TWI598522B - Bearings for spindle devices for work machines - Google Patents

Description

用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置

本發明係關於一種軸承裝置，更詳細而言，係關於一種藉由蠟系潤滑劑可長時間穩定地潤滑之軸承裝置。

近年來，工作機械用主軸裝置之高速化顯著地發展，又，環境對策、省能量化、省資源化之要求亦較強，故作為軸承之潤滑方法，滑脂潤滑受到關注。作為滑脂潤滑，已知於軸承組入時以封入於軸承空間之滑脂進行潤滑之方式、或自設置於殼體之外部之滑脂補給機構以適當之時序補給滑脂而進行潤滑之方式。

例如，於專利文獻1所記載之軸裝置中，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，以適當之時序對滾動軸承之軸承空間補給微量之滑脂。又，記載有於該軸裝置中，為了確保軸承之油膜，於殼體內形成冷卻通路，藉由冷卻機構施加於馬達定子而冷卻滾動軸承。

又，作為被滑脂潤滑之先前之軸承，揭示有以將儲脂零件自滾動軸承分離之形狀形成，且鄰接於固定側軌道環而配置之儲脂零件及滾動軸承(例如，參照專利文獻2)。專利文獻2所記載之儲脂零件100係如圖10所示，包含：環狀之容器部101，其內部成為儲脂部102；及軸承內插入部103，其自容器部101突出且插入至滾動軸承110之固定側軌道環111之軌道面111a之附近。於軸承內插入部103之前端，設置有基油滲出口104，將收容於容器部101之滑脂G自基油滲出口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：日本特開2008-240828號公報

然而，於滑脂包含基油、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、或配管路徑於中途彎曲或存在數處彎折成直角之部位之情形等時，若增稠劑固化，則根據情形，擔心產生因配管阻力而難以將滑脂噴出至軸承之現象。又，另外需要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滑脂補給裝置等，於成本方面亦不利。

於專利文獻2所記載之儲脂零件100及滾動軸承110包含構造複雜之複數個零件之組合，成為製作費用增加之因素。又，滑脂G之供給係利用伴隨著滾動軸承110之運轉、停止之於儲脂部102之熱循環所引起之壓力變動，而自滑脂基油滲出口104供給自滑脂G分離之基油。因此，僅藉由熱循環所引起之壓力變動，如工作機械主軸用軸承般高速旋轉之用途(dmn50萬以上，更佳為dmn100萬以上)中，有潤滑不足之可能性。

本發明係鑑於上述之問題而完成者，其目的在於提供如下一種軸承裝置，其封入可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以代替先前之滑脂，可實現長時間穩定之潤滑。

本發明之上述目的係藉由下述之構成而達成。

(1)一種軸承裝置，其特徵在於包含：滾動軸承，其包含：內環，其於外周面具有內環軌道面；外環，其於內周面具有外環軌道面；及複數個滾動體，其等係配置為於上述內環軌道面與上述外環軌道面之間滾動自如；且於上述內環之外周面及上述外環之內周面之間之軸承空間封入有潤滑劑；及外環墊片，其抵接配置於上述外環之軸向端面；且於上述內環或抵接配置於上述內環之軸向端面之內環墊片之至少一者形成有錐狀外周面，該錐狀外周面係朝隨著自上述內環軌道面遠離而直徑變小之方向傾斜，其小徑側端部位於較上述外環之軸向端面更靠軸向外側且進入至上述外環墊片之內徑側；上述外環墊片包含：潤滑劑儲部；及供油通路，其與該潤滑劑儲部連通，且於上述錐狀外周面開口；且於上述潤滑劑儲部封入蠟系潤滑劑，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化點為界，可於超過上述液化點時之液狀狀態、與於上述液化點以下之半固體狀態之間變化。

(2)如技術方案(1)之軸承裝置，其中上述供油通路係由上述外環墊片之供油孔構成。

(3)如技術方案(1)之軸承裝置，其中上述供油通路係由沿著上述圓周方向延伸之狹縫構成。

(4)如技術方案(1)至(3)中任一項之軸承裝置，其中於上述外環墊片之內周面與上述錐狀外周面之間存在供上述蠟系潤滑劑流通自如之曲徑間隙；且上述蠟系潤滑劑係自上述供油通路經由上述曲徑間隙而被供給至上述軸承空間。

(5)如技術方案(1)至(4)中任一項之軸承裝置，其中上述蠟系潤滑 劑係以上述液化點為界，可於上述液狀狀態與上述半固體狀態之間可逆變化。

(6)如技術方案(1)至(5)中任一項之軸承裝置，其中於上述軸承空間封入其他蠟系潤滑劑，該其他蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟，且具有較上述軸承裝置之運轉時所設想之上述滾動軸承之最高溫度更高之液化點，可於超過上述液化點時之液狀狀態、與於上述液化點以下之半固體狀態之間變化。

(7)如技術方案(1)至(5)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油而構成。

另，所謂如技術方案1之「蠟系潤滑劑」係指包含潤滑油與蠟之潤滑劑，又，所謂「液化點」係指蠟系潤滑劑自半固體狀態變化為液體狀態，或自液體狀態變化為半固體狀態時之溫度。又，「液化點」係遵循例如關於日本之危險物之管制之規則、第12章雜則第69條之2(液體之定義)。

根據本發明之軸承裝置，於內環或抵接配置於內環之軸向端面之內環墊片之至少一者形成有錐狀外周面，該錐狀外周面朝隨著自內環軌道面遠離而直徑變小之方向傾斜，其小徑側端部位於較外環之軸向端面更靠軸向外側且進入至外環墊片之內徑側。又，外環墊片包含：潤滑劑儲部；及供油通路，其與該潤滑劑儲部連通，且於上述錐狀外周面開口；且於潤滑劑儲部封入蠟系潤滑劑，該蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟，以10~70℃之溫度範圍內之特定溫度即液化點為界，可於超過上述液化點時之液狀狀態、與於上述液化點以下之半固體狀態之間變化。藉此，基於根據滾動軸承之負載而變化之軸承溫度使蠟系 潤滑劑液狀化，且藉由作用於附著於錐狀外周面之蠟系潤滑劑之離心力、或因錐狀外周面之大小徑差而產生之圓周速度差所引起之負壓效果，將蠟系潤滑劑自供油通路向軸承空間移動，故可藉由最適量之潤滑油潤滑滾動軸承，可飛躍性地延長滾動軸承之潤滑壽命。

10‧‧‧軸承裝置

11‧‧‧斜角滾珠軸承(滾動軸承)

11a‧‧‧圓筒滾子軸承

12‧‧‧外環墊片

12a‧‧‧外環墊片

12b‧‧‧外環墊片

13‧‧‧第1內環墊片

13A‧‧‧定位套筒

13B‧‧‧定位套筒

14‧‧‧內環

14a‧‧‧內環軌道面

14b‧‧‧延長部

14c‧‧‧錐狀外周面

14d‧‧‧軸向端面

15‧‧‧外環

15a‧‧‧外環軌道面

15b‧‧‧埋頭孔

15c‧‧‧軸向端面

16‧‧‧滾珠(滾動體)

17‧‧‧保持器

18‧‧‧曲徑間隙

19‧‧‧潤滑劑儲部

19a‧‧‧潤滑劑儲部

19b‧‧‧潤滑劑儲部

20‧‧‧供油孔(供油通路)

21‧‧‧空氣通路

23‧‧‧第2內環墊片(內環墊片)

23a‧‧‧錐狀外周面

24‧‧‧圓錐狀凹面

25‧‧‧圓筒面

26‧‧‧凹槽

27‧‧‧凹部

30‧‧‧殼體

30a‧‧‧向內階部

31‧‧‧安裝孔

32‧‧‧主軸

32a‧‧‧錐孔

32b‧‧‧前端側大直徑階部

33‧‧‧內環固定螺母

34‧‧‧外環壓板

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

50‧‧‧主體

51‧‧‧蓋體

52‧‧‧外徑側圓筒部

53‧‧‧內徑側圓筒部

54‧‧‧圓環部

55‧‧‧凹槽

56‧‧‧通孔

57‧‧‧凹部

58‧‧‧狹縫(供油通路)

61‧‧‧內環

61a‧‧‧內環軌道面

62‧‧‧外環

62a‧‧‧外環軌道面

62b‧‧‧軸向端面

63‧‧‧滾子

64‧‧‧保持器

65‧‧‧第2內環墊片(內環墊片)

65a‧‧‧錐狀外周面

100‧‧‧儲脂零件

101‧‧‧容器部

102‧‧‧儲脂部

103‧‧‧軸承內插入部

104‧‧‧基油滲出口

110‧‧‧滾動軸承

111‧‧‧固定側軌道環

111a‧‧‧軌道面

A‧‧‧線

B‧‧‧線

B‧‧‧箭頭符號

G‧‧‧滑脂

S‧‧‧軸承空間

t‧‧‧半徑方向距離

W‧‧‧蠟系潤滑劑

W'‧‧‧其他蠟系潤滑劑

α‧‧‧接觸角

θ‧‧‧傾斜角度

圖1係組入本發明之第1實施形態之軸承裝置之主軸裝置之要部剖視圖。

圖2係本發明之第1實施形態之軸承裝置之剖視圖。

圖3係第1實施形態之變化例之軸承裝置之剖視圖。

圖4係本發明之第2實施形態之軸承裝置之剖視圖。

圖5係自徑向外側觀察圖4之外環墊片之部分側視圖。

圖6係組入本發明之第3實施形態之軸承裝置之主軸裝置之要部剖視圖。

圖7係本發明之第3實施形態之軸承裝置之剖視圖。

圖8係本發明之第4實施形態之軸承裝置之剖視圖。

圖9係用以說明液化點之圖。

圖10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係組入本實施形態之軸承裝置10之工作機械用主軸裝置40之要部剖視圖。於主軸裝置40中，藉由支持主軸32之前端部之一對斜角滾珠軸承11、與支持主軸32之後端部之滾動軸承(未圖示)，將主軸32 支承為旋轉自如。於主軸32之前端(工具側)，設置有用以安裝未圖示之刀具支架之錐孔32a。於主軸32之軸向中央，外嵌固定有轉子41。配置於轉子41之周圍之定子42係介隔冷卻套44而固定於殼體30，藉由對定子42供給電力，而於轉子41產生旋轉力使主軸32旋轉。

亦如圖2所示，一對斜角滾珠軸承11分別包含：內環14，其於外周面具有內環軌道面14a；外環15，其於內周面具有外環軌道面15a；及複數個滾珠16，其等保持於保持器17，且配置為以特定之接觸角α於內環軌道面14a與外環軌道面15a之間滾動自如。於外環15之軸向外側之內周面，設置有埋頭孔15b。

一對斜角滾珠軸承11之內環14係外嵌於主軸32，且相對於主軸32之前端側大直徑階部32b，使用鄰接配置於各內環14之第1內環墊片13、13、及定位套筒13A、13B而定位，並藉由內環固定螺母33而緊固固定於主軸32。又，一對斜角滾珠軸承11之外環15係內嵌於殼體30之安裝孔31，且相對於殼體30之向內階部30a，使用鄰接配置於各外環15之外環墊片12、12而定位，並藉由外環壓板34而定位固定於殼體30內。

另，斜角滾珠軸承11、與鄰接配置於斜角滾珠軸承11之外環15之外環墊片12構成本實施形態之軸承裝置10。

於殼體30及冷卻套44，於與一對斜角滾珠軸承11、及定子42對應之外周部，設置有用以冷卻斜角滾珠軸承11及定子42之冷媒供給路徑43a、43b。一對斜角滾珠軸承11及定子42係藉由自未圖示之冷媒供給裝置供給至冷媒供給路徑43a、43b之冷媒分別冷卻而進行溫度控制。

此處，本實施形態之內環14相對於內環軌道面14a於軸向一端側(圖2之右側)形成延長部14b，且將延長部14b之外周面設為朝隨著自內環軌道面14a遠離而直徑變小之方向傾斜之錐狀外周面14c。具有該錐狀外周面14c之延長部14b，其小徑側端部位於較外環15之軸向端面 15c更靠軸向外側且進入至外環墊片12之內徑側。

錐狀外周面14c將整體設為表面粗度為0.8μmRa以下之平滑面。又，錐狀外周面14c之傾斜角度θ係以將附著於錐狀外周面14c之潤滑劑基於離心力而朝向內環軌道面14a效率較佳地輸送之方式，設為3度以上。但，若將傾斜角度設為過大，則於內環14之徑向上之厚度尺寸變得過大，斜角滾珠軸承11之節圓直徑變大，故將傾斜角度θ之最大值設為30度。

第1內環墊片13係由圓筒面構成外周面，與外環墊片12對向，且抵接於內環14之延長部14b之軸向端面14d。

外環墊片12係抵接而配設於外環15之與埋頭孔相反側之軸向端面15c。外環墊片12之內周面係組合圓錐狀凹面24及圓筒面25而形成。其中，圓錐狀凹面24係以組裝有軸承裝置10之狀態，位於內環14之延長部14b之直徑方向外方，且越接近於斜角滾珠軸承11，越向朝向直徑方向外方之方向傾斜。圓筒面25係位於內環墊片13之直徑方向外方。

外環墊片12之內周面之直徑相較於內環14及內環墊片13之外周面之直徑，於與軸向對應之部分(軸向之相位相同之部分)略大。因此，於錐狀外周面14c與圓錐狀凹面24間，形成有供潤滑劑流通自如之曲徑間隙18。為了使沿著錐狀外周面14c進行之、向斜角滾珠軸承11內供給潤滑劑順利地進行，而考量外環墊片12與內環14之干涉、或零件加工精度，較佳為將曲徑間隙18之(相對於軸向垂直之)半徑方向距離t設為0.15~1.0mm左右。

另，由於圓筒面25與內環墊片13之外周面之間之間隙僅對用以防止外環墊片12與內環墊片13之干涉為必要，故自潤滑之方面而言為不必要。因此，該間隙之厚度尺寸較佳為儘可能小。

進而，於外環墊片12之內側設置有用以保持蠟系潤滑劑W之潤滑 劑儲部19。潤滑油儲部19之形狀為任意，但為了使保持潤滑劑之容積較大，於本實施形態中形成為環狀。

於組裝有軸承裝置10之狀態，存在於外環墊片12之外周面之潤滑劑儲部19之基端部(圖2之上端部)開口係與於殼體30之安裝孔31之內周面開口之空氣通路21之下游端開口匹配。

又，外環墊片12具有與該潤滑劑儲部19連通，且於錐狀外周面14c開口之作為供油通路之供油孔20。該供油孔20之前端開口與錐狀外周面之中間部對向。又，供油孔20向錐狀外周面14c之大直徑側傾斜，自供油孔20噴出之蠟系潤滑劑W根據其噴出之勢態，亦成為向錐狀外周面14c之大直徑側移動之傾向。供油孔20之大小較理想設為 0.5mm~ 3.0mm左右，但亦可根據流出之潤滑油量而適當變更。

又，供油孔20可於圓周方向設置1部位，亦可等間隔地設置複數個。

進而，於圓筒面25側之軸向側面，自圓筒面25至徑向外方遍及全周地形成凹部27，而避免外環墊片12與鄰接之斜角滾珠軸承11之內環14干涉。

將軸承裝置10組入於殼體30時，於斜角滾珠軸承11中，於內環14之外周面及外環15之內周面之間之軸承空間S封入有適量之滑脂G，但於本實施形態中，進而於潤滑劑儲部19封入適量之蠟系潤滑劑W。

作為封入於軸承空間S之滑脂G，可應用通常之滑脂，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之潤滑油相同成分之基油而構成者。封入於軸承空間S之滑脂G之量根據伴隨著旋轉之黏性阻力所引起之升溫、與滑脂壽命之平衡，較佳設為軸承空間S之空間容積之10~20%。藉此，可縮短試運轉時間，可縮短軸承更換後之生產線恢復時間。

封入於潤滑劑儲部19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化點為界，可於超過液化點時之液狀狀態、與於液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以液化點為界，於液體狀態與半固化狀態之間可逆地變化地調整。

蠟於低於其熔點之溫度固化或半固體化，於熔點以上成為液狀，具有流動性。如此，若為蠟單體，則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(相當於在蠟(溶質)中加入潤滑油(稀薄液)之稀薄溶液)。因此，蠟系潤滑劑W於低於蠟之熔點之溫度，自半固體狀態變化為液狀狀態。自半固體狀態變化為液狀狀態之溫度即液化點與所包含之蠟之熔點、及蠟與潤滑油之混合比例具有密切關係。即，由於成為「蠟之熔點>液化點」，故可以所包含之蠟與潤滑油之混合比例將液化點控制為蠟之熔點以下之特定溫度。具體而言，根據潤滑油及蠟之種類、以及兩者之混合比例，可將液化點與蠟之熔點之溫度差設為約10~30℃。又，蠟系潤滑劑W可設為藉由調整所包含之蠟之種類及潤滑油之混合比例等，而根據溫度可逆地變化為液狀狀態與半固體狀態者。

另，於本發明中，液狀及液化點係如圖9及下述所示般確認。該方法係遵循關於日本之危險物之管制之規則、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)裝入至2根試管(直徑30mm、高度120mm)之A線(高度55mm)。

(2)將一試管(液狀判斷用試管)以無孔穴之橡膠塞封口。

(3)將另一試管(溫度測定用試管)以附有溫度計之橡膠塞封口。另，溫度計係以其前端較試驗物品之表面深30mm之方式插入，且相對於試管直立。

(4)使2根試管以B線(較試驗物品之表面位於上方30mm處)沒入恆溫槽之水面下之方式直立於保持於液狀確認溫度±0.1℃之恆溫槽中而靜置。

(5)溫度測定用試管中之試驗物品之溫度到達液狀確認溫度±0.1℃後，保持其狀態不變10分鐘。

(6)將液狀判斷試管自恆溫水槽保持直立地取出至水平之台上，並立即水平地放倒至台上，測量試驗物品之前端到達B線為止之時間。

(7)試驗物品到達B線為止之時間為90秒以內時，判斷試驗物品為「液狀」。

(8)然後，對恆溫水槽之溫度進行各種變更而進行(1)~(7)，將變為液狀之溫度設為「液化點」。

另，所謂液化點，並非如水之凝固點(0°/純水、大氣壓下)之定點溫度，而係以相對於某一特定溫度略±2℃左右之範圍定義、數值化。

或，使用錐板型黏度計(E型黏度計)，逐漸提高溫度而進行，由於黏度變化變為一定之溫度出現於液化點附近，故亦可將該溫度視為液化點。

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，不論單獨、混合之區別，可使用所有潤滑油。作為合成油，可使用酯系、烴系、醚系等任一者。又，作為礦物油，可使用石蠟系礦油、環烷系礦油等任一者。

潤滑油之黏度亦可為一般之範圍，但若考慮軸承之潤滑性，則40℃之運動黏度較佳為5~200mm²/s。又，潤滑油之運動黏度係根據軸承之用途而設定，例如，如工作機械主軸用滾動軸承等，欲使低升溫上升特性與耐熔接性並存之情形時，更佳為10~130mm²/s(40℃)。

另一方面，蠟係於常溫時為固體或半固體狀，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，不論單獨、混合之區別，可使用所有蠟。但，由於在軸承內部變成與潤滑油之混合物，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、石油蠟之任一者。作為合成蠟可舉出費托蠟、聚乙烯蠟、油脂系合成蠟(酯、酮類、醯胺)、氫化蠟等。

作為較佳之潤滑油與蠟之組合之一例，自相溶性之觀點而言，對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例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%。蠟之比例越大，蠟系潤滑劑為半固體狀時之流動性越差，若超過40質量%則自潤滑劑供給裝置之噴出性、或於供給管之輸送性變差。尤其重視流動性之情形時，較佳為將蠟之混合比例設為10質量%以上且小於20質量%，將潤滑油之混合比例設為90質量%以下且超過80質量%。另，蠟有時亦被作為潤滑油或滑脂之油性提高劑而添加，但於本實施形態之蠟系潤滑劑中，藉由如上述般使蠟之添加量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，可根據目的而添加各種添加劑。例如，可適量添加任一者周知之防氧化劑或防鏽劑、極壓劑等。

於調製蠟系潤滑劑W時，只要將蠟加熱至熔點以上之溫度而成為液狀，且對該處加入潤滑油或添加有添加劑之潤滑油而充分混合後，冷卻至小於蠟之熔點之溫度(通常為液化點以下左右)即可。或，亦可將潤滑油或添加有添加劑之潤滑油、與固形之蠟裝入適當之容器，將整體加熱至蠟之熔點以上之溫度而混合後，冷卻至液化點以下之溫度。

另，蠟系潤滑劑W不似滑脂G般包含增稠劑，具有即使施加一定之壓力亦不會固化之特點。

又，液化點係基本上鑑於軸承周圍之環境溫度或軸承之運轉溫度，一般而言，10~70℃較為適當，但於應用用途為工作機械用滾動軸承(工作機械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，根據以下所敘述之理由，較佳為30~70℃，更佳為40~70℃。

使用工作機械之周圍環境條件為了將伴隨著周邊溫度之變化之構件之熱變位抑制為最小限度，而確保被加工零件之加工精度，周圍環境經空調管理為20~25℃左右之情形較多。因此，若將液化點之下限設定為30℃，則於停止狀態下，由於為液化點以下，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。且，即使將儲存有蠟系潤滑劑W之軸承或軸停止或保持停止狀態地進行在庫保管，亦不會液狀化而保持於軸承內部及周邊部，故與通常之滑脂相同，經過長期而不會損害潤滑功能。因此，較佳為將液化點設為30~70℃。

又，於主軸裝置40內，由於斜角滾珠軸承11隨著旋轉數增加而軸承內部溫度上升，故為了維持適當之潤滑狀態，有必要將更多的潤滑油供給至滾動接觸面。通常之旋轉條件(低速~中速旋轉域)下之連續運轉、或交替地重複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，潤滑油量為軸承空間S內之滾動接觸面附近之潤滑劑之量即為充分。

然而，最高旋轉時連續加工之情形、或即使旋轉數較低亦連續進行重切削加工之情形時，有軸承溫度超過40℃之情形，該情形時，僅藉由軸承空間S內之潤滑劑，有滾動接觸面之潤滑油不足之虞。因此，藉由將液化點之下限設定為40℃，於此時，潤滑劑儲部19之蠟系潤滑劑W液狀化，可補充滾動接觸面所不足之潤滑油，可防止意外之熔接等不佳狀況於未然。藉此，於低速~中速旋轉域中，不會消耗剩餘之潤滑劑，可進一步提高潤滑壽命。因此，更佳為將液化點設為 40~70℃。

例如，作為具有47℃之液化點之蠟系潤滑劑W，可舉出包含雙酯油(癸二酸二辛酯)78.5質量%、微晶蠟(熔點82℃)15質量%、及含有防氧化劑、極壓劑、其他之添加劑6.5質量%者。

又，作為具有38℃之液化點之其他蠟系潤滑劑，可舉出包含雙酯油(癸二酸二辛酯)83質量%、微晶蠟(熔點72℃)10.5質量%、及含有防氧化劑、極壓劑、其他之添加劑6.5質量%者。

藉此，蠟系潤滑劑W於主軸運轉前或運轉初期，於潤滑劑儲部19內處於膏狀之半固體狀態，但當因主軸運轉而使軸承內部逐漸成為高溫(成為液化點以上)時，於軸承附近與軸承空間S連通之蠟系潤滑劑W之一部分變化為液體之油。且，附著於錐狀外周面14c之蠟系潤滑劑W於斜角滾珠軸承11之軸承空間S內逐漸移動，而潤滑斜角滾珠軸承11。且，潤滑斜角滾珠軸承11後，自斜角滾珠軸承11排出，若溫度降低，則再次變化為半固體之膏狀。

如上述般，蠟系潤滑劑W之液化點可藉由調整蠟系潤滑劑W之成分，而配合斜角滾珠軸承11之運轉條件、即所要應用之旋轉機械之使用實績、驗證實驗、耐久性評估試驗等所得出之軸承溫度，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℃，但與潤滑油以上述混合比例混合而得之蠟系潤滑劑可將液化點設定為35~50℃。又，石蠟之熔點為47~69℃，但與潤滑油以上述混合比例混合而得之蠟系潤滑劑可將液化點設定為20~35℃。藉此，可將最適量之蠟系潤滑劑W連續地向斜角滾珠軸承11內部供給。

又，於主軸裝置40中，藉由供給至冷媒供給路徑43a之冷媒冷卻斜角滾珠軸承11而謀求加工精度提高。該情形時，即使於斜角滾珠軸承11之運轉溫度(運轉條件)不同之情形時，亦以除了軸承內部及軸承附近部以外之主軸裝置40之溫度變為液化點以下之方式，對冷媒進行 溫度控制。因此，藉由根據斜角滾珠軸承11之運轉溫度，控制冷媒之溫度，可不變更蠟系潤滑劑W，使適量之蠟系潤滑劑W變化為液體狀之油而供給至斜角滾珠軸承11。

另，於斜角滾珠軸承11中，以接觸角線為赤道使滾珠旋轉之結果，滾珠發揮泵效果，於封入有潤滑劑之空間產生氣流。因此，藉由使用流動性較佳之蠟系潤滑劑W，可防止潤滑劑滯留於軸承內，而發揮防止軸承之溫度上升之效果。

接著，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S封入有適量之滑脂G，於潤滑劑儲部19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相同成分之基油，具有與蠟系潤滑劑W之親和性及浸潤性。又，如圖1所示，斜角滾珠軸承11及其周圍係藉由自未圖示之冷媒供給裝置供給而流動於冷媒供給路徑43a內之冷媒進行溫度控制。

於斜角滾珠軸承11之內部溫度相對較低之、主軸裝置40之運轉初期，斜角滾珠軸承11係藉由封入於軸承空間S之滑脂G而潤滑。

滑脂G之基油係藉由纖維構造之增稠劑而保持，藉由毛細管現象而於增稠劑之纖維間移動。又，如工作機械之主軸裝置般高速旋轉之情形時，由於藉由軸承周邊部之溫度上升，附近之滑脂G之溫度亦上升而液狀化，故基油之流動變得容易，而延長高速旋轉時之滑脂壽命。

當隨著軸承裝置10之運轉，斜角滾珠軸承11之內部溫度逐漸上升時，產生自外環墊片12及內環墊片13向斜角滾珠軸承11溫度逐漸升高之溫度梯度。且，當潤滑劑儲部19內之蠟系潤滑劑W之內、斜角滾珠軸承11附近側部分達到液化點例如47℃時，開始蠟系潤滑劑W之液狀化，供油孔20之前端附近之蠟系潤滑劑W附著於錐狀外周面14c。

且，附著於錐狀外周面14c之蠟系潤滑劑W係藉由旋轉時所產生 之離心力作用、曲徑間隙18所產生之毛細管作用、及自錐狀外周面之大小徑差產生之圓周速度差所產生之負壓作用，逐漸將基油供給至斜角滾珠軸承11側。

又，由於在殼體30，形成有與潤滑劑儲部19連通，且於外部開口之空氣通路21，故可更有效地利用負壓作用。

進而，於在外環15具有埋頭孔15b之斜角滾珠軸承11中，產生朝埋頭孔15b吸入空氣之現象(所謂泵作用)(參照箭頭符號B)。因此，藉由斜角滾珠軸承11之泵作用，空氣流流動，於潤滑劑儲部19內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S移動。藉此，蠟系潤滑劑W之潤滑油亦被供於斜角滾珠軸承11之潤滑。

由於軸承空間S內之滑脂G不會液狀化，故可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，故有助於斜角滾珠軸承11之潤滑之滑脂G係限於斜角滾珠軸承11之最附近之滑脂G內之基油成分。相對於此，若使用本實施形態之蠟系潤滑劑W，則因斜角滾珠軸承11之發熱、溫度上升，蠟系潤滑劑W自半固體變化為液體，故而於潤滑劑儲部19內經液狀化之蠟系潤滑劑W之潤滑油於斜角滾珠軸承11內之滑脂G浸潤、移動而逐漸被供給至斜角滾珠軸承11內。藉此，藉由來自蠟系潤滑劑W之補油作用，可飛躍性地延長潤滑壽命。

又，斜角滾珠軸承11越高速旋轉，於滾動接觸部或保持器引導面需要越多潤滑油。另一方面，斜角滾珠軸承11之溫度隨著高速旋轉而上升，由於該熱被持續傳遞至外環墊片12側，故潤滑劑儲部19內之蠟系潤滑劑W之液狀化之比例變高。又，於錐狀外周面14c，當高速旋轉時，離心力作用及自錐狀外周面之大小徑差產生之圓周速度差所引起之負壓效果增加，故而將更多的潤滑油供給至斜角滾珠軸承11。藉此，提高斜角滾珠軸承11於高速旋轉時之潤滑性能。即，若設定最佳之液化點，則即使不自外部給予指令，亦可自動地控制而補給與旋轉 速度對應之適當之潤滑油量。

又，若以於旋轉數變為特定之旋轉數以上時，蠟系潤滑劑W液狀化而補給潤滑油之方式調整液化點，則可增加於特定之旋轉數以上之高速旋轉時所供給之潤滑油量，提高耐熔接性。進而，於並非特別需要油量之低速旋轉時暫停潤滑油之補給，即，將液化點設定為較低速旋轉時之軸承內溫度更高溫側，以於變為潤滑油為必要之特定旋轉數以上時，蠟系潤滑劑W液狀化而補給潤滑油之方式調整液化點，藉此，可大幅延長潤滑劑壽命。

又，於斜角滾珠軸承11之運轉溫度相對較低而無需冷卻構造之情形、或、始終以一定旋轉數連續運轉之情形等、將軸承溫度收斂於某一範圍內之情形時，藉由配合設想軸承溫度而設定蠟系潤滑劑W之液化點，可將蠟系潤滑劑W之補給量設為最佳而使潤滑壽命長期化。

另，於本實施形態中，將與蠟系潤滑劑W具有親和性及浸潤性之滑脂G封入於斜角滾珠軸承11內部(軸承空間)，但並非滑脂G，亦可將其他蠟系潤滑劑W'封入於斜角滾珠軸承11內部。該情形時，若相較於斜角滾珠軸承11之設想之最高運轉溫度(例如、max 65℃左右)，將其他蠟系潤滑劑W'之液化點設定為更高(例如液化點70℃)，則斜角滾珠軸承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，而潤滑斜角滾珠軸承11。

假設，於將其他蠟系潤滑劑W'之液化點設定為較設想之最高運轉溫度低之情形時，於運轉溫度超過液化點之時點，有進行其他蠟系潤滑劑W'之液狀化，斜角滾珠軸承11內之潤滑劑流出至外部之虞。該情形時，其他蠟系潤滑劑W'有僅有助於運轉溫度較低之初期潤滑之可能性。然而，藉由將其他蠟系潤滑劑W'之液化點設定為較最高運轉溫度更高之溫度，可避免上述之問題。

又，藉由將其他蠟系潤滑劑W'之液化點設定為較最高運轉溫度 更高之溫度，即使於萬一產生軸承溫度超過設想之最高運轉溫度，進而高於液化點之意外之事態(熔接之前兆等)之情形時，其他蠟系潤滑劑W'亦可急劇地液狀化，而發揮作為軸承之潤滑劑而作用之、所謂故障安全功能。

如以上所說明，根據本實施形態之軸承裝置10，於內環14形成有錐狀外周面14c，該錐狀外周面14c朝隨著自內環軌道面14a遠離而直徑變小之方向傾斜，其小徑側端部位於較外環15之軸向端面15c更靠軸向外側且進入至外環墊片12之內徑側。又，外環墊片12具有：潤滑劑儲部19；及供油孔20，其與該潤滑劑儲部19連通，且於錐狀外周面14c開口；且於潤滑劑儲部19封入有蠟系潤滑劑，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化點為界，可於超過液化點時之液狀狀態、與於液化點以下之半固體狀態之間變化。藉此，基於根據滾動軸承之負載而變化之軸承溫度使蠟系潤滑劑液狀化，且藉由作用於附著於錐狀外周面14c之蠟系潤滑劑W之離心力、或因錐狀外周面14c之大小徑差而產生之圓周速度差所引起之負壓效果，將蠟系潤滑劑W自供油通路向軸承空間S移動，故可藉由最適量之潤滑油潤滑斜角滾珠軸承11，可飛躍性地延長斜角滾珠軸承11之潤滑壽命。

藉由斜角滾珠軸承11之泵作用所引起之空氣之流動，潤滑劑儲部19之蠟系潤滑劑W之潤滑油向軸承空間S移動，可延長潤滑壽命。

另，上述實施形態之錐狀外周面14c係設置內環14之延長部14b而藉由內環14構成，但於圖3所示之變化例中，亦可代替設置延長部14b，於內環14與第1內環墊片13之間設置相當於本發明之內環墊片之第2內環墊片23，將內環墊片23之外周面設為與內環14之錐狀外周面14c連續之錐狀外周面23a。

(第2實施形態)

接著，參照圖4及圖5，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，複數個潤滑劑儲部19a係以於外環墊片12a之外周面開口之狀態於圓周方向以特定之間隔形成。各潤滑劑儲部19a形成為朝其內徑隨著朝向外環墊片12之內徑側而變小之方向傾斜之圓錐台狀。又，於外環墊片12a之外周面，於與各潤滑劑儲部19a之端部開口匹配之部分，遍及全周地形成有凹槽26。設置於殼體30之空氣通路21係經由該凹槽26，連通於各潤滑劑儲部19a。

又，與第1實施形態之軸承裝置10相同，於形成於外環墊片12a之潤滑劑儲部19a封入有蠟系潤滑劑W，於與內環14之外周面及外環15之內周面之間之軸承空間S封入有滑脂G。另，亦可於軸承空間S封入其他蠟系潤滑劑W'。

因此，藉由設置如本實施形態之複數個圓錐台狀之潤滑劑儲部19a，與第1實施形態之環狀之潤滑劑儲部19相比，可確保外環墊片12a之軸向剛性。藉此，藉由外環壓板34與外環15一起固定外環墊片12a時，可確保外環墊片12a與外環15之密接剛性，又，可抑制外環墊片12a之軸向變形。

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)

接著，參照圖6及圖7，對第3實施形態之軸承裝置進行說明。

第3實施形態之外環墊片12b係藉由使主體50與蓋體51於軸向重合而構成。主體50係藉由使設置為彼此同心之外徑側圓筒部52與內徑側圓筒部53之基端緣(圖7之右端緣)彼此於圓環部54連續，而以側方開口之剖面大致字形將整體設為圓環狀。另，外徑側圓筒部52之軸向長度較內徑側圓筒部53之軸向長度更長。因此，外徑側圓筒部52之前端緣(圖7之左端緣)較內徑側圓筒部53之前端緣朝軸向略微突出。

又，圓環部54之內側面越朝內徑側，越向朝向各圓筒部52、53 之前端緣之方向傾斜。因此，存在於圓環部54與蓋體51之間之潤滑油儲部19b之軸向寬度越朝內徑側越小。進而，於外徑側圓筒部52之外周面中間部遍及全周地形成有凹槽55，又，於凹槽55之徑向內側形成有通孔56。以如此般構成之外環墊片12b裝配於殼體30之狀態，潤滑劑儲部19b通過通孔56與凹槽55，連通於設置於殼體30之空氣通路21。

另，於圖示之例中，遍及內徑側圓筒部53之基端部及圓環部54之外側面內徑側端部全周而形成凹部57，避免主體50與鄰接之斜角滾珠軸承11之內環14干涉。

藉此，於使主體50與蓋體51於軸向重合之外環墊片12b中，於蓋體51之靠單面內徑部分與內徑側圓筒部53之前端緣之間遍及全周而形成作為供油通路之狹縫58。狹縫58與內環14之延長部14b之錐狀外周面14c對向而開口。

又，內徑側圓筒部53之內周面構成圓筒面25，蓋體51之內周面構成圓錐狀凹面24，且於圓錐狀凹面24與錐狀外周面14c之間形成有曲徑間隙18。

因此，藉由設置如本實施形態之包含主體50與蓋體51之外環墊片12b，與第1實施形態之環狀之潤滑劑儲部19相比，可確保外環墊片12b之軸向剛性。又，於本實施形態之外環墊片12b之情形時，可容易地加工潤滑劑儲部19b或作為供油通路之狹縫58，可謀求成本降低。進而，本實施形態之潤滑劑儲部19b與第2實施形態之潤滑劑儲部19a相比，可增加儲存容量。

關於其他構成及作用效果，與上述第1實施形態相同。

另，本實施形態之狹縫58亦可藉由使內徑側圓筒部53之前端緣之長度部分地與外徑側圓筒部52之前端緣相等，而形成在圓周方向設置於1部位或複數個部位之狹縫。又，於形成複數個狹縫之情形時， 較佳為於圓周方向大致等間隔地形成。

(第4實施形態)

接著，參照圖8，對第4實施形態之軸承裝置進行說明。

於本實施形態中，作為滾動軸承，使用圓筒滾子軸承11a。該圓筒滾子軸承11a包含：內環61，其於外周面具有內環軌道面61a；外環62，其於內周面具有外環軌道面62a；及複數個滾子63，其係保持於保持器64，且配置為於內環軌道面61a與外環軌道面62a之間滾動自如。又，具有潤滑劑儲部19之外環墊片12係抵接配置於外環62之軸向端面62b。

內環61之軸向尺寸較外環62之軸向尺寸小，相當於本發明之內環墊片之第2內環墊片65鄰接配置於內環61，進而，第1內環墊片13鄰接配置於第2內環墊片65。使內環61之軸向一端面(圖8之右端面)存在於較外環62之軸向一端面更靠外環62之軸向中央部之位置。第2內環墊片65將內周面形成為圓筒狀，且將外周面設為圓錐凸面狀之錐狀外周面65a。

該錐狀外周面65a亦朝隨著自內環軌道面61a遠離而直徑變小之方向傾斜，其小徑側端部位於較外環62之軸向端面62b更靠軸向外側，且進入至內環墊片12之內徑側。

因此，即使為使用圓筒滾子軸承11a作為滾動軸承之情形，當蠟系潤滑劑W液狀化時，藉由作用於錐狀外周面65a之離心力、曲徑間隙18所產生之毛細管作用、大小徑差之圓周速度差所產生之負壓作用，亦可將蠟系潤滑劑W供給至軸承空間S。

關於其他構成及作用效果，與上述第1實施形態相同。

另，於本實施形態之軸承裝置中，應用第1實施形態之外環墊片12，但亦可應用第2或第3實施形態之外環墊片12a、12b。

另，本發明並非限定於上述之各實施形態，可適當變形、改良 等。

例如，於上述實施形態中，將潤滑劑儲部19、19a、19b之形狀設為環狀、或圓錐台形狀，但並非限於此，只要為可儲存潤滑劑之形狀，可任意地設計。

又，於上述實施形態中，以作為滾動軸承，於鄰接於斜角滾珠軸承11或圓筒滾子軸承11a之外環墊片12、12a、12b設置潤滑劑儲部19、19a、19b，而儲存蠟系潤滑劑W之方式進行說明，但亦可應用於其他任意形式之滾動軸承。

例如，由於即使於具有軌道面朝軸向傾斜之傾斜面之圓錐滾子軸承中，亦與斜角滾珠軸承11相同，產生空氣之吸入現象(所謂泵作用)，故可較佳地構成本發明。

進而，對將本發明之軸承裝置10應用於工作機械之主軸裝置40之滾動軸承之例進行說明，但並非限定於主軸裝置40，亦可作為一般產業機械用滾動軸承、馬達用滾動軸承等高速旋轉之裝置之滾動軸承而應用，發揮相同之效果。

本申請案係基於2014年12月8日申請之日本專利申請案2014-248307及2015年9月29日申請之日本專利申請案2015-191192者，其內容係作為參照而併入於此。

10‧‧‧軸承裝置

11‧‧‧斜角滾珠軸承(滾動軸承)

12‧‧‧外環墊片

13‧‧‧第1內環墊片

13A‧‧‧定位套筒

13B‧‧‧定位套筒

14‧‧‧內環

15‧‧‧外環

16‧‧‧滾珠(滾動體)

17‧‧‧保持器

21‧‧‧空氣通路

30‧‧‧殼體

30a‧‧‧向內階部

31‧‧‧安裝孔

32‧‧‧主軸

32a‧‧‧錐孔

32b‧‧‧前端側大直徑階部

33‧‧‧內環固定螺母

34‧‧‧外環壓板

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

W‧‧‧蠟系潤滑劑

W'‧‧‧其他蠟系潤滑劑

Claims (7)

1. 一種用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置，其特徵在於包含：滾動軸承，其包含：內環，其於外周面具有內環軌道面；外環，其於內周面具有外環軌道面；及複數個滾動體，其等係配置為於上述內環軌道面與上述外環軌道面之間滾動自如；且於上述內環之外周面及上述外環之內周面之間之軸承空間封入有潤滑劑；及外環墊片，其抵接配置於上述外環之軸向端面；且於上述內環或抵接配置於上述內環之軸向端面之內環墊片之至少一者形成有錐狀外周面，該錐狀外周面係朝隨著自上述內環軌道面遠離而直徑變小之方向傾斜，其小徑側端部位於較上述外環之軸向端面更靠軸向外側且進入至上述外環墊片之內徑側；上述外環墊片包含：潤滑劑儲部；及供油通路，其與該潤滑劑儲部連通，且於上述錐狀外周面開口；且於上述潤滑劑儲部封入蠟系潤滑劑，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化點為界，可於超過上述液化點時之液狀狀態、與於上述液化點以下之半固體狀態之間變化。
2. 如請求項1之用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置，其中上述供油通路係由上述外環墊片之供油孔構成。
3. 如請求項1之用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置，其中上述供油通路係由沿著上述圓周方向延伸之狹縫構成。
4. 如請求項1至3中任一項之用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置，其中於上述外環墊片之內周面與上述錐狀外周面之間存在 供上述蠟系潤滑劑流通自如之曲徑間隙；且上述蠟系潤滑劑係自上述供油通路經由上述曲徑間隙而被供給至上述軸承空間。
5. 如請求項1至3中任一項之用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置，其中上述蠟系潤滑劑係以上述液化點為界，可於上述液狀狀態與上述半固體狀態之間可逆變化。
6. 如請求項1至3中任一項之用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置，其中於上述軸承空間封入其他蠟系潤滑劑，該其他蠟系潤滑劑包含潤滑油與蠟，且具有較上述軸承裝置之運轉時所設想之上述滾動軸承之最高溫度更高之液化點，可於超過上述液化點時之液狀狀態、與於上述液化點以下之半固體狀態之間可逆變化。
7. 如請求項1至3中任一項之用於工作機械用主軸裝置之軸承裝置，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油而構成。