本發(fā)明涉及將潤滑劑以預(yù)定量間歇地或連續(xù)地向主軸支承用的滾動軸承供給的軸裝置。另外，本發(fā)明涉及包括上述的軸裝置的機床主軸支承用軸。

背景技術(shù)：

如圖1所示，在機床主軸用軸中，在殼體101的內(nèi)部用滾動軸承2將主軸1能旋轉(zhuǎn)地軸支承。另外，例如，如專利文獻1所記載的那樣，廣泛進行：從潤滑劑供給裝置3通過供給管4將恒定量的潤滑脂組合物定期地供給到滾動軸承2，長期間維持滾動軸承2的潤滑。

但是，由于被供給到滾動軸承2的潤滑脂組合物是極微量，因此，如果是稠度較小且比較硬的潤滑脂組合物，則在供給管4的配管路徑較長的情況、在途中彎曲、或者呈直角折曲的部位存在多處的情況等下，由于配管阻力的作用，將微量的潤滑脂組合物穩(wěn)定地供給到滾動軸承2變得非常困難。另外，在長期間使用后，由于在加壓輸送時重復(fù)施加的壓力的作用，增稠劑會與基礎(chǔ)油分離而作為潤滑脂整體會成為硬化或固化的狀態(tài)并在配管內(nèi)堵塞，將潤滑脂組合物以恒定量穩(wěn)定地供給變得更加困難。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1:日本國專利第4051563號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明欲解決的技術(shù)問題

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種長壽命的軸裝置，不存在如潤滑脂組合物那樣增稠劑與基礎(chǔ)油分離而硬化或固化，并在配管內(nèi)堵塞的問題，實現(xiàn)了從潤滑劑供給裝置向滾動軸承的潤滑劑的穩(wěn)定供給。

用于解決問題的技術(shù)方案

為了解決上述問題，本發(fā)明提供下述的軸裝置及機床主軸用軸。

(1)一種軸裝置，在殼體的內(nèi)部具有滾動軸承、和被所述滾動軸承能旋轉(zhuǎn)地軸支承的主軸，且從潤滑劑供給裝置通過供給管將潤滑劑以預(yù)定量間歇地或連續(xù)地供給到所述滾動軸承，所示軸裝置的特征在于，

所述潤滑劑含有潤滑油和蠟，能夠以10～70℃的溫度范圍內(nèi)的預(yù)定的溫度的液狀化點為界，能夠在超過所述液狀化點時的液狀狀態(tài)與所述液狀化點以下的半固體狀態(tài)之間變化，并且，將所述潤滑劑從所述潤滑劑供給裝置以半固體狀在所述供給管中輸送，使其在所述滾動軸承近前變化為液狀并流入到軸承內(nèi)部。

(2)如上述(1)所述的軸裝置，其特征在于，

在所述滾動軸承的外圈的外側(cè)及所述主軸的外側(cè)的至少一者設(shè)置有冷卻機構(gòu)來冷卻所述滾動軸承，并且，將所述供給管配管為接近所述冷卻機構(gòu)，將所述潤滑劑維持半固體狀地進行輸送直到流入所述滾動軸承的近前。

(3)如上述(1)或(2)所述的軸裝置，其特征在于，

所述潤滑劑能夠以所述液狀化點為界在所述液狀狀態(tài)與所述半固體狀態(tài)之間可逆變化。

(4)如上述(1)～(3)的任一項所述的軸裝置，其特征在于，

包括對在潤滑結(jié)束后從軸承內(nèi)部排出的液狀的所述潤滑劑進行收容的收容部。

(5)如上述(4)所述的軸裝置，其特征在于，

被所述收容部收容的潤滑劑在被冷卻并變化為半固體狀后，被回收到所述潤滑劑供給裝置。

(6)一種機床主軸用軸，使用上述(1)～(5)的任一項所述的軸裝置。

此外，技術(shù)方案1所記載的“潤滑劑”是指含有潤滑油和蠟的潤滑劑，另外，“液狀化點”是指，蠟類潤滑劑從半固體狀態(tài)變化為液體狀態(tài)、或者從液體狀態(tài)變化為半固體狀態(tài)時的溫度。另外，“液狀化點”是例如遵照日本國的關(guān)于危險物的限制的規(guī)則、第12章雜則第69條之2(液狀的定義)。另外，在以后的說明中，將所述潤滑劑稱為“蠟類潤滑劑”。

發(fā)明效果

本發(fā)明中使用的蠟類潤滑劑不含有增稠劑，不會因增稠劑固化而給從潤滑劑供給裝置向滾動軸承的供給帶來障礙。因此，本發(fā)明的軸裝置與潤滑脂供給方式相比，長期間穩(wěn)定地供給蠟類潤滑劑。由此，能夠構(gòu)筑長壽命的軸裝置。

附圖說明

圖1是示出軸裝置的一個例子的概略圖。

圖2是用于說明液狀化點的圖。

圖3是示出對于實施例中制備的蠟類潤滑劑，在粘度計內(nèi)的移動量的溫度變化的測量結(jié)果的圖表。

附圖標記說明

1主軸

2滾動軸承

3潤滑劑供給裝置

4供給管

7隔圈

9潤滑劑儲存槽

10、15冷卻管

12定子

13轉(zhuǎn)子

20冷卻液供給裝置

21供給管

22排出管

100軸裝置

101殼體

具體實施方式

以下詳細說明本發(fā)明。

本發(fā)明的軸裝置100可以是與以往的潤滑脂供給方式的軸裝置同樣的構(gòu)造，但是，特征點在于，代替潤滑脂組合物，而是供給蠟類潤滑劑來進行潤滑。例如，如圖1所示，軸裝置100在殼體101的內(nèi)部用多個滾動軸承2、2對主軸1進行軸支承。另外，設(shè)置在殼體101的外部的潤滑劑供給裝置3將蠟類潤滑劑代替潤滑脂組合物蠟類通過供給管4以預(yù)定量間歇地或連續(xù)地供給到各滾動軸承2。將上述構(gòu)成作為軸裝置100的基本構(gòu)造。在該軸裝置100中，供給管4分支，其末端與在各滾動軸承2的外圈2a上設(shè)置的供給口連結(jié)，蠟類潤滑劑被均等地供給到各滾動軸承2。

蠟類潤滑劑以潤滑油和蠟為基本成分。蠟在比其熔點低溫時固化或半固化，在熔點以上時成為液狀，變得具有流動性。這樣，如果是蠟單體，則以蠟的熔點附近的溫度為界，整體上在半固體狀和液狀之間進行可逆變化。與此相對，本發(fā)明的蠟類潤滑劑是潤滑油(液體)與蠟(半固體)的混合體(相當于在蠟(溶質(zhì))中加入了潤滑油(稀薄液)的稀薄溶液)。因此，蠟類潤滑劑在比蠟的熔點低的溫度時從半固體狀變化為液狀。

從半固體狀向液狀變化的溫度(以下，稱為“液狀化點”)與所含有的蠟的熔點及與潤滑油的混合比率具有密切的關(guān)系。即，由于“蠟的熔點＞液狀化點”，因此，能夠用所含有的蠟與潤滑油的混合比率來將液化溫度控制為蠟的熔點以下的預(yù)定的溫度。具體而言，能夠利用潤滑油及蠟的種類、以及兩者的混合比率，將液狀化點與蠟的熔點的溫度差設(shè)定為約10～30℃。另外，還能夠通過調(diào)整所含有的蠟的種類及與潤滑油的混合比率等，設(shè)定為根據(jù)溫度而在液狀與半固體狀之間可逆地變化。

即，本發(fā)明中的蠟類潤滑劑只要是以潤滑油和蠟為基本成分，并能夠以10～70℃的溫度范圍內(nèi)的預(yù)定的溫度的液狀化點為界，在超過液狀化點時的液狀狀態(tài)與液狀化點以下的半固體狀態(tài)之間變化的潤滑劑即可。另外，優(yōu)選的是，蠟類潤滑劑被調(diào)整為：以液狀化點為界，在液體狀態(tài)與半固化狀態(tài)之間可逆地變化。

只要具有這樣的性質(zhì)，潤滑油和蠟都沒有制限。作為潤滑油，能夠使用以往被用于軸承的潤滑的各種潤滑油，能夠使用石蠟系、環(huán)烷系的礦物油、或者酯油、烴油、醚油等合成油等，也能夠?qū)⒍喾N油混合而使用。另外，其粘度也可以是一般的范圍，但是，如果考慮到滾動軸承2的潤滑性，則在40℃時的運動粘度為5～200mm²/s，在想要兼顧低溫度上升特性和耐燒性的情況下，優(yōu)選為10～130mm²/s(40℃)。另一方面，蠟可以是天然蠟、合成蠟的任一種，優(yōu)選與潤滑油的相溶性較高的蠟。此外，作為天然蠟，可列舉動物蠟、植物蠟、礦物蠟、石油蠟；作為合成蠟，可列舉費托合成蠟、聚乙烯蠟、油脂系合成蠟(酯、酮類、酰胺)、氫化蠟等，也能夠?qū)⒍喾N蠟混合而使用。但是，由于蠟類潤滑劑的在液狀與半固體狀之間進行可逆變化的溫度實質(zhì)上是由蠟的熔點決定的，因此，從上述例示的蠟中選擇且將潤滑油與蠟適當?shù)幕旌媳嚷蔬M行制備，使得該液狀化點為10～70℃。

另外，潤滑油與蠟的混合比率優(yōu)選為：相對于兩者的合計量，蠟為10～40質(zhì)量％，潤滑油為90～60質(zhì)量％。蠟的混合比率越大，蠟類潤滑劑為半固體狀時的流動性越差，當超過40質(zhì)量％時，從潤滑劑供給裝置3的吐出性、供給管4的輸送性變差，并且，在后述的潤滑后被排出時的輸送性也變差。特別是在重視流動性的情況下，優(yōu)選的是：將蠟的混合比率設(shè)定為10質(zhì)量％以上且小于20質(zhì)量％，將潤滑油的混合比率設(shè)定為90質(zhì)量％以下且大于80質(zhì)量％。此外，蠟有時也作為潤滑油、潤滑脂的油性提高劑而被添加，但是，在本發(fā)明的蠟類潤滑劑中，通過如上所述使蠟的添加量比一般的添加劑量多，從而保持與潤滑脂同等的半固體狀的性質(zhì)(作為增稠劑的功能)。

示出一個例子，微晶蠟的熔點為67～98℃，但是，與潤滑油以上述混合比例混合的蠟類潤滑劑能夠?qū)⒁籂罨c設(shè)定為35～50℃的范圍的預(yù)定的溫度。另外，石蠟的熔點為47～69℃，但是，與潤滑油以上述混合比例混合的蠟類潤滑劑能夠?qū)⒁籂罨c設(shè)定為20～35℃的范圍的預(yù)定的溫度。

并且，在蠟類潤滑劑中，能夠根據(jù)目的來添加各種添加劑。例如，能夠適量添加都公知的防氧化劑、防銹劑、極壓劑等。

在制備蠟類潤滑劑時，將蠟加熱到熔點以上的溫度而使其成為液狀，向其加入潤滑油或添加有添加劑的潤滑油并充分混合后，冷卻到低于蠟的熔點的溫度(通常是液狀化點以下左右)即可?；蛘?，也可以將潤滑油或添加有添加劑的潤滑油、和固形的蠟放入到適當?shù)娜萜髦?，將整體加熱到蠟的熔點以上的溫度并混合后，冷卻到液狀化點以下的溫度。

另外，蠟類潤滑劑不像潤滑脂g那樣含有增稠劑，具有即使施加恒定的壓力也不會固化的特長。

潤滑劑供給裝置3不必進行加熱，將蠟類潤滑劑以半固體狀儲存，將恒定量以半固體狀吐出到供給管4。但是，由于形成蠟類潤滑劑的潤滑油和蠟都是潤滑成分，蠟類潤滑劑是半固體狀，因此，能夠?qū)⒁酝臐櫥M合物用的潤滑劑供給裝置直接使用，并且，也能夠以半固體狀的狀態(tài)在供給管4中流通。

在將來自潤滑劑供給裝置3的蠟類潤滑劑供給到滾動軸承2的內(nèi)部時，需要通過設(shè)置在滾動軸承2的外圈2a上的供給口來使液狀的蠟類潤滑劑流入。如上所述，來自潤滑劑供給裝置3的蠟類潤滑劑在供給管4的內(nèi)部以半固體狀流通。但是，在軸裝置100的運轉(zhuǎn)中，滾動軸承2變成高溫，通過如上所述將液狀化點設(shè)定為10～70℃，從而與外圈2a的供給口連結(jié)的供給管4的末端附近處于比上述液狀化點充分高溫的狀態(tài)，在通過該部分的期間蠟類潤滑劑變化為液狀并容易地流入到軸承內(nèi)部。

在滾動軸承2的內(nèi)部，蠟類潤滑劑為液狀，但是，由于不含有增稠劑，潤滑油及蠟這兩者都是潤滑成分，因此，成為與在潤滑脂組合物中增加了基礎(chǔ)油的比例的潤滑脂組合物相同的狀態(tài)，潤滑性能高于潤滑脂組合物。因此，由于能夠減少每次的補給量，也能夠加長補給間隔，因此，能夠減少蠟類潤滑劑的消耗量，向潤滑劑供給裝置3的補充次數(shù)也變少，能夠降低軸裝置100的運轉(zhuǎn)成本。

另外，在球軸承中，滾珠以接觸角線為赤道進行旋轉(zhuǎn)的結(jié)果是：滾珠發(fā)揮泵效應(yīng)，在封入有潤滑劑的空間產(chǎn)生氣流。因此，通過使用流動性良好的蠟類潤滑劑，從而能夠防止?jié)櫥瑒┰谳S承內(nèi)的滯留，獲得防止軸承的溫度上升的效果。

潤滑結(jié)束后，在隔圈7的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，蠟類潤滑劑被排出到設(shè)置在滾動軸承2的旁邊的潤滑劑儲存槽(收容部)9。潤滑劑儲存槽9由于處于滾動軸承2的外部，因此，溫度比軸承內(nèi)部低，被排出的蠟類潤滑劑由于設(shè)定為可逆變化類型，所以再次變化為半固體狀。變化為半固體狀的蠟類潤滑劑被輸送到殼體101的外部，被回收到潤滑劑供給裝置3。對于潤滑脂組合物，由于長期間的使用而會在潤滑劑儲存槽9中產(chǎn)生來自增稠劑的殘渣并阻止空氣的流動，可能成為軸承的溫度上升的一個原因。但是，對于蠟類潤滑劑，由于被從滾動軸承2排出后也在一定程度的距離上以液狀的狀態(tài)被排出，因此，不會產(chǎn)生這樣的問題。

軸裝置100能夠進行各種變更，例如，優(yōu)選的是，在殼體101的各外圈2a的外側(cè)呈螺旋狀設(shè)置冷卻管10并使冷卻液循環(huán)，在運轉(zhuǎn)時進行冷卻使得軸承溫度達到40～50℃左右，使得滾動軸承2不會燒傷。并且，由于有可能主軸1的溫度也會因滾動軸承2、馬達的定子12和轉(zhuǎn)子13的發(fā)熱而上升，旋轉(zhuǎn)精度因熱膨脹而下降，因此，優(yōu)選的是，在轉(zhuǎn)子13的外側(cè)呈螺旋狀設(shè)置冷卻管15并使冷卻液循環(huán)來進行冷卻。對于滾動軸承2及主軸1的冷卻，將來自設(shè)置在殼體101的外部的冷卻液供給裝置20的供給管21在殼體101的內(nèi)部分支為軸承冷卻用的供給管21a和主軸冷卻用的供給管21b，分別供給冷卻液并使其在兩供給管21a、21b中循環(huán)后，通過排出管22使其回流到冷卻液供給裝置20。另外，也可以按照滾動軸承用和主軸用來將冷卻機構(gòu)分開設(shè)置。

此時，蠟類潤滑劑根據(jù)其組分而液狀化點不同，但是，通過將來自潤滑劑供給裝置3的供給管4配管在冷卻管10、15的附近，并控制冷卻管10、15的冷卻溫度，從而能夠?qū)⒏鞣N蠟類潤滑劑以半固體狀在供給管4中輸送。另外，也能夠利用冷卻管10、15的冷卻溫度來調(diào)整潤滑劑儲存槽9的溫度，能夠?qū)⒏鞣N蠟類潤滑劑在潤滑后以半固體狀排出。

此外，對于液狀化點，基本上鑒于軸承周圍的環(huán)境溫度、軸承的運轉(zhuǎn)溫度，一般而言10～70℃是合適的，但是，在應(yīng)用用途為機床用滾動軸承(機床主軸用滾動軸承、滾珠絲杠軸端支撐用滾動軸承等)的情況下，由于以下所述的理由，優(yōu)選為30～70℃，更優(yōu)選為40～70℃。

對于使用機床的周圍環(huán)境條件，為了將伴隨周邊溫度的變化的部件的熱變位抑制在最小限度來確保被加工零件的加工精度，很多情況下將周圍環(huán)境空調(diào)管理為20～25℃左右。因而，如果將液狀化點的下限設(shè)定為30℃，則在停止狀態(tài)下，由于是液狀化點以下，因此，蠟類潤滑劑不會液化，被維持在軸承內(nèi)部、儲油部分。而且，由于即使將儲存有蠟類潤滑劑的軸承、軸停止或者以停止狀態(tài)庫存保管，也不會液化而被保持在軸承內(nèi)部及周邊部，因此，與通常的潤滑脂同樣，長期地不會損害潤滑功能。因而，優(yōu)選將液狀化點設(shè)定為30～70℃。

另外，機床所使用的軸承由于轉(zhuǎn)速越增加而軸承內(nèi)部溫度越上升，因此，為了維持適當?shù)臐櫥瑺顟B(tài)，需要將更多的潤滑油供給到滾動接觸面。在通常的旋轉(zhuǎn)條件(低速～中速旋轉(zhuǎn)區(qū)域)下的連續(xù)運轉(zhuǎn)、交替地重復(fù)進行低速旋轉(zhuǎn)與最高速旋轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)條件的情況下，軸承溫度大體上為40℃以下，滾動接觸面附近的潤滑劑作為潤滑油量是充分的。

但是，在最高速旋轉(zhuǎn)下的連續(xù)加工的情況、或者即使轉(zhuǎn)速較低但是連續(xù)進行重切削加工的情況下，有的情況下軸承溫度會超過40℃，在此情況下，僅用軸承空間內(nèi)的潤滑油有可能導(dǎo)致滾動接觸面的潤滑油不足。因此，通過將液狀化點的下限設(shè)定為40℃，從而在軸承溫度超過了40℃的情況下，軸承周邊的蠟類潤滑劑液化，能夠?qū)⒉蛔愕臐櫥脱a充到滾動接觸面，能夠防止意外的燒傷等不良于未然。由此，在低、中速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，不會消耗剩余的潤滑劑，能夠進一步提高潤滑壽命。因而，在用于機床的情況下，優(yōu)選將液狀化點設(shè)定為40～70℃。

實施例

設(shè)想一般的軸裝置，制備了從半固體狀變化為液狀的溫度為47℃附近的蠟類潤滑劑。即，以二酯油(癸二酸二辛酯)為78.5質(zhì)量％、微晶蠟(熔點82℃)為15質(zhì)量％、作為添加劑含有防氧化劑及極壓劑的混合物為6.5質(zhì)量％的比例，以微晶蠟的熔點以上的溫度進行混合，自然冷卻到室溫而得到了蠟類潤滑劑。

此外，如圖2所示，以下述的方式確認了變化為液狀的溫度(液狀化點)。該方法遵照日本國的關(guān)于危險物的限制的規(guī)則、第12章雜則第69條之2(液狀的定義)。

(1)將試驗物品(蠟類潤滑劑)放入達到2根試驗管(直徑30mm、高度120mm)的a線(高度55mm)。

(2)將一個試驗管(液狀判斷用試驗管)用無孔的橡膠塞緊密栓塞。

(3)將另一個試驗管(溫度測量用試驗管)用帶有溫度計的橡膠塞緊密栓塞。此外，溫度計被插入到其末端達到距試驗物品的表面30mm的深度，相對于試驗管直立。

(4)上2根試驗管在被保持為液狀確認溫度±0.1℃的恒溫槽中，以b線(比試驗物品的表面靠上方30mm)沒入到恒溫槽的水面下的方式直立并靜置。

(5)在溫度測量用試驗管中的試驗物品的溫度達到液狀確認溫度±0.1℃之后，保持該狀態(tài)10分鐘。

(6)將液狀判斷試驗管從恒溫水槽以直立的狀態(tài)取出到水平的臺上，立即在臺上放倒至水平，計測試驗物品的末端到達b線之前的時間。

(7)在試驗物品到達b線之前的時間為90秒以內(nèi)時，判斷為試驗物品為“液狀”。

(8)而且，對恒溫水槽的溫度進行各種變更并進行(1)～(7)，將變成液狀的溫度作為“液狀化點”。

此外，所謂液狀化點，并非像水的凝固點(0°/純水、大氣壓下)那樣的定點溫度，而是被以相對于某一特定溫度大致±2℃左右的范圍定義、數(shù)值化。

對于該蠟類潤滑劑，在改變溫度并測量粘度時，如圖3所示，在42℃之前沒有試樣表面的移動，在44℃時確認了5mm的移動，在46℃時確了17mm的移動，在48℃時超過50mm而到達了容器的末端。這樣，可知該蠟類潤滑劑在47℃附近開始從半固體狀變化為液狀。

而且，將該蠟類潤滑劑以半固體狀態(tài)儲存在圖1所示那樣的一般的軸裝置的潤滑劑供給裝置中，以恒定量定期地持續(xù)供給到滾動軸承時，供給管、排出管不堵塞，能夠?qū)⑾烆悵櫥瑒┓€(wěn)定地供給到滾動軸承。

本申請基于2014年10月29日申請的日本國專利申請(日本特愿2014－220693)、及2015年9月29日申請的日本國專利申請(日本特愿2015－191193)，將其內(nèi)容作為參照援引于此。