JPH10184705A

JPH10184705A - 軸受の給脂装置

Info

Publication number: JPH10184705A
Application number: JP8354177A
Authority: JP
Inventors: Tsuguto Nakaseki; 嗣人中関; Masatsugu Mori; 正継森; Tatsuya Suzuki; 達也鈴木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-07-14
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JP3789578B2

Abstract

(57)【要約】【課題】付帯設備を必要とせずに、メンテナンスフリ
ーの油潤滑が可能で、軸受の高速，長寿命化が可能であ
り、さらに品質管理が容易な給脂装置とする。【解決手段】内輪２の端面２ａに接する内輪間座６内
に、潤滑油を溜める油溜め室１１を設ける。内輪間座６
の内輪２と接触する端面に、回転時の吐出油量を制御す
る微小深さの吐出溝１２を半径方向に外径縁まで設け
る。油溜め室１１と微小溝１２とは連通路１３を設けて
連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の主軸
等、高速化と長寿命化が求められる軸受に応用される軸
受の給脂装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の軸受は、コストおよびメンテナ
ンスフリーの点からグリース潤滑が多く用いられてい
る。しかし、グリース潤滑による軸受の高速化と長寿命
化は、相反する性能であり、両立が難しい。工作機主軸
においては、生産性・加工精度の向上等の要求から高速
化がますます進んでいる。軸受を高速で運転するには、
潤滑方法によるところが大きく、エアオイル潤滑、ジェ
ット潤滑、アンダレース潤滑等の潤滑方法を選択すれば
よい。しかしこれらの潤滑法は、給油装置等の付帯設備
が必要であり、コスト高になってしまう欠点がある。そ
こで望まれるのが、安価でしかもメンテナンスフリーが
可能な潤滑法での高速化がある。グリース潤滑での高速
長寿命化の工夫の一つに、図１１に示すものがある。こ
れは、二体部品５１ａ，５１ｂで構成される内輪間座５
１において、間座内部に潤滑剤溜め室５２を形成してグ
リースを封入し、運転中に作用するグリースの遠心力
と、二体部品５１ａ，５１ｂの嵌めあい部５３の双方の
面粗さで生じる微小隙間により、運転に必要な潤滑油
（グリースの基油）を軸受に供給するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１１の従来例におい
て、運転中の油量制御は、軸受回転数（グリースに作用
する遠心力）と、二体部品５１ａ，５１ｂの嵌めあい部
５３の面粗さにより生じる微小なすきま量で行われる。
このことから、油量を正確に制御するためには、２体部
品５１ａ，５１ｂの嵌めあい面の粗さの管理と、嵌めあ
い時の締め代管理が重要となる。しかし、これら粗さお
よび締め代の管理は非常に難しく、量産には対応できな
いのが現状である。また、同図の従来例で用いる潤滑油
には、グリース中の基油を利用している。即ち、潤滑剤
溜め室５２中の約３０％しか潤滑油として利用できず、
長寿命化を考えた場合、潤滑剤溜め室５２の空間を大き
くする必要がある。

【０００４】この発明は上記課題を解消するものであ
り、付帯設備を必要とせずに、メンテナンスフリーの油
潤滑が可能で、軸受の高速，長寿命化が可能であり、さ
らに品質管理が容易な軸受の給脂装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の軸受の給脂装置は、内輪の端面に接する内輪間座内
に、油を封入する油溜め室を設け、前記内輪間座の前記
内輪と接触する端面に、回転時の吐出油量を制御する吐
出溝を半径方向の途中部分から外径縁まで延びて設けた
ものである。油溜め室と吐出溝とは連通路を設けて連通
させる。

【０００６】この構成によると、油溜め室に封入された
油には、間座を回転させることにより遠心力が生じ、圧
力が発生する。この圧力により、油は連通路より吐出溝
に圧送される。この圧送された油は、吐出溝で流量制御
されて転動体に向けて吐出し、潤滑に供される。吐出溝
から吐出される油量は、回転数，使用油の粘度，および
吐出溝の形状で定まる。回転数は、詳しくは、運転中の
油に生じる遠心力に影響し、これが油溜め室内の圧力に
影響して吐出油量に影響する。そのため、軸受回転数に
応じた潤滑油量調整が可能となり、軸受の高速化が可能
になる。吐出溝の形状は、溝深さ，溝幅，溝長さ等で定
まる。このように吐出溝の形状で吐出油量が制御でき、
また溝形状は面粗さの調整や孔加工の場合に比べて精度
良く加工することが容易であるため、品質管理が容易
で、精度の良い微量供給が行える。また、油潤滑とする
ため、グリースの基油を利用する場合と異なり、油溜め
室内の大部分を実際に潤滑に利用される油の収容に利用
でき、油溜め室を大きくすることなく、封入油量を確保
して長寿命を達成することができる。

【０００７】上記構成において、前記内輪間座は、外周
部品と、この外周部品の内周に嵌合する内周部品とで構
成され、前記外周部品の内径面に前記油溜め室が形成さ
れたものとしても良い。これにより、油溜め室を有する
内輪間座が容易に形成できる。

【０００８】また、これらの構成において、前記内輪の
前記内輪間座を接触させる端面が、転動体の幅の内側と
なるようにしても良い。これにより、内輪間座の吐出溝
の開口位置が転動体に近づき、吐出溝から吐出される油
が転動体に行き渡り易くなる。アンギュラ玉軸受等の場
合、内輪と転動体間に生じる接触角のために、内輪の片
方の端面が転動体の幅の内側になるように内輪幅を狭め
ても、内輪としての機能を損なわない。

【０００９】また、この発明は、軸受を２個並べて設け
た場合にも、例えば次の構成とすることで、適用でき
る。片方の端面が転動体の幅の内側となる内輪を有する
２個の軸受を同じ向きに並べて設ける。これら転動体幅
内の内輪端面のうち、内輪同志が隣り合わない内輪の端
面に接して、油を封入する油溜め室を有する内輪間座を
設け、前記両内輪間に油路形成用内輪間座を設ける。こ
れら各内輪間座の前記転動体幅内の内輪端面と接する端
面に、回転時の吐出油量を制御する吐出溝を半径方向の
途中部分から外径縁まで延びて設ける。前記油溜め室か
らこの油溜め室に近い方の微小溝に連通する連通路を前
記油溜め室付きの内輪間座に設けると共に、前記油溜め
室からこの油溜め室に遠い方の微小溝に連通する連通路
を前記油溜め室付きの内輪間座，前記内輪，および前記
油路形成用間座に設ける。この構成とした場合、２個並
べて設けられる軸受の片方にしか軸方向長さの長い内輪
間座を設けることができない場合でも、一つの油溜め室
付きの内輪間座から両列の軸受に各々吐出溝から油の供
給が行える。そのため、工作機械等のスピンドル装置等
のように、軸方向に離れた２か所に軸受配置部を設け、
片方または両方の軸受配置部に軸受を複数並べて設ける
ような装置に適用することができる。

【００１０】さらに、請求項１の構成において、内輪の
油溜め室付き内輪間座側の端面と軌道面との間の外周面
部分を、前記端面側が小径となるテーパ面に形成しても
良い。これにより、吐出溝より吐出した油は、油の表面
張力により、内輪端面からテーパ面へと付着しながら流
れ、内輪の軌道面付近で飛散し、潤滑油として供され
る。そのため、吐出溝から吐出された油の転動体への供
給が良好に行われ、潤滑性が向上する。また、このた
め、内輪幅を、端面が転動体幅内に入るような特殊な幅
とすることなく、吐出溝からの油の供給が行え、各種形
式の軸受にこの軸受の給脂装置を応用することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３と共に説明する。互いに離して配置した一対の軸
受１，１の内輪２，２間、および外輪３，３間に、リン
グ状の内輪間座６および外輪間座７が各々設けてある。
各軸受１は、内輪２，外輪３、転動体４、および保持器
５で構成されるアンギュラ玉軸受からなり、互いに背合
せに設けてある。各軸受１の内輪２は、片方（接触角に
より偏った作用点から遠い方）の端面２ａが、転動体４
の幅Ｗの内側となるように形成してある。

【００１２】内輪間座６は、両端がこれら内輪２，２の
転動体幅内の端面２ａに押し付けられるように設けられ
る。この内輪間座６は、外周部品８と内周部品９とシー
ル部材１０とで構成され、外周部品８の内径面に、その
両端付近まで延びる溝幅の円周溝状の油溜め室１１が形
成されている。この油溜め室１１に、潤滑油を封入す
る。シール部材１０は、Ｏリング等の弾性体からなり、
外周部品８の内径部の両端に残された環状の鍔状部８ａ
の内径面に円周溝を形成して嵌着され、内外の部品９，
８間からの潤滑油の漏れを阻止する。

【００１３】内輪間座６の両側の端面には、吐出溝１２
が、この端面の半径方向の途中部分から外径縁まで半径
方向に延びて設けられ、この吐出溝１２に連通する小孔
状の連通路１３が、外周部品８の鍔状部８ａを貫通して
設けられている。吐出溝１２は、内輪間座６の円周方向
の１か所または複数箇所に設けられる。この例では、吐
出溝１２は各軸受１に対して１箇所とし、すなわち内輪
間座６の両端に１か所ずつ設け、両端の吐出溝１２は互
いに１８０°離れた位置としてある。吐出溝１２の形状
は、例えば溝幅がミリ単位、溝深さがミクロン単位とな
るような微小深さの溝とされる。なお、内周部品９に
は、油溜め室１１を内径面側に開口させる潤滑油封入口
となる小孔１４が形成してある。

【００１４】上記構成の作用を説明する。油溜め室１１
に封入された油には、内輪２と共に内輪間座６が回転す
ることにより、遠心力が生じて圧力が発生する。この圧
力により、油は連通路１３より吐出溝１２に圧送され
る。この圧送された油は、吐出溝１２で流量制御され、
転動体４に向けて吐出されて潤滑に供される。運転中の
油量制御は、回転数（運転中の油量に生じる遠心力）と
使用油粘度及び吐出溝１２の形状設計で行うことができ
る。ここで吐出油量は、ダルシーの式が適用でき、次の
関係式により求めることができる。

【００１５】Ｑ＝Ｐ・ａ・ｂ³・Ｘ／４・μ・ＬＱ：吐出油量Ｐ：運転中の油溜り内圧力ａ：溝深さ／２（図２参照）ｂ：溝幅／２（図２参照）Ｘ：定数 μ：油の粘度Ｌ：溝の長さ（図２参照）なお、溝長さＬは有効長さであり、連通路１３の開口中
心から溝端部までの長さとなる。

【００１６】図３は、図１の軸受の給脂装置を組み込ん
だ工作機械または産業機械等のスピンドル装置の一例を
示す。両側の軸受１およびその間の内輪間座６は、スピ
ンドルとなる軸１５の外周に嵌合させ、これら両軸受１
および内輪間座６を、軸１５の段面１５ａと軸１５のね
じ部に螺着されたナット１６との間で挟み付けて固定し
てある。両軸受１の外輪３および外輪間座７は、ハウジ
ング１７の円筒面状の内径面に嵌合させ、ハウジング１
７の両端に各々ボルト等で固定したリング状の押え部材
１８間に締め付け固定してある。このように、この軸受
の給脂装置は、スピンドル装置における互いに離れて配
置される軸受１，１間に内輪間座６を設ける場合に効果
的に使用できる。

【００１７】図４は、この発明の軸受の給脂装置を応用
したスピンドル装置の他の例を示す。この例は、工作機
械の一般的な軸受配列であるアンギュラ玉軸受の並列背
面組み合わせでの構成例である。この軸受配列で、内側
の２個の軸受１、および外側２個の軸受１Ａは、いずれ
も図１の例と同じ構成のものであり、内輪２の片方の端
面２ａが転動体４の幅Ｗ内となるものとしてある。これ
ら各軸受１，１Ａの前記内輪端面２ａは、互いに内側に
対向している。油溜め室付きの内輪間座６Ａは、内側２
個の軸受１の内輪２の間に、両端が前記端面２ａに押し
付けられる状態に設けてある。内側の軸受１と外側の軸
受１Ａの内輪２との間には、油路形成用内輪間座１９を
設けてある。

【００１８】油溜め室付きの内輪間座６Ａは、内径面に
円周溝状の油溜め室１１Ａを設け、図１の例と同様に、
両端に吐出溝１２および連通路１３を形成して内側２個
の軸受１，１に油を供給するようにしてある（同図では
一端の吐出溝のみを図示）。外側２個の軸受１Ａに対し
ては、各油路形成用内輪間座１９に、油溜め室付き内輪
間座６Ａの吐出溝１２と同様な吐出溝１２Ａを設け、油
溜め室付き内輪間座６Ａの油溜め室１１Ａから吐出溝１
２Ａに連通する連通路１３Ａで油を供給する。この外側
軸受用の連通路１３Ａは、油溜め室付き内輪間座６Ａの
鍔状部６ａと、内側軸受１の内輪２と、油路形成用内輪
間座１９とに各々設けた連通路部分１３Ａａ，１３Ａ
ｂ，１３Ａｃで構成される。これら連通路部分１３Ａ
ａ，１３Ａｂ，１３Ａｃ間の接続部には、Ｏリングから
なるシール部材２１が設けられる。また、この例の内輪
間座６Ａは、油溜め室１１Ａの容積を大きく確保するた
めに、図１の例の内周部品９を無くし、外周部品８に相
当する形状の部品とシール部材１０とで構成してある。
この内輪間座６Ａでは、軸１５に外嵌させ、シール部材
１０で密封することにより、油溜め室１１Ａ内に油が封
入される。この内輪間座６Ａは、外径面に栓付きの油注
入口２２を設け、外径面から油溜め室１１Ａへの油の封
入作業を行う。また、外輪間座７には、油注入口１７と
対応する注入ノズル挿入孔２３が設けてある。

【００１９】この構成の給脂装置の場合、一つの油溜め
室付きの内輪間座６Ａから内外両列の軸受１，１Ａに各
々吐出溝１２，１２Ａから油の供給が行える。そのた
め、内外の軸受１，１Ａ間に十分な容量の油溜め室が得
られない軸受配置でありながら、複列ずつ設けられる４
個の軸受１，１Ａに、十分な量の油の供給が行え、寿命
向上が図れる。

【００２０】図５，図６は、この発明の他の実施形態を
示す。この例は、図１の軸受の給脂装置において、内輪
２の幅寸法を外輪幅と同じとなるまで広くし、かつ内輪
２の外径面における円弧溝状の軌道面２ｂと油溜め室付
き間座６側の端面２ａとの間の外径面部分を、その端面
２ａ側が小径となるテーパ面２ｃに形成したものであ
る。テーパ面２ｃの端面２ａ側の側縁の外径寸法Ｄｂ
は、内輪間座６の外径寸法Ｄｓよりも大きくし、テーパ
面２ｃの勾配は所定の勾配αとしてある。このように、
（内輪外径寸法（Ｄｂ））＞（油溜め室付き内輪間座外
径寸法Ｄｓ）とし、かつ内輪外径面をテーパ面２ｃとす
ることで、油溜め室付き内輪間座６から吐出された油
は、油の表面張力により、内輪端面からテーパ面２ｃへ
と付着しながら流れ（矢印ｓ）、軌道面２ｂの付近で飛
散し、潤滑に供される。この付着流れは、テーパ面２ｃ
の傾斜角度に影響され、例えばα＞５°とすることで生
じる。このように、油溜め室付き内輪間座６から吐出し
た油の流れを制御し、効果的な潤滑を行うことができ
る。

【００２１】同図のアンギュラ玉軸受に応用した給脂装
置につき、次の寸法および運転条件で実験したところ、
１００パーセントの付着流れが確認できた。回転数：８０００rpm 内輪内径：１００mm Ｄｓ：１１６mm Ｄｂ：１１７mm α ：５°以上テーパ面の長さ：１０mm

【００２２】図７は、この付着流れを利用し、円筒ころ
軸受への給脂装置に応用した例を示す。円筒ころ軸受１
Ｃは、両鍔付きの内輪２Ｃと、鍔無しの外輪３Ｃと、転
動体であるころ４Ｃと、保持器５Ｃとで構成される。こ
の軸受１Ｃにおける内輪２Ｃの両側の端面に各々接し
て、図１の例と同じ構成の油溜め室１１，吐出溝１２，
連通路１３を持つ内輪間座６を設けてある。内輪２Ｃの
鍔部外径面はテーパ面２Ｃｃとしてある。この構成の場
合、油溜め室付き内輪間座６から吐出された油は、内輪
端面からテーパ面２Ｃｃを付着して流れ、最終的にはこ
ろ端面への付着及び保持器内径面への付着流れとなって
潤滑油として供される。このように、この付着流れを利
用することで、内輪幅を特殊幅とすることなく、この油
溜め室付き内輪間座６および吐出溝１２からなる微量給
脂機構を用いることができる。また、このため各種形式
の軸受に応用でき、それら軸受のメンテナンスフリーで
の高速・長寿命化が可能となる等の効果が期待できる。

【００２３】

【実施例】つぎに、この発明の給油装置における設計方
法と溝加工の方法につき説明する。この給油装置は、軸
受サイズ、軸受の配列と配置、回転数、使用油粘度、必
要潤滑油量、運転時間を基に、前記ダルシーの式を用い
て設計することができる。図９は、図１〜図３の軸受構
成での設計例で、運転時間と単位時間当たりの吐出油量
の関係を示したものである。設計条件は、つぎの条件と
してある。油溜め室内径Ｄｉ１０４mm 油溜め室外径Ｄｅ１１０mm 油溜め室幅Ｂ６０mm 吐出溝の幅２・ｂ１．５mm 吐出溝の深さ２・ａ０．００２mm 吐出溝の長さＬ３．５mm 連通路数２個油の動粘度２２ cSt 油の比重０．９回転数１０，０００rpm

【００２４】この設計条件として、例えば要求運転時間
が８０００ｈで、必要潤滑油量が軸受１個当たり１ｍｇ
／ｈとすると、油満杯時において１４．５ｍｇ／ｈの吐
出量になるような溝形状を求めればよい。即ちこの例で
の溝形状は、ｂ＝１．５mm，ｄ＝０．００２mm，Ｌ＝
３．５mmとすればよい。このように、この給脂装置での
設計の重要点は溝形状にあり、特に吐出溝１２の深さの
管理が重要になる。この発明では、この溝加工をエッチ
ングにより行い、深さをそのエッチング時間を調整する
ことで、簡単にしかも精度良く管理できるものとした。
参考までに説明すると、図１０は、エッチングの加工時
間と溝深さの関係を調べたものであり、加工時間に比例
した溝深さが得られる。このように加工時間の管理で、
微小深さの吐出溝１２の溝深さを精度良く加工すること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】この発明の軸受の給脂装置は、内輪の端
面に接する内輪間座内に油溜め室を設け、前記内輪間座
の前記内輪と接触する端面に、回転時の吐出油量を制御
する吐出溝を設けたものであるため、次の各効果が得ら
れる。付帯設備を使用せず、しかもメンテナンスフリーの油
潤滑が可能となる。そのため、グリース潤滑時のような
運転初期の慣らし運転が不要となる。軸受回転数に応じた潤滑油量調整が可能となるため、
軸受の高速化が可能となる。油溜め室内の全てが実際の潤滑に使用されるため、軸
受の潤滑寿命は油溜め室の容量により決定され、油溜め
室の適正設計により要求寿命を満足させられる軸受設計
が可能となる。

【００２６】また、内輪の油溜め室付き内輪間座と接す
る端面が、転動体の幅の内側である場合は、吐出溝から
吐出された油が良好に転動体へ供給される。軸受を２個
並べて設ける場合に、前記のように同じ油溜め室付き内
輪間座から各軸受の内輪端面に沿う吐出溝に油を供給す
るように構成した場合は、２個並べて設けられる軸受の
片方にしか油溜め室の得られる内輪間座を配置すること
ができない場合でも、両列の軸受に十分な油の供給が行
える。そのため、工作機械等のスピンドル装置等への応
用が容易となる。さらに、内輪の外周面部分を端面側が
小径となるテーパ面に形成した場合は、内輪幅を特殊な
幅とすることなく、吐出溝から吐出された油の転動体へ
の供給が良好に行われる。そのため、各種形式の軸受
に、この軸受の給脂装置を応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる軸受の給脂装置
の断面図である。

【図２】（Ａ）は図１のＡ部分内で軸受内輪および内輪
間座を外径側から見た部分破断拡大展開図、（Ｂ）は同
部分の拡大断面図である。

【図３】同軸受の給脂装置を応用したスピンドル装置の
断面図である。

【図４】この発明の他の実施形態にかかる軸受の給脂装
置を応用したスピンドル装置の部分断面図である。

【図５】この発明のさらに他の実施形態にかかる軸受の
給脂装置の断面図である。

【図６】（Ａ）は同給脂装置の部分拡大破断展開図、
（Ｂ）は同部分の拡大断面図である。

【図７】さらに他の実施形態にかかる給脂装置の断面図
である。

【図８】同給脂装置のＢ部分の部分拡大断面図である。

【図９】図１〜図３の給脂装置の実験例における運転時
間と油吐出量の関係を示すグラフであるか。

【図１０】吐出溝をエッチングで加工する場合の加工時
間と溝深さの関係を示すグラフである。

【図１１】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ…軸受２…内輪２ａ…端面２ｃ…テーパ面３…端面６…内輪間座８…外周部品９…内周部品１０…シール材１１…油溜め室１２…吐出溝１３…連通路１３Ａ…連通路１９…油路形成用内輪間座

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪の端面に接する内輪間座内に、油を
封入する油溜め室を設け、前記内輪間座の前記内輪と接
触する端面に、回転時の吐出油量を制御する吐出溝を半
径方向の途中部分から外径縁まで延びて設け、前記油溜
め室から前記微小溝に連通する連通路を設けた軸受の給
脂装置。
【請求項２】前記内輪間座は、外周部品とこの外周部
品の内周に嵌合する内周部品とで構成され、前記外周部
品の内径面に前記油溜め室が形成された請求項１記載の
軸受の給脂装置。
【請求項３】前記内輪の前記内輪間座と接する端面
が、転動体の幅の内側である請求項１または請求項２記
載の軸受の給脂装置。
【請求項４】片方の端面が転動体の幅の内側となる内
輪を有する２個の軸受を同じ向きに並べて設け、これら
転動体幅内の内輪端面のうち、内輪同志が隣り合わない
内輪の端面に接して、油を封入する油溜め室を有する内
輪間座を設け、前記両内輪間に油路形成用内輪間座を設
け、これら各内輪間座の前記転動体幅内の内輪端面と接
する端面に、回転時の吐出油量を制御する吐出溝を半径
方向の途中部分から外径縁まで延びて設け、前記油溜め
室からこの油溜め室に近い方の微小溝に連通する連通路
を前記油溜り室付きの内輪間座に設けると共に、前記油
溜め室からこの油溜め室に遠い方の吐出溝に連通する連
通路を前記油溜り室付きの内輪間座，前記内輪，および
前記油路形成用間座に渡って設けた軸受の給脂装置。
【請求項５】前記内輪の前記内輪間座側の端面と軌道
面との間の外周面部分を、前記端面側が小径となるテー
パ面に形成した請求項１記載の軸受の給脂装置。