転がり軸受
【課題】 ノズル部分の発錆の恐れがなくて、ノズル部分での錆の詰まりによる軸受の潤滑不良や、錆の混入による軸受の早期寿命を招くことのない工作機械主軸用間座を提供する。
【解決手段】 工作機械の主軸１１を支持する転がり軸受１に隣接して使用され、転がり軸受１に潤滑油を吐出するノズル孔７を有する工作機械主軸用間座Ａである。前記ノズル孔７が形成された樹脂製のノズル孔形成部材６と、このノズル孔形成部材６を取付けた間座本体８とでなるものとする。
【解決手段】 工作機械の主軸１１を支持する転がり軸受１に隣接して使用され、転がり軸受１に潤滑油を吐出するノズル孔７を有する工作機械主軸用間座Ａである。前記ノズル孔７が形成された樹脂製のノズル孔形成部材６と、このノズル孔形成部材６を取付けた間座本体８とでなるものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸を支持するアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受等の転がり軸受に対してエアオイル等の潤滑油を吐出するノズル孔を備えた工作機械主軸用間座に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸装置は、加工能率を上げるためますます高速化の傾向にあり、それに伴い主軸を支持する軸受の回転数も非常に大きくなっている。このため、軸受の潤滑も、搬送エアに潤滑用オイルを混合して、内輪転走面に直接に噴きつけるエアオイル給油が増加しつつある。また、高速化によって、軸受内における潤滑油の攪拌を主原因とした発熱も懸念されるところとなっており、そのため、ノズル径を小さくする（１ｍｍ程度）ことにより潤滑油を必要な分部にのみ必要最小限の量を供給することで軸受内の潤滑油の攪拌を少なくして発熱を抑えるような対策もとられている。さらに、特許文献１には、内輪の転送面に続く斜面部に円周溝を設け、この円周溝に対面して開口するエアオイルの吐出口を、斜面部に隙間を持って沿うよう配置されたノズル部材に設けることによって、少量エアにおける油の滞留による軸受温度の変動を防止することができる転がり軸受のエアオイル潤滑構造が開示されている。
【０００３】
ところで、上記のようなノズルは、一般に間座に形成されるが、間座の材料としては鉄系の金属（主に、ＳＵＪ２）が用いられる。特許文献２は、工作機械におけるスピンドルの冷却構造に関するものであって、軸受をエアオイルによって潤滑するものではないが、ノズル付間座を有する点で共通し、ノズル付間座に鉄系金属を使用する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−５４６４３号公報
【特許文献２】実開平５−６３７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、転がり軸受のエアオイル潤滑構造において、上記のような鉄系の金属製ノズル付間座を用いた場合、この間座を組込んだ軸受機構（機械装置）の運転が停止し潤滑油の供給が停止すると、ノズルで油膜切れが発生し、その部分を起点とした腐食（発錆）が発生する恐れがある。ノズル径が細くなると、腐食により発生した錆により、ノズルが詰まり易くなる。ノズル詰まりが生じると、軸受への潤滑油の安定供給が不可能となり、軸受の焼付きが発生する。また、ノズルが完全に詰まらない場合でも、錆によりノズル径が小さくなるので潤滑油の供給量が減少し、軸受の潤滑不良が発生する恐れがある。さらに、錆が潤滑油と共に軸受に混入し、軸受の早期寿命を招く恐れもある。
【０００５】
この発明の目的は、ノズル部分の発錆の懸念がなく、ノズル部分での錆の詰まりによる軸受の潤滑不良や、錆の混入による軸受の早期寿命を招くことのない工作機械主軸用間座を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の工作機械主軸用間座は、工作作機械の主軸を支持する転がり軸受に隣接して使用され、転がり軸受に潤滑油を吐出するノズル孔を有する工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔が形成された樹脂製のノズル孔形成部材と、このノズル孔形成部材を取付けた間座本体とでなるものとしたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、ノズル孔が形成されたノズル孔形成部材が樹脂製であるから、ノズル孔の発錆の懸念がなく、ノズル径を小さくしても錆による詰まりが生じることがない。したがって、潤滑油の軸受への安定供給がなされ、軸受の潤滑不良や錆の混入による軸受の早期寿命等が生じない。そして、ノズル径を小さくすることにより、潤滑油を必要な部分に必要最小限の量を供給することで、軸受内の潤滑油の攪拌を少なくして発熱を抑えることができ、工作機械主軸の高速化に好適に対応することができる。また、樹脂製のノズル孔形成部材と間座本体とで構成することにより、ノズル孔形成部材の射出成形による製作が可能となる。さらに、間座本体に対する選択的取付けが可能となると共にノズルの後加工が可能となり、これらにより、設計自由度が高まると共にコスト削減が可能となる。
【０００８】
この発明において、前記ノズル孔形成部材を、リング状に形成し円周方向の少なくとも１箇所にノズル孔を有するものとしても良い。これにより、ノズル孔形成部材の作製コストが低減化されると共に、間座本体に１個のノズル孔形成部材を取付けるだけで複数のノズル孔が所定位置に設定される。
また、前記ノズル孔形成部材が、一つのノズル孔を有する部材であって、間座本体の周方向の少なくとも１箇所に埋め込み状態に取付けられたものであっても良い。この場合は、各ノズル孔形成部材が個々に間座本体に埋め込み状態で取付けられるから、各ノズル孔毎に適正な位置設定がなされる。また、不良のノズル孔形成部材が発生した場合は、そのノズル孔形成部材のみを交換装着することができる。
【０００９】
この発明において、前記ノズル孔形成部材を樹脂製に代えてステンレス製または防錆処理が施された金属製としても良い。ステンレス製または防錆処理が施された金属製とすることにより、樹脂製の場合と同様、ノズル孔の発錆の懸念がなく、ノズル径を小さくしても錆による詰まりが生じることがない。したがって、潤滑油の軸受への安定供給がなされ、軸受の潤滑不良や錆の混入による軸受の早期寿命等が生じない。この場合も、ノズル径を小さくすることにより、潤滑油を必要な部分に必要最小限の量を供給することで、軸受内の潤滑油の攪拌を少なくして発熱を抑えることができ、工作機械主軸の高速化に好適に対応することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の工作機械主軸用間座は、工作機械の主軸を支持する転がり軸受に隣接して使用され、転がり軸受に潤滑油を吐出するノズル孔を有する工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔が形成された樹脂製、またはステンレス製もしくは防錆処理が施された金属製のノズル孔形成部材と、このノズル孔形成部材を取付けた間座本体とでなるものとしたため、発錆によるノズル詰まりを防止して軸受への潤滑油の安定供給を図り、また、錆の混入による軸受の早期寿命を防止することができ、工作機械主軸の高速化への対応が好適になされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１および図２はこの発明の第１の実施形態の工作機械主軸用間座が適用された軸受構造を示す。図において、転がり軸受１はアンギュラ玉軸受であって、内輪２と外輪３の転走面２ａ，３ａ間に複数の転動体４を介在させたものである。転動体４は、例えばボールからなり、保持器５のポケット（図示せず）内に保持される。この転がり軸受１の内輪２の外径面に、転走面２ａに続く斜面部２ｂを設け、この斜面部２ｂに隙間δを持って沿うノズル孔形成部材６を設ける。斜面部２ｂは、内輪２の幅面から転走面２ａに続いて設け、また内輪２の反負荷側（軸受背面側）の外径面に設ける。図のように転がり軸受１がアンギュラ玉軸受である場合、内輪２のステップ面を設ける部分の外径面が上記斜面部２ｂとされる。
【００１２】
ノズル孔形成部材６は、樹脂製のリング状部材であり、このノズル孔形成部材６が間座本体８に同心的に嵌合一体に固定されて工作機械主軸用間座Ａが構成される。この工作機械主軸用間座Ａは、転がり軸受１に軸方向に隣接して設けられる。間座本体８は、外輪間座をなし、内輪間座８Ａと非接触で組合わさって、実質的に転がり軸受１に隣接する間座を構成する。ノズル孔形成部材６の転がり軸受１との隣接面側は軸方向に突出する鍔状部６ａとされ、この鍔状部６ａが、保持器５の内径面と内輪２の外径面の間における転動体４の近傍に及ぶよう位置する。鍔状部６ａの平坦な内径面が、内輪２の斜面部２ｂと同一角度の傾斜面に形成されて、保持器５の直下まで伸び、この平坦な内径面と上記斜面部２ｂとの間に上記隙間δが確保される。ノズル孔形成部材６の鍔状部６ａと内輪２の斜面部２ｂとの間の隙間δは、内輪２と軸との嵌合、および内輪２の温度上昇と遠心力による膨張とを考慮し、運転中に接触しない範囲で出来るだけ小さな寸法に設定される。
【００１３】
ノズル孔形成部材６には、鍔状部６ａの上記平坦な内径面側に開口する吐出口７ａを備えたノズル孔７が周方向の少なくとも１箇所に貫通形成されている。各ノズル孔７の基部は、間座本体８との嵌合面において、間座本体８に形成された複数のエアオイル（潤滑油）供給用個別経路８ａに連通している。この個別経路８ａは、間座本体８の径方向に形成され、間座本体８の外径面に形成された環状の連通溝８ｂに連通している。この連通溝８ｂは、さらに、外輪３および間座本体８が内嵌固定されるハウジング９に形成された後記するエアオイルの供給路１０に連通する。間座本体８とノズル孔形成部材６との嵌合面におけるノズル孔７の基部周りには、エアオイルの漏洩を防止するためのＯリング６ｂが装着されている。
【００１４】
内輪２の斜面部２ｂには、円周溝２ｃが設けられている。円周溝２ｃは円周方向に延びて環状に形成されており、上記ノズル孔７は、その吐出口７ａから吐出したエアオイルが内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに直接吹き付け可能なように形成されている。図例のノズル孔７は、吐出口７ａに向けほぼ同径に形成されているが、漸次拡径するよう形成されていても良い。このようにノズル孔７を吐出口７ａに向け漸次拡径するような形状とすれば、万が一エアオイルに混じって異物が流れても、その異物によってノズル孔７が詰まる懸念がない。
【００１５】
ノズル孔形成部材６に形成されたノズル孔７は、上記のように、間座本体８に形成された個別経路８ａおよび環状の連通溝８ｂを介してハウジング９に形成されたエアオイルの供給路１０に連通する。エアオイル供給路１０は、エアオイル供給口１０ａを有し（図２参照）、また、ハウジング９の内面に開口するハウジング部出口１０ｂを有している。エアオイル供給路１０は、ハウジング部出口１０ｂを介して、間座本体８の外径面に設けられた上記連通溝８ｂに連通し、さらに、この連通溝８ｂから、径方向に向かう個別経路８ａを介して、ノズル孔形成部材６のノズル孔７に連通している。エアオイル供給口１０ａは、圧縮した搬送エアに潤滑油を混合させたエアオイルの供給源（図示せず）に接続されている。
【００１６】
図２は、図１の実施形態の工作機械主軸用間座を適用したスピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置は、工作機械に応用されるものであり、主軸１１の端部に工具またはワークのチャック（図示せず）が取付けられる。主軸１１は、軸方向に離れた複数の転がり軸受１により支持されており、これらの各転がり軸受１に、図１の例のノズル孔形成部材６を備えた間座本体８が隣接配置されている。同図では、転がり軸受１は、一対のものが背面を向き合うように配置され、その背面に一対の間座本体８がノズル孔形成部材６および内輪間座８Ａと共に隣接配置されている。各転がり軸受１の内輪２は主軸１１の外径面に嵌合し、外輪３はハウジング９の内径面に嵌合している。これら内外輪２，３は、内輪押さえ１２および外輪押さえ１３により、主軸１１およびハウジング９にそれぞれ固定されている。また、間座本体８，８および内輪間座８Ａ，８Ａ間には、ハウジング９の内径面に嵌合する外輪間座スリーブ１４および主軸１１の外径面に嵌合する内輪間座スリーブ１５が、スペーサ的に介在している。外輪間座スリーブ１４と内輪間座スリーブ１５との間は相互の回転が可能なように隙間が確保されている。
【００１７】
また、ハウジング９は、内周ハウジング９Ａと外周ハウジング９Ｂの二重構造とされ、内外のハウジング９Ａ，９Ｂ間に冷却媒体流路１６が形成されている。内周ハウジング９Ａは、その一部を図１に示したものであり、上記エアオイル供給路１０およびそのエアオイル供給口１０ａが設けられている。ハウジング９は、支持台１７に設置され、ボルト１８で固定されている。ハウジング９には、内径面における軸受１の設置部近傍であって、軸受１の間座本体８が近接する部位とは反対部分より吐出オイルエアを排出し得るエアオイル排気溝１９が設けられ、このエアオイル排気溝１９から大気に開放されるエアオイル排気路２０および排気口２０ａが設けられる。
【００１８】
上記構成の工作機械主軸用間座が適用されたスピンドル装置の作用を説明する。図２のエアオイル供給口１０ａより供給されたエアオイルは、エアオイル供給路１０、環状の連通溝８ｂ、個別経路８ａおよびノズル孔形成部材６に形成されたノズル孔７を経て内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに噴射される。円周溝２ｃの側壁面に付着した油は、遠心力の作用により、確実に内輪斜面部２ｂに導かれ、軸受内に潤滑油として流入する。このため、少量エアにおける油の滞留が防止され、油の滞留による軸受温度の変動を防止することができる。過剰のエアオイルは、軸受１に対してノズル孔７の吐出口７ａとは反対側に位置するエアオイル排気溝１９を経て、エアオイル排気路２０および排気口２０ａから大気に放出される。
【００１９】
このように、内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃにエアオイルを供給し、転動体４の転走面２ａ，３ａへは直接にエアオイルを噴出させないため、転動体４の公転による風切り音の発生がなく、騒音が低下する。また、エアの噴射によるオイル供給ではなく、内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに供給されたエアオイルを内輪２の回転で軸受１内に導くようにしたため、使用するエアは、内輪２の円周溝２ｃまでオイルを搬送する役目で良く、使用量を減らせる。そのためエア量削減による省エネ効果も期待できる。この実施形態の場合、このように、エア量を減じた場合においても少量エアにおける油の滞留による軸受温度の変動を防止できて、運転可能であり、騒音の低減効果と共に、エアオイル量のさらなる削減効果が期待できる。そしてノズル孔形成部材６が樹脂製であるから、腐食による発錆がなく、従って、錆がノズル孔７内に詰まる懸念がなく、軸受１の潤滑不良や焼付を生じたり、錆の混入により軸受１が早期寿命を招くこともない。
【００２０】
なお、ノズル孔形成部材６はステンレス製または防錆処理が施された金属製であっても良く、その耐腐食性に優れることから、ノズル孔７内の錆の発生がなく、同様の効果が得られる。防錆処理が施された金属としては、クロムメッキ処理等の表面処理を施した金属が挙げられる。また、円周溝２ｃの形状は、前記特許文献１に開示されたように、断面Ｖ字状とすれば、円周溝２ｃの側壁面の傾斜角度および内輪斜面部２ｂの傾斜角度の関係と遠心力との作用から、軸受内へのエアオイルの流入がより好適になされる。
【００２１】
図３はこの発明の第２の実施形態の工作機械主軸用間座が適用された軸受構造を示す。図例の軸受１の構成は図１と同様であるので、ここではその説明を省略する。この実施形態の工作機械主軸用間座Ｂにおいては、間座本体８が、間座本体主部材２１と、この間座本体主部材２１に同心的に嵌合一体とされたリング状のノズル部材２２とよりなる。また、樹脂製のノズル孔形成部材６が、一つのノズル孔７を有する部材とされて、ノズル部材２２の周方向に少なくとも１箇所に埋め込み状態に取付けられている。ノズル部材２２には各ノズル孔形成部材６の埋め込み位置に対応して軸方向の連通孔２２ａが形成され、この連通孔２２ａは各ノズル孔形成部材６に形成されるノズル孔７に連通する。このノズル部材２２の全体形状は、第１の実施形態におけるノズル孔形成部材６と略同形状とされている。ノズル孔形成部材６は、中空の丸軸状であり、ノズル部材２２の鍔状部２２ｃに先端面から連通孔２２ａに貫通して形成されたドリル孔等からなる嵌合用孔に嵌合状態に取付けられている。
【００２２】
上記各連通孔２２ａの基部は、ノズル部材２２の間座本体主部材２１との嵌合面において、間座本体主部材２１に形成された複数のエアオイル（潤滑油）供給用個別経路２１ａに連通している。この個別経路２１ａは、間座本体主部材２１の径方向に形成され、間座本体主部材２１の外径面に形成された環状の連通溝２１ｂに連通している。この連通溝２１ｂは、さらに、外輪３および間座本体８が内嵌固定されるハウジング９に形成された上記同様のエアオイルの供給路１０に、ハウジング部出口１０ｂを介して連通する。間座本体主部材２１とノズル部材２２との嵌合面における連通孔２２ａの基部周りには、エアオイルの漏洩を防止するためのＯリング２２ｂが装着されている。
【００２３】
ノズル部材２２の転がり軸受１との隣接面側は軸方向に突出する鍔状部２２ｃとされ、この鍔状部２２ｃが、保持器５の内径面と内輪２の外径面の間における転動体４の近傍に及ぶよう位置する。そして、鍔状部２２ｃの平坦な内径面が内輪２の斜面部２ｂと同一角度の傾斜面に形成されて、保持器５の直下まで伸び、この平坦な内径面と上記斜面部２ｂとの間に上記隙間δが確保される。複数のノズル孔形成部材６の先端面は、このノズル部材２２の平坦な内径面と同一面となるよう露出し、この先端面にノズル孔７の吐出口７ａが開口している。また、このノズル孔７は、その吐出口７ａから吐出したエアオイルが内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに直接吹き付け可能なように形成されている。鍔状部２２ｃの内径面およびノズル孔形成部材６の先端面と内輪２の斜面部２ｂとの間の隙間δは、上記同様、内輪２と軸との嵌合、および内輪２の温度上昇と遠心力による膨張とを考慮し、運転中に接触しない範囲で出来るだけ小さな寸法に設定される。
【００２４】
この実施形態の工作機械主軸用間座Ｂも、図２に示すようなスピンドル装置に適用される。すなわち、間座本体８は、ハウジング９の内径面に嵌合され、転がり軸受１の背面に、ノズル孔形成部材６を備えたノズル部材２２と共に隣接配置される。そして、上記同様内輪間座８Ａと非接触で組合わさって、実質的に転がり軸受１に隣接する間座を構成する。間座本体８がハウジング９の内径面に嵌合された状態では、間座本体主部材２１に形成された複数の個別経路２１ａが、連通溝２１ｂを介してハウジング９に形成された上記同様のエアオイルの供給路１０に連通する。また、ノズル部材２２と間座本体主部材２１との嵌合一体化状態で、その連通孔２２ａが個別経路２１ａに連通しているから、エアオイルの供給路１０から供給されるエアオイルは、ハウジング部出口１０ｂ、連通溝２１ｂ、個別経路２１ａおよび連通孔２２ａを経てノズル孔７に至り、その吐出口７ａから内輪２の斜面部２ｂに形成された円周溝２ｃに向け噴射される。
【００２５】
このエアオイルの噴射により、上記同様エアオイルは確実に内輪斜面部２ｂに導かれ、軸受１内に潤滑油として流入する。そして、ノズル孔形成部材６が樹脂製であるから、腐食による錆の発生がなく、ノズル孔７が錆で詰まって軸受１の潤滑不良を生じたり、錆の混入により軸受１の早期寿命を招くようなことがない。この場合も、ノズル孔形成部材６を樹脂製に代えステンレス製または防錆処理（例えば、クロッムメッキ処理等）が施された金属製であっても良いことは上記と同様である。また、ノズル孔７が吐出口７ａに向け漸次拡径するような形状に形成されていても良いことも上記と同様である。
【００２６】
なお、上記実施形態では、内輪２の斜面部２ｂに円周溝２ｃを形成し、ノズル孔７の吐出口７ａからのエアオイルの吐出噴射が円周溝２ｃに向けなされるが、転動体４に対して直接噴射するようにし、あるいは、外輪３の内径面に斜面部および円周溝を設け、この外輪の円周溝にむけエアオイルの吐出噴射を行うようにしても良い。また、いずれも１列の転動体を介在させた例を述べたが、複列の転動体を介在させた軸受であっても良く、さらにアンギュラ玉軸受に限らず、円筒ころ軸受であっても良い。さらに、潤滑油はエアオイルに限らず、流動性のよいその他の潤滑油であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる工作機械主軸用間座を用いた軸受構造の断面図である。
【図２】同工作機械主軸用間座を移用したスピンドル装置の縦断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態にかかる工作機械主軸用間座を用いた軸受構造の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…転がり軸受
６…ノズル孔形成部材
７…ノズル孔
８…間座本体
１１…工作機械の主軸
２１…間座本体主部材
２２…ノズル部材
Ａ…工作機械主軸用間座
Ｂ…工作機械主軸用間座
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸を支持するアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受等の転がり軸受に対してエアオイル等の潤滑油を吐出するノズル孔を備えた工作機械主軸用間座に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸装置は、加工能率を上げるためますます高速化の傾向にあり、それに伴い主軸を支持する軸受の回転数も非常に大きくなっている。このため、軸受の潤滑も、搬送エアに潤滑用オイルを混合して、内輪転走面に直接に噴きつけるエアオイル給油が増加しつつある。また、高速化によって、軸受内における潤滑油の攪拌を主原因とした発熱も懸念されるところとなっており、そのため、ノズル径を小さくする（１ｍｍ程度）ことにより潤滑油を必要な分部にのみ必要最小限の量を供給することで軸受内の潤滑油の攪拌を少なくして発熱を抑えるような対策もとられている。さらに、特許文献１には、内輪の転送面に続く斜面部に円周溝を設け、この円周溝に対面して開口するエアオイルの吐出口を、斜面部に隙間を持って沿うよう配置されたノズル部材に設けることによって、少量エアにおける油の滞留による軸受温度の変動を防止することができる転がり軸受のエアオイル潤滑構造が開示されている。
【０００３】
ところで、上記のようなノズルは、一般に間座に形成されるが、間座の材料としては鉄系の金属（主に、ＳＵＪ２）が用いられる。特許文献２は、工作機械におけるスピンドルの冷却構造に関するものであって、軸受をエアオイルによって潤滑するものではないが、ノズル付間座を有する点で共通し、ノズル付間座に鉄系金属を使用する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−５４６４３号公報
【特許文献２】実開平５−６３７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、転がり軸受のエアオイル潤滑構造において、上記のような鉄系の金属製ノズル付間座を用いた場合、この間座を組込んだ軸受機構（機械装置）の運転が停止し潤滑油の供給が停止すると、ノズルで油膜切れが発生し、その部分を起点とした腐食（発錆）が発生する恐れがある。ノズル径が細くなると、腐食により発生した錆により、ノズルが詰まり易くなる。ノズル詰まりが生じると、軸受への潤滑油の安定供給が不可能となり、軸受の焼付きが発生する。また、ノズルが完全に詰まらない場合でも、錆によりノズル径が小さくなるので潤滑油の供給量が減少し、軸受の潤滑不良が発生する恐れがある。さらに、錆が潤滑油と共に軸受に混入し、軸受の早期寿命を招く恐れもある。
【０００５】
この発明の目的は、ノズル部分の発錆の懸念がなく、ノズル部分での錆の詰まりによる軸受の潤滑不良や、錆の混入による軸受の早期寿命を招くことのない工作機械主軸用間座を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の工作機械主軸用間座は、工作作機械の主軸を支持する転がり軸受に隣接して使用され、転がり軸受に潤滑油を吐出するノズル孔を有する工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔が形成された樹脂製のノズル孔形成部材と、このノズル孔形成部材を取付けた間座本体とでなるものとしたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、ノズル孔が形成されたノズル孔形成部材が樹脂製であるから、ノズル孔の発錆の懸念がなく、ノズル径を小さくしても錆による詰まりが生じることがない。したがって、潤滑油の軸受への安定供給がなされ、軸受の潤滑不良や錆の混入による軸受の早期寿命等が生じない。そして、ノズル径を小さくすることにより、潤滑油を必要な部分に必要最小限の量を供給することで、軸受内の潤滑油の攪拌を少なくして発熱を抑えることができ、工作機械主軸の高速化に好適に対応することができる。また、樹脂製のノズル孔形成部材と間座本体とで構成することにより、ノズル孔形成部材の射出成形による製作が可能となる。さらに、間座本体に対する選択的取付けが可能となると共にノズルの後加工が可能となり、これらにより、設計自由度が高まると共にコスト削減が可能となる。
【０００８】
この発明において、前記ノズル孔形成部材を、リング状に形成し円周方向の少なくとも１箇所にノズル孔を有するものとしても良い。これにより、ノズル孔形成部材の作製コストが低減化されると共に、間座本体に１個のノズル孔形成部材を取付けるだけで複数のノズル孔が所定位置に設定される。
また、前記ノズル孔形成部材が、一つのノズル孔を有する部材であって、間座本体の周方向の少なくとも１箇所に埋め込み状態に取付けられたものであっても良い。この場合は、各ノズル孔形成部材が個々に間座本体に埋め込み状態で取付けられるから、各ノズル孔毎に適正な位置設定がなされる。また、不良のノズル孔形成部材が発生した場合は、そのノズル孔形成部材のみを交換装着することができる。
【０００９】
この発明において、前記ノズル孔形成部材を樹脂製に代えてステンレス製または防錆処理が施された金属製としても良い。ステンレス製または防錆処理が施された金属製とすることにより、樹脂製の場合と同様、ノズル孔の発錆の懸念がなく、ノズル径を小さくしても錆による詰まりが生じることがない。したがって、潤滑油の軸受への安定供給がなされ、軸受の潤滑不良や錆の混入による軸受の早期寿命等が生じない。この場合も、ノズル径を小さくすることにより、潤滑油を必要な部分に必要最小限の量を供給することで、軸受内の潤滑油の攪拌を少なくして発熱を抑えることができ、工作機械主軸の高速化に好適に対応することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の工作機械主軸用間座は、工作機械の主軸を支持する転がり軸受に隣接して使用され、転がり軸受に潤滑油を吐出するノズル孔を有する工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔が形成された樹脂製、またはステンレス製もしくは防錆処理が施された金属製のノズル孔形成部材と、このノズル孔形成部材を取付けた間座本体とでなるものとしたため、発錆によるノズル詰まりを防止して軸受への潤滑油の安定供給を図り、また、錆の混入による軸受の早期寿命を防止することができ、工作機械主軸の高速化への対応が好適になされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１および図２はこの発明の第１の実施形態の工作機械主軸用間座が適用された軸受構造を示す。図において、転がり軸受１はアンギュラ玉軸受であって、内輪２と外輪３の転走面２ａ，３ａ間に複数の転動体４を介在させたものである。転動体４は、例えばボールからなり、保持器５のポケット（図示せず）内に保持される。この転がり軸受１の内輪２の外径面に、転走面２ａに続く斜面部２ｂを設け、この斜面部２ｂに隙間δを持って沿うノズル孔形成部材６を設ける。斜面部２ｂは、内輪２の幅面から転走面２ａに続いて設け、また内輪２の反負荷側（軸受背面側）の外径面に設ける。図のように転がり軸受１がアンギュラ玉軸受である場合、内輪２のステップ面を設ける部分の外径面が上記斜面部２ｂとされる。
【００１２】
ノズル孔形成部材６は、樹脂製のリング状部材であり、このノズル孔形成部材６が間座本体８に同心的に嵌合一体に固定されて工作機械主軸用間座Ａが構成される。この工作機械主軸用間座Ａは、転がり軸受１に軸方向に隣接して設けられる。間座本体８は、外輪間座をなし、内輪間座８Ａと非接触で組合わさって、実質的に転がり軸受１に隣接する間座を構成する。ノズル孔形成部材６の転がり軸受１との隣接面側は軸方向に突出する鍔状部６ａとされ、この鍔状部６ａが、保持器５の内径面と内輪２の外径面の間における転動体４の近傍に及ぶよう位置する。鍔状部６ａの平坦な内径面が、内輪２の斜面部２ｂと同一角度の傾斜面に形成されて、保持器５の直下まで伸び、この平坦な内径面と上記斜面部２ｂとの間に上記隙間δが確保される。ノズル孔形成部材６の鍔状部６ａと内輪２の斜面部２ｂとの間の隙間δは、内輪２と軸との嵌合、および内輪２の温度上昇と遠心力による膨張とを考慮し、運転中に接触しない範囲で出来るだけ小さな寸法に設定される。
【００１３】
ノズル孔形成部材６には、鍔状部６ａの上記平坦な内径面側に開口する吐出口７ａを備えたノズル孔７が周方向の少なくとも１箇所に貫通形成されている。各ノズル孔７の基部は、間座本体８との嵌合面において、間座本体８に形成された複数のエアオイル（潤滑油）供給用個別経路８ａに連通している。この個別経路８ａは、間座本体８の径方向に形成され、間座本体８の外径面に形成された環状の連通溝８ｂに連通している。この連通溝８ｂは、さらに、外輪３および間座本体８が内嵌固定されるハウジング９に形成された後記するエアオイルの供給路１０に連通する。間座本体８とノズル孔形成部材６との嵌合面におけるノズル孔７の基部周りには、エアオイルの漏洩を防止するためのＯリング６ｂが装着されている。
【００１４】
内輪２の斜面部２ｂには、円周溝２ｃが設けられている。円周溝２ｃは円周方向に延びて環状に形成されており、上記ノズル孔７は、その吐出口７ａから吐出したエアオイルが内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに直接吹き付け可能なように形成されている。図例のノズル孔７は、吐出口７ａに向けほぼ同径に形成されているが、漸次拡径するよう形成されていても良い。このようにノズル孔７を吐出口７ａに向け漸次拡径するような形状とすれば、万が一エアオイルに混じって異物が流れても、その異物によってノズル孔７が詰まる懸念がない。
【００１５】
ノズル孔形成部材６に形成されたノズル孔７は、上記のように、間座本体８に形成された個別経路８ａおよび環状の連通溝８ｂを介してハウジング９に形成されたエアオイルの供給路１０に連通する。エアオイル供給路１０は、エアオイル供給口１０ａを有し（図２参照）、また、ハウジング９の内面に開口するハウジング部出口１０ｂを有している。エアオイル供給路１０は、ハウジング部出口１０ｂを介して、間座本体８の外径面に設けられた上記連通溝８ｂに連通し、さらに、この連通溝８ｂから、径方向に向かう個別経路８ａを介して、ノズル孔形成部材６のノズル孔７に連通している。エアオイル供給口１０ａは、圧縮した搬送エアに潤滑油を混合させたエアオイルの供給源（図示せず）に接続されている。
【００１６】
図２は、図１の実施形態の工作機械主軸用間座を適用したスピンドル装置の一例を示す。このスピンドル装置は、工作機械に応用されるものであり、主軸１１の端部に工具またはワークのチャック（図示せず）が取付けられる。主軸１１は、軸方向に離れた複数の転がり軸受１により支持されており、これらの各転がり軸受１に、図１の例のノズル孔形成部材６を備えた間座本体８が隣接配置されている。同図では、転がり軸受１は、一対のものが背面を向き合うように配置され、その背面に一対の間座本体８がノズル孔形成部材６および内輪間座８Ａと共に隣接配置されている。各転がり軸受１の内輪２は主軸１１の外径面に嵌合し、外輪３はハウジング９の内径面に嵌合している。これら内外輪２，３は、内輪押さえ１２および外輪押さえ１３により、主軸１１およびハウジング９にそれぞれ固定されている。また、間座本体８，８および内輪間座８Ａ，８Ａ間には、ハウジング９の内径面に嵌合する外輪間座スリーブ１４および主軸１１の外径面に嵌合する内輪間座スリーブ１５が、スペーサ的に介在している。外輪間座スリーブ１４と内輪間座スリーブ１５との間は相互の回転が可能なように隙間が確保されている。
【００１７】
また、ハウジング９は、内周ハウジング９Ａと外周ハウジング９Ｂの二重構造とされ、内外のハウジング９Ａ，９Ｂ間に冷却媒体流路１６が形成されている。内周ハウジング９Ａは、その一部を図１に示したものであり、上記エアオイル供給路１０およびそのエアオイル供給口１０ａが設けられている。ハウジング９は、支持台１７に設置され、ボルト１８で固定されている。ハウジング９には、内径面における軸受１の設置部近傍であって、軸受１の間座本体８が近接する部位とは反対部分より吐出オイルエアを排出し得るエアオイル排気溝１９が設けられ、このエアオイル排気溝１９から大気に開放されるエアオイル排気路２０および排気口２０ａが設けられる。
【００１８】
上記構成の工作機械主軸用間座が適用されたスピンドル装置の作用を説明する。図２のエアオイル供給口１０ａより供給されたエアオイルは、エアオイル供給路１０、環状の連通溝８ｂ、個別経路８ａおよびノズル孔形成部材６に形成されたノズル孔７を経て内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに噴射される。円周溝２ｃの側壁面に付着した油は、遠心力の作用により、確実に内輪斜面部２ｂに導かれ、軸受内に潤滑油として流入する。このため、少量エアにおける油の滞留が防止され、油の滞留による軸受温度の変動を防止することができる。過剰のエアオイルは、軸受１に対してノズル孔７の吐出口７ａとは反対側に位置するエアオイル排気溝１９を経て、エアオイル排気路２０および排気口２０ａから大気に放出される。
【００１９】
このように、内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃにエアオイルを供給し、転動体４の転走面２ａ，３ａへは直接にエアオイルを噴出させないため、転動体４の公転による風切り音の発生がなく、騒音が低下する。また、エアの噴射によるオイル供給ではなく、内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに供給されたエアオイルを内輪２の回転で軸受１内に導くようにしたため、使用するエアは、内輪２の円周溝２ｃまでオイルを搬送する役目で良く、使用量を減らせる。そのためエア量削減による省エネ効果も期待できる。この実施形態の場合、このように、エア量を減じた場合においても少量エアにおける油の滞留による軸受温度の変動を防止できて、運転可能であり、騒音の低減効果と共に、エアオイル量のさらなる削減効果が期待できる。そしてノズル孔形成部材６が樹脂製であるから、腐食による発錆がなく、従って、錆がノズル孔７内に詰まる懸念がなく、軸受１の潤滑不良や焼付を生じたり、錆の混入により軸受１が早期寿命を招くこともない。
【００２０】
なお、ノズル孔形成部材６はステンレス製または防錆処理が施された金属製であっても良く、その耐腐食性に優れることから、ノズル孔７内の錆の発生がなく、同様の効果が得られる。防錆処理が施された金属としては、クロムメッキ処理等の表面処理を施した金属が挙げられる。また、円周溝２ｃの形状は、前記特許文献１に開示されたように、断面Ｖ字状とすれば、円周溝２ｃの側壁面の傾斜角度および内輪斜面部２ｂの傾斜角度の関係と遠心力との作用から、軸受内へのエアオイルの流入がより好適になされる。
【００２１】
図３はこの発明の第２の実施形態の工作機械主軸用間座が適用された軸受構造を示す。図例の軸受１の構成は図１と同様であるので、ここではその説明を省略する。この実施形態の工作機械主軸用間座Ｂにおいては、間座本体８が、間座本体主部材２１と、この間座本体主部材２１に同心的に嵌合一体とされたリング状のノズル部材２２とよりなる。また、樹脂製のノズル孔形成部材６が、一つのノズル孔７を有する部材とされて、ノズル部材２２の周方向に少なくとも１箇所に埋め込み状態に取付けられている。ノズル部材２２には各ノズル孔形成部材６の埋め込み位置に対応して軸方向の連通孔２２ａが形成され、この連通孔２２ａは各ノズル孔形成部材６に形成されるノズル孔７に連通する。このノズル部材２２の全体形状は、第１の実施形態におけるノズル孔形成部材６と略同形状とされている。ノズル孔形成部材６は、中空の丸軸状であり、ノズル部材２２の鍔状部２２ｃに先端面から連通孔２２ａに貫通して形成されたドリル孔等からなる嵌合用孔に嵌合状態に取付けられている。
【００２２】
上記各連通孔２２ａの基部は、ノズル部材２２の間座本体主部材２１との嵌合面において、間座本体主部材２１に形成された複数のエアオイル（潤滑油）供給用個別経路２１ａに連通している。この個別経路２１ａは、間座本体主部材２１の径方向に形成され、間座本体主部材２１の外径面に形成された環状の連通溝２１ｂに連通している。この連通溝２１ｂは、さらに、外輪３および間座本体８が内嵌固定されるハウジング９に形成された上記同様のエアオイルの供給路１０に、ハウジング部出口１０ｂを介して連通する。間座本体主部材２１とノズル部材２２との嵌合面における連通孔２２ａの基部周りには、エアオイルの漏洩を防止するためのＯリング２２ｂが装着されている。
【００２３】
ノズル部材２２の転がり軸受１との隣接面側は軸方向に突出する鍔状部２２ｃとされ、この鍔状部２２ｃが、保持器５の内径面と内輪２の外径面の間における転動体４の近傍に及ぶよう位置する。そして、鍔状部２２ｃの平坦な内径面が内輪２の斜面部２ｂと同一角度の傾斜面に形成されて、保持器５の直下まで伸び、この平坦な内径面と上記斜面部２ｂとの間に上記隙間δが確保される。複数のノズル孔形成部材６の先端面は、このノズル部材２２の平坦な内径面と同一面となるよう露出し、この先端面にノズル孔７の吐出口７ａが開口している。また、このノズル孔７は、その吐出口７ａから吐出したエアオイルが内輪斜面部２ｂの円周溝２ｃに直接吹き付け可能なように形成されている。鍔状部２２ｃの内径面およびノズル孔形成部材６の先端面と内輪２の斜面部２ｂとの間の隙間δは、上記同様、内輪２と軸との嵌合、および内輪２の温度上昇と遠心力による膨張とを考慮し、運転中に接触しない範囲で出来るだけ小さな寸法に設定される。
【００２４】
この実施形態の工作機械主軸用間座Ｂも、図２に示すようなスピンドル装置に適用される。すなわち、間座本体８は、ハウジング９の内径面に嵌合され、転がり軸受１の背面に、ノズル孔形成部材６を備えたノズル部材２２と共に隣接配置される。そして、上記同様内輪間座８Ａと非接触で組合わさって、実質的に転がり軸受１に隣接する間座を構成する。間座本体８がハウジング９の内径面に嵌合された状態では、間座本体主部材２１に形成された複数の個別経路２１ａが、連通溝２１ｂを介してハウジング９に形成された上記同様のエアオイルの供給路１０に連通する。また、ノズル部材２２と間座本体主部材２１との嵌合一体化状態で、その連通孔２２ａが個別経路２１ａに連通しているから、エアオイルの供給路１０から供給されるエアオイルは、ハウジング部出口１０ｂ、連通溝２１ｂ、個別経路２１ａおよび連通孔２２ａを経てノズル孔７に至り、その吐出口７ａから内輪２の斜面部２ｂに形成された円周溝２ｃに向け噴射される。
【００２５】
このエアオイルの噴射により、上記同様エアオイルは確実に内輪斜面部２ｂに導かれ、軸受１内に潤滑油として流入する。そして、ノズル孔形成部材６が樹脂製であるから、腐食による錆の発生がなく、ノズル孔７が錆で詰まって軸受１の潤滑不良を生じたり、錆の混入により軸受１の早期寿命を招くようなことがない。この場合も、ノズル孔形成部材６を樹脂製に代えステンレス製または防錆処理（例えば、クロッムメッキ処理等）が施された金属製であっても良いことは上記と同様である。また、ノズル孔７が吐出口７ａに向け漸次拡径するような形状に形成されていても良いことも上記と同様である。
【００２６】
なお、上記実施形態では、内輪２の斜面部２ｂに円周溝２ｃを形成し、ノズル孔７の吐出口７ａからのエアオイルの吐出噴射が円周溝２ｃに向けなされるが、転動体４に対して直接噴射するようにし、あるいは、外輪３の内径面に斜面部および円周溝を設け、この外輪の円周溝にむけエアオイルの吐出噴射を行うようにしても良い。また、いずれも１列の転動体を介在させた例を述べたが、複列の転動体を介在させた軸受であっても良く、さらにアンギュラ玉軸受に限らず、円筒ころ軸受であっても良い。さらに、潤滑油はエアオイルに限らず、流動性のよいその他の潤滑油であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる工作機械主軸用間座を用いた軸受構造の断面図である。
【図２】同工作機械主軸用間座を移用したスピンドル装置の縦断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態にかかる工作機械主軸用間座を用いた軸受構造の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…転がり軸受
６…ノズル孔形成部材
７…ノズル孔
８…間座本体
１１…工作機械の主軸
２１…間座本体主部材
２２…ノズル部材
Ａ…工作機械主軸用間座
Ｂ…工作機械主軸用間座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸を支持する転がり軸受に隣接して使用され、転がり軸受に潤滑油を吐出するノズル孔を有する工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔が形成された樹脂製のノズル孔形成部材と、このノズル孔形成部材を取付けた間座本体とでなるものとしたことを特徴とする工作機械主軸用間座。
【請求項２】
請求項１において、前記ノズル孔形成部材が、リング状に形成されて円周方向の少なくとも１箇所にノズル孔を有するものとした工作機械主軸用間座。
【請求項３】
請求項１において、前記ノズル孔形成部材が、一つのノズル孔を有する部材であって、間座本体の周方向に少なくとも１箇所に埋め込み状態に取付けられたものである工作機械主軸用間座。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔形成部材を樹脂製に代えてステンレス製または防錆処理が施された金属製とした工作機械主軸用間座。
【請求項１】
工作機械の主軸を支持する転がり軸受に隣接して使用され、転がり軸受に潤滑油を吐出するノズル孔を有する工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔が形成された樹脂製のノズル孔形成部材と、このノズル孔形成部材を取付けた間座本体とでなるものとしたことを特徴とする工作機械主軸用間座。
【請求項２】
請求項１において、前記ノズル孔形成部材が、リング状に形成されて円周方向の少なくとも１箇所にノズル孔を有するものとした工作機械主軸用間座。
【請求項３】
請求項１において、前記ノズル孔形成部材が、一つのノズル孔を有する部材であって、間座本体の周方向に少なくとも１箇所に埋め込み状態に取付けられたものである工作機械主軸用間座。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の工作機械主軸用間座において、前記ノズル孔形成部材を樹脂製に代えてステンレス製または防錆処理が施された金属製とした工作機械主軸用間座。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１４６９１２（Ｐ２００７−１４６９１２Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３９６５８（Ｐ２００５−３３９６５８）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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