JP5844596B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents
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Description
外輪に給油孔を設けた軸受を主軸等に組込み、エアオイル潤滑で高速回転させると、供給するエア流量や給油孔径によっては、非常に騒音値が大きくなる問題がある。これは、給油孔から噴射されるエアの転動体による風切り音であり、耳障りな高周波音である。この周波数は、外輪に対する転動体通過周波数と一致する。
この高周波な騒音値を低減することが可能となれば、主軸を高速回転で使用する場合に、騒音をあまり気にすることなく作業できる。つまり作業環境の改善につながる。
前記「転走面近傍位置」とは、外輪の内周面のうち、転動体中心よりも転動体と外輪との反接触側で、給油孔から吐出される潤滑油が転動体にかかるまでの位置をいう。
前記円周方向流路は、前記ハウジングの内径面に設けた円周溝であっても良い。この場合、軸受の外径面に、円周方向流路を加工する工数が不要となる。
前記給油孔の直径が1.2mm以上1.5mm以下とされ、前記円周方向流路を軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面積が0.4mm2以上0.6mm2以下とされていても良い。騒音値を低減させる手段として、配管内の油の流れを阻害しない程度のエア流量を確保しながら、給油孔の出口のエア流速を低減させる仕様として、給油孔の直径をφ1.5mm程度に大きくして、円周方向流路の前記断面積をφ0.8mm孔相当の断面積となる寸法に規制する仕様を考案した。給油孔の直径φdがφ1.2mm以上φ1.5mm以下で、円周方向流路の前記断面積Eが0.4mm2以上0.6mm2以下(つまり給油孔の断面積の22%以上53%以下)において、エア流速が下がる効果が認められた。
前記給油孔を、前記外輪における180°対角位置にそれぞれ位置させて2個設けても良い。この場合、給油孔1個あたりのエア流量を半減することが可能となり、エア流速をさらに下げることができる。これにより、騒音値の低減をさらに図ることができる。また、2個の給油孔を180°対角位置に設けたため、潤滑油が円周方向流路を経由して円周方向に行き渡るため、外輪の冷却効果をより高めることができる。
前記角度をKとし、この角度Kが10°以上30°以下の範囲になる位置に前記給油孔を位置させた場合、角度Kが前記範囲から外れた位置に給油孔を位置させたものより、軸受運転時における騒音値を低減させることができる。なお角度Kが0°のときには、軸受運転時ある回転数で急に騒音値が大きくなる現象が見られた。
前記転がり軸受がアンギュラ玉軸受であっても良い。
前記転がり軸受が円筒ころ軸受であっても良い。
前記「転走面近傍位置」とは、外輪の内周面のうち、転動体中心よりも転動体と外輪との反接触側で、給油孔から吐出される潤滑油が転動体にかかるまでの位置をいう。
前記円周方向流路を軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面積を、前記給油孔を同給油孔が延びる方向に垂直な平面で切断して見た断面積の22%以上53%以下とし、かつ前記給油孔の直径を1.2mm以上1.5mm以下とし、前記円周方向流路を軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面積を0.4mm2以上0.6mm2以下としても良い。
前記外輪の外径面における、前記円周溝の両側位置に、それぞれ環状溝を設け、各環状溝にそれぞれ環状のシール部材を設けても良い。これら環状のシール部材により、外輪の外径面から潤滑油が不所望に漏れることを防止し得る。
この発明における第4の転がり軸受装置は、内輪および外輪の転走面間に転動体を介在させた転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を内径面に嵌合させるハウジングとを備えた転がり軸受装置において、
前記外輪の外径面と、この外輪の内周面における転走面近傍位置とを連通する潤滑油供給用の給油孔が前記外輪に設けられ、且つ、この外輪の外径面と、この外輪が嵌り合う前記ハウジングの内径面との嵌合面に、前記給油孔に連通して円周方向に延びる円周方向流路が設けられ、この円周方向流路に、前記給油孔とは異なる円周方向位置で連通して潤滑油を円周方向流路へ供給する潤滑油導入孔が前記ハウジングに設けられ、
前記給油孔が前記外輪に2個設けられ、いずれか1個の転動体と一方の給油孔との円周方向位置が一致するときに、前記一方の給油孔の180°対角位置に近い転動体と、この転動体に隣接する転動体との間の外輪円周方向位置に、他方の給油孔を位置させたことを特徴とする。
この発明における第4の転がり軸受装置は、内輪および外輪の転走面間に転動体を介在させた転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を内径面に嵌合させるハウジングとを備えた転がり軸受装置において、前記外輪の外径面と、この外輪の内周面における転走面近傍位置とを連通する潤滑油供給用の給油孔が前記外輪に設けられ、且つ、この外輪の外径面と、この外輪が嵌り合う前記ハウジングの内径面との嵌合面に、前記給油孔に連通して円周方向に延びる円周方向流路が設けられ、この円周方向流路に、前記給油孔とは異なる円周方向位置で連通して潤滑油を円周方向流路へ供給する潤滑油導入孔が前記ハウジングに設けられ、前記給油孔が前記外輪に2個設けられ、いずれか1個の転動体と一方の給油孔との円周方向位置が一致するときに、前記一方の給油孔の180°対角位置に近い転動体と、この転動体に隣接する転動体との間の外輪円周方向位置に、他方の給油孔を位置させたものである。このため、軸受を高速回転させるときの騒音値を低減し、作業環境の改善を行うことができる。
図1(A)に示すように、この参考提案例に係る転がり軸受は、内輪1と、外輪2と、これら内外輪1,2の転走面1a,2a間に介在する複数の転動体3とを備える。この例の転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、前記転動体3はボールからなる。各転動体3は、リング状の保持器4のポケット4a内に円周方向一定間隔おきにそれぞれ保持される。保持器4は、例えば、外輪2の内径面2fに案内される外輪案内形式のものが適用されている。
外輪2の給油孔2cを1個または2個とし、給油孔2cの直径φdおよび給油孔2cへ流すエア流量を種々変更したうえで、回転速度に対する騒音値の測定データを確認した。その結果、図3に示すように、給油孔が1個、給油孔の直径φdが0.8mm、エア流量が25NL/min.のものが最も騒音値が大きいことが分かる。これに対し、エア流量を15NL/min.へ減らしたものや、給油孔の直径φdが1.2mmでエア流量が25NL/min.のものは、騒音値がやや低下する。これは、図4、図5より、エア流速つまりエアの噴射速度が800m/s(エア圧力0.5MPa)から500m/s(エア圧力0.25MPa)、350m/s(エア圧力0.25MPa)程度にそれぞれ低下しているためと考えられる。ただし、この程度の騒音値の低下は、聴覚判断ではまだ耳障りである。
給油孔2cの直径を1.2mm以上1.5mm以下とし、前記円周溝2bを軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面積を0.4mm2以上0.6mm2以下としたため、配管内の油の流れを阻害しない程度のエア流量を確保しながら、給油孔2cの出口のエア流速を低減させることができる。これにより、騒音値の低減を図ることができる。
この場合、図7に示すように、給油孔1個あたりのエア流量を半減することが可能となり、エア流速をさらに下げることができる。これにより、騒音値の低減をさらに図ることができる。また、2個の給油孔2cを180°対角位置に設けたため、潤滑油が円周溝2bを経由して円周方向に行き渡るため、外輪2の冷却効果をより高めることができる。2個の給油孔2c,2cを180°以外の位相角度に配設することも可能である。また給油孔2cを3個以上設けても良い。
転がり軸受は、円筒ころ軸受であっても良い。この場合にも、軸受外からの潤滑油を、給油孔に直接導くのではなく、円周溝を経由させることで、流路に絞り効果を与えて潤滑油の流速を下げることで、騒音値の低減を図れる。
潤滑方式として、エアオイル潤滑に代えてオイルミスト潤滑としても良い。
この工作機械用主軸装置によると、潤滑油導入孔12bからのエアオイルを、給油孔2cに直接導くのではなく、円周溝2bを経由させているため、エアオイルがこの円周溝2bを経由する過程において、絞り効果を与えて、供給エア圧力が低くなり過ぎない様にある程度のエア圧力(0.2MPa程度以上)を維持しながら、給油孔出口のエア流速を下げることで、騒音値の低減を図ることができる。
その結果、潤滑油導入孔と外輪給油孔の位相が0°のものでは、断面積を小さくした前記円周溝の絞り効果が見られないが、位相をずらしていくことで絞り効果が現れ始める。外輪に給油孔を1個設けたものでは、位相を90°以上ずらしてもそれ以上はエア流量はほとんど減少しなくなる。そのため、潤滑油導入孔に対して90°位相の異なる給油孔を2個設けることで、給油孔1個あたりのエア流量をさらに減少させてエア流速を低下させ、騒音値をより抑えることができる。
図13に示すように、外輪2の外径面2dに円周溝2bを設けると共に、ハウジング6の内径面6aに円周溝6bを設けても良い。
なお図14に示すように、外輪2の外径面2dに円周溝2bを設け、ハウジング6の内径面6aにそれぞれ環状溝6d,6dを設け、各環状溝6d,6dにそれぞれ環状のシール部材5,5を設けても良い。
これらの構成の場合にも、潤滑油が円周溝を経由する過程において、絞り効果を与えて供給エア圧力を高めながら、給油孔出口のエア流速を下げることで、騒音値の低減を図ることができる。
エア流量の調整については、図示外のエアオイル潤滑ユニットと、外輪に給油孔を設けた軸受までの配管の間に流量計を設置してエア流量の測定を行う。例えば、エア流量を30NL/minに設定したい場合には、前記エアオイル潤滑ユニットの調整ねじ等により、前記流量計が30NL/minとなるよう調整する。そのときの供給エア圧力が例えば0.3MPaであったとする。
図21は、参考提案例に係る転がり軸受の平面図である。この転がり軸受は、外輪2に1個の給油孔2cが設けられている。
図16(A)に示すように、給油孔2cは、外輪2の外径面2dと、この外輪2の転走面2aとを連通するため、軸受運転時における転動体3のエアカーテンに影響されることなく、潤滑油を確実に転動体3に供給することができる。また図16(B)に示すように、給油孔2cを、外輪2における180°対角位置にそれぞれ位置させて2個設けることで、軸受全体を均一に冷却させることが可能となる。
前述のいずれかの転がり軸受装置または転がり軸受において、転動体の個数が奇数個であって、給油孔を、前記外輪における180°対角位置にそれぞれ位置させて2個設けても良いし、転動体の個数が偶数個で、給油孔を外輪に2個設け、いずれか1個の転動体と一方の給油孔との円周方向位置が一致するときに、前記一方の給油孔の180°対角位置に近い転動体と、この転動体に隣接する転動体との間の外輪円周方向位置に、他方の給油孔を位置させても良い。
2…外輪
1a,2a…転走面
2b,6b…円周溝
2c…給油孔
2e…環状溝
3…転動体
5…環状のシール部材
6,8…ハウジング
6c,12b…潤滑油導入孔
Claims (10)
- 内輪および外輪の転走面間に転動体を介在させた転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を内径面に嵌合させるハウジングとを備えた転がり軸受装置において、
前記外輪の外径面と、この外輪の内周面における転走面近傍位置とを連通する潤滑油供給用の給油孔が前記外輪に設けられ、且つ、この外輪の外径面と、この外輪が嵌り合う前記ハウジングの内径面との嵌合面に、前記給油孔に連通して円周方向に延びる円周方向流路が設けられ、この円周方向流路に、前記給油孔とは異なる円周方向位置で連通して潤滑油を円周方向流路へ供給する潤滑油導入孔が前記ハウジングに設けられ、
前記転がり軸受に設ける転動体の個数が偶数個であって、前記給油孔が前記外輪に2個設けられ、いずれか1個の転動体と一方の給油孔との円周方向位置が一致するときに、前記一方の給油孔の180°対角位置に近い転動体と、この転動体に隣接する転動体との間の外輪円周方向位置に、他方の給油孔を位置させたことを特徴とする転がり軸受装置。 - 請求項1において、前記円周方向流路は、前記外輪の外径面に設けた円周溝である転がり軸受装置。
- 請求項1において、前記円周方向流路は、前記ハウジングの内径面に設けた円周溝である転がり軸受装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記外輪の外径面と前記ハウジングの内径面との嵌合面における、前記円周方向流路を挟む軸方向の両側位置に、それぞれ環状溝が設けられ、各環状溝にそれぞれ環状のシール部材が設けられている転がり軸受装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記円周方向流路を軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面積が、前記給油孔を同給油孔が延びる方向に垂直な平面で切断して見た断面積の22%以上53%以下とされている転がり軸受装置。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記給油孔の直径が1.2mm以上1.5mm以下とされ、前記円周方向流路を軸受軸方向を含む平面で切断して見た断面積が0.4mm2以上0.6mm2以下とされている転がり軸受装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記潤滑油導入孔へ供給する潤滑油が、エアオイルまたはオイルミストの形態で供給される転がり軸受装置。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、前記転動体が玉であって、前記外輪に転動体へ直接に潤滑油を給油できる位置に前記給油孔の出口が設けられ、前記給油孔の中心線と同じ円周方向位置に転動体の中心があるときに、この転動体の中心を含みかつ軸受軸心を含む平面内において、前記給油孔の中心線と前記転動体の外径面とが交わる交点と転動体の中心とを結ぶ直線が軸受半径方向に対して成す角度が10°以上30°以下の範囲になる位置に前記給油孔を位置させた転がり軸受装置。
- 内輪および外輪の転走面間に転動体を介在させた転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を内径面に嵌合させるハウジングとを備えた転がり軸受装置において、
前記外輪の外径面と、この外輪の転走面とを連通する潤滑油供給用の給油孔が前記外輪に設けられ、且つ、この外輪の外径面と、この外輪が嵌り合う前記ハウジングの内径面との嵌合面に、前記給油孔に連通して円周方向に延びる円周方向流路が設けられ、この円周方向流路に、前記給油孔とは異なる円周方向位置で連通して潤滑油を円周方向流路へ供給する潤滑油導入孔が前記ハウジングに設けられ、
前記転がり軸受に設ける転動体の個数が偶数個であって、前記給油孔が前記外輪に2個設けられ、いずれか1個の転動体と一方の給油孔との円周方向位置が一致するときに、前記一方の給油孔の180°対角位置に近い転動体と、この転動体に隣接する転動体との間の外輪円周方向位置に、他方の給油孔を位置させたことを特徴とする転がり軸受装置。 - 内輪および外輪の転走面間に転動体を介在させた転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を内径面に嵌合させるハウジングとを備えた転がり軸受装置において、
前記外輪の外径面と、この外輪の内周面における転走面近傍位置とを連通する潤滑油供給用の給油孔が前記外輪に設けられ、且つ、この外輪の外径面と、この外輪が嵌り合う前記ハウジングの内径面との嵌合面に、前記給油孔に連通して円周方向に延びる円周方向流路が設けられ、この円周方向流路に、前記給油孔とは異なる円周方向位置で連通して潤滑油を円周方向流路へ供給する潤滑油導入孔が前記ハウジングに設けられ、
前記給油孔が前記外輪に2個設けられ、いずれか1個の転動体と一方の給油孔との円周方向位置が一致するときに、前記一方の給油孔の180°対角位置に近い転動体と、この転動体に隣接する転動体との間の外輪円周方向位置に、他方の給油孔を位置させたことを特徴とする転がり軸受装置。
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