JPH0425343A - 機械の主軸用軸受の冷却方法 - Google Patents
機械の主軸用軸受の冷却方法Info
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- JPH0425343A JPH0425343A JP12901090A JP12901090A JPH0425343A JP H0425343 A JPH0425343 A JP H0425343A JP 12901090 A JP12901090 A JP 12901090A JP 12901090 A JP12901090 A JP 12901090A JP H0425343 A JPH0425343 A JP H0425343A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 32
- 230000036316 preload Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- Turning (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、機械の主軸を軸承する軸受の冷却方法に関し
、特に高速回転に適した主軸軸受の冷却方法に関する。
、特に高速回転に適した主軸軸受の冷却方法に関する。
従って、例えば、工作機械の主軸や、タービン軸の軸受
の冷却方法として利用することができる。
の冷却方法として利用することができる。
工作機械等の主軸を軸承する軸受は、その主軸が高速回
転すればする程、また、加工荷重が大きい程発熱量が多
い。発熱量が多ければ主軸の熱変位に基づく加工精度の
低下や軸受の焼付き等を生ずるため、軸受の冷却を行う
ことが一般的である。
転すればする程、また、加工荷重が大きい程発熱量が多
い。発熱量が多ければ主軸の熱変位に基づく加工精度の
低下や軸受の焼付き等を生ずるため、軸受の冷却を行う
ことが一般的である。
この場合、軸受の外輪側を冷却すれば、即ち、外輪を保
持しているハウジングを冷却すれば、該外輪の温度上昇
は押えられるが、内輪はその温度が上昇する。従って外
輪に対して内輪が膨張することとなり、軸受の玉に大き
な圧力が作用することとなり、焼付きに至る。また、外
輪も内輪も、夫々、単に冷却した場合は、両者の温度に
大きな差を生じないが、主軸の回転数が上昇するとその
遠心力の上昇に起因して軸受の玉が外輪に強く押し付け
られることとなり、やはり焼付き等の傷損に至ることが
ある。
持しているハウジングを冷却すれば、該外輪の温度上昇
は押えられるが、内輪はその温度が上昇する。従って外
輪に対して内輪が膨張することとなり、軸受の玉に大き
な圧力が作用することとなり、焼付きに至る。また、外
輪も内輪も、夫々、単に冷却した場合は、両者の温度に
大きな差を生じないが、主軸の回転数が上昇するとその
遠心力の上昇に起因して軸受の玉が外輪に強く押し付け
られることとなり、やはり焼付き等の傷損に至ることが
ある。
依って本発明は斯かる課題の解決を図るべく、軸受の焼
付きを防止すると共に、高速回転域まで安定した主軸の
回転が得られる主軸用軸受の冷却方法の提供を目的とす
る。
付きを防止すると共に、高速回転域まで安定した主軸の
回転が得られる主軸用軸受の冷却方法の提供を目的とす
る。
上記目的に鑑みて本発明は、軸受の内輪用の冷却液の温
度を外輪用の冷却液の温度よりも低くした冷却方法を提
供する。詳述すると内輪が主軸に固定され、外輪がハウ
ジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方法におい
て、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に
導入するとともに、前記軸受の外輪を冷却すべく冷却液
を前記ハウジング内に導入し、前記内輪を冷却すべく前
記主軸内に流す冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前
記ハウジングに流す冷却液の液温よりも低くしたことを
特徴とするものである。また内輪が主軸に固定され、外
輪がハウジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方
法において、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記
主軸内に循環させ、前記冷却液を前記主軸内で循環後そ
のまま前記外輪を冷却すべく前記ハウジング内に導入し
、前記内輪を冷却すべく主軸内に流す冷却液の液温を前
記外輪を冷却すべく前記ハウジングに流す冷却液の液温
よりも低くしたことを特徴とするものである。
度を外輪用の冷却液の温度よりも低くした冷却方法を提
供する。詳述すると内輪が主軸に固定され、外輪がハウ
ジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方法におい
て、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に
導入するとともに、前記軸受の外輪を冷却すべく冷却液
を前記ハウジング内に導入し、前記内輪を冷却すべく前
記主軸内に流す冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前
記ハウジングに流す冷却液の液温よりも低くしたことを
特徴とするものである。また内輪が主軸に固定され、外
輪がハウジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方
法において、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記
主軸内に循環させ、前記冷却液を前記主軸内で循環後そ
のまま前記外輪を冷却すべく前記ハウジング内に導入し
、前記内輪を冷却すべく主軸内に流す冷却液の液温を前
記外輪を冷却すべく前記ハウジングに流す冷却液の液温
よりも低くしたことを特徴とするものである。
主軸の回転を継続させるか、又は回転速度を上昇させる
と、軸受の外輪に比べて内輪はより膨張し、或いはまた
、遠心力の増大のため、軸受の玉には大きな圧縮力が作
用することとなる。これに対し、外輪を内輪に比べてそ
の冷却程度を下げるべく、或いはまた暖めるべく内輪用
冷却液の温度を外輪用冷却液の温度よりも低くすること
により、内、外輪間の隙間を拡げ、玉の圧縮力を低下さ
せることができ、軸受の焼付き防止が図られる。
と、軸受の外輪に比べて内輪はより膨張し、或いはまた
、遠心力の増大のため、軸受の玉には大きな圧縮力が作
用することとなる。これに対し、外輪を内輪に比べてそ
の冷却程度を下げるべく、或いはまた暖めるべく内輪用
冷却液の温度を外輪用冷却液の温度よりも低くすること
により、内、外輪間の隙間を拡げ、玉の圧縮力を低下さ
せることができ、軸受の焼付き防止が図られる。
以下本発明を添付図面に示す実施例に基づき、更に詳細
に説明する。
に説明する。
一般に軸受は、その支持する回転軸が円滑に回転するよ
うに内、外輪のはめあい寸法を調節して適当な圧力で軸
受玉を予圧している。ある大きさの軸受において、前記
予圧による予圧力が10 kgfである場合、回転軸が
12000rprnで回転して軸受玉にも遠心力を付与
し、更に内、外輪の温度差が3℃拡がるとその軸受玉に
は20Okgfもの圧縮力が作用することとなり、焼付
に至る。
うに内、外輪のはめあい寸法を調節して適当な圧力で軸
受玉を予圧している。ある大きさの軸受において、前記
予圧による予圧力が10 kgfである場合、回転軸が
12000rprnで回転して軸受玉にも遠心力を付与
し、更に内、外輪の温度差が3℃拡がるとその軸受玉に
は20Okgfもの圧縮力が作用することとなり、焼付
に至る。
第1図を参照すると、工作機械等の主軸10は軸受12
を介して主軸頭ハウジング14に回転可能に収容されて
いる。この軸受12はその内輪12aを主軸10の外周
に固定し、外輪12bをハウジング14の内周に固定し
、その間に軸受玉12Cを挟持する構造となっている。
を介して主軸頭ハウジング14に回転可能に収容されて
いる。この軸受12はその内輪12aを主軸10の外周
に固定し、外輪12bをハウジング14の内周に固定し
、その間に軸受玉12Cを挟持する構造となっている。
主軸頭の外部から該主軸頭を自然対流や強制対流により
冷却した場合、主軸10はハウジング14によって囲繞
されているため冷却され難く、特別な工夫がなければ主
軸10はハウジング14に比べて温度が上昇する。従っ
て、該主軸10に固定されている内輪12aはハウジン
グ14に固定されている外輪12bよりも温度が高くな
り、内輪12aの外径は外輪12bに対して相対的に膨
張し、軸受玉12Cを圧縮することとなる。また、主軸
10の回転数Nが大きくなれば、その遠心力のために軸
受玉12Cは外輪12bの方に押し付けられて圧縮作用
を受けることとなる。こうした軸受玉12Cへの圧縮力
の増大はその焼付きにつながるため、この緩和手段が望
まれる。
冷却した場合、主軸10はハウジング14によって囲繞
されているため冷却され難く、特別な工夫がなければ主
軸10はハウジング14に比べて温度が上昇する。従っ
て、該主軸10に固定されている内輪12aはハウジン
グ14に固定されている外輪12bよりも温度が高くな
り、内輪12aの外径は外輪12bに対して相対的に膨
張し、軸受玉12Cを圧縮することとなる。また、主軸
10の回転数Nが大きくなれば、その遠心力のために軸
受玉12Cは外輪12bの方に押し付けられて圧縮作用
を受けることとなる。こうした軸受玉12Cへの圧縮力
の増大はその焼付きにつながるため、この緩和手段が望
まれる。
その緩和方法を以下に説明する。軸受12の内輪12a
を冷却するために、該内輪12aを固定している主軸1
0を冷却すべく主軸の長平方向に沿って冷却液の往路1
0gと復路10rとをその端部で連通ずるように設けて
いる。この冷却液は冷却液温度制御装置20aから所定
の温度に調節されて供給され、主軸10並びに軸受12
の内輪12a等を冷却し、その温度を上昇させて再び上
8己冷却液温度制御装置20aに戻る。なお、この主軸
内に冷却液を流通させた装置の具体的実施例は、本出願
人の先願である特開昭64−87130号公報に開示さ
れている。一方、主軸頭ハウジング14にも長平方向に
冷却液の往路14gと復路14rとを設け、その先端部
で両流路が連通ずるよう形成している。この流路14g
・14rに冷却液を流すことにより該ハウジング14と
共に軸受12の外輪12bを冷却することができる。こ
の冷却液は前記の冷却液温度制御装置20aとは別個の
同様な冷却液温度制御装置20bから供給されると共に
、冷却後再び戻る。
を冷却するために、該内輪12aを固定している主軸1
0を冷却すべく主軸の長平方向に沿って冷却液の往路1
0gと復路10rとをその端部で連通ずるように設けて
いる。この冷却液は冷却液温度制御装置20aから所定
の温度に調節されて供給され、主軸10並びに軸受12
の内輪12a等を冷却し、その温度を上昇させて再び上
8己冷却液温度制御装置20aに戻る。なお、この主軸
内に冷却液を流通させた装置の具体的実施例は、本出願
人の先願である特開昭64−87130号公報に開示さ
れている。一方、主軸頭ハウジング14にも長平方向に
冷却液の往路14gと復路14rとを設け、その先端部
で両流路が連通ずるよう形成している。この流路14g
・14rに冷却液を流すことにより該ハウジング14と
共に軸受12の外輪12bを冷却することができる。こ
の冷却液は前記の冷却液温度制御装置20aとは別個の
同様な冷却液温度制御装置20bから供給されると共に
、冷却後再び戻る。
さて、前述の如く回転中における軸受上12cとの圧縮
力を緩和することが軸受の焼付き防止につながるが、こ
のためには内輪12aを冷却すべく冷却液温度制御装置
20aから供給される冷却液の温度を、外輪12bを冷
却すべく他方の冷却液温度制御装置20bから供給され
る冷却液の温度より低く設定することが有効である。即
ち、この場合、外輪12bは内輪12aよりも温度が高
くなり、外輪12bは相対的に内輪12Hに対して膨張
するため、軸受上12Cの圧縮力を解放することができ
る。
力を緩和することが軸受の焼付き防止につながるが、こ
のためには内輪12aを冷却すべく冷却液温度制御装置
20aから供給される冷却液の温度を、外輪12bを冷
却すべく他方の冷却液温度制御装置20bから供給され
る冷却液の温度より低く設定することが有効である。即
ち、この場合、外輪12bは内輪12aよりも温度が高
くなり、外輪12bは相対的に内輪12Hに対して膨張
するため、軸受上12Cの圧縮力を解放することができ
る。
次に第2図は本発明に係る第2実施例を図示しているが
、これは1つの冷却液温度制御装置20から所定温度の
冷却液が主軸10内の往路10gに供給され、復路10
rから上記冷却液温度制御装置20に直接戻ることなく
、主軸頭ハウジング14へ流すのである。即ち、冷却す
べき軸受12の後方には、環状の部材24がハウジング
14の内周に固定されており、該環状部材24にはその
半径方向に、主軸lO内の復路10rを流れる冷却液を
ハウジング14の往路14gに流すための連通路24b
が設けられており、またその両側には、圧縮空気源22
から供給される圧縮空気を前記環状部材24と主軸lO
との対向隙間部26に流し、冷却液が主軸lOの復路f
orから上記連通路24bに流入する際の液漏れを防止
する圧縮空気流路24aが設けられている。こうして軸
受12の内輪12a等を冷却し、それらの熱を吸熱して
温度の上昇した冷却液をハウジング14に導き、軸受1
2の外輪12bを冷却、或いは幾分加熱し、それにより
内、外輪間の隙間寸法を拡げ、軸受上12Cの圧縮力を
緩和することができる。
、これは1つの冷却液温度制御装置20から所定温度の
冷却液が主軸10内の往路10gに供給され、復路10
rから上記冷却液温度制御装置20に直接戻ることなく
、主軸頭ハウジング14へ流すのである。即ち、冷却す
べき軸受12の後方には、環状の部材24がハウジング
14の内周に固定されており、該環状部材24にはその
半径方向に、主軸lO内の復路10rを流れる冷却液を
ハウジング14の往路14gに流すための連通路24b
が設けられており、またその両側には、圧縮空気源22
から供給される圧縮空気を前記環状部材24と主軸lO
との対向隙間部26に流し、冷却液が主軸lOの復路f
orから上記連通路24bに流入する際の液漏れを防止
する圧縮空気流路24aが設けられている。こうして軸
受12の内輪12a等を冷却し、それらの熱を吸熱して
温度の上昇した冷却液をハウジング14に導き、軸受1
2の外輪12bを冷却、或いは幾分加熱し、それにより
内、外輪間の隙間寸法を拡げ、軸受上12Cの圧縮力を
緩和することができる。
以上の様に、軸受の内輪用の冷却液の温度を外輪用のそ
れよりも低くすることの効果を第3図を用いて説明する
。縦軸は軸受上の圧縮力Pを示し、横軸は主軸の回転数
Nを示す。ラインL1は軸受の使用限界ラインを示し、
ラインL2は従来方法での軸受の冷却による軸受上の圧
縮力の変化曲線を代表している。このラインL2のN=
0時の圧縮力Pは軸受の予圧POを示している。本発明
に係る冷却方法を用いると、予圧を前記POと同一にし
ておくならば、二点鎖線L3で示す様にその軸受上の圧
縮力Pが大きくは上昇せず、従って大きな回転数Nまで
使用可能となることがわかる。
れよりも低くすることの効果を第3図を用いて説明する
。縦軸は軸受上の圧縮力Pを示し、横軸は主軸の回転数
Nを示す。ラインL1は軸受の使用限界ラインを示し、
ラインL2は従来方法での軸受の冷却による軸受上の圧
縮力の変化曲線を代表している。このラインL2のN=
0時の圧縮力Pは軸受の予圧POを示している。本発明
に係る冷却方法を用いると、予圧を前記POと同一にし
ておくならば、二点鎖線L3で示す様にその軸受上の圧
縮力Pが大きくは上昇せず、従って大きな回転数Nまで
使用可能となることがわかる。
また、このことは逆に、予圧を上記POよりも大きな値
P1に設定しても、従来の使用可能な回転限界値NLと
同程度まで使用することができることを意味しており、
それを−点鎖線L4によって示す。この様に予圧を大き
くすることの利点は、低速回転において重切削等の加工
を行う場合、主軸の剛性が高まり、従って加工精度が向
上すること等である。
P1に設定しても、従来の使用可能な回転限界値NLと
同程度まで使用することができることを意味しており、
それを−点鎖線L4によって示す。この様に予圧を大き
くすることの利点は、低速回転において重切削等の加工
を行う場合、主軸の剛性が高まり、従って加工精度が向
上すること等である。
以上の説明から明らかな様に本発明によれば、効果的に
焼付きを防止することができ、高速回転域まで安定した
主軸回転が得られ、或いはまた、軸受の予圧を高めてそ
の剛性を高くすることができる。
焼付きを防止することができ、高速回転域まで安定した
主軸回転が得られ、或いはまた、軸受の予圧を高めてそ
の剛性を高くすることができる。
第1図は本発明に係る冷却方法を説明する図、第2図は
本発明に係る他の冷却方法を説明する図、 第3図は本発明の詳細な説明するグラフ図である。 10・・・主軸、 12・・・軸受、12a
・・・内輪、 12b・・・外輪、12C・・
・軸受玉、 14・・・主軸頭ハウジング、20
.20a 、 20b・・・冷却液温度制御装置。
本発明に係る他の冷却方法を説明する図、 第3図は本発明の詳細な説明するグラフ図である。 10・・・主軸、 12・・・軸受、12a
・・・内輪、 12b・・・外輪、12C・・
・軸受玉、 14・・・主軸頭ハウジング、20
.20a 、 20b・・・冷却液温度制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、内輪が主軸に固定され、外輪がハウジングに固定さ
れた機械の主軸用軸受の冷却方法において、前記軸受の
内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に導入するととも
に、前記軸受の外輪を冷却すべく冷却液を前記ハウジン
グ内に導入し、前記内輪を冷却すべく前記主軸内に流す
冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前記ハウジングに
流す冷却液の液温よりも低くしたことを特徴とする機械
の主軸用軸受の冷却方法。 2、内輪が主軸に固定され、外輪がハウジングに固定さ
れた機械の主軸用軸受の冷却方法において、前記軸受の
内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に循環させ、前記
冷却液を前記主軸内で循環後そのまま前記外輪を冷却す
べく前記ハウジング内に導入し、前記内輪を冷却すべく
主軸内に流す冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前記
ハウジングに流す冷却液の液温よりも低くしたことを特
徴とする機械の主軸用軸受の冷却方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2129010A JP2510758B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 機械の主軸用軸受の冷却方法 |
DE69126917T DE69126917T2 (de) | 1990-05-21 | 1991-05-13 | Kühlapparat eines Maschinenspindellagers |
EP91304261A EP0458499B1 (en) | 1990-05-21 | 1991-05-13 | Apparatus for cooling a spindle bearing of a machine |
US07/701,179 US5192139A (en) | 1990-05-21 | 1991-05-16 | Apparatus for cooling a spindle bearing of a machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2129010A JP2510758B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 機械の主軸用軸受の冷却方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0425343A true JPH0425343A (ja) | 1992-01-29 |
JP2510758B2 JP2510758B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=14998936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2129010A Expired - Lifetime JP2510758B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 機械の主軸用軸受の冷却方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2510758B2 (ja) |
Cited By (7)
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EP2069650A1 (en) * | 2006-10-02 | 2009-06-17 | Metso Paper, Inc. | Bearing play adjustment |
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JP2012233576A (ja) * | 2011-05-03 | 2012-11-29 | Siemens Ag | 熱制御システムを備えた直接駆動風車 |
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JPH01101147U (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-07 |
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1990
- 1990-05-21 JP JP2129010A patent/JP2510758B2/ja not_active Expired - Lifetime
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