申请/专利权人：株式会社捷太格特

申请日：2016-07-13

公开（公告）日：2020-01-10

公开（公告）号：CN106351958B

主分类号：F16C33/66(20060101)

分类号：F16C33/66(20060101)

优先权：["20150714 JP 2015-140468"]

专利状态码：失效-未缴年费专利权终止

法律状态：2023.07.21#未缴年费专利权终止;2018.07.13#实质审查的生效;2017.01.25#公开

摘要：本发明提供一种轴承装置和供油单元。轴承装置具备：轴承部，具有外圈、内圈、安装于该外圈与内圈之间的多个滚珠、以及保持多个滚珠的保持器；和供油单元，设置于该轴承部的轴向上的旁边，用于向需要供油的供油区域供给润滑油。供油单元具有储存润滑油的罐和使润滑油朝向供油区域飞溅的泵。泵具有朝向供油区域开口的喷出口，从喷出口将润滑油以具有规定的初速度的0.5～1000皮升的油滴形式喷出。

主权项：1.一种轴承装置，具备：轴承部，具有固定圈、与该固定圈同轴的旋转圈、安装于所述固定圈与所述旋转圈之间的多个滚动体、以及保持所述多个滚动体的保持器；和供油单元，设置于所述轴承部的轴向上的旁边，用于向该轴承部中需要供油的供油区域供给润滑油，其中，所述供油单元具有储存润滑油的罐和使所述润滑油朝向所述供油区域飞溅的泵，所述泵具有朝向所述供油区域开口的喷出口，从该喷出口将所述润滑油以具有预定的初速度的0.5～1000皮升的油滴形式喷出，在将从所述开口到所述供油区域的轴向距离设为Y米时，所述初速度V0米秒是满足V0≥30×Y的值。

全文数据：轴承装置和供油单元[0001]通过参照而将于2015年7月14日提出的申请号为2015-140468的日本专利申请的包括说明书、说明书附图以及说明书摘要的公开内容全部引用于此。技术领域[0002]本发明涉及具备轴承部和向该轴承部进行供油的供油单元的轴承装置、以及设置于旋转装置的供油单元。背景技术[0003]近年来，在各种机床中，为了提高加工效率和生产率而要求主轴的高速化。在主轴高速旋转时，在支承该主轴的滚动轴承中，特别是润滑性会成为问题。作为确保滚动轴承的润滑性的手段，已知有例如油空气润滑、油雾润滑、以及油喷射润滑等油润滑。但是，在采用这些润滑方式的情况下，存在油的消耗变得非常多而运行成本变高这一问题。[0004]于是，有人提出了在滚动轴承所具有的内圈与外圈之间组装有具备罐和栗的供油单元的轴承装置参照日本特开2004-108388号公报。在该轴承装置中，在滚动轴承所具有的外圈的轴向延长部的内侧安装有供油单元。滚动轴承轴承部与供油单元成为了一体。供油单元具备罐和栗。罐储存润滑油。栗将该罐内的润滑油向内圈与外圈之间的环状空间排出。该栗具有从栗主体突出的针状的喷嘴。从该喷嘴顶端排出数微升〜数十纳升左右的油滴。将该油滴向内圈的轨道面、外圈的轨道面等需要供给润滑油的区域供给。[0005]在组装有上述那样的供油单元的轴承装置中，在栗驱动时，如图7A所示，从喷嘴顶端90的开口90a渗出润滑油91。当渗出的润滑油91增加后，如图7B所示，该润滑油91成为数微升〜数十纳升左右的油滴91并保持于喷嘴顶端90。在日本特开2004-108388号公报所记载的供油单元中，喷嘴顶端90处于接近作为滚动体的滚珠92的状态。保持于该喷嘴顶端90的油滴91乘上随着轴承的旋转而在内圈与外圈之间的环状空间中产生的空气流而供给至轴承内部。[0006]但是，在该情况下，离开了喷嘴顶端90的油滴91未必会到达需要供给润滑油的轨道面。例如，有时会附着于保持滚动体的保持器的外侧面而不对滚动轴承的润滑起作用。于是，预先估量这样的润滑油的损失而通过栗排出比所需量多的润滑油油滴即可。然而，在该情况下，有可能会因不对润滑起作用的多余的润滑油而增大滚动轴承的旋转阻力搅拌阻力。[0007]在采用日本特开2004-108388号公报所记载的轴承装置的情况下，需要将供油单元配置于容积小的空间，所以难以增大罐的容量。因此，若设定成要从栗排出大量的润滑油，则罐的润滑油的消耗也会增多，需要频繁地向罐补充润滑油。若反复进行这样的润滑油的补充的维护，则每次都会使机床停止运转，所以生产效率降低。发明内容[0008]本发明的目的之一在于向需要供油的供油区域高效率地供给润滑油，防止润滑油的过量供给。[0009]本发明的一技术方案的轴承装置的结构上的特征在于，具备:轴承部，具有固定圈、与该固定圈同轴的旋转圈、安装于所述固定圈与所述旋转圈之间的多个滚动体、以及保持所述多个滚动体的保持器;和供油单元，设置于所述轴承部的轴向上的旁边，用于向该轴承部中需要供油的供油区域供给润滑油，所述供油单元具有储存润滑油的罐和使所述润滑油朝向所述供油区域飞溅的栗，所述栗具有朝向所述供油区域开口的喷出口，从该喷出口将所述润滑油以具有规定的初速度的0.5〜1000皮升的油滴形式喷出。附图说明[0010]本发明的前述的和其他的特征和优点将会通过参照附图说明的以下的实施例而变得明了，在这些附图中，相同的标号用来代表相同的要素。[0011]图1是表示轴承装置的一实施方式的剖视图。[0012]图2是沿着图1的A-A的向视剖视图。[0013]图3是栗和内圈轨道槽的说明图。[0014]图4是说明适用轴承装置的实施方式的说明图。[0015]图5是表示油滴的初速度和倾斜角度α的偏差的图表。[0016]图6是表示油滴的初速度的最小值与轴承部的轴向尺寸之间的关系的图表。[0017]图7是说明以往的栗的供油的说明图。具体实施方式[0018]以下，说明本发明的轴承装置的一实施方式。图1是表示轴承装置10的一实施方式的纵剖视图。本实施方式的轴承装置10将机床所具有的主轴装置的主轴轴7支承为能够旋转，收纳于主轴装置的轴承壳体8内。在图1中，用双点划线示出轴7和轴承壳体8。该轴承装置10具备轴承部20和供油单元40。[0019]轴承部20具有内圈21、外圈22、多个滚珠滚动体23以及保持这些滚珠23的保持器24ο在本实施方式中，外圈22被设为不能够相对于轴承壳体8旋转，外圈22为固定圈。内圈21与轴7—起旋转，所以内圈21为旋转圈。[0020]内圈21是外嵌于轴7的圆筒状的部件，具有轴向一侧在图1中为右侧的内圈主体部31和轴向另一侧在图1中为左侧的内圈延长部32。在内圈主体部31的外周形成有轨道槽以下，称作内圈轨道槽25。。在本实施方式中，内圈主体部31与内圈延长部32是分体的。内圈延长部32作为短圆筒形状的间隔件而发挥功能。虽然未图示，但内圈主体部31与内圈延长部32也可以是一体一体不可分的。[0021]外圈22是固定于轴承壳体8的内周面的圆筒状的部件。外圈22具有轴向一侧在图1中为右侧的外圈主体部35和轴向另一侧在图1中为左侧的外圈延长部36。在外圈主体部35的内周形成有轨道槽以下，称作外圈轨道槽26。。在本实施方式中，外圈主体部35与外圈延长部36是分体的。外圈延长部36作为短圆筒形状的间隔件而发挥功能。虽然未图示，外圈主体部35与外圈延长部36也可以是一体一体不可分的。[0022] 滚珠23安装于内圈21内圈主体部31与外圈22外圈主体部35之间，在内圈轨道槽25和外圈轨道槽26上滚动。保持器24由环状的部件构成，沿着周向形成有多个袋27。在各袋27中收纳有一个滚珠23。由此，保持器24能够将多个滚珠23以沿着周向排列的方式保持。[0023] 在内圈主体部31与外圈主体部35之间形成有第一环状空间11。在内圈延长部32与外圈延长部36之间形成有第二环状空间12。第一环状空间11与第二环状空间12相连续。在第一环状空间11设置有滚珠23和保持器24。在第二环状空间12设置有供油单元40。[0024]在本实施方式中，如上所述，内圈21与轴7—起相对于外圈22旋转。于是，供油单元40以紧贴地嵌合于外圈延长部36的内周面的方式安装。与此相对，在内圈延长部32的外周面与供油单元40的内周面之间设置有微小间隙，供油单元40不会阻碍内圈32的旋转。[0025]图2是沿着图1的A-A的向视剖视图。供油单元40整体具有圆环形状。供油单元40具备托架41、罐42以及栗43，还具备电路部44和电源部45。[0026]托架41例如是树脂制的环状部件。托架41具有短圆筒状的内壁46、短圆筒状的外壁47、以及设置于这些内壁46与外壁47之间的多个隔壁48a、48b、48c、48d。如图2所示，通过这些壁而沿着周向形成有多个空间11、12、13。[0027]在本实施方式中，由第一空间Kl构成罐42，在第二空间K2中收纳栗43，在第3空间K3中收纳电路部44和电源部45。由此，包括托架41、罐42、栗43、电路部44以及电源部45的供油单元40构成为一体。该供油单元40安装于外圈延长部36而与轴承部20成为一体。如图1所示，设置于第二环状空间12的供油单元40设置于第一环状空间11的轴向上的旁边。[0028]在图2中，罐42是储存润滑油3的部件，具有储存润滑油3的储存部49。为了使储存部49的润滑油3向栗43流出，罐42经由流路与栗43相连。也可以在罐42内设置有保持润滑油3的保持体例如毛毡、海绵。由上可知，罐42能够储存润滑油3并将所储存的润滑油3向栗43供给。在图1中，栗43将从罐42供给的润滑油3向第一环状空间11供给喷出。关于栗43，在后面也会进行说明。[0029] 在图2中，电源部45具有发电部45a和二次电池部45b。发电部45a具有能够通过内圈21旋转而发电的结构，所产生的电力被储存于二次电池部45b。电路部44由包含已被编程的微型电子计算机的基板电路构成，对栗43发送控制信号驱动信号。即，电路部44对栗43后述的压电元件55提供驱动电力施加规定的电压。[0030]由上可知，供油单元40设置于轴承部20的轴向上的相邻位置，向该轴承部20中需要供油的供油区域τ参照图1供给润滑油。在以下的说明中，将所述“供油区域T”设为内圈轨道槽25来说明。保持器24的一部分在图1中左侧的圆环部24a能够与外圈主体部35的内周面的一部分35a滑动接触。因此，该保持器24在径向上被定位，所以也可以将该内周面的一部分35a设为供油区域。[0031]供油单元40的栗43构成为使润滑油3朝向供油区域T飞溅。因此，本实施方式的栗43在栗内部具有压电元件55。通过该压电元件55工作，能够使栗43的内部空间的容积变化，使该内部空间的润滑油3从喷出口50喷出。[0032]本实施方式的栗43具有朝向供油区域T开口的喷出口 50，直接将润滑油3喷向供油区域T。这一点与以往的参照图7B使从栗的喷嘴90排出的润滑油油滴91乘上在轴承内部产生的空气流而向需要供油的区域运送这一技术不同。因此，本实施方式的栗43通过压电元件55的工作而使栗内部的润滑油3从喷出口50以具有规定的初速度飞行速度的油滴形式向供油区域T飞溅。而且，在本实施方式中，喷出口50的开口面积被设定得非常小。因此，栗43使润滑油3以0.5皮升以上且1000皮升以下的油滴形式向供油区域T飞溅。喷出口50的开口50a是圆形，优选使其直径口径小于100微米，例如可以设定为25〜60微米。[0033] 栗43喷出润滑油3的喷出动作由所述电路部44参照图2控制。对栗43进行用于将润滑油3以油滴形式朝向供油区域T喷出的控制。由此，从喷出口50喷出的油滴具有规定的初速度，能够从喷出口50飞出并到达供油区域T。如以上那样，从栗43每次喷出皮升单位的极微量的润滑油。[0034] 而且，如图1所示，喷出口50的开口50a远离滚珠23，位于形成于内圈主体部31与外圈主体部35之间的第一环状空间11之外。在本实施方式中，喷出口50的开口50a位于形成于内圈延长部32与外圈延长部36之间的第二环状空间12的范围内。[0035]图3是栗43和内圈轨道槽25的说明图。本实施方式的喷出口 50构成为沿着该喷出口50的中心线方向开口50a的开口方向J喷出油滴润滑油3。通过使这样的喷出口50的开口50a朝向供油区域T，能够将从开口50a喷出的油滴直接向供油区域T供给。为此，喷出口50的中心线方向J相对于与轴承部20的中心线平行的假想线L倾斜。在图3中，该设假想线L为经过滚珠23的中心C的线，喷出口50的中心线方向J相对于假想线L以倾斜角度α倾斜。[0036]根据具备以上的结构的轴承装置10参照图1，供油单元40的栗43使润滑油3以油滴形式向轴承部20的需要供油的供油区域T飞溅。由此，能够对该供油区域T高效率地供给润滑油3。由此，能够防止润滑油3的过量供给，防止由润滑油3引起的搅拌阻力的增大。也能够抑制润滑油3的消耗而防止罐42的润滑油3的浪费。因此，能够延长对罐42补充润滑油3的维护的间隔。其结果，在具备该轴承装置10的机床中，为了维护而停止运转的频度变少，能够抑制生产效率的降低。若对轴承部20过量地供给润滑油3，则轴承旋转时的搅拌阻力会因该润滑油3而增大，会导致温度上升而使润滑油3容易劣化。然而，在本实施方式中，通过防止润滑油3的过量供给，能够防止搅拌阻力的增大，能够抑制由温度上升引起的润滑油3的劣化。[0037]而且，在本实施方式的轴承装置10中，使朝向供油区域T飞溅的润滑油3为0.5〜1000皮升的油滴。由此，栗43的输出动力较小即可。若假设要使润滑油3具有规定的初速度而以以往那样的数微升〜数十纳升左右的油滴形式向供油区域T直接飞溅，则需要具有高输出的栗43。难以使高输出的栗43小型化到能够收纳于第二环状空间12的大小。与此相对，在本实施方式中，使对供油区域T提供的润滑油3为1000皮升以下的油滴。因此，能够使栗43小型化，容易向第二环状空间12组装栗43。[0038]在内圈21与轴7—起旋转时，在第一环状空间11中会产生与滚珠23和保持器24的旋转方向同向的空气流。于是，在本实施方式中，使喷出口50的开口50a位于第一环状空间11之外。由此，能够使从该开口50a喷出的油滴不容易受到在第一环状空间11中产生的空气流的影响。由此，能够向作为靶子的供油区域T直接供给油滴。[0039]为了使润滑油3以油滴形式直接飞溅到供油区域T，需要提高从栗43喷出的油滴0.5〜1000皮升的油滴的飞行速度。具体来说，如图3所示，若将从喷出口50的开口50a到供油区域T所含的一点Ta为止的轴向距离设为Y〔米〕，则使从喷出口50喷出时的油滴的初速度VO〔米秒〕为满足VO多30XY的值。在本实施方式中，使初速度VO=400XY。由此，容易使油滴到达作为靶子的供油区域T。此外，关于初速度VO〔米秒〕的上限，例如可以设定为VOS500XY。由于滚珠23与内圈轨道槽25点接触，所以将供油区域T所含的所述一点Ta设为内圈轨道槽25中的与滚珠23的接触点。本实施方式的轴承部20构成了角接触滚珠轴承。滚珠23与内圈轨道槽25的接触点Ta位于比内圈轨道槽25的底点25a靠内圈主体部31的肩部33侧处。[0040] 在此，对喷出口50的位置、喷出口50的所述倾斜角度α以及油滴的喷出速度所述初速度V0进行说明。这些参数根据轴承部20的尺寸型号而以可对供油区域T适当地供油的方式设定。于是，以下对外圈22外圈主体部35的外径为110毫米、内圈21内圈主体部31的内径为70毫米、轴承部20的轴向尺寸宽度尺寸为20毫米、滚珠23的接触角为20°的角接触滚珠轴承的轴承部20进行说明。[0041]如上所述，喷出口50的开口50a的轴向位置处于远离滚珠23的第二环状空间12。在以内圈轨道槽25的底点25a作为基准时，开口50a的中心的径向位置处于从该基准到滚珠23的中心C为止的范围。对开口50a的径向上的位置进行进一步的说明。将以底点25a作为基准而距离位于径向外侧的开口50a的中心的径向尺寸设为H，将滚珠23的直径设为d。在采用所述轴承部20的情况下，可以设定为0H0.5Xd，在本实施方式中，设定为H=0.22Xd。关于开口50a的位置，如上所述，设为0H。然而，在如图3所示那样内圈主体部31的栗43侧的肩部比底点25a高的情况下，当然需要使开口50a的位置不与该内圈主体部31的肩部重置。[0042]如上所述，相对于与轴承部20的中心线平行且经过滚珠23的中心C的假想线L，喷出口50的中心线方向J以倾斜角度α倾斜。具体而言，以喷出口50的中心线方向J与直线GO相一致的方式设定倾斜角度α，所述直线GO是将供油区域T所含的一点TaS卩，在本实施方式中是内圈轨道槽25中的与滚珠23的接触点与开口50a的中心连结的直线。即，若将所述假想线L与所述直线GO所成的角度设为Ψ，则倾斜角度α被设定成与该角度Ψ—致。[0043]关于该倾斜角度α，只要油滴到达内圈轨道槽25的某处即可，所以设定与角度相关的偏差Sa、Sb。一侧的偏差Sa是所述直线GO与将内圈轨道槽25中靠近栗43的一侧的端部25b和开口50a的中心连结的直线所成的角度。另一侧的偏差Sb是所述直线GO与将内圈轨道槽25中远离栗43的一侧的端部25c和开口50a的中心连结的直线所成的角度。因此，为了使油滴从开口50a到达内圈轨道槽25，如以下那样设定喷出口50的中心线方向J相对于所述假想线L的倾斜角度α即可。[0044]角度Ψ-偏差SbX倾斜角度α角度Ψ+偏差Sa[0045]可以将这样设定的倾斜角度的范围设为供油区域Τ。即，能够将内圈轨道槽25的整个范围设为供油区域Τ。[0046] 从喷出口50喷出的油滴的初速度VO如以下那样设定。轴承装置10以图4ABCD所示的代表性的四个方式使用。在图4中，A表示轴承部20的中心线LO的方向轴向为水平方向，且供油区域T处于比喷出口50低的位置的情况。B表示轴承部20的中心线LO的方向轴向为水平方向，且供油区域T处于比喷出口50高的位置的情况。C表示轴承部20的中心线LO的方向轴向为铅垂方向，且供油区域T处于比喷出口50低的位置的情况。D表示轴承部20的中心线LO的方向轴向为铅垂方向，且供油区域T处于比喷出口50高的位置的情况。[0047] 无论以这四个方式中的哪一个方式设置轴承装置10，从喷出口50以油滴形式喷出的润滑油3均被设定为能够到达供油区域T即内圈轨道槽25的初速度V0。具体来说，在轴承部20是本实施方式轴向尺寸为20毫米的角接触滚珠轴承的情况下，以所述直线GO参照图3作为基准而说明了一侧的偏差和另一侧的偏差Sb。将其中的较小的一方的偏差在本实施方式中为Sb定义为该轴承部20中的倾斜角度α的偏差δδ=δΐ3。根据基于几何形状进行的计算，所述偏差S为2.3°。[0048]图5是表示分别采用图4所示的四个方式的情况下的油滴的初速度VO横轴和以所述直线GO作为基准时的倾斜角度α的偏差δ纵轴的图表。该图表是模拟结果。图5所示的图表中的“粗的实线”是采用图4A的方式的情况，“细的实线”是采用图4B的方式的情况，“粗的虚线”是采用图4C的方式的情况，“细的虚线”表示采用图4D的方式的情况。[0049]如图5所示，在所述四个方式中偏差δ均为2.3°以下的初速度VO是1.2米秒以上。即，若从喷出口50以1.2米秒以上的初速度VO将润滑油3以油滴形式喷出，则无论以哪种姿势使用包含所述轴承部20的轴承装置I，都能够使该油滴附着于供油区域T即内圈轨道槽25。[0050]图6是表示油滴的初速度VO的最小值与轴承部20的轴向尺寸宽度之间的关系的图表。该图表中的所述最小值是用于使得无论将轴承装置I应用于图4所示的各方式的哪个方式，都能够使油滴到达内圈轨道槽25的油滴的初速度VO的最小值。例如，在轴承装置I所含的轴承部20的轴向尺寸宽度为5mm的情况下，初速度VO的最小值为0.6米秒，在轴承部20的轴向尺寸宽度为150mm的轴承的情况下，初速度VO的最小值为3.3米秒。如图6所示，在轴承部20的轴向尺寸宽度变大时，需要增大所需的油滴的初速度V0。由上可知，初速度VO可以基于轴承部20的尺寸尤其是轴向尺寸和供油区域T的大小而设定。[0051]如以上那样，在本实施方式的轴承装置I中，使润滑油3为皮升的尺寸的油滴且加快其飞行速度地从供油单元40的栗43朝向供油区域T喷出。由此，能够对供油区域T高效地供给润滑油3，能够防止润滑油3的过量供给，抑制润滑油的消耗而防止罐42的润滑油3的浪费。[0052]在上述实施方式中，对一并设置轴承部20和供油单元40而构成的轴承装置10进行了说明。然而，也可以将该供油单元40应用于机床以外的其他旋转装置。例如，也可以使供油单元40为用于向齿轮机构的齿轮面进行供油的装置。即，虽然未图示，但可以使供油单元为设置于齿轮机构等旋转装置而用于向该旋转装置的需要供油的供油区域供给润滑油的装置。在该情况下，该供油单元也具有储存润滑油的罐和使该润滑油朝向所述供油区域飞溅的栗。该栗具有朝向所述供油区域开口的喷出口。该栗构成为从该喷出口将润滑油以具有规定的初速度飞行速度的0.5〜1000皮升的油滴形式向所述供油区域喷出。[0053]以上所公开的实施方式在所有方面均为例示而非限制性的内容。即，本发明的轴承装置1供油单元40不限于图示的方式，而也可以是本发明的范围内的其他方式。在所述实施方式中，对轴承部20为角接触滚珠轴承的情况进行了说明。然而，轴承的形式不限于此，也可以是深沟滚珠轴承，另外，也可以是圆锥棍子轴承、圆柱滚子轴承。[0054]在上述实施方式中，对内圈21为旋转圈的情况进行了说明。然而，也可以是外圈22为旋转圈，内圈21为固定圈。在该情况下，将供油单元40安装于固定圈侧的内圈延长部即可。[0055]根据本发明，通过由栗使润滑油以油滴的形式向需要供油的供油区域飞溅，能够向该供油区域高效率地供给润滑油，能够防止润滑油的过量供给。

权利要求：1.一种轴承装置，具备:轴承部，具有固定圈、与该固定圈同轴的旋转圈、安装于所述固定圈与所述旋转圈之间的多个滚动体、以及保持所述多个滚动体的保持器;和供油单元，设置于所述轴承部的轴向上的旁边，用于向该轴承部中需要供油的供油区域供给润滑油，其中，所述供油单元具有储存润滑油的罐和使所述润滑油朝向所述供油区域飞溅的栗，所述栗具有朝向所述供油区域开口的喷出口，从该喷出口将所述润滑油以具有预定的初速度的0.5〜1000皮升的油滴形式喷出。2.根据权利要求1所述的轴承装置，其中，所述喷出口的开口位于形成于所述固定圈与所述旋转圈之间的环状空间之外。3.根据权利要求1或2所述的轴承装置，其中，在将从所述开口到所述供油区域的轴向距离设为Y米时，所述初速度VO米秒是满足VO彡30XY的值。4.一种供油单元，设置于旋转装置，用于向该旋转装置中需要供油的供油区域供给润滑油，所述供油单元具有储存润滑油的罐和使所述润滑油朝向所述供油区域飞溅的栗，其中，所述栗具有朝向所述供油区域开口的喷出口，从该喷出口将所述润滑油以具有预定的初速度的0.5〜1000皮升的油滴形式向所述供油区域喷出。

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