KR20190026821A - 볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치 - Google Patents

볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치 Download PDF

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닛본 세이고 가부시끼가이샤
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Abstract

외륜 (12) 의 복수의 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부의 적어도 일부는, 그 내경측 개구부를 직경 방향 구멍 (15a, 15b) 의 중심선 (X1, X2) 의 연장선을 따라 유지기 (14) 의 외주면 상에 투영했을 때에, 축 방향에 있어서, 유지기 (14) 의 이웃하는 포켓의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원의 영역 내에 위치한다. 또한, 어느 1 개의 직경 방향 구멍 (15a) 의 중심선 (X1) 이, 볼 (13) 의 중심 (O) 의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 은, 볼 베어링 (10) 의 직경 방향으로부터 보아, 그 내경측 개구부 (30) 를 상기 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부가, 볼 (13), 및 포켓 (P) 의 내주면으로부터 이간되어 있고, 또한, 상기 어느 타방의 직경 방향 구멍의 중심선이, 상기 볼 베어링의 축 방향으로부터 보아, 상기 포켓과 오버 랩한다.

Description

볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치
본 발명은, 볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외륜 급유형의 볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치에 관한 것이다.
최근, 공작 기계용 주축은 절삭 효율의 향상을 목표로 하여, 고속화의 요구가 높아지고 있다. 또한, 그 주축에는, 최근, 생산의 고효율화를 위하여 복잡 형상의 피가공물을 복수의 공작 기계를 사용하지 않고, 또한, 단 바꿈 없이 가공하는 것이 가능한 5 축 가공기에 대한 대응 니즈도 나오고 있다. 5 축 가공기에서는, 주축이나 테이블이 선회하기 때문에, 선회 반경의 단축화에 의한 스페이스 절약화, 혹은, 선회시의 이너셔 경감이나 경량화에 의한 전력 절약 지향 등의 요구로부터, 스핀들의 축 방향 길이의 단축이 요구되고 있다.
공작 기계 주축용의 구름 베어링으로서 많이 채용되고 있는 윤활 방법으로는, 그리스 윤활, 오일 에어 윤활, 오일 미스트 윤활 등을 들 수 있다. 일반적으로, 고속 회전 (dmn 80 만 이상) 의 영역에서는 오일 에어 윤활이 채용된다. 종래의 오일 에어 윤활로는, 도 9(a) 에 나타내는 베어링 (100) 의 측방에 배치된 급유용 노즐 팽이 (101), 또는, 도 9(b) 에 나타내는 베어링 (100) 의 측방에 배치된 외륜 스페이서 (102) 의 직경 방향 관통공 (102a) 에 삽입된 급유용 노즐 팽이 (101) 를 사용하여, 베어링 측면으로부터 베어링 내부에 고압 에어 및 미세한 유립을 공급하는 방식이 알려져 있다.
이 방식에서는, 노즐 팽이 (101) 등의 급유용 부품이 별도로 필요하여, 스핀들의 부품 점수가 많아지기 때문에, 스핀들 전체의 비용 상승이나 관리의 수고가 증가하는 것으로 연결된다. 또한, 노즐 팽이 (101) 를 사용하기 때문에 외륜 스페이서의 형상이나 하우징의 구조가 복잡해져, 스핀들의 설계·가공의 수고가 증가한다. 또한, 베어링의 회전축 방향 측면측에 노즐 팽이 (101) 를 설치하기 때문에, 어느 정도의 스페이서 길이가 필요하게 되어, 스핀들의 축 방향 길이가 길어진다. 이에 의해, 공작 기계 자체의 크기가 커지거나, 축 방향 길이가 증가한 만큼 스핀들 중량이 무거워져, 스핀들의 위험 속도 (위험 속도란, 스핀들이 갖는 고유 진동수로부터 산출한 회전 속도로서, 이 위험 속도역에서 스핀들을 회전시키면, 진동이 커지게 된다) 가 낮아진다. 또한, 고속 회전화에 수반하여 발생하는 에어 커튼 (에어 커튼이란, 공기와 고속 회전하는 내륜 외경 표면의 마찰에 의해 발생하는 원주 방향의 고속 공기류의 벽을 말한다) 에 의해, 급유용 노즐로부터의 유립의 공급이 저해되고, 그 결과, 베어링 내부에 확실하게 윤활유가 공급되기 어렵다. 이와 같이 종래의 오일 에어 윤활은, 그 구조 상 및 기능 상의 문제를 안고 있다.
또한, 다른 오일 에어 윤활 방식으로는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 외륜 (111) 의 외주면의 둘레 방향에 유홈 (112) 을 형성하고, 또한, 그 유홈 (112) 과 동일한 축 방향 위치에, 직경 방향을 향한 유공 (113) 이 복수 형성된 외륜 급유형 베어링 (110) 을 사용하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 외륜 급유형 베어링에서는, 베어링이 고속 회전으로 사용되는 경우에도, 유립의 공급이 에어 커튼에 의해 저해되는 경우가 없다. 그 때문에, 고속 회전에서도 안정적인 스핀들의 사용이 가능해진다.
도 11 은, 노즐 팽이 (101) 를 사용한 오일 에어 윤활과 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활 각각의 경우에 있어서의 주축의 개략도를 나타낸다. 도 11 의 위 절반이 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활의 스핀들 (120), 아래 절반이 노즐 팽이 (101) 를 사용한 오일 에어 윤활의 스핀들 (120A) 이다. 또한, 도 11 중, 부호 121 은, 회전축이고, 부호 122 는, 회전축 (121) 에 끼워 맞춤하는 모터의 로터이다. 이와 같이, 노즐 팽이 (101) 를 사용한 오일 에어 윤활의 경우에는, 베어링 (100) 의 측면으로부터 윤활유를 공급하기 위해서 일정 이상의 축 방향 길이의 스페이서가 필요하게 된다. 그에 반하여, 외륜 급유 사양의 경우에는, 급유용의 스페이서가 필요하지 않기 때문에, 노즐 팽이의 삭감이나 스페이서의 구조를 간단하게 할 수 있고, 스페이서 (123) 의 축 방향 길이를 노즐 팽이를 사용하는 사양에 비하여, 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 외륜 급유 사양에서는, 주축·급유용의 부품의 설계·가공이나 부품의 관리가 간단해지고, 공작 기계의 설계·제조·관리에 있어서 전체적인 비용 다운이 가능해진다. 더하여, 축 방향 길이를 짧게 할 수 있음으로써, 공작 기계 사이즈의 소형화나 스핀들 위험 속도의 향상으로도 연결된다. 이와 같이, 외륜 급유형 베어링에는, 종래의 측면 급유형 베어링과 비교하여 많은 이점을 가지고 있다.
일본 공개특허공보 2013-79711호
그런데, 공작 기계 주축용의 볼 베어링은, 그 주축의 사양에 맞추어 다양한 조건에서 사용된다. 베어링 회전 수나 초기 예압 하중, 및 가공시의 외부 하중의 크기 등이 상이하면, 사용되고 있는 베어링의 내부 상태 (접촉각, 내륜 홈과 볼 혹은 외륜 홈과 볼간 접촉부의 접촉 타원의 크기나 접촉 면압 등) 가 상이하다. 이 때문에, 다양한 조건에서 사용되는 볼 베어링에 있어서, 베어링의 윤활성을 향상시키는 것이 요망되고 있다. 특히, 고속 회전시에 있어서는, 볼과 유지기의 슬라이딩 접촉부의 윤활 상태를 양호하게 유지하는 것이 요망되고 있다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 외륜 급유형 베어링의 외륜에 형성된, 복수의 직경 방향 구멍의 축 방향 위치 및 원주 방향 위치를 적절히 설정함으로써, 고속 회전시의 양호한 윤활 성능, 및 저소음 및 저진동을 실현할 수 있는 볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 하기의 구성에 의해 달성된다.
(1) 외주면에 내륜 궤도 홈을 갖는 내륜과, 내주면에 외륜 궤도 홈을 갖는 외륜과, 상기 내륜 궤도 홈과 상기 외륜 궤도 홈 사이에 자유롭게 전동할 수 있도록 배치되는 복수의 볼과, 상기 복수의 볼을 각각 유지하는 복수의 포켓을 갖는 유지기를 구비하고, 상기 외륜은, 그 외주면부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐서 관통하고, 윤활유를 공급하는 복수의 직경 방향 구멍을 갖고, 상기 윤활유에 의해 윤활되는 볼 베어링으로서,
상기 복수의 직경 방향 구멍의 내경측 개구부를 상기 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선을 따라 상기 유지기의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 상기 내경측 개구부의 적어도 일부는, 상기 볼 베어링의 회전축 방향에 있어서, 상기 유지기의 각 포켓의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원의 영역 내에 위치하고,
상기 복수의 직경 방향 구멍 중, 어느 1 개의 직경 방향 구멍의 중심선이, 상기 볼의 중심의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 어느 타방의 직경 방향 구멍은, 상기 볼 베어링의 직경 방향으로부터 보아, 그 내경측 개구부를 상기 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선을 따라 상기 유지기의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 상기 내경측 개구부가, 상기 볼, 및 상기 포켓의 내주면으로부터 이간되어 있고, 또한, 상기 어느 타방의 직경 방향 구멍의 중심선이, 상기 볼 베어링의 축 방향으로부터 보아, 상기 포켓과 오버 랩하는, 볼 베어링.
(2) 상기 외륜의 외주면에는, 상기 직경 방향 구멍과 연통하는 오목 형상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되어 있는, (1) 에 기재된 볼 베어링.
(3) 상기 외륜의 외주면에는, 상기 오목 형상 홈을 사이에 두는 축 방향 양측에 환상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되고, 상기 각 환상 홈에는, 각각 환상의 시일 부재가 배치되는 (2) 에 기재된 볼 베어링.
(4) 상기 직경 방향 구멍의 직경이 0.5 ∼ 1.5 ㎜ 인, (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링.
(5) 상기 직경 방향 구멍은, 상기 내경측 개구부의 개구 면적이, 외경측 개구부의 개구 면적보다 넓은, (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링.
(6) (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링을 구비하는, 공작 기계용 주축 장치.
본 발명의 볼 베어링에 의하면, 외륜은, 그 외주면부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐서 관통하고, 윤활유를 공급하는 복수의 직경 방향 구멍을 갖는다. 그리고, 복수의 직경 방향 구멍의 내경측 개구부를 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선을 따라 유지기의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부의 적어도 일부는, 볼 베어링의 회전축 방향에 있어서, 유지기의 각 포켓의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원의 영역 내에 위치한다. 또한, 복수의 직경 방향 구멍 중, 어느 1 개의 직경 방향 구멍의 중심선이, 볼의 중심의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 어느 타방의 직경 방향 구멍은, 볼 베어링의 직경 방향으로부터 보아, 그 내경측 개구부를 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선을 따라 유지기의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부가, 볼, 및 포켓의 내주면으로부터 이간되어 있고, 또한, 어느 타방의 직경 방향 구멍의 중심선이, 볼 베어링의 축 방향으로부터 보아, 포켓과 오버 랩한다. 이에 의해, 어느 1 개의 직경 방향 구멍으로부터 볼과 유지기의 슬라이딩 접촉부에 윤활유가 공급됨과 함께, 어느 타방의 직경 방향 구멍으로부터도, 유지기의 외주면을 통하여, 볼과 유지기의 슬라이딩 접촉부에 충분한 윤활유가 공급된다. 따라서, 양호한 윤활 상태가 유지되어, 베어링의 늘어붙음을 방지할 수 있고, 또한, 압축 공기의 흐름이 완전하게 차단되지 않아, 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 II-II 선을 따른 볼 베어링의 단면도이다.
도 3 은 볼 및 유지기를 외경측으로부터 본 도면으로, (a) 는, 다른 직경 방향 구멍의 내경측 개구부가 배치 가능한 영역 조건을 나타내고, (b) 는, 다른 직경 방향 구멍의 중심선이 배치 가능한 영역 조건을 나타내고, (c) 는, (a) 및 (b) 의 양방의 조건을 고려한, 다른 직경 방향 구멍의 내경측 개구부가 배치 가능한 영역을 나타낸다.
도 4(a) 는, 직경 방향 구멍의 카운터 보아측의 축 방향 최외 위치를 나타내는 볼 베어링의 단면도이고, (b) 는, 직경 방향 구멍의 반대 카운터 보아측의 축 방향 최외 위치를 나타내는 볼 베어링의 단면도이다.
도 5 는 본 실시형태의 제 1 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 6 은 본 실시형태의 제 2 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 7 은 본 실시형태의 제 3 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 8(a) 는, 본 실시형태의 제 4 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이고, (b) 는, 본 실시형태의 제 5 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 9(a) 및 (b) 는, 노즐 팽이를 사용한 종래의 오일 에어 윤활을 나타내는 단면도이다.
도 10 은 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활의 볼 베어링의 단면도이다.
도 11 은 위 절반이 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활의 스핀들, 및 아래 절반이 노즐 팽이를 사용한 오일 에어 윤활의 스핀들의 각 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치에 대하여, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링 (10) 은, 공작 기계용 주축 장치에 적용 가능하고, 외주면에 원호상의 내륜 궤도 홈 (11a) 을 갖는 내륜 (11) 과, 내주면에 원호상의 외륜 궤도 홈 (12a) 을 갖는 외륜 (12) 과, 소정의 접촉각 (α) 을 가지고 내륜 궤도 홈 (11a) 과 외륜 궤도 홈 (12a) 사이에 자유롭게 전동할 수 있도록 배치된 복수의 볼 (13) 과, 복수의 볼 (13) 을 유지하는 원통 형상의 포켓 (P) 을 갖는 외륜 안내 방식의 유지기 (14) 를 구비한다. 외륜 (12) 의 축 방향 일방측의 내주면에는, 축 방향 단면부터 외륜 궤도 홈 (12a) 까지 서서히 축경하는 경사부를 구비한 카운터 보아 (12b) 가 형성되어 있는 한편, 축 방향 타방측의 내주면에는, 일정하게 내경의 홈 숄더 (12c) 가 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 은, 축 방향에 걸쳐서 일정하게 외경에 형성되어 있다.
이 앵귤러 볼 베어링 (10) 은, 외륜 급유형 베어링이고, 외륜 (12) 은, 그 외주면부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐서 관통하고, 윤활유를 공급하는 복수의 직경 방향 구멍 (15 (15a, 15b)) 을 갖는다. 또한, 외륜 (12) 의 외주면에는, 복수의 직경 방향 구멍 (15) 과 연통하는 오목 형상 홈 (16) 이 둘레 방향을 따라 형성된다. 이에 의해, 앵귤러 볼 베어링 (10) 에서는, 도시하지 않은 하우징의 급유로로부터 공급된 유립 및 윤활 에어가, 외륜 (12) 의 오목 형상 홈 (16) 및 직경 방향 구멍 (15) 을 통하여, 직접, 볼 (13) 에 공급되어, 오일 에어 윤활이 실시된다.
또한, 둘레상의 오목 형상 홈은, 외륜 (12) 에 형성하는 대신에, 하우징의 내주면에 있어서, 직경 방향 구멍 (15) 과 연통하는 급유로 개구의 위치에 형성되어도 된다.
이와 같이, 복수의 직경 방향 구멍 (15) 을 구비함으로써, 윤활유를 불균일 없이 균일하게 궤도면 전체에 널리 퍼지게 할 수 있어, 고속 회전시의 윤활의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 외륜 (12) 은, 직경 방향 구멍 (15) 에 가까운 위상에서는 잘 냉각되는 한편, 직경 방향 구멍 (15) 으로부터 먼 위상에서는 냉각이 약한 점에서, 외륜 (12) 의 위상에 따라 온도차가 발생하여, 베어링의 치수 정밀도에 영향을 미친다. 이 때문에, 복수의 직경 방향 구멍 (15) 을 구비함으로써, 베어링의 외륜 (12) 의 온도 변동을 방지할 수 있다.
또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 복수의 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 를 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X1, X2) 의 연장선을 따라 유지기 (14) 의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부 (30) 의 적어도 일부는, 볼 베어링 (10) 의 회전축 방향에 있어서, 유지기 (14) 의 각 포켓 (P) 의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원 (L) (도 3 참조) 의 영역 내 (도 1 에 나타내는 점선 (S) 내) 에 위치하고 있다.
일반적으로, 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부 (유지기 (14) 의 포켓 (P) 의 내면) 는 윤활 상태가 가혹하다. 특히, 공작 기계 주축용 베어링에서는, 베어링의 온도 상승 및 온도 변동을 피하기 위해서, 베어링에 공급되는 윤활유는 극히 소량이 된다. 이와 같은 조건하에서는, 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부에 충분한 윤활유가 공급되기 어렵고, 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부의 윤활 불량에서 기인하는 늘어붙음이 발생할 가능성이 있다.
따라서, 외륜 급유형 베어링에 있어서의 윤활유의 공급은, 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부의 윤활 상태를 양호하게 유지하도록 실시되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 를 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X1, X2) 의 연장선을 따라 유지기 (14) 의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부 (30) 가, 볼 베어링 (10) 의 회전축 방향에 있어서, 유지기 (14) 의 각 포켓 (P) 의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원 (L) 의 영역 내에 있음으로써, 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부에 충분한 윤활유가 공급되고, 윤활 상태가 양호하게 유지되어, 베어링의 늘어붙음을 방지할 수 있다.
만일, 상기 서술한 투영된 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 가, 상기 서술한 2 원의 영역 밖이 되면, 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부의 윤활 불량에 더하여, 진동 및 소음이 증대한다. 구체적으로는, 압축 공기의 압력이, 유지기 (14) 의 축 방향 중심 위치로부터 떨어진 점에 작용함으로써, 유지기 (14) 의 자세를 기울이고자 하는 우력이 발생한다. 회전 중의 베어링 내의 유지기 (14) 는, 항상 동일한 자세로 회전하는 것이 바람직하지만, 이 우력에 의해 유지기 (14) 의 자세가 시간과 함께 변화하여, 유지기 (14) 의 운동에서 기인하는 진동이나 소음이 증대한다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 투영된 복수의 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 의 적어도 일부가, 볼 베어링 (10) 의 회전축 방향에 있어서, 유지기 (14) 의 각 포켓 (P) 의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원 (L) 의 영역 내 (도 4(a), (b) 의 점선 (S) 내) 에 있으면 된다. 즉, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 투영된 복수의 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 의 적어도 일부가, 볼 베어링 (10) 의 회전축 방향에 있어서, 유지기 (14) 의 각 포켓 (P) 의 축 방향 단부를 연결한 카운터 보아측의 원 (L) 과 오버 랩하고 있어도 된다. 혹은, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 투영된 복수의 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 의 적어도 일부가, 볼 베어링 (10) 의 회전축 방향에 있어서, 유지기 (14) 의 각 포켓 (P) 의 축 방향 단부를 연결한 반대 카운터 보아측의 원 (L) 과 오버 랩하고 있어도 된다.
또한, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 는, 그 적어도 일부가 외륜 궤도 홈 (12a) 내에 있는 경우, 베어링에 예압 하중이나 외부 하중이 부하했을 때의 외륜 궤도 홈 (12a) 과 볼 (13) 의 접촉점 또는 접촉 타원 (E) 과 간섭하지 않는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 직경 방향 구멍 (15) 을 상기와 같이 형성함으로써, 직경 방향 구멍 (15) 의 에지부와 볼 (13) 의 접촉에 수반하는 응력 집중이 방지되어, 볼 (13) 이나 외륜 궤도 홈 (12a) 의 박리 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이 접촉 타원 (E) 이란, 초기 예압 하중에 의해서만 발생하는 접촉 타원, 보다 바람직하게는, 피가공물 가공시에 발생하는 외부 하중을 포함한 베어링 내부 하중에 의해 발생하는 접촉 타원을 말한다.
또한, 도 2 및 도 3 을 참조하여, 복수의 직경 방향 구멍 (15a, 15b) 중, 어느 1 개의 직경 방향 구멍 (15a) 의 중심선 (X1) 이, 볼 (13) 의 중심 (O) 의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 2 개의 조건, 즉, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, (i) 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 은, 볼 베어링 (10) 의 직경 방향으로부터 보아, 직경 방향 구멍 (15b) 의 내경측 개구부 (30) 를 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 의 연장선을 따라 유지기 (14) 의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부 (30) 가, 볼 (13), 및 포켓 (P) 의 내주면으로부터 이간되어 있고, 또한, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, (ii) 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 이, 볼 베어링 (10) 의 축 방향으로부터 보아, 포켓 (P) 과 오버 랩하는 점을 만족한다.
또한, 도 3(a) 및 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 다른 직경 방향 구멍 (15b), 및, 다른 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 의 위치는, 각각, 도면 중, 15b', X2' 의 위치여도 된다.
즉, 조건 (i) 에 있어서, 상기 서술한 투영된 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 내경측 개구부 (30) 는, 도 3(a) 의 영역 (F) 내에 배치 가능하고, 또한, 다른 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 이 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 선 (C) 으로부터도 이간된 위치가 된다. 또한, 도 3 중, d 는, 직경 방향 구멍 (15b) 의 구멍 직경을 나타내고 있다.
외륜 급유 방식에서는, 직경 방향 구멍 (15) 이 외륜 궤도 홈 (12a) 내에 존재하면, 베어링 회전 중에, 볼 (13) 이 직경 방향 구멍 (15) 상을 통과하면, 직경 방향 구멍 (15) 이 물리적으로 막힌다. 이에 의해, 진동 및 소음이 발생한다. 본 진동은, (1) 볼 (13) 이 직경 방향 구멍 (15) 의 바로 위를 통과할 때에 직경 방향 구멍 (15) 을 막아, 압축 공기의 흐름이 차단되고, 또한, (2) 볼 (13) 이 직경 방향 구멍 (15) 의 바로 위를 통과 후, 흐름이 재개한다는 현상이 주기적으로 반복됨으로써 발생하는 공기 진동이다.
이 공기 진동은, 볼 (13) 이 한 번에 직경 방향 구멍 (15) 위를 통과하는 개수가 많을수록 커지는 경향이 있고, 진동이 증대함으로써, 소음의 증대나 스핀들의 가공 정밀도 저하를 초래한다.
이 중, 특히, 소음은 현저한 문제가 되는 것이 알려져 있다. 외륜 급유형 베어링이 주로 사용되는 회전수가 10000 min-1 이상인 영역에서는, 발생하는 소음의 주파수가 수천 Hz 전후가 되어, 사람의 귀의 감도가 가장 높은 주파수대역의 소음을 발생하기 때문에 문제가 되기 쉽다.
또한, 볼 (13) 에 의해 복수의 직경 방향 구멍 (15) 이 동시에 막혔을 때, 통과하는 순간의 윤활유의 공급량이 현저하게 감소한다. 그리고, 볼 (13) 의 통과 후, 직경 방향 구멍 (15) 내에 고여 있던 윤활유가 한번에 공급된다. 윤활유가 순간적으로 공급 과다가 되어, 윤활유의 교반 저항이 증대함으로써, 베어링 외륜이 현저하게 승온한다. 이에 의해, 가공 정밀도의 저하나, 이상 승온에 의한 늘어붙음의 리스크가 증대한다.
이 때문에, 베어링 회전 중에 볼 (13) 이, 복수개의 직경 방향 구멍 (15) 의 위를 동시에 통과하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 어느 1 개의 직경 방향 구멍 (15a) 의 중심선 (X1) 이, 볼 (13) 의 중심 (O) 의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 내경측 개구부 (30) 를 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X1, X2) 의 연장선을 따라 유지기 (14) 의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부 (30) 는, 볼 베어링 (10) 의 직경 방향으로부터 보아, 볼 (13), 및 포켓 (P) 의 내주면으로부터 이간되어 있기 때문에, 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 이, 볼 (13) 의 중심 (O) 의 원주 방향 위상 (도 3 의 선 (C)) 으로부터 이간되어 있다. 요컨대, 어느 1 개의 직경 방향 구멍 (15a) 이 볼 (13) 에 의해 막혀 있을 때, 다른 직경 방향 구멍 (15b) 이 개구하고 있음으로써, 압축 공기의 흐름이 완전하게는 차단되지 않아, 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.
또한, 외륜 (12) 이 3 개 이상의 직경 방향 구멍 (15) 을 갖는 경우에는, 어느 1 개의 직경 방향 구멍 (15a) 의 중심선 (X1) 이, 볼 (13) 의 중심 (O) 의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 상기 서술한 투영된 나머지 다른 직경 방향 구멍 (15b) 모두가, 상기 영역 (F) 에 위치하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 조건 (ii) 에서는, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 이, 볼 베어링 (10) 의 축 방향으로부터 보아, 포켓 (P) 과 오버 랩하는 영역 (Fa) 내에 위치한다. 따라서, 상기 2 개의 조건 (i), (ii) 를 만족하는 데에는, 볼 베어링 (10) 의 직경 방향으로부터 보아, 상기 서술한 투영된 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 내경측 개구부 (30) 는, 도시한 직경 방향 구멍의 구멍 직경을 채용한 경우에 있어서는, 도 3(c) 에 나타내는 Fb 의 영역이 된다. 또한, 직경 방향 구멍의 구멍 직경이 바뀜으로써, 도시한 영역 (Fb) 은 변동한다.
이에 의해, 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 내경측 개구부 (30) 는, 볼 (13) 과 포켓 (P) 의 내주면에 가까운 위치에 배치되기 때문에, 다른 직경 방향 구멍 (15) 으로부터 공급되는 윤활유는, 유지기 (14) 의 외주면을 통하여, 볼 (13) 과 포켓 (P) 의 내주면 사이의 슬라이딩 접촉부에 공급되어, 안정적인 윤활 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 직경 방향 구멍 (15) 의 직경은, 윤활유의 공급성 및, 접촉 타원 (E) 과의 간섭 방지를 고려하여, 0.5 ∼ 1.5 ㎜ 로 설정되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은, 직경 방향에 걸쳐서 일정한 직경을 가지고 있다.
이와 같이 구성된 베어링 장치 (1) 에 의하면, 외륜 (12) 은, 그 외주면부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐서 관통하고, 윤활유를 공급하는 복수의 직경 방향 구멍 (15) 을 갖는다. 그리고, 복수의 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 를 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X1, X2) 의 연장선을 따라 유지기 (14) 의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부 (30) 의 적어도 일부는, 볼 베어링 (10) 의 회전축 방향에 있어서, 유지기 (14) 의 각 포켓 (P) 의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원 (L) 의 영역 내에 위치한다. 또한, 복수의 직경 방향 구멍 (15) 중, 어느 1 개의 직경 방향 구멍 (15a) 의 중심선 (X1) 이, 볼 (13) 의 중심 (O) 의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 은, 볼 베어링 (10) 의 직경 방향으로부터 보아, 그 내경측 개구부 (30) 를 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 의 연장선을 따라 유지기 (14) 의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 내경측 개구부 (30) 가, 볼 (13), 및 포켓 (P) 의 내주면으로부터 이간되어 있고, 또한, 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 의 중심선 (X2) 이, 볼 베어링 (10) 의 축 방향으로부터 보아, 포켓 (P) 과 오버 랩한다. 이에 의해, 어느 1 개의 직경 방향 구멍 (15a) 으로부터 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부에 윤활유가 공급됨과 함께, 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15b) 으로부터도, 유지기 (14) 의 외주면을 통하여, 볼 (13) 과 유지기 (14) 의 슬라이딩 접촉부에 충분한 윤활유가 공급된다. 따라서, 양호한 윤활 상태가 유지되어, 베어링의 늘어붙음을 방지할 수 있고, 또한, 압축 공기의 흐름이 완전하게 차단되지 않아, 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 도 5 에 나타내는 제 1 변형예와 같이, 외륜 (12) 의 외주면에 있어서, 오목 형상 홈 (16) 을 사이에 두는 축 방향 양측으로, 환상 홈 (19) 을 둘레 방향을 따라 형성하고, 각 환상 홈 (19) 에, 예를 들어 O-링 등의 환상의 탄성 부재인, 시일 부재 (20) 를 배치함으로써, 이 기름 누출을 방지하도록 해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기 서술한 투영된 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 (30) 는, 도 1 의 영역 (S) 으로 나타낸 범위 내이면 되고, 도 1 에서는, 외륜 궤도 홈 (12a) 의 홈 바닥 (A) 에 대하여 카운터 보아측에 형성되어 있지만, 도 6 에 나타내는 제 2 변형예와 같이, 외륜 궤도 홈 (12a) 의 홈 바닥 (A) 에 대하여 반대 카운터 보아측에 형성되어도 된다. 또한, 어느 일방의 직경 방향 구멍 (15) 이 외륜 궤도 홈 (12a) 의 홈 바닥 (A) 에 대하여 카운터 보아측에 형성되고, 어느 타방의 직경 방향 구멍 (15) 이 외륜 궤도 홈 (12a) 의 홈 바닥 (A) 에 대하여 반대 카운터 보아측에 형성되어도 된다.
또한, 직경 방향 구멍 (15) 은, 외륜의 외주면부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐서 관통하는 것이면 되고, 본 실시형태의 반경 방향 (직경 방향단 평면과 평행) 을 따라 형성되는 것 이외에, 베어링의 회전축 방향 또는 둘레 방향으로 경사시켜도 상관없다. 예를 들어, 도 7 에 나타내는 제 3 변형예와 같이, 직경 방향 구멍 (15) 은, 베어링의 반경 방향의 도중에, 축 방향으로 굴곡하도록 형성되어도 된다.
또한, 도 8(a) 및 (b) 에 나타내는 제 4 및 제 5 변형예와 같이, 직경 방향 구멍 (15) 은, 내경측 개구부 (30) 의 개구 면적이, 외경측 개구부 (31) 의 개구 면적보다 넓어지도록 형성되어도 된다. 제 4 변형예에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은, 외경측 개구부 (31) 로부터 내경측 개구부 (30) 에 걸쳐, 서서히 면적이 넓어지도록 확경한다. 또한, 제 5 변형예에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은, 내경측 개구부 (30) 의 개구 면적이, 외경측 개구부 (31) 의 개구 면적보다 넓어지도록, 단차 형상으로 되어 있다. 즉, 외륜 급유형의 구름 베어링에서는, 직경 방향 구멍 (15) 을 통해서 볼 (13) 에 직접 윤활유를 공급하기 때문에, 내경측 개구부 (30) 부근에서 공급 에어압을 낮추어도, 윤활유를 볼 (13) 에 공급할 수 있다. 이 때문에, 내경측 개구부 (30) 의 에어압을 저하시켜, 고압 에어가 볼 (13) 에 부딪치는 것을 억제하여, 베어링 회전 중의 소음을 저감시킬 수 있다.
또한, 도 6 ∼ 도 8 에 나타내는 제 2 ∼ 제 5 변형예에서는, 외륜 (12) 의 외주면에 시일 부재 (20) 를 배치하는 구성으로 했지만, 도 1 과 동일하게, 시일 부재를 가지지 않는 구성이어도 된다.
또한, 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 적절히, 변형, 개량, 등이 가능하다.
또한, 외륜의 직경 방향 구멍으로의 윤활유의 보급 방법은, 오일 에어 윤활 이외에 오일 미스트 윤활을 채용해도 된다. 경우에 따라서는 오일 제트 윤활도 가능하다. 그러나, 그리스를 베어링의 주변부나 주축 외부의 윤활제 보급 장치를 사용하여 외륜 (12) 의 직경 방향 구멍 (15) 으로부터 급지하는 그리스 보급법의 경우, 직경 방향 구멍 (15) 이 외륜 궤도 홈 (12a) 내에 개구하도록 형성되면, 증조제가 포함되는 반고체인 그리스가 외륜 궤도 홈 (12a) 내에 공급되게 된다.
이 경우, 그리스가 외륜 궤도 홈 (12a) 내로 물리기 때문에, 교반 저항에 의해, 토크의 증대나 이상 발열 등의 문제가 발생한다. 특히, 이들 문제는, 본 실시형태와 같은 고속 회전에 있어서 발생하기 쉽다. 따라서, 증조제를 포함하지 않는 윤활유를 공급하는 기름 윤활 방법이 본 발명에 있어서 바람직하다.
또한, 본 발명의 볼 베어링은, 공작 기계용 주축 장치에 적용되는 것에 한정되는 것이 아니고, 일반 산업 기계나, 모터 등의 고속 회전하는 장치의 볼 베어링으로도 적용할 수 있다.
본 출원은, 2016년 8월 3일 출원된 일본 특허 출원 2016-153246에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.
10 앵귤러 볼 베어링 (볼 베어링)
11 내륜
11a 내륜 궤도 홈
12 외륜
12a 외륜 궤도 홈
12b 카운터 보아
12c 홈 숄더
13 볼
14 유지기
15, 15a, 15b 직경 방향 구멍
16 오목 형상 홈
E 접촉 타원

Claims (6)

  1. 외주면에 내륜 궤도 홈을 갖는 내륜과, 내주면에 외륜 궤도 홈을 갖는 외륜과, 상기 내륜 궤도 홈과 상기 외륜 궤도 홈 사이에 자유롭게 전동할 수 있도록 배치되는 복수의 볼과, 상기 복수의 볼을 각각 유지하는 복수의 포켓을 갖는 유지기를 구비하고, 상기 외륜은, 그 외주면부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐서 관통하고, 윤활유를 공급하는 복수의 직경 방향 구멍을 갖고, 상기 윤활유에 의해 윤활되는 볼 베어링으로서,
    상기 복수의 직경 방향 구멍의 내경측 개구부를 상기 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선을 따라 상기 유지기의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 상기 내경측 개구부의 적어도 일부는, 상기 볼 베어링의 회전축 방향에 있어서, 상기 유지기의 각 포켓의 축 방향 단부를 각각 연결한 2 원의 영역 내에 위치하고,
    상기 복수의 직경 방향 구멍 중, 어느 1 개의 직경 방향 구멍의 중심선이, 상기 볼의 중심의 원주 방향 위상과 일치하고 있을 때, 어느 타방의 직경 방향 구멍은, 상기 볼 베어링의 직경 방향으로부터 보아, 그 내경측 개구부를 상기 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선을 따라 상기 유지기의 외주면 상에 투영했을 때에, 투영된 상기 내경측 개구부가, 상기 볼, 및 상기 포켓의 내주면으로부터 이간되어 있고, 또한, 상기 어느 타방의 직경 방향 구멍의 중심선이, 상기 볼 베어링의 축 방향으로부터 보아, 상기 포켓과 오버 랩하는, 볼 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외륜의 외주면에는, 상기 직경 방향 구멍과 연통하는 오목 형상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되어 있는, 볼 베어링.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외륜의 외주면에는, 상기 오목 형상 홈을 사이에 두는 축 방향 양측으로 환상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되고, 상기 각 환상 홈에는, 각각 환상의 시일 부재가 배치되는, 볼 베어링.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직경 방향 구멍의 직경이 0.5 ∼ 1.5 ㎜ 인, 볼 베어링.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직경 방향 구멍은, 상기 내경측 개구부의 개구 면적이, 외경측 개구부의 개구 면적보다 넓은, 볼 베어링.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 볼 베어링을 구비하는, 공작 기계용 주축 장치.
KR1020197003258A 2016-08-03 2017-08-02 볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치 KR102096769B1 (ko)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6911773B2 (ja) * 2018-01-04 2021-07-28 日本精工株式会社 玉軸受、及び工作機械用主軸装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1162991A (ja) * 1997-08-28 1999-03-05 Nippon Seiko Kk 転がり軸受の潤滑構造
JPH11264420A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JP2011163456A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Jtekt Corp 分割形転がり軸受
JP2013015152A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Ntn Corp 転がり軸受
JP2013079711A (ja) 2010-10-21 2013-05-02 Ntn Corp 転がり軸受および転がり軸受装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5183342A (en) * 1991-12-16 1993-02-02 General Electric Company Lubricated bearing assembly
JP3010044B1 (ja) * 1998-10-16 2000-02-14 日本エスケイエフ株式会社 軸受潤滑装置
JP2002054451A (ja) * 2000-08-10 2002-02-20 Nsk Ltd ターボチャージャ用回転支持装置
JP4582271B2 (ja) * 2000-09-06 2010-11-17 株式会社ジェイテクト ころ軸受
US6709161B2 (en) * 2001-07-31 2004-03-23 Nsk Ltd. Angular contact ball bearing and spindle device
US8753016B2 (en) * 2002-07-29 2014-06-17 Nsk Ltd. Rolling bearing, grease supply system, spindle unit, grease supply method, and grease supply program
EP1541884B1 (en) * 2002-07-29 2020-04-15 Nsk Ltd. Rolling bearing, grease replenishing device, main shaft device, grease replenishing method, and grease replenishing program
DE102006012001A1 (de) * 2006-03-16 2007-09-20 Schaeffler Kg Hochgeschwindigkeitslager, insbesondere direktgeschmiertes Spindellager für eine Werkzeugmaschine
JP2008151180A (ja) * 2006-12-14 2008-07-03 Ntn Corp 転がり軸受の潤滑装置
DE102007034023A1 (de) * 2007-07-20 2009-01-22 Schaeffler Kg Schrägkugellager mit reibungsarmen Käfig
JP2009180239A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Nsk Ltd ラジアル転がり軸受
US8523450B2 (en) * 2008-12-10 2013-09-03 Nsk Ltd. Ball bearing and hybrid vehicle transmission
JP5589419B2 (ja) * 2010-02-10 2014-09-17 日本精工株式会社 軸受装置及び工作機械用主軸装置
JP2012007681A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Ntn Corp 転がり軸受の潤滑装置
TW201311472A (zh) 2011-06-21 2013-03-16 Mitsubishi Pencil Co 自動鉛筆
CN202493577U (zh) * 2011-12-31 2012-10-17 浙江八环轴承有限公司 直润滑角接触球轴承及支承系统
CN202971589U (zh) * 2012-12-06 2013-06-05 东莞市永益食品有限公司 振动流化床的热风电机结构
DE102012222628A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager mit einem Schmierkörper
DE102014201933A1 (de) * 2014-02-04 2015-08-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager mit Schmierstoffrückführung
JP2016094972A (ja) * 2014-11-13 2016-05-26 Ntn株式会社 転がり軸受
CN105782246B (zh) * 2014-12-26 2018-09-14 日本精工株式会社 角接触球轴承
TWI535945B (zh) * 2015-08-05 2016-06-01 Hiwin Tech Corp A bearing block with a lubricating oil passage
CN105443581A (zh) * 2015-12-30 2016-03-30 西安交通大学 一种外引导高速球轴承用保持架
DE102016222415B4 (de) * 2016-11-15 2018-06-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlager

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1162991A (ja) * 1997-08-28 1999-03-05 Nippon Seiko Kk 転がり軸受の潤滑構造
JPH11264420A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JP2011163456A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Jtekt Corp 分割形転がり軸受
JP2013079711A (ja) 2010-10-21 2013-05-02 Ntn Corp 転がり軸受および転がり軸受装置
JP2013015152A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Ntn Corp 転がり軸受

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