(57)【要約】【課題】従来の、高速回転に伴なう軸受の発熱を低減するようにした円すいころ軸受装置では、内輪部材の回転数に応じ良好な応答性でもって軸受内部を潤滑することができなかった。【解決手段】回転検出器３７からの内輪部材４の回転数信号に応じて、潤滑油３５を供給する部分を選択し、切替え弁装置３８を駆動して潤滑油３５を円筒ころ軸受内部に供給するので、良好な応答性でもって必要な量の潤滑油３５を供給でき、攪拌抵抗の上昇を抑えて、装置の高温化および円筒ころ軸受１の焼付きを防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体が挿通されるとともに軸心回りに回転自在に支持された内輪部材と、この内輪部材に同心に配置される外輪部材と、前記内輪部材の内輪軌道面、および外輪部材の外輪軌道面の間に転動自在に配置される複数個のころとを含み、
前記内輪部材の軸心回りの回転数に応じて、前記外輪軌道面側または内輪軌道面側のうち少なくとも一方に、所定の部位に設けた給脂路から潤滑油を供給するための給脂装置が設けられた、ことを特徴とするころ軸受装置。
【請求項２】
軸体が挿通されるとともに軸心回りに回転自在に支持された内輪部材と、この内輪部材に同心に配置される外輪部材と、前記内輪部材の内輪軌道面、および外輪部材の外輪軌道面の間に転動自在に配置される複数個のころとを含むころ軸受の潤滑方法であって、
前記内輪部材の軸心回りの回転数に応じて、所定の部位に設けられて前記外輪軌道面側に潤滑油を供給する給脂路、または内輪軌道面側に潤滑油を供給する給脂路のうち少なくとも一方から潤滑油を供給する、ことを特徴とするころ軸受の潤滑方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、工作機械の主軸等に使用されるころ軸受装置およびころ軸受の潤滑方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速回転に伴なう軸受の発熱を低減するようにした円すいころ軸受装置がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
これは、内輪部材を軸方向に貫通した孔と、この孔から径方向に貫通した孔とを設けて給油孔とし、この給油孔の開口と対面して圧油を噴出する第一ノズルを外輪間座に設け、内輪部材に、軸方向に貫通する貫通孔を前記軸方向の孔と円周方向に円周方向に交互に並べ、外輪間座に軸受内に対向して開口する第二ノズルを形成している。
【０００４】
第一ノズルから噴出した油は、内輪部材の軸方向の孔に供給され、その油は内輪部材の回転に伴なう遠心力によって外方へ流れ、最大発熱部であるころ大端面と内輪鍔面との滑り接触部分に供給されて発生熱を奪う。第一ノズルから噴出した油の一部は内輪部材の貫通孔を通過して内輪部材の発生熱を奪う。第二ノズルから噴出した油は軸受内部に侵入し、軸受内部の転がり接触面を潤滑する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２７０６６０号（図１，第３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記円すいころ軸受装置は、円すいころ転動時の発生熱を除去し、転がり接触面を潤滑可能であるが、内輪部材の回転数に応じて軸受内部を潤滑する技術ではなく、場合によっては必要以上の量の潤滑油が供給され、転動体の攪拌抵抗が増加してしまう。
【０００７】
従って内輪部材の回転数に応じて転動体の攪拌抵抗の増加、および発生熱を迅速に抑える技術が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のころ軸受装置は、軸体が挿通されるとともに軸心回りに回転自在に支持された内輪部材と、この内輪部材に同心に配置される外輪部材と、前記内輪部材の内輪軌道面、および外輪部材の外輪軌道面の間に転動自在に配置される複数個のころとを含み、前記内輪部材の軸心回りの回転数に応じて、前記外輪軌道面側または内輪軌道面側のうち少なくとも一方に、所定の部位に設けた給脂路から潤滑油を供給するための給脂装置が設けられている。
【０００９】
上記構成により、内輪部材の回転数に応じて必要な場所に良好な応答性でもって潤滑油を供給し、これによりころ軸受の高温化および焼付きを防止することができる。
【００１０】
本発明の潤滑方法は、ころ軸受軸体が挿通されるとともに軸心回りに回転自在に支持された内輪部材と、この内輪部材に同心に配置される外輪部材と、前記内輪部材の内輪軌道面、および外輪部材の外輪軌道面の間に転動自在に配置される複数個のころとを含むころ軸受に係り、前記内輪部材の軸心回りの回転数に応じて、所定の部位に設けられて前記外輪軌道面側に潤滑油を供給する給脂路、または内輪軌道面側に潤滑油を供給する給脂路のうち少なくとも一方から潤滑油を供給する。
【００１１】
このように、内輪部材の回転数に応じて潤滑を行う軌道面を選択し、適量の潤滑油を供給するようにするので、特にころ軸受の攪拌抵抗の増加、高温化および焼付きを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るころ軸受装置を、工作機械の駆動軸を支持するころ軸受装置を例に、図面に基づいて説明する。まず、本発明の第一の実施形態を説明する。図１は本発明の第一の実施形態を示すころ軸受を用いた工作機械の一部断面図、図２は図１の要部拡大断面図である。
【００１３】
この実施形態におけるころ軸受１は円筒ころ軸受であり、工作機械の駆動軸２を軸方向両側で回転自在に支持するよう対で設けられている。その構成は同一なので、図２では一方のころ軸受１のみ表している。
【００１４】
図１に示すように、ころ軸受１は、駆動軸２が挿通して圧入されるとともに軸心３回りに回転自在に支持された内輪部材４と、この内輪部材４に同心に配置される外輪部材５と、内輪部材４の内輪軌道面６、および外輪部材５の外輪軌道面７の間に転動自在に配置される複数個の円筒ころ８と、これら円筒ころ８を円周方向等配位置に保持するポケット９ａを有する保持器９とを備えている。
【００１５】
外輪部材５はハウジング１０の内周面に装着固定されている。内輪部材４の内輪軌道面６の軸方向両側に、内輪軌道面６よりも大径の外周面を有する肩部１５が形成されている。外輪部材５間に筒状の外輪間座１６が挟持され、内輪部材４間に筒状の内輪間座１７が挟持されている。
【００１６】
駆動軸２が軸心３回りに回転すると内輪部材４が軸心３回りに回転するとともに、円筒ころ８が内外輪軌道面７間を転動する。このとき、円筒ころ８が内外軌道面間を転動する際の攪拌抵抗の増大をできるだけ抑え、発生熱を抑え、焼付きを防止するために、軸受内部を潤滑する必要がある。
【００１７】
ここで、ころ軸受１が備える潤滑装置２０を説明する。これは所定の部位、すなわち外輪間座１６のころ軸受１寄りに配置された給脂路を有する。この給脂路は、第一給脂路２１と第二給脂路２２とから構成される。
【００１８】
図２に示すように、第一給脂路２１および第二給脂路２２はともに外輪間座１６に径方向に形成された大径路２３，２４と、この大径路２３，２４の径方向内方端部からころ軸受側へ向かう軸方向に沿って形成された小径路２５，２６とから構成されている。
【００１９】
第二給脂路２２の小径路２３は第一給脂路２１の小径路２４に比べて長く形成され、第一給脂路２１の大径路２５の端部は、外輪部材５の内周面端部に向けて軸方向で開口するよう外輪部材５の近傍に配置されている。第二給脂路２２の小径路２６の端部は、内輪部材４の外周面端部に向けて軸方向で開口するよう内輪部材４の近傍に配置されている。
【００２０】
図１に示すように、ハウジング１０に、第一給脂路２１および第二給脂路２２それぞれに連通する第一供給路３０および第二供給路３１が形成されている。潤滑装置２０は、第一供給路３０および第二供給路３１に潤滑油３５（オイルアンドエア）を供給するための供給制御装置３６を有する。
【００２１】
この供給制御装置３６は、内輪部材４の回転数を検出するための回転検出器３７と、第一供給路３０および第二供給路３１に接続される切替え弁装置３８と、回転検出器３７と切替え弁装置３８との間に電気的に接続される制御装置３９および給脂ポンプ４０とから構成されている。
【００２２】
制御装置３９として、例えば一般的なワンチップマイクロコンピュータが用いられる。この制御装置３９は、回転検出器３７からの回転数信号に応じて切替え弁装置３８に切替え信号を出力するための切替え手段４１と、給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号を出力するための駆動手段４２とを備えている。上記のようにころ軸受装置はころ軸受１と、潤滑装置２０とで構成されている。
【００２３】
次に、ころ軸受１の潤滑動作を説明する。回転検出器３７は、工作機械の駆動中、常に駆動軸２の回転数を検出している。この回転数は、制御装置３９の切替え手段４１に出力されており、駆動手段４２にも出力されている。また駆動手段４２から給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号が出力される。
【００２４】
回転検出器３７が、所定の回転数以下の回転数信号を検出している場合、すなわち内輪部材４（駆動軸２）が低速回転の場合、切替え手段４１は駆動手段４２を介して給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号を出力するとともに、第一供給路３０に潤滑油３５が供給され、第二供給路３１への潤滑油３５の供給が遮断されるよう、切替え弁装置３８の駆動部に駆動制御信号を出力する。
【００２５】
すなわち内輪部材４が低速回転の場合、潤滑油３５は給脂ポンプ４０から切替え弁装置３８を介して第一供給路３０、第一給脂路２１へ供給され、第一給脂路２１の開口から外輪軌道面７側に向けて供給され、ころ軸受１内部を適量の潤滑油３５でもって潤滑する。
【００２６】
ところで、回転検出器３７が、所定の回転数より高い回転数信号を検出した場合（内輪部材４が高速回転となった場合）、切替え手段４１は駆動手段４２を介して給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号を出力するとともに、第一供給路３０に潤滑油３５が供給され、第二供給路３１への潤滑油３５の供給もなされるよう、切替え弁装置３８の駆動部に駆動信号を出力する。
【００２７】
すなわち内輪部材４が高速回転の場合、潤滑油３５は給脂ポンプ４０から切替え弁装置３８を介して第一供給路３０、第一給脂路２１へ供給されて第一給脂路２１の開口から外輪軌道面７に向けて供給され、同時に潤滑油３５は、第二供給路３１、第二給脂路２２の開口から内輪軌道面６に向けて供給される。これにより、ころ軸受１内部を高速回転時に適合した量の潤滑油３５でもって潤滑する。
【００２８】
ところで、上記のような高速回転状態から再び低速回転に移行したことを回転検出器３７が検出すると、その信号が駆動手段４２を介して切替え弁装置３８に出力されて、切替え弁装置３８が第二供給路３１への潤滑油３５の供給を遮断するよう切替わる。これと同時に、潤滑油３５を含まない空気流のみが一定時間だけ第二供給路３１へ供給されるよう切替え弁装置３８が切替わる。
【００２９】
そうすると、第二給脂路２２の開口から潤滑油３５を含まない空気流が吐出供給され、それまで内輪軌道面６あるいは内輪部材４の外周面に付着していた潤滑油３５を気圧でもってころ軸受１外部へ排出する。これにより、ころ軸受１内部の低速回転に適合した量の潤滑油３５を確保し、ころ軸受１の軌道面の温度上昇を抑え焼付きを防止することができる。
【００３０】
このように、本発明の第一の実施形態によれば、内輪部材４の回転数に応じて潤滑油３５を供給する部分を選択し、これによって必要な量の潤滑油３５を供給してころ軸受１の攪拌抵抗の増加、および軌道面の温度上昇を抑え、焼付きを防止することができる。
【００３１】
次に、図３の断面図および図４の拡大断面図に基づいて、本発明の第二の実施形態を説明する。本発明の第二の実施形態に係るころ軸受は、外輪部材５、内輪部材４、複数の円筒ころ８、および保持器９を備えている。内輪部材４の構成は、第一の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
保持器９は、ポケット９ａの軸方向両側に径方向外方に突出する環状の被案内部９ｂが形成されている。この保持器９は、被案内部９ｂの外周面９ｃが外輪部材５の内周面に案内される外輪案内保持器である。
【００３３】
次に潤滑装置２０を説明する。潤滑装置２０は、外輪部材５の外周方向所定箇所に、径方向に沿って形成された給脂路４５を有する。この給脂路４５は外輪部材５の、被案内部９ｂ対向面位置に軸方向で一致する部位において径方向に沿って形成されている。従ってこの給脂路４５は、軸方向に対となるよう二個形成されている。
【００３４】
潤滑装置２０は、外輪間座１６に形成された給脂路４６を有する。この給脂路４６は、外輪間座１６に径方向に形成された大径路４７と、この大径路４７の径方向内方端部からころ軸受１の内輪部材４の外周面側へ向かって形成された小径路４８とから構成されている。
【００３５】
ハウジング１０に、各給脂路４５および給脂路４６それぞれに連通する第一供給路４９および第二供給路５０が形成されている。潤滑装置２０は、第一供給路４９および第二供給路５０に潤滑油３５（オイルアンドエア）を供給するための供給制御装置３６を有する。
【００３６】
次に、第二の実施形態の供給制御装置３６が第一の実施形態の供給制御装置３６と異なる部分を説明する。第二の実施形態の切替え弁装置３８は、切替え手段４１からの信号に応じて、潤滑を行う両第一供給路４９または第二供給路５０、あるいは両第一供給路４９および第二供給路５０の双方を選択して、両第一供給路４９または第二供給路５０、あるいは両第一供給路４９および第二供給路５０に潤滑油３５を供給する構成を有する。他の構成は上記第一の実施形態と同様であるので同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
上記構成において、回転検出器３７が、所定の回転数以下の回転数信号を検出している場合、すなわち内輪部材４（駆動軸２）が低速回転の場合、切替え手段４１は駆動手段４２を介して給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号を出力するとともに、両第一供給路４９に潤滑油３５が供給され第二供給路５０への潤滑油３５の供給が遮断されるよう切替え弁装置３８の駆動部に駆動信号を出力する。
【００３８】
すなわち内輪部材４が低速回転の場合、潤滑油３５は給脂ポンプ４０から切替え弁装置３８を介して両第一供給路４９、各給脂路４５の開口から保持器９の被案内部９ｂの外周面９ｃ、すなわち被案内面に向けて吐出され、ころ軸受１内部を適量の潤滑油３５でもって潤滑する。
【００３９】
ところで、回転検出器３７が、所定の回転数より高い回転数信号を検出した場合、すなわち内輪部材４が高速回転となった場合、切替え手段４１は駆動手段４２を介して給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号を出力するとともに、第一供給路４９に潤滑油３５が供給され、第二供給路５０への潤滑油３５の供給もなされるよう切替え弁装置３８の駆動部に駆動信号を出力する。
【００４０】
すなわち内輪部材４が高速回転の場合、潤滑油３５は給脂ポンプ４０から切替え弁装置３８を介して両第一供給路４９、給脂路４５へ供給されて、給脂路４５の開口から被案内部９ｂの外周面９ｃに向けて吐出され、同時に潤滑油３５は、第二供給路５０から給脂路４６へ供給されて、その開口から内輪軌道面６に向けて吐出される。これによって、ころ軸受１内部を高速回転時に適合した量の潤滑油３５でもって潤滑する。
【００４１】
ところで、上記のような高速回転状態から再び低速回転に移行したことを回転検出器３７が検出すると、その信号が駆動手段４２、給脂ポンプ４０を介して切替え弁装置３８に出力されて、切替え弁装置３８が第二供給路５０への潤滑油３５の供給を遮断するよう切替わる。これと同時に、潤滑油３５を含まない空気流のみが一定時間だけ第二供給路５０へ供給されるよう切替え弁装置３８が切替わる。
【００４２】
そうすると、給脂路４６の開口から潤滑油３５を含まない空気流が吐出し、それまで内輪軌道面６あるいは内輪部材４の外周面に付着していた潤滑油３５が気圧でもってころ軸受１外部へ排出される。これにより、ころ軸受１内部の低速回転に適合した量の潤滑油３５を確保し、ころ軸受１の軌道面の温度上昇を抑え焼付きを防止することができる。
【００４３】
次に、図５および図６に基づいて本発明の第三の実施形態を説明する。本発明の第三の実施形態に係るころ軸受装置が、第二の実施形態に係るころ軸受装置と異なる部分を説明する。
【００４４】
第三の実施形態のころ軸受装置におけるころ軸受１は、外輪部材５の外輪軌道面７の両側に、外輪軌道面７に比べて小径の内周面を有する肩部５５を有する。潤滑装置２０は、外輪軌道面７と各肩部５５の境界部に、潤滑油３５を外輪軌道面７に向けて吐出するための一対の給脂路５６を有する。これら給脂路５６にハウジング１０に形成された供給路５７が形成されている。この供給路５７は切替え弁装置３８に接続されている。他の潤滑装置２０の構成は、上記第二の実施形態と同様である。
【００４５】
上記構成において、回転検出器３７が、所定の回転数以下の回転数信号を検出している場合、すなわち内輪部材４（駆動軸２）が低速回転の場合、切替え手段４１は駆動手段４２を介して給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号を出力するとともに、両第一供給路４９および供給路５７に潤滑油３５が供給されて給脂路４５，５６に潤滑油３５が供給されるよう切替え弁装置３８の駆動部に駆動信号を出力し、かつ第二供給路５０への潤滑油３５の供給が遮断されるよう切替え弁装置３８の駆動部に駆動信号を出力する。
【００４６】
すなわち内輪部材４が低速回転の場合、潤滑油３５は保持器９の被案内部９ｂの外周面９ｃおよび内輪軌道面７に向けて吐出され、ころ軸受１内部を適量の潤滑油３５でもって潤滑する。
【００４７】
ところで、回転検出器３７が、所定の回転数より高い回転数信号を検出した場合、すなわち内輪部材４が高速回転となった場合、切替え手段４１は駆動手段４２を介して給脂ポンプ４０の駆動部に駆動信号を出力するとともに、第一供給路４９および供給路５７に潤滑油３５が供給され、かつ第二供給路５０への潤滑油３５の供給もなされるよう切替え弁装置３８の駆動部に駆動信号を出力する。
【００４８】
すなわち内輪部材４が高速回転の場合、潤滑油３５は保持器９の被案内部９ｂの外周面９ｃ、外輪軌道面７および内輪軌道面６に向けて供給され、ころ軸受１内部を適量の潤滑油３５でもって潤滑する。
【００４９】
ところで、上記のような高速回転状態から再び低速回転に移行したことを回転検出器３７が検出すると、その信号が駆動手段４２、給脂ポンプ４０を介して切替え弁装置３８に出力されて、かつ切替え弁装置３８が第二供給路５０への潤滑油３５の供給を遮断するよう切替わる。これと同時に、潤滑油３５を含まない空気流のみが一定時間だけ第二供給路５０へ供給されるよう切替え弁装置３８が切替わる。
【００５０】
そうすると、給脂路４６の開口から潤滑油３５を含まない空気流が吐出し、それまで内輪軌道面６あるいは内輪部材４の外周面に付着していた潤滑油３５が気圧でもってころ軸受１外部へ排出される。これにより、ころ軸受１内部の低速回転に適合した量の潤滑油３５を確保し、ころ軸受１の軌道面の温度上昇を抑え焼付きを防止することができる。
【００５１】
次に、本発明の第四の実施形態を図７の断面図に基づいて説明する。本発明のころ軸受装置１は、内輪部材４に肩部１５を有する複列円筒ころ軸受６０を有する。各円筒ころ８，８は保持器９のポケット９ａに保持されて円周方向等配位置に配置されている。各保持器９は外輪案内保持器であり、それぞれ軸方向外方部位に径方向外方に突出する環状の被案内部９ｂが形成されている。
【００５２】
外輪部材５に、被案内部９ｂの外周面９ｃに潤滑油３５を吐出するための給脂路４５が、軸方向に対となるよう二個形成されている。ハウジング１０に給脂路４５に連通する供給路６２が形成されている。
【００５３】
外輪部材５の軸方向中心に、外輪軌道面７に潤滑油３５を供給するための径方向に沿う給脂路６１が形成されている。ハウジング１０に給脂路６１に連通する供給路６３が形成されている。外輪間座（外輪カラー）１６に、複列円筒ころ軸受６０の外周面両側に潤滑油３５を噴出するための給脂路６４が形成されている。ハウジング１０に給脂路６４に連通する供給路６５が形成されている。供給路６２，６３，６５は切替え弁装置３８に接続されている。
【００５４】
潤滑装置２０の供給制御装置３６における制御装置３９は、低速回転時に供給路６２，６３に潤滑油３５が供給されるよう切替え弁装置３８を駆動し、また高速回転時に供給路６２，６３，６５に潤滑油３５が供給されるよう切替え弁装置３８を駆動する。
【００５５】
これにより潤滑油３５は、低速回転時には保持器９の被案内部９ｂの外周面９ｃ、外輪軌道面７に向けて供給され、高速回転時には保持器９の被案内部９ｂの外周面９ｃ、外輪軌道面７および内輪軌道面６に向けて供給され、ころ軸受１内部を適量の潤滑油３５でもって潤滑する。
【００５６】
また制御装置３９は、高速回転から低速回転に変った場合、供給路６２，６３に潤滑油３５を、供給路６５に潤滑油３５を含まない空気流を一定時間だけ供給するよう切替え弁装置３８を駆動する。これにより、低速回転時における内輪軌道面６側の過量な潤滑油３５が所定の場所に除去される。図１に示すように、供給制御装置３６の他の構成は上記各実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、内輪部材の回転数に応じて潤滑油を供給する場所を選択し機構的に切替えるようにしたので、良好な応答性でもって、かつころ軸受内部を適量の潤滑油で潤滑し、かつころ軸受の攪拌抵抗の増加を抑え、温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態を示すころ軸受を用いた工作機械の一部断面図である。
【図２】同じく図１の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態を示すころ軸受を用いた工作機械の一部断面図である。
【図４】同じく図３の拡大断面図である。
【図５】本発明の第三の実施形態を示すころ軸受を用いた工作機械の一部断面図である。
【図６】同じく図４の拡大断面図である。
【図７】本発明の第四の実施形態を示すころ軸受け装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
１      ころ軸受
２      駆動軸
４      内輪部材
５      外輪部材
６      内輪軌道面
７      外輪軌道面
８      円筒ころ
１０    ハウジング
１６    外輪間座
１７    内輪間座
２０    潤滑装置
２１    第一給脂路
２２    第二給脂路
３０    第一供給路
３１    第二供給路
３６    供給制御装置
３７    回転検出器
３８    切替え弁装置
３９    制御装置
４０    給脂ポンプ
【図１】
2004324811.tif 000003
【図２】
2004324811.tif 000004
【図３】
2004324811.tif 000005
【図４】
2004324811.tif 000006
【図５】
2004324811.tif 000007
【図６】
2004324811.tif 000008
【図７】
2004324811.tif 000009