JP2004249439A

JP2004249439A - 工作機械主軸スピンドル

Info

Publication number: JP2004249439A
Application number: JP2003044454A
Authority: JP
Inventors: Yukimitsu Yamamoto; 幸光山本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】二重ハウジングの合わせ面に冷却油を流す螺旋溝を設けた工作機械主軸スピンドルにおいて、冷却油の停留を防いで冷却効率を高める。
【解決手段】螺旋溝６の両端に円周溝２，４を設け、一方の円周溝２に冷却油入口８を設け、他方の円周溝４に冷却油出口１０を設け、冷却油入口８を螺旋溝６の始点１２より冷却油の流れに対し前方に配置し、冷却油出口１０を螺旋溝６の終点１４より冷却油の流れに対し後方に配置する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械主軸スピンドルに関し、より詳しくは、工作機械主軸用軸受のハウジング冷却機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械主軸に用いられる軸受の温度上昇は、軸受の寿命を短くするだけでなく、ワーク（加工物）の仕上がり精度にも影響する。そのため、図５に示すように、ハウジングに冷却油を流して軸受の温度上昇を抑える手法が採られている。この手法を外筒冷却と呼んでいる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２８０２５７号公報（段落番号０００２、図１）
【特許文献２】
特開平９−３１７７７８号公報（段落番号０００３、図１３）
【特許文献３】
特開２０００−１５８２８７号公報（段落番号０００２、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図２に比較例として示すように、ハウジング冷却溝の多くは螺旋状であり、同図の場合は左端から右端へと冷却油が流れる。しかし、図５から理解できるように、ハウジングの構造上、フロント側およびリヤ側軸受間に設けられる冷却溝の幅は広くすることができない。このため、冷却油出入口の位置によって軸受に対する冷却能力が変わってくる。すなわち、冷却溝は、両端に円周溝２，４を設け、その間を螺旋溝６で連結するのが通常であり、冷却油の出入口８，１０は両端の円周溝部に設けるが、図２の場合、出入口８，１０共に円周溝２，４から螺旋溝６が分岐する点（螺旋溝の始点１２または終点１４）の近くに位置していることから、同図に斜線で示すように冷却油が停留して冷却効率が低下する場合がある。
【０００５】
その結果、図２に示す位置に冷却油出入口を設けたことで冷却油の入口側（フロント側）と出口側（リヤ側）の軸受温度上昇が異なる場合がある（図４参照）。その原因は、冷却油が出口１０側では円周溝４を循環するのに対して入口８側では冷却油が停留するためであると考えられる。つまり、入口８側は出口１０側に比べて冷却油が循環しないため冷却効果が劣り、軸受温度が高くなったと考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、冷却効率のよい冷却油出入口の位置を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の工作機械主軸スピンドルは、二重ハウジングの合わせ面に冷却油を流す螺旋溝を設けた工作機械主軸スピンドルにおいて、螺旋溝６の両端に円周溝２，４を設け、一方の円周溝２に冷却油入口８を設け、他方の円周溝４に冷却油出口１０を設け、冷却油入口８を螺旋溝６の始点１２より冷却油の流れに対し前方に配置し、冷却油出口１０を螺旋溝６の終点１４より冷却油の流れに対し後方に配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
より詳しく述べると、図１において軸方向における冷却油出入口８，１０の位置に関しては、冷却油出入口８，１０を円周溝２，４内に配置する。冷却油の流れ方向で見た冷却油出入口８，１０の位置あるいは位相に関しては、円周溝２から螺旋溝６が分岐する点（螺旋溝の始点１２）を過ぎた位置に冷却油入口８を配置する。また、円周溝４から螺旋溝６が分岐する点（螺旋溝６の終点１４）の手前に冷却油出口１０を配置する。
【０００９】
冷却油が停留するか、円周溝を循環するかは、螺旋溝の始点（または終点）と冷却油出入口との位置関係が大きく影響する。図２に示した従来の技術のように螺旋溝の始点（終点）付近に冷却油出入口がある場合、冷却油入口８から出てきた冷却油は円周溝２を循環することなく螺旋溝６を通って冷却油出口１０に向かう。冷却油は抵抗の小さい方に流れるからである。同様に、冷却油出口１０側も、冷却油が円周溝４を通らずに出て行き、円周溝１０に冷却油が停留する。
【００１０】
軸受温度の高かったフロント側の冷却油入口８の位置を、図１のように螺旋溝６の始点１２より冷却油の流れに対しやや前方に変更することによって、入口側（給油温度）と出口側（排油温度）の軸受温度差が小さくなった（表１参照）。
このように、同一冷却溝であっても冷却油出入口８，１０の位置により冷却効果が異なることが判明した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１に示すように、外筒冷却溝は、両端に位置する円周溝２，４と、その間を連結する螺旋溝６とからなる。冷却油の出入口８，１０は両端の円周溝２，４部に設ける。冷却油入口８は螺旋溝６の始点１２（円周溝２から螺旋溝６が分岐する点）より冷却油の流れに対しやや前方に設ける。他方、冷却油出口１０は螺旋溝６の終点１４（円周溝４から螺旋溝６が分岐する点）より冷却油の流れに対しやや後方に設ける。図２の従来の技術の場合、冷却油入口８と冷却油出口１０が同位相にあるが、この実施の形態では、冷却油の流れ方向で見て、従来の技術（図２）に対して、冷却油入口８は９０度進んだ位置にあり、冷却油出口１０は１８０度遅れた位置にある。このような構成を採用することにより、図２を参照して上に述べたような冷却油の停留がなくなり、冷却効率が向上する。
【００１３】
図１に示した実施の形態と図２に示した冷却油の出口１０のみを移動した形態の両者につき比較試験を行った。その結果を図３、図４に示す。使用した試験機は急加減速試験機（ＴＳ−５２３）である。試験軸受はＨＳＢ０１４（内径７０×外径１１０×幅２０）で、試験条件は次のとおりである。
【００１４】
回転速度：４０００〜１９０００ｒｐｍ
潤滑：エアオイル潤滑ＶＧ３２（ＤＴＥオイルライト）
給油量：０．０３ｍｌ／３ｍｉｎ（エア量４０Ｎｌ／ｍｉｎ）
初期予圧：３００Ｎ（定位置予圧）
外筒冷却温度：２４〜２８℃（油量：約１０ｌ／ｍｉｎ）
表１に、フロント側とリヤ側の軸受温度差（℃）を示す。なお、リヤ側軸受は図３、図４共ほぼ同一温度であった。
【００１５】
【表１】

図３および図４から分かるように、１９０００ｒｐｍのときの軸受温度が図１の実施の形態のものは約３７℃であったのに対し、図２の形態のものは約４１℃であり、図１の実施の形態の方が冷却効果が向上している。また、表１に示すように、図２の形態のものに比べて図１の実施の形態のものではフロント側とリヤ側の軸受温度差が小さくなっており、冷却溝は同じであっても冷却油出入口の位置によって冷却効果が異なることが分かる。
【００１６】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、冷却油入口は螺旋溝始点より冷却油の流れに対しやや前方に設け、冷却油出口は螺旋溝始点より冷却油の流れに対しやや後方に設けることにより、冷却油の停留がなくなり、冷却効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す冷却溝の展開図である。
【図２】比較例を示す冷却溝の展開図である。
【図３】図１の冷却溝の給排油温度ならびに軸受温度を示すグラフである。
【図４】図２の冷却溝の給排油温度ならびに軸受温度を示すグラフである。
【図５】外筒冷却を説明するための工作機械主軸スピンドルの縦断面図である。
【符号の説明】
２円周溝
４円周溝
６螺旋溝
８冷却油入口
１０冷却油出口
１２螺旋溝の始点
１４螺旋溝の終点

Claims

二重ハウジングの合わせ面に冷却油を流す螺旋溝を設けた工作機械主軸スピンドルにおいて、螺旋溝の両端に円周溝を設け、一方の円周溝に冷却油入口を設け、他方の円周溝に冷却油出口を設け、冷却油入口を螺旋溝の始点より冷却油の流れに対し前方に配置し、冷却油出口を螺旋溝の終点より冷却油の流れに対し後方に配置したことを特徴とする工作機械主軸スピンドル。