CN107110224A - 滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

滚动轴承(1)具备：作为轨道环的内环(2)及外环(3)；多个滚动体(4)，以可自由滚动的方式夹设在这些轨道环的各轨道面(2a、3a)间；保持器，保持这些多个的滚动体(4)。在内环(2)及外环(3)中的固定侧的轨道环上，以喷嘴(10)的喷出口(10a)侧朝向滚动体(4)的公转方向前方的方式，设置朝向滚动体(4)喷射冷却用流体(R)的该喷嘴(10)。

Description

滚动轴承
相关申请
本申请主张2014年11月13日申请的日本特愿2014-230395号申请的优先权，将其整体以参照的方式作为本申请案的一部分而进行引用。
技术领域
本发明关于用于支持例如机床的主轴的滚动轴承。
背景技术
在机床的主轴装置中，为了确保加工精度，需要略为抑制装置的温度上升。然而，在近来的机床中，为了使加工效率提高，有逐渐高速化的倾向，来自支持主轴的轴承的发热，也随着高速化而变大。又，“于装置内部装入驱动用电动机”即所谓的“内装电动机型”变多，也成为装置的发热主因。
轴承旋转中的发热会导致轨道环与滚动体的接触面压增加，使轴承损伤的风险变大。因此，若考虑主轴的高速化、高精度化，极力希望抑制由于发热造成的轴承的温度上升。作为抑制轴承的温度上升用的手段，存在以下方法：将空气与油的混合物或是将仅由空气组成的冷却用流体向运转中的轴承喷射，以使其冷却。
若对运转中的轴承喷射冷却用流体，以使轴承冷却效果提高，便能以更高速运转。然而，在公转的滚动体附近会产生由绕轴的涡流所构成的气帘，若向此气帘喷射大量的冷却用流体，便会产生碰撞声。碰撞声变成噪音的成因。在此，通过使“喷射冷却用流体的喷嘴的方向”朝向“主轴的旋转方向的前方”倾斜，以使噪音减轻(例如，专利文献1、2)。
【已知技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2014-062616号公报
【专利文献2】日本特开2014-062618号公报
发明内容
【发明要解决的问题】
专利文献1、2的轴承装置构成为：从设置于外环间隔件的喷嘴向轴承喷射冷却用流体，并将滚动轴承与外环间隔件组合而使用。因此，例如，在以滚动轴承支持机床的主轴的情形，若不使用间隔件或是尽可能缩短间隔件，并将一对滚动轴承相邻地并列配置是有利的，然而，一直没能采用这样的支持构造。
本发明的目的在于提供一种滚动轴承，其能以不使用间隔件或是尽可能缩短间隔件的方式来使用，并可效率良好地进行冷却，而可抑制“由滚动体附近产生的涡流组成的气帘”与“冷却用流体”的碰撞声。
【解决问题的方式】
本发明的滚动轴承具备：作为轨道环的内环及外环；多个滚动体，以可自由滚动的方式夹设于这些轨道环的各轨道面间；保持器，保持这些多个的滚动体，在该内环及该外环两者中的固定侧的轨道环上设置喷嘴，该喷嘴喷出口侧朝向该滚动体的公转方向前方，该喷嘴用于朝向该滚动体喷射冷却用流体。
若据此构成，从设置于固定侧的轨道环的喷嘴将冷却用流体朝向滚动体喷射，由此，由于通过冷却用流体直接冷却轴承运转时的作为发热源的滚动体，故能效率良好地将轴承冷却。由于将喷嘴以“此喷嘴的喷出口侧朝向滚动体的公转方向的前方”的方式设置，故可使“从喷嘴的喷出口喷射的冷却用流体”与“由滚动体公转所产生的涡流组成的气帘”的流速差变小，可以抑制气帘与冷却用流体的碰撞声。由于将喷射冷却用流体的喷嘴设置于固定侧的轨道环，故能以“不使用间隔件”或是“尽可能缩短间隔件”的方式来使用。
于此发明中，该冷却用流体可为“压缩空气”与“油”的混合物。此时，可在冷却轴承的同时，进行轴承的润滑。
由于本发明的滚动轴承具有上述作用、效果，故适合于支持机床的主轴。当使用于支持机床的主轴时，该内环嵌合于该主轴，该外环设置于外壳。由于可在不具备间隔件的情形下，单独使用滚动轴承，因此，可使一对的滚动轴承相邻地并列配置。因此，可将滚动轴承集中配置于主轴前方，使主轴的刚性提高。
本发明也包含权利要求书及/或说明书及/或附图所揭示的至少两种构成的组合。尤其是，本发明也包含权利要求书中的各权利要求的两项以上的组合。
附图说明
本发明可从参考附图的以下优选实施形态的说明更明白地理解。然而，实施形态及附图仅为用来单纯的图示及说明，并不用以限制发明的范围。本发明的范围通过权利要求书来确定。附图中，多数附图中的相同组件符号表示相同或相当的部分。
【图1】为本发明的一实施方式的滚动轴承的剖面图。
【图2】为图1的II方向视图。
【图3】为图1的III方向视图。
【图4A】为作为比较侧的滚动轴承的剖面图。
【图4B】为图4A的IVB方向视图。
【图4C】为图4A的IVC方向视图。
【图5】为表示“图1至图3所示的滚动轴承”与“图4A至图4C所示的滚动轴承”的噪音值的试验结果的图。
【图6】为使用图1至图3所示的滚动轴承的机床的主轴装置的剖面图。
具体实施方式
与附图一同说明本发明的实施方式。
图1至图3表示本发明的一实施方式。图1中，此滚动轴承1例如为角接触滚珠轴承，其具备：作为轨道环的内环2及外环3；多个的滚动体4，以可自由滚动的方式夹设在这些内环及外环2、3的各轨道面2a、3a间；保持器5，于圆周方向等距配置而保持这些多个的滚动体4。本实施方式的滚动轴承1在外环3固定、内环2旋转的状态下使用。此时，外环3以间隙配合的方式设置于外壳6，内环2以紧密嵌合的方式嵌合于旋转轴7。
在作为固定侧的轨道环的外环3上，向滚动体4喷射冷却用流体R的喷嘴10，于圆周方向以等距配置的方式设置多个。各喷嘴10连通“形成于外环3的外围面的环状槽11的底部”与“外环3的内周面中的比轨道面3a稍微靠近正面侧(图1中的右侧)的位置”。如图2及图3所示，各喷嘴10为直线状，其喷出口10a侧以朝向滚动体4的公转方向的前方的方式倾斜着。此外，图1并非以“通过轴承中心轴的平面的剖面”表示，而以“通过喷嘴10的中心的剖面”表示。
又，在外环3的两端面中的圆周方向的多处，分别设置有连通外环3的内周侧与外周侧的排气用缺口部12。进而，在外环3的外围面中的该环状槽11的轴方向两侧设置环状的密封用槽13，并将O型密封圈14嵌合于该密封用槽13。
例如，使用压缩空气作为冷却用流体R。冷却用流体R从图示的外的冷却用流体供给装置，通过设置于外壳6的冷却用流体供给通道15，供给至滚动轴承1的环状槽11。该供给的冷却用流体R自各喷嘴10向滚动体4喷射，而直接冷却作为轴承运转时的发热源的滚动体4。由此，能效率良好地冷却滚动轴承1。由于喷嘴10的喷出口l0a侧朝向滚动体4的公转方向前方，故“自喷嘴10喷射的冷却用流体R”与“由滚动体4公转产生的涡流所组成的气帘”的流速差小，而可以抑制气帘与冷却用流体R的碰撞声。
冷却用流体R也可为压缩空气与油的混合物。例如，可为“以压缩空气搬运液状的油”的“油气”；可为“以压缩空气搬运雾状的油”的“油雾”。上述各情形，可在冷却滚动轴承1的同时，进行滚动轴承1的润滑。
虽然图1至图3所示的滚动轴承1为角接触滚珠轴承，但本发明也可适用于深槽滚珠轴承等其它滚珠轴承，或是圆筒滚子轴承、圆锥滚子轴承等滚子轴承。
测定并比较出“具有自径方向倾斜的喷嘴10的试验轴承A(图1～图3所示的滚动轴承)”及“具有沿径方向的喷嘴10的试验轴承B(图4A～图4C所示的滚动轴承)”的各自噪音值。试验轴承A、B使用：尺寸为内环内径80mm、外环外径125mm、宽度22mm，并将孔径1.2mm的喷嘴10设置于圆周上两处的轴承。又，试验时的空气量，设定为20NL/min(标准升每分钟)。图5为显示试验结果的附图，由此附图理解，无论在任何旋转速度下，试验轴承A的噪音值均比试验轴承B低。
图6表示使用本发明的滚动轴承支持机床的主轴的状态。图中的主轴，将电动机内藏于外壳内，即机内电动机的主轴。电动机20的转子21安装于作为主轴的旋转轴7，电动机20的定子22安装于电动机外壳23。转子21由永久磁石等组成，定子22由线圈及芯部等组成。旋转轴7的前端侧，以“一个圆筒滚子轴承BR1”及“背面结合的两个角接触滚珠轴承BR2”支持，旋转轴7的后端侧，以一个圆筒滚子轴承BR1支持。圆筒滚子轴承BR1及角接触滚珠轴承BR2，均由适用本发明的滚动轴承组成。
各轴承BRl、BR2中，内环2嵌合于旋转轴7的外围面，外环3嵌合于外壳6的内周面。这些内环2及外环3分别通过内环固定部24及外环固定部25等，分别固定于旋转轴7及外壳6。于外壳6设置该冷却用流体供给通道15，此冷却用流体供给通道15的两端分别连通图示外的作为冷却用流体供给装置及轴承BR1、BR2的滚动轴承1(图1)的该环状槽11(图1)。又，在外壳6，有别于冷却用流体供给通道15，另行设置连通“滚动轴承1的该排气用缺口部12(图1)”的排气经路26。自喷嘴10向轴承内部喷射出的冷却用流体R，自排气用缺口部12通过排气经路26向外壳6的外部排气。
如先前所说明的那样，由于本发明的滚动轴承1可以通过冷却用流体R效率良好地冷却，并可抑制在滚动体4附近产生的气帘与冷却用流体R的碰撞声，因此，本发明适合于支持机床的主轴。又，由于本发明将喷射冷却用流体R的喷嘴10设置于作为“固定侧的轨道环”的“外环3”，因此，能以无间隔件的方式单独使用滚动轴承1。由此，如图6的例子那样，可将作为角接触滚珠轴承的一对滚动轴承1相邻地并列而配置。因此，可以在主轴前方集中配置轴承BRl、BR2，而使主轴的刚性提高。
本发明适用于“内环2为固定”而“外环3为旋转”的滚动轴承。此时，在作为固定侧的轨道环的内环2上设置“向滚动体4喷射冷却用流体R”的喷嘴10。
如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读本说明书后，会在显然的范围内容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为属于根据权利要求书确定的本发明的范围内。
符号说明
1 滚动轴承
2 内环
2a 轨道面
3 外环
3a 轨道面
4 滚动体
5 保持器
6 外壳
7 旋转轴(主轴)
10 喷嘴
l0a 喷出口
R 冷却用流体。

Claims (3)

1.一种滚动轴承，包含：
作为轨道环的内环及外环；
多个滚动体，以可自由滚动的方式夹设于这些轨道环的各轨道面间；
保持器，保持这些多个的滚动体；
其中，在该内环及该外环两者中的固定侧的轨道环上设置喷嘴，该喷嘴喷出口侧朝向该滚动体的公转方向前方，该喷嘴用于朝向该滚动体喷射冷却用流体。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，该冷却用流体为压缩空气与油的混合物。
3.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其用于支持机床的主轴，该内环嵌合于该主轴，该外环设置于外壳。
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