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発明の名称 玉軸受のエアオイル潤滑装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10017(P2007−10017A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−190829(P2005−190829)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100086793
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅士
発明者 片岡 俊之
要約 課題
円滑な潤滑油供給と加工工数の削減が可能で、かつ搬送エアの供給のためのエネルギ損失を抑えることのできる玉軸受のエアオイル潤滑装置を提供する。

解決手段
玉軸受1における内輪2の外径面に、転送面2aに続く斜面部2bを設け、玉軸受に隣接する外輪間座10にノズル部材6を取付ける。ノズル部材は、内輪の斜面部に隙間δを持って沿う隙間形成面6aa、およびこの隙間形成面6aaに開口してエアオイルを吐出するノズル孔8を有する。外輪間座には、ノズル孔の基端に連通するエアオイル供給孔9を設ける。ノズル孔は、ノズル孔流入側部8aおよび小径のノズル孔吐出側部8bからなり、これらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部は同一直線上に続くものとする。ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径φnのボール径φbとの比、(ノズル孔径Φn)/(ボール径Φb)、の値を0.07〜0・27とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
外輪および内輪間にボールが介在した玉軸受における前記内輪の外径面に、この内輪の転走面に続く斜面部を設け、前記玉軸受に隣接する外輪間座にノズル部材を取付け、このノズル部材は、前記内輪の斜面部に隙間を持って沿う隙間形成面、およびこの隙間形成面に開口してエアオイルを吐出するノズル孔を有し、前記外輪間座に前記ノズル孔の基端に連通してエアオイル供給孔を設けた玉軸受のエアオイル潤滑装置において、
前記ノズル孔が、ノズル孔流入側部およびこのノズル孔流入側部よりも小径のノズル孔吐出側部からなり、かつこれらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上に続くものとし、前記ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径のボール径との比、
(ノズル孔径)/(ボール径)、
の値を、0.07〜0.27としたことを特徴とする、
玉軸受のエアオイル潤滑装置。
【請求項2】
請求項1において、前記玉軸受がアンギュラ玉軸受であって、転走面に対して接触角の傾き側と反対側の内輪外径面部分に前記斜面部が設けられたものである玉軸受のエアオイル潤滑装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2において、前記ノズル孔流入側部が、先端がテーパ面となったドリル孔であり、前記ノズル孔吐出側部が、上記テーパ面の中心から続くものである玉軸受のエアオイル潤滑装置。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記ノズル部材はリング状の部材である玉軸受のエアオイル潤滑装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、工作機械主軸用のアンギュラ玉軸受等に適用される玉軸受のエアオイル潤滑装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械の主軸装置は、加工の能率を上げるためにますます高速化の傾向にある。このため、軸受の潤滑も、搬送エアに潤滑油を混合して内輪転走面に噴きつけるエアオイル潤滑が増加しつつある。しかし、従来のエアオイル潤滑は、軸受の外部から内輪転走面にエアオイルを噴きつけるものであるため、軸受のボールが公転することで生じる風圧に打ち勝って転走面に潤滑油を到達させる必要がある。そのため、高速になるに従い、エア速度を速くする必要がある。エア速度を速めるためには、搬送エア圧力を上昇させることが必要で、エア量の増加によるエネルギ消費の増加と共に、転動体の公転が及ぼすエア流の遮断・貫通の繰り返しによる騒音(風切り音)の問題が生じる。昨今の環境,省エネ,省資源の加点から、これらの問題の早期対策が求められている。
【0003】
このような要望に対応するエアオイル潤滑装置として、図3に示す環境対応型のものが提案されている(例えば特許文献1)。このエアオイル潤滑装置では、アンギュラ玉軸受21における内輪22の外径面に、この内輪22の転走面22aに続く斜面部22bを設け、この斜面部22bに隙間を持って沿うノズル部材26を設けている。ノズル部材26は、前記内輪22の斜面部22bに対面して開口するノズル孔28を有し、軸受21に隣接する外輪間座30にノズル部材26を取付けている。外輪間座30には、ノズル孔28の基端に連通するエアオイル供給孔29を設け、ノズル孔28から内輪22の斜面部22bにエアオイルを吐出する。吐出されたエアオイルは、内輪22の斜面部22bとノズル部材26の隙間から、内輪22の回転に伴う遠心力により、斜面部22bに沿って軸受内部に導かれる。このような構造とすることにより、オイル使用量が少なくなり、また騒音を低減できる。
【特許文献1】特開2004−332755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、上記構造では、ノズル部材26に形成されるノズル孔28は、軸受21の軸方向に延びる大径のノズル孔流入側部28aに対して、その先端から折れ曲がって小径のノズル孔吐出側部28bが延びるという複雑な形状をしている。そのため、オイルの円滑な供給が阻害され、またノズル孔28の加工工数が多くなるという問題がある。
すなわち、ノズル孔流入側部28aの先端はドリル孔先端部の形状が残るので、ノズル孔流入側部28aからノズル孔吐出側部28bへと続く流路部分でオイルがドリル孔先端部に溜まることになり、オイルを円滑に供給できない。また、ノズル孔28の加工において、ノズル孔流入側部28aはノズル部材26の外輪間座30と接面する片面26b側から加工し、ノズル孔吐出側部28bはノズル部材26の内輪斜面部22bに対向する斜面26aa側から加工しなければならない。そのため、ノズル孔流入側部28aの加工とノズル孔吐出側部28bの加工とで、ドリルヘッド(図示せず)に対するノズル部材26の反転およびその反転のための着脱が必要で、加工工数が多くなる。
【0005】
また、従来のこの種の環境対応型のエアオイル潤滑装置において、ノズル孔の孔径が適切に設定されておらず、潤滑油の十分な供給ができない場合や、エア流量の過多により、エネルギー損失が多くなるという課題がある。
【0006】
この発明の目的は、円滑な潤滑油供給と加工工数の削減が可能で、かつ搬送エアの供給のためのエネルギ損失を抑えることのできる玉軸受のエアオイル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】
この発明の玉軸受のエアオイル潤滑装置は、外輪および内輪間にボールが介在した玉軸受における前記内輪の外径面に、この内輪の転走面に続く斜面部を設け、前記玉軸受に隣接する外輪間座にノズル部材を取付け、このノズル部材は、前記内輪の斜面部に隙間を持って沿う隙間形成面、およびこの隙間形成面に開口してエアオイルを吐出するノズル孔を有し、前記外輪間座に前記ノズル孔の基端に連通してエアオイル供給孔を設けた玉軸受のエアオイル潤滑装置において、前記ノズル孔が、ノズル孔流入側部およびこのノズル孔流入側部よりも小径のノズル孔吐出側部からなり、かつこれらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上に続くものとし、前記ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径のボール径との比、
(ノズル孔径)/(ボール径)、
の値を、0.07〜0.27としたことを特徴とする。
【0008】
この構成によると、ノズル孔が大径のノズル孔流入側部および小径のノズル孔吐出側部からなるため、外輪間座のエアオイル供給孔からのエアオイルの導入が、大径のノズル孔流入側部により円滑に行え、かつ小径のノズル孔吐出側部でノズル孔径を適切な径に加工できる。ノズル孔のノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部は、内径の差があるが、同一直線上に続く形状とされているため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部の接続部でエアオイルの溜まりが生じることがなく、円滑にエアオイルを供給できる。また、ノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上にあるため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部とを、いずれも外輪間座に接する側の側面から加工できる。そのため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部とを反対側の側面から加工する場合と異なり、ノズル部材の反転やその反転のための持ち替えが不要で、加工工数を削減できる。
しかも、ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径とボール径との比、
(ノズル孔径)/(ボール径)
の値を、0.07〜0.27としているので、エアオイルを円滑に供給でき、かつエネルギ損失を抑えることができる。すなわち、ボール径に対するノズル孔径の割合が0.07未満と小さ過ぎると、エアオイル流量が少なくなって、潤滑不足が生じる恐れがある。また、ボール径に対するノズル孔径の割合が0.27を超えるまで大きくなると、エアオイルを軸受内に運ぶためのエネルギ損失が多くなる。この発明は、上記のようにボール径に対するノズル孔径を適正な値としたため、このような不具合を回避できて、円滑なオイル供給が可能となり、また無駄なエネルギ損失を無くすことができる。
【0009】
この発明のおいて、前記玉軸受がアンギュラ玉軸受であって、転走面に対して接触角の傾き側と反対側の内輪外径面部分に前記斜面部が設けられたものであっても良い。アンギュラ玉軸受の場合、接触角があるため、強度上の支障を生じることなく、上記斜面部を設けることができる。
【0010】
前記ノズル孔のノズル孔流入側部は先端がテーパ面となったドリル孔であっても良い。また、前記ノズル孔吐出側部が、上記テーパ面の中心から続くものであっても良い。前記ノズル部材は、例えばリング状の部材とされる。
ノズル孔流入側部の先端がテーパ面であると、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部との繋がり部分で潤滑油が溜まり難く、より一層円滑に潤滑油の供給が行える。ノズル孔流入側部がドリル孔であると、上記テーパ面の形成が自然に行われる。また、このようにドリル孔とする場合に、上記のように直線上に続くため、ノズル孔流入側部とノズル孔吐出側部とを同じ側面から加工できて、加工工数の削減を図ることが容易である。
【発明の効果】
【0011】
この発明の玉軸受のエアオイル潤滑装置は、外輪および内輪間にボールが介在した玉軸受における前記内輪の外径面に、この内輪の転走面に続く斜面部を設け、前記玉軸受に隣接する外輪間座にノズル部材を取付け、このノズル部材は、前記内輪の斜面部に隙間を持って沿う隙間形成面、およびこの隙間形成面に開口してエアオイルを吐出するノズル孔を有し、前記外輪間座に前記ノズル孔の基端に連通してエアオイル供給孔を設けた玉軸受のエアオイル潤滑装置において、前記ノズル孔が、ノズル孔流入側部およびこのノズル孔流入側部よりも小径のノズル孔吐出側部からなり、かつこれらノズル孔流入側部およびノズル孔吐出側部が同一直線上に続くものとし、前記ノズル孔吐出側部の内径であるノズル孔径のボール径との比、(ノズル孔径)/(ボール径)、の値を、0.07〜0.27としたため、円滑な潤滑油供給と加工工数の削減が可能で、かつ搬送エアの供給のためのエネルギ損失を抑えることのできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
この発明の一実施形態を図1および図2と共に説明する。玉軸受1はアンギュラ玉軸受であり、内輪2と外輪3の転走面2a,3a間に複数のボール4が介在させてある。各ボール4は、保持器5のポケット5a内に保持される。この玉軸受1の内輪2の外径面に、転走面2aに続く斜面部2bが設けられ、この斜面部2bに隙間δを持って沿うノズル部材6が設けられる。内輪斜面部2bは、内輪2の幅面から転走面2aに続いて設けられ、また転走面2aに対して接触角の傾き側と反対側の内輪外径面部分に設けられる。
【0013】
ノズル部材6は、玉軸受1に隣接する外輪間座10の一側面の内径部に形成した環状の切欠凹部10aに嵌合状態に取付けられ、これにより、玉軸受1に軸方向に隣接して設けられる。ノズル部材6はリング状の部材であって、軸方向に延びる鍔状部6aを有し、エアオイルを吐出するノズル孔8が、円周方向の1か所または複数箇所に形成されている。鍔状部6aは保持器5の直下まで延び、その内径面は内輪斜面部2bに隙間δを持って沿う隙間形成面6aaとされる。この隙間形成面6aaに上記ノズル孔8が開口している。ノズル部材6の玉軸受1外の部分の内径面は、内輪間座11に対して接触しない程度に近接している。
【0014】
内輪斜面部2bには円周溝7が設けられている。円周溝7は円周方向に延びて環状に形成されており、断面がV字状に形成されている。なお、円周溝7は必ずしも設けなくても良く、またノズル部材6の隙間形成面6aaに円周溝(図示せず)を設け、その円周溝内にノズル孔の先端を開口させても良い。
【0015】
図1(B)に、ノズル部材8を拡大断面図で示す。ノズル孔8は、ノズル孔流入側部8a、およびこのノズル孔流入側部8aよりも小径のノズル孔吐出側部8bからなる。これらノズル孔流入側部8aおよびノズル孔吐出側部8bは、同一直線上に続くものとしてある。ノズル孔流入側部8aは、先端がテーパ面となったドリル孔である。ノズル孔吐出側部8bも同じくドリル孔であり、ノズル孔流入側部8aの上記テーパ面の中心から続いている。これらノズル孔流入側部8aおよびノズル孔吐出側部8bは、互いに同じ側、つまりいずれもノズル部材6の外輪間座10との接触面となる側面の側から加工されている。ノズル孔8の吐出方向は、吐出したエアオイルが内輪斜面部2bの円周溝7に直接に吹き付け可能なように円周溝7に向け、かつ内輪斜面部2bに対して所定の傾斜角度βを持つように設けられている。
【0016】
ノズル孔吐出側部8bの内径であるノズル孔径φnのボール径φbとの比、
(ノズル孔径φn)/(ボール径φb)
の値は、0.07〜0.27とされている。具体的には、ボール径φbを7/32〜13/32インチ(0.219〜0.406mm)に限定したとき、ノズル孔径φnはφ0.8〜φ1.5mmとされる。
【0017】
図1に示すように、外輪間座10には、ノズル孔8の基端に連通するエアオイル供給孔9が設けられ、このエアオイル供給孔9はハウジングのエアオイル供給孔を介してエアオイルの供給源(いずれも図示せず)に接続されている。
ノズル部材6におけるノズル孔8の基端の周囲には円周溝12が設けられ、この円周溝12にOリング等のシール部材13を設け、外輪間座10とノズル部材6とをボルト等の締め付け具(図示せず)で締め付け固定することにより、エアオイル供給孔9とノズル孔8との連通部からエアオイルが洩れることを防止している。
【0018】
図2は、図1の実施形態にかかる転がり軸受のエアオイル潤滑構造を応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15の端部15aに工具またはワークのチャックが取付けられる。主軸15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、これらの転がり軸受1に、図1の例のエアオイル潤滑装置が採用されている。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ている。各転がり軸受1の内輪2は主軸15の外径面に嵌合し、外輪3はハウジング31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35および外輪押さえ36により、主軸15およびハウジング31にそれぞれ固定されている。ハウジング31は、内周ハウジング31Aと外周ハウジング31Bの二重構造とされ、内外のハウジング31A,31B間に冷却媒体流路32が形成されている。内周ハウジング31Aには、エアオイル供給路33およびそのエアオイル供給口33aが設けられている。ハウジング31は、支持台37に設置され、ボルト38で固定されている。また、ハウジング31には、内径面における軸受1の設置部近傍にエアオイル排気溝34が設けられ、このエアオイル排気溝34から大気に開放されるエアオイル排気路39が設けられる。
【0019】
上記構成のエアオイル潤滑装置の作用を説明する。図1において、エアオイル供給孔9より供給されたエアオイルは、ノズル部材6のノズル孔8を経て内輪斜面部2bの円周溝7に噴射される。円周溝7に付着した油は、遠心力の作用により内輪斜面部2bに沿って導かれ、玉軸受1の内部に潤滑油として流入する。供給エア量が少量となって円周上で流れが不均一になった場合においても、内輪斜面部2bとノズル部材6との隙間δで生じる負圧吸引力のために玉軸受1側に流れ、ボール4または保持器5の内径面に付着し、玉軸受1の潤滑油として機能することができる。また、風切音の発生は主に内輪幅面で起こるが、ノズル部材6が軸受内部に入り込み、内輪斜面26にエアオイルを流すため、騒音が低下する。
【0020】
このエアオイル潤滑装置では、ノズル孔8が大径のノズル孔流入側部8aおよび小径のノズル孔吐出側部8bからなるため、外輪間座10のエアオイル供給孔9からのエアオイルの導入が、大径のノズル孔流入側部8aにより円滑に行え、かつ小径のノズル孔吐出側部8bでノズル孔径を適切な径に加工できる。ノズル孔8のノズル孔流入側部8aおよびノズル孔吐出側部8bは、内径の差があるが、同一直線上に続く形状とされているため、ノズル孔流入側部8aとノズル孔吐出側部8bの接続部でエアオイルの溜まりが生じることがなく、円滑にエアオイルを供給できる。この接続部は、テーパ面となっているため、潤滑油が溜まることなく、より円滑にエアオイルを供給できる。また、ノズル孔流入側部8aおよびノズル孔吐出側部8bが同一直線上にあるため、ノズル孔流入側部8aとノズル孔吐出側部8bとを、いずれも外輪間座10に接する側の側面から加工できる。そのため、ノズル孔流入側部8aとノズル孔吐出側部8bとを反対側の側面から加工する従来の場合と異なり、ノズル部材6の反転やその反転のための持ち替えが不要で、加工工数を削減できる。
【0021】
しかも、このエアオイル潤滑装置では、ノズル孔吐出側部8bの内径であるノズル孔径φnとボール径φbとの比、
(ノズル孔径φn)/(ボール径φb)
の値を、0.07〜0.27としているので、エアオイルを円滑に供給するのに適正なノズル孔径φnとできる。
すなわち、ボール径φbに対するノズル孔径φnの割合が0.07未満と小さ過ぎる場合は、エアオイル流量が少なくなって、潤滑不足が生じる恐れがある。またボール径φbに対するノズル孔径φnの割合が0.27を超えるまで大きくなると、エアオイルを軸受1内に運ぶためのエネルギ損失が多くなる。この実施形態は、上記のようにボール径φbに対するノズル孔径φnを、0.07〜0.27と適正な値としたため、このような不具合を回避できて、円滑なオイル供給が可能となり、また無駄なエネルギ損失を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】(A)はこの発明の一実施形態にかかる玉軸受のエアオイル潤滑装置の断面図、(B)はそのノズル部材の拡大断面図である。
【図2】同エアオイル潤滑装置を用いたスピンドル装置の一例を示す断面図である。
【図3】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【0023】
1…玉軸受
2…内輪
2a…転走面
2b…斜面部
3…外輪
4…ボール
6…ノズル部材
6aa…隙間形成面
8…ノズル孔
8a…ノズル孔流入側部
8b…ノズル孔吐出側部
9…エアオイル供給孔
10…外輪間座




 

 


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