JP2005106245A - 潤滑機構付き軸受およびそれを用いた工作機械用スピンドル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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を達成できる潤滑機構付き軸受を提供する。
【解決手段】 外輪２にグリース溜め部９を有するグリース溜め形成部品６を取付ける。内輪２の回転によって軸受の外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構７を設ける。ポンピング機構７は、内輪２に設けられた段差部１１と、外輪２に取付けられて段差部１１に隙間ｄ１を介して対向する隙間形成部６ｂａとでなる。グリース溜め部９と軌道面間にグリース流れを制限する吐出量調整部品８を設ける。吐出量調整部品８の外径部にグリース通過窓１３を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、工作機械主軸用等のグリース潤滑とされる潤滑機構付き軸受、およびそれを用いた工作機械用スピンドル装置に関する。

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。最近の工作機械は、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化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で必要であることと、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化させる問題もある。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化が注目され始め、要望も多くなってきている。

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。特に、ｄｎ値が１００万（軸受内径mm×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。

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グ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。
特開平１１−１０８０６８号公報 特開２０００−１１３９９８号公報

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１５０万）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。

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を達成できる潤滑機構付き軸受を提供するものである。
この発明の他の目的は、軸受の高速化、長寿命化、メンテナンスフリーが得られる工作機械用スピンドル装置を提供することである。

この発明の潤滑機構付き軸受は、内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受であって、上記外輪に接して設けられて上記軌道面間の空間に軸方向に対向するグリース溜め部を形成したグリース溜め形成部品と、上記グリース溜め部から内輪の軌道面に流れ込み外輪の軌道面から上記グリース溜め部に戻るグリースまたはその基油の流れであるグリース流れを内輪の回転によって生じさせるグリース流れ発生手段とを備えることを特徴とする。
この構成によると、グリース溜め部に封入されたグリースまたはその基油が、内輪の回転によるグリース流れ発生手段の作用で、グリース溜め部から内輪の軌道面に流れ込み、外輪の軌道面から上記グリース溜め部に戻る。このように、グリースを軸受内で循環させて給脂するため、次の各効果が期待できる。
(1) メンテナンスフリーで使用可能。
(2) 回転数に対応した給脂が可能であり、高速化が図れる。
(3) 一度使用したグリースまたはその基油を再使用するため、長寿命化が図れる。
(4) グリース潤滑でエアオイル潤滑の回転領域まで高速化が図れ、エアオイル潤滑に比べてコストの低減、騒音低減、省エネ、環境汚染防止の各効果が期待できる。

この発明において、上記グリース流れ発生手段が、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構であっても良い。
内輪の回転により空気流を生じさせるポンピング機構を設けると、この空気流と共にグリースを軸受内に送り込む作用が生じる。このようなポンピング機構は、内輪の回転を利用するものであるため、簡素な構成で得られる。

上記ポンピング機構を設ける場合に、上記軌道面間の空間と上記グリース溜め部との間に、内輪の外径面に対向する内径面と内輪との間の隙間によってグリース流れを制限する吐出量調整部品を設け、この吐出量調整部品の外径部にグリース通過窓を設けても良い。 この吐出量調整部品を設けると、その内径面と内輪との隙間間隔、および隙間長さ等を適宜設計することで、ポンピング機構による空気流れ発生量を調整することができる。吐出量調整部品の外径部のグリース通過窓は、外輪の軌道面からグリース溜め部に戻るグリースの流路となる。

上記ポンピング機構は、例えば、内輪またはこの内輪に隣接する環状部品の外径面に設けられて軸受内部側が大径となる段差部と、外輪に取付けられた部品に設けられて上記段差部に隙間を介して対向する隙間形成部とで構成しても良い。
このような段差部を設け、この段差部に沿った隙間を形成すると、隙間内の径方向位置による速度差を利用し、遠心力の作用でポンピング作用を生じさせることができる。このように段差部と隙間形成部を設けるだけの簡素な構成でポンピング機構を設けることができる。

上記隙間形成部は、グリース溜め形成部品の内径部であっても良い。グリース溜め形成部品に隙間形成部を設けると、一部品でグリース溜め部と隙間形成部とが得られるため、より一層簡素な構成となり、また部品点数が少なくて済み、コンパクトな構成となる。

この発明において、吐出量調整部品を設ける場合に、内輪の軌道面に続いて、転動体の直下で段差面を設け、内輪の上記段差面よりも上記グリース溜部側の外径面部分を軌道面よりも小径とし、上記吐出量調整部品の内周部の端面と上記段差面との間にグリース流れ隙間を形成しても良い。
転動体直下で内輪に段差を設け、吐出量調整部品の端面を近づけてグリース流れ隙間を形成すると、ポンピング機構で送られるグリースまたはその基油が、上記グリース流れ隙間から内輪の軌道面に案内される。そのため、ポンピング作用で送られるグリースまたはその基油が、潤滑不要箇所に逃げずに、軌道面に効率良く給脂される。

また、吐出量調整部品を設ける場合に、内輪の外径面に上記吐出量調整部品の直下で幅面側が小径となる段差部を形成しても良い。
このように段差部を設けて内輪外径面の幅面側を小径とすることで、グリース溜め部の周辺空間が広がり、グリース封入量を増やすことができる。そのため、より一層の長寿命化が図れる。段差部は吐出量調整部品の直下に設けるため、段差があってもポンピング作用によるグリース流れが妨げられない。

吐出量調整部品を設ける場合に、吐出量調整部品の直下で内輪の外径面に軌道面側が大径となるテーパ面部を設け、上記吐出量調整部品の内径面に上記内輪のテーパ面部に隙間を介して対面するテーパ面部を設けても良い。
このように内輪と吐出量調整部品との間に対面するテーパ面を設けてテーパ状の隙間を形成することで、この隙間でポンピング作用が生じ、より一層容易にグリースが軌道面に流れる。

この発明において、上記グリース溜め形成部品が外輪の内径面に嵌合する部品であっても良い。この構成の場合、グリース溜め形成部品が転がり軸受内に組み込まれるため、軸受の組み込みや運搬等の取扱性に優れる。グリース溜め形成部品の組み込みのために、軸受外輪の幅を広くすると、熱伝導が良くなり、軸受の放熱性も向上する。

この発明において、上記グリース溜め形成部品が外輪の幅面に隣接する部品であっても良い。グリース溜め部を外輪に隣接して設けるようにすると、外輪は通常の軸受と同じ幅のものとでき、生産性に優れる。

この発明において、上記転がり軸受は、アンギュラ玉軸受や、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受などのいずれであっても良い。上記転がり軸受がアンギュラ玉軸受であって、上記グリース溜め形成部品が軸受背面側に設けられたものである場合は、アンギュラ玉軸受の外輪内径部でのグリースまたはその基油の移動特性のため、使用された軌道面のグリースが、グリース溜め部に良好に回収される。

この発明において、グリース溜め部を設ける場合に、上記転がり軸受が円筒ころ軸受であって、上記吐出量調整部品の端部が、転動体を保持する保持器の内径側に位置するものとしても良い。
円筒ころ軸受では、転動体直下に段差を設けてグリースを導くことができないが、保持器の内径側まで延びるように吐出量調整部品を設けることで、吐出量調整部品の案内によって、グリースが不要部分に逃げることなく、効率良く軌道面に給脂される。

この発明の工作機械用スピンドル装置は、主軸をハウジング内に複数の転がり軸受で回転自在に支持したスピンドル装置において、これら転がり軸受の一部または全部を、この発明における上記いずれかの構成の潤滑機構付き軸受としたものである。
工作機械は、上記のように高速化、長寿命化、およびメンテナンスフリー化が強く要望されるため、この発明の潤滑機構付き軸受による各効果が有効に発揮される。

この発明の工作機械用スピンドル装置おいて、潤滑機構付き軸受のグリース流れ発生手段が、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構である場合に、主軸とハウジング間の空間における潤滑機構付き軸受の両側の空間部分を連通させる連通路を設けても良い。
軸受の両側の空間に気圧差があると、ポンピング機構によるポンピング作用の障害となるが、上記連通孔を設けることで、気圧差が解消できる。

この発明の潤滑機構付き軸受は、外輪に接して設けられて上記軌道面間の空間に軸方向に対向するグリース溜め部を形成したグリース溜め形成部品と、上記グリース溜め部から内輪の軌道面に流れ込み外輪の軌道面から上記グリース溜め部に戻るグリースまたはその基油の流れであるグリース流れを内輪の回転によって生じさせるグリース流れ発生手段とを備えるため、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を達成することができる。
この発明の工作機械用スピンドル装置は、軸受の高速化、長寿命化、メンテナンスフリーが得られ、その結果、加工性能、加工品質の向上が得られる。また、グリース潤滑であるため、低コスト、低騒音、省エネ、省資源、環境面からも優れたものとなる。

この発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。図１において、この潤滑機構付き軸受は、内輪１、外輪２、および内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在した複数の転動体３を有する転がり軸受であって、グリース溜め形成部品６と、グリース流れ発生手段となるポンピング機構７と、吐出量調整部品８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。この実施形態の潤滑機構付き軸受となる転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、シール５は正面側の端部に設けられ、グリース溜め形成部品６およびポンピング機構７は背面側に設けられている。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。

グリース溜め形成部品６は、内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間の空間に軸方向に対向するグリース溜め部９を形成したリング状の部品であり、外輪２に接して設けられる。この例では、外輪２の軌道面２ａの中心からシール５を設けた幅面までの長さよりも、他端の幅面までの長さを長くし、この長くした部分の外輪内径面部分に、グリース溜め形成部品６を嵌合している。この場合に、内外輪１，２は、同一幅寸法であり、規格寸法よりも幅寸法を片方へ大きくしており、その外輪２の幅寸法を増加した部分の内径面に、上記のようにグリース溜め形成部品６を嵌合させている。また、外輪２の幅寸法を増加した部分の内径面に、グリース溜め形成部品６と隣接して吐出量調整部品８を嵌合させており、グリース溜め形成部品６と吐出量調整部品８とでグリース溜め部９を仕切られた状態の空間に形成している。

吐出量調整部品８は、内輪１の外径面１ｂに対向する内径面８ｂを有し、この内径面８ｂと内輪１の外径面１ｂとの間の隙間ｄ２によってグリース流れを制限するリング状の部品である。吐出量調整部品８は、外輪２の内径面２ｂに形成された係合用段差部２ｃに係合させ、グリース溜め形成部品６と吐出量調整部品８とを重ねた状態で、外輪２の内径面の止め環溝に係合する止め環１０により軸方向に固定してある。このようにして吐出量調整部品８を軌道面１ａ，２ａ間の空間とグリース溜め部９との間に介在させてある。グリース溜め形成部品６と吐出量調整部品８との隣接部には、その外径面と外輪内径面との間にＯリング等の密封部品１２を設け、グリース漏れを防止している。

ポンピング機構７は、グリース溜め部９から内輪１の軌道面１ａに流れ込み外輪２の軌道面２ａからグリース溜め部９に戻るグリースまたはその基油の流れであるグリース流れ（矢印ｂ）を内輪１の回転によって生じさせるグリース流れ発生手段となるものである。このポンピング機構７は、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流ａを生じさせることで、上記グリース流れｂを発生させるものである。
ポンピング機構７は、内輪１の外径面の端部に設けられて軸受内部側が大径となる段差部１１と、この段差部１１に隙間ｄ１を介して対向する隙間形成部６ｂａとでなる。隙間形成部６ｂａは、グリース溜め形成部品６の内径部からなる。
このポンピング機構７は、そのポンピング作用により、軸受のシール手段としても機能する。

グリース溜め形成部品６は、外周筒部６ａと、この外周筒部６ａの外側端から内径側に延びるフランジ部６ｂと、フランジ部６ｂの内面の径方向中間部から軸受内側へ延びる仕切り筒部６ｃとを有し、フランジ部６ｂの内径端が上記隙間成形部６ｂａとなる。

内輪１は、軌道面１ａに続いて、転動体３の直下で段差面１ｃが設けてあり、内輪１の上記段差面１ｃよりもグリース溜部９側の外径面１ｂの部分は軌道面１ａよりも小径とされている。この段差面ｂと上記吐出量調整部品８の内周部８ａの端面との間にグリース流れ隙間ｄ３が形成されている。吐出量調整部品８の内周部８ａは、軸受内側へ筒状に延びていて、保持器４の直下へ延び、さらに転動体３の直下まで延びている。その最内周の端面が上記段差面１ｃに対向する。吐出量調整部品８の内径面８ｂは円筒面とされている。

上記構成の作用を説明する。軸受組立時に、グリース溜め部９には満杯となるようにグリースを封入しておく。使用時に、内輪１の回転により、内輪外径面に付着していたグリースは、遠心力により剥がれ、グリース溜め部９内のグリースと内輪外径面１ｂとの間に空間が生じる。その空間にポンピング機構７のポンピング作用で、軸受内部に向かって空気の流れが生じると共に、グリースまたはその基油が、空気流れに押されて軸受内部に移動する力が生じることになる。
ポンピング機構７は、内輪１の端部に設けられた段差部１１と、外輪２に設けられた隙間形成部６ｂａとで構成され、段差部１１に沿った隙間ｄ１を構成しているため、内輪１の回転によって生じる隙間ｄ１内の径方向位置による速度差により、遠心力の作用でポンピング作用を生じさせる。すなわち、軸受外部から軸受内に空気を吸い込む力が発生することになる。

上記空気流れで軸受内方へ押されたグリースまたはその基油は、吐出量調整部品８と内輪外径面とで形成された隙間ｄ２内に流入する。ここでの隙間量と隙間構成長さは、軸受内部に給油するグリースまたはその基油の量を調整する機能をもつもので、必要給油量に応じて調整する。この調整は設計段階で行う。量調整されたグリースまたはその基油は、吐出量調整部品８の転動体直下に位置させた端面部より、内輪１の軌道面１ａおよび転動体３に向けて給油され、軸受潤滑油として供されることになる。

潤滑に供されたグリースまたはその基油は、接触角を持って転がる転動体３により、大半は背面側に移動し、その背面部とグリース溜め部９との間に介在する吐出量調整部品８のグリース通過窓１３からグリース溜め部９に回収される。
すなわち、軸受内のグリースまたはその基油は、グリース溜め部９→吐出量調整部品８の内径面→吐出量調整部品８の端面→内輪軌道面１ａ→転動体３の表面への付着（潤滑に寄与）→外輪軌道面２ａ→グリース溜め部９となる経路で循環給油される。

なお、内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に供給されて潤滑に供されたグリースまたはその基油は、アンギュラ玉軸受のように転動体３が接触角を持って転がる場合に、その背面側への移動の作用が生じ易いが、接触角を持っていなくても、シール５で軸受空間が密閉されていると、軌道面１ａ，２ａ間の空間よりも奥側へは移動し難く、ポンピング機構７により内径側からグリース供給されることで、そのグリース供給により余裕空間が生じたグリース溜め部９側へ戻る作用が生じる。

この構成の潤滑機構付き軸受によると、このようにグリースを軸受内で循環させて給脂するため、次の各効果が期待できる。
(1) メンテナンスフリーで使用可能。
(2) 回転数に対応した給脂が可能であり、高速化が図れる。
(3) 一度使用したグリースまたはその基油を再使用するため、長寿命化が図れる。
(4) グリース潤滑でエアオイル潤滑の回転領域まで高速化が図れ、エアオイル潤滑に比べてコストの低減、騒音低減、省エネ、環境汚染防止の各効果が期待できる。

この実施形態では、グリース流れ発生手段として、内輪１の回転により軸受外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構７を用いるため、簡素な構成でグリース流れｂを生じさせることができる。特に、このポンピング機構７は、内輪７に設けた段差部１１と、外輪に取付けられた隙間形成部６ｂａとでなるため、より一層簡素な構成となる。隙間形成部６ｂａは、グリース溜め形成部品６の内径部からなるため、一部品でグリース溜め部９と隙間形成部６ｂａとが得られて、部品点数が少なくて済み、コンパクトな構成となる。

ポンピング力は、段差部１１の高さや隙間ｄ１の隙間量を調整することで、調整可能である。また、吐出量調整部品８を設けたため、その内径面と内輪外径面との隙間量、および隙間長さ等を適宜設計することで、ポンピング機構による空気流れ発生量を調整することができる。
このポンピング作用による送り出すグリースまたはその基油は、内輪１の転動体直下に段面１ｃが設けられ、吐出量調整部品８の端面を近づけてグリース流れ隙間ｄ３を形成しているため、この隙間ｄ３から内輪軌道面１ａに案内される。そのため、ポンピング作用で送られるグリースが、潤滑不要箇所に逃げずに、軌道面１ａに効率良く給脂される。

さらに、この実施形態では、内外輪１，２の幅寸法を同一としているため、平面差管理が行い易く、またこれら内外輪１，２の幅寸法を規格寸法よりも大きくしているため、軸受からの放熱面積増大による運転中の温度上昇の低減効果が得られる。

図２は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、内輪１の外径面に吐出量調整部品８の直下で、内輪幅面側が小径となる空間拡大用の段差部１５を形成したものである。この段差部１５の形成により、段差部１５よりも端部側の内輪肉厚が薄くなるため、ポンピング機構７の段差部１１は、内輪１の外径面に設けた環状突条１６によって形成している。換言すれば、空間拡大用の段差部１５と環状突条１６との間の内径外径面部分が環状溝となっている。
このように空間拡大用の段差部１５を設けて内輪外径面１ｂの端部側を小径とすることで、グリース溜め部９の周辺空間が広がり、グリース封入量を増やすことができる。そのため、より一層の長寿命化が図れる。段差部１５は吐出量調整部品８の直下に設けるため、段差があってもポンピング機構７によるグリース流れが妨げられない。また、ポンピング機構７は環状突条１６によって段差部１１を形成しているが、第１の実施形態の場合と同様にポンピング作用が得られる。この実施形態におけるその他の構成，効果は、第１の実施形態と同じである。

図３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図中の囲み線Ｂ内に示すように、内輪１の外径面に軌道面１ａ側が大径となるテーパ面部１ｂａを設け、吐出量調整部品８の内径面８ｂに、内輪１のテーパ面部１ｂａに隙間を介して対面するテーパ面部８ｂａを設けたものである。テーパ面１ｂａ，８ｂａのテーパ角度αは１０〜１５°の範囲が好ましい。ポンピング機構７の段差部１１は、図２の実施形態と同様に、内輪１の外径面に設けた環状突条１６によって形成している。
この構成の場合、内輪１と吐出量調整部品８のテーパ面１ｂａ，８ｂａ間の隙間で、内輪１の回転によるポンピング作用が生じる。そのため、より一層容易にグリースが内輪軌道面１ａに送られる。この実施形態におけるその他の構成，効果は、第１の実施形態と同じである。

なお、上記各実施形態では、いずれもグリース溜め形成部品６を外輪２の内径面に嵌合させたが、図４に示すように、グリース溜め形成部品６を外輪２の幅面に隣接する部品としても良い。その場合に、グリース溜め形成部品６の外径は外輪２と同じとし、外輪２を嵌合させるハウジング（図示せず）の内径面にグリース溜め形成部品６を嵌合させる。グリース溜め形成部品６には外輪２の内径面と同径の嵌合凹部１７を外輪側の側面に形成し、吐出量調整部品８を外輪２とグリース溜め形成部品６の嵌合凹部１７とに渡って嵌合させている。内輪１は、外輪２と同じ幅とし、内輪１に隣接する環状部品１８の外径面に、ポンピング機構７を構成する上記段差部１１を形成している。
このようにグリース溜め形成部品６を外輪２の幅面に隣接する部品とした場合、外輪２は通常の規格寸法幅のものとでき、量産性に優れる。この実施形態におけるその他の構成，効果は、図１に示す第１の実施形態と同じである。

図５は、図２に示す実施形態の潤滑機構付き軸受において、図４の例と同様に、グリース溜め形成部品６を外輪２の幅面に隣接する部品とし、かつ内輪１に隣接してポンピング機構７の段差部１１を有する環状部品１８を設けたものである
図６は、図３に示す実施形態の潤滑機構付き軸受において、図４の例と同様に、グリース溜め形成部品６を外輪２の幅面に隣接する部品とし、かつ内輪１に隣接してポンピング機構７の段差部１１を有する環状部品１８を設けたものである

また、図４〜図５の各実施形態は、いずれも内輪１と外輪２を同幅のものとしたが、例えば図７に示すように、外輪２を内輪１よりも幅広とし、その広げた外輪内径面にグリース溜め形成部品６を嵌合させ、内輪１の幅面に隣接して、段差部１１を有する環状部品１８を設けて良い。
これとは逆に、図８に示すように、内輪１を外輪２よりも幅広とし、外輪２の幅面に隣接してグリース溜め形成部品６を嵌合させ、内輪１に段差部１１を設けてても良い。
図７，図８は、図１に示す実施形態において、内輪１または外輪２の幅を異ならせたものであるが、図２または図３に示す各実施形態においても、図７，図８の例と同様に、内輪１と外輪２の幅を異ならせ、グリース溜め形成部品６および隣接環状部品１８のいずれか一方を幅面に隣接させる構成としても良い。

また、上記の各実施形態は、いずれもアンギュラ玉軸受に適用した例であるが、この発明の潤滑機構付き軸受は、図９〜図１１に示すように、円筒ころ軸受に適用することもできる。
これら図９〜図１１の各例は、それぞれ図４〜図６に示す各例において、内外輪１，２と転動体３とでなる転がり軸受の部分を、円筒ころ軸受に置き換えたものである。ただし吐出量調整部品８は、外輪２に嵌合させずに、グリース溜め形成部品６に設けられた嵌合凹部１７に嵌合させて取付けている。吐出量調整部品８の内周部８ａは、軸受側の端部が保持器４の内径側に位置するように幅方向に延びたものとしてある。グリース溜め形成部品６は、図１１の例のように、複数の部品６Ａ，６Ｂの組み合わせによって形成しても良い。上記各実施形態においても、グリース溜め形成部品６をこのように複数部品で構成しても良い。これら図９〜図１１の各例におけるその他の構成は、それぞれ図４〜図６に示す各例と同じである。

このように円筒ころ軸受に適用した場合も、グリース溜め部６に封入されたグリースまたはその基油が、内輪１の回転によるポンピング機構７の作用で、グリース溜め部９から内輪軌道面１ａに流れ込み、外輪軌道面２ａからグリース溜め部９に戻るというグリース循環の作用、およびその各効果が期待できる。

図９〜図１１の各例は、いずれもグリース溜め形成部品６を外輪２に隣接するものとしたが、これら円筒ころ軸受の場合も、図１〜図３の実施形態と同様に、外輪２の幅広げてグリース溜め形成部品６を外輪２の内径面に嵌合させても良い。

また、上記各実施形態は、グリース流れ発生手段をポンピング機構７からなるものとしたが、グリース流れ発生手段は、これに限らず、グリース溜め部９から内輪軌道面１ａに流れ込み外輪２の軌道面２ａからグリース溜め部９に戻るグリース流れを内輪１の回転によって生じさせることのできるものであれば良い。

図１２は、この発明の一実施形態にかかる工作機械用スピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置は、主軸２１をハウジング２２内に複数の転がり軸受２３，２４で回転自在に支持したものであって、一部または全部の転がり軸受２３，２４を、この発明の潤滑機構付き軸受、例えば図１〜図１１のいずれかに示す潤滑機構付き軸受としたものである。図示の例では、２個の転がり軸受２３，２４で主軸２１の両端を支持し、これらの転がり軸受２３，２４に図１の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受を用いている。また、これら２個の転がり軸受２３，２４は、アンギュラ玉軸受であり、背面組み合わせとしてある。

各潤滑機構付き軸受である転がり軸受２３，２４の両側における主軸２１とハウジング２２間の空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、ハウジング２２に設け孔からなる連通路２５によって連通させてある。

各転がり軸受２３，２４の内輪１は、内輪位置決め間座２６、内輪間座２７、および内輪固定間座２８により位置決めされて、内輪固定ナット２９により締め付け固定されている。外輪２は、外輪間座３０と、外輪押え蓋３１，３２により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、冷却のための油通路３３が設けられている。
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、モータ等の駆動源に回転伝達機構（図示せず）を介して連結される。モータは、ハウジング２２に内蔵しても良い。このスピンドル装置は、例えばマシニングセンタ、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。

この構成の工作機械用スピンドル装置によると、この発明の潤滑機構付き軸受における高速化、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。また、潤滑機構付き軸受となる各転がり軸受２３，２４の両側の空間に気圧差があると、ポンピング機構７によるポンピング作用の障害となるが、上記連通孔２５を設けることで、気圧差が解消できて一定の気圧が保たれ、良好なポンピング作用が維持される。

なお、図１２の実施形態では、主軸２１を支持する転がり軸受２３，２４をアンギュラ玉軸受としたが、例えば主軸２１の前端側を一対のアンギュラ玉軸受で支持し、後端側を円筒ころ軸受で支持するようにしても良い。その場合に、各軸受にこの発明の潤滑機構付き軸受を用いても良い。

この発明の第１の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明の他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる潤滑機構付き軸受の部分断面図である。 この発明の実施形態にかかる工作機械用スピンドル装置の断面図である。

符号の説明

１…内輪
１ｂａ…テーパ面部
１ｃ…段差面
２…外輪
１ａ，２ａ…軌道面
３…転動体
４…保持器
５…シール
６…グリース溜め形成部品
６ｂａ…隙間形成部
７…ポンピング機構
８…吐出量調整部品
８ｂａ…テーパ面部
９…グリース溜め部
１１…段差部
１３…グリース通過窓
１５…段差部
ｄ１〜ｄ３…隙間

Claims (14)

1. 内輪、外輪、およびこれら内外輪の軌道面間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受であって、上記外輪に接して設けられて上記軌道面間の空間に軸方向に対向するグリース溜め部を形成したグリース溜め形成部品と、上記グリース溜め部から内輪の軌道面に流れ込み外輪の軌道面から上記グリース溜め部に戻るグリースまたはその基油の流れであるグリース流れを内輪の回転によって生じさせるグリース流れ発生手段とを備えることを特徴とする潤滑機構付き軸受。
2. 請求項１において、グリース流れ発生手段が、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構である潤滑機構付き軸受。
3. 請求項２において、上記軌道面間の空間と上記グリース溜め部との間に、内輪の外径面に対向する内径面と内輪との間の隙間によってグリース流れを制限する吐出量調整部品を設け、この吐出量調整部品の外径部にグリース通過窓を設けた潤滑機構付き軸受。
4. 請求項２または請求項３において、上記ポンピング機構は、内輪またはこの内輪に隣接する環状部品の外径面に設けられて軸受内部側が大径となる段差部と、外輪に取付けられた部品に設けられて上記段差部に隙間を介して対向する隙間形成部とでなる潤滑機構付き軸受。
5. 請求項４において、上記隙間形成部が上記グリース溜め形成部品の内径部である潤滑機構付き軸受。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれかにおいて、内輪の軌道面に続いて、転動体の直下で段差面を設け、内輪の上記段差面よりも上記グリース溜部側の外径面部分を軌道面よりも小径とし、上記吐出量調整部品の内周部の端面と上記段差面との間にグリース流れ隙間を形成した潤滑機構付き軸受。
7. 請求項３ないし請求項５のいずれかにおいて、内輪の外径面に上記吐出量調整部品の直下で内輪幅面側が小径となる段差部を形成した潤滑機構付き軸受。
8. 請求項３ないし請求項５のいずれかにおいて、上記吐出量調整部品の直下で内輪の外径面に軌道面側が大径となるテーパ面部を設け、上記吐出量調整部品の内径面に上記内輪のテーパ面部に隙間を介して対面するテーパ面部を設けた潤滑機構付き軸受。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、上記グリース溜め形成部品が外輪の内径面に嵌合する部品である潤滑機構付き軸受。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、上記グリース溜め形成部品が外輪の幅面に隣接する部品である潤滑機構付き軸受。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかにおいて、上記転がり軸受がアンギュラ玉軸受であって、上記グリース溜め形成部品を軸受背面側に設けた潤滑機構付き軸受。
12. 請求項３ないし請求項１０のいずれかにおいて、上記転がり軸受が円筒ころ軸受であって、上記吐出量調整部品の内周部の端部が、転動体を保持する保持器の内径側に位置する潤滑機構付き軸受。
13. 主軸をハウジング内に複数の転がり軸受で回転自在に支持した工作機械用スピンドル装置において、これら転がり軸受の一部または全部を、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の潤滑機構付き軸受とした工作機械用スピンドル装置。
14. 請求項１３において、潤滑機構付き軸受のグリース流れ発生手段が、転がり軸受の外部から内部に向けて空気流を生じさせるポンピング機構であり、主軸とハウジング間の空間における潤滑機構付き軸受の両側の空間部分を連通させる連通路を設けた工作機械用スピンドル装置。

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