WO2007077706A1

WO2007077706A1 - 転がり軸受

Info

Publication number: WO2007077706A1
Application number: PCT/JP2006/324245
Authority: WO
Inventors: Takuji Kobayashi; Masatsugu Mori; Sun-Woo Lee; Hiroshi Takiuchi
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2007-07-12
Also published as: DE112006003601T5; US20090103844A1; US7874733B2; KR20080082988A

Abstract

　軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化が図れ、かつ微小隙間からの潤滑油の吐出を確実にして安定した潤滑油供給が可能な転がり軸受を提供するために、軌道輪である内輪ユニット１および外輪ユニット２のうち、固定側軌道輪ユニット２に、軌道面２ａに続く段差面２ｂを転動体３から離れる方向に設ける。さらに先端が前記段差面２ｂに隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪２との間に流路１４を形成する隙間形成片７を設け、前記流路１４に連通するグリース溜まり部９を設ける。また、グリース溜まり部９に温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられるように設定されて、グリース溜まり部９内の温度上昇による圧力変動によってグリースの基油が上記隙間１５から押し出されるものとする。

Description

明細書

転がり軸受

技術分野

[0001] この発明は、工作機械主軸等のグリース潤滑とされる潤滑機能付きの転がり軸受に関する。

背景技術

[0002] 工作機械主軸軸受の潤滑方法として、メンテナンスフリーで使用可能なグリース潤滑、搬送エアに潤滑オイルを混合してオイルをノズルより軸受内に噴射するエアオイル潤滑、軸受内に潤滑油を直接に噴射するジェット潤滑等の方法がある。最近のェ作機械は、加工能率を上げるために、ますます高速化の傾向にあり、主軸軸受の潤滑も比較的安価で簡単に高速ィ匕が可能なエアオイル潤滑が多く用いられてきている。しかし、このエアオイル潤滑法は、付帯設備としてエアオイル供給装置が必要であることと、多量のエアを必要とすることから、コスト、騒音、省エネ、省資源の観点から問題がある。また、オイルの飛散によって環境を悪ィ匕させる問題もある。これらの問題点を回避するため、最近ではグリース潤滑による高速ィ匕が注目され始め、要望も多くなってきている。

[0003] グリース潤滑は、軸受組立時に封入されたグリースのみで潤滑するため、高速運転すると、軸受発熱によるグリースの劣化や、軌道面、特に内輪での油膜切れのため、早期焼き付きに至ってしまうことが考えられる。特に、 dn値が 100万 (軸受内径 mm X 回転数 rpm )を超えるような高速回転領域では、グリース寿命を保証するのは困難である。

[0004] グリース寿命を延長させる手段として、新しい提案も紹介されている。一つには、外輪軌道面部にグリース溜まりを設けて高速長寿命を狙った提案 (特許文献 1)がある。またスピンドル外部に設けたダリース補給装置により、適宜軸受部に給脂して潤滑する提案 (特許文献 2)がある。

特許文献 1：特開平 11― 108068号公報

特許文献 2：特開 2003 - 113998号公報 [0005] しかし、上記各提案例の技術は、エアオイル潤滑と同等の使用回転数（>dn値 15 0万)や、またメンテナンスフリーを考えると満足できるものではない。

そこで、特許文献 1の技術を発展させて、固定側軌道輪 (例えば外輪)に接して設けられるグリース溜まりから固定側軌道輪の軌道面の付近まで連通する軸方向の微小隙間を形成し、グリース溜まりの基油を増稠剤と前記軸方向隙間での毛細管現象により軌道輪付近まで移動させて表面張力で保持させ、運転時の前記軸方向隙間の温度上昇による基油体積の膨張と回転側軌道輪の回転による空気流により基油を吐出させて軌道面に付着させるものを考えた。

しかし、このように増稠剤と軸方向隙間での毛細管現象のみによって基油を前記軸方向隙間に移動させる構造では、基油を移動させる能力が十分でなぐ必ずしも軸受の潤滑に十分であるとは言えな、。

発明の開示

[0006] この発明は、これらの課題を解消することを目的としたものであり、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化が図れ、かつ微小隙間からの潤滑油の吐出を確実にして、安定した潤滑油供給が可能な転がり軸受を提供するものである。

[0007] 内輪ユニット、外輪ユニット、およびこれら内外輪ユニットの軌道面間に介在する複数の転動体を有する転がり軸受において、軌道輪である内輪ユニットおよび外輪ュニットのうち、回転しない固定側軌道輪ユニットに、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪ユニットとの間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するダリース溜まり部を設け、前記グリース溜まり部に温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられるように設定されている。また、この軸受において、前記段差面と隙間形成片の先端との隙間を、 0. 05〜0. 1mmとすることが好ましい。

この構成の転がり軸受は、グリース溜まり部、および固定側軌道輪の段差面と隙間形成片の周壁との間で形成された流路にグリースを充填して使用される。軸受の運転により、グリース溜まり部の温度が上昇したときに、密閉されたグリース溜まり部での増稠剤と基油の膨張率の違いにより、基油が増稠剤から分離する。同時に、グリース溜まり部の温度上昇と下降の繰り返しのヒートサイクルによるグリース溜まり部の圧力変動によって、グリース力も分離した基油が確実に前記隙間に移動して、さらに押し出され、軌道面に供給される。カロえて、前記隙間での毛細管現象と表面張力による効果も存在し、より一層、潤滑油の吐出の信頼性が向上する。これにより、軸受内に封入したグリースだけを使用して、高速化と潤滑寿命の長寿命化、メンテナンスフリーィ匕、および安定した潤滑油供給が可能となる。

[0008] この発明において、さらに、前記固定側軌道輪ユニットに接する部材を冷却する冷却液を前記ダリース溜まりの周囲に循環させるダリース溜まり冷却液循環路を有し、このダリース溜まり冷却液循環路を流れる冷却液の流量の時間的変化により、ダリース溜まりに温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられるように設定されて、てもよヽ。また、前記固定側軌道輪は例えば外輪で、前記固定側軌道輪に接する部材は、例えば前記外輪を設置するハウジングであっても良い。

この構成の転がり軸受は、グリース溜まりにグリースを充填して使用される。軸受軌道面には初期潤滑油としてのグリースを適量塗布しておく。この軸受を使用した工作機械等の機器の運転を行うと、密閉されたグリース溜まり内の温度と圧力の上昇によつて、グリース力も分離した基油が、前記段差面と隙間形成片間の隙間を経て軌道面に押し出される。加えて、前記隙間での毛細管現象と表面張力による効果も存在し、これによつても基油が外輪軌道面に吐出されるので、潤滑がより一層確実なものとなる。この際に、軸受使用機器の運転 Z休止のサイクルが存在せず、連続稼働状態にあっても、グリース溜まり冷却液循環路により、グリース溜まりの周囲に循環させる冷却液の流れを断続させて、グリース溜まりに温度の上昇と下降のヒートサイクルを能動的に与えることができる。これにより、上記圧力変動が生じてグリース力も分離した基油が前記隙間を経て外輪軌道面に吐出される動作が繰り返される。このため、潤滑油の供給が一層確実に行われる。このように、長期間の連続稼働条件下でも、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化、および安定した潤滑油供給が可能となる。

[0009] この発明において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持するアンギユラ玉軸受であっても良い。アンギユラ玉軸受であると、段差面を接触角が生じる方向と反対側に設けることで、段差面をより転動体の直下に配置し易くなる。転動体の中心付近に段差面を近づけることができ、段差面力もの軌道面への潤滑油の補給がより効率良く行える。

[0010] この発明において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受であっても円す、ころ軸受であっても良、。

[0011] この発明の転がり軸受の使用方法においては、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に、転動体力離れる方向に設けられた軌道面に続く段差面と、先端が前記段差面に 0. 05〜0. 1mmの隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片と、前記流路に連通するグリース溜まり部とを有する転がり軸受を、前記グリース溜まり部に温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられる環境下で使用する。この使用方法によれば、グリース溜まり部、および固定側軌道輪の段差面と隙間形成片の周壁との間で形成された流路にグリースを充填し、軸受の運転により、グリース溜まり部の温度が上昇したときに、密閉されたグリース溜まり部での増稠剤と基油の膨張率の違いにより、基油が増稠剤から分離する。同時に、グリース溜まり部の温度上昇と下降の繰り返しのヒートサイクルによるグリース溜まり部の圧力変動によって、グリース力分離した基油が確実に前記隙間に移動して、さらに押し出され、軌道面に供給される。カロえて、前記隙間での毛細管現象と表面張力による効果も存在し、より一層、潤滑油の吐出の信頼性が向上する。これにより、軸受内に封入したグリースだけを使用して、高速化と潤滑寿命の長寿命化、メンテナンスフリー化、および安定した潤滑油供給が可能となる。

図面の簡単な説明

[0012] この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭に理解されるであろう。し力しながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。

[図 1]この発明の第 1の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。 [図 2]同転がり軸受の一部の拡大断面図である。

[図 3]同転がり軸受を模擬したモデル試験装置において外輪段差面と隙間形成片の先端との隙間を複数の値に設定して、そのときの隙間力もの基油の吐出量を計測した実験結果を示すグラフである。

[図 4]同転がり軸受を用いた工作機械用スピドル装置の断面図である。

[図 5]この発明の第 2の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。

[図 6]この発明の第 3の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。

[図 7]この発明の第 4の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。

[図 8]同転がり軸受の一部の拡大断面図である。

[図 9]同転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の断面図である。

[図 10]この発明の第 5の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。

[図 11]この発明の第 6の実施形態に係る転がり軸受の部分断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] この発明の第 1の実施形態を図 1ないし図 3と共に説明する。図 1において、この転力 Sり軸受は、内輪ユニット (IU)である内輪 1、外輪ユニット (OU)である外輪 2、および内外輪 1, 2の軌道面 la, 2a間に介在した複数の転動体 3を有し、グリース溜まり形成部品 6と、隙間形成片 7とを備える。複数の転動体 3は、保持器 4に保持され、内外輪 1, 2間の軸受空間の一端は、シール 5によって密封されている。シール 5によつて、軸受内部に封入したグリースの外部への漏れを防止する。この転がり軸受はアンギユラ玉軸受であり、シール 5は軸受背面側の端部に設けられ、グリース溜まり形成部品 6および隙間形成片 7は軸受正面側に設けられる。軸受正面側ではグリース溜まり形成部品 6がシールを兼ねており、軸受正面側からのグリース漏れが防止される。図において交差したハッチングで示す部分は、グリースの充填された部分を示す。

[0014] 固定側軌道輪ユニットとなる外輪 2には、その軌道面 2aに続く段差面 2bが、転動体 3から離れる外輪正面側、つまり軌道面 2aにおける接触角が生じる方向と反対側の縁部に続いて設けられている。この段差面 2bは、軌道面 2aから外径側に延びて外輪正面側に対面する面であり、外輪 2の正面側の内径面部分 2cに続、て、る。

[0015] グリース溜まり形成部品 6は、内部にグリース溜まり部 9を形成したリング状の部品であり、外輪 2の正面側の幅面に接して設けられる。この例では、グリース溜まり形成部品 6は、外輪 2の正面側の幅面に接して設けられる外輪位置決め間座 10と、この外輪位置決め間座 10の内径面に嵌合する外向き溝形のグリース溜まり形成部品本体 11と力なる。外輪位置決め間座 10とグリース溜まり形成部品本体 11とで挟まれる内部空間がグリース溜まり部 9とされる。外輪位置決め間座 10は、内径面における外輪 2と反対側端に、グリース溜まり形成部品本体 11の側壁部 11aが当接する側壁部 10aを有している。グリース溜まり形成部品本体 11は、グリース溜まり部 9にグリースを封入した後に上記側壁部 1 laを外輪位置決め間座 10の側壁部 10aの内側に当接させることにより、外輪位置決め間座 10に対して軸方向に位置決めされる。

[0016] グリース溜まり形成部品本体 11における上記側壁部 11aの外径面とこれに対向する外輪位置決め間座 10の内径面との間には、図示しない密封材が介在させられ、またはグリース溜まり形成部品本体 11と外輪位置決め間座 10とは、接着剤により接着される。外輪位置決め間座 10と外輪 2との合わせ面にも、図示しない密封材が介在させてある。これらの密封材により、グリース漏れ防止が図られている。

[0017] 隙間形成片 7は、外輪 2の内径面部分 2cに沿って配置され、先端が前記段差面 2b に対向し、図 2に拡大して示すように、外輪 2との間に流路 14および隙間 15を形成するリング状の部材である。この隙間形成片 7は、グリース溜まり形成部品本体 11に一体に形成されている。すなわち、グリース溜まり形成部品本体 11の軸受隣接側の側壁部 1 lbにおける外径端部から一体に延びて、る。

[0018] 隙間形成片先端部 7aの周壁と、これに対面する外輪 2の内径面部分 2cとで上記流路 14が形成される。隙間形成片 7は、その先端部 7aが外輪 2の段差面 2bに近接した位置まで延びており、隙間形成片先端部 7aの端面と、これに対面する外輪段差面 2bとで軸方向に微小なギャップ量 δとなる前記隙間 15が形成される。隙間 15は、前記流路 14に連通し、外輪軌道面 2aの縁部に開口する。隙間 15のギャップ量 δは、 0. 05〜0. 1mmとされている。

隙間形成片先端部 7aの端面に続く内径面は、転動体 3に近接したテーパ面 7aaとされ、このテーパ面 7aaと転動体 3との間に潤滑油が溜まり易くなるようにしている。テーパ面 7aaと転動体 3との距離 dは、テーパ面 7aaに付着した油が転動体 3の表面に転移可能な大きさの極小隙間とすることが好ましぐ 0. 2mm以下としてある。隙間形成片 7の基部 7bは、先端部 7aに比べて小径とされる。この基部 7bの外径面と外輪 2 の内径面部分 2cとで囲まれる部分はグリース溜まり部 9の一部となっており、このダリース溜まり部 9に前記流路 14が連通している。

[0019] 上記構成の作用を説明する。軸受組立時に、グリース溜まり部 9および流路 14にグリースを充填しておく。また、軸受内へは初期潤滑用としてのグリースを封入しておく。この転がり軸受は、グリース溜まり部 9に温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられる環境下で使用されるものとする。ヒートサイクルの周期は、好ましくは 30分〜 50 時間、より好ましくは 2時間〜 10時間程度である。

軸受を運転すると、隙間 14を除いて密閉されたグリース溜まり部 9に溜められたダリースにおいて、運転時の温度上昇により膨張率の異なる基油と増稠剤とが分離する。同時に、密閉されたグリース溜まり部 9の内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が隙間 14から外輪 2の軌道面 2aに向けて吐出される。温度が上昇して定常状態になると、内部圧力の上昇要因が消滅するので、基油の吐出と並行して内部圧力が徐々に減じ、単位時間当たりの基油吐出量も減少していく。その後、運転が中止されると、グリース溜まり部 9の温度も下降し、グリース溜まり部 9の内部圧力がほぼ大気圧となる。このとき、圧力による基油の吐出はなぐ隙間 15には基油が満たされる。したがって、運転停止状態では、グリース溜まり部 9は密閉された状態にある。

その後、運転が再開されると、グリース溜まり部 9の内部圧力が再度上昇する。このような温度上昇と下降のヒートサイクルによって、グリース溜まり部 9内での圧力変動が繰り返され、グリース力も分離した基油が確実に隙間 14に移動して、外輪 2の軌道面 2aに繰り返し供給される。

[0020] また、上記ヒートサイクルによる基油吐出作用とは別に、以下に示す毛細管現象による基油吐出作用も加わる。すなわち、軸受の停止時には、グリース中の増稠剤および前記隙間 15の毛細管現象により、グリースの基油が流路 14から隙間 15に移動し、この毛細管現象と油の表面張力とが相まって隙間 15に基油が油状で保持される。軸受を運転すると、隙間 15に貯油されていた基油は、運転で生じる外輪 2の温度上昇による体積膨張と、転動体 3の公転'自転で生じる空気流とにより隙間 15から吐出されて、外輪 2の軌道面 2aに付着しながら移動して転動体接触部に連続的に補給される。

[0021] このように、この転がり軸受では、運転停止と運転再開の繰り返しに伴うグリース溜まり部 9でのヒートサイクルによる圧力変動で、グリース力分離した基油が前記隙間 15を経て外輪 2の軌道面 2aに吐出されるので、潤滑油の供給が確実に行われる。カロえて、前記隙間 15での上記した毛細管現象によっても基油が外輪 2の軌道面 2a に吐出されるので、潤滑がより一層確実なものとなる。これにより、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化、および安定した潤滑油供給が可能である。

[0022] この実施形態の場合、転がり軸受がアンギユラ玉軸受であるため、外輪 2の段差面 2bを接触角が生じる方向と反対側に設けることで、段差面 2bをより転動体 3の直下に配置し易くなる。転動体 3の中心付近に段差面 2bを近づけることができることで、段差面 2bから外輪軌道面 2aへの潤滑油の補給がより効率良く行える。

[0023] 図 3は、上記転がり軸受における隙間 15のギャップ量 δを、実機相当のモデル試験装置において、 0. 05-0. 1mmの範囲内での各値に設定して、そのときの隙間 1 5からの基油の吐出量を計測した実験結果を示すグラフである。この実験結果から、前記ギャップ量 δが 0. 05-0. 1mmの範囲では、その値が小さいほど基油吐出量が多いことが確認されるが、実際の隙間 15の加工やギャップ量 δの調整の作業性を考えると、ギャップ量 δは 0. 05-0. 1mmが適当と判断される。

[0024] 図 4は、上記第 1実施形態の転がり軸受を用いた工作機械用スピンドル装置の例を示す。この工作機械用スピンドル装置では、上記転がり軸受の 2個を、背面組み合わせとして用いている。 2個の転がり軸受 23, 24は、ハウジング 22内で主軸 21の両端を回転自在に支持する。各転がり軸受 23, 24の内輪 1は、内輪位置決め間座 26および内輪間座 27により位置決めされ、内輪固定ナット 29により主軸 21に締め付け固定されている。外輪 2は、外輪位置決め間座 10、外輪間座 30および外輪押え蓋 31 , 32によりハウジング 22内に位置決め固定されている。ハウジング 22は、ハウジング内筒 22Aとハウジング外筒 22Bとを嵌合させたものであり、その嵌合部に、冷却のための通油溝 33が設けられて!/、る。

[0025] 主軸 21は、その前側の端部 21aに工具またはワーク（図示せず)を着脱自在に取付けるチャック（図示せず)が設けられ、後ろ側の端部 21bは、モータ等の駆動源が回転伝達機構（図示せず)を介して連結される。モータは、ノ、ウジング 22に内蔵しても良い。このスピンドル装置は、例えばマシユングセンタ、旋盤、フライス盤、研削盤等の各種の工作機械に適用できる。

[0026] この構成のスピンドル装置によると、この実施形態の転がり軸受 23, 24における潤滑油の安定供給、高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化の作用が、効果的に発揮される。

[0027] 図 5は、この発明の第 2実施形態を示す。この実施形態は図 1,図 2に示す第 1の実施形態におけるグリース溜まり形成部品 6の構成等を円筒ころ軸受に適用したものである。グリース溜まり形成部品 6は、外輪 2の軸方向の両側に隣接して設けている。その他の構成は図 1 ,図 2に示す第 1の実施形態の場合と略同様である。

[0028] この実施形態の場合、両側のグリース溜まり部 9から外輪軌道面 2aにグリースの基油を供給できる。円筒ころ軸受の場合、転動体 3となるころが、ある程度の長さを有するため、両側からグリースの基油を供給する方が、軸方向に偏りなく供給できて潤滑性向上の面で好ましい。これにより、高速化と長寿命化、メンテナンスフリーをより増進させることができる。この円筒ころ軸受の場合も、図 1,図 2に示す第 1の実施形態のアンギユラ玉軸受の場合と同様に、工作機械用スピンドル装置の主軸支持に用いて、潤滑油の安定供給、高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化を図ることができる

[0029] 図 6は、この発明の第 3実施形態を示す。この実施形態は図 1,図 2に示す第 1の実施形態におけるグリース溜まり形成部品 6の構成を円すいころ軸受に適用したものである。グリース溜まり形成部品 6は、外輪 2の軸方向の外輪軌道面 2aが大径となる側に隣接して設けている。その他の構成は図 1,図 2に示す第 1の実施形態の場合と略同様である。

[0030] この実施形態の場合、グリース溜まり部 9から外輪軌道面 2aの大径側に供給されるグリースの基油が、すべりが不可避的に存在し、円すいころ軸受で潤滑が問題となりやすいころ大端面と内輪大つば面の間に確実に導かれるので、潤滑性向上が可能となる。これにより、高速化と長寿命化、メンテナンスフリーをより増進させることができる。この円すいころ軸受の場合も、図 1,図 2に示す第 1の実施形態のアンギユラ玉軸受の場合と同様に、工作機械用スピンドル装置の主軸支持に用いて、潤滑油の安定供給、高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化を図ることができる。

[0031] この発明の第 4の実施形態を図 7および図 8と共に説明する。この実施形態では、工作機械主軸のスピンドルユニットに組み込まれた転がり軸受の例を示す。図 7において、この転がり軸受は、内輪ユニット (IU)である内輪 1、外輪ユニット (OU)を構成する部材である外輪 2およびその正面側の幅面に接して設けられる外輪位置決め間座 10A、並びに内外輪 1, 2の軌道面 la, 2a間に介在した複数の転動体 3を有し、グリース溜まり形成部品 6と、隙間形成片 7とを備える。複数の転動体 3は保持器 4に保持され、内外輪 1, 2間の軸受空間の一端は、シール 5によって密封されている。シール 5によって、軸受内部に封入したグリースの外部への漏れを防止する。この転がり軸受はアンギユラ玉軸受であり、シール 5は軸受背面側の端部に設けられ、グリース溜まり形成部品 6および隙間形成片 7は軸受正面側に設けられる。軸受正面側ではグリース溜まり形成部品 6がシールを兼ねており、軸受正面側からのグリース漏れが防止される。図において交差したハッチングで示す部分は、グリースの充填された部分を示す。転がり軸受の内輪 1は、同図には図示しない主軸に嵌合して回転可能とされ、外輪 2はスピンドルユニットにおけるハウジング 22の内周に嵌合状態で固定支持されている。

[0032] 固定側軌道輪ユニットとなる外輪ユニット (OU)には、その軌道面 2aに続く段差面 2 bが、外輪 2と外輪位置決め間座 10Aの合せ面として、転動体 3から離れる外輪正面側、つまり軌道面 2aにおける接触角が生じる方向と反対側の縁部に続いて設けられている。この段差面 2bは、軌道面 2aから外径側に延びて外輪正面側に対面する面である。なお、この実施形態では、前記段差面 2bが正面側の幅面となっているが、外輪 2は、段差面 2bから正面側の内径面部分が続く形状であっても良い。

[0033] グリース溜まり形成部品 6は、内部にグリース溜まり 9を形成したリング状の部品であり、外輪 2の正面側の幅面に接して設けられる。この例では、グリース溜まり形成部品 6は、外輪ユニット（OU)の構成部材でもある上記外輪位置決め間座 10Aと、この外輪位置決め間座 10Aの内径面に嵌合する外向き溝形のグリース溜まり形成部品本体 11と力らなる。外輪位置決め間座 10Aとグリース溜まり形成部品本体 11とで挟まれる内部空間がグリース溜まり 9とされる。

[0034] グリース溜まり形成部品本体 11の側壁部 11aの外径面とこれに対向する外輪位置決め間座 10Aの内径面との間には、図示しない密封材が介在させられ、またはダリース溜まり形成部品本体 11と外輪位置決め間座 10Aとは、接着剤により接着される。外輪位置決め間座 10Aと外輪 2との合わせ面にも、図示しない密封材が介在させてある。これらの密封材により、グリース漏れ防止が図られている。

[0035] 隙間形成片 7は、外輪位置決め間座 10Aの内径面 lOAaに沿って配置され、先端が前記段差面 2bに対向し、図 8に拡大して示すように、外輪位置決め間座 10Aとの間に流路 14および隙間 15を形成するリング状の部材である。この隙間形成片 7は、グリース溜まり形成部品本体 11に一体に形成されている。すなわち、グリース溜まり形成部品本体 11の軸受隣接側の側壁部 1 lbにおける外径端部から一体に延びている。

[0036] 隙間形成片先端部 7aの周壁と、これに対面する外輪位置決め間座 10Aの内径面 lOAaとで上記流路 14が形成される。隙間形成片 7は、その先端部 7aが外輪 2の段差面 2bに近接した位置まで延びており、隙間形成片先端部 7aの端面と、これに対面する外輪段差面 2bとで、軸方向に微小なギャップ量 δとなる前記隙間 15が形成される。隙間 15は、前記流路 14に連通し、外輪軌道面 2aの縁部に開口する。隙間 15のギャップ量 δは、 0. 05〜0. 1mmとされている。

隙間形成片先端部 7aの端面に続く内径面は、転動体 3に近接したテーパ面 7aaとされ、このテーパ面 7aaと転動体 3との間に潤滑油が溜まり易くなるようにしている。テーパ面 7aaと転動体 3との距離 dは、テーパ面 7aaに付着した油が転動体 3の表面に転移可能な大きさの極小隙間とすることが好ましぐ 0. 2mm以下としてある。隙間形成片 7の基部 7bは、先端部 7aに比べて小径とされる。この基部 7bの外径面と外輪位置決め間座 10Aの内径面 lOAaとで囲まれる部分はグリース溜まり 9の一部となっており、このグリース溜まり 9に前記流路 14が連通して、る。 [0037] 転がり軸受の外輪 2を固定支持するハウジング 22には螺旋状の冷却液通路 33が設けられている。冷却液通路 33の入り口 33aには、図 7の冷却液回収'冷却装置 34 力もポンプ 35の介在する供給経路を経て冷却液が供給され、ハウジング 22の冷却に用いられた冷却液は冷却液通路 33の出口 33bから回収経路を経て冷却液回収- 冷却装置 34に戻され、再び冷却液通路 33へと循環供給される。

外輪位置決め間座 10Aの外周にも螺旋状の冷却液通路 37が設けられ、前記冷却液通路 33の入り口 33aから分岐して設けられた冷却液入り口 38を経て、前記冷却液通路入り口 33aに供給される冷却液の一部が冷却液通路 37にも供給される。ハウジング 22の内周面と、外輪位置決め間座 10Aの外周面における前記冷却液通路 37 の配置領域の軸方向両側位置との間には Oリング等の密封材 16が介在させてあり、これにより冷却液漏れ防止が図られている。さらに、ハウジング 22には、冷却液通路 37を経た冷却液を前記冷却液回収 ·冷却装置 34に戻す冷却液出口 39が設けられ、冷却液出口 39を出た冷却液は電磁弁 40の介在する回収経路を経て冷却液回収 · 冷却装置 34に戻される。これら冷却液通路 37、冷却液入り口 38、冷却液出口 39、電磁弁 40等により、ノ、ウジング 22を冷却する冷却液の一部をグリース溜まり 9の周囲に循環させるグリース溜まり冷却液循環路 36が構成される。このグリース溜まり冷却液循環路 36は、前記電磁弁 40の開閉制御により、グリース溜まり 9に温度の上昇と下降のヒートサイクルを与えるようにされている。ヒートサイクルの周期は、好ましくは 3 0分〜 50時間、より好ましくは 2時間〜 10時間程度である。

[0038] 上記構成の作用を説明する。軸受組立時に、グリース溜まり 9および流路 14にダリースを充填しておく。また、軸受軌道面へは初期潤滑用としてのグリースを適量塗布しておく。

工作機械の運転を開始すると、運転開始直後には、隙間 14を除いて密閉されたグリース溜まり 9に溜められたグリースにおいて、運転開始に伴う温度上昇により膨張率の異なる基油と増稠剤とが分離する。同時に、密閉されたグリース溜まり 9の内部圧力が上昇する。この内部圧力により、分離された基油が隙間 14から外輪 2の軌道面 2 aに向けて吐出される。温度が上昇して定常状態になると、内部圧力の上昇要因が消滅するので、基油の吐出と並行して内部圧力が徐々に減じ、単位時間当たりの基油吐出量も減少していく。

ここで、グリース溜まり冷却液循環路 36の電磁弁 40を開通すると、冷却液入り口 38 →冷却液通路 37→冷却液出口 39→冷却液回収 ·冷却装置 34→ポンプ 35→冷却液入り口 38という経路で冷却液が循環し始め、外輪位置決め間座 10Aが冷却される。これにより、グリース溜まり 9内の温度と圧力が急速に低下し、単位時間当たりの基油吐出量が一層減少する。

その後、電磁弁 40を閉じて螺旋状の冷却液通路 37での冷却液の流れを停止すると、グリース溜まり 9の温度が上昇に転じ、上記と同様のメカニズムにより再度基油が外輪軌道面 2aに吐出されることになる。以後、このような温度上昇と下降のヒートサイクルによって、グリース溜まり 9内での圧力変動が繰り返され、グリース力も分離した基油が確実に隙間 14に移動して、外輪 2の軌道面 2aに繰り返し供給される。

また、この実施形態では、隙間 15のギャップ量 δを 0. 05-0. 1mmとしているので、実用上十分な基油吐出量が得られる。このギャップ量 δは、実際の隙間 15の加工や隙間調整の作業性の面からも適切な値である。

[0039] また、上記ヒートサイクルによる基油吐出作用とは別に、以下に示す毛細管現象による基油吐出作用も加わる。すなわち、軸受の停止時には、グリース中の増稠剤および前記隙間 15の毛細管現象により、グリースの基油が流路 14から隙間 15に移動し、この毛細管現象と油の表面張力とが相まって隙間 15に基油が油状で保持される。軸受を運転すると、隙間 15に貯油されていた基油は、運転で生じる外輪 2の温度上昇による体積膨張と、転動体 3の公転'自転で生じる空気流とにより隙間 15から吐出されて、外輪 2の軌道面 2aに付着しながら移動して転動体接触部に連続的に補給される。

[0040] このように、この転がり軸受では、上記グリース溜まり冷却液循環路 36を流れる冷却液により、グリース溜まり 9に温度の上昇と下降のヒートサイクルを与えることでグリース溜まり 9に圧力変動が生じて、グリース力も分離した基油が前記隙間 15を経て外輪 2 の軌道面 2aに繰り返し吐出されるので、潤滑油の供給が確実に行われる。加えて、前記隙間 15での上記した毛細管現象によっても基油が外輪 2の軌道面 2aに吐出されるので、潤滑がより一層確実なものとなる。これにより、軸受内に封入したグリースだけを使用して高速化と長寿命化、メンテナンスフリー化、および安定した潤滑油供給が可能である。

[0041] この実施形態の場合、転がり軸受がアンギユラ玉軸受であるため、外輪 2の段差面 2bを接触角が生じる方向と反対側に設けることで、段差面 2bをより転動体 3の直下に配置し易くなる。転動体 3の中心付近に段差面 2bを近づけることができることで、段差面 2bから外輪軌道面 2aへの潤滑油の補給がより効率良く行える。

[0042] なお、グリース溜まり 9にヒートサイクルを与える手段として、冷却液回収'冷却装置 34やポンプ 35等の冷却液供給手段が必要であるが、ハウジング 22を冷却する冷却液供給手段を兼用するため、構成の複雑ィ匕が避けられ、低コストで済む。最近のェ作機械の主軸の駆動にはビルトインモータが使用される場合が大半であり、発熱の影響があるため、モータハウジングおよび軸受外周部に冷却用の螺旋溝を設け、冷却液を通して冷却を行っている（いわゆる外筒冷却)。そこで、グリース溜まり 9の外径側にも同じく螺旋溝力もなる冷却液通路 37を設け、ハウジング等の冷却用の冷却液を通過させることで、工作機械の稼働によって上昇したグリース溜まり 9の温度を下げ、ヒートサイクルを与えることが、簡単に行える。

[0043] 図 9は、上記第 4実施形態の転がり軸受を用いたビルトインモータ形式の工作機械用スピンドル装置の例を示す。この工作機械用スピンドル装置では、上記転がり軸受の 2個を、背面組み合わせとして用いている。 2個の転がり軸受 23, 24は、ハウジング 22内で主軸 21の両端を回転自在に支持する。各転がり軸受 23, 24の内輪 1は、内輪位置決め間座 26および内輪間座 27により位置決めされ、内輪固定ナット 29により主軸 21に締め付け固定されている。外輪 2は、外輪位置決め間座 10、外輪間座 30および外輪押え蓋 31によりハウジング 22内に位置決め固定されて、る。ハウジング 22は、ハウジング内筒 22Aとハウジング外筒 22Bとを嵌合させたものであり、その嵌合部に、冷却のための冷却液通路 33が設けられている。冷却液通路 33は、ハウジング 22におけるモータ 40の外周部にも設けられている。

[0044] 主軸 21は、その前側の端部 21aに工具またはワーク（図示せず)を着脱自在に取付けるチャック（図示せず）が設けられ、後ろ側の端部 21bにモータ 40のロータ 40a が設けられている。モータ 40は、ハウジング 22に内蔵されており、ハウジング 22に設置されたコイル等のステータ 40bと、上記ロータ 40aとで構成される。なお、モータ 40 は、ハウジング 22の外部に設置されて回転伝達機構（図示せず)を介して主軸 21に連結されたものであってもよい。このスピンドル装置は、例えば、マシユングセンタ、旋盤、フライス盤、研削盤等の各種の工作機械に適用できる。

[0045] この構成のスピンドル装置によると、この実施形態の転がり軸受 23, 24における潤滑油の安定供給、高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化の作用が、効果的に発揮される。

[0046] 図 10は、この発明の第 5実施形態を示す。この実施形態は図 7,図 8に示す第 1の実施形態におけるグリース溜まり形成部品 6の構成等を円筒ころ軸受に適用したものである。グリース溜まり形成部品 6は、外輪 2の軸方向の両側に隣接して設けている。その他の構成は図 7,図 8に示す第 4の実施形態の場合と同様である。

[0047] この実施形態の場合、両側のグリース溜まり 9から外輪軌道面 2aにグリースの基油を供給できる。円筒ころ軸受の場合、転動体 3となるころが、ある程度の長さを有するため、両側力もグリースの基油を供給する方が、軸方向に偏りなく供給できて潤滑性向上の面で好ましい。これにより、高速化と長寿命化、メンテナンスフリーをより増進させることができる。この円筒ころ軸受の場合も、図 7,図 8に示す第 1の実施形態のァンギユラ玉軸受の場合と同様に、工作機械用スピンドル装置の主軸支持に用いて、潤滑油の安定供給、高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化を図ることができる。

[0048] 図 11は、この発明の第 6実施形態を示す。この実施形態は図 7,図 8に示す第 4の実施形態におけるグリース溜まり形成部品 6の構成を円すいころ軸受に適用したものである。グリース溜まり形成部品 6は、外輪 2の軸方向の外輪軌道面 2aが大径となる側に隣接して設けている。その他の構成は図 7,図 8に示す第 4の実施形態の場合と略同様である。

[0049] この実施形態の場合、グリース溜まり 9から外輪軌道面 2aの大径側に供給されるグリースの基油力すべりが不可避的に存在し、円すいころ軸受で潤滑が問題となりやすいころ大端面と内輪大つば面の間に確実に導かれるので、潤滑性向上が可能となる。これにより、高速化と長寿命化、メンテナンスフリーをより増進させることができる。この円すいころ軸受の場合も、図 7,図 8に示す第 4の実施形態のアンギユラ玉軸受の場合と同様に、工作機械用スピンドル装置の主軸支持に用いて、潤滑油の安定供給、高速化、長寿命化、メンテナンスフリー化を図ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 内輪ユニット、外輪ユニット、およびこれら内外輪ユニットの軌道面間に介在する複数の転動体を有する転がり軸受において、軌道輪である内輪ユニットおよび外輪ュニットのうち、回転しない固定側軌道輪ユニットに、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端が前記段差面に隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪ユニットとの間に流路を形成する隙間形成片を設け、前記流路に連通するダリース溜まり部を設け、前記グリース溜まり部に温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられるように設定されてヽる転がり軸受。

[2] 請求項 1において、前記段差面と隙間形成片の先端との隙間を、 0. 05〜0. lmm とした転がり軸受。

[3] 請求項 1において、さらに、前記固定側軌道輪ユニットに接する部材を冷却する冷却液を前記ダリース溜まりの周囲に循環させるダリース溜まり冷却液循環路を有し、このダリース溜まり冷却液循環路を流れる冷却液の流量の時間的変化により、ダリース溜まりに温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられるように設定されて、る転がり軸受。

[4] 請求項 3において、前記固定側軌道輪ユニットが外輪ユニットであり、前記固定側軌道輪ユニットに接する部材力前記外輪を設置するハウジングである転がり軸受。

[5] 請求項 1において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持するアンギユラ玉軸受である転がり軸受。

[6] 請求項 1において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受である転がり軸受。

[7] 請求項 1において、前記転がり軸受が、工作機械主軸を支持する円すいころ軸受である転がり軸受。

[8] 内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在する複数の転動体と、軌道輪である内輪および外輪のうち、回転しない固定側軌道輪に、転動体から離れる方向に設けられた軌道面に続く段差面と、先端が前記段差面に 0. 05〜0. lmmの隙間を介して対面し周壁で前記固定側軌道輪との間に流路を形成する隙間形成片と、前記流路に連通するグリース溜まり部とを有する転がり軸受を、前記グリース溜まり部に温度の上昇と下降のヒートサイクルが与えられる環境下で使用する転がり軸受の使用方法。