KR20070084036A

KR20070084036A - 구름 베어링의 윤활 장치

Info

Publication number: KR20070084036A
Application number: KR1020077010354A
Authority: KR
Inventors: 요시노부 아카마쓰; 마사쓰구 모리
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2007-08-24
Also published as: JP2006118526A; US20090046965A1; KR101264131B1; US7819587B2; DE112005002608T5; WO2006043365A1; CN101040129A

Abstract

본 발명의 구름 베어링의 윤활 장치는, 윤활유 도입 부재(7)로부터 구름 베어링(1) 내에 윤활유를 토출하여 윤활하는 것이다. 구름 베어링(1) 내륜의 폭면에 원주홈(6)을 설치한다. 윤활유 도입 부재(7)는 상기 원주홈(6)에 대해서 개방되는 토출구(8)를 가진다. 내륜(2)의 외경면에, 내륜(2)의 궤도면(2a) 쪽의 직경이 크고, 상기 원주홈(6) 내에 있는 윤활유를 원심력과 표면 장력에 의해 내륜(2)의 궤도면(2a)으로 안내하는 경사부(2b)를 설치한다. 윤활유 도입 부재(7)에, 상기 경사부(2b)에 미세한 틈새를 통하여 덮여, 상기 미세한 틈새(δ)로부터 내륜 궤도면(2a)으로 흐르는 윤활유의 유량을 제어하는 칼라부(10)를 설치한다.

구름 베어링, 윤활유 도입 부재, 구름 베어링의 윤활 장치, 내륜, 폭면, 원주홈, 토출구, 외경면, 궤도면, 경사부, 틈새, 칼라부.

Description

구름 베어링의 윤활 장치{LUBRICATING DEVICE FOR ROLLING BEARING}

본 발명은, 공작 기계 주축용의 구름 베어링 등에 적용되는 윤활 장치에 관한 것이다.

가공 능률을 올리기 위해, 공작 기계 주축은 더욱 고속화하는 경향이 있다. 주축의 고속화에 따라, 주축 베어링에서는 토크와 발열량이 증가한다. 따라서, 이것에 대처하기 위해서, 주축 베어링의 윤활에는, 제트 윤활 또는 에어 오일 윤활이 많이 이용되고 있다.

제트 윤활은, 다량의 오일을 베어링 내으로 분사하고, 베어링의 윤활과 베어링의 냉각을 동시에 행하는 것이지만, 이러한 윤활법은, 베어링을 고속 운전하면 윤활유의 교반 저항이 커지게 되므로(속도의 제곱에 대략 비례), 베어링의 동력 손실이 커지고, 대용량의 구동 모터가 필요해지는 결점이 있다.

또한, 에어 오일 윤활은, 반송 에어에 윤활유를 혼합하여 오일을 노즐로부터 베어링 내으로 분사하는 것이며, 베어링 내의 오일의 교반 저항을 감소시키는 대책으로서, 내륜 외경면에 소량의 오일을 부착시켜, 궤도부까지 원심력과 표면 장력을 이용하여 급유하는 것이 제안된다(일본국 특개 2001-012481호 공보 및 일본국 특개 2002-54643호 공보).

예컨대 일본국 특개 2001-012481호 공보에 명시된 윤활 구조에서는, 도 8과 같이, 베어링 내륜(42)의 한쪽 폭면에 집유부인 오목부(50)가 형성되는 동시에, 이것에 인접하여 배치되는 외륜 스페이서(47)에는, 상기 오목부(50)를 향해 윤활유를 분사하는 급유 노즐(51)이 형성된다. 또한, 오목부(50)는 노즐구멍(52)을 통하여 내륜(42)의 궤도면에 연통하고 있고, 급유 노즐(51)로부터 공급된 윤활유의 대부분은 오목부(50)에 유입하고, 원심력에 의해 노즐구멍(52)을 거쳐 볼(44)로 분사된다.

도 8의 V부를 확대하여 나타낸 도 9와 같이, 상기 급유 노즐(51)이 형성된 쪽의 외륜 스페이서(47)의 단면과 오목부(5O)가 형성된 쪽의 내륜(42)의 단면 사이에는, 0.2mm 이하의 틈새(C)가 형성된다. 급유 노즐(51)로부터 공급된 윤활유 중 오목부(50)에 유입하지 않고 외륜 스페이서(47)의 단면에 부착한 일부의 윤활유는 상기 틈새(C)를 통하여 내륜(42)의 단면으로 이동한다. 또한, 내륜(42)의 오목부(50)가 형성된 쪽의 외경면(50a)은 베어링 안쪽을 향해 직경이 커지도록 테이퍼지고, 내륜 단면과 상기 외경면(50a)과의 교차부는 곡면부(50c)로 되어 있으므로, 급유 노즐(51)로부터 내륜(42)의 단면으로 이동한 윤활유는, 내륜(42)의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 곡면부(50c)로부터 내륜 외경면(50a)으로 이동하여, 리테이너(45) 아래에 공급된다.

상기 일본국 특개 2001-012481호 공보에는, 도 8 및 도 9에 나타낸 윤활 구조에 있어서, 도 10에 나타낸 바와 같이 내륜(42)에 노즐구멍(52)이 없는 것도 개시된다.

그런데, 에어 오일 윤활에 사용되는 에어 오일에는, 베어링 냉각 효과가 거의 없다. 따라서, 에어 오일 윤활을 채용하는 경우에는, 별도의 냉각 기구를 설치할 필요가 있다. 그와 같은 냉각 기구로서, 하우징을 냉각하는 동시에, 중공 축의 내경부에 냉각유를 통과시킴으로써 베어링을 냉각하는 것이 알려져 있다(특허 제3084356호 공보, 일본국 특개평 7-24687호 공보, 일본국 특개평 7-145819호 공보).

일본국 특개 2001-012481호 공보에 개시된 윤활 구조(도 8~도 10)에서는, 베어링의 사이즈가 작거나 베어링 내륜(42)의 두께가 얇은 경우에, 상기 틈새(C)를 형성할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 베어링 내부에 공급하는 유량의 조정을 급유 노즐(51) 쪽의 공급 장치로 행할 필요가 있다. 또한, 특허 제3084356호 공보, 일본국 특개평 7-24687호 공보 및 일본국 특개평 7-145819호 공보의 냉각 기구에서는, 축의 내경 쪽에 급유하는 전용 회전 커플링이 필요하고, 이러한 커플링의 구조가 복잡하다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 베어링 사이즈에 관계없이, 동력 손실을 증대시키지 않으면서 고속 운전을 할 수 있으며, 간단한 구조로 급유량을 조정할 수 있고, 복잡한 급유기구 없이 베어링의 냉각을 행할 수 있는 구름 베어링의 윤활 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 구름 베어링의 윤활 장치는, 구름 베어링 내에 윤활유 도입 부재로부터 윤활유를 토출하여 윤활하는 구름 베어링의 윤활 장치에 있어서, 내륜의 폭면에 원주홈을 형성하고, 상기 윤활유 도입 부재는 상기 원주홈에 대해서 개방되는 토출구를 가지며, 상기 내륜의 외경면에, 상기 내륜의 궤도면 쪽의 직경이 크고, 상기 원주홈 내에 있는 윤활유를 윤활유에 작용하는 원심력과 표면 장력에 의해 내륜의 궤도면으로 안내하는 경사부를 형성하고, 이러한 경사부를 미세한 틈새를 갖도록 덮어서 상기 미세한 틈새로부터 상기 궤도면에 흐르는 윤활유의 유량을 제어하는 칼라(collar)부가 상기 윤활유 도입 부재에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 윤활유 도입 부재의 토출구로부터 내륜의 원주홈에 대해서 토출된 윤활유는, 내륜의 회전에 의해 작용하는 원심력과 표면 장력으로, 내륜의 경사부로 전해져 궤도면에 공급된다. 이러한 경사부로 전해지는 윤활유는, 이러한 경사부를 덮는 칼라부와 경사부의 틈새에 의해 유량이 제어되고, 나머지는 배출된다. 즉, 칼라부가 없으면 경사부 위를 흐르는 윤활유의 일부가, 틈새 치수가 작아 상기 틈새를 통과하지 못하여, 유량이 제어된다.

이와 같이, 윤활유 도입 부재로부터 토출된 윤활유를 내륜 표면을 따라 베어링 내에 공급하고, 또 유량을 제어하여 공급함으로써, 큰 교반 저항이 생기지 않고, 동력 손실을 증대시키지 않아서 고속 운전이 가능하다. 유량 제어는, 내륜 외경면의 경사부에 윤활유 도입 부재의 칼라부를 씌워 미세한 틈새를 형성하고, 그 미세한 틈새로 조정함으로, 내륜 단면에 미세한 틈새를 형성하는 것과 상이하고, 베어링 사이즈가 작은 경우나, 내륜의 두께가 얇은 경우 등에도 가능하다. 또한, 칼라부를 형성하는 간단한 구성으로 유량 제어가 행하고. 이러한 미세한 틈새로 유량 제어가 행해지므로, 윤활유 도입 부재에의 급유량을 조정하지 않아도, 적절한 양의 급유가 행하여진다. 따라서, 급유량의 복잡한 제어 기능을 외부에 갖추지 않고, 상기 칼라부에 의해 틈새를 설정한 간단한 구조로 급유량을 결정할 수 있다. 윤활유 도입 부재에 공급한 윤활유 중, 상기 유량 제어에 의해 급유에 이용되지 않는 윤활유는 배출되므로, 윤활유 공급량을 윤활에 필요한 양보다 충분히 다량으로 함으로써, 윤활유 도입 부재에 공급되어 그대로 배출되는 윤활유에 의해, 베어링의 냉각이 행해진다. 따라서, 복잡한 냉각 기구를 가지지 않고 베어링의 냉각을 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 토출구로부터 토출된 윤활유 중, 상기 내륜의 경사부와 상기 칼라부 사이의 미세한 틈새로 유입되는 유입분을 제외한 나머지 윤활유를 배출하는 윤활유 배출 통로를 형성해도 된다.

특히 전용 윤활유 배출 통로를 형성하지 않아도, 상기 미세한 틈새로의 유입분을 제외한 나머지 윤활유는, 주변 틈새 등으로 적당히 배출된다. 그러나, 윤활유 배출 통로를 형성하여, 윤활유의 배출 효율을 높이거나 배출되는 윤활유의 흐름을 제어할 수 있다. 따라서, 배출되는 윤활유에 의한 베어링의 냉각을 효과적으로 행할 수 있다.

상기 윤활유 도입 부재는, 상기 외륜의 폭면에 접해 구비되는 링형의 외륜 스페이서여도 된다. 외륜 스페이서를 윤활유 도입 부재를 겸하게 하면, 윤활유 도입 부재로서 특별한 부재를 구비할 필요가 없고, 구성을 간략화할 수 있다.

상기 윤활유 도입 부재는, 상기 윤활유 배출 통로로서, 상기 토출구로부터 원주 방향에 떨어진 위치에, 내경면으로부터 외경면에 관통하는 오일 배출 통로를 가지는 것이라도 된다.

토출구와 오일 배출 통로가 원주 방향으로 이격되면, 토출구로부터 토출되어 오일 배출 통로에 유입할 때까지의 통로가 길어진다. 따라서, 냉각에 사용되는 윤활유와 베어링 또는 윤활유 도입 부재의 접촉 면적이 넓어져, 그만큼 냉각 효율을 높일 수 있다.

상기 윤활유 도입 부재는, 외륜의 폭면에 접하는 면에 반경방향으로 연장되는 홈형 오일 배출 통로를 가지는 것이라도 된다.

이 구성의 경우, 윤활에 사용된 윤활유 및 궤도면에 도달하지 않았던 윤활유를 포함하고, 베어링 내에 일단 공급된 윤활유가 상기 홈형 오일 배출 통로로부터 배출된다. 따라서, 베어링 내에 공급된 윤활유의 배출성을 높일 수 있고, 베어링 내에 오염 윤활유가 축적되는 것이 방지된다.

본 발명에 있어서, 상기 내륜의 상기 원주홈과 상기 경사부 사이에 형성되는 내륜 칼라부의 선단이 내륜의 폭면보다 축방향으로 후퇴한 것이라도 된다.

베어링 치수가 작은 경우, 내륜의 폭면에 원주홈을 형성하면, 그 원주홈과 상기 경사부 사이에서 형성되는 내륜 칼라부가 너무 얇아지는 경우가 있다. 내륜 칼라부는 그 외주면이 경사부로 되어 있으므로, 내륜 칼라부의 선단을 내륜의 폭면보다 후퇴시킴으로써, 내륜 칼라부가 너무 얇아지는 것이 회피되어 강도 확보가 행해진다.

본 발명에 있어서, 상기 내륜의 상기 원주홈의 외경 쪽의 내벽면은, 개구 쪽의 직경이 큰 테이퍼면으로 해도 된다. 테이퍼면이면, 원주홈의 내벽면으로부터 경사부로 원심력에 의해 흐르는 윤활유의 흐름이 생기기 쉬워진다.

본 발명에 있어서, 상기 내륜의 상기 원주홈의 내경 쪽의 내벽면은, 개구 쪽의 직경이 작은 테이퍼면으로 해도 된다. 테이퍼면이면, 토출구로부터 토출되어 내주 홈으로 분사되는 윤활유가 원주홈의 저부에 집유되기 쉬워져, 그만큼 내주 홈으로부터 내륜 궤도면에의 윤활유의 공급이 확실하게 된다.

본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터 더욱 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시예 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부한 도면에 있어서, 동일한 도면부호는 유사한 부품을 나타낸다.

도 1의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 구름 베어링의 윤활 장치를 나타낸 종단면도이며, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 있어서의 A 부분의 확대도이다.

도 2는 상기 윤활 장치에서의 윤활유 도입 부재의 베어링 배치 쪽으로부터 본 정면도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 구름 베어링의 윤활 장치의 종단면도이다.

도 4의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 구름 베어링의 윤활 장치의 종단면도이며, (b)는 (a)에 있어서의 B 부분의 확대도이다.

도 5의 (a)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 구름 베어링의 윤활 장치의 종단면도이며, (b)는 (a)에 있어서의 C 부분의 확대도이다.

도 6의 (a)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 구름 베어링의 윤활 장치의 종단면도이며, (b)는 (a)에 있어서의 D 부분의 확대도이다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구름 베어링의 윤활 장치를 구비한 스핀들 장치 및 이것에 접속되는 오일 공급 장치를 나타낸 구성도이다.

도 8은 종래예의 종단면도이다.

도 9는 도 8에 있어서의 V부의 확대도이다.

도 10은 종래예의 변형예를 나타낸 종단면도이다.

본 발명의 제1 실시예를 도 1의 (a) 및 (b)와 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1의 (a)는 이러한 실시예의 구름 베어링의 단면도를 나타낸다. 이러한 구름 베어링의 윤활 장치는, 윤활유 도입 부재(7)로부터 토출되는 냉각유의 일부를 윤활유로서 구름 베어링(1) 내에 공급한다. 구름 베어링(1)은, 앵귤러 볼 베어링으로 이루어지고, 내륜(2)과 외륜(3)의 궤도면(2a, 3a) 사이에 복수개의 구름 부재(4)를 개재시킨 것이다. 구름 부재(4)는 볼로 이루어지고, 리테이너(5)로 유지된다.

내륜(2)의 소재는, 고속 시의 큰 결합 후프 응력을 고려하여 침탄강으로 한다. 리테이너(5)는 예를 들면 외륜 안내 타입이며, 그 소재는 베이크(bake), PEEK, C/C 복합재료(composite), 알루미늄 합금, Ti 합금(고속 시의 강도 향상) 등이 바람직하다. 구름 부재(4)는 원심력 감소의 관점에서 세라믹 재료로 제조되는 것이 바람직하다.

이러한 구름 베어링(1)에 있어서, 내륜(2)의 반(反) 부하 측(베어링 배면 측)의 폭면에 축방향으로 오목한 원주홈(6)이 형성된다. 내륜(2)의 상기 원주홈(6)이 형성되는 쪽의 궤도면(2a)으로 이어지는 외경면은, 궤도면(2a) 쪽의 직경이 크게 되는 경사부(2b)가 된다. 이러한 경사부(2b)의 축심(C)에 대한 경사 각도 α(도 1의 (b))의 최소값은, 다음 식의 값으로 설정한다.

α≥ 0. 0667×dn×10^-4-1.8333

단, dn: 베어링 내경 치수 d(mm)와 회전 속도 n(min^-1)의 곱이다.

이 식에 의하면, 구름 베어링(1)이 베어링 내경 70mmø, 회전 속도 30,000 min^-1인 앵귤러 볼 베어링의 경우에는, 상기 경사부(2b)의 경사 각도 α는 α≥ 12.8°가 된다.

상기 경사 각도 α의 최대값은, 앵귤러 볼 베어링에서는 α≤25°로 하는 것이 바람직하다. 앵귤러 볼 베어링의 경우, 경사 각도 α가 25°를 넘으면, 경사부(2b)를 형성한 쪽의 내륜 단면의 직경 방향의 폭이 좁아져, 이러한 단면이 접하는 내륜 스페이서(16) 등과의 접촉 면적이 작게 되어, 큰 축 방향 하중을 지지할 수 없게 되기 때문이다. 구름 베어링(1)이 앵귤러 볼 베어링인 경우, 내륜(2)의 반 부하 쪽의 외경면이 상기 경사부(2b)가 된다.

윤활유 도입 부재(7)는 외륜(3)의 폭면에 접함으로써, 구름 베어링(1)에 축방향으로 인접하여 구비되는 링형 외륜 스페이서로서, 내륜(2)의 원주홈(6)에 대향하여 개방되는 토출구(8), 및 이러한 토출구(8)와 연통하는 급유 통로(9)를 가진다. 도시하지 않은 베어링 하우징으로부터 급유 통로(9)로 공급되어 토출구(8)로 부터 토출되는 냉각유는, 내륜의 원주홈(6)으로 분사되어, 그 일부가 원심력과 표면 장력에 의해, 원주홈(6)의 내경면으로부터 경사부(2b)을 따라 내륜(2)의 궤도면(2a)에 윤활유로서 흐른다.

도 2는, 상기 윤활유 도입 부재(7)를 베어링 배치 측으로부터 본 정면도이다. 이러한 예에서는, 급유 통로(9) 및 이것과 연통하는 토출구(8)가 1개이지만, 이에 한정되지 않고, 복수개를 윤활유 도입 부재(7)의 원주 방향으로 나누어 배치하여, 윤활 효율을 올리도록 해도 된다.

도 1의 (a)에 나타낸 토출구(8)의 구경은 토출유의 제트 속도를 올리는 관점에서 작은 쪽이 바람직하다. 또한, 토출구(8)의 직선형 부분의 길이는, 토출유가 확산하는 것을 방지하는 관점에서, 직경의 4배 정도가 바람직하다. 토출구(8)의 원주홈(6) 쪽의 내륜 단면에 대한 각도는 임의로 해도 된다.

윤활유 도입 부재(7)는, 그 측면으로부터 베어링(1)을 향해 축방향으로 연장되어, 도 1의 (b)에 나타낸 미세한 틈새(δ)를 통하여 상기 내륜(2)의 경사부(2b)를 덮는 칼라부(10)를 가진다. 이로써, 상기 미세한 틈새(δ)로부터 궤도면(2a)으로 흐르는 윤활유의 유량이 제어된다. 상기 토출구(8)에 대향하는 내륜(2)의 폭면과 상기 경사부(2b)가 교차하는 코너부는, 단면이 원호형인 곡면부(2ba)로 된다. 곡면부(2ba)로 한 것은, 이러한 코너로부터 윤활유가 원심력에 의해 내륜(2)으로부터 멀어지는 것을 방지하기 위해서이다. 윤활유 도입 부재(7)는, 내부 손상의 발생 방지 또는 취급성 향상의 측면에서, 담금질 처리하는 것이 바람직하다.

상기 토출구(8)로부터 토출된 윤활유는, 도 1의 (a)의 윤활유 배출 통로(11) 로부터 외부로 배출된다. 이러한 윤활유 배출 통로(11)는 상기 윤활유 도입 부재(7)에 설치된 오일 배출 통로(12) 또는 홈형 오일 배출 통로(13), 및 내륜(2)의 부하 쪽에 접하여 배치되는 외륜 스페이서(15)의 오일 배출 홈(14) 등으로 구성된다. 윤활유 도입 부재(7)의 오일 배출 통로(12)는, 도 2와 같이, 상기 토출구(8)로부터 원주 방향으로 이격되는 위치(여기에서는, 토출구(8)에서 180° 이격되는 위치)에, 내경면으로부터 외경면으로 관통하여 형성된다. 오일 배출 통로(12), 홈형 오일 배출 통로(13), 오일 배출 홈(14)은, 원주 방향으로 복수개 분배하여 설치해도 된다.

윤활유 도입 부재(7)의 내경면은, 상기 토출구(8)의 형성부를 제외하고, 내륜(2)에 대향하는 축 방향의 일부분이 나머지 부분보다 직경이 큰 단차면(7a)으로 되어 있고, 이러한 단차면(7a)에 상기 오일 배출 통로(12)가 개구된다. 또한, 윤활유 도입 부재(7)의 홈형 오일 배출 통로(13)는, 도 1의 (a)에 나타낸 외륜(3)의 폭면에 접하는 면의 일부에, 반경 방향으로 연장되어 형성된다. 외륜 스페이서(15)의 오일 배출 홈(14)은 외륜(3)에 접하는 단면의 일부에, 반경 방향으로 연장되어 형성된다.

사용하는 냉각유로서는, 동력 손실의 저감 및 냉각 효율의 향상의 관점에서, ISO 점도 VG10, VG2 이하가 바람직하다. 또한, 동력 손실의 한층 더 저감 및 냉각 효율의 향상을 위해서는, 냉각유로서 점도가 작고 열전도율이 큰 수용성 작동 오일을 사용하고, 상기 윤활유 도입 부재(7)의 재료로서 선팽창 계수가 낮은 스테인레스를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 윤활 장치의 작용을 설명한다. 윤활유 도입 부재(7)의 급유 통로(9)로 압송된 냉각유는, 토출구(8)로부터 토출되어 대향하는 내륜(2)의 원주홈(6)으로 분사된다. 원주홈(6)으로 분사된 냉각유의 일부는, 그 표면 장력과 내륜(2)의 회전에 의해 냉각유에 작용하는 원심력에 의해, 내륜(2)에 있어서 원주홈(6)의 외경 쪽의 내벽면으로부터 경사부(2b)를 따라 내륜(2)의 궤도면(2a)으로 윤활유로서 유입된다. 원주홈(6)의 내벽면으로부터 경사부(2b)로의 윤활유의 이동은, 윤활유의 표면 장력, 윤활유에 작용하는 원심력, 및 경사부(2b)의 경사 각도를 적절하게 균형되게 함으로써 원활하게 수행되게 할 수 있어, 원심력에 의해 윤활유가 분산되는 것을 방지한다. 여기에서는, 내륜(2)의 폭면과 경사부(2b)의 교차부가 곡면부(2ba)로 되기 때문에, 경사부(2b)로의 윤활유의 이동이 더욱 원활하게 행해진다.

또한, 내륜(2)의 경사부(2b)에 윤활유 도입 부재(7)의 칼라부(10)가 덮여, 도 1의 (b)에 나타낸 경사부(2b)와 칼라부(10) 사이에 미세한 틈새(δ)가 형성되므로, 상기 급유 통로(9)에 대한 냉각유의 유량을 외부로부터 조정하지 않고도, 상기 미세한 틈새(δ)로 흐르는 윤활유의 유량을 간단하게 조정할 수 있다. 상기 미세한 틈새(δ)로 유입되는 유입분을 제외한 나머지의 윤활유는, 도 1의 (a)에 나타낸 윤활유 배출 통로(11)를 구성하는 윤활유 도입 부재(7)의 오일 배출 통로(12), 홈형 오일 배출 통로(13), 및 외륜 스페이서(15)의 오일 배출 홈(14)을 통해 오일 배출 펌프(도시하지 않음)에 의해 외부로 배출된다. 이와 같은 통로로 배출되는 냉각유로서의 윤활유에 의해, 구름 베어링(1)은 효과적으로 냉각된다.

이러한 구름 베어링의 윤활 장치는, 윤활유 도입 부재(7)로부터 토출된 윤활유를, 내륜(2)의 표면을 따라 베어링(1) 내에 공급하고, 또 유량을 제어하여 공급하므로, 큰 교반 저항이 생기지 않고, 동력 손실을 증대시키지 않아서 고속 운전이 가능하다. 내륜(2)의 외경면의 경사부(2b)에 윤활유 도입 부재(7)의 칼라부(10)를 씌워 미세한 틈새(δ)를 형성하고, 그 미세한 틈새(5)에 의해 유량 제어를 행하므로, 내륜(2)의 단면에 미세한 틈새를 형성하는 것과 상이하며, 베어링 사이즈가 작은 경우 또는 내륜(2)의 두께가 얇은 경우에도 가능하다.

또한, 토출구(8)로부터 토출된 윤활유를, 윤활유 배출 통로(11)를 구성하는 윤활유 도입 부재(7)의 오일 배출 통로(12), 홈형 오일 배출 통로(13), 및 외륜 스페이서(15)의 오일 배출 홈(14)을 거쳐 외부로 배출함으로써, 구름 베어링(1)을 효과적으로 냉각하므로, 복잡한 급유기구를 가지지 않고 구름 베어링(1)의 냉각을 행할 수 있다.

또한, 윤활유 도입 부재(7)는 외륜(3)의 폭면에 접해 구비되는 링형의 외륜 스페이서이므로, 윤활유 도입 부재(7)로서 특별한 부재를 구비할 필요가 없고, 구성을 간략화할 수 있다.

윤활유 도입 부재(7)는 토출구(8)로부터 원주 방향으로 떨어진 위치에, 내경면으로부터 외경면으로 관통하는 오일 배출 통로(12)를 가지기 때문에, 베어링 윤활에 사용되지 않는 윤활유가 오일 배출 통로(12)에 유입할 때까지의 통로가 길게 되어, 그만큼 냉각 효율을 높일 수 있다.

윤활유 도입 부재(7)는 상기 오일 배출 통로(12)와는 별도로, 외륜(3)의 폭 면에 접하는 면에 반경방향으로 연장되는 홈형 오일 배출 통로(13)를 가지고, 또 외륜 스페이서(15)의 오일 배출 홈(14)이 형성되어 있으므로, 베어링 내에 공급되어 윤활에 사용되는 윤활유의 배출이 양호하게 행해지고, 베어링 내에 오염 윤활유가 모이는 것이 회피된다.

도 3은, 본 발명의 제2 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예의 구름 베어링의 윤활 장치는, 상기 제1 실시예에 있어서, 내륜(2)의 원주홈(6)과 경사부(2b) 사이에 형성되는 내륜 칼라부(2c)의 선단이, 내륜(2)의 폭면보다 축방향으로 후 퇴한 것으로 한다. 그 외의 구성은 제1 실시예의 경우와 같다.

이 실시예의 경우, 내륜(2)에 있어서의 상기 칼라부(2c)의 돌출 길이를 짧게 하고, 원주홈(6)의 내경 쪽의 내벽면(6a)으로부터 경사부(2b)로 이동하는 윤활유의 통로가 짧아져, 내륜 궤도면(2b)에의 윤활유의 유입이 원활하게 된다. 또한, 베어링 사이즈가 작은 경우에, 내륜 칼라부(2c)의 선단의 두께가 너무 얇아지는 것을 회피할 수 있다.

도 4의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예의 구름 베어링의 윤활 장치는, 도 3에 나타낸 제2 실시예에 있어서, 내륜(2)에 있어서의 원주홈(6)의 외경 쪽의 내벽면(6a)을, 개구 쪽의 직경이 크게 되는 테이퍼면으로 한다. 그 외의 구성은 제2 실시예의 경우와 같다.

이 실시예의 경우, 원주홈(6)의 외경 쪽의 내벽면(6a)을 테이퍼면으로 하기 때문에, 원심력에 의해 원주홈(6)의 내벽면(6a)으로부터 경사부(2b)로의 윤활유의 이동이 더욱 원활하게 된다.

도 5는, 본 발명의 제4 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예의 구름 베어링의 윤활 장치는, 도 4에 나타낸 제3 실시예에 있어서, 내륜(2)에 있어서의 원주홈(6)의 내경 쪽의 내벽면(6b)을, 개구 쪽의 직경이 작게 되는 테이퍼면으로 한다. 그 외의 구성은 제4 실시예의 경우와 같다.

이 실시예의 경우, 원주홈(6)의 내경 쪽의 내벽면(6b)을 테이퍼면으로 하기 때문에, 토출구(8)로부터 토출되어 내주 홈(6)으로 분사된 윤활유가 원주홈(6)의 저부에 집유되기 쉬워져, 내주 홈(6)으로부터 내륜 궤도면(2a)으로의 윤활유의 공급이 확실하게 된다.

도 6은, 본 발명의 제5 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예의 구름 베어링의 윤활 장치는, 도 5에 나타낸 실시예에 있어서, 내륜(2)에 있어서의 원주홈(6)을, 테이퍼면으로 이루어지는 외경 쪽의 내벽면(6a)과 테이퍼면으로 이루어지는 내경 쪽의 내벽면(6b)으로 단면이 V자형인 형상으로 형성한 것이다. 그 외의 구성은 제4 실시예의 경우와 같다.

이 실시예의 경우, 원주홈(6)을 테이퍼면으로 이루어지는 외경 및 내경 쪽의 양쪽 내벽면(6a, 6b)으로 단면이 V자형인 형상으로 형성하고 있으므로, 원주홈(6)의 가공이 용이해진다.

도 7은, 제1 실시예의 구름 베어링의 베어링 장치를 구비한 스핀들 장치의 일례를 나타낸다. 이러한 스핀들 장치(24)는 공작 기계에 응용되며, 주축(25)의 단부에 공구 또는 공작물의 척이 장착된다. 주축(25)은, 축방향으로 이격되는 복수개(여기에서는 2개)의 구름 베어링(1)에 의해 지지된다. 각 구름 베어링(1)의 내륜(2)은 주축(25)의 외경면에 결합하고, 외륜(3)은 하우징(26)의 내경면에 결합한다. 이들 내외륜(2, 3)은, 내륜 리테이너(27) 및 외륜 리테이너(28)에 의해, 하우징(26) 내에 고정된다. 하우징(26)은, 내주 하우징(26A)과 외주 하우징(26B)의 이중구조로 된다.

양쪽 구름 베어링(1)의 외륜(3) 사이에 외륜 스페이서(30) 및 윤활유 도입 부재(7)가, 또 내륜(2) 사이에는 내륜 스페이서(31)가 각각 형성된다. 주축(25)의 일단부에는, 내륜 리테이너(27)에 눌려 구름 베어링(1)을 고정하는 베어링 고정 너트(32)가 나사결합된다. 내주 하우징(26A)에, 각 윤활유 도입 부재(7)의 급유 통로(9)와 연통하는 2개의 윤활유 공급로(33), 및 1개의 배출 오일 회수로(34)가 형성된다. 각 윤활유 공급로(33)는 축방향으로 연장되어 내주 하우징(26A)의 양단면으로 개방된다. 배출 오일 회수로(34)는 축방향으로 연장되어 외륜 리테이너(28)를 관통한다. 이러한 배출 오일 회수로(34)에, 각 윤활유 도입 부재(7)의 오일 배출 통로(12) 및 홈형 오일 배출 통로(13)가 연통된다. 또한, 제1 실시예에서는, 외륜 스페이서(15)에 오일 배출 홈(14)을 형성하였으나, 이러한 예에서는 각 외륜 리테이너(28)에 오일 배출 홈(14)이 형성되고, 이들 오일 배출 홈(14)을 상기 배출 오일 회수로(34)에 연통시킨다.

구름 베어링(1)의 윤활 장치는, 냉각유 공급 장치(35)의 토출 냉각유의 일부를, 필터(36), 윤활유 공급로(33) 및 상기 윤활유 도입 부재(7)의 급유 통로(9)를 통하여 받아, 상술한 바와 같이, 그 냉각유의 일부를 윤활유로서 나머지를 냉각유로서 구름 베어링(1) 내에 공급한다. 냉각유로 이용되며, 상기 오일 배출 통 로(12), 홈형 오일 배출 통로(13) 및 오일 배출 홈(14)으로부터 배출 오일 회수로(34)에 배출된 오일은, 배출 오일 펌프(37)에 의해 오일 회수 탱크(38)에 회수되어, 다시 냉각유 공급 장치(35)에 되돌려진다. 상기 하우징(26)에는, 별도로 하우징 냉각용의 급유 통로(도시하지 않음)가 설치되고, 이러한 급유 통로에 상기 냉각유 공급 장치(35)로부터 냉각유가 공급된다. 또한, 하우징(26)을 냉각한 냉각유는 오일 회수 탱크(38)에 회수되어, 다시 냉각유 공급 장치(35)에 되돌려진다.

Claims

구름 베어링 내에 윤활유 도입 부재로부터 윤활유를 토출하여 윤활하는 구름 베어링의 윤활 장치에 있어서,

내륜의 폭면에 원주홈을 형성하고,

상기 윤활유 도입 부재는 상기 원주홈에 대해서 개방된 토출구를 가지며,

상기 내륜의 외경면에, 상기 내륜의 궤도면 쪽의 직경이 크고, 상기 원주홈 내에 있는 윤활유를 원심력과 표면 장력에 의해 내륜의 궤도면으로 안내하는 경사부를 형성하고,

상기 경사부를 미세한 틈새를 갖도록 덮어서, 상기 미세한 틈새로부터 상기 궤도면으로 흐르는 윤활유의 유량을 제어하는 칼라부가 상기 윤활유 도입 부재에 설치된 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제1항에 있어서,

상기 토출구로부터 토출된 윤활유 중, 상기 내륜의 경사부와 상기 칼라부 사이의 미세한 틈새로 유입하는 유입분을 제외한 나머지의 윤활유를 배출하는 윤활유 배출 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제1항에 있어서,

상기 윤활유 도입 부재가 상기 외륜의 폭면에 접하도록 구비되는 링형의 외 륜 스페이서인 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제3항에 있어서,

상기 윤활유 도입 부재가, 상기 토출구로부터 원주 방향으로 이격된 위치에, 내경면으로부터 외경면으로 관통하는 오일 배출 통로를 가지는 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제3항에 있어서,

상기 윤활유 도입 부재가, 외륜의 폭면에 접하는 면에 반경방향으로 연장되는 홈형 오일 배출 통로를 가지는 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제1항에 있어서,

상기 내륜의 상기 원주홈과 상기 경사부 사이에 형성된 내륜 칼라부의 선단이, 내륜의 폭면보다 축방향으로 후퇴한 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제1항에 있어서,

상기 내륜의 상기 원주홈의 외경 쪽의 내벽면을 개구 쪽의 직경이 큰 테이퍼면으로 한 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제1항에 있어서,

상기 내륜의 상기 원주홈의 내경 쪽의 내벽면을 개구 쪽의 직경이 작은 테이퍼면으로 한 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.
제1항에 있어서,

상기 내륜의 상기 원주홈의 외경 쪽의 내벽면을 개구 쪽의 직경이 큰 테이퍼면으로 하고, 또한, 상기 원주홈의 내경 쪽의 내벽면을 개구 쪽의 직경이 작은 테이퍼면으로 한 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 윤활 장치.