JP2009204139A - Rolling bearing and main shaft device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
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構付きの転がり軸受、およびそれを用いた主軸装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing with a lubrication mechanism used as grease lubrication for a machine tool main shaft and the like, and a main spindle device using the same.
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化させる問題もある。これらの問題を回避するために、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。 As a lubrication method for machine tool spindle bearings, grease lubrication that can be used maintenance-free, air-oil lubrication in which lubricating oil is mixed with carrier air and oil is injected into the bearing from the nozzle, jet that injects lubricating oil directly into the bearing There are methods such as lubrication. In recent machine tools, in order to increase machining efficiency, there is a tendency for higher speed, and lubrication of main shaft bearings is also relatively inexpensive and air-oil lubrication that can be speeded up easily is often used. However, this air oil lubrication method has a problem from the viewpoint of cost, noise, energy saving, and resource saving because it requires an air oil supply device as ancillary equipment and requires a large amount of air. There is also a problem of deteriorating the environment due to the scattering of oil. In order to avoid these problems, recently, speeding up by grease lubrication has begun to attract attention, and requests are increasing.
このような試みの一つに、例えば特許文献1が挙げられる。特許文献1に記載の転がり軸受は、図7に示すように、内部にグリース溜まり9を形成したグリース溜まり形成部品6を固定側軌道輪2(例えば外輪)に接して設けると共に、このグリース溜まり形成部品6から固定側軌道輪2の軌道面2aの付近まで延びて、固定側軌道輪2との間に隙間15を形成する隙間形成片7を設け、前記グリース溜まり9と固定側軌道輪2の軌道面2aとの間を前記隙間15を介して連通させたものである。
One such attempt is, for example,
上記転がり軸受によると、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隙間15に移動する。軸受を運転すると、隙間15に貯油されていた基油は、運転で生じる固定側軌道輪2の温度変化と、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、固定側軌道輪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。
特許文献1に記載のものは、前記隙間15の隙間量δの寸法を例えばδ=50〜100μmに設定することで、固定側軌道輪2の軌道面2aに適量の潤滑油を供給するようにしている。しかし、隙間15の隙間量δは微小であり、設定上の許容範囲も狭いため、その調整が難しい。隙間量δが小さすぎると、軌道面2aへの潤滑油の供給が不十分となる。また、隙間量δが大きすぎると、初期に軸受に封入されたグリースに、運転時に隙間15から吐出される潤滑油が加わることで、軸受空間の潤滑油が過剰となり、運転中の攪拌抵抗が大きくなる。
In the apparatus described in
この発明の目的は、軸受内に封入したグリースと軸受に設けたグリース溜まりに封入したグリースと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、かつ効果的な潤滑ができる転がり軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、上記転がり軸受を主軸装置に用いた場合に、その主軸装置に合わせて転がり軸受の隙間から吐出される潤滑油を適正に調整することである。
An object of the present invention is to provide a rolling bearing capable of achieving high speed, long life, maintenance-free, and effective lubrication by using grease sealed in the bearing and grease sealed in a grease reservoir provided in the bearing. Is to provide.
Another object of the present invention is to appropriately adjust the lubricating oil discharged from the clearance of the rolling bearing in accordance with the main spindle device when the rolling bearing is used in the main spindle device.
この発明にかかる転がり軸受は、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を有する転がり軸受において、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、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端面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との間に流路を形成する環状の隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記隙間形成片の先端面に、この先端面と前記段差面との間の前記隙間の円周方向の一部を塞ぐ円弧状片を設けたことを特徴とする。
この発明において、前記円弧状片を、前記隙間形成片の先端面の円周方向複数箇所に設けて、前記隙間の隣合う円弧状片間に位置して前記円弧状片によって塞がれていない箇所である潤滑油吐出部を円周方向の複数箇所に形成してもよい。
また、前記隙間形成片の先端面のうち、円弧状片が設けられている円周方向範囲の方が、円弧状片が設けられていない円周方向範囲よりも広くしてもよい。
The rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the raceways of the inner and outer rings. An annular gap forming piece that is provided with a step surface that follows the raceway surface in a direction away from the rolling element, and whose tip surface faces the step surface via a gap and forms a flow path between the peripheral wall and the fixed-side raceway. A grease reservoir that communicates with the flow path, and an arcuate piece that closes a portion of the gap between the tip surface and the stepped surface in the circumferential direction is provided on the tip surface of the gap forming piece. It is characterized by that.
In the present invention, the arc-shaped pieces are provided at a plurality of locations in the circumferential direction on the distal end surface of the gap forming piece, and are positioned between adjacent arc-shaped pieces of the gap and are not blocked by the arc-shaped pieces. You may form the lubricating oil discharge part which is a location in multiple places of the circumference direction.
Moreover, you may make the direction of the circumferential direction in which the arc-shaped piece is provided among the front end surfaces of the said gap formation piece wider than the circumferential range in which the arc-shaped piece is not provided.
この構成の転がり軸受装置は、グリース溜まりおよび流路にグリースを充填して使用される。軸受空間には初期潤滑用としてグリースを封入しておく。これにより、軸受の停止時には、グリース中の増稠剤および隙間の毛細管現象により、グリース中の基油が流路から隙間へ移動し、この毛細管現象と油の表面張力とが相まって隙間に基油が油状で保持される。軸受を回転すると、隙間に貯油されていた基油は、運転で生じる固定側軌道輪の温度変化と、転動体の公転・自転で生じる空気流とにより隙間から吐出されて、固定側軌道輪の軌道面に付着しながら移動して転動体接触部に連続的に供給される。よって、軸受内に封入したグリースと軸受に設けたグリース溜まりに封入したグリースと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。 The rolling bearing device having this configuration is used by filling the grease reservoir and the flow path with grease. Grease is sealed in the bearing space for initial lubrication. As a result, when the bearing is stopped, the base oil in the grease moves from the flow path to the gap due to the thickener in the grease and the capillary phenomenon of the gap, and this capillary phenomenon and the surface tension of the oil combine to cause the base oil in the gap. Is retained oily. When the bearing is rotated, the base oil stored in the gap is discharged from the gap due to the temperature change of the fixed side raceway that occurs during operation and the air flow that occurs due to the revolution and rotation of the rolling element, and the base side of the fixed side raceway It moves while adhering to the raceway surface and is continuously supplied to the rolling element contact portion. Therefore, it is possible to achieve high speed, long life and maintenance-free by using the grease sealed in the bearing and the grease sealed in the grease reservoir provided in the bearing.
円弧状片の軸方向長さを目標とする隙間量の寸法に設定しておけば、円弧状片の先端が段差面に当接するように隙間形成片を固定側軌道輪に組み付けることにより、目標とする隙間量の隙間が容易に得られる。また、隙間形成片の先端面における円弧状片の設けられている円周方向範囲を変えることで、円弧状片によって塞がれていない隙間部分すなわち潤滑油吐出部の断面積を変えることができ、隙間から吐出される潤滑油の量を調整できる。それにより、軸受空間の潤滑油が過剰となり、運転中の攪拌抵抗が大きくなることを防げる。 If the axial length of the arc-shaped piece is set to the target gap amount dimension, the gap-forming piece is assembled to the stationary side ring so that the tip of the arc-shaped piece contacts the step surface. A gap having a gap amount of In addition, by changing the circumferential range in which the arc-shaped piece is provided on the tip surface of the gap forming piece, the cross-sectional area of the gap portion that is not blocked by the arc-shaped piece, that is, the lubricating oil discharge portion can be changed. The amount of lubricating oil discharged from the gap can be adjusted. Thereby, it is possible to prevent the lubricating oil in the bearing space from becoming excessive and increase the stirring resistance during operation.
潤滑油吐出部を円周方向の複数箇所に形成すれば、潤滑油を円周方向にバランスよく供給することができる。また、隙間形成片の先端面のうち、円弧状片が設けられている円周方向範囲の方が、円弧状片が設けられていない円周方向範囲よりも広くすれば、隙間から吐出される潤滑油量を抑制する効果が高く、隙間を極端に狭くしなくても潤滑油量を適性に調整することが可能になる。そのため、固定側軌道輪および隙間形成片の加工や組立が容易になる。 If the lubricating oil discharge portions are formed at a plurality of locations in the circumferential direction, the lubricating oil can be supplied in a balanced manner in the circumferential direction. Moreover, if the circumferential direction range in which the arc-shaped piece is provided is wider than the circumferential range in which the arc-shaped piece is not provided in the tip surface of the gap forming piece, the gap is discharged from the gap. The effect of suppressing the amount of lubricating oil is high, and the amount of lubricating oil can be adjusted appropriately without making the gap extremely narrow. Therefore, processing and assembly of the fixed-side track ring and the gap forming piece are facilitated.
この発明において、前記固定側軌道輪が外輪であってもよい。
固定側軌道輪が外輪である場合、外輪に前記段差面が設けられるが、グリース封入状態で軸受を回転させたときに、封入グリースが遠心力で外輪内径部に飛散するため、前記隙間と軌道輪との間の基油の繋がりが確実となる。そのため、転動体接触部で潤滑油として消費される分の基油が、グリース溜まりから上記隙間を経て軌道面に補給される作用が高められ、より安定した潤滑油の補給が行われる。
In this invention, the fixed-side race may be an outer ring.
When the stationary ring is an outer ring, the stepped surface is provided on the outer ring. However, when the bearing is rotated in a grease-filled state, the sealed grease scatters to the inner diameter of the outer ring by centrifugal force. The connection of the base oil to the wheel is ensured. Therefore, the base oil that is consumed as the lubricating oil in the rolling element contact portion is replenished to the raceway surface from the grease reservoir through the gap, and the lubricating oil is more stably replenished.
転がり軸受が横型主軸の支持に使用される場合は、前記隙間のうちの前記潤滑油吐出部を円周の下側半分に位置させるのがよい。
横型主軸の主軸装置では、重力の影響により、隙間の下部に潤滑油が多量に偏在しやすい。潤滑油が多量に偏在すると、軸受回転時の攪拌抵抗が大きくなる。そこで、隙間形成片の先端面において円弧状片の設けられていない箇所、すなわち潤滑油吐出部を円周の下側半分に位置させ、上側半分を塞ぐことで、上側半分の箇所から吐出される余分な潤滑油が下側に移動して下部に潤滑油の多量の偏在が生じることを解消する。なお、潤滑油吐出部が上側半分に位置すると、潤滑油吐出部からの潤滑油の吐出が生じ難くなるが、下側半分の潤滑油吐出部を位置させることで、潤滑油の円滑な吐出を可能としている。このように、多量の潤滑油が隙間の下部に多量に偏在して攪拌抵抗が大きくなることを回避しながら、円滑な潤滑油の供給を可能としている。
When a rolling bearing is used to support a horizontal main shaft, the lubricating oil discharge part in the gap is preferably located in the lower half of the circumference.
In a main spindle device of a horizontal main spindle, a large amount of lubricating oil tends to be unevenly distributed below the gap due to the influence of gravity. When a large amount of lubricating oil is unevenly distributed, the stirring resistance during rotation of the bearing increases. Therefore, the portion where the arc-shaped piece is not provided on the front end surface of the gap forming piece, that is, the lubricating oil discharge portion is positioned in the lower half of the circumference, and the upper half is closed to discharge from the upper half. This eliminates the occurrence of excessive distribution of lubricant oil in the lower part due to the excess lubricant oil moving downward. If the lubricating oil discharge part is located in the upper half, it is difficult for the lubricating oil discharge to occur from the lubricating oil discharge part.However, by positioning the lower half lubricating oil discharge part, the lubricating oil can be smoothly discharged. It is possible. In this way, a smooth supply of lubricating oil is possible while avoiding a large amount of lubricating oil being unevenly distributed in the lower part of the gap and increasing the stirring resistance.
例えば、前記潤滑油吐出部を、転がり軸受の中心と通る垂線上に1箇所だけ形成することができる。
これにより、重力方向に多量の潤滑油が偏って吐出することを防ぐ効果が期待できる。
For example, the lubricating oil discharge part can be formed only at one place on a perpendicular passing through the center of the rolling bearing.
Thereby, the effect which prevents that a large amount of lubricating oil discharges biased in the direction of gravity can be expected.
前記潤滑油吐出部を、転がり軸受の中心と通る垂線を挟んで対称となる2箇所に形成してもよい。
潤滑油吐出部が1箇所であると、潤滑不良になる可能性がある。その場合には、このように潤滑油吐出部を2箇所に設けるとよい。
You may form the said lubricating oil discharge part in two places which become symmetrical on both sides of the perpendicular passing through the center of a rolling bearing.
If there is only one lubricating oil discharge part, there is a possibility of poor lubrication. In that case, it is good to provide the lubricating oil discharge part in two places in this way.
前記潤滑油吐出部を、転がり軸受の中心と通る垂線上の1箇所、および前記垂線を挟んで対称となる2箇所の計3箇所に形成し、前記垂線上の1箇所に位置する潤滑油吐出部の断面積を、垂線を挟んで対称となる2箇所にそれぞれ位置する潤滑油吐出部の断面積よりも狭くしてもよい。
前記垂線上の1箇所、すなわち円周の下端に位置する潤滑油吐出部は、垂線を挟んで対称となる2箇所にそれぞれ位置する潤滑油吐出部よりも重力の影響を受けやすい。そこで、上記のように潤滑油吐出部を3箇所に設けた場合、下端の潤滑油吐出部の断面積を他の潤滑油吐出部の断面積よりも小さくすることで、各潤滑油吐出部からほぼ同量の潤滑油が吐出されるようにするのが好ましい。
The lubricating oil discharge portion is formed at a total of three locations, one on the perpendicular passing through the center of the rolling bearing and two symmetrical with respect to the vertical, and the lubricating oil discharge located at one location on the vertical The cross-sectional area of the portion may be narrower than the cross-sectional area of the lubricating oil discharge portion located at two locations that are symmetrical with respect to the perpendicular.
The lubricating oil discharge part located at one position on the perpendicular line, that is, at the lower end of the circumference, is more susceptible to gravity than the lubricating oil discharge parts located at two symmetrical positions across the vertical line. Therefore, when the lubricating oil discharge portions are provided in three places as described above, the cross-sectional area of the lower lubricating oil discharge portion is made smaller than the cross-sectional area of the other lubricating oil discharge portions, so that It is preferable to discharge approximately the same amount of lubricating oil.
この発明の主軸装置は、上記転がり軸受を用いて縦型主軸を支持した主軸装置であって、主軸の上部を支持する転がり軸受は、下部を支持する転がり軸受よりも、前記隙間形成片の先端面における前記円弧状片の設けられている円周方向範囲が広いことを特徴とする。 A main spindle apparatus according to the present invention is a main spindle apparatus that supports a vertical main spindle using the rolling bearing described above, and the rolling bearing that supports the upper portion of the main shaft is more distal than the rolling bearing that supports the lower portion. A circumferential range in which the arc-shaped piece is provided on the surface is wide.
縦型主軸の主軸装置では、主軸の上部と下部を同じ転がり軸受で支持した場合、重力の影響により、下部の転がり軸受よりも上部の軸受の方が、前記隙間から吐出される潤滑油の量が多い。そこで、主軸の上部を支持する転がり軸受は、下部を支持する転がり軸受よりも、隙間形成片の先端面における円弧状片の設けられている円周方向範囲を広くする。円弧状片の設けられている円周方向範囲が広いということは、隙間の潤滑油吐出部の面積が小さいということである。これにより、主軸の上部を支持する転がり軸受と下部を支持する転がり軸受とで、隙間から吐出される潤滑油の量を同程度にすることができる。 In the main spindle device of a vertical spindle, when the upper and lower parts of the main spindle are supported by the same rolling bearing, the amount of lubricating oil discharged from the gap is higher in the upper bearing than in the lower rolling bearing due to the influence of gravity. There are many. Therefore, the rolling bearing that supports the upper portion of the main shaft has a wider circumferential range in which the arc-shaped piece is provided on the tip surface of the gap forming piece than the rolling bearing that supports the lower portion. The wide circumferential range in which the arc-shaped pieces are provided means that the area of the lubricating oil discharge portion in the gap is small. As a result, the amount of lubricating oil discharged from the gap can be made comparable between the rolling bearing that supports the upper portion of the main shaft and the rolling bearing that supports the lower portion.
この発明の転がり軸受は、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を有する転がり軸受において、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、軌道面に続く段差面を転動体から離れる方向に設け、先端面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との間に流路を形成する環状の隙間形成片を設け、前記流路に連通するグリース溜まりを設け、前記隙間形成片の先端面に、この先端面と前記段差面との間の前記隙間の円周方向の一部を塞ぐ円弧状片を設けたため、軸受内に封入したグリースと軸受に設けたグリース溜まりに封入したグリースと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、かつ効果的な潤滑ができる。 The rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the raceways of the inner and outer rings. An annular gap forming piece is provided in which the step surface following the raceway surface is provided in a direction away from the rolling element, the tip surface faces the step surface via a gap and forms a flow path between the peripheral wall and the fixed-side raceway. A grease reservoir that communicates with the flow path, and an arc-shaped piece that closes a part in the circumferential direction of the gap between the tip surface and the step surface is provided on the tip surface of the gap forming piece. Using the grease sealed in the bearing and the grease sealed in the grease reservoir provided in the bearing, high speed, long life and maintenance-free can be achieved, and effective lubrication can be achieved.
この発明の主軸装置は、上記転がり軸受を用いて縦型主軸を支持した主軸装置であって、主軸の上部を支持する転がり軸受は、下部を支持する転がり軸受よりも、前記隙間形成片の先端面における前記円弧状片の設けられている円周方向範囲を広くしたことにより、主軸装置に合わせて転がり軸受の隙間から吐出される潤滑油を適正に調整できる。 A main spindle apparatus according to the present invention is a main spindle apparatus that supports a vertical main spindle using the rolling bearing described above, and the rolling bearing that supports the upper portion of the main shaft is more distal than the rolling bearing that supports the lower portion. By widening the circumferential range in which the arc-shaped piece is provided on the surface, the lubricating oil discharged from the clearance of the rolling bearing can be adjusted appropriately in accordance with the spindle device.
この発明の実施形態を図1および図2と共に説明する。図1において、この転がり軸受は、内輪1、外輪2、および内外輪1,2の軌道面1a,2a間に介在する複数の転動体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。軸受空間に封入したグリースの外部への漏れをシール5によって防止する。この転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、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の漏れが防止される。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。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, this rolling bearing has a plurality of rolling
固定側軌道輪となる外輪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に続いている。
On the
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とからなる。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9にグリースを封入した後に上記側壁部11a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。
The grease
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との合わせ面には、密封材21が介在させてある。密封材21はOリングからなり、外輪位置決め間座10の上記合わせ面に形成された円周溝22内に嵌め込んである。これらにより、グリース漏れ防止が図られている。
A sealing material (not shown) is interposed between the outer diameter surface of the
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、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11bにおける外径端部から一体に延びている。
The
図1(B)の部分拡大図に示すように、隙間形成片先端部7aの周壁と、これに対向する外輪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隙間量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、軌道面2aの端部に開口する。隙間15の隙間量δは、毛細管現象を作用させることができる50〜100μmとされている。
As shown in the partially enlarged view of FIG. 1 (B), the
さらに、前記隙間形成片先端部7aの端面には、この端面と外輪2の段差面2bとの間の隙間15の円周方向の一部を塞ぐ円弧状片16が設けられている。各円弧状片16間の箇所が潤滑油吐出部17となる。図2に示すように、この例では、円弧状片16は円周方向に等配で4箇所に設けられている。図において、交差したハッチングで示す部分が、円弧状片16の存在する箇所である。以下の隙間形成片7を示す図(図4、図6)についても同様である。各円弧状片16の円周上の範囲を示す位相αの最適値は、転がり軸受が使用される箇所によって異なる。円弧状片16は必ずしも等配で設ける必要はなく、円周上に偏って設けてもよい。また、図1に示すように、この例では、円弧状片16の先端を段差面2bに当接させているが、必ずしも当接させる必要はない。
Further, an
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く、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が連通している。
The inner diameter surface following the end surface of the gap forming
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グリースを封入しておく。軸受の停止時には、グリース中の増稠剤および隙間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へ移動し、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ている。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の温度変化と、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。これにより、軸受内に封入したグリースと軸受に設けたグリース溜まり9に封入したグリースと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。
The operation of the above configuration will be described. When the bearing is assembled, the
円弧状片16の軸方向長さを目標とする隙間量δの寸法に設定しておけば、円弧状片16の先端が外輪2の段差面2bに当接するように隙間形成片7を外輪2に組み付けることにより、目標とする隙間量δの隙間15が容易に得られる。また、円弧状片16の円周方向範囲を変えることで、隙間15の潤滑油吐出部17の断面積を変えることができ、隙間15から吐出される潤滑油の量を調整できる。そのため、軸受空間の潤滑油が過剰となり、運転中の攪拌抵抗が大きくなることを防げる。
If the axial length of the arc-shaped
隙間形成片先端部7aの端面に続く内径面を転動体3に近接したテーパ面7aaとしたため、次の利点が得られる。すなわち、テーパ面7aaと転動体3との距離dが大きい場合、隙間15から吐出したグリース基油は、軸受潤滑油として使用されずに、グリース溜まり形成部品本体11の外径面に付着しながら流出してしまうことがある。前記距離dが極小隙間(0.2mm以下)である場合は、グリース溜まり形成部品本体11の外径面に付着しながら流出してしまう油を、上記極小隙間の箇所で転動体3の表面に付着させ、潤滑油として有効利用することができる。
Since the inner diameter surface following the end surface of the gap forming
この実施形態では、固定側軌道輪が外輪2であり、この外輪2に前記段差面2bが設けられるが、グリース封入状態で軸受を回転させたときに、封入グリースが遠心力で外輪内径部に飛散するため、前記隙間15と軌道面2aとの間の基油の繋がりが確実となる。そのため、転動体接触部で潤滑油として消費される分の基油が、グリース溜まり9から隙間15を経て軌道面2aに補給される作用が高められ、より安定した潤滑油の補給が行われる。
In this embodiment, the fixed-side raceway is the
また、この実施形態では、転がり軸受がアンギュラ玉軸受であり、前記段差面2bが、軌道面2aにおける接触角が生じる方向とは反対側の縁部に続いて形成されているので、段差面2bをより転動体3の直下に配置し易くなる。これにより、転動体3の中心付近に段差面2bを近づけることができ、隙間15から軌道面2aへの潤滑油の補給がより効率良く行える。
In this embodiment, the rolling bearing is an angular ball bearing, and the stepped
図3は、上記実施形態の転がり軸受を用いた工作機械用主軸装置の例を示す。この主軸装置は、主軸31が縦型タイプであり、ハウジング32内で主軸31の下部と上部を2個の転がり軸受30A,30Bで回転自在に支持している。2個の転がり軸受30A,30Bは、背面組合せで用いられている。各転がり軸受30A,30Bの内輪1は、内輪位置決め間座36および内輪間座37により位置決めされ、内輪固定ナット39により主軸31に締め付け固定されている。外輪2は、外輪位置決め間座6、外輪間座40および外輪押え蓋41,42によりハウジング32内に位置決め固定されている。ハウジング32は、ハウジング内筒32Aとハウジング外筒32B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43が設けられている。
FIG. 3 shows an example of a spindle device for a machine tool using the rolling bearing of the above embodiment. In this spindle apparatus, the
主軸31は、その下端部31a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、上端部31b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、ハウジング32に内蔵してもよい。この主軸装置は、例えばマニシングモータ、旋盤、フライス盤、研削盤等の各種工作機械に適用できる。
The
主軸31の上部と下部を同じ転がり軸受で支持した場合、重力の影響により、下部の転がり軸受よりも上部の転がり軸受の方が隙間15から吐出される潤滑油の量が多くなる。そこで、図4に示すように、主軸31の上部を支持する転がり軸受30Aの隙間形成片7(同図(A))は、主軸31の下部を支持する転がり軸受30Bの隙間形成片7(同図(B))に比べて、各円弧状片16の円周方向範囲を広くしてある。つまり、隙間15の潤滑油吐出部17の面積が狭いということである。これにより、両転がり軸受30A,30Bにおいて、隙間15から吐出される潤滑油の量を同程度にすることができる。
When the upper and lower portions of the
図5は、上記実施形態の転がり軸受を用いた工作機械用主軸装置の異なる例を示す。この主軸装置は、主軸31が横型タイプであり、ハウジング32内で主軸31の両端を2個の転がり軸受30A,30Bで回転自在に支持している。構造自体は図3の縦型タイプと全く同じである。
FIG. 5 shows a different example of the spindle device for machine tools using the rolling bearing of the above embodiment. In this spindle apparatus, the
このような横型主軸31の主軸装置では、図8のように、重力Fの影響により全周の潤滑油が矢印の方向に移動して、各転がり軸受30A,30Bの隙間15の下部18に潤滑油が多量に偏在しやすい。潤滑油が多量に偏在すると、軸受回転時の攪拌抵抗が大きくなる。そこで、図6に示すように、隙間形成片7の先端面において円弧状片16の設けられていない箇所、すなわち潤滑油吐出部17を円周の下側半分に位置させ、上側半分を塞ぐことで、上側半分の箇所から吐出される余分な潤滑油が下側に移動して下部に潤滑油の多量の偏在が生じることを解消する。なお、潤滑油吐出部17が上側半分に位置すると、潤滑油吐出部17からの潤滑油の吐出が生じ難くなるが、下側半分の潤滑油吐出部17を位置させることで、潤滑油の円滑な吐出を可能としている。このように、多量の潤滑油が隙間15の下部に多量に偏在して攪拌抵抗が大きくなることを回避しながら、円滑な潤滑油の供給を可能としている。
In such a main spindle device of the horizontal
図6(A)は、円周上の下端の1箇所に潤滑油吐出部17を設けた例である。これにより、重力方向に多量の潤滑油が偏って吐出することを防ぐ効果が期待できる。
図6(B)は、円周上の下部の2箇所に潤滑油吐出部17を設けた例である。2箇所の潤滑油吐出部17は、円周の中心Oを通る垂線19を挟んで対称位置にある。潤滑油吐出部17が1箇所であると、潤滑不良になる可能性がある場合には、このように潤滑油吐出部17を2箇所に設けるとよい。
図6(C)は、円周上の下端の1箇所、および円周上の下部における垂線19を挟んで対称位置にある2箇所の計3箇所に、潤滑油吐出部17A,17B,17Cを設けた例である。この場合、下端の潤滑油吐出部17Aは他の潤滑油吐出部17B,17Cよりも重力の影響を受けやすいため、潤滑油吐出部17Aの断面積を潤滑油吐出部17B,17Cの断面積よりも小さくすることで(αA<αB,αC)、各潤滑油吐出部17A,17B,17Cからほぼ同量の潤滑油が吐出されるようにするのが好ましい。
FIG. 6A shows an example in which the lubricating
FIG. 6B is an example in which lubricating
FIG. 6 (C) shows that the lubricating
上記各構成の主軸装置によると、転がり軸受30A,30Bの隙間15から吐出される潤滑油の量を適正に調整することで、転がり軸受30A,30B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。
According to the spindle device having each of the above configurations, by appropriately adjusting the amount of lubricating oil discharged from the
1…内輪
1a…軌道面
2…外輪(固定側軌道輪)
2a…軌道面
2b…段差面
3…転動体
6…グリース溜まり形成部品
7…隙間形成片
9…グリース溜まり
10…外輪位置決め
11…グリース溜まり形成部品本体
14…流路
15…隙間
16…円弧状片
17…潤滑油吐出部
30A,30B…転がり軸受
31…主軸
DESCRIPTION OF
2a ...
Claims (9)
5. A spindle device that supports a vertical spindle using the rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling bearing that supports the upper portion of the spindle is more than the rolling bearing that supports the lower portion. A spindle device characterized in that a circumferential range in which the arc-shaped piece is provided on a tip surface of the gap forming piece is wide.
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