(57)【要約】【課題】内輪の冷却機能を兼ね備えた転がり軸受の潤滑装置において、転がり軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減することである。【解決手段】アンギュラ玉軸受１の背面側に、内輪２の端面の円周溝６へ冷却油を吐出するノズル１２を設けた冷却油導入部材１１を配設して、冷却油導入部材１１の張り出し部１１ａでテーパ面２ｂと隙間を持って対向するシール部１３を形成し、このシール部１３の隙間δを０．２ｍｍ以下に設定することにより、シール部１３から軸受内部への冷却油の流入量を少量に抑え、アンギュラ玉軸受１の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減できるようにした。【選択図】図２
2007024256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される内輪の一端側の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、前記内輪の一端側に吐出される冷却油の一部を、この内輪の外径面とシール部との隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記内輪の外径面とシール部との隙間を０．２ｍｍ以下としたことを特徴とする転がり軸受の潤滑装置。
【請求項２】
冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される内輪の一端側の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、前記内輪の一端側に吐出される冷却油の一部を、この内輪の外径面とシール部との隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記内輪の外径面と対向するシール部の内径面に、周方向へ延びる油溝を設けたことを特徴とする転がり軸受の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内輪の冷却機能を兼ね備えた転がり軸受の潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸等のように高速回転する回転軸を支持する転がり軸受では、加工負荷等によって内輪の温度が外輪よりも高くなる。このためこの温度差に伴う内輪と外輪の熱膨張差によって軸受の予圧が過大となり、軸受寿命が短くなる問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される内輪の一端側の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、冷却油の一部をこのシール部の隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させ、別途の冷却装置を設けることなく内輪の冷却機能を兼ね備えるようにした転がり軸受の潤滑装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０８２８号公報（第５−７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された転がり軸受の潤滑装置では、内輪の外径面とシール部との隙間が大きくなると、潤滑油として軸受内部へ流入する冷却油の量が多くなる。しかしながら、工作機械の主軸等のように毎分１万回転以上の高速で回転する回転軸を支持する転がり軸受では、軸受内部へ流入する冷却油の量が多くなると、転がり軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗が増大して、動力損失が大きくなる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、内輪の冷却機能を兼ね備えた転がり軸受の潤滑装置において、転がり軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される内輪の一端側の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、前記内輪の一端側に吐出される冷却油の一部を、この内輪の外径面とシール部との隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記内輪の外径面とシール部との隙間を０．２ｍｍ以下とした構成を採用した。
【０００８】
本発明者らは、前記内輪の外径面とシール部との隙間δを種々変化させて、隙間δから軸受内部への冷却油の流入量Ｑを測定した。この結果、後の図４に示すように、冷却油の流入量Ｑは、隙間δが０．２ｍｍ以下では少量で横ばい傾向になり、隙間δが０．２ｍｍを超えると急激に増加することを見出した。この測定結果に基づいて、内輪の外径面とシール部との隙間を０．２ｍｍ以下とすることにより、軸受内部への冷却油の流入量を安定して少量に抑え、転がり軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減できるようにした。
【０００９】
また、本発明は、冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される内輪の一端側の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、前記内輪の一端側に吐出される冷却油の一部を、この内輪の外径面とシール部との隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記内輪の外径面と対向するシール部の内径面に、周方向へ延びる油溝を設けた構成も採用した。
【００１０】
すなわち、前記内輪の外径面と対向するシール部の内径面に、周方向へ延びる油溝を設けることにより、シール部の隙間に入る冷却油の一部を周方向に延びる油溝へ逃がし、軸受内部への冷却油の流入量を安定して少量に抑え、転がり軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減できるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の転がり軸受の潤滑装置は、冷却油の一部が潤滑油として軸受内部へ流入する内輪の外径面とシール部との隙間を０．２ｍｍ以下としたので、軸受内部への冷却油の流入量を安定して少量に抑え、転がり軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の転がり軸受の潤滑装置は、内輪の外径面と対向するシール部の内径面に周方向へ延びる油溝を設けた構成も採用し、シール部の隙間に入る冷却油の一部を周方向に延びる油溝へ逃がすようにしたので、軸受内部への冷却油の流入量を安定して少量に抑え、転がり軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受の潤滑装置を採用した工作機械のスピンドル装置を示す。このスピンドル装置は、端部に工具またはワークのチャックが取り付けられ、モータ（図示省略）で回転駆動される主軸２０が、軸受箱２１に軸方向で離して組み込まれた２つの転がり軸受であるアンギュラ玉軸受１で支持されている。また、スピンドル装置には、後述するように、軸受箱２１とアンギュラ玉軸受１の内輪２を冷却する冷却油を供給する冷却油供給装置３０が接続されている。
【００１４】
図２に示すように、前記アンギュラ玉軸受１は、内輪２と外輪３の各軌道面２ａ、３ａ間にボール４が保持器５で保持され、内輪２にアキシアル荷重が負荷される正面側で、外輪３の内径面にカウンタボア３ｂが設けられ、背面側の内輪２の外径面に軌道面２ａ側へ拡径するテーパ面２ｂが設けられるとともに、その端面に周方向へ延びる円周溝６が設けられている。
【００１５】
図１に示したように、前記軸受箱２１は、内箱２１ａと外箱２１ｂの二重構造とされ、２つのアンギュラ玉軸受１の内輪２は、間に内輪間座２２を介在させて主軸２０に外嵌され、両側を内輪押さえ２３で固定されている。また、間に外輪間座２４を介在させた２つの外輪３は、本発明に係る潤滑装置を構成する冷却油導入部材１１を背面側の端面に当接され、内箱２１ａに内嵌されて両側を外輪押さえ２５で固定されている。
【００１６】
前記軸受箱２１の内箱２１ａと外箱２１ｂの間には冷却油循環路３１が形成され、冷却油供給装置３０から供給経路３２と戻り経路３３で循環供給される冷却油が、外箱２１ｂの外径面に設けられた導入孔３４ａと排出孔３４ｂを通して冷却油循環路３１に供給されるようになっている。
【００１７】
また、前記冷却油供給装置３０の供給経路３２には、圧力調整弁３５と油濾過器３６を介在させた分岐供給経路３２ａが設けられ、内箱２１ａの両端面に設けられた各導入孔３７に冷却油が供給されるようになっている。各導入孔３７に供給される冷却油は冷却油導入部材１１へ導入され、後述するように、各アンギュラ玉軸受１の軸受内部の潤滑と内輪２の冷却に使用された後、内箱２１ａの下側に設けられた油回収路３８に回収され、油ポンプ３９で冷却油供給装置３０に戻される。
【００１８】
図２に示したように、前記外輪３の背面側端面に当接された冷却油導入部材１１は内箱２１ａに内嵌され、内箱２１ａの導入孔３７に連通する導入孔１１ｂが設けられて、その先端に内輪２の円周溝６に冷却油を吐出するノズル１２が設けられている。また、冷却油導入部材１１の前面側には、内輪２と保持器５の間へ張り出して内輪２のテーパ面２ｂと隙間δを持って対向するシール部１３を形成する張り出し部１１ａが設けられ、この張り出し部１１ａで円周溝６の周りに貯油空間１４ａが形成されている。円周溝６に吐出されて内輪２を冷却した大部分の冷却油は貯油空間１４ａに溜まり、冷却油導入部材１１に設けられた連通孔１１ｅから、その後面側に取り付けられた蓋部材１５で密閉された貯油空間１４ｂへ移動する。
【００１９】
前記円周溝６へ吐出されて内輪２を冷却した冷却油の一部は、内輪２の回転に伴う遠心力によりテーパ面２ｂに沿ってシール部１３の隙間を導かれ、シール部１３から軸受内部へ潤滑油として流入する。シール部１３での内輪２の外径テーパ面２ｂと張り出し部１１ａの内径面との隙間δは、軸受内部への冷却油の流入量を少量に抑えるために０．２ｍｍに設定されている。また、張り出し部１１ａの内径面には、周方向へ延びる２本の油溝１６が設けられ、シール部１３に入る冷却油の一部がこれらの油溝１６に逃がされて、軸受内部への冷却油の流入量が安定して少量に抑えられるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、前記冷却油導入部材１１には、貯油空間１４ｂに連通する排出孔１１ｃと、外輪３の端面に沿って軸受内部に連通する排出溝１１ｄが設けられている。また、内箱２１ａの下部には、これらの排出孔１１ｃと排出溝１１ｄとを、それぞれ油回収路３８に連通する排出孔４０ａ、４０ｂが設けられている。したがって、内輪２を冷却して各貯油空間１４ｂに溜まった冷却油は、排出孔１１ｃ、４０ａを通して油回収路３８に回収され、軸受内部を潤滑した一部の冷却油は、排出溝１１ｄと排出孔４０ｂを通して油回収路３８に回収される。
【実施例】
【００２１】
図２に示したシール部１３の隙間δを変化させ、ノズル１２から吐出される冷却油のうちシール部１３から軸受内部へ潤滑油として流入する流入量Ｑを測定した。主軸２０の直径（アンギュラ玉軸受１の内径）は７０ｍｍ、その回転速度は３００００ｒｐｍとし、ノズル１２からの冷却油の吐出量は０．６リットル／分とした。
【００２２】
上記冷却油の流入量Ｑの測定結果を図４に示す。この測定結果からも分かるように、冷却油の流入量Ｑは、隙間δが０．２ｍｍ以下では少量で横ばい傾向になり、隙間δが０．２ｍｍを超えると急激に増加する。したがって、シール部の隙間δを０．２ｍｍ以下に設定することにより、軸受内部への冷却油の流入量Ｑを安定して少量に抑え、軸受の高速回転に伴う冷却油の撹拌抵抗を低減することができる。
【００２３】
なお、冷却油で冷却される内輪の温度上昇は、軸受が最高レベルの５５０００ｒｐｍで高速回転しても６０℃程度であり、その半径膨張量は約０．０９ｍｍであるので、このような高速回転で転がり軸受が使用される場合であっても、隙間δを０．２ｍｍの上限に近い値に設定すれば、冷却油の一部を潤滑油として軸受内部へ流入させる隙間を確保することができる。
【００２４】
上述した実施形態では、転がり軸受をアンギュラ玉軸受としたが、本発明に係る転がり軸受の潤滑装置は、深溝玉軸受やころ軸受等の他の転がり軸受にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る転がり軸受の潤滑装置を採用したスピンドル装置とこれに接続された冷却油供給装置を示す構成図
【図２】図１の潤滑装置のＡ部を拡大して示す断面図
【図３】図１の潤滑装置のＢ部を拡大して示す断面図
【図４】シール部の隙間δと軸受内部への冷却油の流入量Ｑの関係を測定した結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００２６】
１  アンギュラ玉軸受
２  内輪
３  外輪
２ａ、３ａ  軌道面
２ｂ  テーパ面
３ｂ  カウンタボア
４  ボール
５  保持器
６  円周溝
１１  冷却油導入部材
１１ａ  張り出し部
１１ｂ  導入孔
１１ｃ  排出孔
１１ｄ  排出溝
１１ｅ  連通孔
１２  ノズル
１３  シール部
１４ａ、１４ｂ  貯油空間
１５  蓋部材
１６  油溝
２０  主軸
２１  軸受箱
２１ａ  内箱
２１ｂ  外箱
２２  内輪間座
２３  内輪押さえ
２４  外輪間座
２５  外輪押さえ
３０  冷却油供給装置
３１  冷却油循環路
３２  供給経路
３２ａ  分岐供給経路
３３  戻り経路
３４ａ  導入孔
３４ｂ  排出孔
３５  圧力調整弁
３６  油濾過器
３７  導入孔
３８  油回収路
３９  油ポンプ
４０ａ、４０ｂ  排出孔
【図１】
2007024256.tif 000003
【図２】
2007024256.tif 000004
【図３】
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【図４】
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