TWI567308B - Bearing device and spindle device - Google Patents

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TWI567308B
TWI567308B TW104135723A TW104135723A TWI567308B TW I567308 B TWI567308 B TW I567308B TW 104135723 A TW104135723 A TW 104135723A TW 104135723 A TW104135723 A TW 104135723A TW I567308 B TWI567308 B TW I567308B
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Inventor
Yoshiaki Katsuno
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Nsk Ltd
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Description

軸承裝置及主軸裝置
本發明係關於一種軸承裝置及主軸裝置,更詳細而言係關於一種能夠藉由蠟系潤滑劑持續長時間穩定地潤滑之軸承裝置及主軸裝置。
近年來,工具機用主軸裝置之高速化顯著發展,又,環境對策、省能源化、省資源化之需求亦強烈,故作為軸承之潤滑方法,滑脂潤滑受到關注。作為滑脂潤滑,已知有利用於軸承組入時被封入至軸承空間之滑脂進行潤滑之方式、或藉由自設置於殼體之外部之滑脂補給機構於適當之時點補給滑脂而進行潤滑之方式。
例如,於專利文獻1所記載之主軸裝置中,自設置於殼體之外部之滑脂補給機構,經由滑脂供給管及形成於殼體內之滑脂供給路徑,於適當之時點向滾動軸承之軸承空間補給微量之滑脂。又,記載有於該主軸裝置中,為了確保軸承之油膜,而於殼體內形成冷卻通路,藉由冷卻機構連同馬達定子在內一併冷卻軸承。
又,作為被滑脂潤滑之先前之軸承,揭示有將滑脂積存零件以與滾動軸承分離之形態形成,且與固定側軌道圈鄰接配置之滑脂積存零件及滾動軸承(例如,參照專利文獻2)。專利文獻2所記載之滑脂積存零件100係如圖16所示般,具有:環狀之容器部101,其內部成為滑脂積存處102;及軸承內插入部103,其自容器部101突出並插入至滾動軸承110之固定側軌道圈111之軌道面111a附近。於軸承內插入部 103之前端,設置有基礎油滲出口104,將收容於容器部101之滑脂G自基礎油滲出口104供給至滾動軸承110。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利第4051563號公報
專利文獻2:日本專利特開2008-240828號公報
且說,滑脂中包含基礎油、增稠劑、添加劑,於自外部補給滑脂之方式中,於使用稠度之數值較小且相對較硬之滑脂、或殼體內之配管路徑較長之情形或者配管路徑於中途彎曲或折曲成直角之部位存在多處之情形等時,若增稠劑固化,則根據情形,有因配管阻力而導致產生難以將滑脂向軸承噴出之現象之虞。又,因用以自殼體外部向軸承內部供給滑脂之殼體內供給路徑之形成或必須另外設置滑脂補給裝置等,於成本方面不利。
又,專利文獻2所記載之滑脂積存零件100及滾動軸承110之構造包含複雜之複數個零件之組合,而成為製作費用增加之主要原因。又,滑脂G之供給係利用伴隨滾動軸承110之運轉、停止之於滑脂積存處102中之熱循環所致之壓力變動,而將自滑脂G分離之基礎油自滑脂基礎油滲出口104供給。因此,若僅利用熱循環所致之壓力變動,則於如工具機主軸用軸承般高速旋轉之用途(dmn50萬以上,更佳為dmn100萬以上),有可能會潤滑不足。
本發明係鑒於上述問題而完成者,其目的在於,提供一種代替先前之滑脂,封入能夠根據周圍溫度變化為膏狀之半固體狀態與液體狀態之蠟系潤滑劑,從而能夠持續長時間穩定地潤滑之軸承裝置及主軸裝置。
本發明之上述目的可藉由下述構成而達成。
(1)一種軸承裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承及附設構件者,上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述附設構件與上述滾動軸承鄰接配置;且上述附設構件具有連通於上述軸承空間之潤滑劑積存處,於上述潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
(2)如(1)之軸承裝置,其中上述附設構件係與上述外圈之軸向端面抵接配置之外圈間隔件,於上述外圈間隔件之內周面,具備:外圈間隔件側凸緣部,其朝徑向內側延伸;及圓筒部,其自外圈間隔件側凸緣部之內周部朝向軸向端部延伸;且上述潤滑劑積存處係由上述外圈間隔件之內周面、上述外圈間隔件側凸緣部之軸向端面、及上述圓筒部之外周面劃分而成。
(3)如(1)之軸承裝置,其中上述附設構件係與上述外圈之軸向端面抵接配置而將上述外圈固定於軸向上之外圈按壓件,且上述潤滑劑積存處係形成於上述外圈按壓件之外圈側軸向端面之凹槽。
(4)一種軸承裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承、外圈間隔 件及內圈間隔件者,上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述外圈間隔件係與上述外圈之軸向端面抵接配置;上述內圈間隔件與上述外圈間隔件對向,且與上述內圈之軸向端面抵接配置;且於上述內圈間隔件之靠近上述軸承之外周面,設置朝徑向外側延伸之內圈間隔件側凸緣部,由上述外圈間隔件之內周面、上述內圈間隔件側凸緣部之軸向端面、及上述內圈間隔件之外周面劃分成潤滑劑積存處,於上述內圈間隔件側凸緣部之外周面與上述外圈間隔件之內周面之間,形成將上述潤滑劑積存處與上述軸承空間連通之大徑曲徑,且於上述潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
(5)如(4)之軸承裝置,其中於上述外圈間隔件之內周面,於相對於上述內圈間隔件側凸緣部與上述軸承為相反側,進而設置朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部,且上述潤滑劑積存處設置於上述大徑曲徑與小徑曲徑之間,上述大徑曲徑係形成於上述內圈間隔件側凸緣部之外周面與上述外圈間隔件之內周面之間,上述小徑曲徑係形成於上述外圈間隔件側凸緣部之內周面與上述內圈間隔件之外周面之間。
(6)如(4)或(5)之軸承裝置,其中於上述外圈間隔件,形成有用以將上述潤滑劑積存處與外部連通並補給空氣之通氣孔。
(7)一種軸承裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承、外圈間隔件及內圈間隔件者,上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述外圈間隔件係與上述外圈之軸向端面抵接配置;上述內圈間隔件與上述外圈間隔件對向,且與上述內圈之軸向端面抵接配置;且於上述外圈間隔件之內周面與上述內圈間隔件之外周面之間,劃分成潤滑劑積存處,上述外圈間隔件之內周面與上述內圈間隔件之外周面具有錐形面,該等錐形面係相互對向,且以形成自上述潤滑劑積存處連通於上述軸承空間之曲徑之方式,朝向上述軸承成為大徑,且於上述潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
(8)如(7)之軸承裝置,其中上述滾動軸承包含一對滾動軸承,上述內圈間隔件包含分別與上述各內圈之軸向端面抵接配置之一對內圈間隔件,於上述外圈間隔件之內周面與上述一對內圈間隔件之外周面之間,劃分成潤滑劑積存處,上述外圈間隔件之內周面與上述一對內圈間隔件之外周面分別 具有錐形面,該等錐形面係相互對向,且以形成自上述潤滑劑積存處連通於上述軸承空間之一對曲徑之方式,朝向上述軸承成為大徑。
(9)如(8)之軸承裝置,其中上述一對內圈間隔件分別具有內圈間隔件側凸緣部,該等內圈間隔件側凸緣部係以軸向內側面為上述錐形面,且朝徑向外側延伸,且於上述內圈間隔件之內周面,形成構成上述潤滑劑積存處之環狀之凹部。
(10)如(2)或(4)至(9)中任一項之軸承裝置,其中上述滾動軸承係角接觸滾珠軸承,上述外圈間隔件係與上述外圈之埋頭孔反側之軸向端面抵接配置。
(11)如(1)至(10)中任一項之軸承裝置,其中上述蠟系潤滑劑係以上述液狀化點為界,能夠於上述液狀狀態與上述半固體狀態之間可逆變化。
(12)如(1)至(11)中任一項之軸承裝置,其中於上述軸承空間封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,具有較上述軸承裝置運轉時所假定之上述滾動軸承之最高溫度更高之液狀化點,且能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
(13)如(1)至(11)中任一項之軸承裝置,其中於上述軸承空間封入滑脂,上述滑脂係包含與上述蠟系潤滑劑具有親和性及浸潤性之基礎油而構成。
(14)一種主軸裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承及殼體,且經由上述滾動軸承將主軸相對於上述殼體旋轉自如地支承者;上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地 配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述殼體供上述外圈內嵌固定;且於上述殼體之內周面,設置連通於上述軸承空間且沿圓周方向形成之圓周方向槽,於上述圓周方向槽封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑劑與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
(15)如(14)之主軸裝置,其進而具備與上述外圈之軸向端面抵接配置之外圈間隔件,且於上述外圈之軸向端面、或上述外圈間隔件之軸向端面,形成將上述圓周方向槽與上述軸承空間連通且沿著徑向之缺口。
(16)如(15)之主軸裝置,其中上述滾動軸承係角接觸滾珠軸承,上述外圈間隔件係與上述外圈之埋頭孔反側之軸向端面抵接配置。
(17)如(14)至(16)中任一項之軸承裝置,其中上述蠟系潤滑劑係以上述液狀化點為界,能夠於上述液狀狀態與上述半固體狀態之間可逆變化。
(18)如(14)至(17)中任一項之主軸裝置,其中於上述軸承空間封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑劑與蠟,具有較上述主軸裝置運轉時所假定之上述滾動軸承之最高溫度更高之液狀化點,且能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
(19)如(14)至(17)中任一項之主軸裝置,其中於上述軸承空間封入滑脂,且 上述滑脂係包含與上述蠟系潤滑劑具有親和性及浸潤性之基礎油而構成。
再者,技術方案所記載之「蠟系潤滑劑」係指包含潤滑油與蠟之潤滑劑,又,「液狀化點」係指蠟系潤滑劑W自半固體狀態變為液體狀態、或者自液體狀態變為半固體狀態時之溫度。又,「液狀化點」遵照例如日本之關於危險物品之管制之規則、第12章雜則第69條之2(液狀之定義)。
根據本發明之軸承裝置,形成於滾動軸承之內圈與外圈之間之軸承空間、和與滾動軸承鄰接配置之附設構件之潤滑劑積存處連通。於軸承空間封入滑脂等潤滑劑,於潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時之液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化。藉此,由於蠟系潤滑劑基於根據滾動軸承之負載變化之軸承溫度液狀化後向軸承空間移動,故能夠利用最適量之潤滑油潤滑滾動軸承,從而能夠大幅地延長滾動軸承之潤滑壽命。
又,根據本發明之軸承裝置,於內圈間隔件之靠近軸承之外周面,設置朝徑向外側延伸之內圈間隔件側凸緣部,且由外圈間隔件之內周面、內圈間隔件側凸緣部之軸向端面、及內圈間隔件之外周面劃分成潤滑劑積存處。形成於內圈間隔件側凸緣部之外周面與外圈間隔件之內周面之間之大徑曲徑將潤滑劑積存處與滾動軸承之軸承空間連通,且於潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時之液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化。藉此,由於潤滑劑積存處之蠟系潤滑劑基於根據滾動軸承之負載變化之軸承溫度液狀化後向軸承空間移動,故能夠利用最適量之潤滑 油潤滑滾動軸承,從而能夠飛躍性地延長滾動軸承之潤滑壽命。
進而,根據本發明之軸承裝置,於外圈間隔件之內周面與內圈間隔件之外周面之間,劃分成潤滑劑積存處,且外圈間隔件之內周面與內圈間隔件之外周面具有錐形面,該等錐形面以相互對向而形成自潤滑劑積存處連通於軸承空間之曲徑之方式,朝向軸承成為大徑。於潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時之液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化。藉此,由於潤滑劑積存處之蠟系潤滑劑基於根據滾動軸承之負載變化之軸承溫度液狀化後向軸承空間移動,故能夠利用最適量之潤滑油潤滑滾動軸承,從而能夠飛躍性地延長滾動軸承之潤滑壽命。
此外,根據本發明之主軸裝置,於滾軸軸承之內圈之外周面及外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑。又,於供外圈內嵌固定之殼體之內周面,設置沿圓周方向形成之圓周方向槽並連通於軸承空間。於圓周方向槽封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑劑與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時之液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化。藉此,能夠藉由圓周方向槽增加封入之蠟系潤滑劑之儲油量。又,由於圓周方向槽之蠟系潤滑劑基於根據滾動軸承之負載變化之軸承溫度液狀化後向軸承空間移動,故能夠利用最適量之潤滑油潤滑滾動軸承,從而能夠飛躍性地延長主軸裝置之潤滑壽命。
10‧‧‧軸承裝置
11‧‧‧角接觸滾珠軸承(滾動軸承)
12‧‧‧外圈間隔件(附設構件)
12A‧‧‧定位套筒
12a‧‧‧圓筒內周面
12b‧‧‧軸向端面
12c‧‧‧外圈間隔件側凸緣部
12d‧‧‧內周槽
12e‧‧‧圓筒部
12f‧‧‧缺口
12g‧‧‧圓筒內周面
12h‧‧‧外圈間隔件側錐形面(錐形面)
12i‧‧‧外圈間隔件側凸緣部
12j‧‧‧凹部
13‧‧‧內圈間隔件
13A‧‧‧定位套筒
13a‧‧‧內圈間隔件
13B‧‧‧定位套筒
13b‧‧‧內圈間隔件側凸緣部
13c‧‧‧凹部
13d‧‧‧圓周外周面
13e‧‧‧內圈間隔件側錐形面(錐形面)
14‧‧‧內圈
14a‧‧‧內圈軌道面
14b‧‧‧軸向端面
15‧‧‧外圈
15a‧‧‧外圈軌道面
15b‧‧‧埋頭孔
15c‧‧‧軸向端面
15d‧‧‧軸向端面
15e‧‧‧缺口
16‧‧‧滾珠(滾動體)
17‧‧‧保持器
30‧‧‧殼體
30a‧‧‧向內階部
31‧‧‧安裝孔
31a‧‧‧圓周方向槽
32‧‧‧旋轉軸(主軸)
32a‧‧‧錐形孔
32b‧‧‧大徑階部
33‧‧‧內圈固定螺母
34‧‧‧外圈按壓件(附設構件)
34a‧‧‧圓環槽(凹槽)
35‧‧‧通氣孔
40‧‧‧主軸裝置
41‧‧‧轉子
42‧‧‧定子
43a‧‧‧冷媒供給路徑
43b‧‧‧冷媒供給路徑
44‧‧‧冷卻套
100‧‧‧滑脂積存零件
101‧‧‧容器部
102‧‧‧滑脂積存處
103‧‧‧軸承內插入部
104‧‧‧基礎油滲出口
110‧‧‧滾動軸承
111‧‧‧固定側軌道圈
111a‧‧‧軌道面
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
G‧‧‧滑脂
L‧‧‧曲徑
L1‧‧‧大徑曲徑
L2‧‧‧小徑曲徑
S1‧‧‧軸承空間
S2‧‧‧潤滑劑積存處
S3‧‧‧第2潤滑劑積存處
W‧‧‧蠟系潤滑劑
W'‧‧‧其他蠟系潤滑劑
α‧‧‧接觸角
θ‧‧‧傾斜角
圖1係組入有本發明之第1實施形態之軸承裝置之主軸裝置的主要部分剖視圖。
圖2係本發明之第1實施形態之軸承裝置之剖視圖。
圖3係本發明之第2實施形態之軸承裝置之剖視圖。
圖4係組入有本發明之第3實施形態之軸承裝置之主軸裝置的主要部分剖視圖。
圖5係本發明之第3實施形態之軸承裝置之剖視圖。
圖6係本發明之第3實施形態之變化例之軸承裝置的剖視圖。
圖7係本發明之第4實施形態之軸承裝置之剖視圖。
圖8係組入有本發明之第5實施形態之軸承裝置之主軸裝置的主要部分剖視圖。
圖9係本發明之第5實施形態之軸承裝置之剖視圖。
圖10係本發明之第6實施形態之軸承裝置之剖視圖。
圖11係本發明之第7實施形態之主軸裝置之主要部分剖視圖。
圖12係安裝於圖11所示之主軸裝置之第7實施形態之軸承裝置之放大剖視圖。
圖13係圖12之III-III線剖視圖。
圖14係本發明之第8實施形態之主軸裝置之與圖12對應之放大剖視圖。
圖15係用以說明液狀化點之圖。
圖16係先前之軸承裝置之剖視圖。
以下,基於圖式對本發明之各實施形態之軸承裝置及主軸裝置進行詳細說明。
(第1實施形態)
首先,參照圖1及圖2,對本發明之第1實施形態之軸承裝置進行說明。
圖1係組入有本實施形態之軸承裝置10之工具機用主軸裝置40之主要部分剖視圖。於主軸裝置40中,藉由支持主軸32之前端部之一對角接觸滾珠軸承11、與支持主軸32之後端部之滾動軸承(未圖示),將 主軸32滾動自如地支持。於主軸32之前端(工具側),設置有用以供安裝未圖示之刀具架之錐形孔32a。於主軸32之軸向中央,外嵌固定有轉子41。配置於轉子41周圍之定子42係經由冷卻套44而固定於殼體30,藉由對定子42供給電力,使轉子41產生旋轉力而使主軸32旋轉。
亦如圖2所示,一對角接觸滾珠軸承11分別具備:內圈14,其於外周面具有內圈軌道面14a;外圈15,其於內周面具有外圈軌道面15a;及複數個滾珠16,其等保持於保持器17,且以特定之接觸角α滾動自如地配置於內圈軌道面14a與外圈軌道面15a之間;且一對角接觸滾珠軸承11係以背面組合配置。於外圈15之軸向外側之內周面,設置有埋頭孔15b。
一對角接觸滾珠軸承11之內圈14係外嵌於主軸32,並且使用配置於一對內圈14間之內圈間隔件13、及定位套筒13A、13B定位於主軸32之前端側大徑階部32b,且藉由內圈固定螺母33緊固固定於主軸32。又,一對角接觸滾珠軸承11之外圈15係內嵌於殼體30之安裝孔31,並且使用配置於一對外圈15間之外圈間隔件12、及定位套筒12A定位於殼體30之向內階部30a,且藉由外圈按壓件34而定位固定於殼體30內。
再者,一對角接觸滾珠軸承11、11與配置於一對角接觸滾珠軸承11、11間之外圈間隔件12及內圈間隔件13構成本實施形態之軸承裝置10。
於殼體30及冷卻套44,在對應於一對角接觸滾珠軸承11、及定子42之外周部,設置有用以冷卻角接觸滾珠軸承11及定子42之冷媒供給路徑43a、43b。一對角接觸滾珠軸承11及定子42被自未圖示之冷媒供給裝置供給至冷媒供給路徑43a、43b之冷媒分別冷卻而控制溫度。
外圈間隔件12係抵接於各外圈15之埋頭孔反側之軸向端面15c而配設。外圈間隔件12於其內周面之軸向中間部,具備朝徑向內側延伸 之外圈間隔件側凸緣部12c、及自外圈間隔件側凸緣部12c之內周部朝向軸向兩端部延伸之圓筒部12e。而且,由外圈間隔件12之內周面、外圈間隔件側凸緣部12c之軸向端面、及圓筒部12e之外周面分別劃分成一對潤滑劑積存處S2。一對潤滑劑積存處S2分別連通於各角接觸滾珠軸承11之軸承空間S1,且封入有蠟系潤滑劑W。關於蠟系潤滑劑W,將於下文詳細敍述。又,外圈間隔件12之內周面之內徑形成為與外圈15之內徑大致相等。
內圈間隔件13係外周面由圓筒面構成,與外圈間隔件12對向,且抵接於各內圈14之軸向端面14b。
此處,於將軸承裝置10組入至殼體30時,於角接觸滾珠軸承11中,在內圈14之外周面及外圈15之內周面之間之軸承空間S1封入有適量之滑脂G,但於本實施形態中,進而於潤滑劑積存處S2封入有適量之蠟系潤滑劑W。
作為封入至軸承空間S1之滑脂G,能夠應用通常之滑脂,但較佳為與蠟系潤滑劑W具有親和性及浸潤性之滑脂,例如包含與蠟系潤滑劑W之潤滑油為相同成分之基礎油而構成者。就伴隨旋轉之黏性阻力所致之升溫、與滑脂壽命之平衡而言,封入至軸承空間S1之滑脂G之量較佳設為軸承空間S1之空間容積之10~20%。藉此,能夠縮短適應運轉時間,從而能夠縮短軸承更換後之生產線恢復時間。
封入至潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W只要為以潤滑油與蠟為基本成分,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時之液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化者即可。又,較佳為蠟系潤滑劑W係以將液狀化點為界,於液體狀態與半固化狀態之間可逆地變化之方式調整。
蠟於較其熔點低溫時固化或半固體化,於其熔點以上時成為液狀,且具有流動性。如此,只要為蠟單體,便會以蠟之熔點附近之溫 度為界,整體上可逆變化為半固體狀態與液狀狀態。相對於此,本實施形態之蠟系潤滑劑W係潤滑油(液體)與蠟(半固體)之混合體(相當於對蠟(溶質)加入潤滑油(稀薄液)而成之稀溶液)。因此,蠟系潤滑劑W於較蠟之融點低之溫度下自半固體狀態變為液狀狀態。自半固體狀態變為液狀狀態之溫度即液狀化點與所含之蠟之熔點、及蠟與潤滑油之混合比率有密切關係。即,由於成為「蠟之熔點>液狀化點」,故能夠藉由所含之蠟與潤滑油之混合比率將液狀化點控制為蠟之熔點以下之特定溫度。具體而言,可根據潤滑油及蠟之種類、以及兩者之混合比率,將液狀化點與蠟之熔點之溫度差設為約10~30℃。又,蠟系潤滑劑W可藉由調整所含之蠟之種類及與潤滑油之混合比率等,而設為根據溫度可逆地變化為液狀狀態與半固體狀態者。
再者,於本發明中,液狀及液狀化點係如圖15及下述所示般確認。該方法係遵照日本之關於危險物品之管制之規則、第12章雜則第69條之2(液狀之定義)之方法。
(1)將試驗物品(蠟系潤滑劑)放入2支試管(徑30mm、高度120mm)至達到A線(高度55mm)。
(2)將一試管(液狀判斷用試管)以無孔之橡皮塞塞緊。
(3)將另一試管(溫度測定用試管)以附溫度計之橡皮塞塞緊。再者,溫度計係以其前端到達距試驗物品之表面30mm之深度之方式插入,且相對於試管直立。
(4)使2支試管以B線(較試驗物品之表面靠上30mm之上方)浸沒至恆溫槽之水面下之方式直立地靜置於保持為液狀確認溫度±0.1℃之恆溫槽中。
(5)於溫度測定用試管中之試驗物品之溫度達到液狀確認溫度±0.1℃後,保持該狀態10分鐘。
(6)將液狀判斷試管自恆溫水槽中以直立於水平之台上之狀態取 出,並立刻於台上水平放倒,計測試驗物品之前端到達至B線為止之時間。
(7)於試驗物品到達至B線為止之時間為90秒以內時,判斷為試驗物品為「液狀」。
(8)然後,對恆溫水槽之溫度進行各種變更而進行(1)~(7),將成為液狀之溫度設為「液狀化點」。
再者,所謂液狀化點,並非如水之凝固點(0°/純水、大氣壓下)般之定點溫度,而係以相對於某一特定溫度大致為±2℃左右之範圍進行定義,並數值化。
或者,使用錐板型黏度計(E型黏度計),逐漸提高溫度而進行,由於黏度變化成為固定之溫度出現於液狀化點附近,故亦能夠將該溫度視為液狀化點。
作為應用於蠟系潤滑劑W之潤滑油,不論合成油、礦物油之種類,且不論單獨、混合之區別,能夠使用所有潤滑油。作為合成油,可使用酯系、烴系、醚系等中之任一種。又,作為礦物油,可使用石蠟系礦油、環烷系礦油等中之任一種。
潤滑油之黏度可為一般之範圍,但若考慮軸承之潤滑性,則40℃之動黏度為5~200mm2/s較佳。又,潤滑油之動黏度係根據軸承之用途而設定,例如於如工具機主軸用滾動軸承等般欲兼具低溫度上升特性與耐燒付性之情形時,更佳為10~130mm2/s(40℃)。
另一方面,蠟係於常溫下為固體或半固體狀且具有烷基之有機物。作為本實施形態之蠟,不論天然蠟、合成蠟之種類,且不論單獨、混合之區別,能夠使用所有蠟。但是,由於在軸承內部成為與潤滑油之混合物,故較佳為與潤滑油之相溶性較高者。作為天然蠟,可使用動、植物蠟、礦物蠟、石油蠟中之任一種。作為合成蠟,可列舉費托蠟(Fischer-Tropsch wax)、聚乙烯蠟、油脂系合成蠟(酯、酮類、 醯胺)、及氫化蠟等。
作為較佳之潤滑油與蠟之組合之一例,就相溶性之觀點而言,於潤滑油使用酯油之情形時,對於蠟可使用微晶蠟。
又,潤滑油與蠟之混合比率較佳為相對於兩者之合計量蠟為10~40%質量%,潤滑油為90~60質量%。蠟之比率越大則蠟系潤滑劑為半固體狀時之流動性變得越差,若超出40質量%,則自潤滑劑供給裝置之噴出性、或於供給管中之輸送性會變差。尤其是於重視流動性之情形時,較佳為將蠟之混合比率設為10質量%以上且未達20質量%,將潤滑油之混合比率設為90質量%以下且超過80質量%。再者,雖存在蠟作為潤滑油或滑脂之油性改善劑而添加之情形,但於本實施形態之蠟系潤滑劑中,藉由如上述般將蠟之添加量設為多於一般之添加劑量,而保持與滑脂同等之半固體狀之性質(作為增稠劑之功能)。
進而,於蠟系潤滑劑W中,可根據目的添加各種添加劑。例如,均能夠適量添加公知之抗氧化劑或防銹劑、極壓劑等。
於製備蠟系潤滑劑W時,只要將蠟加熱至熔點以上之溫度而成為液狀,向其中加入潤滑油或添加有添加劑之潤滑油並充分混合之後,冷卻至未達蠟之熔點之溫度(通常為液狀化點以下程度)即可。或者,亦可將潤滑油或添加有添加劑之潤滑油與固態之蠟放入適當之容器中,將整體加熱至蠟之熔點以上之溫度並混合之後,冷卻至液狀化點以下之溫度。
又,蠟系潤滑劑W具有並非如滑脂G般包含增稠劑,即便施加一定之壓力亦不會固化之優點。
又,液狀化點基本上鑒於軸承周圍之環境溫度或軸承之運轉溫度,一般而言10~70℃較合適,但於應用用途為工具機用滾動軸承(工具機主軸用滾動軸承或滾珠螺桿軸端支撐用滾動軸承等)之情形時,根據以下所述之理由,較佳為30~70℃,更佳為40~70℃。
關於工具機所使用之周圍環境條件,為了將伴隨周邊溫度之變化之構件之熱位移抑制為最小限度,從而確保被加工零件之加工精度,將周圍環境空調管理為20~25℃左右之情形較多。因此,若將液狀化點之下限設定為30℃,則由於在停止狀態下為液狀化點以下,故蠟系潤滑劑W不會液狀化,而被維持於軸承內部或儲油部分。而且,即便將儲存有蠟系潤滑劑W之軸承或主軸停止或維持停止狀態庫存保管,蠟系潤滑劑W亦不會液狀化,而被保持於軸承內部及周邊部,故與通常之滑脂同樣,持續長時間且不會損及潤滑功能。因此,較佳為將液狀化點設為30~70℃。
又,於主軸裝置40內,由於角接觸滾珠軸承11係軸承內部溫度隨著轉數增加而上升,故為了維持適當之潤滑狀態,必須對滾動接觸面供給更多之潤滑油。於通常之旋轉條件(低速~中速旋轉區域)下之連續運轉、或交替地反覆進行低速旋轉與最高速旋轉之運轉條件之情形時,軸承溫度大致為40℃以下,潤滑油量以軸承空間S1內之滾動接觸面附近之潤滑劑即足夠。
然而,於最高旋轉時之連續加工之情形、或者即便轉數較低但連續進行重切削加工之情形時,存在軸承溫度超過40℃之情形,於該情形時,若僅以軸承空間S1內之潤滑劑,則有滾動接觸面之潤滑油不足之虞。因此,藉由將液狀化點之下限設定為40℃,此時,潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W液狀化,而能夠補充於滾動接觸面不足之潤滑油,從而能夠將意外之燒付等不良情況防患於未然。藉此,於低速~中速旋轉區域,不會消耗剩餘之潤滑劑,能夠進一步提高潤滑壽命。因此,更佳為將液狀化點設為40~70℃。
例如,作為具有47℃之液狀化點之蠟系潤滑劑W,可列舉包含78.5質量%之二酯油(癸二酸二辛酯)、15質量%之微晶蠟(熔點82℃)、6.5質量%之包含抗氧化劑、極壓劑及其他之添加劑者。
又,作為具有38℃之液狀化點之其他蠟系潤滑劑,可列舉包含83質量%之二酯油(癸二酸二辛酯)、10.5質量%之微晶蠟(熔點72℃)、6.5質量%之包含抗氧化劑、極壓劑及其他之添加劑者。
藉此,蠟系潤滑劑W於主軸運轉前或運轉初期,於潤滑劑積存處S2內處於膏狀之半固體狀態,但若因主軸運轉而使軸承內部逐漸成為高溫(成為液狀化點以上),則於軸承附近與軸承空間S1連通之蠟系潤滑劑W之一部分變為液體之油,逐漸向角接觸滾珠軸承11之軸承空間S1內移動,而潤滑角接觸滾珠軸承11。而且,當潤滑角接觸滾珠軸承11之後,自角接觸滾珠軸承11排出而溫度下降時,再次變為半固體之膏狀。
如上所述,蠟系潤滑劑W之液狀化點可藉由調整蠟系潤滑劑W之成分,而配合於角接觸滾珠軸承11之運轉條件、即應用之旋轉機械之使用實績、驗證實驗、耐久性評價試驗等之軸承溫度,於10~70℃之範圍內設定為任意之溫度。例如,微晶蠟之熔點為67~98℃,但與潤滑油按上述混合比率混合後之蠟系潤滑劑能夠將液狀化點設定為35~50℃。又,石蠟之熔點為47~69℃,但與潤滑油按上述潤滑比率混合後之蠟系潤滑劑能夠將液狀化點設定為20~35℃。藉此,能夠連續地向角接觸滾珠軸承11內部供給最適量之蠟系潤滑劑W。
又,於主軸裝置40中,藉由對冷媒供給路徑43a供給之冷媒將角接觸滾珠軸承11冷卻而謀求加工精度提高。於該情形時,即便於角接觸滾珠軸承11之運轉溫度(運轉條件)不同之情形時,亦可以除軸承內部及軸承附近部以外之主軸裝置40之溫度成為液狀化點以下之方式,對冷媒進行溫度控制。因此,藉由根據角接觸滾珠軸承11之運轉溫度控制冷媒之溫度,而不變更蠟系潤滑劑W,便能夠使適量之蠟系潤滑劑W變為液體狀之油並供給至角接觸滾珠軸承11。
再者,於角接觸滾珠軸承11中,滾珠以接觸角線為赤道進行旋轉 之結果為,滾珠發揮泵效果,而於封入有潤滑劑之空間產生氣流。因此,藉由使用流動性良好之蠟系潤滑劑W,能夠防止軸承內之潤滑劑之滯留,發揮防止軸承之溫度上升之效果。
其次,對本實施形態之軸承裝置10之作用進行說明。
於軸承裝置10之軸承空間S1,封入有適量之滑脂G,於潤滑劑積存處S2,封入有適量之蠟系潤滑劑W。滑脂G係如上述般包含與蠟系潤滑劑W為相同成分之基礎油,且與蠟系潤滑劑W具有親和性及浸潤性。又,如圖1所示,角接觸滾珠軸承11及其周圍係藉由自未圖示之冷媒供給裝置供給且於冷媒供給路徑43a內流動之冷媒進行溫度控制。
於角接觸滾珠軸承11之內部溫度相對較低之主軸裝置40之運轉初期,角接觸滾珠軸承11由封入至軸承空間S1之滑脂G潤滑。
滑脂G之基礎油係藉由纖維構造之增稠劑保持,且於增稠劑之纖維間藉由毛細管現象移動。又,於如工具機之主軸裝置般高速旋轉之情形時,由於因軸承周邊部之溫度上升而導致附近之滑脂G之溫度亦上升而液狀化,故基礎油之流動變得容易,從而高速旋轉下之滑脂壽命延長。
若角接觸滾珠軸承11之內部溫度隨著軸承裝置10之旋轉而逐漸上升,則會產生自外圈間隔件12及內圈間隔件13朝向角接觸滾珠軸承11溫度逐漸變高之溫度梯度。而且,若潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W中之於角接觸滾珠軸承11附近側與軸承空間S1內之滑脂G連通之部分達到液狀化點、例如47℃,則蠟系潤滑劑W之液狀化開始,逐漸將基礎油向角接觸滾珠軸承11側供給。
進而,於在外圈15具有埋頭孔15b之角接觸滾珠軸承11中,產生朝向埋頭孔15b吸入空氣之現象(所謂泵所用)(參照箭頭B)。因此,藉由角接觸滾珠軸承11之泵作用,流通空氣流,從而於潤滑劑積存處S2 內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油移動至軸承空間S1內。藉此,將蠟系潤滑油W之潤滑油亦供於角接觸滾珠軸承11之潤滑。
軸承空間S1內之滑脂G由於不會液狀化,故能夠維持通常之滑脂潤滑時之滑脂壽命。然而,由於滑脂G缺乏流動性,故有助於角接觸滾珠軸承11之潤滑之滑脂G限於角接觸滾珠軸承11之最近處之滑脂G內之基礎油成分。相對於此,若使用本實施形態之蠟系潤滑劑W,則因角接觸滾珠軸承11之發熱、溫度上升而使蠟系潤滑劑W自半固體變為液體,故於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油向角接觸滾珠軸承11內之滑脂G浸潤、移動而逐漸供給至角接觸滾珠軸承11內。藉此,能夠藉由來自蠟系潤滑劑W之補油作用,而飛躍性地延長潤滑壽命。
再者,本實施形態之潤滑劑積存處S2係於角接觸滾珠軸承11、11間配置外圈間隔件12及內圈間隔件13,以外圈間隔件12之與各角接觸滾珠軸承11、11對向之剖面字形槽形成,因此,能夠適當地保持蠟系潤滑劑W。
又,由於外圈15之內徑尺寸與外圈間隔件12之內徑尺寸大致相同,故若於外圈15之內徑面與外圈間隔件12之內徑面之連接部分亦將蠟系潤滑劑W以連通之方式塗佈(封入),則亦加上蠟系潤滑劑W之潤滑油之浸潤、移動作用,而能夠使潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油順利地向角接觸滾珠軸承11側移動,故而較佳。
又,角接觸滾珠軸承11越高速旋轉,則於滾動接觸部或保持器引導面需要越多之潤滑油。另一方面,角接觸滾珠軸承11之溫度隨著高速旋轉而上升,且該熱逐漸傳遞至外圈間隔件12側,故潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之液狀化之比率上升,從而更多之潤滑油被供給至角接觸滾珠軸承11。藉此,角接觸滾珠軸承11於高速旋轉時之潤滑性能提高。亦即,若預先設定最佳之液狀化點,則即便不自外部賦予 指令,亦能夠自動地控制對應於旋轉速度之適當之潤滑油量並進行補給。
又,若以於轉數成為特定之轉數以上時,蠟系潤滑劑W液狀化而補給潤滑油之方式調整液狀化點,則能夠使於特定轉數以上之高速旋轉時供給之潤滑油量增加,從而耐燒付性提高。進而,於不需要如此多之油量之低速旋轉時停止潤滑油之補給,即將液狀化點設定為較低速旋轉時之軸承內溫度靠高溫側,於成為需要潤滑油之特定轉數以上時,以蠟系潤滑劑W液狀化而補給潤滑油之方式調整液狀化點,藉此,能夠大幅度延長潤滑劑壽命。
又,於角接觸滾珠軸承11之運轉溫度相對較低而無需冷卻構造之情形、或者始終以固定轉數連續運轉之情形等軸承溫度控制於某一範圍內之情形時,能夠藉由配合於假定軸承溫度設定蠟系潤滑劑W之液狀化點,而使蠟系潤滑劑W之補給量最佳,從而使潤滑壽命長期化。
再者,於本實施形態中,雖將與蠟系潤滑劑W有親和性及浸潤性之滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部(軸承空間),但亦可將其他蠟系潤滑劑W'而非滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部。於該情形時,若預先將其他蠟系潤滑劑W'之液狀化點設定得較角接觸滾珠軸承11之所假定之最高運轉溫度(例如max.65℃左右)高(例如液狀化點70℃),則角接觸滾珠軸承11內之其他蠟系潤滑劑W'始終維持半固體狀態。即,其他蠟系潤滑劑W'顯示與通常之滑脂G相同之舉動,而潤滑角接觸滾珠軸承11。
於假設將其他蠟系潤滑劑W'之液狀化點設定得較所假定之最高運轉溫度低之情形時,則有如下之擔憂:於運轉溫度超過液狀化點之時點,其他蠟系潤滑劑W'之液狀化進行,從而角接觸滾珠軸承11內之潤滑劑流出至外部。於該情形時,其他蠟系潤滑劑W'有可能變成僅有助於運轉溫度較低之初期潤滑。然而,藉由將其他蠟系潤滑劑W'之液 狀化點設定為高於最高運轉溫度之溫度,能夠避免上述問題。
如以上所說明般,根據本實施形態之軸承裝置10,形成於角接觸滾珠軸承11之內圈14與外圈15之間之軸承空間S1、和與角接觸滾珠軸承11鄰接配置之外圈間隔件12之潤滑劑積存處S2連通。於軸承空間S1,封入滑脂G等潤滑劑,於潤滑劑積存處S2,封入蠟系潤滑劑W,該蠟系潤滑劑W包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時之液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化。藉此,蠟系潤滑劑W基於根據角接觸滾珠軸承11之負載變化之軸承溫度而液狀化,而能夠利用最適量之潤滑油潤滑角接觸滾珠軸承11,從而能夠飛躍性地延長角接觸滾珠軸承11之潤滑壽命。
又,於外圈間隔件12之內周面,具備朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部12c、及自外圈間隔件側凸緣部12c之內周部朝向軸向端部延伸之圓筒部12e,且潤滑劑積存處S2係由外圈間隔件12之內周面、外圈間隔件側凸緣部12c之軸向端面、及圓筒部12e之外周面劃分而成,故不論內圈間隔件13之形狀為何,均能夠適當地保持蠟系潤滑劑W。
又,外圈間隔件12係與角接觸滾珠軸承11之外圈15之埋頭孔反側之軸向端面15c抵接配置,故藉由角接觸滾珠軸承11之泵作用引起之空氣之流動,潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S1移動,從而能夠延長潤滑壽命。
(第2實施形態)
其次,參照圖3,對第2實施形態之軸承裝置進行說明。
於本實施形態之軸承裝置10中,在與外圈15之軸向端面15d抵接配置而固定外圈15之外圈按壓件34中,於角接觸滾珠軸承11側之側面,形成有剖面字形之圓環槽34a。圓環槽34a係第2潤滑劑積存處 S3,封入有蠟系潤滑劑W。又,與第1實施形態之軸承裝置10同樣地,於形成於外圈間隔件12之潤滑劑積存處S2封入有蠟系潤滑劑W,於內圈14之外周面及外圈15之內周面之間之軸承空間S1封入有滑脂G。再者,亦能夠於軸承空間S1封入其他蠟系潤滑劑W'。
而且,因伴隨主軸32之旋轉之角接觸滾珠軸承11之溫度上升,而自外圈15至外圈按壓件34產生溫度梯度,若外圈按壓件34之溫度上升至液狀化點以上,則第2潤滑劑積存處S3內之蠟系潤滑劑W會逐漸液狀化,從而將蠟系潤滑劑W之潤滑油加上潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油補給至角接觸滾珠軸承11。圓環槽34a之內周面係設為與角接觸滾珠軸承11之埋頭孔15b之開口內徑大致相等之內徑,故潤滑劑之移動、補給變得容易。
於本實施形態中,於背面組合之角接觸滾珠軸承11之正面側,配置形成於外圈按壓件34之第2潤滑劑積存處S3。於角接觸滾珠軸承11之正面側,形成有埋頭孔15b,且於保持器17之外徑面與外圈15之內周面之間亦存在相當量之滑脂G、或者其他蠟系潤滑劑W'。藉此,使第2潤滑劑積存處S3之蠟系潤滑劑W與角接觸滾珠軸承11(軸承空間S1)側之滑脂G、或者其他蠟系潤滑劑W'更易於連通,從而潤滑劑之移動、補給變得容易。
關於其他構成及作用效果,與上述第1實施形態相同。
(第3實施形態)
其次,參照圖4及圖5,對本發明之第3實施形態之軸承裝置進行說明。再者,於本實施形態中,於外圈間隔件12及內圈間隔件13之構成與第1實施形態者不同。因此,於本實施形態中,以外圈間隔件12及內圈間隔件13之構成為中心進行說明,又,對與第1實施形態相同或同等之部分,標註相同符號並省略或簡化說明。
於本實施形態中,如圖4及圖5所示,外圈間隔件12係抵接於各 外圈15之埋頭孔反側之軸向端面15c而配設。於外圈間隔件12之軸向中間部之內周面,設置有朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部12c,剩餘之內周面之內徑形成為與外圈15之內徑大致相等。再者,外圈間隔件側凸緣部12c並非必須為圖中所示之剖面縱長長方形,亦可為例如剖面梯形狀、剖面倒梯形形狀、剖面圓弧狀。
就組裝之觀點而言,內圈間隔件13係分割為一對內圈間隔件13a而構成,且相互具有相同構成。各內圈間隔件13a與外圈間隔件12對向,分別抵接於各內圈14之軸向端面14b,並且於外圈間隔件側凸緣部12c之徑向內側相互抵接。又,各內圈間隔件13於靠近各軸承11之外周面分別具有朝徑向外側延伸之內圈間隔件側凸緣部13b。再者,內圈間隔件13之分割位置係只要為凸緣部13b以外則不限制軸向之位置。
因此,在各內圈間隔件側凸緣部13b之外周面與外圈間隔件12之內周面之間形成微小間隙即大徑曲徑L1,且在外圈間隔件側凸緣部12c之內周面與內圈間隔件13之外周面之間形成微小間隙即小徑曲徑L2。而且,在大徑曲徑L1與小徑曲徑L2之間,於外圈間隔件12之內徑側,形成一對潤滑劑積存處S2,該一對潤滑劑積存處S2係藉由外圈間隔件12之內周面與外圈間隔件側凸緣部12c之軸向端面12b,以經由大徑曲徑L1與各角接觸滾珠軸承11之軸承空間S1連通之方式劃分而成。於潤滑劑積存處S2,封入有包含潤滑油與蠟之蠟系潤滑劑W。
再者,曲徑L1、L2之間隙雖較窄較為有效,但若考慮外內圈間隔件12、13間之干涉、或零件加工精度,則於相對於軸向垂直之半徑方向上之距離較理想為設為0.15~1.0mm。
此處,於將軸承裝置10組入至殼體30時,於角接觸滾珠軸承11中,在內圈14之外周面及外圈15之內周面之間之軸承空間S1封入有適量之滑脂G,但於本實施形態中,進而於潤滑劑積存處S2封入有適量 之蠟系潤滑劑W。
其次,對本實施形態之軸承裝置10之作用進行說明。
於軸承裝置10之軸承空間S1,封入有適量之滑脂G,於潤滑劑積存處S2,封入有適量之蠟系潤滑劑W。滑脂G係如上述般包含與蠟系潤滑劑W為相同成分之基礎油,且與蠟系潤滑劑W具有親和性及浸潤性。又,如圖4所示,角接觸滾珠軸承11及其周圍係藉由自未圖示之冷媒供給裝置供給且於冷媒供給路徑43a內流動之冷媒控制溫度。
於角接觸滾珠軸承11之內部溫度相對較低之主軸裝置40之運轉初期,角接觸滾珠軸承11係由封入至軸承空間S1之滑脂G潤滑。
滑脂G之基礎油係藉由纖維構造之增稠劑保持,且於增稠劑之纖維間藉由毛細管現象移動。又,於如工具機之主軸裝置40般高速旋轉之情形時,由於軸承周邊部之溫度上升而使附近之滑脂G之溫度亦上升而液狀化,故基礎油之流動變得容易,從而高速旋轉下之滑脂壽命延長。
若角接觸滾珠軸承11之內部溫度隨著軸承裝置10之運轉而逐漸上升,則會產生自外圈間隔件12及內圈間隔件13朝向角接觸滾珠軸承11溫度逐漸變高之溫度梯度。而且,若潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W中之角接觸滾珠軸承11側之部分達到液狀化點、例如47℃,則蠟系潤滑劑W之液狀化開始。
另一方面,由於在各內圈間隔件13之外周面與外圈間隔件12之內周面之間設置有徑向位置不同之大徑曲徑L1與小徑曲徑L2,故若內圈間隔件13伴隨著角接觸滾珠軸承11之高速旋轉而高速旋轉,則各曲徑L1、L2藉由內圈間隔件13之外周面之周速而產生圓周方向之空氣流。而且,周速越快則越容易產生負壓作用,而成為大徑曲徑L1處之壓力<小徑曲徑L2處之壓力,故自小徑曲徑L2朝向大徑曲徑L1產生空氣之流動(參照箭頭A)。因此,藉由將大徑曲徑L1設置於軸承 側,將小徑曲徑L2設置於反軸承側,而能夠產生朝向軸承側之空氣之流動。
進而,於在外圈15具有埋頭孔15b之角接觸滾珠軸承11中,產生朝向埋頭孔15b吸入空氣之現象(所謂泵所用)(參照箭頭B)。
因此,藉由自內圈間隔件13與外圈間隔件12之間之大徑曲徑L1流入至角接觸滾珠軸承11之空氣之流動、及藉由角接觸滾珠軸承11之泵作用而產生之空氣流之流動,從而於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油移動至軸承空間S1而補給至軸承空間S1內之滑脂G。
進而,由於大徑曲徑L1之間隙較窄,故潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油係藉由大徑曲徑L1之毛細管現象而移動、補給至軸承空間S1側。
軸承空間S1內之滑脂G由於不會液狀化,故能夠維持通常之滑脂潤滑時之滑脂壽命。然而,由於滑脂G缺乏流動性,故有助於角接觸滾珠軸承11之潤滑之滑脂G限於角接觸滾珠軸承11之最近處之滑脂G之基礎油成分。相對於此,若使用本實施形態之蠟系潤滑劑W,則因角接觸滾珠軸承11之發熱、溫度上升,而使蠟系潤滑劑W自半固體變為液體,故潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油藉由軸承裝置10內之空氣流及大徑曲徑L1之毛細管現象,而自潤滑劑積存處S2向角接觸滾珠軸承11內之滑脂G浸潤、移動,從而逐漸供給至角接觸滾珠軸承11內。藉此,能夠藉由來自蠟系潤滑劑W之補油作用,而飛躍性地延長潤滑壽命。
再者,由於外圈15之內徑尺寸與外圈間隔件12之內徑尺寸大致相同,故若於外圈15之內徑面與外圈間隔件12之內徑面之連接部分,亦將蠟系潤滑劑W以連通之方式塗佈(封入),則能夠亦加上蠟系潤滑劑W之潤滑油之浸潤、移動作用,而使潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑 劑W之潤滑油順利地向角接觸滾珠軸承11側移動,故而較佳。
又,角接觸滾珠軸承11越高速旋轉,則於滾動接觸部或保持器引導面需要越多之潤滑油。另一方面,角接觸滾珠軸承11之溫度隨著高速旋轉而上升,且該熱傳遞至外圈間隔件12側,故潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之液狀化之比率上升,從而將更多之潤滑油供給至角接觸滾珠軸承11。藉此,角接觸滾珠軸承11於高速旋轉時之潤滑性能提高。亦即,若預先設定最佳之液狀化點,則即便不自外部賦予指令,亦能夠自動地控制對應於旋轉速度之適當之潤滑油量而進行補給。
再者,於本實施形態中,雖亦將與蠟系潤滑劑W有親和性及浸潤性之滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部(軸承空間),但亦可將其他蠟系潤滑劑W'而非滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部。
如以上所說明般,根據本實施形態之軸承裝置10,外圈間隔件12於內徑側具有以與軸承空間S1連通之方式劃分而成之潤滑劑積存處S2,且於該潤滑劑積存處S2封入蠟系潤滑劑W,該蠟系潤滑劑W包含潤滑油與蠟,能夠以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度於液狀狀態與半固體狀態之間變化。藉此,藉由適應運轉時或空氣流之流動,從而於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S1移動,故能夠利用最適量之潤滑油潤滑角接觸滾珠軸承11,從而能夠飛躍性地延長角接觸滾珠軸承11之潤滑壽命。
又,內圈間隔件13包含分別於靠近軸承之外周面具有朝徑向外側延伸之內圈間隔件側凸緣部13b之一對內圈間隔件13a,於外圈間隔件12之軸向中間部之內周面,設置朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部12c,且於形成於各內圈間隔件側凸緣部13b之外周面與外圈間隔件12之內周面之間之大徑曲徑L1、和形成於外圈間隔件側凸緣部12c之內周面與外圈間隔件13之外周面之間之小徑曲徑L2之間分別設置一 對潤滑劑積存處S2。藉此,藉由自內圈間隔件13與外圈間隔件12之間之大徑曲徑L1流入至角接觸滾珠軸承11之空氣之流動、與藉由角接觸滾珠軸承11之泵作用而產生之空氣之流動、更加上大徑曲徑L1之毛細管現象,使得潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S1移動,故能夠延長潤滑壽命。
再者,藉由將大徑曲徑L1或小徑曲徑L2以軸承側成為大徑之方式設為錐形狀,而於各曲徑L1、L2產生壓力差,從而更容易產生自反軸承側向軸承側之空氣流。
關於其他構成及作用效果,與上述第1實施形態相同。
<變化例>
圖6表示第3實施形態之變化例之軸承裝置之剖視圖。於該變化例中,於外圈間隔件12,沿徑向延伸而形成有通氣孔35,該通氣孔35係通過設置於軸向中央之外圈間隔件側凸緣部12c於徑向上貫通,用以將潤滑劑積存處S2與外部連通而補給空氣。
因此,藉由伴隨著主軸32之旋轉而產生之空氣流,於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油與空氣流一併流入至外圈15之滾行面而潤滑。此處,於該變化例中,藉由自通氣孔35將空氣補給至外內圈間隔件12、13之間隙,而易於將空氣吸入至一對角接觸滾珠軸承11。
關於其他構成及作用效果,與上述第3實施形態相同。
(第4實施形態)
其次,參照圖7對第4實施形態之軸承裝置10進行說明。
本實施形態之外圈間隔件12係抵接於各外圈15之埋頭孔反側之軸向端面15c而配設。又,內圈間隔件13係抵接於各內圈14之軸向端面14b而配設。於內圈間隔件13之軸向兩端部之外周面,設置有分別朝徑向外側延伸之一對內圈間隔件側凸緣部13b。而且,潤滑劑積存 處S2係於形成於一對內圈間隔件側凸緣部13b之外周面與外圈間隔件12之內周面之間之一對曲徑L之間,設置於外圈間隔件12之內周面與內圈間隔件13之外周面之間。於該潤滑劑積存處S2,封入蠟系潤滑劑W,且經由曲徑L連通於各角接觸滾珠軸承11之軸承空間S1。
再者,於本實施形態中,界定曲徑L之外圈間隔件12之內周面具有與外圈15之內周面大致一致之徑,將其軸向內側設為環狀之內周槽12d。
即,於本實施形態中,與第3實施形態相比,能夠增多可封入至潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W之量,又,內圈間隔件13即便不分割亦能組入。
又,於本實施形態中,亦能夠藉由設置於靠近軸承端面之外內圈間隔件12、13之端部附近的曲徑L形成低壓區域,並且藉由曲徑L中之毛細管效果,使於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油移動至軸承側。又,藉由角接觸滾珠軸承11之泵作用,產生自潤滑劑積存處S2經由曲徑L通過軸承空間S1而流入至外圈15之滾行面之空氣流之流動,從而將來自潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W之潤滑油補給至軸承空間S1。
如以上所說明般,根據本實施形態之軸承裝置10,於內圈間隔件13之軸向兩端部之外周面,設置分別朝徑向外側延伸之一對內圈間隔件側凸緣部13b,潤滑劑積存處S2係設置在形成於一對內圈間隔件側凸緣部13b之外周面與外圈間隔件12之內周面之間之一對曲徑L之間。藉此,能夠增加封入至潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W之量,從而能夠降低製作內圈間隔件13之成本,並且將封入至潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W供給至軸承空間S1。
關於其他構成及作用效果,與上述第3實施形態相同。
再者,於本實施形態中,亦可與第3實施形態之變化例同樣地, 於外圈間隔件12形成將潤滑劑積存處S2與外部連通之通氣孔35,從而自外部補給伴隨著主軸32之旋轉而產生之自外內圈間隔件12、13之間隙吸入至一對角接觸滾珠軸承11之空氣。
(第5實施形態)
其次,參照圖8及圖9,對本發明之第5實施形態之軸承裝置進行說明。再者,於本實施形態中,亦於外圈間隔件12及內圈間隔件13之構成上與第1實施形態者不同。因此,於本實施形態中,以外圈間隔件12及內圈間隔件13之構成為中心進行說明,又,對與第1實施形態相同或同等之部分,標註相同符號並省略或簡化說明。
於本實施形態中,如圖8及圖9所示,外圈間隔件12係抵接於各外圈15之埋頭孔反側之軸向端面15c而配設。
就組裝之觀點而言,內圈間隔件13係分割為一對內圈間隔件13a而構成,且相互具有相同構成。各內圈間隔件13a與外圈間隔件12對向,分別抵接於各內圈14之軸向端面14b,並且相互抵接。
又,內圈間隔件13於靠近各軸承11之外周面分別具有朝徑向外側延伸之內圈間隔件側凸緣部13b,且於各凸緣部13b之軸向內側面與各內圈間隔件13之軸向內側之外周面,形成環狀之凹部13c。再者,內圈間隔件13之分割位置係只要為凸緣部13b以外則不限制軸向之位置。
又,外圈間隔件12之內周面與一對內圈間隔件13a、13a之內圈間隔件側凸緣部13b之外周面相互對向,而形成連通於各軸承空間S1之一對曲徑L。具體而言,一對內圈間隔件13a、13a之內圈間隔件側凸緣部13b之外周面具有:圓筒外周面13d,其於軸向端部為一致徑;及內圈間隔件側錐形面13e,其與圓筒外周面13d連續,且以朝向角接觸滾珠軸承11成為大徑之方式相對於軸向以傾斜角θ傾斜;又,外圈間隔件12之內周面具有:一致徑之圓筒內周面12a,其與圓筒外周面13d 對向;及外圈間隔件側錐形面12h,其與內圈間隔件側錐形面13e對向,且以朝向角接觸滾珠軸承11成為大徑之方式相對於軸向以傾斜角θ傾斜。
因此,於外圈間隔件12之內徑側,設置藉由內圈間隔件13之凹部13c劃分成於一對曲徑L間且經由一對曲徑L與軸承空間S1連通之潤滑劑積存處S2,且於該潤滑劑積存處S2,封入有包含潤滑油與蠟之蠟系潤滑劑W。
再者,外圈間隔件12之圓筒內周面12g形成為與外圈15之內徑大致相等。又,曲徑L之間隙雖較窄較為有效,但若考慮外內圈間隔件12、13間之干涉、或零件加工精度,則於相對於軸向垂直之半徑方向上之距離較理想為設為0.15~1.0mm。
此處,於將軸承裝置10組入至殼體30時,於角接觸滾珠軸承11中,在內圈14之外周面及外圈15之內周面之間之軸承空間S1封入有適量之滑脂G,但於本實施形態中,進而於潤滑劑積存處S2封入有適量之蠟系潤滑劑W。
其次,對本實施形態之軸承裝置10之作用進行說明。
於軸承裝置10之軸承空間S1,封入有適量之滑脂G,於潤滑劑積存處S2,封入有適量之蠟系潤滑劑W。滑脂G係如上述般包含與蠟系潤滑劑W為相同成分之基礎油,且與蠟系潤滑劑W具有親和性及浸潤性。又,如圖8所示,角接觸滾珠軸承11及其周圍係藉由自未圖示之冷媒供給裝置供給且於冷媒供給路徑43a內流動之冷媒控制溫度。
於角接觸滾珠軸承11之內部溫度相對較低之主軸裝置40之運轉初期,角接觸滾珠軸承11係由封入至軸承空間S1之滑脂G潤滑。
滑脂G之基礎油係藉由纖維構造之增稠劑保持,且於增稠劑之纖維間藉由毛細管現象移動。又,於如工具機之主軸裝置40般高速旋轉之情形時,由於軸承周邊部之溫度上升而使附近之滑脂G之溫度亦上 升而液狀化,故基礎油之流動變得容易,從而高速旋轉下之滑脂壽命延長。
若角接觸滾珠軸承11之內部溫度隨著軸承裝置10之運轉而逐漸上升,則會產生自外圈間隔件12及內圈間隔件13朝向角接觸滾珠軸承11溫度逐漸變高之溫度梯度。而且,若潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W中之角接觸滾珠軸承11側之部分達到液狀化點、例如47℃,則蠟系潤滑劑W之液狀化開始。
另一方面,由於在各內圈間隔件13之外周面與外圈間隔件12之內周面之間設置有具有錐形面12h、13e之曲徑L,故伴隨著主軸裝置40之高速旋轉,於錐形面12h、13e產生之離心力朝向徑變大之方向變大,故而產生以沿著內圈間隔件側錐形面13e之方式流入至角接觸滾珠軸承11之空氣之流動。又,於錐形狀之曲徑L中,於旋轉之內圈間隔件13之外周面,徑較大之軸承端面側之圓周方向之空氣之流速較快,故而壓力下降,其結果,自反軸承側朝向軸承端部產生空氣之流動(參照箭頭A)。亦即,與圓周方向之空氣之流動相互作用,而產生螺旋狀之空氣之流動。尤其是於如工具機主軸用軸承般軸承dmn值為50萬以上、或100萬以上之情形時,由於產生因周速差引起之壓力下降,故效果較大。
進而,於在外圈15具有埋頭孔15b之角接觸滾珠軸承11中,產生朝向埋頭孔15b吸入空氣之現象(所謂泵所用)(參照箭頭B)。
因此,藉由自內圈間隔件13與外圈間隔件12之間之曲徑L流入至角接觸滾珠軸承11之空氣之流動、與藉由角接觸滾珠軸承11之泵作用而產生之空氣之流動,於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油移動至軸承空間S1而補給至軸承空間S1內之滑脂G。
再者,若內圈間隔件側錐形面13e與外圈間隔件側錐形面12h之相對於軸向之傾斜角θ過小,則差壓效果會變小,而難以產生使潤滑油 向角接觸滾珠軸承11側流入之空氣流。又,若傾斜角θ過大,則錐形面13e成為銳緣,故容易產生毛邊或缺口等,進而,潤滑劑積存處S2之體積變小,能夠保持之蠟系潤滑劑W之量變少。因此,較佳為傾斜角θ設為5°以上且45°以下,更佳設為10°以上且30°以下。
進而,由於曲徑L之間隙較窄,故潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油係藉由曲徑L之毛細管現象而移動、補給至軸承空間S1側。
軸承空間S1內之滑脂G由於不會液狀化,故能夠維持通常之滑脂潤滑時之滑脂壽命。然而,由於滑脂G缺乏流動性,故有助於角接觸滾珠軸承11之潤滑之滑脂G限於角接觸滾珠軸承11之最近處之滑脂G之基礎油成分。相對於此,若使用本實施形態之蠟系潤滑劑W,則因角接觸滾珠軸承11之發熱、溫度上升,而使蠟系潤滑劑W自半固體變為液體,故潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油藉由軸承裝置10內之空氣流及曲徑L之毛細管現象,而自潤滑劑積存處S2向角接觸滾珠軸承11內之滑脂G浸潤、移動,從而逐漸供給至角接觸滾珠軸承11內。藉此,能夠藉由來自蠟系潤滑劑W之補油作用,而飛躍性地延長潤滑壽命。
再者,由於外圈15之內徑尺寸與外圈間隔件12(圓筒內周面12g)之內徑尺寸大致相同,故若於外圈15之內徑面與外圈間隔件12之內徑面之連接部分,亦將蠟系潤滑劑W以連通之方式塗佈(封入),則能夠亦加上蠟系潤滑劑W之潤滑油之浸潤、移動作用,而使潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油順利地向角接觸滾珠軸承11側移動,故而較佳。
又,角接觸滾珠軸承11越高速旋轉,則於滾動接觸部或保持器引導面需要越多之潤滑油。另一方面,由於角接觸滾珠軸承11之溫度隨著高速旋轉而上升,且該熱傳遞至外圈間隔件12側,故潤滑劑積存處 S2內之蠟系潤滑劑W之液狀化之比率上升,從而將更多之潤滑油供給至角接觸滾珠軸承11。藉此,角接觸滾珠軸承11於高速旋轉時之潤滑性能提高。亦即,若設定最佳之液狀化點,則即便不自外部賦予指令,亦能夠自動地控制對應於旋轉速度之適當之潤滑油量而進行補給。
再者,於本實施形態中,雖亦將與蠟系潤滑劑W有親和性及浸潤性之滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部(軸承空間),但亦可將其他蠟系潤滑劑W'而非滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部。
如以上所說明般,根據本實施形態之軸承裝置10,在外圈間隔件12之內周面與內圈間隔件13之外周面之間,劃分成與軸承空間S1連通之潤滑劑積存處S2,且於潤滑劑積存處S2封入蠟系潤滑劑W,該蠟系潤滑劑W包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時之液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化。藉此,藉由適應運轉時或空氣流之流動,從而於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S1移動,故能夠利用最適量之潤滑油潤滑角接觸滾珠軸承11,從而能夠飛躍性地延長角接觸滾珠軸承11之潤滑壽命。
又,由於外圈間隔件12之內周面與內圈間隔件13之外周面具有以相互對向而形成自潤滑劑積存處S2連通於軸承空間S1之曲徑L之方式,朝向角接觸滾珠軸承11成為大徑之錐形面12h、13e,故藉由自曲徑L流入至角接觸滾珠軸承11之空氣之流動、及藉由角接觸滾珠軸承11之泵作用而產生之空氣之流動、進而曲徑L之毛細管現象,潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S1移動,因此能夠延長潤滑壽命。
再者,由於曲徑L係以軸承側成為大徑之方式設為錐形狀,故於曲徑L中產生壓力差,從而更容易產生自反軸承側向軸承側之空氣 流。又,為了更容易使空氣流產生,亦能夠形成使潤滑劑積存處S2與外部連通之通氣孔(未圖示)。
關於其他構成及作用效果,與上述第1實施形態相同。
(第6實施形態)
以下,參照圖10對第6實施形態之軸承裝置10進行說明。
於本實施形態中,一對內圈間隔件13a、13a分別具有以軸向內側面為內圈間隔件側錐形面13e且朝徑向外側延伸之內圈間隔件側凸緣部13b,與此對應,外圈間隔件12以構成一對曲徑L之方式,具有以軸向外側面為外圈間隔件側錐形面12h且朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部12i。因此,於本實施形態中,較第5實施形態更長得形成錐形狀之曲徑L。
再者,該等錐形面12h、13e之傾斜角θ相對於軸向設為30°以上,較理想設為45°以上。又,於本實施形態中,曲徑L之徑向間隙亦可形成為較第5實施形態之半徑方向之距離之0.15~1.0mm大。
又,於本實施形態中,為了使潤滑劑積存處S2之體積增加,而於外圈間隔件12之內周面,形成構成潤滑劑積存處S2之環狀之凹部12j,從而能夠發揮潤滑壽命延長之效果。
因此,於本實施形態中,亦藉由利用錐形面12h、13e構成之曲徑L,產生自反軸承側朝向軸承側之空氣之流動,從而於潤滑劑積存處S2內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S1移動,故能夠利用最適量之潤滑油潤滑角接觸滾珠軸承11,從而能夠延長潤滑壽命。
關於其他構成及作用效果,與上述第5實施形態相同。
再者,於本實施形態中,為了更容易使空氣流產生,亦能夠形成使潤滑劑積存處S2與外部連通之通氣孔(未圖示)。
(第7實施形態)
首先,參照圖11至圖13,對本發明之第7實施形態之主軸裝置進 行說明。再者,於本實施形態中,於外圈間隔件12及殼體30之構成上與第1實施形態者不同。因此,於本實施形態中,以外圈間隔件12及殼體之構成為中心進行說明,又,對與第1實施形態相同或同等之部分,標註相同符號並省略或簡化說明。
於本實施形態中,如圖11及圖12所示,於供外圈15及外圈間隔件12內嵌固定之殼體30之安裝孔31之內周面,對應於外圈15與外圈間隔件12在軸向上抵接之位置,沿圓周方向形成有圓周方向槽31a。
外圈間隔件12係抵接於各外圈15之埋頭孔反側之軸向端面15c而配設。外圈間隔件12於其內周面之軸向中間部,具備朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部12c、及自外圈間隔件側凸緣部12c之內周部朝向軸向兩端部延伸之圓筒部12e。又,於外圈間隔件12,在抵接於外圈15之軸向兩端面,於圓周方向之複數個部位設置有沿徑向之缺口12f。缺口12f將殼體30之圓周方向槽31a與軸承空間S1連通。
而且,由外圈間隔件12之內周面、外圈間隔件側凸緣部12c之軸向端面、及圓筒部12e之外周面分別劃分成一對潤滑劑積存處S2。一對潤滑劑積存處S2分別連通於各角接觸滾珠軸承11之軸承空間S1,進而與相互連通之殼體30之圓周方向槽31a及外圈間隔件12之缺口12f一併封入有蠟系潤滑劑W。又,外圈間隔件12之內周面之內徑形成為與外圈15之內徑大致相等。
內圈間隔件13係外周面由圓筒面構成,與外圈間隔件12對向,且抵接於各內圈14之軸向端面14b。
此處,於將軸承裝置10組入至殼體30時,於角接觸滾珠軸承11中,在內圈14之外周面及外圈15之內周面之間之軸承空間S1封入有適量之滑脂G,但於本實施形態中,進而於潤滑劑積存處S2、殼體30之圓周方向槽31a、及外圈間隔件12之缺口12f封入有適量之蠟系潤滑劑W。
其次,對本發明之軸承裝置10之作用進行說明。
於軸承裝置10之軸承空間S1,封入有適量之滑脂G,於潤滑劑積存處S2、殼體30之圓周方向槽31a、及外圈間隔件12之缺口12f,封入有適量之蠟系潤滑劑W。滑脂G係如上述般包含與蠟系潤滑劑W為相同成分之基礎油,且與蠟系潤滑劑W具有親和性及浸潤性。又,如圖11所示,角接觸滾珠軸承11及其周圍係藉由自未圖示之冷媒供給裝置供給且於冷媒供給路徑43a內流動之冷媒控制溫度。
於角接觸滾珠軸承11之內部溫度相對較低之主軸裝置40之運轉初期,角接觸滾珠軸承11係由封入至軸承空間S1之滑脂G潤滑。
滑脂G之基礎油係藉由纖維構造之增稠劑保持,且於增稠劑之纖維間藉由毛細管現象移動。又,於如工具機之主軸裝置40般高速旋轉之情形時,由於軸承周邊部之溫度上升而使附近之滑脂G之溫度亦上升而液狀化,故基礎油之流動變地容易,從而高速旋轉下之滑脂壽命延長。
若角接觸滾珠軸承11之內部溫度隨著主軸裝置40之運轉而逐漸上升,則會產生自外圈間隔件12及內圈間隔件13朝向角接觸滾珠軸承11溫度逐漸變高之溫度梯度。而且,若潤滑劑積存處S2、外圈間隔件12之缺口12f、及殼體30之圓周方向槽31a內之蠟系潤滑劑W中之角接觸滾珠軸承11側之部分達到液狀化點、例如47℃,則蠟系潤滑劑W之液狀化開始。
進而,於在外圈15具有埋頭孔15b之角接觸滾珠軸承11中,產生朝向埋頭孔15b吸入空氣之現象(所謂泵所用)(參照箭頭B)。因此,藉由利用角接觸滾珠軸承11之泵所用產生之空氣之流動,於潤滑劑積存處S2、缺口12f、及圓周方向槽31a內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油移動至軸承空間S1而補給至軸承空間S1內之滑脂G。由於蠟系潤滑劑W被封入至潤滑劑積存處S2、缺口12f、及圓周方向槽31a之3個部 位,故能夠增加蠟系潤滑劑W之貯藏量。藉此,能夠大幅度增加供於角接觸滾珠軸承11之潤滑之潤滑油之量。
軸承空間S1內之滑脂G由於不會液狀化,故能夠維持通常之滑脂潤滑時之滑脂壽命。然而,由於滑脂G缺乏流動性,故有助於角接觸滾珠軸承11之潤滑之滑脂G限於角接觸滾珠軸承11之最近處之滑脂G之基礎油成分。相對於此,若使用本實施形態之蠟系潤滑劑W,則因角接觸滾珠軸承11之發熱、溫度上升,而使蠟系潤滑劑W自半固體變為液體,故潤滑劑積存處S2、缺口12f、及圓周方向槽31a內之蠟系潤滑劑W之潤滑油藉由軸承裝置10內之空氣流,而自潤滑劑積存處S2、缺口12f、及圓周方向槽31a向角接觸滾珠軸承11內之滑脂G浸潤、移動,從而逐漸供給至角接觸滾珠軸承11內。藉此,能夠藉由來自蠟系潤滑劑W之補油作用,而飛躍性地延長潤滑壽命。
再者,本實施形態之潤滑劑積存處S2係以與各角接觸滾珠軸承11、11對向之外圈間隔件12之剖面字形槽形成,故能夠適當地保持蠟系潤滑劑W。又,由於外圈15之內徑尺寸與外圈間隔件12之內徑尺寸大致相同,故若於外圈15之內徑面與外圈間隔件12之內徑面之連接部分,亦將蠟系潤滑劑W以連通之方式塗佈(封入),則能夠亦加上蠟系潤滑劑W之潤滑油之浸潤、移動作用,而使潤滑劑積存處S2內之蠟系潤滑劑W之潤滑油順利地向角接觸滾珠軸承11側移動,故而較佳。
又,角接觸滾珠軸承11越高速旋轉,則於滾動接觸部或保持器引導面需要越多之潤滑油。另一方面,由於角接觸滾珠軸承11之溫度隨著高速旋轉而上升,且該熱傳遞至外圈間隔件12側,故潤滑劑積存處S2、缺口12f、及圓周方向槽31a內之蠟系潤滑劑W之液狀化之比率上升,從而將更多之潤滑油供給至角接觸滾珠軸承11。藉此,角接觸滾珠軸承11於高速旋轉時之潤滑性能提高。亦即,若設定最佳之液狀化點,則即便不自外部賦予指令,亦能夠自動地控制對應於旋轉速度之 適當之潤滑油量而進行補給。
再者,於本實施形態中,雖亦將與蠟系潤滑劑W有親和性及浸潤性之滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部(軸承空間S1),但亦可將其他蠟系潤滑劑W'而非滑脂G封入至角接觸滾珠軸承11內部。
如以上所說明般,根據本實施形態之軸承裝置10,於外圈間隔件12之內周面側劃分成潤滑劑積存處S2,進而於供外圈15內嵌固定之殼體30之內周面,設置有沿著圓周方向形成之圓周方向槽31a。圓周方向槽31a藉由沿徑向形成於外圈間隔件12之軸向端面之缺口12f,而與潤滑劑積存處S2及軸承空間S1連通。於圓周方向槽31a、缺口12f、及潤滑劑積存處S2封入蠟系潤滑劑W,該蠟系潤滑劑W包含潤滑劑與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過液狀化點時至液狀狀態與於液狀化點以下之半固體狀態之間變化。藉此,能夠藉由圓周方向槽31a大幅度增加所封入之蠟系潤滑劑W之儲油量,從而藉由適應運轉時或空氣流之流動,不僅潤滑劑積存處S2之蠟系潤滑劑W向軸承空間S1移動,而且缺口12f及圓周方向槽31a之蠟系潤滑劑W之潤滑油亦向軸承空間S1移動,故能夠利用最適量之潤滑油潤滑角接觸滾珠軸承11,從而能夠飛躍性地延長角接觸滾珠軸承11之潤滑壽命。
再者,殼體30之圓周方向槽31a、外圈間隔件12之缺口12f及潤滑劑積存處S2之形狀係只要能夠保持蠟系潤滑劑W,便並無特別限定,能夠設為任意之形狀。圓周方向槽31a既可形成於殼體30之安裝孔31之內周面全周,亦可於與缺口12f連通之位置,於圓周方向之複數個部位局部地形成。
又,蠟系潤滑劑W亦可僅封入至殼體30之圓周方向槽31a與潤滑劑積存處S2。
關於其他構成及作用效果,與上述第1實施形態相同。
(第8實施形態)
其次,參照圖14,對本發明之第8實施形態之主軸裝置進行說明。再者,對與第7實施形態相同或同等部分,於圖式中標註相同符號並省略或簡化其說明。
第8實施形態之主軸裝置40不具備外圈間隔件12及內圈間隔件13,內嵌於殼體30之安裝孔31之一對角接觸滾珠軸承11(內外圈14、15)彼此於軸向上相互抵接。於外圈15之軸向端面15c(參照圖12),形成有沿徑向之缺口15e。缺口15e與形成於殼體30之安裝孔31之圓周方向槽31a及軸承空間S1連通。於軸承空間S1,封入有適量之滑脂G,於殼體30之圓周方向槽31a,封入有適量之蠟系潤滑劑W。
如以上所說明般,根據本實施形態之主軸裝置40,能夠將主軸裝置40形成為縮短外圈間隔件12及內圈間隔件13之軸向長度之量,從而能夠實現主軸裝置40之小型化。又,能於殼體30之圓周方向槽31a內封入蠟系潤滑劑W,且能夠將蠟系潤滑劑W經由缺口15e供給至角接觸滾珠軸承11,從而能夠延長潤滑劑壽命。
關於其他構成及作用效果,與上述第7實施形態相同。
再者,本發明並不限定於上述實施形態,能夠適當進行變化、改良等。
例如,於上述實施形態中,對將一對角接觸滾珠軸承配置於兩側之外圈間隔件及內圈間隔件進行了說明,但外圈間隔件及內圈間隔件亦能夠應用於在軸向單側配置角接觸滾珠軸承般之情形。
本發明之附設構件只要為與滾動軸承鄰接配置者即可,並不限定於本實施形態之外圈間隔件或外圈按壓件。
又,於上述實施形態中,以於設置於角接觸滾珠軸承11之外圈間隔件12之潤滑劑積存處S2、殼體30之圓周方向槽31a、及形成於外圈間隔件12或外圈15之軸向端面之缺口12f、15e貯存蠟系潤滑劑W之方 式進行了說明,但並不限定於角接觸滾珠軸承11,亦能夠應用於具有滾珠以外之滾動體之其他任意形式之滾動軸承。
例如,於具有軌道面於軸向上傾斜之傾斜面之圓錐滾子軸承中,與角接觸滾珠軸承11同樣地,亦產生空氣之吸入現象(所謂泵作用),故能夠較佳地構成本發明。
進而,本發明亦能夠應用於具有滾子作為滾動體之圓筒滾子軸承。於該情形時,雖不會產生空氣之吸入現象,但若將外圈內徑尺寸與外圈間隔件內徑尺寸設為大致相同,則藉由使兩潤滑劑連通,而與上述同樣之潤滑劑之移動變得容易。
進而,雖對將軸承裝置10組入至工具機用主軸裝置40之例進行了說明,但並不限定於工具機用主軸裝置40,亦能夠應用於一般產業機械、或馬達等進行高速旋轉之裝置,且發揮相同之效果。
本申請案係基於2014年10月29日申請之日本專利申請案2014-220695、2014年10月29日申請之日本專利申請案2014-220696、2014年10月29日申請之日本專利申請案2014-220697、2014年10月29日申請之日本專利申請案2014-220698、2015年9月29日申請之日本專利申請案2015-191194、2015年9月29日申請之日本專利申請案2015-191195、2015年9月29日申請之日本專利申請案2015-191196、2015年9月29日申請之日本專利申請案2015-191197者,其等之內容以參照之形式併入本文中。
10‧‧‧軸承裝置
11‧‧‧角接觸滾珠軸承(滾動軸承)
12‧‧‧外圈間隔件(附設構件)
12A‧‧‧定位套筒
13‧‧‧內圈間隔件
13A‧‧‧定位套筒
13B‧‧‧定位套筒
14‧‧‧內圈
15‧‧‧外圈
15b‧‧‧埋頭孔
16‧‧‧滾珠(滾動體)
17‧‧‧保持器
30‧‧‧殼體
30a‧‧‧向內階部
32‧‧‧旋轉軸(主軸)
32a‧‧‧錐形孔
32b‧‧‧大徑階部
33‧‧‧內圈固定螺母
34‧‧‧外圈按壓件(附設構件)
40‧‧‧主軸裝置
41‧‧‧轉子
42‧‧‧定子
43a‧‧‧冷媒供給路徑
43b‧‧‧冷媒供給路徑
44‧‧‧冷卻套
G‧‧‧滑脂
S1‧‧‧軸承空間
S2‧‧‧潤滑劑積存處
W‧‧‧蠟系潤滑劑

Claims (19)

  1. 一種軸承裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承及附設構件者,上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述附設構件與上述滾動軸承鄰接配置;且上述附設構件具有連通於上述軸承空間之潤滑劑積存處;於上述潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
  2. 如請求項1之軸承裝置,其中上述附設構件係與上述外圈之軸向端面抵接配置之外圈間隔件;於上述外圈間隔件之內周面,具備朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部、及自外圈間隔件側凸緣部之內周部朝向軸向端部延伸之圓筒部;且上述潤滑劑積存處係由上述外圈間隔件之內周面、上述外圈間隔件側凸緣部之軸向端面、及上述圓筒部之外周面劃分而成。
  3. 如請求項1之軸承裝置,其中上述附設構件係與上述外圈之軸向端面抵接配置而將上述外圈固定於軸向上之外圈按壓件;且上述潤滑劑積存處係形成於上述外圈按壓件之外圈側軸向端 面之凹槽。
  4. 一種軸承裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承、外圈間隔件及內圈間隔件者,上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述外圈間隔件與上述外圈之軸向端面抵接配置;上述內圈間隔件與上述外圈間隔件對向,且與上述內圈之軸向端面抵接配置;且於上述內圈間隔件之靠近上述軸承之外周面,設置朝徑向外側延伸之內圈間隔件側凸緣部;由上述外圈間隔件之內周面、上述內圈間隔件側凸緣部之軸向端面、及上述內圈間隔件之外周面劃分成潤滑劑積存處,於上述內圈間隔件側凸緣部之外周面與上述外圈間隔件之內周面之間,形成將上述潤滑劑積存處與上述軸承空間連通之大徑曲徑;於上述潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
  5. 如請求項4之軸承裝置,其中於上述外圈間隔件之內周面,於相對於上述內圈間隔件側凸緣部與上述軸承為相反側,進而設置朝徑向內側延伸之外圈間隔件側凸緣部;且上述潤滑劑積存處設置於上述大徑曲徑與小徑曲徑之間,上 述大徑曲徑形成於上述內圈間隔件側凸緣部之外周面與上述外圈間隔件之內周面之間,上述小徑曲徑形成於上述外圈間隔件側凸緣部之內周面與上述內圈間隔件之外周面之間。
  6. 如請求項4或5之軸承裝置,其中於上述外圈間隔件,形成有用以將上述潤滑劑積存處與外部連通並補給空氣之通氣孔。
  7. 一種軸承裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承、外圈間隔件及內圈間隔件者,上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述外圈間隔件與上述外圈之軸向端面抵接配置;上述內圈間隔件與上述外圈間隔件對向,且與上述內圈之軸向端面抵接配置;且於上述外圈間隔件之內周面與上述內圈間隔件之外周面之間,劃分成潤滑劑積存處;上述外圈間隔件之內周面與上述內圈間隔件之外周面具有錐形面,該等錐形面係相互對向,且以形成自上述潤滑劑積存處連通於上述軸承空間之曲徑之方式,朝向上述軸承成為大徑;且於上述潤滑劑積存處封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
  8. 如請求項7之軸承裝置,其中上述滾動軸承包含一對滾動軸承;上述內圈間隔件包含分別與上述各內圈之軸向端面抵接配置 之一對內圈間隔件;於上述外圈間隔件之內周面與上述一對內圈間隔件之外周面之間劃分成潤滑劑積存處;上述外圈間隔件之內周面與上述一對內圈間隔件之外周面分別具有錐形面,該等錐形面係相互對向,且以形成自上述潤滑劑積存處連通於上述軸承空間之一對曲徑之方式,朝向上述軸承成為大徑。
  9. 如請求項8之軸承裝置,其中上述一對內圈間隔件分別具有內圈間隔件側凸緣部,該等內圈間隔件側凸緣部係以軸向內側面為上述錐形面,且朝徑向外側延伸;於上述外圈間隔件之內周面,形成構成上述潤滑劑積存處之環狀之凹部。
  10. 如請求項2、4、5、7~9中任一項之軸承裝置,其中上述滾動軸承係角接觸滾珠軸承;上述外圈間隔件係與上述外圈之埋頭孔反側之軸向端面抵接配置。
  11. 如請求項1~5、7~9中任一項之軸承裝置,其中上述蠟系潤滑劑係以上述液狀化點為界,能夠於上述液狀狀態與上述半固體狀態之間可逆變化。
  12. 如請求項1~5、7~9中任一項之軸承裝置,其中於上述軸承空間封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟,具有較上述軸承裝置運轉時假定之上述滾動軸承之最高溫度更高之液狀化點,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
  13. 如請求項1~5、7~9中任一項之軸承裝置,其中於上述軸承空間封入滑脂;且 上述滑脂係包含與上述蠟系潤滑劑具有親和性及浸潤性之基礎油而構成。
  14. 一種主軸裝置,其特徵在於:其係包括滾動軸承及殼體,且經由上述滾動軸承將主軸相對於上述殼體旋轉自如地支承者,上述滾動軸承具備:內圈,其於外周面具有內圈軌道面;外圈,其於內周面具有外圈軌道面;及複數個滾動體,其等滾動自如地配置於上述內圈軌道面與上述外圈軌道面之間;且於上述內圈之外周面及上述外圈之內周面之間之軸承空間封入潤滑劑;上述殼體供上述外圈內嵌固定;且於上述殼體之內周面設置圓周方向槽,該圓周方向槽連通於上述軸承空間,且沿圓周方向形成;於上述圓周方向槽封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑劑與蠟,且以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液狀化點為界,能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
  15. 如請求項14之主軸裝置,其進而具備與上述外圈之軸向端面抵接配置之外圈間隔件;且於上述外圈之軸向端面、或上述外圈間隔件之軸向端面,形成將上述圓周方向槽與上述軸承空間連通且沿著徑向之缺口。
  16. 如請求項15之主軸裝置,其中上述滾動軸承係角接觸滾珠軸承;且上述外圈間隔件係與上述外圈之埋頭孔反側之軸向端面抵接配置。
  17. 如請求項14至16中任一項之主軸裝置,其中上述蠟系潤滑劑係以上述液狀化點為界,能夠於上述液狀狀態與上述半固體狀態 之間可逆變化。
  18. 如請求項14至16中任一項之主軸裝置,其中於上述軸承空間封入蠟系潤滑劑,該蠟系潤滑劑包含潤滑劑與蠟,具有較上述主軸裝置運轉時所假定之上述滾動軸承之最高溫度更高之液狀化點,且能夠於超過上述液狀化點時之液狀狀態與於上述液狀化點以下之半固體狀態之間變化。
  19. 如請求項14至16中任一項之主軸裝置,其中於上述軸承空間封入滑脂;且上述滑脂係包含與上述蠟系潤滑劑具有親和性及浸潤性之基礎油而構成。
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