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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wälzlagervorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Für verschiedene Werkzeugmaschinen hat sich kürzlich ein Bedarf ergeben, die Drehzahl einer Hauptspindel zu erhöhen, um den Maschinenwirkungsgrad und die Produktivität zu verbessern. Wenn die Hauptspindel mit hoher Drehzahl rotiert, wird in einem Lager, das die Hauptspindel lagert, eine erhöhte Wärmemenge erzeugt. Daher benötigt ein solches Lager Mittel zum Unterdrücken eines Temperaturanstiegs in der Hauptspindel.
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Als Mittel zum Unterdrücken eines Temperaturanstiegs in dem Lager ist ein Verfahren zum Kühlen des Lagers während des Betriebs verfügbar. Für dieses Verfahren ist beispielsweise eine in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2014-62616 (
JP 2014-62616 A ) beschriebene Kühlstruktur verfügbar. Diese Kühlstruktur versorgt das Lager zusätzlich zu Öl-Luft mit Druckluft, wodurch ein Temperaturanstieg des Lagers unterdrück wird.
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In der Kühlstruktur für eine Lagervorrichtung, wie in der
JP 2014-62616 A beschrieben, ist eine erste Düse, durch welche die Öl-Luft eingespeist wird, in einem Außenring-Abstandhalter vorgesehen. Eine Einheit, die der Öl-Luft ermöglicht, erzeugt zu werden, ist außerhalb des Lagers vorgesehen. Ein Kanal, der diesen Mechanismus mit der ersten Düse verbindet, ist in einem Gehäuse für das Lager oder ähnlichem vorgesehen.
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In der in der
JP 2014-62616 A beschriebenen Kühlstruktur ist ferner eine zweite Düse, durch welche die Druckluft eingespeist wird, in dem Außenring-Abstandhalter vorgesehen. Eine Einheit zur Erzeugung der Druckluft ist außerhalb des Lagers vorgesehen. Ein Kanal, der diesen Mechanismus mit der zweiten Düse verbindet, ist in dem Gehäuse für das Lager oder ähnlichem vorgesehen.
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Wie vorstehend beschrieben ist der in der
JP 2014-62616 A beschriebene Stand der Technik, neben der Konfiguration zur Schmierung mit der Öl-Luft, die benötigt wird, um das Lager zu schmieren, mit der Konfiguration zur Einspeisung der Druckluft zum Inneren des Lagers, außerhalb des Lagers versehen, um eine Kühlwirkung für das Lager zu verbessern. Somit hat die konventionelle Lagervorrichtung im Allgemeinen einen komplizierten Aufbau. Die Notwendigkeit zur Kühlung des Lagers ist nicht auf die Werkzeugmaschine, wie vorstehend beschrieben, beschränkt, sondern besteht auch in anderen Arten von Anlagen, in denen eine Welle mit hoher Drehzahl rotiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wälzlagervorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, ohne eine externe Zufuhr an Druckluft, eine Kühlwirkung zu verbessern, um einen Temperaturanstieg eines Lagers zu unterdrücken.
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Eine Wälzlagervorrichtung in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Lagerabschnitt mit einem feststehenden Ring, einem drehenden Ring, der konzentrisch zu dem feststehendem Ring angeordnet ist, eine Mehrzahl Wälzkörper, die zwischen dem feststehenden Ring und dem drehenden Ring eingeschoben sind, und einem Käfig, der die Wälzkörper hält, und einen Hilfsabschnitt, der in einer Axialrichtung benachbart/angrenzend an den Lagerabschnitt vorgesehen ist. Der Hilfsabschnitt hat einen Hilfskörperabschnitt, der in der Axialrichtung angrenzend an den feststehenden Ring vorgesehen ist und einen Erstreckungsabschnitt, der sich in der Axialrichtung von dem Hilfskörperabschnitt aus erstreckt und zwischen dem Käfig und dem drehenden Ring eingeschoben/angeordnet ist. In dem Erstreckungsabschnitt ist ein Kanal ausgebildet, der den Erstreckungsabschnitt bezogen auf eine Radialrichtung in einer schrägen/geneigten Richtung durchdringt und in einer Oberfläche des Erstreckungsabschnitts, welche dem Käfig zugewandt ist, und in einer Oberfläche des Erstreckungsabschnitts, die dem drehenden Ring zugewandt ist, offen ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorhergehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug zu dem beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Ziffern dazu verwendet werden gleiche Elemente darzustellen und wobei:
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1 eine Schnittansicht zeigt, welche eine Ausführungsform einer Wälzlagervorrichtung abbildet;
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2 eine Schnittansicht entlang einer Richtung eines Pfeils A in 1 zeigt;
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3 eine vergrößerte Ansicht von 2 zeigt, um einen Kanal abzubilden;
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4 eine Schnittansicht zeigt, welche einen Abschnitt der Wälzlagervorrichtung abbildet, der sich auf der dem in 1 abgebildeten Abschnitt gegenüberliegenden Seite einer Mittellinie der Wälzlagervorrichtung ist, befindet;
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5 eine Schnittansicht entlang einer Richtung eines Pfeils B in 4 zeigt;
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6 eine schematische Darstellung zeigt, welche einen Erstreckungsabschnitt darstellt, wie von außen in einer Radialrichtung gesehen;
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7 eine schematische Darstellung zeigt, welche eine Variation des in 6 gezeigten Erstreckungsabschnitts darstellt; und
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8 eine schematische Darstellung zeigt, welche eine andere Ausführungsform des in dem Erstreckungsabschnitt ausgebildeten Kanals abbildet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform einer Wälzlagervorrichtung 1 abbildet. Die Wälzlagervorrichtung 1 beinhaltet einen Lagerabschnitt 20 und einen Hilfsabschnitt 40. Der Lagerabschnitt 20 lagert im Wesentlichen eine Welle 7. Der Hilfsabschnitt 40 übt bezüglich des Lagerabschnitts 20 eine Funktion aus. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wälzlagervorrichtung 1 in einem Lagergehäuse 8 aufgenommen, um eine Hauptspindel (Welle 7) einer Werkzeugmaschine so zu lagern, dass die Hauptspindel drehbar ist.
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Der Lagerabschnitt 20 hat einen Innenring 21, einen Außenring 22, eine Mehrzahl Kugeln (Wälzkörper) 23 und einen Käfig 24, der die Kugeln 23 hält. Der Innenring 21 ist ein zylindrisches Teil, welches von außen auf die Welle 7 angepasst/montiert wird und eine Laufbahn-Rille (nachfolgend bezeichnet als eine Innenring-Laufbahn-Rille 25) aufweist, die an einem äußeren Umfang des Innenrings 21 als eine Laufbahn-Oberfläche ausgebildet ist. Der Außenring 22 ist ein zylindrisches Teil, welches an einer inneren Umfangsoberfläche des Lagergehäuses 8 befestigt ist und eine Laufbahn-Rille (nachfolgend bezeichnet als eine Außenring-Laufbahn-Rille 26) aufweist, die an einem inneren Umfang des Außenrings 22 als eine Laufbahn-Oberfläche ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform dreht sich der Innenring 21, welcher ein drehender Ring (drehender Laufbahn-Ring) ist, mit der Welle 7 bezüglich des Außenrings 22, welcher ein feststehender Ring (feststehender Laufbahn-Ring) ist.
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Die Kugeln 23 sind zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 eingeschoben/angeordnet und rollen in der Innenring-Laufbahn-Rille 25 und der Außenring-Laufbahn-Rille 26. Somit sind der Innenring 21 und der Außenring 22 konzentrisch angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform berühren die Kugeln 23 die Laufbahn-Rillen 25 und 26 in einem bestimmten Kontaktwinkel. Der Lagerabschnitt 20 bildet ein Schrägkugellager aus.
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Der Käfig 24 besitzt ein Paar Ringabschnitte 31 und 32 und Säulenabschnitte 33, die die Ringabschnitte 31 und 32 miteinander verbinden. Eine Tasche 27 ist als ein Bereich definiert, der durch die Ringabschnitte 31 und 32 und dem Paar Säulenabschnitte 33 und 33, welche in einer Umfangsrichtung zueinander angrenzend sind, umschlossen ist. Der Käfig 24 ist ein ringförmiges Teil und weist eine Mehrzahl Taschen auf, welche entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Eine Kugel 23 ist in jeweils eine der Taschen 27 aufgenommen. Folglich kann der Käfig 24 die Kugeln 23, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, halten. Jeder der Ringabschnitte 31 und 32 ist zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 in der Axialrichtung angrenzend zu den Kugeln 23 vorgesehen. Eine radial äußere Oberfläche 31a des ersten Ringabschnitts 31 kann mit einer inneren Umfangsoberfläche 22a des Außenrings 22 in Gleitkontakt kommen. Der Käfig 24 ist in der Radialrichtung durch den Außenring 22 positioniert (Außenringführung).
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Der Hilfsabschnitt 40 hat im Allgemeinen eine Ringform und ist in der Axialrichtung angrenzend an den Lagerabschnitt 20 vorgesehen. Der Hilfsabschnitt 40 hat einen Hilfskörperabschnitt 41 und einen Erstreckungsabschnitt 42. Der Hilfskörperabschnitt 41 hat eine Ringform. Der Erstreckungsabschnitt 42 erstreckt sich in Axialrichtung von dem Hilfskörperabschnitt 41.
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Der Hilfskörperabschnitt 41 ist in der Axialrichtung angrenzend an den Außenring 22 vorgesehen, welcher ein feststehender Ring ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Hilfskörperabschnitt 41 getrennt von dem Außenring 22 und fungiert auch als ein Außenring-Abstandhalter. Somit ist der Hilfskörperabschnitt 41 ein ringförmiges Teil (ringförmiges Gehäuse), welches aus Metall ausgebildet ist, um steif zu sein, und weist innenliegend einen Raum S auf. In dem Raum S sind ein Tank 62 und eine Pumpe 61 für ein Schmiermittel (Öl) (siehe 4), wie nachfolgend beschrieben, vorgesehen. Ein Teil des Hilfskörperabschnitts 41, welcher einer Axiallast und einer Vorlast ausgesetzt ist, kann ausschließlich aus Metall ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann ein Teil des Hilfskörperabschnitts 41, der nicht der Axiallast oder der Vorlast ausgesetzt ist, aus Harz oder ähnlichem, statt aus Metall ausgebildet sein. In diesem Fall kann insbesondere der Erstreckungsabschnitt 42 aus Harz ausgebildet sein.
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Der Erstreckungsabschnitt 42 erstreckt sich von einem Teil des Hilfskörperabschnitts 42 (eine Seitenfläche eines radial inneren Abschnitts) bis in die nähere Umgebung der Kugeln 23. Der Erstreckungsabschnitt 42 ist zwischen dem ersten Ringabschnitt 31 des Käfigs 24 und dem Innenring 21 eingeschoben. Der Erstreckungsabschnitt 42 erstreckt sich in Richtung der Kugeln 23. Eine Spitze 42a des Erstreckungsabschnitts 42 hat eine Form (sphärische Form) entsprechend einer äußeren Umfangsform (sphärische Form) einer jeden Kugel 23. Ein Spalt ist zwischen der Spitze 42a und der Kugel 23 ausgebildet.
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2 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Richtung eines Pfeils A in 1. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Erstreckungsabschnitt 42 eine Ringform aufweisend vorgesehen. Eine äußere Umfangsoberfläche (radial äußere Oberfläche) 46 des Erstreckungsabschnitts 42 ist in der Radialrichtung einer inneren Umfangsoberfläche 36 des ersten Ringabschnitts 31 des Käfigs 24 zugewandt. Eine innere Umfangsoberfläche (radial innere Oberfläche) 47 des Erstreckungsabschnitts 42 ist in der Radialrichtung einer äußeren Umfangsoberfläche 37 des Innenrings 21 zugewandt. In dem Erstreckungsabschnitt 42 ist ein Kanal 50 ausgebildet. In einem Schnitt (Querschnitt) orthogonal zu einer Mittellinie der Wälzlagervorrichtung 1 (Hilfskörperabschnitt 41) durchdringt der Kanal 50 den Erstreckungsabschnitt 42 in einer hinsichtlich der Radialrichtung schrägen/geneigten Richtung. Folglich ist der Kanal 50 in der äußeren Umfangsoberfläche 46 dem ersten Ringabschnitt 31 des Käfigs 24 zugewandt und in der inneren Umfangsoberfläche 47 dem Innenring 21 zugewandt, offen. In 2 ist die Öffnung des Kanals 50, die näher zum Käfig 24 liegt, eine erste Öffnung 51 und die Öffnung des Kanals 50, die näher zu dem Innenring 21 liegt, ist eine zweite Öffnung 52.
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Der Kanal 50 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine innere geneigte/schräge Oberfläche 53, die hinsichtlich der Radialrichtung in einer Drehrichtung (in 2 die Richtung eines Pfeils R1) von der Seite des Käfigs 24 in Richtung der Seite des Innenrings 21 geneigt ist. Die Drehrichtung (die Richtung des Pfeils R1) ist die Drehrichtung des Innenrings 21. Der Innenring 21 dreht bezüglich des Außenrings 22 so, dass die Kugeln 23 und der Käfig 24 auch in die gleiche Richtung drehen. Somit ist die Drehrichtung (die Richtung des Pfeils R1) auch die Drehrichtung des Käfigs 24. Der Kanal 50 hat eine äußere geneigte/schräge Oberfläche 54, die der inneren geneigten Oberfläche 53 zugewandt ist, die in der Radialrichtung gesehen auf der inneren Seite/Innenseite positioniert ist.
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht von 2 zur Darstellung des Kanals 50. Der Kanal 50 hat einen Abschnitt mit einer Kanalweite, die von dem Käfig 24 in Richtung zum Innenrings 21 hin abnimmt. Die Kanalweite ist ein Weiten-Abmaß des Kanals 50 in dem Schnitt (Querschnitt) orthogonal zur Mittellinie der Wälzlagervorrichtung 1 (Hilfskörperabschnitt 41). Die Kanalweite ist ein Abstand zwischen der inneren geneigten Oberfläche 53 und der äußeren geneigten Oberfläche 54 (eine Abstandsabmessung entlang eines virtuellen Kreises, der konzentrisch zu dem Hilfskörperabschnitt 41 ist und der den gleichen Durchmesser aufweist wie der Hilfskörperabschnitt 41). In der vorliegenden Ausführungsform nimmt die Kanalweite über die gesamte Länge des Kanals 50 in Richtung zum Innenring 21 hin ab und die zweite Öffnung 52 ist schmaler als die erste Öffnung 51. Mit anderen Worten nimmt der Abstand zwischen der inneren geneigten Oberfläche 53 und der äußeren geneigten Oberfläche 54 in dem Querschnitt von dem Käfig 24 in Richtung zum Innenring 21 hin ab.
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Der Kanal 50 ist vorzugsweise in zumindest einem Bereich des Erstreckungsabschnitts 42 ausgebildet, kann jedoch in einer Mehrzahl Bereiche ausgebildet sein. Die Anzahl der Kanäle 50 kann entsprechend der Größe des Lagerabschnitts 20 oder ähnlichem verändert werden.
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In der Wälzlagervorrichtung 1, wie vorstehend ausgelegt, dreht der Käfig 24, wenn der Innenring 21, wie vorstehend beschrieben dreht, auch in die gleiche Richtung. Das Drehen des Käfigs 24 verursacht, dass Luft, welche in einem ringförmigen Raum K1 (siehe 3) zwischen dem ersten Ringabschnitt 31 und dem Erstreckungsabschnitt 42 vorhanden ist, durch den ersten Ringabschnitt 31 aufgrund der Luftviskosität mitgenommen/mitgerissen wird, um entlang der Umfangsrichtung zu strömen. Dann kann ein Teil der Luft, welcher entlang der Umfangsrichtung strömt, entlang des Kanals 50 strömen, der in dem Erstreckungsabschnitt 42 ausgebildet ist (Pfeil X in 3). Dann wird die Luft, welche durch den Kanal 50 ausgeströmt ist, gegen die äußere Umfangsoberfläche 37 des Innenrings 21 geblasen. Mit anderen Worten kann ein Teil der durch den ersten Ringabschnitt 31 des Käfigs 24 mitgenommenen Luft in den Kanal 50 durch die erste Öffnung 51 eintreten und den Kanal 50 durch die zweite Öffnung 52 verlassen. Ein Teil der Luft, welche durch die zweite Öffnung 52 ausgetreten ist, hat eine radial nach innen gerichtete Geschwindigkeitskomponente und wird somit gegen die äußere Umfangsoberfläche 37 des Innenrings 21 geblasen.
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Insbesondere hat der Kanal 50 in der vorliegenden Ausführungsform eine Kanalweite, welche von der ersten Öffnung 51 in Richtung zur zweiten Öffnung 52 hin abnimmt. Somit hat ein Teil der Luft beim Passieren durch den Kanal 50 einen erhöhten Druck und kann heftig gegen den Innenring 21 geblasen werden.
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Der Innenring ist ebenfalls drehend und somit wird die Luft, die durch den Kanal 50 ausströmt, in einen ringförmigen Raum K2 zwischen dem Innenring 21 und dem Erstreckungsabschnitt 42 durch den drehenden Innenring 21 hineingezogen. Demzufolge kann der Luftfluss durch den Kanal 50 aktiviert/angeregt werden.
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In der Wälzlagervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform kann Luft durch den Kanal 50 gegen den Innenring 21 geblasen werden, indem die Rotationsenergie des Käfigs 24 und des Innenrings 21, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird. Somit kann eine Kühlwirkung durch die durch den Kanal 50 strömende Luft verbessert werden, ohne die Notwendigkeit externe Luft zuzuführen. Folglich ist es möglich einen Temperaturanstieg des Lagerabschnitts 20 (insbesondere des Innenrings 21) zu unterdrücken.
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Der Kanal 50 wird ferner mit Bezug zu 3 beschrieben. Die innere geneigte Oberfläche 53 und die äußere geneigte Oberfläche 54, welche den Kanal 50 ausbilden, haben jeweils eine sanft gekrümmte Form, um den Widerstand gegen den Luftstrom zu reduzieren. In einem in 3 dargestellten Querschnitt ist die innere geneigte Oberfläche 53 als eine konvex gekrümmte Oberfläche ausgebildet. Die äußere geneigte Oberfläche 54 ist als eine ausgehöhlt/konkav gekrümmte Oberfläche ausgebildet. Diese gekrümmten Oberflächen sind spiralförmig/gewunden. Dies erleichtert die Luftströmung durch den Kanal 50.
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In dem Kanal 50 sind ein vorderer Abschnitt 51a der ersten Öffnung 51 in der Drehrichtung, welcher ein Lufteinlass ist, und ein hinterer Abschnitt 52a der zweiten Öffnung 52 in der Drehrichtung, welcher ein Luftauslass ist, abgeschrägt/abgefast (gerundet), um keine scharfen Kanten auszubilden. Dies unterdrückt Störungen des Luftstroms.
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6 zeigt eine schematische Darstellung, welche den Erstreckungsabschnitt 42 in der Radialrichtung von außen gesehen abbildet. In dem Erstreckungsabschnitt 42 der vorliegenden Ausführungsform ist der Kanal 50 nicht nur in der Radialrichtung an den Innen- und Außenseiten des Erstreckungsabschnitts 42 (Öffnungen 51 und 52), sondern auch in der Axialrichtung zum Inneren des Lagers hin offen (nach rechts in 6).
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7 zeigt eine schematische Darstellung, welche eine Variation des in 6 dargestellten Erstreckungsabschnitts 42 abbildet. In dem in 7 dargestellten Erstreckungsabschnitt 42 ist der Kanal 50 auf den Innen- und Außenseiten des Erstreckungsabschnitts 42 (Öffnungen 51 und 52) offen, aber, anders als der Erstreckungsabschnitt 42 in 6, in der Axialrichtung geschlossen. Mit anderen Worten hat der Erstreckungsabschnitt 42 einen Seitenwandabschnitt 69, der zwischen dem Kanal 50 und dem Lagerinneren (Kugeln 23) angeordnet ist, um den Kanal 50 in der Axialrichtung zu schließen. Der Seitenwandabschnitt 69 ermöglicht der durch die drehenden Kugeln 23 mitgenommenen Luft, daran gehindert zu werden, die durch den Kanal 50 strömende Luft zu beeinflussen. Mit anderen Worten drehen sich die Kugeln 23, wenn der Innenring 21 mit hoher Geschwindigkeit dreht, durch die durch die drehenden Kugeln 23 mitgenommene Luft auch um den Innenring 21. Wenn die Spitze 42a (siehe 1) des Erstreckungsabschnitts 42 nahe an den Kugeln 23 ist, kann die durch die Kugeln 23 mitgenommene Luft die durch den Kanal 50 strömende Luft stören. Jedoch kann der in 7 dargestellte Seitenwandabschnitt 69 das Auftreten einer solchen Störung verhindern und vereinfacht eine reibungslose/sanfte Strömung der Luft durch den Kanal 50 in Richtung des Innenrings 21. Die Ausführungsform in 6 ist bezüglich der Ausbildung des Kanals 50 einfacher als die Ausführungsform in 7.
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4 zeigt eine Schnittansicht eines Abschnitts, welcher von dem in 1 dargestellten Abschnitt verschieden ist. Wie vorstehend beschrieben hat der Hilfsabschnitt 40 einen Hilfskörperabschnitt 41, welcher wie ein Ring geformt ist. Der Hilfskörperabschnitt 41 ist in der Axialrichtung angrenzend an den Außenring 22 vorgesehen. Der Hilfskörperabschnitt 41 hat eine Pumpe 61, die ein Schmiermittel (Öl) in Richtung des Lagerinneren hin abgibt, in dem sich die Kugeln 23 befinden.
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Die Pumpe 61 in der vorliegenden Ausführungsform hat einen Behälterabschnitt 63 und einen Aktuator (Piezoelement) 65. Der Behälterabschnitt 63 ist ein Bereich, in dem das Schmiermittel gespeichert ist. Der Aktuator 65 drückt das Schmiermittel in dem Behälterabschnitt 63 durch einen Auslaufstutzen 64 nach draußen. Das Schmiermittel wird dem Behälterabschnitt 63 von dem Tank 62 (siehe 1) zugeführt. Ein Betrieb/Vorgang, der durch die Pumpe 61 durchgeführt wird, um das Schmiermittel abzugeben, wird durch eine Steuerungseinheit gesteuert, welche in den Zeichnungen nicht abgebildet ist. Die Pumpe 61 gibt das Schmiermittel in Richtung der Kugeln 23 in Form von Öltröpfchen ab. Die Öltröpfchen, welche durch den Auslaufstutzen 64 abgegeben werden, haben eine vorbestimmte Fließgeschwindigkeit und können durch den Auslaufstutzen 64 austreten und auf den Kugeln 23 auftreffen. Pro Schuss wird eine sehr geringe Schmiermittelmenge im Pikoliter- oder Nanoliterbereich von der Pumpe 61 abgegeben.
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Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, kann der Hilfskörperabschnitt 41 eine Energieversorgung für die Pumpe 61 (einen Generator, eine Batterie oder ähnliches), verschiedene Sensoren (Sensoren zur Erfassung der Temperatur, Vibrationen, des Zustands des Ölfilms und dergleichen) und eine Steuerungseinheit beinhalten, die die Pumpe 61 anhand von Ausgaben der Sensoren steuert. Diese Komponenten und der Tank 62 können außerhalb der Wälzlagervorrichtung 1 vorgesehen sein.
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5 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Richtung eines Pfeils B in 4. In 4 und 5 hat der Erstreckungsabschnitt 42 einen ersten Wandabschnitt (äußerer Umfangswandabschnitt) 66, welcher näher zum ersten Ringabschnitt 31 des Käfigs 24 platziert ist. Der Erstreckungsabschnitt 42 hat einen zweiten Wandabschnitt (innerer Umfangswandabschnitt) 67, welcher näher zum Innenring 21 platziert ist. Zwischen den Wandabschnitten 66 und 67 ist ein Hohlabschnitt 68 ausgebildet. Der Hohlabschnitt 68 ist in einem Abschnitt des Erstreckungsabschnitts 42 ausgebildet, in dem der Kanal 50 nicht ausgebildet ist (siehe 5). In dem Hohlabschnitt 68 ist der Auslaufstutzen 64 der Pumpe zu den Kugeln 23 hin offen. Die Öltröpfchen (Schmiermittel), welche durch den Auslaufstutzen 64 abgegeben werden, bewegen sich durch den Hohlabschnitt 68 in Richtung zum Lagerinneren hin, wo sich die Kugeln 23 befinden und können die Kugeln 23 erreichen.
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Die Bedeutung der Wandabschnitte 66 und 67 (Hohlabschnitt 68), welche in dem Erstreckungsabschnitt 42 vorgesehen sind, wird beschrieben. Wenn der Innenring 21 in der Wälzlagervorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform mit hoher Geschwindigkeit dreht, tritt eine Strömung in der Drehrichtung in der in dem ringförmigen Raum zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22 vorhandenen Luft auf. Selbst wenn die Öltröpfchen (Schmiermittel) in Richtung des Lagerinneren von der Pumpe 61 abgegeben werden, welche angrenzend an dem Lagerabschnitt 20 mit dem Innenring 21 und dem Außenring 22 vorgesehen ist, können diese daher in dem Luftstrom gefangen werden und daran scheitern, die Kugeln 23 effizient zu erreichen. In der vorliegenden Ausführungsform jedoch passieren die von der Pumpe 61 abgegebenen Öltröpfchen den Hohlabschnitt 68 des Erstreckungsabschnitts 42 wie vorstehend beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt fungieren die Wandabschnitte 66 und 67 als eine Abschirmung. Demzufolge werden die Öltröpfchen dem Lagerinneren zuverlässig zugeführt, wo sich die Kugeln 23 befinden, und können die Kugeln 23 erreichen. Somit kann der Lagerabschnitt 20 eine Schmierleistung erzielen. Die Wandabschnitte 66 und 67 (Hohlabschnitt 68) ermöglichen dem Schmiermittel den Kugeln 23 zugeführt zu werden, selbst ohne zu verursachen, dass die Pumpe 61 die Öltröpfchen nahe der Kugeln 23 abgibt. Das Abgeben einer sehr geringen Schmiermittelmenge (Öltröpfchen) nahe der Kugeln 23 erfordert eine lang gestreckte Düse, welche sich von der Pumpe 61 erstreckt. Jedoch ist eine solche Düse für die vorliegende Ausführungsform nicht notwendig.
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8 zeigt eine schematische Darstellung, welche eine andere Ausführungsform des Kanals 50 darstellt, der in dem Erstreckungsabschnitt 42 ausgebildet ist. In der in 3 dargestellten Ausführungsform hat der Kanal 50 die innere geneigte Oberfläche 53, welche in der Drehrichtung (in 3 die Richtung des Pfeils R1) mit Bezug zu der Radialrichtung von der radial äußeren Seite (Seite des Käfigs 24) in Richtung zur radial inneren Seite (Seite des Innenrings 21) hin geneigt ist. In der in 8 dargestellten Ausführungsform ist die Neigungsrichtung des Kanals 50 entgegensetzt zu der in der Ausführungsform in 3. Der restliche Teil der Konfiguration ist der gleiche und die Beschreibung der gleichen Punkte ist ausgelassen.
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Wie in 8 dargestellt, ist der Kanal 50 in dem Erstreckungsabschnitt 42 ausgebildet. In einem Schnitt (Querschnitt) orthogonal zur Mittellinie der Wälzlagervorrichtung 1 (Hilfskörperabschnitt 41) durchdringt der Kanal 50 den Erstreckungsabschnitt 42 in einer mit Bezug zur Radialrichtung geneigten Richtung. Folglich ist der Kanal 50 in der äußeren Umfangsoberfläche 46 dem ersten Ringabschnitt 31 des Käfigs 24 zugewandt und in der inneren Umfangsoberfläche 47 dem Innenring 21 zugewandt, offen. In 8 ist die Öffnung des Kanals 50, die dem Käfig 24 näher ist, die erste Öffnung 51 und die Öffnung des Kanals 50, die dem Innenring 21 näher ist, ist die zweite Öffnung 52.
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Der in 8 dargestellte Kanal 50 hat eine äußere geneigte Oberfläche 54, die in der Drehrichtung (in 8 in der Richtung des Pfeils R1) mit Bezug zur Radialrichtung von der Seite des Innenrings 21 in Richtung der Seite des Käfigs 24 hin geneigt ist. Die Drehrichtung (die Richtung des Pfeils R1) ist die Drehrichtung des Innenrings 21. Der Innenring 21 dreht mit Bezug zu dem Außenring 22, sodass die Kugeln 23 und der Käfig 24 auch in die gleiche Richtung drehen. Somit ist die Drehrichtung (die Richtung des Pfeils R1) auch die Drehrichtung des Käfigs 24. Der Kanal 50 hat die innere geneigte Oberfläche 53, welche der äußeren geneigten Oberfläche 54 zugewandt ist, die in der Radialrichtung auf der Außenseite positioniert ist.
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Mit dem Kanal 50 verursacht die Rotation des Innenrings 21, dass Luft, welche in einem ringförmigen Raum K2 zwischen dem Innenring 21 und dem Erstreckungsabschnitt 42 vorhanden ist, durch den Innenring 21 aufgrund der Luftviskosität mitgenommen wird, um entlang der Umfangsrichtung zu strömen. Dann kann ein Teil der Luft, die entlang der Umfangsrichtung strömt, entlang des in dem Erstreckungsabschnitt 42 ausgebildeten Kanals 50 strömen (Pfeil Y in 8). Dann wird die Luft, welche durch den Kanal 50 ausgeströmt ist, gegen die innere Umfangsoberfläche 36 des ersten Ringabschnitts 31 des Käfigs 24 und ferner gegen die Kugeln 23, die durch den Käfig 24 gehalten sind, geblasen. Mit anderen Worten tritt ein Teil der durch den Innenring 21 mitgenommenen Luft durch die zweite Öffnung 52 in den Kanal 50 ein und verlässt den Kanal 50 durch die erste Öffnung 51. Ein Teil der Luft, welche durch die erste Öffnung 51 ausgetreten ist, besitzt eine radial nach außen gerichtete Geschwindigkeitskomponente und wird somit gegen die innere Umfangsoberfläche 36 des ersten Ringabschnitts 31 des Käfigs 24 geblasen.
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Insbesondere in dem in 8 dargestellten Fall hat der Kanal 50 einen Abschnitt mit einer Kanalweite in dem Querschnitt, welcher von dem Innenring 21 in Richtung des ersten Ringabschnitts 31 des Käfigs 24 abnimmt. In dieser Konfiguration, bei Passieren des Kanals 50 hat die Luft einen erhöhten Druck und kann heftig gegen den Käfig (Wälzkörper) geblasen werden.
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Der Käfig 24 ist auch drehend und somit wird die Luft, welche durch den Kanal 50 ausströmt, durch den drehenden Käfig 24 in den ringförmigen Raum K1 zwischen dem Käfig 24 und dem Erstreckungsabschnitt 42 hineingezogen. Demzufolge kann die Strömung der Luft durch den Kanal 50 angeregt werden.
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Wie vorstehend beschrieben kann in der in 8 dargestellten Wälzlagervorrichtung 1 die Luft durch den Kanal 50 gegen den Käfig 24 (Kugeln 23) geblasen werden, indem die Rotationsenergie des Innenrings 21 und des Käfigs 24 genutzt wird. Somit kann die Kühlwirkung durch die durch den Kanal 50 strömende Luft verbessert werden, ohne die Notwendigkeit, externe Druckluft zuzuführen. Folglich ist es möglich, einen Temperaturanstieg des Lagerabschnitts 20 (insbesondere des Käfigs 24 oder der Kugeln 23) zu unterdrücken.
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Die Wälzlagervorrichtung 1 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eliminiert den Bedarf einer Einheit zur Erzeugung von Druckluft, wie in dem Stand der Technik verwendet, um einen Temperaturanstieg in dem Lagerabschnitt 20 zu verhindern. Dies vereinfacht die Konfiguration. Darüber hinaus ist die Funktion, um Luft durch den Kanal 50 in dem Erstreckungsabschnitt 42 zu blasen, durch Erhöhen der Dreh- bzw. Rotationsgeschwindigkeiten der Welle 7 und des Innenrings 21 verbessert. Somit ist die Wälzlagervorrichtung 1 für Anlagen, die mit hohen Geschwindigkeiten drehen, vorzuziehen. Da die Pumpe 61 (siehe 4 und 5) in die Wälzlagervorrichtung 1 integriert ist, ist die Wälzlagervorrichtung 1 frei von Wartungen für eine lange Zeitspanne. Auch ist es möglich, die Wälzlagervorrichtung 1 in einer umweltfreundlichen Weise zu verwenden, da die Schmiermittelmenge, welche durch die Wälzlagervorrichtung 1 verteilt wird, reduziert ist.
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Die Wälzlagervorrichtung 1 in der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann in einer anderen Ausführungsform innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung ausgeführt sein. In den vorstehend beschrieben Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, in dem der Lagerabschnitt ein Schrägkugellager ist. Jedoch ist die Art/Form des Lagers nicht darauf beschränkt, sondern kann ein Rillenkugellager, ein Kegelrollenlager oder ein Zylinderrollenlager sein. Die Wälzlagervorrichtung 1 kann für Anwendungen genutzt werden, welche sich von einer Hauptspindel für Werkzeugmaschinen unterscheidet.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, in dem der Innenring 21 ein drehender Ring ist. Jedoch kann der Außenring 22 ein drehender Ring sein und der Innenring 21 kann ein feststehender Ring sein. In diesem Fall kann der in dem Hilfsabschnitt 40 vorgesehene Erstreckungsabschnitt 42 zwischen dem Außenring 22 und dem ersten Ringabschnitt 31 des Käfigs 24 ausgebildet sein. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Außenring 22 getrennt von dem Hilfskörperabschnitt 41 (siehe 2). Jedoch können der Außenring 22 und der Hilfskörperabschnitt 41 integral und nicht teilbar sein und aus einem einzigen ringförmigen Teil ausgebildet sein. Darüber hinaus kann in dem Hilfsabschnitt 40 die Pumpe 61 eine lang gestreckte Düse haben, deren Spitze als ein Auslaufstutzen dient.
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Im Folgenden wird eine referentielle Erfindung, das heißt, eine weitere Ausführungsform beschrieben, bei der die Erfindung anwendbar ist. In manchen Fällen ist als Mittel zur Schmiermittelförderung zu dem Lager, um das Lager zu schmieren, eine Pumpe angrenzend an den Lagerabschnitt vorgesehen, welcher den Innenring, den Außenring und ähnliches aufweist, um das Schmiermittel in das Innere des Lagers abzugeben. Wenn der Außenring ein feststehender Ring ist und der Innenring ein drehender Ring ist, verursacht ein Hochgeschwindigkeitsdrehen des Innenrings in der Drehrichtung eine Strömung in der Luft, die in dem Raum zwischen dem Innenring und dem Außenring vorhanden ist. Selbst wenn das Schmiermittel in Richtung des Lagerinneren von der angrenzend an den Lagerabschnitt vorgesehenen Pumpe abgegeben wird, kann daher das Schmiermittel in der Luftströmung gefangen werden und daran scheitern, die Wälzkörper effizient zu erreichen. Somit wird als eine referentielle Erfindung eine Wälzlagervorrichtung beschrieben, welche es dem zwischen den feststehenden Ring und den drehenden Ring abgegebenen Schmiermittel ermöglicht, die Wälzkörper zu erreichen. Um das Verständnis der referentiellen Erfindung zu erleichtern, werden die in den 1 bis 8 verwendeten Bezugszeichen in Klammern verwendet.
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Die Wälzlagervorrichtung in der referentiellen Erfindung beinhaltet einen Lagerabschnitt (20) mit einem feststehenden Ring (22), einem drehenden Ring (21), welcher konzentrisch zu dem feststehenden Ring (22) angeordnet ist, einer Mehrzahl an Wälzkörpern (23), welche zwischen dem feststehenden Ring (22) und dem drehenden Ring (21) eingeschoben sind und einem Käfig (24), der die Wälzkörper (23) hält und einen Hilfsabschnitt (40), der in einer Axialrichtung angrenzend an den Lagerabschnitt (20) vorgesehen ist. Der Hilfsabschnitt (40) hat einen Hilfskörperabschnitt (41), der in der Axialrichtung angrenzend an den feststehenden Ring (22) vorgesehen ist, und einen Erstreckungsabschnitt (42), der sich in der Axialrichtung von dem Hilfskörperabschnitt (41) aus erstreckt und zwischen dem Käfig (24) und dem drehenden Ring (21) eingeschoben ist. Der Hilfskörperabschnitt (41) hat eine Pumpe (61), die Schmiermittel in Richtung zum Lagerinneren hin abgibt, wo sich die Wälzkörper (23) befinden. Der Erstreckungsabschnitt (42) hat Wandabschnitte (66 und 67), welche näher zum Käfig (24) bzw. zum drehenden Ring (21) angeordnet sind, um einen Hohlabschnitt (68) zwischen den Wandabschnitten (66 und 67) auszubilden. Das von der Pumpe (61) abgegebene Schmiermittel bewegt sich durch den Hohlabschnitt (68) in Richtung zum Lagerinneren hin.
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In der referentiellen Erfindung passiert das von der Pumpe (61) abgegebene Schmiermittel den Hohlabschnitt (68) des Erstreckungsabschnitts (42). Zu diesem Zeitpunkt fungieren die Wandabschnitte (66 und 67) als Abschirmung. Das Schmiermittel wird dem Lagerinneren zugeführt, wo sich die Wälzkörper (23) befinden, und kann die Wälzkörper (23) erreichen. Demzufolge kann der Lagerabschnitt (20) eine Schmierleistung erzielen. Die Konfigurationen der Abschnitte der Wälzlagervorrichtung 1, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (1 bis 8) beschrieben sind, können auf die referentielle Erfindung angewendet werden.
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In der vorliegenden Erfindung kann die Luft durch den in dem Erstreckungsabschnitt des Hilfsabschnitts ausgebildeten Kanal gegen den drehenden Ring oder den Käfig geblasen werden, indem die Rotationsenergie der Wälzlagervorrichtung verwendet wird. Folglich kann die Kühlwirkung verbessert werden, ohne die Notwendigkeit externe Druckluft zuzuführen, wie im Stand der Technik. Somit ist es möglich, einen Temperaturanstieg des Lagerabschnitts zu unterdrücken. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer Einheit zur Erzeugung von Druckluft, wie im Stand der Technik, was die Konfiguration der Wälzlagervorrichtung vereinfacht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-62616 A [0003, 0004, 0005, 0006]
