KR20190028779A - 볼 베어링, 및 공작 기계용 주축 장치 - Google Patents

Abstract

앵귤러 볼 베어링 (10) 에서는, 외륜 (12) 은, 그 외주면으로부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐 관통하고, 윤활유를 공급하는 적어도 1 개의 직경 방향 구멍 (15) 을 갖는다. 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 로부터, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 와의 사이에 있다.

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. 또, 그 주축에는, 최근, 생산의 고효율화를 위해 복잡 형상의 피가공물을 복수의 공작 기계를 사용하지 않으며, 또한, 단 바꾸기 없이 가공하는 것이 가능한 다축 가공기에 대한 대응 니즈도 생겨나고 있다. 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 다축 가공기의 일례인 문형 (門形) 머시닝 센터 (200) 에서는, 베드 (202) 상에 테이블 (203) 이 X 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 베드 (202) 의 양측에는, 1 쌍의 칼럼 (204) 이 세워 형성되어 있다. 칼럼 (204) 의 상단에는 크로스 레일 (205) 이 가설 (架設) 되어 있고, 크로스 레일 (205) 에는, 새들 (206) 이 Y 축 방향으로 이동 가능하게 형성된다. 공작 기계용 주축 (210) 은, 램 (207) 의 하단에 장착된 주축 헤드 (208) 에, Y 축 둘레 및 Z 축 둘레로 회전 산출 구동 가능하게 유지되어 있다.

이와 같은 다축 가공기에서는, 주축이 선회하기 때문에, 선회 반경의 단축화에 의한 공간 절약화, 혹은, 선회시의 이너셔 경감이나 경량화에 의한 전력 절약 지향 등의 요구로부터, 주축의 축 방향 길이의 단축이 요구되고 있다.

또, 공작 기계용 주축의 롤링 베어링 (도 9 참조) 에 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 7(a) 에 나타내는 베어링 (100) 의 측방에 배치된 급유용 노즐 피스 (101), 또는, 도 7(b) 에 나타내는 베어링 (100) 의 측방에 배치된 외륜 스페이서 (102) 의 직경 방향 관통공 (102a) 에 삽입된 급유용 노즐 피스 (101) 를 사용하여, 베어링 측면으로부터 베어링 내부에 고압 에어 및 미세한 유립 (油粒) 을 공급하는 방식이 알려져 있다.

이 방식에서는, 노즐 피스 (101) 등의 급유용 부품이 별도로 필요하고, 스핀들의 부품 점수가 많아지기 때문에, 스핀들 전체의 비용 상승이나 관리의 수고가 증가하는 것으로 이어진다. 또, 노즐 피스 (101) 를 사용하기 때문에 외륜 스페이서의 형상이나 하우징의 구조가 복잡해져, 스핀들의 설계·가공의 수고가 증가한다. 또한, 베어링의 회전축 방향 측면측에 노즐 피스 (101) 를 설치하기 때문에, 어느 정도의 스페이서 길이가 필요해져, 스핀들의 축 방향 길이가 길어진다. 이로써, 공작 기계 자체의 크기가 커지거나, 축 방향 길이가 증가한 만큼 스핀들 중량이 무거워져, 스핀들의 위험 속도 (위험 속도란, 스핀들이 갖는 고유 진동수로부터 산출한 회전 속도로, 이 위험 속도역에서 스핀들을 회전시키면, 진동이 커져 버린다) 가 낮아지거나 한다. 또, 고속 회전화에 수반하여 발생하는 에어 커튼 (에어 커튼이란, 공기와 고속 회전하는 내륜 외경 표면의 마찰에 의해 발생하는 원주 방향의 고속 공기류의 벽이다) 에 의해, 급유용 노즐로부터의 유립의 공급이 저해되고, 그 결과, 베어링 내부에 확실하게 윤활유가 잘 공급되지 않는다. 이와 같이 종래의 오일 에어 윤활은, 고속 회전하에 있어서의 윤활성에서는 그리스 윤활보다 우수하지만, 고속화가 진행됨에 따라, 그 고속화 대응이 중요해지고 있다.

또, 다른 오일 에어 윤활 방식으로는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 외륜 (111) 의 외주면의 둘레 방향으로 오일 홈 (112) 을 형성하며, 또한, 그 오일 홈 (112) 과 동일한 축 방향 위치에, 직경 방향을 향한 오일 구멍 (113) 이 형성된 외륜 급유형 베어링 (110) 을 사용하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 외륜 급유형 베어링에서는, 베어링이 고속 회전에서 사용되는 경우라도, 유립의 공급이 에어 커튼에 의해 저해되는 경우가 없다. 그 때문에, 고속 회전에서도 안정적인 스핀들의 사용이 가능해진다.

도 9 는, 노즐 피스 (101) 를 사용한 오일 에어 윤활과 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활 각각의 경우에 있어서의 주축의 개략도를 나타낸다. 도 9 의 상반분이 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활의 스핀들 (120), 하반분이 노즐 피스 (101) 를 사용한 오일 에어 윤활의 스핀들 (120A) 이다. 또한, 도 9 중, 부호 121 은 회전축이고, 부호 122 는 회전축 (121) 에 끼워 맞춰지는 모터의 로터이며, 부호 124 는 하우징이고, 부호 125 는 하우징 (124) 에 형성된 급유 경로이다. 이와 같이, 노즐 피스 (101) 를 사용한 오일 에어 윤활의 경우에는, 베어링 (100) 의 측면으로부터 윤활유를 공급하기 위해 일정 이상의 축 방향 길이의 스페이서가 필요해진다. 그에 반해, 외륜 급유 사양의 경우에는, 급유용의 스페이서가 필요 없기 때문에, 노즐 피스의 삭감이나 스페이서의 구조를 간단하게 할 수 있어, 스페이서 (123) 의 축 방향 길이를 노즐 피스를 사용하는 사양에 비해 짧게 할 수 있다. 이로써, 외륜 급유 사양에서는, 주축·급유용의 부품의 설계·가공이나 부품의 관리가 간단해지고, 공작 기계의 설계·제조·관리에 있어서 전체적인 비용 절감이 가능해진다. 또한, 축 방향 길이를 짧게 할 수 있음으로써, 공작 기계 사이즈의 소형화나 스핀들 위험 속도의 향상으로도 이어진다. 이와 같이, 외륜 급유형 베어링에는, 종래의 측면 급유형 베어링과 비교하여 많은 이점을 가지고 있다.

일본 공개특허공보 2013-79711호

그런데, 외륜 급유형 베어링에서는, 전동체에 직접 윤활유를 공급하는, 즉, 전동체와 내외륜의 접촉부 근방에 직접 윤활유를 공급하기 때문에, 적절한 공급 위치의 설계가 요구되고 있다. 예를 들어, 외륜의 직경 방향 구멍의 내경측 개구부가, 외륜 궤도 홈과 볼 사이의 접촉부의 접촉 타원과 오버랩된 경우, 그 개구부 가장자리 근방에서, 외륜 궤도 홈과 볼 사이의 접촉면압이 높아져, 베어링에 조기 눌러붙음 등의 손상이 발생할 가능성이 있다.

또, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 외륜 (111) 의 오일 구멍 (113) 의 내경측 개구부가, 상기 접촉 타원과 오버랩되지 않고, 또한, 외륜 궤도 홈 (111a) 상에 형성되어 있지 않은 경우라도, 외륜 궤도 홈 근방에 형성되어 있으면, 윤활유가 볼 (114) 에 직접 부착되고, 볼 (114) 의 회전에 의해 윤활유가 접촉 타원 근방에 단번에 공급되어, 큰 베어링 발열로 인한 손상이 발생할 가능성이 있다.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 외륜 급유형 베어링의 외륜에 형성된, 직경 방향 구멍의 축 방향 위치를 적절히 설정함으로써, 윤활 불량이나 이상 발열에 의한 베어링의 손상을 방지할 수 있고, 고속에서의 안정적인 회전 특성을 유지할 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 전동 (轉動) 할 수 있게 배치되는 복수의 볼과, 상기 복수의 볼을 유지하는 포켓을 갖는 유지기를 구비하고, 상기 외륜은, 그 외주면으로부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐 관통하고, 윤활유를 공급하는 적어도 1 개의 직경 방향 구멍을 갖고, 상기 윤활유에 의해 윤활되는 볼 베어링으로서,

상기 유지기의 외주면 상에 있어서의, 상기 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선의 축 방향 위치는, 상기 볼의 중심을 통과하는 축 방향을 따른 단면 (斷面) 에 있어서, 상기 유지기의 외주면과 상기 볼의 표면의 교점 위치로부터, 상기 포켓의 축 방향 단부와의 사이에 있는, 볼 베어링.

(2) 상기 직경 방향 구멍의 내경측 개구부의 적어도 일부는, 상기 외륜의 내주면에 형성된 그루브 숄더 상에 형성되는, (1) 에 기재된 볼 베어링.

(3) 상기 직경 방향 구멍의 내경측 개구부의 적어도 일부는, 상기 외륜의 내주면에 형성된 카운터 보어 상에 형성되는, (1) 에 기재된 볼 베어링.

(4) 상기 유지기의 포켓은, 원통 형상으로 형성되는, (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링.

(5) 상기 외륜의 외주면에는, 상기 직경 방향 구멍과 연통하는 오목상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되어 있는, (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링.

(6) 상기 외륜의 외주면에는, 상기 오목상 홈을 사이에 두는 축 방향 양측에 환상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되고, 상기 각 환상 홈에는, 각각 환상의 시일 부재가 배치되는, (5) 에 기재된 볼 베어링.

(7) 상기 직경 방향 구멍의 직경이 0.5 ∼ 1.5 mm 인, (1) ∼ (6) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링.

(8) (1) ∼ (7) 중 어느 하나에 기재된 볼 베어링을 구비하는, 공작 기계용 주축 장치.

또한, 본 명세서에서는, 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선의 축 방향 위치란, 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선이 볼 베어링의 회전축 방향에 있어서 위치하는 축 방향 위치를 나타낸다. 또, 볼의 중심을 통과하는 축 방향을 따른 단면이란, 볼의 중심을 통과하는 볼 베어링의 회전축 방향을 따른 단면을 나타내고, 포켓의 축 방향 단부란, 볼 베어링의 회전축 방향에 있어서의 포켓의 단부를 나타낸다.

본 발명의 볼 베어링에 의하면, 그 외주면으로부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐 관통하고, 윤활유를 공급하는 적어도 1 개의 직경 방향 구멍을 갖는다. 유지기의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선의 축 방향 위치는, 볼의 중심을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기의 외주면과 볼의 표면의 교점 위치로부터, 포켓의 축 방향 단부와의 사이에 있다. 이로써, 윤활 불량이나 이상 발열에 의한 베어링의 손상을 방지할 수 있고, 고속에서의 안정적인 회전 특성을 유지할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 볼 베어링을, 직경 방향 구멍의 목표 위치와 함께 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태의 제 1 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태의 제 2 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 볼 베어링을, 직경 방향 구멍의 목표 위치와 함께 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 2 실시형태의 제 1 변형예에 관련된 볼 베어링의 단면도이다.
도 6 은, 공작 기계용 주축이 적용되는 문형 머시닝 센터의 개략도이다.
도 7 의 (a) 및 (b) 는, 노즐 피스를 사용한 종래의 오일 에어 윤활을 나타내는 단면도이다.
도 8 은, 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활의 볼 베어링의 단면도이다.
도 9 는, 상반분이 외륜 급유 사양의 오일 에어 윤활의 스핀들, 및 하반분이 노즐 피스를 사용한 오일 에어 윤활의 스핀들의 각 단면도이다.

이하, 본 발명의 각 실시형태에 관련된 볼 베어링, 공작 기계용 주축 장치에 대해, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

(제 1 실시형태)

도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 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 있게 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 단면 (端面) 으로부터 외륜 궤도 홈 (12a) 까지 서서히 축경되는 경사부를 구비한 카운터 보어 (12b) 가 형성되어 있는 한편, 축 방향 타방측의 내주면에는, 균일한 내경의 그루브 숄더 (12c) 가 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 은, 축 방향에 걸쳐 균일한 외경으로 형성되어 있다.

이 앵귤러 볼 베어링 (10) 은, 외륜 급유형 베어링으로, 외륜 (12) 은, 그 외주면으로부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐 관통하는 직경 방향 구멍 (15) 을 갖는다. 또, 외륜 (12) 의 외주면에는, 직경 방향 구멍 (15) 과 연통하는 오목상 홈 (16) 이 둘레 방향을 따라 형성된다. 이로써, 앵귤러 볼 베어링 (10) 에서는, 도시되지 않은 하우징의 급유로로부터 공급된 유립 및 윤활 에어가, 외륜 (12) 의 오목상 홈 (16) 및 직경 방향 구멍 (15) 을 통해 직접 볼 (13) 에 공급되어, 오일 에어 윤활이 실시된다.

또한, 둘레상의 오목상 홈은, 외륜 (12) 에 형성하는 대신에, 하우징의 내주면에 있어서, 직경 방향 구멍 (15) 과 연통하는 급유로 개구의 위치에 형성되어도 된다.

또, 본 실시형태에서는, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 로부터, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 와의 사이의 범위 내에 있다. 또, 본 실시형태에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은 외륜 궤도 홈 (12a) 에 대해 카운터 보어 반대측에 있고, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부의 적어도 일부는, 외륜 (12) 의 내주면에 형성된 그루브 숄더 (12c) 상에 형성된다.

여기서, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치가, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 상기 서술한 교점 위치 (A) 와 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 의 범위 내로 한 이유에 대해, 이하에 설명한다.

≪유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치를, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 보다 홈 바닥측으로 하는 이유에 대해≫

만일, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치가, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 보다 홈 바닥 반대측이 되도록, 직경 방향 구멍 (15) 이 형성된 경우, 직경 방향 구멍 (15) 으로부터 공급된 윤활유가 볼 (13) 에 부착되지 않아, 베어링 회전 중에 윤활 불량이나, 그 윤활 불량에서 기인되는 베어링 손상이 발생할 가능성이 있다. 그 외에도, 윤활유와 함께 공급되는 고압의 공기가, 볼 (13) 이 아니라 유지기 (14) 에 충돌함으로써, 고압 공기에 의해 유지기 (14) 가 밀려, 유지기 (14) 가 직경 방향으로 이동한다. 이와 같은 현상이 베어링 회전 중에 반복 발생하면, 유지기 (14) 가 이상 진동하여, 유지기음 (音) 등의 문제가 발생할 가능성이 있다.

이러한 이유들로부터, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 보다 홈 바닥측으로 하여, 직경 방향 구멍 (15) 의 축 방향 위치를 설계하는 것이 바람직하다.

≪유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 보다 홈 바닥 반대측으로 하는 이유에 대해≫

만일, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치가, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 보다 홈 바닥측에 오도록, 직경 방향 구멍 (15) 이 형성된 경우, 베어링의 초기 접촉각이나 그 사용 조건에 따라서는 볼 (13) 과 외륜 (12) 의 접촉부의 접촉 타원과, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부가 오버랩될 가능성이 있다 (베어링 회전 중의 접촉각은, 볼에 작용하는 원심력의 영향 등을 받아, 정지 상태와는 상이한 상태로 변화된다). 이 오버랩이 발생한 경우, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부 가장자리 근방에서, 외륜 궤도 홈 (12a) 과 볼 (13) 사이의 접촉면압이 높아져, 베어링에 조기 눌러붙음 등의 손상이 발생하기 쉬워진다. 또, 오버랩이 발생하고 있지 않아도, 그 접촉 타원과 내경측 개구부 사이의 거리가 짧은 경우, 접촉 타원 근방에 단번에 윤활유가 공급되어 버려, 큰 베어링 발열로 인한 손상이 발생할 가능성이 있다.

이러한 이유들로부터, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 보다 홈 바닥 반대측에 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선이 오도록 직경 방향 구멍 (15) 을 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 볼 (13) 과 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부의 접촉, 또는, 볼 (13) 과 외륜 궤도 홈 (12a) 의 접촉 타원과 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부가 겹치는 경우가 없어, 상기 손상의 과제를 방지할 수 있고, 추가로, 조립 작업성이나 취급성이 양호하다.

또, 직경 방향 구멍 (15) 을 이 범위에 위치시킴으로써, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부의 전체를, 외륜 궤도 홈 (12a) 의 외측, 혹은 그 일부를 외륜 궤도 홈 (12a) 의 홈 바닥 반대측 끝 근방에 위치시킬 수 있고, 이로써, 궤도 홈 가공시에 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부를 신경쓸 필요가 없어 (직경 방향 구멍 (15) 의 개구면과 외륜 궤도 홈 (12a) 의 교차부의 버 등), 베어링의 가공성이 양호해진다.

또한, 직경 방향 구멍 (15) 을 이 범위에 위치시킴으로써, 볼 (13) 과 포켓 내경면 사이의 스페이스에 다이렉트로 윤활유가 보급되기 때문에, 볼 (13) 과 포켓 내면의 고주속의 미끄러짐 접촉부의 윤활을 양호하게 실시할 수도 있으므로, 고속에서의 안정적인 회전 특성을 유지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부의 전체의 축 방향 위치가, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 로부터, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 와의 사이에 있는 것이 보다 바람직하다.

또, 본 실시형태에서는, 직경 방향 구멍 (15) 의 직경은, 윤활유의 공급성 및, 접촉 타원과의 간섭 방지를 고려하여, 0.5 ∼ 1.5 mm 로 설정되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은, 직경 방향에 걸쳐 균일한 직경을 가지고 있다.

따라서, 본 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 에 의하면, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 로부터, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 와의 사이에 있으므로, 윤활 불량이나 이상 발열에 의한 베어링의 손상을 방지할 수 있고, 고속에서의 안정적인 회전 특성을 유지할 수 있다.

또한, 도 2 에 나타내는 제 1 변형예와 같이, 외륜 (12) 의 외주면에 있어서, 오목상 홈 (16) 을 사이에 두는 축 방향 양측에, 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 오일 누설을 방지할 수 있다.

또, 도 3 에 나타내는 제 2 변형예와 같이, 직경 방향 구멍 (15) 은 베어링의 직경 방향에 대해, 기울어져 있어도 된다. 이 변형예에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은, 외경측으로부터 내경측을 향함에 따라, 축 방향 내측에 위치하도록 기울어져 있다. 이 경우에도, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 로부터, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 와의 사이에 있음으로써, 본 실시형태의 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 도 3 에 나타내는 제 2 변형예에 있어서도, 도 1 과 마찬가지로, 시일 부재를 가지지 않는 구성이어도 된다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 제 2 실시형태의 볼 베어링에 대해, 도 4 를 참조하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 직경 방향 구멍의 위치가 제 1 실시형태의 것과 상이하다. 이 때문에, 제 1 실시형태와 동일 또는 동등 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여 설명을 생략 혹은 간략화한다.

제 2 실시형태의 볼 베어링 (10a) 에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은, 외륜 궤도 홈 (12a) 에 대해 카운터 보어측에 있고, 직경 방향 구멍 (15) 의 내경측 개구부의 적어도 일부는, 외륜 (12) 의 내주면에 형성된 카운터 보어 (12b) 상에 형성된다.

단, 본 실시형태에 있어서도, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 로부터, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 와의 사이의 목표 위치의 범위 내에 있다. 따라서, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 본 실시형태의 볼 베어링 (10a) 도, 윤활 불량이나 이상 발열에 의한 베어링의 손상을 방지할 수 있고, 고속에서의 안정적인 회전 특성을 유지할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 도 5 에 나타내는 변형예와 같이, 직경 방향 구멍 (15) 은 베어링의 직경 방향에 대해, 기울어져 있어도 된다. 이 변형예에서는, 직경 방향 구멍 (15) 은, 외경측으로부터 내경측을 향함에 따라, 축 방향 내측에 위치하도록 기울어져 있다. 이 경우에도, 유지기 (14) 의 외주면 상에 있어서의, 외륜 (12) 에 형성된 직경 방향 구멍 (15) 의 중심선 (X) 의 연장선의 축 방향 위치는, 볼 (13) 의 중심 (O) 을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 유지기 (14) 의 외주면 (14a) 과 볼 (13) 의 표면의 교점 위치 (A) 로부터, 포켓 (P) 의 축 방향 단부 (B) 와의 사이에 있음으로써, 본 실시형태의 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 도 4 에 나타내는 제 2 실시형태, 및 도 5 에 나타내는 변형예에서는, 외륜 (12) 의 외주면에 시일 부재 (20) 를 배치하는 구성으로 하였지만, 도 1 과 마찬가지로, 시일 부재를 가지지 않는 구성이어도 된다.

또한, 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 적절히 변형, 개량 등이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 외륜 (12) 은, 1 개의 직경 방향 구멍을 갖는 것으로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 복수 개의 직경 방향 구멍을 가져도 된다.

또한, 외륜의 보급 구멍에 대한 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 급지 (給脂) 하는 그리스 보급법의 경우, 직경 방향 구멍 (15) 이 외륜 궤도 홈 (12a) 내에 개구되도록 형성되면, 증조제가 함유되는 반고체인 그리스가 외륜 궤도 홈 (12a) 내에 공급되어 버린다.

이 경우, 그리스가 외륜 궤도 홈 (12a) 내에 말려 들어가므로, 교반 저항에 의해, 토크의 증대나 이상 발열 등의 문제가 발생한다. 특히, 이러한 문제들은, 본 실시형태와 같은 고속 회전에 있어서 발생하기 쉽다. 따라서, 증조제를 함유하지 않는 윤활유를 공급하는 오일 윤활 방법이 본 발명에 있어서 바람직하다.

또한, 본 발명의 볼 베어링은, 공작 기계용 주축 장치에 적용되는 것에 한정되는 것이 아니라, 일반 산업 기계나, 모터 등의 고속 회전하는 장치의 볼 베어링으로서도 적용할 수 있다.

본 출원은, 2016년 8월 15일 출원된 일본 특허출원 2016-159262에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

10 : 앵귤러 볼 베어링 (볼 베어링)
11 : 내륜
11a : 내륜 궤도 홈
12 : 외륜
12a : 외륜 궤도 홈
12b : 카운터 보어
12c : 그루브 숄더
13 : 볼
14 : 유지기
15 : 직경 방향 구멍
16 : 오목상 홈

Claims (8)

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 있게 배치되는 복수의 볼과, 상기 복수의 볼을 유지하는 포켓을 갖는 유지기를 구비하고, 상기 외륜은, 그 외주면으로부터 내주면까지 직경 방향에 걸쳐 관통하고, 윤활유를 공급하는 적어도 1 개의 직경 방향 구멍을 갖고, 상기 윤활유에 의해 윤활되는 볼 베어링으로서,
   상기 유지기의 외주면 상에 있어서의, 상기 직경 방향 구멍의 중심선의 연장선의 축 방향 위치는, 상기 볼의 중심을 통과하는 축 방향을 따른 단면에 있어서, 상기 유지기의 외주면과 상기 볼의 표면의 교점 위치로부터, 상기 포켓의 축 방향 단부와의 사이에 있는, 볼 베어링.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 직경 방향 구멍의 내경측 개구부의 적어도 일부는, 상기 외륜의 내주면에 형성된 그루브 숄더 상에 형성되는, 볼 베어링.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 직경 방향 구멍의 내경측 개구부의 적어도 일부는, 상기 외륜의 내주면에 형성된 카운터 보어 상에 형성되는, 볼 베어링.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유지기의 포켓은, 원통 형상으로 형성되는, 볼 베어링.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 외륜의 외주면에는, 상기 직경 방향 구멍과 연통하는 오목상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되어 있는, 볼 베어링.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 외륜의 외주면에는, 상기 오목상 홈을 사이에 두는 축 방향 양측에 환상 홈이 둘레 방향을 따라 형성되고, 각 상기 환상 홈에는, 각각 환상의 시일 부재가 배치되는, 볼 베어링.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 직경 방향 구멍의 직경이 0.5 ∼ 1.5 mm 인, 볼 베어링.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 볼 베어링을 구비하는, 공작 기계용 주축 장치.

Images