JP4293722B2 - 軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸やモータの回転軸を、グリース潤滑状態で支持する軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速機械の主軸など高速回転する軸を支持するアンギュラ玉軸受や円筒ころ、円錐ころ軸受では、軸受に密封装置を設けることなく、使用される装置側に、ラビリンスシールなどの密封装置を設けて、異物の混入を防ぐことが一般的に行われている。これに対し、密封装置を内蔵することで、内部に充填されたグリースの洩れだしや異物の侵入を防ぐ軸受も開発されてはいるが、かかる密封装置を装備するため軸受は、幅広等の特殊仕様となってしまう。また、放熱効果が低下してグリース寿命を早める傾向にある。
【０００３】
特に工作機械の揚合、加工精度に影響を与える発熱を嫌うため、接触型のシールを使用することは避けられており難しく、従ってラビリンスシールを多段に設置することが多いという実状がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような観点から、高速回転する工作機械の主軸やモーターの回転軸などを支持するアンギュラ玉軸受や円筒ころ、円錐ころ軸受は、放熱しやすい開放型軸受となっており、それ故加工時の切削液や異物等が、軸やハウジングに設けられた密封装置を越えて軸受内部に侵入した場合の影響を考慮する必要がある。また、軸受内部からのグリースの洩れだしも起こりやすく、軸受の潤滑状態が悪くなることもある。
【０００５】
そこで、異物の侵入を防ぐ為に、軸やハウジングに多段のラビリンスシールなどの密封装置を設け、さらに、エアの流れを利用したエアパージなどで機械的に侵入を防ぐことが行われている。或いは、軸受自体に非接触形のシールを設けることも行われている。しかしながら、これらの場合は、ラビリンスシールなどの非接触形シールが本来的に有する数百μｍ〜数ｍｍ程度あいたスキマから異物が混入したり、グリースが洩れだしたりして、密封効果が不十分であるという問題がある。
【０００６】
このような問題は、接触形の密封装置を設けた軸受によって解決できる場合もある。しかしながら、上述したように密封装置を設けることによって、放熱効果が低下し、また、軸受を組合せて使用した場合など、軸受内部の温度変化に伴う内外圧力差が生じて、組合せ軸受内部が低圧となったようなときには、外部から切削液や異物を吸い込んでしまい、密封効果が維持できないこととなる。軸受内部に切削液や異物が混入したり、グリースが洩れだした場合には、軸受が早期損傷に至る恐れがある。これを防止するためには、比較的短いサイクルでのメンテナンスが必要となって、ランニングコストを増大させることとなる。
【０００７】
かかる問題点に鑑み、本発明は、軸受内部への異物の侵入を効果的に抑制でき、
かつグリースの洩れだしを効果的に抑制できる軸受装置を提供することを目的とする。
【０００８】
かかる目的を達成すべく、本発明の軸受装置は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に、回転自在に配置された複数の転動体と、を有するグリースが充填された軸受と、前記軸受の軸線方向少なくとも一方の側に配置された密封装置とからなり、前記密封装置は、固定輪間座と、回転輪間座と、前記固定輪間座と前記回転輪間座のうち半径方向外側の間座の周溝に取り付けられて、半径方向内側の間座に向かって延在するが前記半径方向内側の間座に対して非接触状態に維持される非接触シール部とを有し、半径方向外側の間座に外部に対して開放した排油路を設け、外部から前記非接触シール部を超えて侵入した異物を前記排油路を介して排出するものである。
【０００９】
本発明の軸受装置は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に、回転自在に配置された複数の転動体と、を有するグリースが充填された軸受と、前記軸受の軸線方向少なくとも一方の側に配置された密封装置とからなり、前記密封装置は、固定輪間座と、回転輪間座と、前記固定輪間座と前記回転輪間座のうち半径方向外側の間座の周溝に取り付けられて、半径方向内側の間座に向かって延在するが前記半径方向内側の間座に対して非接触状態に維持される非接触シール部とを有し、半径方向外側の間座に外部に対して開放した排油路を設け、外部から前記非接触シール部を超えて侵入した異物を前記排油路を介して排出するので、軸受を開放型とすることで、温度変化が生じても軸受内外に気圧変化が生じなくなり、異物の吸い込みが抑制され、また軸受の両側に形成された密封装置により、グリースの洩れだしや外部からの異物の侵入を効果的に抑制できる。
【００１０】
尚、遠心力などを利用することで、前記非接触シール部を、停止時や低速回転時には、前記回転輪間座に微接触させることも考えられ、それにより静止時や低回転時には低下する非接触形シールのシール特性を補って、より高いシール性を得ることが可能となる。
【００１１】
尚、前記密封装置に、外部に対して開放した排油路及び排気路の少なくとも一方を設けていると好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる第１の実施の形態による軸受装置を含む工作機械の主軸近傍を示す軸線方向断面図である。外輪１１と、内輪１２と、両輪１１，１２間で転動自在に配置された転動体である複数の玉１３と、玉１３を保持する保持器１４からなる軸受１０は、グリースが内部に充填されており、また外輪１１をハウジング１に取り付け、内輪１２を軸２に嵌合させている。
【００１３】
軸受１０の軸線方向両側に、一対の密封装置２０、２０が配置されている。密封装置２０，２０は互いに同一構成を有するので、一方の密封装置２０についてのみ説明する（以下、特に示さない限りにおいて同じ）。密封装置２０は、ハウジング１に取り付けられた固定輪間座２１と、軸２に嵌合された回転輪間座２２と、固定輪間座２１の軸線方向端部近傍の内周に形成された周溝２１ｄ、２１ｄに取り付けられ、回転輪間座２２に向かって延在する非接触シール部２３，２３とを有している。非接触シール部２３，２３の内周端は、回転輪間座２２に接触していない。
【００１４】
密封装置２０の固定輪間座２１の一部には、半径方向外方へと延在する排油・排気路２１ａが形成されている。排油・排気路２１ａは、ハウジング１に形成された孔１ａを介して外部と連通している。軸受１０と、密封装置２０，２０とは、間座２４，２５を介して、軸２の端部に螺合されたナット２６により押圧固定されている。軸受１０と、密封装置２０，２０とで、軸受装置を構成している。
【００１５】
軸受１０を開放型としているので、軸受装置の動作時において温度変化が生じても軸受１０内外に気圧変化が生じなくなり、外部からの異物の吸い込みが抑制され、また軸受１０の両側に形成された密封装置２０，２０により、グリースの洩れだしや外部からの異物の侵入を効果的に抑制できる。尚、密封装置２０，２０の内部は、排油・排気路２１ａと、ハウジング１に形成された孔１ａとを介して外部に対して開放されているので、非接触形シール部２３を超えて密封装置２０，２０内に異物や水分などが侵入した場合でも、迅速にこれらを排出することができる。
【００１６】
尚、遠心力などを利用することで、非接触シール部２３，２３を、停止時や低速回転時に、回転輪間座２１に微接触（わずかなシール圧下で接触）させることも考えられ、それにより静止時や低回転時には低下する非接触形シール部２３，２３のシール特性を補って、より高いシール性を得ることが可能となる。尚、非接触シール部２３，２３を微接触させても静止時には発熱はなく、低速時には発熱があってもわずかであるので、特に問題は生じないと考えられる。
【００１７】
図２は、第２の実施の形態にかかる軸受装置を示す図である。図２における実施の形態においては、上述した実施の形態に対し、密封装置の回転輪間座の形状が異なるのみであるので、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
図２に示す密封装置１２０においては、回転輪間座１２２の外周面からフランジ部１２２ｂが固定輪間座１２１に向かって延在している。フランジ部１２２ｂの外周縁は、固定輪間座１２１に接触しておらず、わずかなスキマを持って配置されている。このように、本実施の形態によれば、非接触シール部２３に加えて、密封装置１２０の内部に設けたフランジ部１２２ｂと、固定輪間座１２１の内周面との間にラビリンスシール機能を持たせることで、より密封効果を高めることができるようになっている。
【００１９】
図３は、第３の実施の形態にかかる軸受装置を示す図である。図３における実施の形態においては、図２の実施の形態に対し、密封装置の固定輪間座及び回転輪間座の形状が異なるのみであるので、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図３に示す密封装置２２０においては、回転輪間座２２２の外周面から延在するフランジ部２２２ｂに対して、わずかなスキマを持って並行しているが接触しないようにして、固定輪間座２２１の内周面から、フランジ部２２１ｂが回転輪間座２２２に向かって延在している。フランジ部２２１ｂの内周縁も、回転輪間座２２２に接触していない。このように、本実施の形態によれば、非接触シール部２３に加えて、密封装置２２０の内部に設けたフランジ部２２１ｂ、２２２ｂにより、スキマの狭いラビリンス空間をより長く形成することで、更に密封効果を高めることができるようになっている。
【００２１】
加えて、本実施の形態によれば、固定輪間座２２１の外周面には周溝２２１ｃが形成されており、ここにＯ−リング２３０を配置することで、外部から異物などが、ハウジング１と密封装置２２０の外周面との間のスキマを通って侵入することを抑制できる。一方、回転輪間座２２２の内周面には周溝２２２ｃが形成されており、ここにＯ−リング２３１を配置することで、外部から異物などが、軸２と密封装置２２０の内周面との間のスキマを通って侵入することを抑制できる。
【００２２】
図４は、第４の実施の形態にかかる軸受装置を示す図であり、図４（ａ）は、断面図、図４（ｂ）は半径方向外方から見た図である。図４における実施の形態においては、図１の実施の形態に対し、密封装置の形状が異なるのみであるので、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図４（ａ）において、密封装置３２０の固定輪間座３２１には、その外周面の片側（軸受１０より遠い側）にのみ、周溝３２１ｄが形成され、ここに非接触シール部３２３が取り付けられている点のみが異なる。非接触シール部３２３の構成自体は、上述した実施の形態と同様である。又、密封装置３２０の固定輪間座３２１は、図４（ｂ）に示すように、円弧状の切欠３２１ａを軸受１０側端面に形成しており、密封装置３２０が軸受１０と当接した状態でも、切欠３２１ａが軸受１０の外輪との間にスキマを形成することで、潤滑油や異物を排出する排油路もしくは排気路として機能するようになっている。
【００２４】
図５は、第５の実施の形態にかかる軸受装置を示す図であり、図５（ａ）は、断面図、図５（ｂ）は半径方向外方から見た図である。図５における実施の形態においては、図４の実施の形態に対し、軸受をダブルとしたことのみが異なっているので、その他の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図６は、第６の実施の形態にかかる軸受装置を示す図であり、図６（ａ）は、断面図、図６（ｂ）は半径方向外方から見た図である。図６における実施の形態においては、図５の実施の形態に対し、軸受を円筒ころ軸受４１０とした点のみが異なるので、その他の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、非接触シールは、回転輪間座側に取り付けられて、固定輪間座側に接触しない位置まで延在させるようにしても良い。
【００２７】
本発明の軸受装置は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に、回転自在に配置された複数の転動体と、を有するグリースが充填された軸受と、前記軸受の軸線方向少なくとも一方の側に配置された密封装置とからなり、前記密封装置は、固定輪間座と、回転輪間座と、前記固定輪間座と前記回転輪間座のうち半径方向外側の間座の周溝に取り付けられて、半径方向内側の間座に向かって延在するが前記半径方向内側の間座に対して非接触状態に維持される非接触シール部とを有し、半径方向外側の間座に外部に対して開放した排油路を設け、外部から前記非接触シール部を超えて侵入した異物を前記排油路を介して排出するので、軸受を開放型とすることで、温度変化が生じても軸受内外に気圧変化が生じなくなり、異物の吸い込みが抑制され、また軸受の両側に形成された密封装置により、グリースの洩れだしや外部からの異物の侵入を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第１の実施の形態による軸受装置を含む工作機械の主軸近傍を示す軸線方向断面図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる軸受装置を示す図である。
【図３】第３の実施の形態にかかる軸受装置を示す図である。
【図４】第４の実施の形態にかかる軸受装置を示す図であり、図４（ａ）は、断面図、図４（ｂ）は半径方向外方から見た図である。
【図５】第５の実施の形態にかかる軸受装置を示す図であり、図５（ａ）は、断面図、図５（ｂ）は半径方向外方から見た図である。
【図６】第６の実施の形態にかかる軸受装置を示す図であり、図６（ａ）は、断面図、図６（ｂ）は半径方向外方から見た図である。
【符号の説明】
１０、４１０ 軸受
２０，１２０，２２０，３２０ 密封装置
２１，１２１，２２１，３２１ 固定輪間座
２２，１２２，２２２，３２２ 回転輪間座
２３，１２３，２２３，３２３ 非接触シール部

Claims (1)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に、回転自在に配置された複数の転動体と、を有するグリースが充填された軸受と、前記軸受の軸線方向少なくとも一方の側に配置された密封装置とからなり、
   前記密封装置は、固定輪間座と、回転輪間座と、前記固定輪間座と前記回転輪間座のうち半径方向外側の間座の周溝に取り付けられて、半径方向内側の間座に向かって延在するが前記半径方向内側の間座に対して非接触状態に維持される非接触シール部とを有し、
   半径方向外側の間座に外部に対して開放した排油路を設け、外部から前記非接触シール部を超えて侵入した異物を前記排油路を介して排出する軸受装置。

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