JP2003232372A - 軸受装置及びスピンドル装置 - Google Patents

軸受装置及びスピンドル装置

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JP2003232372A JP2002034014A JP2002034014A JP2003232372A JP 2003232372 A JP2003232372 A JP 2003232372A JP 2002034014 A JP2002034014 A JP 2002034014A JP 2002034014 A JP2002034014 A JP 2002034014A JP 2003232372 A JP2003232372 A JP 2003232372A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定したグリース補給を行って良好なグリー
ス潤滑状態を保つことができ、ひいては軸受の長寿命化
を図ることができる軸受装置及びスピンドル装置を提供
するする。 【解決手段】 グリース潤滑されている転がり軸受12
と、転がり軸受12に外嵌されたハウジング11と、転
がり軸受12の軸受空間にグリースを補給するためのグ
リース補給機構70とを備えた軸受装置10であって、
ハウジング11内における転がり軸受12の軸受空間の
軸方向両側にグリース排出用空間19,22が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転する工作
機械の主軸用スピンドル等を支持するのに用いられる軸
受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、工作機械主軸用スピンドルを支持
するために、アンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受等の複数
の転がり軸受をハウジング内に組み込んだ軸受装置が用
いられている。複数の転がり軸受の中には、隣り合わせ
でハウジング内に組み込まれるものもある。ハウジング
内の転がり軸受には、グリース潤滑、オイルエア潤滑、
オイルミスト潤滑等の潤滑方法が用いられている。高速
回転域における低昇温化や耐焼付き性能向上のために
は、オイルエア潤滑、オイルミスト潤滑等の微量潤滑が
適しているが、エアの吹き出しによる騒音問題や、環境
保全に鑑みた排油処理問題などを理由に、グリース潤滑
を要望する声も非常に大きい。
【0003】グリース潤滑の場合、軸受内部のグリース
のみで潤滑を行うため、高速回転における発熱や、急な
加減速運転に伴う油膜切れによってグリースが劣化し、
早期に焼付きが発生することがある。特に、dmN(=
(軸受内径+軸受外径)÷2×回転速度(rpm))1
50万を越える高速回転域で所定のグリース寿命及び軸
受寿命を保証するのは困難である。グリース寿命を延長
することを目的として、間座の内部等に補給用のグリー
スを貯留しておく技術や、外部からグリースを補給する
技術が提案されているが、更なる改善が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、図6に示
すように、ハウジング91内に一対のアンギュラ玉軸受
92,92を隣り合わせに配置した軸受装置90に、グ
リース補給装置99を接続し、次の試験を行った。試験
では、各軸受92に軸受空間容積の70%以上のグリー
スを封入して12000/min-1まで慣らし運転をし
た後、軸受空間容積の4%のグリースをグリース補給装
置99から補給して12000/min-1まで一気に回
転した。その結果、軸受92,92の温度が安定せず
に、異常発熱してしまった。これは、(1)グリースを
補給しても、軸受空間に既に封入されていた古いグリー
スがスムーズに排出されずに、この古いグリースが邪魔
になって新しいグリースによって軌道面等を潤滑できな
い、(2)一方の軸受の軸受空間から排出された古いグ
リースが他方の軸受の軸受空間に突入してしまう、等が
要因となったと考えられる。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、安定したグリース補給を行って良好な
グリース潤滑状態を保つことができ、ひいては軸受の長
寿命化を図ることができる軸受装置及びスピンドル装置
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成により達成される。 (1) グリース潤滑されている一対の転がり軸受と、
前記転がり軸受に外嵌されたハウジングと、前記転がり
軸受の軸受空間にグリースを補給するためのグリース補
給機構とを備えた軸受装置であって、一対の前記転がり
軸受のそれぞれの軸受空間の、他方の転がり軸受に対向
する側とは反対側にグリース排出用空間が設けられ、グ
リース補給時にそれぞれの軸受空間から他方の転がり軸
受の軸受空間に向けてグリースが移動するのを抑制する
抑制手段が設けられていることを特徴とする軸受装置。 (2) グリース潤滑されている転がり軸受と、前記転
がり軸受に外嵌されたハウジングと、前記転がり軸受の
軸受空間にグリースを補給するためのグリース補給機構
とを備えた軸受装置であって、前記ハウジング内におけ
る前記転がり軸受の軸受空間の軸方向両側にグリース排
出用空間が設けられていることを特徴とする軸受装置。 (3) 前記転がり軸受の軌道輪に当接する間座を更に
備え、該間座に前記グリース排出用空間の少なくとも一
部が設けられている前記(2)に記載の軸受装置。 (4) 前記軸受空間の軸方向両側に設けられたグリー
ス排出用空間のうち、一方の空間を他方の空間より狭く
し、一方の狭い空間より他方の広い空間へグリースが多
く排出されるようにした前記(2)又は(3)に記載の
軸受装置。 (5) 前記軸受空間の軸方向一方側にシール部材が設
けられ、前記シール部材が設けられた側とは反対側のグ
リース排出用空間へグリースが多く排出されるようにし
た前記(1)に記載の軸受装置。 (6) 前記グリース排出用空間に連通する吸引路を備
え、該吸引路を介して前記グリース排出用空間からグリ
ースが吸引される前記(1)〜(5)のいずれかに記載
の軸受装置。 (7) 前記(1)〜(6)のいずれかに記載の軸受装
置によって工作機械主軸用スピンドルを支持したスピン
ドル装置。 (8) 前記(1)〜(6)のいずれかに記載の軸受装
置によってACサーボモータ用スピンドルを支持したス
ピンドル装置。
【0007】上記構成によれば、軸受空間に新しいグリ
ースが補給されると、既に軸受空間内に封入されていた
古いグリースが順次グリース排出用空間に移動する。し
たがって、古いグリースが軸受空間に滞留することがな
く、グリース補給される毎に、新しいグリースによる軌
道面等の潤滑が可能となる。グリース排出用空間を設け
たことで、一方の転がり軸受の軸受空間から、他方の転
がり軸受の軸受空間へ古いグリースが突入することも顕
著に防止できる。また、グリース排出用空間に連通する
吸引路を備えれば、吸引路を介してグリース排出用空間
からグリースを吸引することで、古いグリースを効率よ
く排出できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。以下に説明する実施形態は、工作機
械主軸用スピンドルや、ACサーボモータ用スピンドル
を支持するのに好適に用いられる。図1に、本発明第1
実施形態の軸受装置10を示す。軸受装置10は、ハウ
ジング11内に、一対の転がり軸受12,12が軸方向
に間隔をあけて組み込まれている。転がり軸受12(こ
こでは外輪カウンタボアのアンギュラ玉軸受)は、その
内周面に外輪軌道を有する外輪13と、その外周面に内
輪軌道を有する内輪14と、外輪軌道と内輪軌道との間
に転動自在に複数配された玉15と、それら玉15を転
動自在に保持する保持器16とを備えている。図示しな
いが、ハウジング11内に他の転がり軸受(アンギュラ
玉軸受や円筒ころ軸受等)が複数組み込まれていてもよ
い。
【0009】ハウジング11には、グリース補給装置7
0に備えられたグリース補給用配管71を挿入可能なグ
リース補給孔11aが形成されている。グリース補給孔
11aは、転がり軸受12の外輪13に形成されたグリ
ース補給孔13aに同軸状に連通接続されている。外輪
13のグリース補給孔13aは、グリース補給用配管7
1を挿入可能な第一部分と、グリース補給用配管71が
軸受空間内に突出しないようにする段部を介して第一部
分よりも小径にされた第二部分とを有する。第二部分
は、外輪13内径面の外輪軌道内の接触点からずれた箇
所に開口している。本実施形態では、ハウジング11に
形成されたグリース補給孔11aと、軸受外輪13に設
けられたグリース補給孔13aとが、グリース補給機構
として機能する。それらにグリース補給装置70やグリ
ース補給用配管71をも含めたものを、グリース補給機
構としてとらえてもよい。
【0010】各転がり軸受12の、他方の転がり軸受に
対向する側(反カウンタボア側)には、外輪13に当接
する、グリースが移動するのを抑制する抑制手段である
外輪間座17と、内輪14に当接する内輪間座18とが
設けられている。外輪間座17の内周面の軸方向両端に
は、その箇所における内径を大きくするような凹部(凹
溝)17a,17aが設けられている。外輪間座17の
中央部17bは、凹部17a,17aに対して相対的に
径方向内方に突出して(内径を小さくされて)、その内
周面が内輪間座18の外周面に微小隙間を介して近接し
ている。こうして、外輪間座17及び内輪間座18によ
って、各軸受12の軸受空間の他方の軸受に対向する側
に(反カウンタボア側に)、グリース排出用空間19が
形成されている。
【0011】各転がり軸受12の、他方の転がり軸受に
対向する側の反対側(カウンタボア側)にも、外輪間座
20と、内輪間座21とが設けられている。外輪間座2
0には、前述の外輪間座17と同様に凹部が設けられて
おり、この外輪間座20及び内輪間座21によって、各
軸受12のカウンタボア側に、グリース排出用空間22
が形成されている。
【0012】こうして、各転がり軸受12の軸受空間の
軸方向両側に、グリース排出用空間19,22が形成さ
れて、軸受空間とグリース排出用空間19,22とが連
通している。本実施形態では、2つのグリース排出用空
間19,22はほぼ同一の容積を有している。
【0013】各転がり軸受12が、工作機械の主軸用ス
ピンドル81を支持する場合、一般的に、グリースの寿
命として20000時間が目安とされる。よって、グリ
ース排出用空間19,22の容積は、最低限20000
時間以上、グリースを補給できるような大きさ(例えば
軸受空間容積の3倍〜10倍程度)に設定されている。
本実施形態では、2つのグリース排出用空間19,22
の容積の総和が、このような大きさに設定されていれば
よい。
【0014】この軸受装置10を用いて試験を行った。
試験では、各軸受12に軸受空間容積の70%以上のグ
リースを封入して12000/min-1まで慣らし運転
をした後、軸受空間容積の4%のグリースをグリース補
給装置70から補給して12000/min-1まで一気
に回転させた。その結果、軸受12の温度は安定し、異
常発熱には至らなかった。
【0015】本実施形態の軸受装置10によれば、軸受
空間に新しいグリースが補給されると、既に軸受空間内
に封入されていた古いグリースが順次グリース排出用空
間19,22に移動する。したがって、古いグリースが
軸受空間に滞留することがなく、グリース補給される毎
に、新しいグリースによる軌道面等の潤滑が可能とな
る。一対の転がり軸受12,12を軸方向に間隔をあけ
て配するとともに、外輪間座17に設けた中央部17b
により、一方の転がり軸受の軸受空間から、他方の転が
り軸受の軸受空間へ古いグリースが移動することも確実
に防止できる。
【0016】図2に本発明第2実施形態を示す。なお、
以下に説明する実施形態において、既に説明した部材等
と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に
同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化
或いは省略する。
【0017】第2実施形態の軸受装置30は、軸方向に
間隔をあけて配された各転がり軸受12の、他方の転が
り軸受に対向する側(反カウンタボア側)に、外輪13
に当接する外輪間座37と、内輪14に当接する内輪間
座18とが設けられている。外輪間座37の内周面の軸
方向両端には、その箇所における内径を大きくするよう
な凹部37a,37aが設けられている。外輪間座37
の中央部37bは、凹部37a,37aに対して相対的
に径方向内方に突出して、その内周面が内輪間座18の
外周面に微小隙間を介して近接している。こうして、外
輪間座37及び内輪間座18によって、各軸受12の軸
受空間の他方の軸受に対向する側に(反カウンタボア側
に)、グリース排出用空間39が形成されている。
【0018】各転がり軸受12の、他方の転がり軸受に
対向する側の反対側(カウンタボア側)にも、外輪間座
31と、内輪間座21とが設けられている。外輪間座3
1の内周面の軸方向端部には、前述の外輪間座37に設
けられた凹部37aよりも幅(軸方向寸法)が狭い凹部
が設けられており、この外輪間座31及び内輪間座21
によって、各軸受12の軸方向外側に、グリース排出用
空間32が形成されている。
【0019】こうして、各転がり軸受12の軸受空間の
軸方向両側に、グリース排出用空間39,32が形成さ
れて、軸受空間とグリース排出用空間39,32とが連
通している。本実施形態では、軸方向内側のグリース排
出用空間39の方が、軸方向外側のグリース排出用空間
32より、容積が大きくなっている。
【0020】各転がり軸受12の外輪13に設けられた
グリース補給孔13aは、外輪内径面の外輪軌道内の接
触点からカウンタボア側にずれた箇所に開口している。
すなわち、外輪軌道内の、狭いグリース排出用空間32
側の箇所に開口している。
【0021】本実施形態の軸受装置30によれば、軸受
空間に新しいグリースが補給されると、既に軸受空間内
に封入されていた古いグリースが、広い方のグリース排
出用空間39へ多く排出される。狭い方のグリース排出
用空間32の内圧が、広い方のグリース排出用空間39
の内圧より高くなる傾向があるためである。グリース補
給孔13aから補給されたグリースは、外輪軌道面、転
動面及び内輪軌道面を潤滑し、その後、広い方のグリー
ス排出用空間39へ移動する。また、外輪間座37に設
けた中央部37bにより、一方の転がり軸受の軸受空間
から、他方の転がり軸受の軸受空間へ古いグリースが移
動することを防止できる。
【0022】図3に本発明第3実施形態を示す。第3実
施形態の軸受装置40は、軸方向に間隔をあけて配され
た各転がり軸受12の、他方の転がり軸受に対向する側
(反カウンタボア側)に、外輪13に当接する外輪間座
47と、内輪14に当接する内輪間座48とが設けられ
ている。外輪間座47の内周面の軸方向両端には、その
箇所における内径を大きくするような凹部が設けられて
いる。外輪間座47の中央部47bは、その内周面が内
輪間座48の外周面に微小隙間を介して近接している。
こうして、外輪間座47及び内輪間座48によって、各
軸受12の軸方向内側に、グリース排出用空間49が形
成されている。
【0023】各転がり軸受12の、軸方向外側にも、外
輪間座20と、内輪間座21とが設けられており、これ
ら外輪間座20及び内輪間座21によって、グリース排
出用空間22が形成されている。本実施形態では、軸方
向内側のグリース排出用空間49の方が、軸方向外側の
グリース排出用空間22より、狭くなっている。
【0024】各転がり軸受12の外輪13に設けられた
グリース補給孔13aは、外輪内径面の外輪軌道から反
カウンタボア側にずれた箇所に開口している。すなわ
ち、外輪軌道から狭いグリース排出用空間49側にずれ
た箇所に開口している。ここでは、グリース補給孔13
aが、保持器16の案内面に向けて開口している。
【0025】本実施形態の軸受装置40によれば、軸受
空間に新しいグリースが補給されると、既に軸受空間内
に封入されていた古いグリースが、広い方のグリース排
出用空間22へ多く排出される。グリース補給孔13a
から補給されたグリースは、外輪軌道面、転動面及び内
輪軌道面を潤滑し、その後、広い方のグリース排出用空
間22へ移動する。また、外輪間座47に設けた中央部
47bにより、狭いグリース排出用空間49に排出され
たグリースの、一方の転がり軸受空間から他方の転がり
軸受空間への移動を防止できる。
【0026】図4に本発明第4実施形態を示す。第4実
施形態の軸受装置50は、軸方向に間隔をあけて配され
た各転がり軸受12の、他方の転がり軸受に対向する側
(反カウンタボア側)に、外輪13に当接する外輪間座
57と、内輪14に当接する内輪間座58とが設けられ
ている。本実施形態では、外輪間座57の内周面が凹凸
を有していない。そして、各転がり軸受12の外輪13
の、他方の転がり軸受に対向する側に、グリースが移動
するのを抑制する抑制手段である環状のシール部材51
が設けられている。シール部材51は、その先端部(内
周部)が内輪14に接触しない非接触式のもの(シール
ド等)でもよいし、接触式のものでもよい。
【0027】各転がり軸受12の、軸方向外側に、外輪
間座20と、内輪間座21とが設けられており、これら
外輪間座20及び内輪間座21によって、グリース排出
用空間22が形成されている。各転がり軸受12の外輪
13に設けられたグリース補給孔13aは、外輪内径面
の外輪軌道から反カウンタボア側にずれた箇所に開口し
ている。すなわち、外輪軌道からシール部材51側にず
れた箇所に開口している。ここでは、グリース補給孔1
3aが、保持器16の案内面に向けて開口している。
【0028】本実施形態の軸受装置40によれば、軸受
空間に新しいグリースが補給されると、既に軸受空間内
に封入されていた古いグリースが、グリース排出用空間
22へ多く排出される。シール部材51が、一方の転が
り軸受12の軸受空間から他方の転がり軸受の軸受空間
へ古いグリースが突入しようとするのを抑制する。グリ
ース補給孔13aから補給されたグリースは、外輪軌道
面、転動面及び内輪軌道面を潤滑し、その後、グリース
排出用空間22へ移動する。
【0029】図5に本発明第5実施形態を示す。第5実
施形態の軸受装置60は、ハウジング11に吸引路11
bが設けられている。他の構成は、ここでは第3実施形
態とほぼ同様にされているが、第1実施形態、第2実施
形態あるいは第4実施形態と同様にされてもよい。すな
わち、上記した実施形態のいずれにも、このような吸引
路11bを適用できる。吸引路11bは、ハウジング1
1の下方で、それぞれの広いグリース排出用空間22に
連通している。この吸引路11bを通じて、グリース排
出用空間22内の古いグリースが、図示しない吸引手段
により定期的に吸引される。
【0030】なお、本発明は、前述した実施形態に限定
されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能であ
る。例えば、アンギュラ玉軸受に代えて円筒ころ軸受等
の転がり軸受が用いられてもよい。また、外輪13に設
けられたグリース補給孔13aを介してグリースを補給
する代わりに、軸受の側方から軸受空間へ直接グリース
を補給してもよいし、内輪側のグリース溜まり等からグ
リースを補給してもよい。すなわち、グリースの補給方
法に関しては問わない。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定したグリース補給を行って良好なグリース潤滑状態
を保つことができ、ひいては軸受の長寿命化を図ること
ができる軸受装置及びスピンドル装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す断面図である。
【図2】本発明の第2実施形態を示す断面図である。
【図3】本発明の第3実施形態を示す断面図である。
【図4】本発明の第4実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明の第5実施形態を示す断面図である。
【図6】グリースの挙動を調べるために使用した装置の
断面図である。
【符号の説明】
10,30,40,50,60 軸受装置 11 ハウジング 11b 吸引路 12 転がり軸受 13 外輪(軌道輪) 14 内輪(軌道輪) 17,20,31,37,47 外輪間座(間座) 19,22,39,49 グリース排出用空間 51 シール部材 70 グリース補給装置

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グリース潤滑されている一対の転がり軸
    受と、前記転がり軸受に外嵌されたハウジングと、前記
    転がり軸受の軸受空間にグリースを補給するためのグリ
    ース補給機構とを備えた軸受装置であって、 一対の前記転がり軸受のそれぞれの軸受空間の、他方の
    転がり軸受に対向する側とは反対側にグリース排出用空
    間が設けられ、グリース補給時にそれぞれの軸受空間か
    ら他方の転がり軸受の軸受空間に向けてグリースが移動
    するのを抑制する抑制手段が設けられていることを特徴
    とする軸受装置。
  2. 【請求項2】 グリース潤滑されている転がり軸受と、
    前記転がり軸受に外嵌されたハウジングと、前記転がり
    軸受の軸受空間にグリースを補給するためのグリース補
    給機構とを備えた軸受装置であって、 前記ハウジング内における前記転がり軸受の軸受空間の
    軸方向両側にグリース排出用空間が設けられていること
    を特徴とする軸受装置。
  3. 【請求項3】 前記転がり軸受の軌道輪に当接する間座
    を更に備え、該間座に前記グリース排出用空間の少なく
    とも一部が設けられている請求項2に記載の軸受装置。
  4. 【請求項4】 前記軸受空間の軸方向両側に設けられた
    グリース排出用空間のうち、一方の空間を他方の空間よ
    り狭くし、一方の狭い空間より他方の広い空間へグリー
    スが多く排出されるようにした請求項2又は3に記載の
    軸受装置。
  5. 【請求項5】 前記軸受空間の軸方向一方側にシール部
    材が設けられ、前記シール部材が設けられた側とは反対
    側のグリース排出用空間へグリースが多く排出されるよ
    うにした請求項1に記載の軸受装置。
  6. 【請求項6】 前記グリース排出用空間に連通する吸引
    路を備え、該吸引路を介して前記グリース排出用空間か
    らグリースが吸引される請求項1〜5のいずれかに記載
    の軸受装置。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の軸受装
    置によって工作機械主軸用スピンドルを支持したスピン
    ドル装置。
  8. 【請求項8】 請求項1〜6のいずれかに記載の軸受装
    置によってACサーボモータ用スピンドルを支持したス
    ピンドル装置。
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