电动机内置主轴用滚珠轴承的制作方法

本发明涉及小型主轴特别是电动机内置主轴用滚珠轴承。

背景技术：

小型主轴主要用于铝加工等轻负载加工。

近年来，如图6所示，以紧凑化为目的，在主轴的壳体1内内置有电动机2的类型的小型主轴多起来(专利文献1)。其中，在图6中，用符号W表示被加工物。

作为这种电动机内置主轴用滚珠轴承3，要求高速性，因此大多使用推力角接触球轴承。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：实用新型登记第3150371号公报

专利文献2：日本特开2005－199828号公报

专利文献3：日本特开2013－063727号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

电动机内置主轴在主轴的壳体1内内置有电动机2，因此电动机2的周边成为发热源，所以需要将轴承3与电动机2一起进行冷却。

用液体对主轴的壳体1内进行冷却的方法，大多对构造要求密封性等，不仅构造变得复杂，而且空间方面也有困难。

因此，在电动机内置主轴的壳体1内的冷却时，不需要复杂的构造的利用空气的冷却成为主流。

对该主轴的壳体1内进行冷却的空气，利用设置于主轴的壳体1的通气孔4，从后侧对电动机2进行冷却，接着对轴承3进行冷却，从主轴的壳体1的前端部向主轴的壳体1的外部排出。

主轴的壳体1的前端部兼具对于飞来物的密封作用，通过气帘、迷宫式密封提高主轴的壳体1的内部压力，防止切削液、加工片等侵入主轴的壳体1内。

可是，对主轴的壳体1内进行冷却的空气有时也通过轴承3的内部，因此存在如下的问题。

关于电动机内置主轴使用的轴承3，在内部填充有润滑脂作为润滑剂，如图4所示，两端面由密封板5密封，但当对主轴的壳体1内进行冷却的空气通过轴承3的内部时，润滑剂就有可能向外部渗漏。

若润滑剂向外部渗漏，就有可能对轴承的耐久性能产生影响。

另外，如图4所示，目前，密封板5的内径部与内圈6的外径部之间成为迷宫式构造，密封板5的内径部嵌入设置在内圈6的外径部的密封槽7。其中，图4中，符号8表示保持器，9表示外圈，10表示滚动体。

根据上述迷宫式构造，侵入到轴承3的内部的空气的排出被密封板5阻碍，如图4的箭头所示，侵入到轴承3内部的空气在轴承3的内部引起湍流，有时使保持器8振动。

保持器8的振动被传递到主轴的壳体1，振动对静音性也带来不利影响。

于是，本发明提供一种电动机内置主轴用滚珠轴承，在冷却空气侵入到电动机内置主轴的轴承内时，空气在轴承内部不会形成湍流，使得空气顺利地排出到轴承外部，从而不易产生保持器的振动，静音性高。

用于解决课题的技术方案

为解决上述课题，在本发明中，一种电动机内置主轴用滚珠轴承，其特征在于，包括：内圈、外圈、配设于内圈和外圈的相对的滚动面的滚动体、保持滚动体的保持器和在外圈的两端部的内径面向内圈侧突出的密封板，密封板的内径方向的长度规定为从通过轴承内的空气的入口侧向出口侧空气能够无阻力地大致直线状地通过的长度。

另外，也可以采用面对密封板的内径部的、内圈的外径面形成为直线状的结构。

发明效果

在该发明的电动机内置主轴用滚珠轴承中，如上所述，将密封板的内径方向的长度规定为从通过轴承内的空气的入口侧向出口侧空气能够不受阻力地大致直线状地通过的长度，所以在空气通过轴承的内部时，不易对密封板施加多余的力，能够防止密封板的倒塌或变形，确保稳定的密封性，并且，空气在轴承内部不会形成湍流，空气顺利地排出到轴承外部，不易产生保持器的振动，能够维持高的静音性。

另外，通过使面对密封板的内径部的、内圈的外径面形成为直线状，空气能够更流畅地通过。

附图说明

图1是该发明的电动机内置主轴用滚珠轴承的局部截面图。

图2是表示该发明的电动机内置主轴用滚珠轴承的保持器的引导状态的局部放大图。

图3是表示该发明的电动机内置主轴用滚珠轴承的其他方式的保持器的引导状态的局部放大图。

图4是现有的电动机内置主轴用滚珠轴承的局部截面图。

图5是表示现有的电动机内置主轴用滚珠轴承的保持器的引导状态的局部放大图。

图6是电动机内置主轴的概略图。

具体实施方式

下面，基于附图，说明该发明的实施方式。

如图1所示，该发明的一实施方式的电动机内置主轴用滚珠轴承为推力角接触球轴承。

该发明的推力角接触球轴承包括：内圈11、外圈12、配设于内圈11和外圈12的相对的滚动面的滚动体13、保持滚动体13的保持器14、设于内圈11和外圈12的两端面的密封板15。

密封板15安装在设于外圈12的内径面的安装槽16。

如图1所示，面对密封板15的内径部的内圈11的外径面11a形成为直线状，在密封板15的内径部与内圈11的外径面之间，没有形成像图4所示的现有的轴承那样形成迷宫式构造的密封槽。

而且，如图1箭头A所示，以出口侧的内圈11的外径面与密封板15的内径部之间的间隙的投影面积，与通过轴承的空气流路的通过投影面积大致相等的方式，规定密封板15的内径方向的长度，以使得从通过的空气的入口侧向出口侧去，空气能够无阻力地大致直线状地通过。

由于在空气通过时存在流路阻力，因此该密封板15的内径方向的长度为投影面积比通过轴承的空气的流路投影面积小10％左右的长度即可。

如上所述，以与面对密封板15的内径部的内圈11的外径面之间的间隙，成为空气能够无阻力地大致直线状地通过的投影面积的方式，规定密封板15的内径方向的长度，由此，在空气通过轴承的内部时，不易对密封板15施加多余的力，能够防止密封板15的倒塌或变形，确保稳定的密封性。只要满足该条件，也可以增大与面对密封板15的内径部的内圈11的外径面之间的间隙，但为了防止轴承内部润滑油的渗漏，期望比保持器14的内径小。

另外，为了更加不妨碍空气的通过，期望将与密封板15的内径部面对的内圈11的外径面11a形成为直线状。

图2和图3分别是表示该发明的电动机内置主轴用滚珠轴承的实施方式的保持器14的引导状态的局部放大图。在图2及图3中，双点划线表示滚动体13的节圆直径(PCD)，符号14a表示收纳滚动体13的兜孔。

保持器14的内径部14b的尺寸d优选尽可能大，优选不妨碍空气的通过，但增大保持器14的内径部14b时，保持器14的强度降低，所以，期望在设定了保持器14的外径部14c的尺寸D、滚动体13承受的负荷Q、滚动体13与轨道轮间的摩擦系数μ、形成保持器14的树脂材料的允许抗拉强度σ、保持器14的轴向厚度合计值B的情况下，以满足下式的方式决定保持器14的内径部14b的尺寸d。

d≤D－(4×Q×μ)/(σ×B)

接着，优选保持器14的内径部14b的尺寸d比密封板15的内径尺寸大，以使得不妨碍空气通过，但如图2所示，更优选旋转中的保持器14的兜孔14a的与滚动体13接触的周向接触部14d比滚动体13的PCD靠外径侧那样的构造。通过将保持器14的兜孔14a的与滚动体13接触的周向接触部14d设定为比滚动体13的PCD靠外径侧，如用粗线的箭头表示的那样，相对于滚动体13的圆周方向运动，总是对保持器14作用外径方向的力，因此，确保了保持器14与内圈11的外径面11a的间隙，不会阻碍空气的通过。

另外，也可以如图3所示，使保持器14的内径部14b位于比滚动体13的PCD靠外径侧的位置，以使得相对于滚动体13的圆周方向运动总是对保持器14作用外径方向的力。

即，在现有例中，如图5所示，保持器8的兜孔8a的与滚动体10接触的周向接触部8b在滚动体10的PCD，但在图2所示的该发明的实施方式中，保持器14的兜孔14a的与滚动体13接触的周向接触部14d位于比滚动体的PCD靠外径侧的位置。

另外，在图1的实施方式中，为了向外圈12的轨道圈与滚动体13之间、外圈12的轨道圈与保持器14之间稳定地供给润滑剂，在外圈12的一部分设置有润滑脂存储兜17。

在以两列背靠背使用该发明的推力角接触球轴承的情况下，由于轴承的朝向相对于空气的流动在两列间各异，因此在轴承的左右两侧形成润滑脂存储兜17。

另外，润滑脂封入量设定为静止空间容积的40％～50％。为40％以下的情况下，因空气压造成的润滑脂的偏斜，不能获得稳定的耐久效果。为50％以上的情况下，因空气压造成的润滑脂的偏斜，润滑脂的再卷入过多，因此温度变动大，与振动变动相关联，不能获得稳定的旋转。

其中，润滑脂的基础油粘度优选为20～40mm²/s。

符号说明

11：内圈

11a：外径面

12：外圈

13：滚动体

14：保持器

14a：兜孔

14b：内径部

14c：外径部

14d：周向接触部

15：密封板

16：安装槽

17：润滑脂存储兜