(57)【要約】【課題】複数の軸受の軸受内部空間に潤滑油を送出する際、各軸受で生じる風切音の周波数差によるうなり音の発生を、簡易な構成で防止できる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】主軸１１を支持するＡ１列及びＢ１列を有する転がり軸受１と、潤滑油を高圧の空気とともに転がり軸受１の軸受内部空間８にノズル１７から送出する潤滑装置１９とを備え、転がり軸受１は、内輪２と、外輪３と、内外輪間の軸受内部空間８のＡ１列及びＢ１列にそれぞれ配置される複数の転動体４，６と、転動体４，６をそれぞれ転動自在に保持する保持器５，７とを有し、転がり軸受１は、ノズル１７から送出された潤滑油を含む高圧の空気の流れを転動体４，６及び軌道面に吹き付けることによって潤滑され、転動体４，６が吹き付けられた空気の流れを遮断する際に発生する風切音の周波数差Δによってうなり音が発生しないように、転動体４，６の個数を設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の回転軸を支持する複数の転がり軸受と、
潤滑油を高圧の空気とともに前記各転がり軸受の軸受内部空間にノズルから送出する潤滑油送出手段とを備え、
前記各転がり軸受は、内輪と、外輪と、内外輪間の前記軸受内部空間に配置される複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持し、前記転がり軸受毎に別体で設けられる保持器とをそれぞれ有し、
前記各転がり軸受は、前記ノズルから送出された潤滑油を含む高圧の空気の流れを前記転動体及び軸受の軌道面に吹き付けることによって潤滑され、
前記転動体が吹き付けられた空気の流れを遮断する際に発生する風切音の周波数差によってうなり音が発生しないように、前記転動体の個数を設定したことを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工作機械の主軸を支持する転がり軸受装置としては、特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
この転がり軸受装置は、潤滑油を高圧の空気とともに複列の転がり軸受の軸受内部空間にノズルから送出して潤滑している。このような潤滑方式として、主に２種類の方式がある。一つ目は、高圧の空気に潤滑油を混合させて搬送し、この潤滑油をノズルから軸受内部空間に送出する「オイルエアー潤滑」と呼ばれる方式である。二つ目は、予め潤滑油を噴霧状としたうえで、既に吐出されている高圧の空気により搬送し、この潤滑油をノズルから軸受内部空間に送出する「オイルミスト潤滑」と呼ばれる方式である。これらの潤滑方式では、一定量の空気と潤滑油を連続的に送出する。そして、軸受の複数の転動体が順に高圧の空気の流れを遮断するため、風切音が発生する。
【０００４】
そして、この転がり軸受装置では、複列のそれぞれの軸受で風切音が発生する。このとき、個々の軸受の加工精度や転動体位置の違いなどにより風切音の周波数に差が生じる。この周波数差は数Ｈｚ程度と僅かであるため、相互干渉することにより所謂「うなり音」と呼ばれる異音が発生する。そこで、この転がり軸受装置では、各軸受の軸受内部空間に送出するノズルをそれぞれに設け、潤滑油供給源と両ノズルとの間に介在する供給切換装置が、軸受毎に潤滑油を時分割して供給する。このようにして、この転がり軸受装置は、各軸受で生じる風切音の周波数差による相互干渉がなくなり、うなり音の発生を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の転がり軸受装置は、うなり音の発生を防止するため供給切換装置を設けているので、装置が大掛かりなものとなり高コスト化していた。そこで、転がり軸受装置は、複数の軸受の軸受内部空間に潤滑油を送出する際、各軸受で生じる風切音の周波数差によるうなり音の発生を、簡易な構成で防止できることが課題となっていた。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、複数の軸受の軸受内部空間に潤滑油を送出する際、各軸受で生じる風切音の周波数差によるうなり音の発生を、簡易な構成で防止できる転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る転がり軸受装置の構成上の特徴は、同一の回転軸を支持する複数の転がり軸受と、潤滑油を高圧の空気とともに前記各転がり軸受の軸受内部空間にノズルから送出する潤滑油送出手段とを備え、前記各転がり軸受は、内輪と、外輪と、内外輪間の前記軸受内部空間に配置される複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持し、前記転がり軸受毎に別体で設けられる保持器とをそれぞれ有し、前記各転がり軸受は、前記ノズルから送出された潤滑油を含む高圧の空気の流れを前記転動体及び軸受の軌道面に吹き付けることによって潤滑され、前記転動体が吹き付けられた空気の流れを遮断する際に発生する風切音の周波数差によってうなり音が発生しないように、前記転動体の個数を設定したことである。
【０００９】
請求項１の転がり軸受装置によれば、各転がり軸受は、ノズルから送出された潤滑油を含む高圧の空気の流れを転動体に吹き付け、転動体が吹き付けられた空気の流れを遮断する際に発生する風切音の周波数差によってうなり音が発生しないように、転動体の個数を設定しているので、各軸受で生じる風切音の周波数差によるうなり音の発生を防止できる。そして、この転がり軸受装置は、例えば特許文献１に示す供給切換装置のような、うなり音の発生を防止することを主目的とする構成品が不要なので、うなり音の発生を簡易な構成で防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の軸受の軸受内部空間に潤滑油を送出する際、各軸受で生じる風切音の周波数差によるうなり音の発生を、簡易な構成で防止できる転がり軸受装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態：本発明の一実施形態である転がり軸受装置の概略構成を示す軸方向の断面図である。
【図２】第１実施形態：図１に示す転がり軸受装置において、ノズルから送出されるオイルエアーと転動体との関係を説明する模式的な斜視図である。
【図３】第２実施形態：本発明の他の実施形態である転がり軸受装置の概略構成を示す軸方向の断面図である。
【図４】第３実施形態：本発明のさらに他の実施形態である転がり軸受装置の概略構成を示す軸方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の転がり軸受装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態である転がり軸受装置１０の概略構成を示す軸方向の断面図である。図２は、図１に示す転がり軸受装置１０において、ノズル１７から送出されるオイルエアーと転動体４，６との関係を説明する模式的な斜視図である。図１に示す転がり軸受装置１０は、例えば、工作機械の主軸１１を支持するものである。転がり軸受装置１０は、複列の転がり軸受１と、転がり軸受１に潤滑油を供給する潤滑装置１９とを備える。
【００１４】
転がり軸受１は、内輪２と、内輪２と同軸に配置される外輪３と、内外輪間に複列で配置され円筒ころからなる複数の転動体４，６と、転動体４，６をそれぞれ転動自在に保持する保持器５，７とを有する。ここで、複数の転動体４からなる列をＡ１列とし、複数の転動体６からなる列をＢ１列とする。内輪２は、回転軸である主軸１１の傾斜した外周面に嵌合される。内輪２の外周面には、Ａ１列に内輪軌道面２１が、Ｂ１列に内輪軌道面２２がそれぞれ設けられている。内輪軌道面２１，２２と外輪３の外輪軌道面３１との間に、転動体４，６がそれぞれ配置される。内外輪間には環状の軸受内部空間８が形成される。
【００１５】
転がり軸受１を位置決めするために、外輪位置決め用の外輪間座１４が、外輪３の軸方向の一端面に接して装着されている。また、内輪位置決め用の内輪間座１３が、内輪２の軸方向の一端面に接して装着されている。
【００１６】
潤滑油送出手段としての潤滑装置１９は、高圧の空気に潤滑油を混合させて搬送し、この潤滑油を軸受内部空間８に送出する「オイルエアー潤滑」と呼ばれる方式であって、潤滑油供給源１５、給油路１６及びノズル１７を有する。潤滑油供給源１５は、圧縮空気に潤滑油を混合させた高圧のオイルエアーを転がり軸受１に潤滑剤として供給する。給油路１６は、外輪間座１４の外径面から内径側へ向けて延びる。ノズル１７は、給油路１６の内径側端から軸受内部空間８へ向けて延び、その端部が開口した細孔からなる。このように構成される潤滑装置１９は、潤滑油供給源１５から供給されるオイルエアーを給油路１６及びノズル１７を介して軸受内部空間８に送出し、転動体４，６、内輪軌道面２１，２２及び外輪軌道面３１に吹き付けることによって潤滑する。
【００１７】
図２に示すように、主軸１１（図１参照）が軸線１２を中心に矢印Ｒ１で示す方向へ回転したときには、内輪２（図１参照）の回転によって、転動体４が自転しながら矢印Ｒ２で示す方向へ公転し、また転動体６が自転しながら矢印Ｒ３で示す方向へ公転する。そして、ノズル１７（図１参照）からオイルエアーが矢印Ｆ１で示す方向へ送出され、複数の転動体４，６がそれぞれ順にオイルエアーを遮断するため、風切音が発生する。
【００１８】
次に、Ａ１列とＢ１列とにおいて、それぞれの転動体４，６の個数が異なる場合に生じる風切音の周波数について説明する。一例として、転がり軸受１の内部緒元は表１とし、Ａ１列の転動体４の個数が２９個、Ｂ１列の転動体６の個数が２５個とする。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
そして、例えば、主軸１１、即ち内輪２の回転速度Ｖが５０００回転／分としたときに、Ａ１列とＢ１列とで生じる風切音の周波数差を求める。
Ａ１列の転動体４及びＢ１列の転動体６の公転速度Ｖ１（回転／分）は、次式（１）で表される。
Ｖ１＝（１−γ）Ｖ／２     ・・・（１）
γ・・・係数
Ｖ・・・内輪２の回転速度（回転／分）
【００２１】
ここで、係数γは、次式（２）で表される。
γ＝Ｄ×ｃｏｓα／ＰＣＤ    ・・・（２）
Ｄ・・・・転動体径（ｍｍ）
α・・・・接触角（°）
ＰＣＤ・・ピッチ円直径（ｍｍ）
これにより、転動体４及び転動体６の公転速度Ｖ１は、２２８２回転／分となる。
【００２２】
そして、Ａ１列で生じる風切音の周波数Ｔa（Ｈｚ）は、
周波数Ｔa（Ｈｚ）＝２２８２×２９／６０
＝１１０３
となる。
同様に、Ｂ１列で生じる風切音の周波数Ｔｂ（Ｈｚ）は、
周波数Ｔb（Ｈｚ）＝２２８２×２５／６０
＝９５１
となる。
【００２３】
これにより、Ａ１列とＢ１列とで生じる風切音の周波数差ΔＴは、
周波数差ΔＴ（Ｈｚ）＝１１０３−９５１
＝１５２
となる。
【００２４】
以上より、転がり軸受装置１０は、内輪２の回転速度Ｖが５０００回転／分としたときに、Ａ１列とＢ１列とで生じる風切音の周波数差ΔＴが１５２Ｈｚとなるので、相互干渉がなくなり人間の耳で聞こえるうなり音の発生を防止できる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態に係る転がり軸受装置１０では、Ａ１列の転動体４とＢ１列の転動体６との個数が異なり、転動体４，６が吹き付けられたオイルエアーの流れを遮断する際に発生する風切音の周波数差ΔＴが大きくなるので、人間の耳で聞こえるうなり音が発生しない。そして、転がり軸受装置１０は、例えば特許文献１に示す供給切換装置のような、うなり音の発生を防止することを主目的とする構成品が不要なので、うなり音の発生を簡易な構成で防止できる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態における転がり軸受装置１０において、転がり軸受１が２個の単列のアンギュラ玉軸受を背面組合せした構成とする実施形態である。第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成の説明は、簡略化のため省略する。
【００２７】
図３は、本発明の他の実施形態である転がり軸受装置の概略構成を示す軸方向の断面図である。図３に示す転がり軸受装置１１０は、２個の単列のアンギュラ玉軸受を背面組合せした転がり軸受１０１，１０２と、転がり軸受１０１，１０２に潤滑油を供給する潤滑装置１１９とを備える。
【００２８】
Ａ２列の転がり軸受１０１は、内輪１２１と、内輪１２１と同軸に配置される外輪１３１と、内外輪間に配置されて玉からなる複数の転動体１４０と、転動体１４０を転動自在に保持する保持器１５０とを有する。
【００２９】
Ｂ２列の転がり軸受１０２は、内輪１２２と、内輪１２２と同軸に配置される外輪１３２と、内外輪間に配置されて玉からなる複数の転動体１６０と、転動体１６０を転動自在に保持する保持器１７０とを有する。そして、転がり軸受１０１の軸受内部空間と転がり軸受１０２の軸受内部空間とが連通した軸受内部空間１８０が形成される。
【００３０】
転がり軸受１０２を位置決めするために、外輪位置決め用の外輪間座１１４が、外輪１３２の軸方向の一端面に接して装着されている。また、内輪位置決め用の内輪間座１１３が、内輪１２２の軸方向の一端面に接して装着されている。
【００３１】
潤滑装置１１９は、「オイルエアー潤滑」と呼ばれる方式であって、潤滑油供給源（図示せず）、給油路１１６及びノズル１１７を有する。給油路１１６は、外輪間座１１４の外径面から内径側へ向けて延びる。ノズル１１７は、径方向の２箇所に配置される。一つ目は給油路１１６の内径側端から軸受内部空間１８０の内径側へ向けて延び、二つ目は給油路１１６の略中央から軸受内部空間１８０の外径側へ向けて延び、両ノズルともその端部が開口した細孔からなる。このように構成される潤滑装置１１９は、潤滑油供給源から供給されるオイルエアーを給油路１１６及びノズル１１７を介して軸受内部空間１８０に送出し、転動体１４０，１６０、内輪軌道面及び外輪軌道面に吹き付けることによって潤滑する。
【００３２】
一例として、第１実施形態に同じく、主軸１１１、即ち内輪１２１，１２２の回転速度Ｖが５０００回転／分としたときに、Ａ２列とＢ２列とで生じる風切音の周波数差ΔＴを求める。ここで、転がり軸受１０１，１０２の内部緒元は、第１実施形態に対して、転動体径Ｄ、ピッチ円直径ＰＣＤ及び転動体数Ｚを同一とし、接触角αを両軸受とも３０°としている。
【００３３】
転動体１４０及び転動体１６０の公転速度Ｖ１は、第１実施形態に示す式より、２３１０回転／分となる。
Ａ２列で生じる風切音の周波数Ｔaは１１１７Ｈｚとなり、Ｂ２列で生じる風切音の周波数Ｔｂは９６３Ｈｚとなる。
これにより、Ａ２列とＢ２列とで生じる風切音の周波数差ΔＴは、１５４Ｈｚとなる。
【００３４】
以上より、転がり軸受装置１１０においても、内輪１２１，１２２の回転速度Ｖが５０００回転／分としたときに、Ａ２列とＢ２列とで生じる風切音の周波数差ΔＴが１５４Ｈｚとなるので、相互干渉がなくなり人間の耳で聞こえるうなり音の発生を防止できる。
【００３５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態における転がり軸受装置１０において、転がり軸受１が２個の単列のアンギュラ玉軸受を間座が介在して背面組合せした構成とする実施形態である。第３実施形態において、第１実施形態と同一の構成の説明は、簡略化のため省略する。
【００３６】
図４は、本発明のさらに他の実施形態である転がり軸受装置２１０の概略構成を示す軸方向の断面図である。図４に示す転がり軸受装置２１０は、２個の単列のアンギュラ玉軸受を間座が介在し背面組合せした転がり軸受２０１，２０２と、転がり軸受２０１，２０２に潤滑油を供給する潤滑装置２１９とを備える。
【００３７】
Ａ３列の転がり軸受２０１は、内輪２２１と、内輪２２１と同軸に配置される外輪２３１と、内外輪間に配置されて玉からなる複数の転動体２４０と、転動体２４０を転動自在に保持する保持器２５０とを有する。そして、内外輪間には環状の軸受内部空間２８１が形成される。
【００３８】
Ｂ３列の転がり軸受２０２は、内輪２２２と、内輪２２２と同軸に配置される外輪２３２と、内外輪間に配置されて玉からなる複数の転動体２６０と、転動体２６０を転動自在に保持する保持器２７０とを有する。そして、内外輪間には環状の軸受内部空間２８２が形成される。
【００３９】
転がり軸受２０１及び転がり軸受２０２を位置決めするために、外輪位置決め用の外輪間座２１４が、外輪２３１と外輪２３２との間に装着されている。また、内輪位置決め用の内輪間座２１３が、内輪２２１と内輪２２２との間に装着されている。
【００４０】
潤滑装置２１９は、「オイルエアー潤滑」と呼ばれる方式であって、潤滑油供給源（図示せず）、給油路２１６及びノズル２１７を有する。給油路２１６は、軸方向の２箇所に配置され、外輪間座２１４の外径面から内径側へ向けて延びる。ノズル２１７は、軸方向の２箇所に配置され、２箇所の給油路２１６の内径側端から軸受内部空間２８１及び軸受内部空間２８２の内径側へ向けてそれぞれ延び、両ノズルともその端部が開口した細孔からなる。このように構成される潤滑装置２１９は、潤滑油供給源から供給されるオイルエアーを給油路２１６及びノズル２１７を介して軸受内部空間２８１及び軸受内部空間２８２にそれぞれ送出し、転動体２４０，２６０、内輪軌道面及び外輪軌道面に吹き付けることによって潤滑する。
【００４１】
ここで、転がり軸受２０１，２０２の内部緒元が第２実施形態に同じとし、主軸２１１の回転速度が第２実施形態に同じとする。このときの、Ａ３列とＢ３列とで生じる風切音の周波数差ΔＴは、第２実施形態に同じく１５４Ｈｚとなる。
【００４２】
以上より、転がり軸受装置２１０においても、内輪２２１，２２２の回転速度Ｖが５０００回転／分としたときに、Ａ３列とＢ３列とで生じる風切音の周波数差ΔＴが１５４Ｈｚとなるので、相互干渉がなくなり人間の耳で聞こえるうなり音の発生を防止できる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
上記実施形態では、転動体の個数がＡ１，Ａ２，Ａ３列は２９個、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３列は２５個としたが、それに限るものではなく、転がり軸受の内部緒元や軸受の内輪の回転速度などにより、Ａ列とＢ列とで生じる風切音の周波数差ΔＴが数１０Ｈｚ以上で適宜決定すればよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、ノズル１７，１１７，２１７が周方向の１箇所に配置されるとしたが、それに限るものではなく、例えばノズルが周方向の３箇所などの複数箇所に配置される構成に適用してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、転がり軸受が複列で配設されるとしたが、それに限るものではなく、例えば３列などの複数列で配設される構成に適用してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、転がり軸受の転動体が円筒ころ及び玉としたが、それに限るものではなく、例えば円すいころの構成に適用してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、転がり軸受が内輪回転としたが、それに限るものではなく、例えば外輪回転の構成に適用してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、潤滑装置１９，１１９，２１９が「オイルエアー潤滑」と呼ばれる方式としたが、それに限るものではなく、例えば予め潤滑油を噴霧状としたうえで、既に吐出されている高圧の空気により搬送し、この潤滑油を軸受内部空間に送出する「オイルミスト潤滑」と呼ばれる方式の構成に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１０１，１０２，２０１，２０２：転がり軸受、  ２,１２１，１２２，２２１，２２２：内輪、  ３,１３１，１３２，２３１，２３２：外輪、  ４，６,１４０，１６０，２４０，２６０：転動体、  ５，７,１５０，１７０，２５０，２７０：保持器、  ８，１８０，２８１，２８２：軸受内部空間、  １０，１１０，２１０：転がり軸受装置、  １１，１１１，２１１：主軸（回転軸）、  １２：軸線、  １３，１１３，２１３：内輪間座、  １４，１１４，２１４：外輪間座、  １５：潤滑油供給源、  １６，１１６，２１６：給油路、  １７，１１７，２１７：ノズル、  １９，１１９，２１９：潤滑装置（潤滑油送出手段）、  ２１，２２：内輪軌道面、  ３１：外輪軌道面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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