簡素化され、製造コストも低下する。また上記各実施形態では、潤滑油導入口１５を１か所のみに形成したが、複数か所に形成しても良い。
また上記各実施形態では２つの転がり軸受１１，１３によって組合せ軸受１０を構成したが、３つ以上の転がり軸受の端面同士を直接または間座を介して間接に突き合わせて同一軸線上に配置することで組合せ軸受を構成しても良い。その場合は、隣り合う転がり軸受の間の全てまたは一部に潤滑油導入口を設ける。また上記各実施形態では転がり軸受１１，１３として玉軸受を使用しているが、ころ軸受などの他の軸受を使用しても良い。また転がり軸受１１，１３はリテーナ付きでも良いし、リテーナなしのタイプでも良い。また上記各実施形態では本発明にかかる組合せ軸受を真空ポンプに適用した例を示したが、真空ポンプ以外の各種回転機械（他の各種ポンプ、圧縮機、工作機械のシャフトなど）に適用しても良い。要は回転軸を軸受によって軸支してなる回転機械であればよい。
１０ 組合せ軸受
１１ 転がり軸受
１１ａ 内輪
１１ｂ 外輪
１１ｃ 転動体
１１ｄ 切り欠き
１３ 転がり軸受
１３ａ 内輪
１３ｂ 外輪
１３ｃ 転動体
１３ｄ 切り欠き
１５ 潤滑油導入口
１００ 真空ポンプ（回転機械）
１５３ 回転軸
１５９ ルーツ型ロータ
１６１ ロータケーシング
１６３ モータ
１６５ 歯車（タイミング歯車）
１６７ ギヤケース
１６９ 潤滑油
１７１ 潤滑油室
１７３ 油板
１７５ 軸受ケース
１７７ 軸受カバー
１０−２ 組合せ軸受
２１ 外輪間座
２１ｄ 切り欠き
２３ 内輪間座
１０−３ 組合せ軸受

Claims (4)

  1. 回転軸を組合せ軸受によって軸支してなる回転機械であって、
    前記組合せ軸受は、２以上の転がり軸受の外輪端面同士及び内輪端面同士を直接または外輪端面間及び内輪端面間に間座を介して間接に突き合わせて同一軸線上に配置し、且つ前記外輪端面同士の直接突き合わせ部或いは前記外輪端面と間座の突き合わせ部に潤滑油導入口を設けた構成であり、
    前記組合せ軸受の一端部外周を除く外周部を覆う軸受ケースと、前記軸受ケース内に設けた前記潤滑油導入口を通って前記組合せ軸受内に導入された潤滑油が流入する油溜まりと、前記一端部外周を覆う軸受カバーと、前記油溜まりから前記軸受カバーを越えて溢れた潤滑油を収容する潤滑油室と、を備え、
    前記軸受ケースには潤滑油を前記潤滑油導入口に導く潤滑油導入路が形成され、前記軸受カバーには前記回転軸の回転により前記潤滑油室内の潤滑油が攪拌され、前記軸受カバーの外周に落下した潤滑油を自重で前記潤滑油導入路に導く潤滑油流出面部を設け、
    前記組合せ軸受の外周下部は前記油溜まり内の潤滑油中に浸漬しており、
    前記回転軸の前記組合せ軸受側端部には前記潤滑油室内の潤滑油中に少なくとも一部が浸漬する歯車及び／又は油板を設けたことを特徴とする回転機械。
  2. 請求項１に記載の回転機械において、
    前記組合せ軸受の外輪端面同士の突き合わせ両端面のそれぞれに外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、前記外輪端面同士を突き合わせ両端面の切り欠きで該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたことを特徴とする回転機械。
  3. 請求項１に記載の回転機械において、
    前記組合せ軸受の外輪端面同士の突き合わせ両端面の何れか一方にのみ外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、前記外輪端面同士を突き合わせ該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたことを特徴とする回転機械。
  4. 請求項１に記載の回転機械において、
    前記組合せ軸受の外輪端面の間に介在する間座の両側面の何れか一方の側面に外周から内周にわたって半径方向に延びる切り欠きを設け、前記外輪端面同士及び内輪端面同士を間に間座を介して突き合わせ該外輪外周上方向から見て矩形状となる潤滑油導入口を設けたことを特徴とする回転機械。
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