(57)【要約】【課題】  攪拌抵抗の増加を防止して軸受温度の上昇を抑制すると共に、軸受内部が負圧となることを抑制して軸受内部に適量の潤滑油を供給することができる転がり軸受の潤滑装置を提供する。【解決手段】  内輪１に軸方向に延びる内輪延長部６を設けると共に、外輪２の軸方向端に隣接し、内輪延長部６に径方向に対向する外輪間座７を設け、これら内輪延長部６と外輪間座７とにわたって給排油機構ＫＵを設ける。スピンドル装置ＳＵのハウジングＨｓにおける複数の転がり軸受ＢＲが配置された軸方向範囲の上部と下部とに、それぞれ大気開放する吸気口２３，２４を設ける。この吸気口２３，２４と各転がり軸受ＢＲの軸受空間内とにそれぞれ連通する複数の吸気路２７を設けた。【選択図】      図４
2012255517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立型のスピンドル装置におけるハウジング内に、スピンドルの軸方向に並べて配置されて、それぞれ外輪が前記ハウジングに設置され内輪でスピンドルを支持する複数の転がり軸受と、軸受冷却媒体を兼ねる潤滑油を前記各転がり軸受内に供給すると共に軸受外に排出する給排油機構とを設け、
前記内輪に軸方向に延びる内輪延長部を設けると共に、前記外輪の軸方向端に隣接し、または前記外輪の一部として、前記内輪延長部に径方向に対向する外輪間座を設け、これら内輪延長部と外輪間座とにわたって前記給排油機構を設け、
前記スピンドル装置のハウジングにおける前記複数の転がり軸受が配置された軸方向範囲の上部と下部とに、それぞれ大気開放する吸気口を設け、この吸気口と前記各転がり軸受の軸受空間内とにそれぞれ連通する複数の吸気路を設けたことを特徴とする転がり軸受の潤滑装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ハウジングには、潤滑油を給排油機構に供給する給油経路と、軸受内で潤滑に供された前記潤滑油である排油をハウジング外に排出する排油経路とが設けられ、前記排油経路は、排油を重力により排出するものであって、この排油経路におけるハウジングの下部に位置する部分には、下方に向かうに従ってハウジングの径方向内側または径方向外側に至るように傾斜状に形成された排油経路傾斜部が設けられる転がり軸受の潤滑装置。
【請求項３】
請求項２において、前記給排油機構は、前記潤滑油を軸受内に供給する給油口と潤滑油を軸受外に排出する排油口とを有し、ハウジングには、各排油口と前記排油経路とを径方向に連通して繋ぐ連通部材がそれぞれ設けられる転がり軸受の潤滑装置。
【請求項４】
請求項３において、各連通部材の先端部が排油経路にそれぞれ開口し、且つ、上下の連通部材の先端部の円周方向位置を互いに変えて配設した転がり軸受の潤滑装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、各連通部材の先端部が排油経路にそれぞれ開口し、且つ、複数の連通部材の各先端部は、排油経路内への突出量が下方の連通部材の先端部程長く突出するように設けた転がり軸受の潤滑装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、各連通部材の先端部における底面に、連通部材の内径と同径の先端部排油口を設けた転がり軸受の潤滑装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項において、前記連通部材の先端を、上方に向かうに従って排油経路内の対向壁面に近づくように傾斜する傾斜面とした転がり軸受の潤滑装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記ハウジングには、下部の吸気口と各吸気路とを繋ぐ吸気経路が設けられ、この吸気経路のうちハウジングの下部には、下方に向かうに従ってハウジングの径方向内側または径方向外側に至るように傾斜状に形成された吸気経路傾斜部が設けられる転がり軸受の潤滑装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記複数の転がり軸受のうち、各外輪の下面に位置する外輪端面、および、各外輪間座の上面に位置する間座端面のいずれか一方または両方に、前記複数の吸気路を設けた転がり軸受の潤滑装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、工作機械のスピンドルの支持に用いられるものである転がり軸受の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、立型の工作機械主軸等のスピンドルの支持に用いられる転がり軸受の潤滑装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受の冷却と、軸受に対する潤滑油の給排油を行う機構を有する潤滑装置が提案されている（特許文献１）。この潤滑装置では、図１４（Ａ）に示すように、内輪端面に接する内輪間座５０を設け、外輪端面に接する潤滑油導入部材５１を設けている。内輪５２のうち前記内輪端面から内輪軌道面に繋がる斜面に円周溝５３を設けると共に、前記潤滑油導入部材５１にノズル５４を設け、このノズル５４から前記円周溝５３内に軸受冷却媒体を兼ねる潤滑油を吐出するようになっている。同図（Ａ）において、矢印は潤滑油の流れを示す。潤滑油導入部材５１に導入された潤滑油を円周溝５３内に吐出することで、内輪５２を冷却する。潤滑油導入部材５１から軸受内に延びる被さり部５５と前記斜面との間の隙間から、円周溝５３の一部の潤滑油を軸受内に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４０９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の転がり軸受には、次の排油経路I，II（図示せず）が存在する。
・排油経路I：内輪冷却後、軸受外に排出する経路
・排油経路II：軸受内部の潤滑剤として使用され、軸受外に排出する経路
従来、潤滑装置は、各排油経路I，IIに対し、ポンプをそれぞれ使用し、軸受内の油を速やかに排出していた。しかし排油経路IIのポンプの吸引力の影響で軸受内部に潤滑油が多量に流入し、攪拌抵抗が増え軸受温度が上昇する傾向があった。一方、排油経路IIのポンプを使用せず、油を重力、遠心力のみで自然排出しようとすると、排油経路Iのポンプの吸引力の影響で軸受内部が負圧となり、油が軸受内部に十分流入しなくなった。
【０００５】
そこで、本件出願人は、外輪間座のうち排油口近傍に吸気孔を設けることで、排油をポンプで吸引するとき、排油口に空気が流入することで、軸受内部が負圧になることを解消し、軸受内部に十分な潤滑油を供給する技術を見出している。
しかし、前記吸気孔から軸受内部に空気が流入する際、脈動を生じ、吸気口に潤滑油が漏れてくる場合がある。また、図１５に示すように、ハウジングＨｓに軸方向の吸気経路５６を設けた場合、吸気口５８から漏れた潤滑油と、空気とが、吸気経路途中の点線内で表記する部分５７で干渉し、油の障壁が発生する可能性がある。この油の障壁が発生すると、軸受内に空気が流入できず、スピンドル装置内部の圧力バランスに影響を及ぼす。すなわち、軸受内部が負圧となって、油が軸受内部に十分流入しなくなることがある。
【０００６】
この発明の目的は、攪拌抵抗の増加を防止して軸受温度の上昇を抑制すると共に、軸受内部が負圧となることを抑制して軸受内部に適量の潤滑油を供給することができる転がり軸受の潤滑装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の転がり軸受の潤滑装置は、立型のスピンドル装置におけるハウジング内に、スピンドルの軸方向に並べて配置されて、それぞれ外輪が前記ハウジングに設置され内輪でスピンドルを支持する複数の転がり軸受と、軸受冷却媒体を兼ねる潤滑油を前記各転がり軸受内に供給すると共に軸受外に排出する給排油機構とを設け、前記内輪に軸方向に延びる内輪延長部を設けると共に、前記外輪の軸方向端に隣接し、または前記外輪の一部として、前記内輪延長部に径方向に対向する外輪間座を設け、これら内輪延長部と外輪間座とにわたって前記給排油機構を設け、前記スピンドル装置のハウジングにおける前記複数の転がり軸受が配置された軸方向範囲の上部と下部とに、それぞれ大気開放する吸気口を設け、この吸気口と前記各転がり軸受の軸受空間内とにそれぞれ連通する複数の吸気路を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、給排油機構により軸受内に潤滑油を導入することで、軸受を冷却する。軸受内に導入した潤滑油の一部は、軸受内の潤滑油として使用される。また給排油機構により、潤滑油を軸受外に排出する。前記軸受を冷却した潤滑油は、例えば、ポンプを使用して軸受外に排出する。軸受内で潤滑に供された潤滑油は、例えば、潤滑油自体の重力および遠心力により排出する。
【０００９】
特に、ハウジングの上部と下部とに、それぞれ大気開放する吸気口を設け、この吸気口と前記各転がり軸受の軸受空間内とにそれぞれ連通する複数の吸気路を設けたため、前記ポンプは、軸受を冷却した潤滑油と共にハウジング内の周辺空気も同時に吸引する。複数の吸気路から軸受内部に空気が流入するときに例えば前記ポンプによる脈動を生じ、前記複数の吸気路から軸受内で潤滑に供された潤滑油が漏れた場合、ハウジングの下部の吸気口からこの潤滑油を排出する。このとき、ハウジングの上部の吸気口から複数の吸気路を介して軸受内部に安定して空気を供給する。
【００１０】
このため、軸受空間内に必要十分な空気を流入させることができ、軸受内部が負圧となることを抑制することができる。これにより軸受内部に適量の潤滑油を供給することができる。複数の吸気路から潤滑油が漏れた場合においても、少なくともハウジングの上部の吸気口から空気を供給できるため、ハウジングの下部において潤滑油と空気とが干渉することがなく油の障壁が生じることを確実に防止し得る。なお、吸気路から潤滑油が漏れない場合には、ハウジングの上部および下部の各吸気口からそれぞれ空気を供給することができる。
軸受内で潤滑に供された潤滑油を、ポンプを用いることなく重力および遠心力により排出することができるので、軸受内部に過度の潤滑油が流入することがなくなる。これにより、攪拌抵抗を低減し、軸受温度の上昇を抑制することができるため、動力損失の低減を図ることができる。また前記のように、軸受内部が負圧となることを抑制して軸受内部に適量の潤滑油を供給できるため、スピンドルの高速化を図ることができる。
【００１１】
前記ハウジングには、潤滑油を給排油機構に供給する給油経路と、軸受内で潤滑に供された前記潤滑油である排油をハウジング外に排出する排油経路とが設けられ、前記排油経路は、排油を重力により排出するものであって、この排油経路におけるハウジングの下部に位置する部分には、下方に向かうに従ってハウジングの径方向内側または径方向外側に至るように傾斜状に形成された排油経路傾斜部が設けられるものとしても良い。
【００１２】
立型のスピンドル装置におけるハウジングの下部では、排油経路の一部として、加工の容易性から一般的に水平方向経路が採用されている。排油経路では、軸受内で潤滑に供された排油が重力により排出される。この場合に、重力の向きである鉛直方向に対し、垂直方向の経路である前記水平方向経路では排出効率が悪くなる。この構成によると、排油経路におけるハウジングの下部に位置する部分に、前述の排油経路傾斜部が設けられるため、この排油経路傾斜部に沿って排油が円滑に排出される。
【００１３】
前記給排油機構は、前記潤滑油を軸受内に供給する給油口と潤滑油を軸受外に排出する排油口とを有し、ハウジングには、各排油口と前記排油経路とを径方向に連通して繋ぐ連通部材がそれぞれ設けられるものとしても良い。この場合、各軸受内で潤滑に供された排油は、それぞれ連通部材を通して排油経路に導かれ重力により排出される。
【００１４】
各連通部材の先端部が排油経路にそれぞれ開口し、且つ、上下の連通部材の先端部の円周方向位置を互いに変えて配設したものとしても良い。この場合、上部の軸受に連通する連通部材の先端部から吐出される排油が、下部の軸受に連通する連通部材の先端部に衝突することを抑えることができる。したがって、吐出された排油の影響で生じる乱流を抑え、排油の排出効率を良くすることができる。
【００１５】
各連通部材の先端部が排油経路にそれぞれ開口し、且つ、複数の連通部材の各先端部は、排油経路内への突出量が下方の連通部材の先端部程長く突出するように設けたものとしても良い。この場合にも、上部の軸受に連通する連通部材から吐出された排油の影響で生じる乱流を抑え、排出効率を良くすることができる。
各連通部材の先端部における底面に、連通部材の内径と同径の先端部排油口を設けても良い。この場合、各連通部材の先端部まで導かれた排油を、この先端部の底面から重力により円滑に排出することができる。また、上方の連通部材から吐出される排油が、この連通部材の下方に位置する連通部材から吐出される排油に混じることを回避することが可能となる。したがって、乱流を抑え、排出効率を良くすることができる。
【００１６】
前記連通部材の先端を、上方に向かうに従って排油経路内の対向壁面に近づくように傾斜する傾斜面としても良い。この場合にも、上方の連通部材から吐出される排油が、この連通部材の下方に位置する連通部材から吐出される排油に混じることを回避することが可能となる。したがって、乱流を抑え、排出効率を良くすることができる。
【００１７】
前記ハウジングには、下部の吸気口と各吸気路とを繋ぐ吸気経路が設けられ、この吸気経路のうちハウジングの下部には、下方に向かうに従ってハウジングの径方向内側または径方向外側に至るように傾斜状に形成された吸気経路傾斜部が設けられるものとしても良い。ポンプによる脈動に起因して、軸受内部潤滑油が複数の吸気路を介して吸気経路に流れ込む場合がある。この場合に、重力の向きである鉛直方向に対し、垂直方向の経路である水平方向経路では軸受内部潤滑油の排出効率が悪くなる。この構成によると、吸気経路のうちハウジングの下部に、下方に向かうに従ってハウジングの径方向内側または径方向外側に至るように傾斜状に形成された吸気経路傾斜部が設けられるため、吸気経路傾斜部に沿って軸受内部潤滑油が円滑に排出される。
【００１８】
前記複数の転がり軸受のうち、各外輪の下面に位置する外輪端面、および、各外輪間座の上面に位置する間座端面のいずれか一方または両方に、前記複数の吸気路を設けたものとしても良い。この場合、例えば、外輪端面または間座端面の円周方向の一部を切欠くことで、吸気路を容易に形成することができる。
この発明のいずれかの転がり軸受の潤滑装置は、工作機械のスピンドルの支持に用いられるものであっても良い。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の転がり軸受の潤滑装置は、立型のスピンドル装置におけるハウジング内に、スピンドルの軸方向に並べて配置されて、それぞれ外輪が前記ハウジングに設置され内輪でスピンドルを支持する複数の転がり軸受と、軸受冷却媒体を兼ねる潤滑油を前記各転がり軸受内に供給すると共に軸受外に排出する給排油機構とを設け、前記内輪に軸方向に延びる内輪延長部を設けると共に、前記外輪の軸方向端に隣接し、または前記外輪の一部として、前記内輪延長部に径方向に対向する外輪間座を設け、これら内輪延長部と外輪間座とにわたって前記給排油機構を設け、前記スピンドル装置のハウジングにおける前記複数の転がり軸受が配置された軸方向範囲の上部と下部とに、それぞれ大気開放する吸気口を設け、この吸気口と前記各転がり軸受の軸受空間内とにそれぞれ連通する複数の吸気路を設けた。このため、攪拌抵抗の増加を防止して軸受温度の上昇を抑制すると共に、軸受内部が負圧となることを抑制して軸受内部に適量の潤滑油を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の潤滑装置の断面図である。
【図２】同転がり軸受の潤滑装置を含む立型のスピンドル装置の断面図である。
【図３】同スピンドル装置の要部を水平方向に切断して見た断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｏ−Ｄ断面図である。
【図５】図４のスピンドル装置の吸気経路等を部分的に示す断面図である。
【図６】（Ａ）は、同スピンドル装置の上部の吸気口付近を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、同スピンドル装置の下部の吸気口付近を拡大して示す断面図である。
【図７】同スピンドル装置の排油経路等を部分的に示す断面図である。
【図８】（Ａ）は、同スピンドル装置の排油経路の要部を拡大して示す断面図、（Ｂ）は、参考提案例に係る排油経路の要部を拡大して示す断面図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係るスピンドル装置の排油経路等を部分的に示す断面図である。
【図１０】（Ａ）は、同スピンドル装置の排油経路の要部を、図９のＡ−Ａ線で水平方向に切断して見た断面図、（Ｂ）は、同スピンドル装置の排油経路の要部を、図９のＢ−Ｂ線で水平方向に切断して見た断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係るスピンドル装置の排油経路等を部分的に示す断面図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態に係るスピンドル装置の排油経路の要部を拡大して示す断面図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態に係るスピンドル装置の排油経路の要部を拡大して示す断面図である。
【図１４】（Ａ）は、従来例の転がり軸受の潤滑装置の給油側の断面図、（Ｂ）は同潤滑装置の排油側の断面図である。
【図１５】従来例のスピンドル装置の吸気経路等を部分的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図８と共に説明する。この実施形態に係る転がり軸受の潤滑装置は、図２に示すように、立型のスピンドル装置ＳＵに用いられる。このスピンドル装置ＳＵは工作機械に応用されるものであり、このスピンドル装置ＳＵにおけるハウジングＨｓ内に、複数の転がり軸受ＢＲがスピンドルＳｈの軸方向に並べて配置される。ハウジングＨｓ内に複数の転がり軸受ＢＲの外輪２がそれぞれ嵌合状態に設置され、複数の内輪１でスピンドルＳｈを支持するようになっている。ハウジングＨｓと、このハウジングＨｓ内に設置される複数の転がり軸受ＢＲと、後述する複数の給排油機構ＫＵとで転がり軸受装置が構成される。
【００２２】
図１に示すように、転がり軸受の潤滑装置は、転がり軸受ＢＲと、給排油機構ＫＵとを含む。転がり軸受ＢＲは、内外輪１，２と、内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ間に介在する複数の転動体３と、これら転動体３を保持するリング状の保持器４とを有する。この転がり軸受ＢＲはアンギュラ玉軸受からなり、転動体３として、鋼球やセラミックス球等からなる玉が適用される。
【００２３】
内輪１は、内輪本体部５と、内輪延長部６とを有する。内輪本体部５は、軸受としての必要な強度を満たし、且つ、所定の幅寸法に設けられる。前記所定の幅寸法とは、ＪＩＳ、軸受カタログ等に規定される内輪の幅寸法である。内輪本体部５における外周面の中央部に軌道面１ａが形成されている。前記外周面のうち軌道面１ａに繋がる軸方向一方側に、カウンタボアとなる斜面１ｂが形成されている。この斜面１ｂは、軌道面１ａ側に向かうに従って大径となるように傾斜する断面形状に形成されている。前記外周面のうち軌道面１ａに繋がる軸方向他方側に、平坦な外径面１ｃが形成されている。この内輪本体部５の内輪背面側または内輪正面側に、内輪延長部６が軸方向一方に延びるように一体に設けられる。
外輪２の軌道面２ａの軸方向両側に、外輪内径面２ｂと、斜面状のカウンタボア２ｃとがそれぞれ形成されている。前記外輪内径面２ｂに保持器４が案内されるように構成されている。
【００２４】
図１に示すように、給排油機構ＫＵは、軸受冷却媒体を兼ねる潤滑油を軸受内に供給すると共に、軸受外に排出する機構である。転がり軸受装置を図２に示す立軸で使用する場合、給排油機構ＫＵを転がり軸受ＢＲの上部に配設する。外輪２の軸方向端に隣接して、外輪２とは別体の外輪間座７を設け、この外輪間座７の内周面を、内輪延長部６の外周面に対向させている。これら内輪延長部６と外輪間座７とにわたって給排油機構ＫＵを設けている。
給排油機構ＫＵは、環状油路８と、給油口９と、排油口１０とを有する。これらのうち環状油路８は、図１左側に示すように、内輪側円周溝１１と、間座側円周溝１２とで成る。内輪側円周溝１１は、内輪延長部６の外周面に設けられる断面凹形状の円周溝である。間座側円周溝１２は、内輪側円周溝１１に対して径方向に対向するように配設される。これら内輪側円周溝１１と間座側円周溝１２とで断面矩形孔状で環状に連なる環状油路８が形成される。
【００２５】
図１左側に示すように、外輪間座７のうち円周方向の一部に、潤滑油を軸受内に供給する前記給油口９が形成されている。この給油口９は、外輪間座７の外周面から前記環状油路８に径方向に貫通する段付きの貫通孔状に形成されている。すなわち給油口９は、環状油路８の円周方向の一部に連通する連通孔９ａと、この連通孔９ａに繋がり前記外周面に開口する座繰り孔９ｂとで成る。座繰り孔９ｂは、連通孔９ａに対し同心で同連通孔９ａよりも大径に形成されている。給油口９から環状油路８に供給された潤滑油は、図３に示すように、環状油路８内を、回転側の軌道輪である内輪１の回転方向Ｌ１と同一方向に進み、排油口１０等から排出される。
【００２６】
図３に示すように、外輪間座７のうち、前記給油口９とは位相の異なる円周方向の一部に、潤滑油を軸受外に排出する排油口１０が形成されている。排油口１０は、図１右側に示すように、外輪間座７の外周面から環状油路８に径方向に貫通する貫通孔状に形成されている。図３に示すように、給油口９に対し、排油口１０の位相が所定の位相角度α（この例ではα＝２７０度）となるように設けられている。
【００２７】
図１に示すように、内輪延長部６および外輪間座７には、給油口９から環状油路８に供給された潤滑油の一部を、斜面１ｂを介して内輪軌道面１ａに導く軸受シール部１３を設けている。内輪延長部６のうち、内輪側円周溝１１を成す断面凹形状の一方側肩部１４は、内輪本体部５に一体に繋がっている。外輪間座７のうち環状油路８を成す断面凹形状の一方側肩部１５の内周面と、同内周面に径方向すきまを介して対向する内輪延長部６の一方側肩部１４の外周面とにより、ラビリンスから成る軸受シール部１３を形成している。この軸受シール部１３を形成したことで、軸受内への潤滑油の供給量を抑制し得る。
固定側の軌道輪である外輪２には、切欠部から成る排油口１６が設けられる。この排油口１６は、外輪２のうち外輪間座７とは軸方向逆側の外輪下端面に設けられ、軸受シール部１３を経由して軸受内の軌道面１ａに供給された潤滑油を軸受外に排出するようになっている。図３に示すように、排油口１０は、後述の排油経路２０と同位相となる位置に設けられる。
【００２８】
図１に示すように、内輪延長部６および外輪間座７には、軸方向に隣接する軸受内に潤滑油が漏洩することを抑制するラビリンス機構１７を設けている。このラビリンス機構１７は、給油口９および排油口１０に連通し、広部と狭部とが軸方向に連なるものとしている。広部は、内輪延長部６における他方側肩部の外周面に設けられる円周溝１８と、この円周溝１８に対向する外輪間座７の内周面とを含んで構成される。前記円周溝１８は、軸方向に間隔をあけて複数配設される。前記狭部は、内輪延長部６における前記外周面の突出先端部と、この突出先端部に対向する外輪間座７の内周面とを含んで構成される。潤滑油が給油口９から供給されラビリンス機構１７に浸入した場合、この潤滑油は、内輪回転による遠心力により円周溝１８に沿って漏れ側とは反対方向に移動するため、隣接する軸受内に潤滑油が漏洩することを抑制し得る。なお、内輪延長部６に円周溝１８を設ける構成に代えて、外輪間座７における断面凹形状の他方側肩部に、円周溝１８を設けても良い。また内輪延長部６および外輪間座７にそれぞれ円周溝１８を設けても良い。
【００２９】
ハウジングＨｓには、給油経路１９と、排油経路２０，２１と、吸気経路２２と、吸気口２３，２４とが設けられている。
給油経路１９および排油経路２０について説明する。
図２は、図３のＡ−Ｏ−Ｂ断面図である。図２に示すように、ハウジングＨｓには、潤滑油を給排油機構ＫＵに供給する給油経路１９と、軸受を冷却した潤滑油である冷却油をハウジングＨｓ外に排出する排油経路２０とが設けられている。給油経路１９と、排油経路２０とは、ハウジングＨｓのうち位相の異なる円周方向の一部に設けられている。この例では、図３に示すように、給油経路１９に対し、排油経路２０の位相が所定の位相角度β（この例ではβ＝２７０度）となるように設けられている。図２に示すように、給油経路１９は、給油ポンプ２５に配管接続され、排油経路２０は、排油ポンプ２６にそれぞれ配管接続されている。これら給油ポンプ２５、排油ポンプ２６は、それぞれハウジングＨｓ外に設置されている。
【００３０】
図２に示すように、前記給油経路１９は、スピンドル軸方向に平行に延びる主たる軸方向経路１９ａと、この軸方向経路１９ａと各給油口９とをそれぞれ繋ぐ複数の径方向経路１９ｂと、前記軸方向経路１９ａの下端に繋がりハウジングＨｓの下部に設けられる水平方向経路１９ｃおよび軸方向経路１９ｄとを有する。ハウジングＨｓにおける軸方向経路１９ｄの下端に、例えば、図示外の継手が螺着され、この継手と給油ポンプ２５とが配管接続される。この給油ポンプ２５を用いて、潤滑油を給油源から給油経路１９を介して各給油口９に強制的に圧送するようになっている。
【００３１】
前記排油経路２０は、スピンドル軸方向に平行に延びる軸方向経路２０ａと、この軸方向経路２０ａと各排油口１０とをそれぞれ繋ぐ複数の径方向経路２０ｂと、前記軸方向経路２０ａの下端に繋がりハウジングＨｓの下部に設けられる水平方向経路２０ｃおよび軸方向経路２０ｄとを有する。ハウジングＨｓにおける軸方向経路２０ｄの下端に、例えば、継手を介して排油ポンプ２６が配管接続される。軸受を冷却した潤滑油は、排油ポンプ２６を用いて排油経路２０を介してハウジングＨｓ外に排出し得る。なお、各径方向経路１９ｂ，２０ｂおよび水平方向経路１９ｃ，２０ｃを形成するとき、ハウジングＨｓの外周面側から半径方向内方側に孔をそれぞれ形成した後、ハウジングＨｓの外周面にて開口した各孔を埋め栓で塞ぐことでこれらの経路を容易に形成し得る。
【００３２】
吸気路２７、吸気口２３，２４、吸気経路２２について説明する。
図４は、図３のＣ−Ｏ−Ｄ断面図である。図４に示すように、ハウジングＨｓには、前述の排油ポンプ２６（図２）の吸引力の影響で軸受内部が負圧となるのを防ぐ吸気口２３，２４および吸気経路２２が設けられている。後述の吸気口２３，２４と、各転がり軸受ＢＲの軸受空間内とにそれぞれ連通する複数の吸気路２７が、外輪間座７に設けられている。
各吸気路２７は、この例では、外輪間座７の上端面のうち、図３に示すように、排油口１０との位相が近い「排油口近傍」において、半径方向に延びる溝形状に形成される。このように各吸気路２７は、外輪間座７の上端面における円周方向の一部に設けられる。前記「排油口近傍」とは、排油口１０の位相中心に対し、±３０度内の範囲をいう。なお吸気路２７を、外輪下端面における排油口近傍に、半径方向に延びる溝形状に形成しても良い。外輪間座７の上端面および外輪下端面における、円周方向の同位相となる位置で且つ排油口近傍に、吸気路２７を設けても良い。
【００３３】
前記吸気口２３，２４は、図５に示すように、ハウジングＨｓにおける前記複数の転がり軸受ＢＲが配置された軸方向範囲の上部と下部とに、それぞれ大気開放するように設けられている。この明細書において、前記「ハウジングＨｓにおける前記複数の転がり軸受ＢＲが配置された軸方向範囲の上部」とは、ハウジングＨｓ内で軸方向に並ぶ複数の転がり軸受ＢＲのうち、最上部に位置する転がり軸受ＢＲの内輪上端面よりも少なくとも上方に位置するハウジングＨｓの部分を指す。「ハウジングＨｓにおける前記複数の転がり軸受ＢＲが配置された軸方向範囲の下部」とは、ハウジングＨｓ内で軸方向に並ぶ複数の転がり軸受ＢＲのうち、最下部に位置する転がり軸受ＢＲの内輪下端面よりも少なくとも下方に位置するハウジングＨｓの部分を指す。
【００３４】
図６（Ａ）に示すように、上部の吸気口２３は、ハウジングＨｓと、このハウジングＨｓの上端を塞ぐ上蓋２８との境界部のうち、円周方向の一部がこの円周方向に沿って長孔状に形成されて成る。吸気経路２２は、スピンドル軸方向に平行に延びる主経路２２ａと、この主経路２２ａと各吸気路２７とをそれぞれ繋ぐ複数の副経路２２ｂと、吸気経路傾斜部２２ｃとを有する。吸気経路２２の主経路２２ａに、前記上部の吸気口２３が連通されている。図６（Ｂ）に示すように、吸気経路２２のうちハウジングＨｓの下部には、下方に向かうに従ってハウジングＨｓの径方向内側に至るように傾斜状に形成された吸気経路傾斜部２２ｃが設けられる。吸気経路２２のうちの吸気経路傾斜部２２ｃに、前記下部の吸気口２４が連通されている。図４に示すように、ハウジングＨｓにおける下部の吸気口２４は、油タンク２９に配管接続されるうえ、大気開放される。
【００３５】
排油経路２１について説明する。
図４に示すように、排油経路２１は、排油を、ポンプ等の駆動源を用いることなく重力により排出するものである。この排油経路２１と、ハウジングＨｓのうち吸気経路２２とは位相の異なる円周方向の一部に設けられている。この例では、図３に示すように、吸気経路２２に対し、排油経路２１の位相が所定の位相角度γ（この例ではγ＝１５０度）となるように設けられている。
図７に示すように、排油経路２１は、軸方向経路２１ａと、排油経路傾斜部２０ｂと、軸方向経路２１ｃとを有する。軸方向経路２１ａはスピンドル軸方向に平行に延びる。軸方向経路２１ａと各排油口１６とをそれぞれ繋ぎ、径方向に延びる円筒部材から成る複数の連通部材３０が設けられている。各連通部材３０としてプラグ等が用いられる。
【００３６】
図８（Ａ）は、このスピンドル装置ＳＵの排油経路２１の要部を拡大して示す断面図、同図８（Ｂ）は、参考提案例に係る排油経路の要部を拡大して示す断面図である。
図８（Ａ）に示すように、ハウジングＨｓの下部には、下方に向かうに従ってハウジングＨｓの径方向内側に至るように傾斜状に形成された排油経路傾斜部２１ｂが設けられる。ハウジングＨｓにおける軸方向経路２１ａの下端に、順次、排油経路傾斜部２１ｂ、軸方向経路２１ｃが繋がる。図４に示すように、ハウジングＨｓにおける軸方向経路２１ｃの下端が油タンク２９に配管接続される。
ここで立型のスピンドル装置ＳＵにおけるハウジングＨｓの下部では、排油経路の一部として、加工の容易性から一般的に図８（Ｂ）に示す水平方向経路３１が採用されている。排油経路では、軸受内で潤滑に供された排油が重力により排出される。この場合に、重力の向きである鉛直方向に対し、垂直方向の経路である前記水平方向経路３１では排出効率が悪くなる。
本実施形態に係る図８（Ａ）に示す排油経路２１では、排油が重力により排油経路傾斜部２１ｂに沿って円滑に排出される。
【００３７】
作用効果について説明する。
給油ポンプ２５を駆動し、潤滑油を給油源から給油経路１９を介して各給油口９に強制的に圧送する。これにより潤滑油を、軸受内の環状油路８に導入する。これにより軸受の特に内輪１を冷却する。導入された潤滑油の一部は、軸受シール部１３を経由して、軌道面１ａ等に供給される。また給排油機構ＫＵの排油口１０から、潤滑油を軸受外に排出する。軸受を冷却した潤滑油すなわち冷却油は、排油ポンプ２６を使用して各排油口１０から軸受外に排出し、順次、径方向経路２０ｂ、軸方向経路２０ａ、水平方向経路２０ｃ、および軸方向経路２０ｄを介してハウジングＨｓ外に排出する。
【００３８】
排油ポンプ２６は、冷却油と共にハウジングＨｓ内の周辺空気も同時に吸引するが、外輪間座７の上端面のうち、排油口近傍に吸気路２７を設けたため、排油口１０に空気が流れ込み、排油を円滑にすると同時にハウジングＨｓ内部の圧力分布変動を抑える。特に、ハウジングＨｓの上部と下部とに、それぞれ大気開放する吸気口２３，２４を設け、この吸気口２３，２４と前記各転がり軸受の軸受空間内とにそれぞれ連通する複数の吸気路２７を設けたため、排油ポンプ２６は、冷却油と共にハウジングＨｓ内の周辺空気も同時に吸引する。複数の吸気路２７から軸受内部に空気が流入するときに例えば排油ポンプ２６による脈動を生じ、前記複数の吸気路２７から軸受内部潤滑油が漏れた場合、この軸受内部潤滑油は、吸気経路２２の各副経路２２ｂ、主経路２２ａ、吸気経路傾斜部２２ｃを経由してハウジングＨｓ外に排出し油タンク２９に戻す。吸気経路２２のうちハウジングＨｓの下部に、下方に向かうに従ってハウジングＨｓの径方向内側に至るように傾斜状に形成された吸気経路傾斜部２２ｃが設けられるため、吸気経路傾斜部２２ｃに沿って軸受内部潤滑油が円滑に排出される。このとき、ハウジングＨｓの上部の吸気口２３から複数の吸気路２７を介して軸受内部に安定して空気を供給する。
【００３９】
このため、軸受空間内に必要十分な空気を流入させることができ、軸受内部が負圧となることを抑制することができる。これにより軸受内部に適量の潤滑油を供給することができる。複数の吸気路２７から軸受内部潤滑油が漏れた場合においても、少なくともハウジングＨｓの上部の吸気口２３から空気を供給できるため、ハウジングＨｓの下部において軸受内部潤滑油と空気とが干渉することがなく油の障壁が生じることを確実に防止し得る。なお、吸気路２７から軸受内部潤滑油が漏れない場合には、ハウジングＨｓの上部および下部の各吸気口２３，２４からそれぞれ空気を供給することができる。
【００４０】
軸受内部潤滑油を、ポンプを用いることなく重力および遠心力により排出することができるので、軸受内部に過度の潤滑油が流入することがなくなる。排油経路２１では、軸受内部潤滑油が重力により排出される。この構成によると、排油経路２１のうちハウジングＨｓの下部に、下方に向かうに従ってハウジングＨｓの径方向内側に至るように傾斜状に形成された排油経路傾斜部２１ｂが設けられるため、排油経路傾斜部２１ｂに沿って排油が円滑に排出される。
前述のように、軸受内部に過度の潤滑油が流入しないようにできることで攪拌抵抗を低減し、軸受温度の上昇を抑制することができるため、動力損失の低減を図ることができる。また前記のように、軸受内部が負圧となることを抑制して軸受内部に適量の潤滑油を供給できるため、スピンドルＳｈの高速化を図ることができる。
【００４１】
他の実施形態について図９、図１０と共に説明する。
図９はこの発明の他の実施形態に係るスピンドル装置の排油経路等を部分的に示す断面図である。図１０（Ａ）は上部の軸受の排油口１６での断面図（図９のＡ−Ａ線断面図）、図１０（Ｂ）が前記軸受の下部に隣接する軸受の排油口１６での断面図（図９のＢ−Ｂ線断面図）である。各連通部材３０の先端部が排油経路２１にそれぞれ開口し、且つ、上下の連通部材３０，３０の先端部の円周方向位置を互いに変えて配設しても良い。この例では、上下の隣接する軸受の排油口１６と、排油経路２１の軸方向経路２１ａとの連結部分を径方向に角度α１（例えばα１＝３０度）を設けて連通させている。
この場合、上部の軸受に連通する連通部材３０の先端部から吐出される排油が、下部の軸受に連通する連通部材３０の先端部に衝突することを抑えることができる。したがって、吐出された排油の影響で生じる乱流を抑え、排油の排出効率を良くすることができる。
【００４２】
図１１に示すように、各連通部材３０の先端部３０ａが、排油経路２１の軸方向経路２１ａにそれぞれ開口し、且つ、複数の連通部材３０の各先端部３０ａは、軸方向経路２１ａ内への突出量が下方の連通部材３０の先端部３０ａ程長く突出するように設けても良い。このように各連通部材３０の突出量Ｌ２を変えることにより、上部の軸受に連通する連通部材３０から吐出された排油の影響で生じる乱流を抑え、排出効率を良くすることができる。
【００４３】
図１２は、図１１の構成に加えて、各連通部材３０の先端部３０ａにおける底面に、連通部材３０の内径と同径の先端部排油口３０ａａを設けたものである。この場合、各連通部材３０の先端部３０ａまで導かれた排油を、この先端部３０ａの底面の先端部排油口３０ａａから重力により円滑に排出することができる。また、上方の連通部材３０から吐出される排油が、この連通部材３０の下方に位置する連通部材３０から吐出される排油に混じることを回避することが可能となる。したがって、乱流を抑え、排出効率を良くすることができる。
【００４４】
図１３に示すように、図１１の構成に加えて、連通部材３０の先端を、上方に向かうに従って排油経路２１内の対向壁面に近づくように傾斜する傾斜面３０ｂとしても良い。この場合にも、上方の連通部材３０から吐出される排油が、この連通部材３０の下方に位置する連通部材３０から吐出される排油に混じることを回避することが可能となる。したがって、乱流を抑え、排出効率を良くすることができる。
【００４５】
排油経路２１に連通する各連通部材３０のうち、最上部の連通部材３０を省略しても良い。
この転がり軸受の潤滑装置を、工作機械以外の装置、ロボット等に適用することも可能である。
各実施形態では、外輪２の軸方向端に隣接して外輪間座７を設けているが、外輪間座７を外輪２の一部として外輪２に一体に設けても良い。
実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１…内輪
２…外輪
６…内輪延長部
７…外輪間座
９…給油口
１６…排油口
１９…給油経路
２１…排油経路
２１ｂ…排油経路傾斜部
２２…吸気経路
２２ｃ…吸気経路傾斜部
２３，２４…吸気口
２７…吸気路
３０…連通部材
３０ａ…先端部
３０ａａ…先端部排油口
３０ｂ…傾斜面
ＢＲ…転がり軸受
Ｈｓ…ハウジング
ＫＵ…給排油機構
Ｓｈ…スピンドル
ＳＵ…スピンドル装置
【図１】
2012255517.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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