JP7185546B2 - 軸受装置の冷却構造および工作機械の主軸装置 - Google Patents
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Description
発熱による軸受の温度上昇は、軸受の予圧の増加をもたらす結果となり、主軸の高速化、加工の高精度化を考えると極力抑えたい。
前記ノズルは前記内輪間座の回転方向の前方へ傾斜し、かつ前記外輪間座の軸心に垂直な断面における任意の半径方向の直線から、この直線と直交する方向にオフセットした位置にあり、
前記外輪間座および内輪間座の幅が軸受幅の2.5倍以上であって、前記ノズルの中心から前記軸受の側面までの距離が、前記軸受幅以下であり、かつ前記軸受幅の1/2以上である。
そのため、図8に示すように、内輪間座端面に障害壁105aを設けることで圧縮エアの流入を低減させている。更にノズルの中心から軸受の側面までの距離Yを、軸受幅X以下で、かつ軸受幅Xの1/2以上としている。この範囲であると、ノズルから吐出された圧縮エアで内輪間座が冷却される位置から軸受までの距離が遠すぎず、かつノズル位置が近すぎて圧縮エアが旋回せずに拡散してしまうことがなく、間座の幅寸法が大きい場合でも軸受の冷却効果が確保できることが確認できた。間座幅が狭い場合は前記のノズル位置が遠すぎて冷却効果が低下すると言う問題は生じず、間座幅が軸受幅の2.5倍以上と長い場合に、前記のノズルの中心から軸受側面までの距離Yを規制したことによる効果が発揮される。
前記排気路は径方向に設けても良いが、内輪間座の回転方向の前方へ傾斜させて設けることで、排気性が向上する。
反軸受側に設ける排気は、軸受側に設けた排気溝の体積と同等にすることで、圧縮エアが軸受側または、反軸受側のどちらか一方へ偏って流れるのを防ぐことができる。
このように外輪間座および内輪間座が軸受間に配置され、両側の軸受に対して前記ノズルが設けられている場合に、前記ノズルと軸受間の距離や間座幅を規制したことによる冷却効果の確保が、より効果的に発揮される。
工作機械の主軸装置では、加工精度を確保するために、装置の温度上昇は小さく抑える必要があり、この発明の軸受装置の冷却構造を適用することによる効果が、より効果的に発揮される。
図1に示すように、この軸受装置は、軸方向に並ぶ複数の軸受1、1の外輪2、2間および内輪3、3間に、外輪間座4および内輪間座5がそれぞれ介在している。外輪2および外輪間座4はハウジング6の内周面に設置され、内輪3および内輪間座5は回転軸7の外周面に嵌合する。回転軸7は、例えば工作機械の主軸である。各軸受1には、転がり軸受、具体的にはアンギュラ玉軸受が用いられ、両側の軸受1,1は、背面組合せで設置されている。両側の軸受1,1は、内輪2の外径面および外輪3内径面における接触角の反偏り側に、それぞれカウンタボアが設けられている。内外輪3,2の軌道面間に複数の転動体8が介在し、これら転動体8が保持器9により円周方向に等間隔で保持される。保持器9は、リング形状であり外輪案内形式とされる。
(1/2)X≧Y≧Xである。
ただし、前記距離Yの前記の規制は、外輪間座4および内輪間座5の幅Wが軸受幅Xの2.5倍以上である場合に適用される。
内輪間座5と外輪間座4とを使用して、内輪間座5の外周面に、外輪間座4に設けたノズル10より圧縮エアを吐出することで、間接的に軸受1の冷却を行うことができる。外輪間座4の圧縮エアのノズル10を、回転方向Aの前方へ傾斜させたので、冷却用の圧縮エアは、ハウジング6に設けた冷却エア用供給孔13より、ノズル10を介して内輪間座5の外周面に吹き付けられる。これにより圧縮エアは、内輪間座5の外周面と外輪間座4の内周面との間の環状のすきま部で、旋回流となって内輪間座5を冷却する。結果、内輪間座5の端面と接触固定されている軸受内輪3が、熱伝導により冷却されることになる。
そのため、ノズル10の中心から軸受1の側面までの距離Yを、軸受幅X以下で、かつ軸受幅Xの1/2以上としている。この範囲であると、ノズル10から吐出された圧縮エアで内輪間座5が冷却される位置から軸受1までの距離が遠すぎず、かつノズル位置が近すぎて圧縮エアが旋回せずに拡散してしまうことがなく、間座4,5の幅Wが大きい場合でも軸受1の冷却効果が確保できる。間座幅Wが狭い場合は前記のノズル位置が遠すぎて冷却効果が低下すると言う問題は生じず、間座幅が軸受幅の2.5倍以上と長い場合に、前記のノズル10の中心から軸受側面までの距離Yを規制したことによる効果が発揮される。
反軸受側の排気路16は、外輪間座4の内外の周面間に貫通する孔であり、外輪間座4の軸方向の中央に位置して、円周方向の1箇所または複数箇所に設けられている。また、この例では、反軸受側の排気路16は、外輪間座4の半径方向に延びている。
前記軸受側の排気路15と反軸受側の排気路16とは、その容積との差が、軸受側の排気路15の容積の10%以内とされている。
この実施形態において、その他の構成は第1の実施形態と同様である。
反軸受側に設ける排気路16は、軸受側に設けた排気路15の容積と同等にすることで、圧縮エアが軸受側または、反軸受側のどちらか一方へ偏って流れるのを防ぐことができる。
前記排気路16は、図5のように径方向に設けてもよいが、内輪間座5の回転方向Aの前方へ傾斜させて設けることで、排気能力がより向上する。
図1の前記回転軸7である主軸7Aは、ハウジング6にフロント側およびリア側となる前後一対の軸受1,1を介して回転自在に支持されている。前記主軸7Aは、先端に工具またはワークを把持するチャック17が設けられ、後端が駆動モータ18に接続されている。駆動モータ18は、この例ではハウジング6の外部に設けられているが、ハウジング6内に設けたビルトインタイプとしてもよい。軸受1,1の間には前記構成、例えば図4の例の外輪間座4および内輪間座5が設けられている。ハウジング6には、外輪間座4の各ノズル10に前記導入溝11を介して連通する冷却エア用供給孔13と、前記各排気路15,16に連通するハウジング内排気経路20が設けられている。また、ハウジング6には冷却液を循環させる冷却液流路21が設けられている。
2…外輪
3…内輪
4…外輪間座
5…内輪間座
6…ハウジング
7…回転軸
10…ノズル
15…軸受側の排気路
16…反軸受側の排気路
Claims (6)
- 軸受の外輪および内輪にそれぞれ隣接する外輪間座および内輪間座を備え、前記外輪間座に前記内輪間座の外周面に向けて圧縮エアを吐出するノズルが設けられた軸受装置の冷却構造であって、
前記ノズルは前記内輪間座の回転方向の前方へ傾斜し、かつ前記外輪間座の軸心に垂直な断面における任意の半径方向の直線から、この直線と直交する方向にオフセットした位置にあり、
前記外輪間座および内輪間座の幅が軸受幅の2.5倍以上であって、前記ノズルの中心から前記軸受の側面までの距離が、前記軸受幅以下であり、かつ前記軸受幅の1/2以上であり、
前記外輪間座に、前記ノズルに対して前記軸受側に、前記外輪間座と内輪間座の間の空間から外部に排気する排気路が設けられた、
軸受装置の冷却構造。 - 請求項1に記載の軸受装置の冷却構造において、前記外輪間座に、前記ノズルに対して反軸受側に、前記外輪間座と内輪間座の間の空間から外部に排気する排気路が設けられた軸受装置の冷却構造。
- 請求項2に記載の軸受装置の冷却構造において、前記反軸受側の排気路が、前記内輪間座の回転方向の前方に排気口が向くように傾斜した軸受装置の冷却構造。
- 請求項2または請求項3に記載の軸受装置の冷却構造において、前記軸受側の排気路の容積と前記反軸受側の排気路の容積との差が、前記軸受側の排気路の容積の10%以内である軸受装置の冷却構造。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の軸受装置の冷却構造において、前記外輪間座および前記内輪間座は、隣合う2つの軸受間に介在し、前記外輪間座の間座幅の中心位置に対する両側に前記ノズルが設けられた軸受装置の冷却構造。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の軸受装置の冷却構造を備える工作機械の主軸装置。
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