专利名称：滚动轴承及工作机械用主轴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于高速旋转的工作机械主轴等的滚动轴承。
背景技术：
工作机械主轴用轴承为提高工作精度要求振动、声音等特性良好。而且工作机械主轴用轴承要求采用容易操作且在环境及成本上有利的润滑脂润滑，且要求达到高速旋转性、高寿命。
用于工作机械主轴的润滑脂润滑的滚动轴承一般仅用初期封入的润滑脂润滑以不发热。在封入润滑脂的初期阶段，当不作润滑脂的适应性运转就高速旋转时，会由润滑脂的咬入和搅拌阻力引起异常发热，所以要花数小时进行适应性运转，使润滑脂成为最佳状态。
近年，工作机械主轴的高速化日益进展，支承主轴的轴承在dmN(＝(轴承内径+轴承外径)÷2×转速(rpm))为100万以上的环境中使用并不稀奇。
但当与油气和油雾等油润滑的相比时，润滑脂润滑的滚动轴承有高速旋转寿命短的倾向。润滑脂润滑时在轴承旋转疲劳寿命前就会因润滑脂劣化使轴承烧结。转速特别高时则润滑脂短时间内就劣化，烧结在早期就发生。
例如在实开平1-67331号公报、实开平4-132220号公报、实开平6-35659号公报、实开平6-35653号公报、实开平5-94531号公报、实开平5-94532号公报、实开平6-35655号公报、及实开平6-35657号公报中公开了在内圈设润滑脂积存处，通过离心力连续补给润滑脂的技术。而且在实开平5-86029号公报中公开了利用空气有效利用封入轴承空间内的润滑脂的技术。
但这些技术中改善并不充分。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而开发的，其目的在于提供一种滚动轴承，能实现高速旋转性及高寿命且在环境方面、成本方面有利。
本发明的目的通过下述结构实现。
(1)提供一种润滑脂润滑的滚动轴承，包括外圈，在内周面上有外圈轨道；内圈，在外周面上有内圈轨道；滚动体，设在外圈轨道与内圈轨道间可自由滚动；润滑脂补给装置，向滚动轴承内补给追加润滑脂，追加润滑脂的一次补给量为轴承空间容积的0.1～4％。
(2)在(1)所述的滚动轴承中，润滑脂补给装置是设在外圈上的补给孔。
(3)在(2)所述的滚动轴承中，补给孔设在径向上。
(4)在(2)所述的滚动轴承中，补给孔设在轴向上。
(5)在(1)所述的滚动轴承中，还有外环隔圈，润滑脂补给装置是设在外环隔圈上的补给孔。
(6)在(1)所述的滚动轴承中，滚动体是圆柱滚子。
(7)在(2)所述的滚动轴承中，滚动体是滚珠，滚珠配置在内圈的内圈轨道与外圈的外圈轨道间并有接触角，设在外圈的补给孔在从滚珠与外圈轨道接触部偏离的部分开口。
(8)(1)所述的滚动轴承，其用于支承工作机械的主轴。
(9)在(2)所述的滚动轴承中，补给孔直径为0.1～5mm。
(10)在(5)所述的滚动轴承中，补给孔直径为0.1～5mm。
(11)(1)所述的滚动轴承，其在dmN为100万以上的环境中使用。
(12)在(2)所述的滚动轴承中，还有保持滚动体的保持架，保持架为外圈导向并有导向面，补给孔向保持架的导向面开口。
(13)在(6)所述的滚动轴承中，润滑脂补给装置是设在外圈的补给孔，外圈在外圈轨道的两端部有退刀槽，补给孔与退刀槽连通。
(14)提供一种工作机械用主轴装置，支承主轴的滚动轴承装于箱体内，所述工作机械用主轴装置包括滚动轴承，用润滑脂润滑，其具有内周面上有外圈轨道的外圈和外周面上有内圈轨道的内圈以及设在外圈轨道与内圈轨道间可自由滚动的滚动体；润滑脂补给装置，向滚动轴承内补给追加润滑脂，追加润滑脂的一次补给量为轴承空间容积的0.1～4％。
(15)在(14)所述的工作机械用主轴装置中，润滑脂补给装置是设在外圈上的补给孔。
(16)在(15)所述的工作机械用主轴装置中，补给孔设在径向上。
(17)在(15)所述的工作机械用主轴装置中，补给孔设在轴向上。
(18)在(14)所述的工作机械用主轴装置中，还有外环隔圈，润滑脂补给装置是设在外环隔圈上的补给孔。
(19)在(14)所述的工作机械用主轴装置中，补给孔设在箱体上。
根据上述结构的滚动轴承，通过在润滑脂早期劣化轴承破损前从外圈侧(径向)或外环隔圈侧(轴向)补给新的润滑脂，能延长轴承寿命。从外圈补给时，润滑脂通过补给孔从外圈内径面补给到轴承空间。而从外环隔圈侧补给时，润滑脂通过补给孔直接在轴向补给到轴承空间内。这时比起在外径，还是在内径上补给润滑脂为好。补给的润滑脂附着在滚动体和保持架上，随着滚动体和保持架的旋转溶合在整个轴承内。
通常，在装在工作机械主轴上的止推球轴承的情况下，润滑脂的初期封入量以轴承空间容积的10～20％为标准。而在装入工作机械主轴的圆柱滚子轴承的情况下，润滑脂的初期封入量以轴承空间容积的8～15％为标准。这是基于缩短润滑脂初期适应性运转时间和抑制温度上升的要求的数据。特别是在圆柱滚子轴承的情况下，在润滑脂初期适应性运转时，旋转的滚子咬入润滑脂常引起异常升温。最不好时甚至会产生烧结。
如上述结构那样，通过把一次润滑脂补给量定在轴承空间容积的4％以下能避免异常升温同时缩短适应性运转时间。而且经精心分析研究得出的结果是若一次润滑脂补给量为轴承空间容积的0.1％则可进行所需最低限度的润滑。
在如止推球轴承那样，有接触角且滚动体是滚珠的情况下，通过在外圈的内径面的偏离有滚道接触部的部位开补给孔，能防止运转中的损伤。
补给孔的直径若在0.1～5mm的范围内则能更顺利进行润滑脂的定量补给。即润滑脂不会堵塞补给孔，也不会过量补给润滑脂。另外，补给孔不限定为圆形截面。例如与直径0.1～5mm的圆形截面积有同等截面积的矩形截面和多角形截面的补给孔也可。
上述滚动轴承即使在dmN 100万以上的环境中也能达到长寿命。
图1是表示本发明第一实施例的剖面图；图2是表示本发明第二实施例的剖面图；
图3是表示本发明第三实施例的剖面图；图4是表示本发明第四实施例的剖面图；图5是表示本发明第五实施例的剖面图；图6是表示使用本发明第一实施例的实验结果的图；图7是表示本发明第六实施例的剖面图；图8是表示本发明第七实施例的剖面图；图9是表示本发明第八实施例的剖面图；图10是表示本发明第九实施例的剖面图；图11是表示本发明第十实施例的剖面图；图12是表示本发明第十一实施例的剖面图；图13是表示本发明实施例的变形例的侧视图；图14是表示本发明第十二实施例的剖面图；图15是表示本发明第十三实施例的剖面图；图16是表示本发明第十四实施例的剖面图；图17是表示本发明第十五实施例的剖面图；图18是表示使用本发明的第一～十五实施例中所述的滚动轴承构成的主轴装置的剖面图；图19是表示使用本发明的第十六～十七实施例中所述的滚动轴承构成的主轴装置的剖面图；图20是图19所示的主轴装置的放大剖面图，是表示本发明第十六实施例的图；图21是图19所示的主轴装置的放大剖面图，是表示本发明第十七实施例的图；图22是表示本发明第十六实施例的第一变形例的剖面图；图23是表示本发明第十六实施例的第二变形例的剖面图；图24是表示本发明第十六实施例的第三变形例的剖面图；图25是表示本发明第十六实施例的第四变形例的剖面图；图26是表示本发明第十六实施例的第五变形例的剖面图；图27是表示旋转试验装置的图；图28是图27旋转试验装置的放大图。
具体实施例方式
下面根据
本发明的实施例。
图1所示的本发明第一实施例的止推球轴承10包括内圈11，外周面上有内圈轨道11a；外圈12，内周面上有外圈轨道12a；滚珠13，沿内外圈11、12间形成的内圈轨道11a及外圈轨道12a配置有多个；保持架14，在圆周方向上等间隔保持滚珠13。本实施例是外圈锥口孔轴承。本实施例是工作机械的主轴支承用滚动轴承。
本实施例中在外圈12的锥口孔侧(图中右侧)设有将外圈12径向贯通的作为补给装置的补给孔15。补给孔15具有直径0.1～5mm的圆形截面。补给孔15在外圈12的内径面邻近外圈轨道12a的部位开口。
补给孔15在外圈12的周向上空开间隔多处设置也可。
止推球轴承10的轴承空间内初期封入轴承空间容积10～20％量的润滑脂。而且在使用轴承时应用如下的润滑脂补给方法。即在适当的时刻(间歇的、定期的)通过补给孔15注入润滑脂，一次补给量为轴承空间容积的0.1～4％。
图2所示的本发明第二实施例的止推球轴承20包括内圈21；外圈22；滚珠23，在内圈21的内圈轨道21a与外圈22的外圈轨道22a间配置有多个；保持架24，在圆周方向等间隔地保持滚珠23。
本实施例中在外圈22的锥口孔侧(图中右侧)设有将外圈22径向贯通的补给装置即补给孔25。补给孔25的外圈内径面侧形成润滑脂积存部25a。润滑脂积存部25a的截面积大于补给孔25的其它部分的截面积。由于具有润滑脂积存部25a，故补给孔25形成带台阶的圆柱状空间。润滑脂积存部25a位于外圈22的内径面的与外圈轨道22a的邻接处。
以下说明的实施例中补给孔也可具有润滑脂积存部。
图3所示的本发明第三实施例的止推球轴承30包括内圈31；外圈32；滚珠33，在内圈31的内圈轨道31a与外圈32的外圈轨道32a间配置有多个；保持架34，在圆周方向等间隔地保持滚珠33。本实施例是内圈锥口孔轴承。
本实施例中在外圈32的外圈轨道32a上有接触部32b侧(图中右侧)的相反侧开有将外圈32径向贯通的补给装置即补给孔35。补给孔35设在有接触部32b的一侧也可，只要设在接触部32b以外的部分即可。
图4所示的本发明第四实施例的止推球轴承40包括内圈41；外圈42；滚珠43，在内圈41的内圈轨道41a与外圈42的外圈轨道42a间配置有多个；保持架44，是外圈导向。本实施例是外圈锥口孔轴承。
本实施例中在外圈42的锥口孔侧(图中右侧)设有将外圈42径向贯通的补给装置即补给孔45。补给孔45向保持架44的一侧(图中右侧)的导向面44a开口。
图5所示的本发明第五实施例的止推球轴承50包括内圈51；外圈52；滚珠53，在内圈51的内圈轨道51a与外圈42的外圈轨道42a间配置有多个；保持架54，是外圈导向。本实施例是外圈锥口孔轴承。
本实施例中在外圈52的反锥口孔侧(图中左侧)设有将外圈52径向贯通的补给装置即补给孔55。补给孔55向保持架54的一侧(图中左侧)的导向面54a开口。
用图1所示例的止推球轴承作以下实验。
利用内径65mm、外径100mm、宽度18mm、接触角18°、滚珠直径7.144mm、使用润滑脂为伊索弗列克斯NBU15、润滑脂初期封入量为轴承空间容积的15％(2.3cc)的一对止推球轴承支承试验机的旋转主轴。一对止推球轴承背对背安装、轴承间隔为100mm。
(实验一)使试验机旋转主轴按几个设定速度旋转，观测各设定速度的轴承耐久时间。结果示于表1。
(表1)
在不补给润滑脂的状态下，dmN 120万时不能达到超过10000小时的耐久时间。这表示润滑脂的寿命是10000小时。dmN 150万时润滑脂的寿命是1000小时。dmN 180万时润滑脂的寿命是100小时。
将表1的结果图表化表示于图6。从图6看出随着dmN的上升，润滑脂的寿命时间按指数函数缩短。
(实验二)按与实验一相同条件，试验机的旋转主轴用一对止推球轴承支承进行适当的适应性运转。适应性运转后dmN 150万的外圈温度是55℃。dmN 150万的润滑脂寿命是上述的1000小时。
本实验中在以dmN 150万进行到运转1000小时的时刻，进行几个设定补给量的润滑脂补给，之后用5秒从0上升至dmN 150万重新开始运转，同时观察轴承、测量各设定补给量的耐久时间及轴承的升温。结果表示于表2。
(表2)
补给量在4％以下时，当超过初期封入润滑脂寿命的一半即500小时就发生了烧结。
而当补给量超过4％则补给润滑脂后轴承异常升温(外圈迅速上升至75℃以上)。
从以上结果看出，润滑脂的补给间隔定为初期封入润滑脂寿命时间的一半以下、补给量定为轴承空间容积的4％以下为好。
另外，在补给2％的润滑脂后，在作完适应性运转的时刻，收取被搅出至轴承内部接触部旁边的润滑脂，测量其量，结果是相对于2％的补给量有1.9％量的润滑脂被搅出。这表示在滚动体(滚珠)、内外圈的滚道及保持架间所需最低限度的润滑脂作为润滑膜被保持、而多余的润滑脂被搅出。
由此可知，润滑脂补给量的下限是轴承空间容积的0.1％。
图7所示本发明第六实施例的双列圆柱滚子轴承60包括内圈61；外圈62；圆柱滚子63，在内圈61的内圈轨道61a与外圈62的外圈轨道62a间成两列配置多个；保持架64，在圆周方向等间隔保持各列圆柱滚子63。本实施例是工作机械主轴支承用滚动轴承。
本实施例中在外圈62的轴向中央部设有将外圈62径向贯通的补给装置即补给孔65。补给孔65有直径0.1～5mm的圆形截面。补给孔65向各个保持架64的、位于两列圆柱滚子63之间的部分开口。
本实施例中在外圈外径面的轴向中央部设有与补给孔65连通的槽65b，使向补给孔65注入润滑脂G容易，但取消槽65b也可。另外，图1～图5所示的滚动轴承也可在外圈外径面上设槽。
圆柱滚子轴承60的轴承空间内初期封入轴承空间容积8～15％量的润滑脂。而且在使用轴承时应用如下的润滑脂补给方法。即在适当的时刻(间歇的、定期的)通过补给孔65注入润滑脂G，一次补给量为轴承空间容积的0.1～4％。
向保持架64注入的润滑脂G随着轴承旋转均匀涂布在内外圈轨道面的圆周上。这样，形成注入的润滑脂G构成的新油膜。当适应性运转完毕，则除所需最低限度的润滑脂之外被搅出到滚动面外侧，形成堤坝形状。微量的基油从该状态的润滑脂漏出、润滑滚动面和保持架导向面。
图8所示的本发明第七实施例的双列圆柱滚子轴承70包括内圈71；外圈72；圆柱滚子73，在内圈71的内圈轨道71a与外圈72的外圈轨道72a间成两列配置多个；保持架74，在圆周方向等间隔保持各列圆柱滚子73。
在本实施例中，在外圈72轴向上看设有多个(这里是两个)将外圈72径向贯通的补给装置即补给孔75。补给孔75向各列圆柱滚子73的滚动面开口。在外圈外径面上设有两列槽75b。
图9所示的本发明第八实施例的单列圆柱滚子轴承80包括内圈81；外圈82；圆柱滚子83，在内圈81的内圈轨道81a与外圈82的外圈轨道82a间配置多个；外圈导向的保持架84。
在本实施例中，在外圈82轴向上看设有两个将外圈82径向贯通的补给装置即补给孔85。各补给孔85位于圆柱滚子83轴向上的两侧、向保持架84的导向面开口。外圈外径面上设有两列槽85b。
虽未图示但也可在轴向上设一个补给孔，向一侧的保持架导向面开口。
图10所示的本发明第九实施例的单列圆柱滚子轴承90包括内圈91；外圈92；圆柱滚子93，在内圈91的内圈轨道91a与外圈92的外圈轨道92a间配置多个；外圈导向的保持架94。
在本实施例中，在外圈92的轴向中央部设有将外圈92径向贯通的补给装置即补给孔95。补给孔95向圆柱滚子93的滚动面开口。外圈外径面的轴向中央部设有槽95b。
图11所示的本发明第十实施例的单列圆柱滚子轴承100包括内圈101；外圈102；圆柱滚子103，在内圈101的内圈轨道101a与外圈102的外圈轨道102a间配置多个；外圈导向的保持架104。
在本实施例中，在外圈102轴向上看设有两个将外圈102径向贯通的补给装置即补给孔105。各补给孔105向圆柱滚子103轴向上的两端面与保持架104的导向面之间开口。外圈外径面设有两列槽105b。
虽未图示但也可在轴向上看设一个补给孔。
图12所示的本发明第十一实施例的单列圆柱滚子轴承110包括内圈111；外圈112；圆柱滚子113，在内圈111的内圈轨道111a与外圈112的外圈轨道112a间配置多个；外圈导向的保持架114。
在本实施例中，在外圈112的轴向中央部设有将外圈112径向贯通的补给装置即补给孔115。补给孔115从外径面侧向内径面侧直径变小，形成与注入润滑脂的喷嘴400的前端锥状形状对应的锥状。即补给孔115成圆锥台状空间。补给孔115向圆柱滚子113的滚动面开口。
用图10所示例的圆柱滚子轴承作以下实验。
(实验三)准备多个内径95mm、外径145mm、滚子直径11mm、滚子长11mm、滚子数27个、轴承空间容积31cm3、使用润滑脂为伊索弗列克斯NBU 15、润滑脂初期封入量为轴承空间容积的10％的圆柱滚子轴承，并分别进行适应性运转。适应性运转后9000min-1的外圈温度是35℃。之后，在进行几次设定补给量的润滑脂补给后，用2秒从0上升至9000min-1，测量外圈温度，将此实验进行了5次(n1～n5)。
如图13(a)所示，仅从一个补给孔补给润滑脂G时的实验结果示于表3。
(表3)
表3中，◎表示外圈温度在40℃以下的情况、○表示外圈温度在50℃以下的情况、△表示外圈温度在60℃以下的情况、×表示外圈温度超过60℃的情况。
如图13(b)所示，从相对的两处(分开180°的位置)补给孔补给润滑脂G时的实验结果示于表4。
(表4)
如图13(c)所示，从滚子与滚子间全都设有的补给孔补给润滑脂G时的实验结果示于表5。
(表5)
从表3～表5可知，2％以下时，补给后的旋转中未见异常升温。
在4％时，通过增加补给部位能显著抑制异常升温。即知道了即使补给相同的量也是从在外圈的圆周方向隔开间隔的多处设置的补给孔注入润滑脂能抑制异常升温。
当超过4％时，即使增加润滑脂的补给部位温度上也会出现偏差，是不稳定状态。
(实验四)是图10所示例，准备了两个内径70mm、外径110mm、滚子直径9mm、滚子长9mm、滚子数20个、轴承空间容积2.4cm3、使用润滑脂为伊索弗列克斯NBU15、润滑脂初期封入量为轴承空间容积的10％、两侧导向·外圈导向保持架的材质是PEEK(聚醚酮醚、炭素纤维强化级)的圆柱滚子轴承。然后使两个圆柱滚子轴承以16500min-1(dmN 150)万旋转，在旋转开始后经过48小时的时刻给一个圆柱滚子轴承进行轴承空间容积2％量的润滑脂补给，而对另一个圆柱滚子轴承不进行润滑脂补给，再使两个圆柱滚子轴承以16500min-1(dmN 150万)旋转，测量耐久时间。
补给润滑脂的圆柱滚子轴承达到了目标耐久时间1000小时，而未补给润滑脂的圆柱滚子轴承仅为200小时。
图14所示的本发明第十二实施例的单列圆柱滚子轴承120包括内圈121；外圈122，其具有两个凸肩122b；圆柱滚子123，在内圈121的内圈轨道121a与外圈122的外圈轨道122a间配置；外圈导向的保持架124。
圆柱滚子123能沿外圈122的内周面即凸肩122b间形成的外圈轨道122a及在内圈121的外周面形成的内圈轨道121a滚动。外圈轨道122a的两端部与圆柱滚子123的边部123a相对的位置，设有凹部即退刀槽部122c以避免与边部123a干扰。
本实施例中，形成有将外圈122径向贯通、与外圈122的退刀槽部122c的一侧连通的一个补给装置即补给孔125。追加的润滑脂通过补给孔125从外部径向补给滚动轴承120的内部退刀槽部122c。补给的追加润滑脂随着圆柱滚子123的滚动溶合在整个轴承内部，补充不足的润滑脂。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
图15所示的本发明第十三实施例的单列圆柱滚子轴承130包括内圈131；外圈132，其具有两个凸肩132b；两个圆柱滚子133，在内圈131的内圈轨道131a与外圈132的外圈轨道132a间配置；外圈导向的保持架134。
圆柱滚子133能沿外圈132的内周面即凸肩132b间形成的外圈轨道132a及内圈131的外周面上形成的内圈轨道131a滚动。外圈轨道132a的两端部与圆柱滚子133的边部133a相对的位置，设有凹部即退刀槽部132c，以避免与边部133a干扰。
本实施例中，形成有将外圈132径向贯通、与外圈132的退刀槽部132c分别连通的补给装置即两个补给孔135。追加的润滑脂通过补给孔135从外部径向补给滚动轴承130的内部退刀槽部132c。补给的追加润滑脂随着圆柱滚子133的滚动溶合在整个轴承内部，补充不足的润滑脂。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
图16所示的本发明第十四实施例的双列圆柱滚子轴承140包括内圈141；外圈142；圆柱滚子143，配置在内圈141的内圈轨道141a与外圈142的外圈轨道142a之间；外圈导向的保持架144。
外圈142具有在轴向上的两端形成的两个凸肩142b和内径面中央形成的凸肩142d。凸肩142b和凸肩142d之间分别形成有两个外圈轨道142a。
两个圆柱滚子143分别能沿两个外圈轨道142a及内圈141的外周面上形成的内圈轨道141a滚动。各外圈轨道142a的两端部与圆柱滚子143的边部143a相对的位置，设有凹部即退刀槽部142c，以避免与边部143a干扰。
本实施例中，设有将外圈142径向贯通、与设于各外圈轨道142a两端部的退刀槽142c的一侧连通的补给装置即两个补给孔145。追加的润滑脂通过补给孔145从外部径向补给滚动轴承140内部的退刀槽部142c。补给的追加润滑脂随着圆柱滚子143的滚动溶合在整个轴承内部，补充不足的润滑脂。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
图17所示的本发明第十五实施例的双列圆柱滚子轴承150包括内圈151；外圈152；圆柱滚子153，配置在内圈151的内圈轨道151a与外圈152的外圈轨道152a之间；外圈导向的保持架154。
外圈152具有在轴向上的两端形成的两个凸肩152b和内径面中央形成的凸肩152d。凸肩152b和凸肩152d之间分别形成两个外圈轨道152a。
两个圆柱滚子153分别能沿两个外圈轨道152a及内圈151的外周面上形成的内圈轨道151a滚动。外圈轨道152a的两端部的分别与圆柱滚子153的边部153a相对的位置，设有凹部即退刀槽部152c，以避免与边部153a干扰。
本实施例中，设有将外圈152径向贯通、与设于各外圈轨道152a两端部的退刀槽152c各自连通的补给装置即四个补给孔155。追加的润滑脂通过补给孔155从外部径向补给滚动轴承150内部的退刀槽部152c。补给的追加润滑脂随着圆柱滚子153的滚动溶合在整个轴承内部，补充不足的润滑脂。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
图18是表示使用本发明第1～15实施例所述的滚动轴承构成的作为工作机械用主轴装置的主轴装置的图。这里作为例子用了第一实施例的止推球轴承10及第九实施例的圆柱滚子轴承90。另外，图18的主轴装置为了例示使用了不同种类的轴承，但仅用同种轴承的结构也可。
轴承10及90外嵌装在主轴1上，并嵌装在箱体7内。通过轴承10及90主轴1可相对于箱体7旋转。轴承10及90的各内圈及外圈之间沿主轴1及箱体7分别配置有内环隔圈5及外环隔圈6。内环隔圈5及外环隔圈6的轴向两端分别配置有内圈挤压构件8及外圈挤压构件9，通过各隔圈给各轴承以予压。内圈挤压构件8及外圈挤压构件9之间形成有未图示的间隙，在两挤压构件间形成有迷宫式密封。
箱体7上固定有喷嘴4(润滑脂补给块)，该喷嘴4贯通箱体7向各轴承10及90的外圈上形成的补给孔补给追加润滑脂。润滑脂从润滑脂补给器2通过补给管子3供给到喷嘴4，然后径向补给到轴承内部。润滑脂补给器2以适当的时刻(间歇的、定期的)注入润滑脂，一次的补给量为轴承空间容积的0.1～4％。
图18中是以第一实施例的轴承10及第九实施例的轴承90为例，当然其它的实施例2～8或10～15的轴承，或它们的任意组合也可。
另外，当然在其它轴承的外圈上设置同样的补给孔也可期待有同样的效果。
图19是表示使用下面要说明的第十六、十七实施例的滚动轴承200及210构成的作为工作机械用主轴装置的主轴装置的图。另外，图19的主轴装置为了举例说明所以用了不同种类的轴承，但仅用同种类轴承的结构也可。
轴承200及210外装在主轴1上、并嵌装在箱体7内。通过轴承200及210主轴1可相对于箱体7旋转。轴承200及210的各内圈及外圈之间沿主轴1及箱体7分别配置有内环隔圈500a、500b、500c、500d、500e及外环隔圈600a、600b、600c、600d、600e，是从图视左边依序配置的。
内环隔圈500a和500e以及外环隔圈600a和600e的轴向两端分别配置有内圈挤压构件8a、8b及外圈挤压构件9a、9b，通过各隔圈给各轴承以予压。内圈挤压构件8a与外圈挤压构件9a间及内圈挤压构件8b与外圈挤压构件9b间形成有未图示的间隙，在两挤压构件间形成有迷宫式密封。
图20是图19所示的主轴装置的剖面放大图。这里对本发明第十六实施例的止推球轴承200及其周边结构作一说明。
图20所示的各止推球轴承200包括内圈201；外圈202；滚珠203，在内圈201的内圈轨道201a与外圈202的外圈轨道202a间配置多个；保持架204，在圆周方向等间隔保持滚珠203。外圈202在轴向一侧具有锥部202b以按接触角保持滚珠203。以下称形成有锥部的轴向一侧为正面、另一侧为背面。
本实施例中，各止推球轴承200间配置有补给润滑脂用外环隔圈600b。补给润滑脂用外环隔圈600b上有两个补给润滑脂用喷嘴4贯通箱体7并插入固定在补给润滑脂用外环隔圈600b内。补给润滑脂用喷嘴4从外部的润滑脂补给器2通过补给管子3供给追加润滑脂。
补给润滑脂用外环隔圈600b具有从喷嘴4的前端将追加润滑脂补给止推球轴承200内的补给装置即补给孔205。补给孔205有直径0.1～5mm的圆形截面、向轴承200的内侧(比保持架204还靠内径侧)轴向开口。补给孔205从背面轴向将追加润滑脂供给到内圈201及外圈202之间。供给的润滑脂主要是供给到比保持架204更靠内径侧。
补给孔205在补给润滑脂用外环隔圈600b上径向隔开间隔设置多处也可。供给的润滑脂最好主要是供给到比保持架204更靠内径侧，但供给到外径侧也可。
各止推球轴承200的轴承空间内有轴承空间容积10～20％量的润滑脂被初期封入。而且开始使用轴承后润滑脂补给器2以适当的时刻(间歇的、定期的)通过补给孔205注入润滑脂，一次的补给量为轴承空间容积的0.1～4％。追加补给至轴承内的润滑脂随着滚珠203的滚动溶合在整个轴承内部，补充不足的润滑脂。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
图21是图19所示的主轴装置的剖面放大图。这里对本发明的第十七实施例的单列圆柱滚子轴承210作一说明。
单列圆柱滚子轴承210包括内圈211；外圈212；圆柱滚子213，配置在内圈211的内圈轨道211a与外圈212的外圈轨道212a间；保持架214，在圆周方向等间隔保持滚子213。
本实施例中在圆柱滚子轴承210的轴向旁边配置有补给润滑脂用外环隔圈600d。补给润滑脂用外环隔圈600d上有补给润滑脂用喷嘴4贯通箱体7插入并固定在补给润滑脂用外环隔圈600d内。从外部的润滑脂补给器2通过补给管子3向补给润滑脂用喷嘴4补给追加润滑脂。
补给润滑脂用外环隔圈600d有从喷嘴4的前端将追加润滑脂补给到轴承210内的补给装置即补给孔215。补给孔215有直径0.1～5mm的圆形截面、向轴承210的内侧(比保持架214还靠内径侧)轴向开口。补给孔215从背面轴向将追加润滑脂供给到内圈211及外圈212之间。供给的润滑脂主要是供给到比保持架214还靠内径侧。
补给孔215在补给润滑脂用外环隔圈600d上径向隔开间隔设置多处也可。供给的润滑脂最好是保持架214来最好主要是供给到比保持架214还靠内径侧，但供给到外径侧也可。
各止推球轴承210的轴承空间内有轴承空间容积10～20％量的润滑脂被初期封入。而且开始使用轴承后润滑脂补给器2以适当的时刻(间歇的、定期的)通过补给孔215注入润滑脂，一次的补给量为轴承空间容积的0.1～4％。追加补给至轴承内的润滑脂随着圆柱滚子213的滚动溶合在整个轴承内部，补充不足的润滑脂。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
图22是表示第十六实施例的第一变形例的主轴装置的剖面放大图。
用于本变形例的止推球轴承220包括内圈221，外嵌在轴上；外圈222，内嵌在箱体1000内；滚珠223，配置在内圈221的内圈轨道221a与外圈222的外圈轨道222a间可自由滚动；保持架224，保持滚珠223。
箱体1000有向径向内侧突出的凸部1000a。轴承220的外圈222以轴向背面与凸部1000a接触。内圈221的轴向背面配置有与凸部1000a轴向相对的内环隔圈510a。
而外圈222的轴向正面设有补给润滑脂用外环隔圈610。补给润滑脂用外环隔圈610与内环隔圈510b轴向相对。箱体1000上与补给润滑脂用外环隔圈610的外径面对应的位置形成有开口1000b，以把补给润滑脂用喷嘴400插入补给润滑脂用外环隔圈610。补给润滑脂用喷嘴400的根部400a用螺钉等固定构件400b固定在箱体1000的外径面上，从根部400a延伸出的前端部400c插入补给润滑脂用外环隔圈610内。
补给润滑脂用外环隔圈610有从补给润滑脂用喷嘴400的前端部400c将追加润滑脂补给到轴承220内的补给装置即补给孔225。补给孔225有直径0.1～5mm的圆形截面。补给孔225从正面轴向将追加润滑脂供给到内圈221及外圈222之间。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
补给孔225在补给润滑脂用外环隔圈610上径向隔开间隔设置多处也可。
图23是表示第十六实施例的第二变形例的主轴装置的剖面放大图。
用于本变形例的止推球轴承230包括内圈231，外嵌在轴上；外圈232，内嵌在箱体1100内；滚珠233，配置在内圈231的内圈轨道231a与外圈232的外圈轨道232a间可自由滚动；保持架234，保持滚珠233。
箱体1100有向径向内侧突出的凸部1100a。轴承230的外圈232以轴向正面与凸部1100a接触。内圈231的正面配置有与凸部1100a轴向相对的内环隔圈520b。而外圈232的轴向背面分别相对配置了内环隔圈520a及外环隔圈620。
凸部1100a的相反侧的箱体1000的外径面上形成有开口1100b，以把补给润滑脂用喷嘴400插入凸部1100a内。补给润滑脂用喷嘴400的根部400a用螺钉等固定构件400b固定在箱体1100的外径面上，从根部400a延伸出的前端部400c插入凸部1100a内。
凸部1100a有从补给润滑脂用喷嘴400的前端部400c将追加润滑脂补给到轴承230内的补给装置即补给孔235。补给孔235有直径0.1～5mm的圆形截面。补给孔235从正面轴向将追加润滑脂补给到内圈231及外圈232之间。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
补给孔235在凸部1100a径向隔开间隔设置多处也可。
图24是表示本实施例的第三变形例的主轴装置的剖面放大图。
本变形例是将第二变形例的止推球轴承230的正面与背面作了交换，箱体1100的凸部1100a设在止推球轴承230的轴向背面。其它结构与图23所示相同。
本变形例中，追加润滑脂从凸部1100a上形成的补给孔235，从背面轴向补给到内圈231与外圈232之间。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
图25是表示第十六实施例的第四变形例的主轴装置的剖面放大图。
用于本变形例的止推球轴承240包括内圈241，外嵌在轴上；外圈242，内嵌在箱体1200内；滚珠243，配置在内圈241的内圈轨道241a与外圈242的外圈轨道242a间可自由滚动；保持架244，保持滚珠243。外圈242的正面端部形成有从锥部向径向内侧突出的凸部242b。
轴承230的外圈232以轴向正面、即凸部242b与外环隔圈630b接触，以轴向背面与外环隔圈630a接触。内圈241的背面及正面配置有分别与外环隔圈630a及630b径向相对的内环隔圈530a及530b。
箱体1200与外圈242的凸部242b成相反侧的外径面上具有开口1200b，以把补给润滑脂用喷嘴400插入凸部242b内。补给润滑脂用喷嘴400的根部400a用螺钉等固定构件400b固定在箱体1200的外径面上，从根部400a延伸出的前端部400c通过开口1200b插入外圈242的凸部242b内。
凸部242b有从补给润滑脂用喷嘴400的前端部400c将追加润滑脂补给到轴承240内的补给装置即补给孔245。补给孔245有直径0.1～5mm的圆形截面。补给孔245从正面轴向将追加润滑脂补给到内圈241及外圈242之间。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
补给孔245在凸部242b径向隔开间隔设置多处也可。
图26是表示本实施例的第五变形例的主轴装置的剖面放大图。
本变形例是第四变形例的止推球轴承240的外圈242的变形例，外圈242的凸部242b形成于止推球轴承240的轴向背面。其它结构与图25所示相同。
本变形例中，追加润滑脂从凸部242b上形成的补给孔245，从背面轴向补给到内圈241与外圈242之间。这样来防止由润滑脂的欠缺引起的轴承破损，谋求轴承的长寿命化。
通过上述第十六、十七实施例及第十六实施例的变形例1～5的结构可将追加润滑脂轴向补给到轴承内。
另外，当然在其它轴承上设置同样的补给孔也可期待同样的效果。
(实验五)下面用图27所示的旋转试验装置(65毫米·止推球轴承用中间S/P)进行从轴向供给追加润滑脂时的耐久试验。图27中轴1通过背面组合(DB)的止推球轴承250、250相对于箱体1500能够旋转。
图28是表示图27的止推球轴承250及其周边构件的剖面放大图。止推球轴承250包括内圈251，固定在轴1上；外圈252，固定在箱体内；滚动体253，配置在内圈251的内圈轨道251a与外圈252的外圈轨道252a间可自由滚动；保持架254，保持滚动体253。
各止推球轴承250的正面有内环隔圈550a及外环隔圈650a、而背面有内环隔圈550b及补给润滑脂用外环隔圈650b，分别与内圈251及外圈252邻接配置。补给润滑脂用外环隔圈650b间配置有外环隔圈660。
通过箱体1500补给润滑脂用喷嘴450插入固定在补给润滑脂用外环隔圈650b上。从图中未示出的润滑脂补给器通过补给管子3向补给润滑脂用喷嘴450补给润滑脂。补给润滑脂用外环隔圈650b有向止推球轴承250的正面开口的补给孔255(φ2.0)。供给到补给润滑脂用喷嘴450的润滑脂从前端部450a向补给孔255供给，轴向供给到轴承的轴承空间内。
实验中所用止推球轴承为内径65mm、外径100mm、宽度18mm、滚珠直径7.144mm、接触角18#的止推球轴承。润滑所用润滑脂为为伊索弗列克斯NBU 15，润滑脂初期封入量为轴承空间容积的15％。两轴承250、250以20000min-1(dmN180万)旋转。
实验中为比较，进行了不追加补给润滑脂的实验1和追加供给润滑脂的实验2。试验2中旋转开始后每经过50小时，通过补给孔255将0.3cc(相当于轴承空间容积的1.5％)的润滑脂追加注入轴承空间内。
进行实验的结果是实验1中由于实验开始500小时后轴承被烧结、实验中止。而实验2中实验开始后虽经过了3000小时也无异常发生、顺利结束实验。从该实验结果可知补给润滑脂时即使经过3000小时以上轴承也不发生任何问题，轴承寿命大幅度延长。
如以上说明，根据本发明，通过在润滑脂早期劣化轴承破损之前补给新润滑脂能提供润滑脂润滑高速旋转性优良的长寿命滚动轴承。使用该滚动轴承能实现具有高可靠性的工作机械用主轴装置。
权利要求
1.一种滚动轴承，由润滑脂润滑，其包括外圈，在内周面上有外圈轨道；内圈，在外周面上有内圈轨道；滚动体，设在外圈轨道与内圈轨道间，可自由滚动；润滑脂补给装置，向滚动轴承内补给追加润滑脂，追加润滑脂的一次补给量为轴承空间容积的0.1～4％。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，所述润滑脂补给装置是设在外圈上的补给孔。
3.如权利要求2所述的滚动轴承，其中，所述补给孔设在径向上。
4.如权利要求2所述的滚动轴承，其中，所述补给孔设在轴向上。
5.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，还设有外环隔圈，所述润滑脂补给装置是设在外环隔圈上的补给孔。
6.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，所述滚动体是圆柱滚子。
7.如权利要求2所述的滚动轴承，其中，所述滚动体是滚珠，所述滚珠配置在所述内圈的内圈轨道与所述外圈的外圈轨道间并有接触角，设在所述外圈的所述补给孔在从所述滚珠与所述外圈轨道接触部偏离的部分开口。
8.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，所述滚动轴承用于支承工作机械的主轴。
9.如权利要求2所述的滚动轴承，其中，所述补给孔直径为0.1～5mm。
10.如权利要求5所述的滚动轴承，其中，所述补给孔直径为0.1～5mm。
11.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，所述滚动轴承在dmN为100万以上的环境中使用。
12.如权利要求2所述的滚动轴承，其中，还设有保持滚动体的保持架，所述保持架被外圈导向并有导向面，所述补给孔向所述保持架的导向面开口。
13.如权利要求6所述的滚动轴承，其中，所述润滑脂补给装置是设在所述外圈的补给孔，所述外圈在所述外圈轨道的两端部有退刀槽，所述补给孔与所述退刀槽连通。
14.一种工作机械用主轴装置，支承主轴的滚动轴承装于箱体内，所述工作机械用主轴装置包括滚动轴承，用润滑脂润滑，其具有内周面上有外圈轨道的外圈和外周面上有内圈轨道的内圈以及设在外圈轨道与内圈轨道间可自由滚动的滚动体；润滑脂补给装置，向滚动轴承内补给追加润滑脂，追加润滑脂的一次补给量为轴承空间容积的0.1～4％。
15.如权利要求14所述的工作机械用主轴装置，其中，所述润滑脂补给装置是设在所述外圈上的补给孔。
16.如权利要求15所述的工作机械用主轴装置，其中，所述补给孔设在径向上。
17.如权利要求15所述的工作机械用主轴装置，其中，所述补给孔设在轴向上。
18.如权利要求14所述的工作机械用主轴装置，其中，还设有外环隔圈，所述润滑脂补给装置是设在所述外环隔圈上的补给孔。
19.如权利要求14所述的工作机械用主轴装置，其中，所述补给孔设在箱体上。
全文摘要
一种滚动轴承及工作机械用主轴装置，该滚动轴承在环境上、成本上有利，且能实现高速旋转性及高寿命。用润滑脂润滑的滚动轴承10，其外圈12设有补给孔15，通过补给孔15补给润滑脂，一次补给量是轴承空间容积的0.1～4％。
文档编号F16C33/58GK1400406SQ0212759
公开日2003年3月5日 申请日期2002年8月1日 优先权日2001年8月1日
发明者安积三郎, 森田康司, 松山直树, 安斋孝昌 申请人:日本精工株式会社