JPH05346122A

JPH05346122A - 油噴射式軸受潤滑装置

Info

Publication number: JPH05346122A
Application number: JP15540692A
Authority: JP
Inventors: Shiro Murai; 史朗村井
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【目的】高速回転される軸受の油噴射による潤滑を効
率よく確実に行なうことができ、軸受の温度上昇を抑制
し、その耐久性を向上する。【構成】ラジアルボール軸受４の上方に油噴射ノズル
１１及びエア噴射ノズル１４を配置する。ボール軸受４
のインナーレース８の回転方向に生じる旋回気流Ｐを斜
め下方に案内するようにエア噴射ノズル１４から噴射エ
ア流Ａを供給し油噴射ノズル１１から噴射される噴射油
流Ｏをラジアルボール軸受４の内部に確実に導き、ボー
ル軸受４の潤滑性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は軸受の潤滑性を向上す
ることができる油噴射式軸受潤滑装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、工作機械の加工用スピンドルは
加工ヘッドに支持した軸支筒の内部にラジアルボール軸
受を介して回転可能に支持されている。又、このラジア
ルボール軸受は、軸支筒に嵌合固定されるリング状のア
ウターレースと、スピンドルの外周面に嵌合される同じ
くリング状のインナーレースと、両レース間に介在され
た多数のボールと、各ボールを把持する同じくリング状
のリテーナとにより構成されている。この場合、スピン
ドルが高速回転されるタイプのものでは、充分な潤滑油
供給と、軸受部分の冷却とが必要である。このスピンド
ルの高速回転に適した油潤滑方式として油噴射式潤滑装
置が使用されている。この潤滑装置はラジアルボール軸
受に形成された隙間、つまり前記インナーレースとリテ
ーナとの間隙に潤滑油を噴射貫通させてラジアルボール
軸受の各摺動部の潤滑と全体の冷却とを行うようになっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
油噴射式軸受潤滑装置においては、ラジアルボール軸受
の高速回転時に前記スピンドルとともに同期回転される
インナーレース付近に生じる高速の旋回気流により噴射
潤滑油が弾き返されるので、潤滑不足となり、軸受の温
度も上昇して、軸受の耐久性が低下するという問題があ
った。

【０００４】そして、これに対処するために、従来では
潤滑油の噴射圧力を著しく高くして、油潤滑が弾き返さ
れるのを防止することも行われている。ところが、この
ように構成すると、当然潤滑油圧送のために、容量の大
きいポンプが必要になったり、新たなポンプの増設が必
要になったりする。そして、これに伴いオイルクーラ等
の装置の増設が必要となる。従って、潤滑油の噴出圧力
を高めることは、装置の複雑化、大型化を招く。

【０００５】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものであって、その目的
は、高速回転される軸受の油噴射による潤滑を効率よく
確実に行なうことができ、軸受の温度上昇を抑制し、そ
の耐久性を向上することができるとともに、装置の複雑
化、大型化を避けることができる油噴射式軸受潤滑装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、潤滑油を軸受に噴射して、軸受の摺
動部の潤滑を行う油噴射ノズルを備えた油噴射式軸受潤
滑装置において、前記油噴射ノズルから噴射される潤滑
油の噴射方向とほぼ平行にエアを噴射するエア噴射ノズ
ルを回転方向の前方及び／又は後方に設けるという手段
をとっている。

【０００７】

【作用】この発明においては油噴射ノズルから軸受の
間隙に向かって噴射された潤滑油の噴射方向と平行にエ
ア噴射ノズルからエアが軸受の間隙に向かって噴射され
る。エア噴射ノズルが油噴射ノズルよりも回転方向上流
側に配置されている場合には、回転によって発生する旋
回気流が噴射油流に直接衝突する以前に噴射エア流によ
って軸受の間隙内へ偏向され、潤滑油が軸受の間隙内に
効率良く供給され潤滑効率が向上する。

【０００８】又、エア噴射ノズルが油噴射ノズルよりも
回転方向下流側に配置されている場合には、回転によっ
て発生する旋回気流により弾き返されようとする噴射油
流が噴射エア流により軸受の間隙内に押し込まれるよう
に導かれるので、潤滑油が軸受の間隙内に効率良く供給
され潤滑効率が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、この発明をスピンドルのラジアルボー
ル軸受潤滑装置として具体化した一実施例を図１〜図７
に基づいて説明する。

【００１０】図２に示すように軸受筒体１の上端部には
支持リング２が嵌合固定され、該リング２の上面には軸
受取付リング３が接合され、図示しないボルトにより固
定されている。この取付リング３にはラジアルボール軸
受４が嵌合されている。このラジアルボール軸受４には
スピンドル５が回転可能に支持され、該スピンドル５は
軸受筒体１の下部において図示しない軸受により支持さ
れ、モータにより回転されるようになっている。又、前
記取付リング３の上面には蓋板６が接合され図示しない
ボルトにより固定されている。

【００１１】前記ラジアルボール軸受４は取付リング３
の内周面３ａに圧入嵌合され、かつ内周面３ａ下部に形
成した環状突条３ｂに支持されたリング状をなすアウタ
ーレース７と、スピンドル５の外周面所定位置に圧入嵌
合された同じくリング状をなすインナーレース８と、両
レース７，８の間に介在された複数のボール９と、各ボ
ール９を把持する同じくリング状のリテーナ１０とによ
り構成されている。

【００１２】前記蓋板６の上面には前記ラジアルボール
軸受４と対応して二箇所に取付穴６ａが形成され、両取
付孔には油噴射ノズル１１がそれぞれ下向きに貫通固定
されている。この油噴射ノズル１１には図１に示すよう
に圧油供給源１２から圧油が供給されるようになってい
る。又、油噴射ノズル１１は取付台１３を備え、その取
付台１３に上下方向に貫通したボルト挿通孔１３ａにボ
ルトを挿通して蓋板６に締付固定している。

【００１３】前記油噴射ノズル１１の近傍にはエア噴射
ノズル１４が一体状にかつ油噴射ノズル１１と平行に形
成されている。このエア噴射ノズル１４は圧力エア供給
源１５に接続されている。

【００１４】前記油噴射ノズル１１及びエア噴射ノズル
１４の噴射孔１１ａ，１４ａは、図２，３に示すように
ラジアルボール軸受４のインナーレース８とリテーナ１
０との間隙ｇと対応するように配置されている。又、図
３の矢印で示すスピンドル５の回転方向上流側にエア噴
射孔１４ａが、下流側に油噴射孔１１ａが位置するよう
にしている。なお、前記両ノズル１１，１４は軸受４の
内側の間隙ｇのみと対応して設けられているが、これは
潤滑油がスピンドル５の回転による遠心力により外側の
間隙に移動されるからである。

【００１５】図２に示すように、前記支持リング２の内
側には油回収通路１６がラジアルボール軸受４の下方に
位置するように、かつスピンドル５の周りに円環状に形
成され、ラジアルボール軸受４の間隙ｇを通過した潤滑
後の油を回収するようになっている。又、支持リング２
の外周には油を図示しない油タンクに排出するための油
排出口１７が形成されている。

【００１６】前記蓋板６の内部にはエア回収通路１８が
ラジアルボール軸受４の上方に位置するように、かつス
ピンドル５の周りに円環状に形成されている。このエア
通路１８は軸受４の前記間隙ｇを介して前記油回収通路
１６と連通されている。そして、前記エア噴射ノズル１
４から軸受４に噴射された後のエアを取付リング３の一
部に形成したエア排出通路１９及び排出口２０から外部
に排出するようになっている。なお、使用済みエアの中
に含まれる油は油排出通路２１から外部油タンクに戻さ
れる。

【００１７】次に、前記のように構成したスピンドルの
ラジアルボール軸受潤滑装置についてその作用を説明す
る。今、図２においてスピンドル５が図示しないモータ
により回転されると、該スピンドル５の外周に嵌合固定
した軸受４のインナーレース８が同期回転され、ボール
９を介してリテーナ１０がスピンドル５の周りで回転さ
れ、スピンドル５は所定位置において複数のボール９及
びアウターレース７により転がり接触状態で支持され
る。

【００１８】この回転状態において前記油噴射ノズル１
１及びエア噴射ノズル１４から油及びエアを前記インナ
ーレース８とリテーナ１０との間隙ｇに向かって噴射す
ると、図３，４に示すようにインナーレース８の回転方
向に生じる旋回気流Ｐがエア噴射ノズル１４から噴射さ
れた高速・高圧の噴射エア流Ａによって下方に偏向され
て前記間隙ｇ内に導かれる。このため油噴射ノズル１１
から噴射された噴射油流Ｏは旋回気流Ｐによって弾き返
されることなく前記間隙ｇを通ってラジアルボール軸受
４の各摺動部の潤滑に供される。潤滑油は遠心力によっ
て軸受４の外周側に導かれ、軸受全体が潤滑される。

【００１９】このためラジアルボール軸受４の潤滑性が
向上し、軸受４の温度上昇が抑制されてその耐久性を高
めることができる。ラジアルボール軸受４の潤滑を終え
た油は、油回収通路１６から排出口１７を経て油タンク
へ戻される。又、ボール軸受４に噴射された後のエアは
エア回収通路１８から排出通路１９及び排出口２０を通
して外部に放出される。なお、エア中に残留する油は油
排出通路２１から前記油タンクへ戻される。

【００２０】前記実施例の潤滑装置では大型の潤滑油圧
送装置は不要であり、ポンプ増設は必要ない。エアの噴
出速度はごく小さなパワーで高速領域に達するので、エ
アポンプは小型のものでよい。従って、装置全体の複雑
化、大型化を避けることができる。

【００２１】前記スピンドル５の回転速度が高速になる
と、インナーレース８及びリテーナ１０等の回転による
前記旋回気流Ｐの速度も速くなる。このため、油噴射ノ
ズル１１及びエア噴射ノズル１４から噴射される油の噴
射速度及びエアの噴射速度を高めることにより軸受４の
潤滑をスピンドル５の回転数の変化に対応して調整する
ことが望ましい。

【００２２】又、前記実施例においてはエア噴射ノズル
１４をラジアルボール軸受４の回転方向上流側に配置し
たが、これを逆にしてもよい。つまり、前記スピンドル
５は通常正逆回転されるが、逆転された場合には図５に
示すようにボール軸受４の回転により生じる旋回気流Ｐ
により弾き返されようとする噴射油流Ｏを噴射されたエ
ア流Ａにより押し込むようにして軸受４の前記間隙ｇ内
に効率的に導き、間隙ｇの貫通油量を増大することが可
能となる。

【００２３】図６に示すように油噴射ノズル１１から噴
射された油流Ｏの流量Ｑと、軸受４の間隙ｇを貫通する
油量Ｑ_Thとの比率（％）を油貫通率η〔（Ｑ_Th／Ｑ）×
１００〕とすると、噴射エア流Ａの流量Ｑ_A、つまり速
度との関係を実験により測定した結果、図７に示すよう
なデータが得られた。

【００２４】すなわち、図４のようにスピンドル５を２
７０００ｒｐｍで正回転した場合には、図７に示すよう
に、エア流Ａの流量Ｑ_Aを増大していくと、油貫通率η
が緩やかに増大することが判った。

【００２５】同様にして図５のようにスピンドル５を２
７０００ｒｐｍで逆回転した場合には、図７に示すよう
に、エア流Ａの流量Ｑ_Aを増大していくと、油貫通率η
はエア流量Ｑ_Aが５０リットル／ｍｉｎから急に増大し
始めるので、図５に示す使用例の方が潤滑効率が図４に
示すスピンドル正回転と比較して増大することが判っ
た。

【００２６】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、例えば図８に示すように油噴射ノズル１
１の油噴射孔１１ａの前後両側にエア噴射ノズル１４の
噴射孔１４ａを配置したり、図示しないがエア噴射孔１
４ａの形状を間隙ｇの延びる方向に沿う円弧状にした
り、あるいは油噴射孔１１ａを中心とする円環状に形成
したりすることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は高速回
転される軸受の油噴射による潤滑を効率よく確実に行な
うことができ、軸受の温度上昇を抑制し、その耐久性を
向上することができるとともに、装置全体の大型化、複
雑化を避けることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明をラジアルボール軸受潤滑装置に具体
化した一実施例を示す要部の断面図である。

【図２】ラジアルボール軸受装置全体を示す断面図であ
る。

【図３】ラジアルボール軸受と潤滑油及びエアの噴射ノ
ズルとの位置関係を示す平面図である。

【図４】スピンドルを正回転した場合の噴射エア流及び
噴射油流の説明図である。

【図５】スピンドルを逆回転した場合の噴射エア流及び
噴射油流の説明図である。

【図６】ラジアルボール軸受のみの拡大断面図である。

【図７】噴射エア流量と油貫通率との関係を示すグラフ
である。

【図８】この発明の別の実施例を示す要部の底面図であ
る。

【符号の説明】

１軸受筒体、３軸受取付リング、４ラジアルボー
ル軸受、５スピンドル、７アウターレース、８イ
ンナーレース、９ボール、１０リテーナ、１１油
噴射ノズル、１１ａ油噴射孔、１４エア噴射ノズ
ル、１４ａエア噴射孔、Ｏ噴射油流、Ａ噴射エア
流。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潤滑油を軸受に噴射して、軸受の摺動部
の潤滑を行う油噴射ノズルを備えた油噴射式軸受潤滑装
置において、前記油噴射ノズルから噴射される潤滑油の
噴射方向とほぼ平行にエアを噴射するエア噴射ノズルを
回転方向の前方及び／又は後方に設けたことを特徴とす
る油噴射式軸受潤滑装置。