CN110036215A - 轴承装置的冷却结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的轴承装置的冷却结构在多个外圈间隔件(4)中包括:空气喷嘴(15),其向面对的内圈间隔件(5)喷射压缩空气;阀体(51),其调整从这些空气喷嘴(15)的相应喷嘴中喷射的压缩空气;控制机构(52);温度检测机构(53、54),其计量各滚动轴承(1)的温度。控制机构(52)按照下述方式对阀体(51)进行控制,该方式为:采用通过多个温度计量机构(53、54)而计量的温度的计量值,从按照已确定的规则而选择的空气喷嘴(15)喷射压缩空气。

Description

轴承装置的冷却结构
相关申请
本申请要求申请日为2016年11月10日、申请号为JP特愿2016-219512的申请的优先权,通过参照其整体,将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及轴承装置的冷却结构,比如涉及机床的主轴和组装于主轴上的轴承的冷却结构。
背景技术
在机床的主轴装置中,为了确保加工精度,必须要求将装置的温度上升抑制在较小程度。但是,在最近的机床中,为了提高加工效能,具有高速化的倾向,来自支承主轴的轴承的发热的速度加快,并且发热量增加。此外,在装置的内部组装驱动用的电动机的电动机内嵌型增加,构成装置的发热的主要原因。
发热的轴承的温度的上升为导致预压的增加的结果,如果考虑主轴的高速化、高精度化,则打算极力地抑制。作为抑制主轴装置的温度上升的方法,包括有将冷却用的压缩空气送给轴承,进行轴与轴承的冷却的方法(比如,专利文献1)。另外,在专利文献1中,以使旋转方向具有角度的方式,对2个轴承之间的空间喷射冷风,形成回转流,由此进行轴与轴承的冷却。
另外,人们提出下述的冷却结构,其中,在外圈间隔件中的与内圈间隔件面对的周面上设置环状的凹部,以其出口开设于该凹部处的方式设置空气喷嘴,将冷却用的压缩空气朝向内圈间隔件的周面而喷射(专利文献2)。在上述外圈间隔件上,相对两侧的滚动轴承而设置供给润滑用的油气的润滑用流体喷射机构。
按照该方案,一下子通过从窄的喷嘴孔向通过上述凹部而形成的空间喷射压缩空气,压缩空气发生隔热膨胀。由此,压缩空气的流速增加,另外温度降低。由此,以良好的效率,对旋转侧间隔件进行冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2000-161375号公报
专利文献2:JP特开2015-183738号公报
发明内容
发明要解决的课题
实现具有在专利文献2中记载的那样的冷却结构,滚动轴承在3排以上的轴承装置对各滚动轴承的温度进行监视,在多个并列的轴承之间具有温度差。该温度差伴随驱动方式、轴承排列而不同。由此,为了以良好的效率而采用受到限制的压缩空气,必须要求有重点地对轴承温度高的部位进行冷却。
于是,人们考虑按照下述的方式,对各自的空气喷嘴的流量进行调整,该方式为:通过试验而观测所实施的轴承装置的冷却结构的各轴承温度,或对该轴承温度进行模拟,有重点地对轴承温度高的部位进行冷却。
但是,因轴承装置的运转条件的不同,温度高的滚动轴承不同。特别是在机床中,即使为相同的机床的情况下,因加工的种类造成的负荷的不同等,温度高的滚动轴承不同。由此,具有即使在对应于通过试验或模拟而求出的各轴承温度,调整各自的空气喷嘴的流量的情况下,适合的冷却仍无法充分地进行的危险。
本发明的目的在于提供一种轴承装置的冷却结构,其中,针对通过空气冷却而对3排以上并列的滚动轴承进行冷却的方面,即使在运转条件有各种的变化的情况下,仍可有重点地对轴承温度高的部位进行冷却,可以良好的效率而采用受到限制的压缩空气。
用于解决课题的技术方案
本发明的轴承装置的冷却结构为下述的轴承装置的冷却结构,其中,在于轴向按照3排以上而并列的滚动轴承的排列中的邻接的滚动轴承的外圈间和内圈间分别夹设有外圈间隔件和内圈间隔件,上述外圈和上述外圈间隔件设置于外壳的内周上,上述内圈和上述内圈间隔件嵌合于旋转轴的外周上;
在多个的上述外圈间隔件的任一个中设置:空气喷嘴,该空气喷嘴向面对的内圈间隔件喷射压缩空气;阀体,该阀体调整从这些空气喷嘴中的各空气喷嘴而喷射的压缩空气;控制机构,该控制机构控制这些阀体;多个温度计量机构,该温度计量机构计量上述3排以上的滚动轴承的温度,
上述控制机构按照下述方式对上述阀体进行控制,该方式为:采用通过上述多个温度计量机构而计量的温度的计量值,从按照已确定的规则而选择的空气喷嘴喷射压缩空气。
按照该方案,按照采用通过各部分的滚动轴承的温度计量机构而计量的温度的计量值,从已确定的空气喷嘴喷射压缩空气的方式对阀体进行控制。由此,即使在运转条件有各种的变化的情况下,仍可有重点地对轴承温度高的部位进行冷却,可以良好的效率而采用受到限制的压缩空气。
另外,在本说明书中,上述“阀体”为进行压缩空气的供给线路的开闭、切换或流量调整的机构的总称。
也可在本发明中,上述控制机构按照下述方式对上述阀体进行控制,该方式为:采用通过上述多个温度计量机构而计量的温度的计量值,从与和温度最高的滚动轴承邻接的上述内圈间隔件面对的上述的空气喷嘴喷射压缩空气。
在本方案的场合,在对温度最高的滚动轴承附近的内圈间隔件喷射压缩空气,在运转中,温度最高的滚动轴承变为其它的滚动轴承的场合,对该滚动轴承的内圈间隔件喷射压缩空气。由于像这样,在平时,对温度最高的滚动轴承附近的内圈间隔件喷射压缩空气,故可通过简单的控制,有效地对各滚动轴承进行冷却。
还在本发明中,在任一的上述外圈间隔件和与其相对应的上述内圈间隔件之间包括两侧排气通路,该两侧排气通路将从上述空气喷嘴而喷射的压缩空气朝向与上述外圈间隔件邻接的两侧的滚动轴承而排出,在另一任一的上述外圈间隔件和与其相对应的上述内圈间隔件之间具有单侧排气通路,该单侧排气通路将从上述空气喷嘴而喷射的压缩空气朝向与上述外圈间隔件邻接的一侧的滚动轴承而排出。
包括上述外圈间隔件具有将润滑用流体供给到邻接的滚动轴承的润滑用流体喷射机构的情况。在从空气喷嘴而向与外圈间隔件邻接的两侧的滚动轴承喷射的压缩空气与润滑用流体在同一方向流动的场合,通过压缩空气的两侧排气线路,压缩空气协助润滑用流体,滚动轴承内的润滑用流体的贯通性和排气性良好,润滑可靠性提高。另一方面,在流向与外圈间隔件邻接的一侧的滚动轴承的压缩空气和从另一外圈间隔件而流向该滚动轴承的润滑用流体面对的场合,润滑用流体与压缩空气混合,难以从滚动轴承的内部贯穿,排气性也降低,由此,润滑可靠性降低。在这样的场合,可通过设置单侧排气通路,避免混合,可确保润滑可靠性。
也可在本方案的场合,上述单侧排气通路包括上述外圈间隔件与内圈间隔件之间的间隙与环状空间,该环状空间形成于上述外圈间隔件和内圈间隔件之间,其径向尺寸大于上述间隙,上述空气喷嘴开口于上述环状空间,该环状空间中的相对上述空气喷嘴的中心轴的一个部分具有大于另一部分的容积。
从上述空气喷嘴喷射到上述环状空间中的压缩空气容易流到上述环状空间中的相对空气喷嘴的中心轴的两侧的部分中的容积大的空间部分。由此,可实现将从空气喷嘴而喷射的压缩空气朝向邻接的一侧的滚动轴承,主动地排出的单侧排气通路。
还可在本发明中,具有上述空气喷嘴的上述外圈间隔件包括润滑油用流体喷射机构,该润滑油用流体喷射机构将包括空气和润滑油的润滑用流体供向邻接的滚动轴承。
在该方案的场合,通过设置于上述外圈间隔件中的机构进行滚动轴承的冷却和润滑的两者作用。同样在该场合,与前述相同,即使在运转条件有各种的变化的情况下,仍可有重点地冷却轴承温度高的部位。
另外,在于该方案的场合,通过上述环状空间中的相对空气喷嘴的中心轴的两侧部分的容积的不同,实现上述单侧排气通路的场合,可避免喷射到滚动轴承内的压缩空气与在该滚动轴承的内部从另一者而喷射的润滑用流体混合的情况。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任一的组合均包含在本发明中。特别是,权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任一的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明,会更清楚地理解本发明。但是,实施形式和附图用于单纯的图示和说明,不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由的权利要求书确定。在附图中,多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为表示本发明的第1实施方式的轴承装置的冷却结构的构思方案的说明图;
图2为表示该轴承装置的冷却结构的控制机构的处理例子的流程图;
图3A为轴承装置的温度梯度例子的说明图;
图3B为轴承装置的另一温度梯度例子的说明图;
图3C为轴承装置中的还一温度梯度例子的说明图;
图4A为表示轴承装置的冷却结构中的没有压缩空气的场合的轴承温度和轴承的位置的关系的模拟例子;
图4B为表示轴承装置的冷却结构中的有压缩空气的场合的轴承温度和轴承的位置的关系的模拟例子;
图5为对图1的实施方式的轴承装置的冷却结构进行具体化而适用的机床的主轴装置中的轴承装置部分的剖视图;
图6为该轴承装置的中间2排的滚动轴承中的冷却结构的部分放大剖视图;
图7为该轴承装置的间隔件部分的横向剖视图;
图8为该轴承装置的端部的滚动轴承中的冷却结构的部分放大剖视图;
图9为本发明的第2实施方式的轴承装置的冷却结构的部分放大剖视图;
图10为该轴承装置的冷却结构的部分放大剖视图;
图11为采用上述各实施方式的轴承装置的冷却结构的机床的主轴装置的一个例子的概况剖视图;
图12为采用上述各实施方式的轴承装置的冷却结构的机床的主轴装置的另一例子的概况剖视图。
具体实施方式
根据图1~图8,对本发明的第1实施方式进行说明。像图1所示的那样,在该轴承装置J的冷却结构中,在于轴向而按照3排以上(在图示的例子中,4排)并列的滚动轴承1的排列中的邻接的滚动轴承1、1的外圈2、2之间和内圈3、3之间,分别夹设有外圈间隔件4和内圈间隔件5。外圈2和外圈间隔件4设置于外壳6的内周上,内圈3和内圈间隔件5嵌合于作为旋转轴的主轴7的外周上。
在上述外圈间隔件4上设置空气喷嘴15,该空气喷嘴15对面对的内圈间隔件5喷射压缩空气,另外设置:阀体51,该阀体51调整从这些空气喷嘴15中的相应空气喷嘴15而喷射的压缩空气;控制机构52,该控制机构52控制这些阀体51;多个温度计量机构53、54,该多个温度计量机构53、54计量上述3排以上的滚动轴承1的温度。
各空气喷嘴15经由压缩空气导入线路45和分支空气供给线路56与喷射压缩空气的空气供给装置57连接。各阀体51由电磁开闭阀体等的电磁阀体构成,可对应于上述控制机构52所输出的控制信号而进行开闭。另外,阀体51也可为将它们汇集、切换油路的一个或多个切换阀体。上述温度计量机构53、54由热敏电阻或热电偶构成,分别与各自的滚动轴承1的内圈3和外圈2连接,设置于主轴7和外壳6中。这些温度计量机构53、54与上述控制机构52连接。设置于主轴7上的温度计量机构53的信号线(在图中没有示出)经由汇流环(在图中没有示出)等而在主轴端取出到静止侧或采用无线以代替信号线。
上述控制机构52采用通过上述多个温度计量机构53、54而计量的滚动轴承1的温度的计量值,按照比如采用内圈温度和外圈温度的差,从以已确定的规则而选择的空气喷嘴15喷射压缩空气的方式控制上述阀体51。上述控制机构52由微型计算机等的电子电路或中继电路等构成。上述已确定的规则可为任意设计的内容,比如,按照与和温度最高的滚动轴承1邻接的内圈间隔件5面对的空气喷嘴15,喷射压缩空气的方式控制上述阀体51。图2的流程图表示具体例子,在后面进行说明。
在上述外圈间隔件4中的任一者,具体来说,排列的中间的外圈间隔件4和与此相对应的内圈间隔件5之间具有朝向与该外圈间隔件4邻接的两侧的滚动轴承1、1排出从空气喷嘴15而喷射的压缩空气的两侧排气线路58。在另一任一者,具体来说,两端的外圈间隔件4和与此相对应的内圈间隔件5之间,具有朝向与该外圈间隔件4邻接的两侧的滚动轴承1、1排出从空气喷嘴15而喷射的压缩空气的单侧排气通路59。另外,具有上述空气喷嘴15的外圈间隔件4具有润滑用流体喷射机构30,该润滑用流体喷射机构30将包括空气和润滑油的润滑用流体供给到邻接的滚动轴承1。该两侧排气线路58、单侧排气通路59和润滑用流体喷射机构30在后面,根据图6、图8等而具体地进行说明。
按照该方案,控制机构52按照采用各部分的滚动轴承1的温度计量机构53、54而计量的温度计量值,从已确定的空气喷嘴15喷射压缩空气的方式控制阀体51。由此,即使运转条件发生各种的变化的情况下,仍可在平时有重点地冷却轴承温度高的部位,可以良好的效率采用受到限制的压缩空气。
根据图2,对控制机构52的具体处理例子进行说明。通过温度计量机构53、54测定各滚动轴承1的内圈和外圈的温度(步骤S1),判定第几排的滚动轴承1的温度最高(步骤S2、S5、S8,……)。具体来说,首先,第N排(N为自然数)的轴承温度T是否最高(步骤S2)。轴承温度T在本例子中,为内圈温度和外圈温度的差。即使在仅仅内圈温度的情况下,仍可判断对运转造成影响的轴承温度,而通过采用上述差,可进行正确的判断。在第N排的轴承温度T最高的场合,将阀体51切换到第N排的对应的外圈间隔件4的空气喷嘴15(步骤S3),从第N排的对应的外圈间隔件4的空气喷嘴15喷射压缩空气(步骤S4)。
在于步骤S2中第N排的轴承温度T最高的条件不充分的场合,判定第N+1排的轴承温度T1是否最高(步骤S5),在最高的场合,将阀体51切换到第N+1排的对应的外圈间隔件4的空气喷嘴15(步骤S6),从第N+1排的对应的外圈间隔件4的空气喷嘴15喷射压缩空气(步骤S7)。
在第N排和第N+1排的轴承温度T、T1中的任一者均不是最高的场合,判断第N+2排的轴承温度T2是否最高(步骤S8),连续进行判断,直至轴承温度最高的条件充分满足,如果针对条件充分满足的排,进行阀体的切换和压缩空气的喷射,则返回到步骤1。另外,在进行判断,直至作为排的一端的N+n排,轴承温度Tn最高的条件没有充分满足的场合,返回到作为排的另一端的第1排,连续地进行判断。
如果像这样,在平时,要向温度最高的滚动轴承1的附近的内圈间隔件5喷射压缩空气,则可通过简单的控制,有效地采用压缩空气冷却各滚动轴承1。
另外,在从空气喷嘴而向与外圈间隔件邻接的两侧的滚动轴承喷射的压缩空气与润滑用流体在同一方向流动的场合,通过压缩空气的两侧排气通路58,通过压缩空气而协助润滑用流体,滚动轴承1内的润滑用流体的贯通性和排气性良好,润滑可靠性提高(参照图1的中间的外圈间隔件)。另一方面,在送给与外圈间隔件邻接的一侧的滚动轴承的压缩空气和从另一外圈间隔件而送向该滚动轴承的润滑用流体面对的场合,润滑用流体与压缩空气混合,难以在滚动轴承的内部贯通,排气性也降低,由此,润滑可靠性降低。在本实施方式的场合,因具有单侧排气通路59,可避免混合,可确保润滑可靠性。
图3A、图3B表示不进行冷却的场合的在4排结构的轴承装置J中产生的滚动轴承1之间的温度梯度的各种的例子。该图中的符号A~D表示滚动轴承1的例子。一般,像图3A那样,中间2排B、C的轴承温度相对较高,两端的排A、D的轴承温度相对低。在电动机63、63A(在后面,在图11、图12中示出)的影响大的场合,像图3B那样,电动机63、63A侧的排C、D的轴承温度相对较高。如果采用上述实施方式的轴承装置的冷却结构,则可像图3C那样,使排A~D的轴承温度相同。
图4A为表示在主轴后端处设置内嵌电动机63A的轴承装置J中的没有压缩空气的供给的场合的轴承温度(内圈和外圈的温度差)和轴承的位置的关系的模拟例子。像该图那样,在没有压缩空气的供给的场合,电动机侧的排的C、D的轴承温度高。
在采用图1的实施方式的冷却结构等,于C排、D排之间供给压缩空气的场合,像图4B那样,以某程度而使排A~D的轴承温度均匀。
下面根据图5以后的附图,对图1所示的轴承装置的冷却结构的具体内容进行说明。
本例子的轴承装置的冷却结构用于机床的主轴装置中的前侧的轴承装置。其中,不仅仅限于机床的主轴装置。
在图5中,图的左侧为主轴的前侧,右侧为后侧。像该图5所示的那样,轴承装置J包括在轴向而并列的3个以上的滚动轴承1,在图示的例子中,包括4个滚动轴承1,在邻接的滚动轴承1、1的外圈2、2之间以及在其内圈3、3之间分别夹设有外圈间隔件4和内圈间隔件5。此外,针对中间2排的滚动轴承1标注后缀“l”,针对端部的滚动轴承1标注后缀“O”。在特别是不要求区分的场合,简称为“滚动轴承1”。外圈2和外圈间隔件4设置于外壳6中,内圈3和内圈间隔件5嵌合于主轴7上。滚动轴承1为角接触滚珠轴承,在内圈3和外圈2的轨道面之间夹设有多个滚动体8。各滚动体8通过保持器9,在圆周方向而等间隔地保持。中间的滚动轴承1l、1l以背面组合的方式设置,两端的2个滚动轴承1O、1O的相应轴承以与其相邻的滚动轴承1l相同的朝向而设置。外圈间隔件4和内圈间隔件5的宽度具有差异,由此,外圈间隔件4和内圈间隔件5按照设定各滚动轴承1的初始预压的方式使用。
外圈2和外圈间隔件4比如相对外壳6而嵌缝,通过外壳6的台阶部6a和端面盖40进行轴向的定位。另外,滚动轴承1的内圈3和内圈间隔件5比如相对主轴7而压紧嵌合,通过两侧的定位部41、42进行轴向的定位。另外,图的左侧的定位的间隔件42通过螺接于主轴7上的螺母43而固定。各滚动轴承1的内圈旋转。
对冷却结构进行说明。
图6表示图5的中间2排的滚动轴承1l、1l之间的部分放大图。外圈间隔件4包括外圈间隔件主体11、与由独立于该外圈间隔件主体11的部件构成的环状的锷部12、12。锷部12构成后述的润滑用流体喷射机构30。外圈间隔件主体11的截面大致为T型,在该外圈间隔件主体11的轴向两侧,对称设置而固定锷部12、12。外圈间隔件主体11的内径尺寸大于锷部12、12的内径尺寸。由此,在外圈间隔件4的内周面上形成凹部13,该凹部13由外圈间隔件主体11的内周面与该和内周面连续的锷部12、12的侧面构成。该凹部13为截面呈长方形的环状槽。通过该凹部13,在外圈2和内圈3之间构成环状空间14。外圈间隔件4的凹部13以外的内周面,即锷部12、12的内周面与内圈间隔件5的外周面经由微小的径向间隙δa而面对。由此,在上述凹部13和内圈间隔件5的外周面之间,形成其径向宽度大于其它的宽度的环状空间14。通过上述环状空间14和其两侧的上述径向间隙δa构成两侧排气线路58。
在上述外圈间隔件主体11上设置空气喷嘴15,该空气喷嘴15朝向内圈间隔件5的外周面喷射冷却用的压缩空气A。空气喷嘴15的出口15a开口于外圈间隔件4的内周面的上述凹部13。在本例子中,多个(比如,3个)空气喷嘴15在圆周方向等间隔地设置(参照图7)。
像图7所示的那样,各空气喷嘴15朝向内圈间隔件5的旋转方向的前方而倾斜。即,各空气喷嘴15位于从与外圈间隔件4的轴心相垂直的截面中的任意的径向的直线L偏置于与该直线L相垂直的方向的位置。使空气喷嘴15偏置的理由在于压缩方向A在内圈间隔件5的旋转方向用作回旋流,提高冷却效果。另外,在图5,图6中,借助通过空气喷嘴15的中心线的截面而表示外圈间隔件4。
在外圈间隔件主体11的外周面上形成导入槽16,该导入槽16用于将压缩空气A从轴承外部导入各空气喷嘴15。该导入槽16设置于外圈间隔件4的外周面的轴向中间部,呈与各空气喷嘴15连通的圆弧状。导入槽16在外圈间隔件主体11的外周面设置在除了在后述的空气喷嘴供给线路(在图中没有示出)的圆周方向位置以外的圆周方向的大部分大角度范围α内设置。像图5那样,在外壳6中设置压缩空气导入线路45,按照导入槽16经由分支线路56与该压缩空气导入线路45连通的方式构成。在外壳6的外部设置空气供给装置57(图1),该空气供给装置57将压缩空气A供给到压缩空气导入线路45。
图8表示图5的右侧的端部的滚动轴承1O和其邻接的间隔件的放大图。由于对于图5的左侧的端部的滚动轴承1O和其邻接的间隔件,除了左右对称的方面以外,其它的方面与图8相同,故省略对其的说明。另外,除了特别说明的事项,端部的滚动轴承1O和其邻接的间隔件与中间2排的滚动轴承1l、1l和其邻接的间隔件相同。
在图8中,在端部的滚动轴承1O和其邻接的外圈间隔件4中,上述润滑用流体供给机构30的锷部12仅仅设置于构成主要的冷却目的的端部的滚动轴承1O所在的一者。在外圈间隔件4的内周面中的与上述锷部12相反一侧的部分,与锷部12相同地形成接近内圈间隔件5的外周面的小径部2a。通过该小径部2a的侧面、锷部12的侧面与外圈间隔件4的宽度方向中间部分的内周面形成环状的凹部13A,通过该凹部13A,构成外圈间隔件4的内周面和内圈间隔件5的外周面之间的环状空间14A。上述小径部2a的环状空间14A侧的侧面为内径侧接近间隔件宽度方向的端部的倾斜面。通过上述环状空间14A和其一侧的径向间隙δa,构成单侧排气通路59。
上述环状空间14A按照下述的方式于轴向呈非对称状,该方式为:相对空气喷嘴15的中心轴O15的构成冷却的主要目的的端部的滚动轴承1O侧的部分14A1具有大于中间的滚动轴承1l侧的部分14A2的容积。具体来说,上述环状空间14A的上述部分14A1的轴向长度大于上述部分14A2的轴向长度。上述环状空间14A中的上述2个部分14A1、14A2的容积的比例也可按照比如6∶4、7∶3等而适当地设计,较小的部分14A2为从空气喷嘴15的开口缘到中心轴O15的范围,但是最好为中心轴O15~于滚动轴承1l侧方向的外圈间隔件宽度的1/5的范围,特别是最好为O15~于滚动轴承1l侧方向的外圈间隔件宽度的1/10的范围。
像图5所示的那样,各外圈间隔件4包括作为构成润滑用流体喷射机构30的机构的上述锷部12(图6、图8)。各锷部12向轴承内部突出,在其与内圈3的外周面之间,经由油气通过用的环状间隙δb而面对。锷部12按照由内圈3的外周面覆盖的方式进入轴承的内部的方式设置。另外,锷部12的前端部设置于保持器9的内周面的径向的内方。
在设置在图6所示的外圈间隔件4上的2个锷部12以及设置在图8所示的外圈间隔件4上的1个锷部中的任一者中设置润滑用喷嘴31,该润滑用喷嘴31在该锷部12与内圈3的外周面之间的上述环状间隙δb中开口,供给构成润滑用流体的比如油气。该润滑用喷嘴31按照伴随朝向轴承侧的进行,到达内径侧的方式倾斜,在锷部12中的与内圈3面对的内周面部分上开设有开口。通过设置于外壳6和外圈间隔件主体11中的润滑用流体供给线路(在图中没有示出),对润滑用喷嘴31供给油气。在内圈3的外周面中的润滑用喷嘴31的延长线上的部位,设置环状凹部3a。
从锷部12的润滑用喷嘴31而喷射的油气的油滞留在上述环状凹部3a中,该油通过伴随内圈3的旋转的离心力,沿作为倾斜面的内圈3的外周面而导向到轴承中心侧。
对排气结构进行说明。
像图5所示的那样,在该轴承装置J中设置排气线路46,该排气线路46对冷却用的压缩空气和作为润滑用的润滑用流体的油气进行排气处理。在排气线路46中,设置设在外圈间隔件主体11中的圆周方向的一部分上的排气槽47与开设于外壳6中的与上述排气槽47连通的径向排气孔48和轴向排气孔49。上述外圈间隔件主体11的排气槽47形成在相对设置的润滑用流体供给线路的位置成对角关系的圆周方向的位置。
对由上述结构构成的轴承装置的冷却结构的作用进行说明。
该轴承装置的冷却结构像图5所示的那样,由4排的滚动轴承2构成,针对中间2个滚动轴承1l、1l压缩空气形成分支而从1个空气喷嘴15而进行喷射,针对两端的滚动轴承1O、1O压缩空气分别从空气喷嘴15、15而进行喷射。由此,可对应于这些滚动轴承1的设置场所,调整各滚动轴承1的冷却功能。另外,关于各种的滚动轴承1的冷却,可像下述那样,以良好的效率而进行冷却。
通过图6和图8所示的各外圈间隔件4的空气喷嘴15,朝向内圈间隔件5的外周面吹冷却用的压缩空气A。此时,压缩空气A从窄的空气喷嘴15的内部喷射到宽大的环状空间14、14A,由此,压缩空气A隔热而膨胀。在空气喷嘴15内的压缩空气的体积为V1、温度为T1,环状空间14、14A的压缩空气的体积为V2,温度为T2的场合,根据气体的状态方程式、热力学的第1法则,V1<V2,T1>T2。即,在环状空间14、14A中,压缩空气A的温度下降,并且体积增加。因体积增加,压缩空气A的流速增加。像这样,通过将低温、高速的压缩空气A吹向内圈间隔件5,以良好的效率而对内圈间隔件5进行冷却。
另外,由于空气喷嘴15向内圈间隔件5的旋转方向的前方而倾斜,故从空气喷嘴15而喷射的压缩空气A在沿内圈间隔件5的外周面而回转的同时,在轴向而流动,通过上述排气线路46,排向轴承的外部。由于压缩空气A回转,故与在轴向笔直地流动的场合相比较,压缩空气A与内圈间隔件5的外周面接触的时间长,可更进一步地以良好的效率而对内圈间隔件5进行冷却。
通过像这样,以良好的效率而对内圈间隔件5进行冷却,可经由内圈间隔件5有效地对滚动轴承1的内圈3和主轴7进行冷却。在该冷却结构中,由于仅仅进行在外圈间隔件4的内周面上设置环状的凹部13、13A,并且使空气喷嘴15倾斜的结构上的设计处理,可提高冷却效率,故也可不增加供给压缩空气A的空气供给装置的输出,可抑制耗电量。
此外,如果于外圈间隔件4的内周面上设置凹部13、13A,则还具有下述那样的效果。即,喷射到凹部13、13A和内圈间隔件5之间的环状空间14、14A中的压缩空气A通过外圈间隔件4和内圈间隔件5之间的径向间隙δa排向轴承外部。此时,至少一部分的压缩空气A流入轴承的内部。由于径向间隙δa窄于环状空间14、14A,故流过径向间隙δa的压缩空气A的周向的各部分的流速均匀,流入轴承的内部的压缩空气A的流速均匀。由此,可减小压缩空气A和旋转中的滚动体8的冲突声音。
下面对一个滚动轴承1的重点的压缩空气的供给和其相反侧的滚动轴承1的润滑用流体和压缩空气的混流的防止进行说明。在图1中,像通过外形线粗度的箭头而表示压缩空气的流动,通过粗线的箭头而表示压缩空气的流动的那样,从与端部的滚动轴承1O邻接的外圈间隔件4的空气喷嘴15而喷射的压缩空气通过外圈间隔件4和内圈间隔件5之间的间隙,进入其相邻的中间侧的滚动轴承1l的内部,混合到润滑用流体的流中。
但是,在本实施方式中,像前述那样,与端部的滚动轴承1O邻接的外圈间隔件4的环状空间14A按照下述的方式,在轴向呈非对称形状,该方式为:相对空气喷嘴15的中心轴O15的端部的滚动轴承1O侧的部分14A1具有大于中间的滚动轴承1l的部分14A2的容积。
即,在上述环状空间14A中,相对空气喷嘴15的中心轴O15,润滑用流体的供给侧(设置润滑油用流体喷射机构的侧)的部分14A1具有大于非供给侧(没有设置润滑油用流体喷射机构的侧)的部分14A2的容积。由于喷射到上述环状空间14A的内部的压缩空气容易流向容积大的空间部分14A1侧,故容易流向位于上述润滑用流体的供给侧的端部的滚动轴承1O。由此,可有效地对该滚动轴承1O进行冷却。另外,由于流向相反侧的滚动轴承1l的压缩空气的流入量减少,故使相反侧的滚动轴承1l内的从另一外圈间隔件4而供给的润滑用流体与压缩空气的混合缓和。
图9、图10表示本发明的第2实施方式。在本实施方式中,除了特别说明的事项,其它的方面与结合图1~图8而说明的第1实施方式相同。在本实施方式中,形成于与端部的滚动轴承1O邻接的外圈间隔件4和内圈间隔件5之间的环状空间14B通过形成于上述外圈间隔件4的内周面上的凹部13a与形成于上述内圈间隔件5的外周面上的上述凹部13b而形成。
在像图8的例子的那样,上述环状空间14A仅仅由形成于外圈间隔件4的内周面上的凹部13A构成的场合,内圈间隔件5的形状可为没有单纯的凹凸部的形状,制造简单。但是,具有因外圈间隔件4的径向尺寸的限制,难以充分地获得环状空间14A的容积的情况。然而,在像图9、图10所示的第2实施方式那样,环状空间14B由形成于外圈间隔件4上的凹部13a和形成于内圈间隔件5上的凹部13b形成的场合,可较大地获得环状空间14B的容积,充分地进行从空气喷嘴15而喷射的压缩空气的隔热膨胀,提高冷却效果。
图11为表示采用上述各实施方式的机床的轴承装置的整体的概况的剖视图。在主轴7中,前部通过上述任一的实施方式的轴承装置J而支承,后部通过另一滚动轴承61而支承。在外壳6的外周上设置外筒冷却型的液冷装置62。主轴7的后端与外壳6的外部的电动电动机63连接。
图12为表示采用上述轴承装置的机床的主轴装置的另一例子,构成主轴电动机型。在外壳6内的前侧的轴承装置J和后侧的轴承61之间设置电动机63A。该电动机63A为内嵌电动机,该内嵌电动机通过设置于外壳6的内周上的定子64与设置于主轴7的外周上的转子65而形成。
像该图11、图12的各例子所示的那样,即使在外部电动机型和内嵌电动机型中的任一的主轴装置中,仍可有效地适用本发明的轴承装置的冷却结构。
如上面所述,在参照附图的同时,对优选的实施方式进行了说明,但是,如果是本领域的技术人员,观看本说明书会在不脱离本发明的实质的范围内进行各种的追加、变更、删除。于是,这样的方式包含在本发明的范围内。
标号的说明:
标号1、1O、1l表示滚动轴承;
标号2表示外圈;
标号3表示内圈;
标号4表示外圈间隔件;
标号5表示内圈间隔件;
标号6表示外壳;
标号7表示主轴;
标号8表示滚动体;
标号11表示外圈间隔主体;
标号12表示锷部;
标号13、13A、13a、13b表示凹部;
标号14、14A、14B表示环状空间;
标号14A1、14A2表示环状空间的部分;
标号15表示空气喷嘴;
标号30表示润滑用流体喷射机构;
标号31表示润滑用喷嘴;
标号45表示压缩空气导入线路;
标号46表示排气线路;
标号51表示阀体;
标号52表示控制机构;
标号56表示分支空气供给线路;
标号57表示空气供给装置;
标号58表示两侧排气线路;
标号59表示单侧排气线路;
标号A表示压缩空气;
标号O15表表示中心轴。

Claims (5)

1.一种轴承装置的冷却结构,其中,在于轴向按照3排以上而并列的滚动轴承的排列中的邻接的滚动轴承的外圈间和内圈间分别夹设有外圈间隔件和内圈间隔件,上述外圈和上述外圈间隔件设置于外壳的内周上,上述内圈和上述内圈间隔件嵌合于旋转轴的外周上,
在多个的上述外圈间隔件的任一个中设置:空气喷嘴,该空气喷嘴向面对的内圈间隔件喷射压缩空气;阀体,该阀体调整从这些空气喷嘴中的各空气喷嘴而喷射的压缩空气;控制机构,该控制机构控制这些阀体;多个温度计量机构,该温度计量机构计量上述3排以上的滚动轴承的温度,
上述控制机构按照下述方式对上述阀体进行控制,该方式为:采用通过上述多个温度计量机构而计量的温度的计量值,从按照已确定的规则而选择的空气喷嘴喷射压缩空气。
2.根据权利要求1所述的轴承装置的冷却结构,其中,上述控制机构按照下述方式对上述阀体进行控制,该方式为:采用通过上述多个温度计量机构而计量的温度的计量值,从与和温度最高的滚动轴承邻接的上述内圈间隔件面对的上述的空气喷嘴喷射压缩空气。
3.根据权利要求1或2所述的轴承装置的冷却结构,其中,在任一的上述外圈间隔件和与其相对应的上述内圈间隔件之间包括两侧排气通路,该两侧排气通路将从上述空气喷嘴而喷射的压缩空气朝向与上述外圈间隔件邻接的两侧的滚动轴承而排出,在另一任一的上述外圈间隔件和与其相对应的上述内圈间隔件之间具有单侧排气通路,该单侧排气通路将从上述空气喷嘴而喷射的压缩空气朝向与上述外圈间隔件邻接的一侧的滚动轴承而排出。
4.根据权利要求3所述的轴承装置的冷却结构,其中,上述单侧排气通路包括上述外圈间隔件与内圈间隔件之间的间隙与环状空间,该环状空间形成于上述外圈间隔件和内圈间隔件之间,其径向尺寸大于上述间隙,上述空气喷嘴开口于上述环状空间,该环状空间中的相对上述空气喷嘴的中心轴的一个部分具有大于另一部分的容积。
5.根据权利要求1~4中的任何一项所述的轴承装置的冷却结构,其中,具有上述空气喷嘴的上述外圈间隔件包括润滑油用流体喷射机构,该润滑油用流体喷射机构将包括空气和润滑油的润滑用流体供向邻接的滚动轴承。
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