JPH0246345B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、主軸台内に冷却装置を有する工作機
械主軸の支承装置であつて、前記冷却装置におい
て主軸軸受の転がり軸受内輪に、流動する冷却媒
体が、主軸軸線に対して平行に延びる流入通路お
よび流出通路を経て供給される形式のものに関す
る。

従来の技術 主軸が高回転数で回転する工作機械において
は、転がり軸受内に軸受摩擦に基づいて熱が発生
し、この熱は主軸ならびに主軸台に伝達される。
軸受構成部分および主軸における不均一な温度分
配により、主軸軸線の方向および工具回転軸線の
角度位置において加工工具のずれが生じ、これに
よつて加工精度が損なわれる。従つて通常、転が
り軸受外輪が冷却装置を用いて強制的に冷却され
る。しかしながら転がり軸受外輪の冷却は、今日
要求される一層高い回転数範囲および高い精度要
求においては充分でない。つまり転がり軸受外輪
の冷却によつては、転がり軸受内輪に発生する熱
のきわめてわずかな部分しか転動体を介して導出
され得ないからである。

転がり軸受内輪からも熱を導出できるようにす
るため、初めに述べた形式の冷却装置を有する工
作機械主軸の支承装置（ドイツ連邦共和国特許出
願公開第1957974号明細書参照）の場合、転がり
軸受外輪を取り囲む軸受ブシユが設けられてい
る。この軸受ブシユは軸平行な流入通路を有して
おり、該流入通路は転がり軸受の範囲において横
孔を介し転がり軸受の内室と連通されている。軸
受ブシユはさらに冷却媒体用の流出通路を有して
おり、冷却媒体は主軸頭の近くで転がり軸受の内
室から、流出通路と連通された環状室内に流入す
る。冷却媒体として潤滑油が用いられており、該
潤滑油はポンプにより流入通路を介して転がり軸
受の内室に供給される。潤滑油はこのようにして
直接転がり軸受内輪にもまた転がり軸受外輪にも
達する。潤滑油は順次別の転がり軸受を流過し、
最終的には主軸頭に設けられた環状室内に、かつ
ここから流出通路および油冷却器を経て貯蔵タン
ク内に帰流する。この外見上簡単な解決策はしか
しながら、冷却作用に関して殆ど効果が無い。何
故ならば、高い回転数で回転する転動体によつて
油と空気とから成る油泡が生じ、この油泡が熱導
出にあまり適していないからである。さらに、油
が転がり軸受内室内に渦を形成すると渦作用によ
る損失が生じ、やはり発生する熱量が増大する。
前記公知の支承装置の場合申し分のない熱導出が
保証されていないので、主軸の軸方向の位置を主
軸温度に関連して制御する付加的な修正装置が設
けられている。このような形成の修正装置はしか
し、軸受ブシユが主軸台内で軸方向に摺動可能で
あり、さらに複雑な制御装置が必要であることを
前提としている。

発明が解決しようとする問題点 従つて本発明の課題は、簡単な構成で転がり軸
受内輪からの申し分のない損失熱導出が保証され
ており、ひいては高い加工精度と同時に転がり軸
受の耐用寿命の増大が保証されている、初めに述
べた形式の主軸台内に冷却装置を備えた工作機械
主軸の支承装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 この課題を解決する本発明の構成手段は、流入
通路および流出通路が主軸内に設けられていて、
かつ冷却溝と連通されており、該冷却溝が、少な
くとも、主軸頭に配置された転がり軸受内輪の範
囲で、周方向または螺旋状に延在するように主軸
外周内に成形加工されていて、かつ転がり軸受内
輪に向かつて開いている点にある。

発明の作用と効果 この比較的簡単な手段により、転がり軸受内輪
に近接した範囲からの良好な熱導出が保証され
る。冷却媒体が冷却溝を介して転がり軸受内輪の
近くに案されるが、しかし転動体とは接しないの
で、冷却媒体は充分な冷却作用を発揮することが
できる。転がり軸受内輪から損失熱を申し分なく
導出することにより、主軸およびその軸受部分へ
の熱伝達が避けられ、ひいては高い加工精度も保
証される。転がり軸受外輪しか冷却されない冷却
装置を備えた支承装置に対して、本発明による支
承装置は一層良好な常温始動特性も有している。
何故ならば軸受空隙を設計する際に、場合によつ
て生ずる熱膨張を考慮する必要がないからであ
る。さらに転がり軸受内輪からの良好な熱導出に
より、転がり軸受耐用寿命も高められる。

実施例 次に図示の実施例につき本発明を詳説する。

工作機械主軸１は、その主軸頭１ａの近くにお
いて複数の転がり軸受２を用いて主軸台３内に、
回転可能に支承されている。２つの隣接する転が
り軸受けの転がり軸受内輪２ａ間、もしくは主軸
１と共に回転する部分４ならびに主軸頭１ａと転
がり軸受内輪２ａとの間に、それぞれ嵌合リング
５が設けられている。これらの嵌合リングは、図
示の実施例の場合、隣接する転がり軸受内輪２ａ
に接する端面、もしくは主軸と共に回転する部分
ならびに主軸頭に接する端面に、それぞれ環状溝
を有しており、該環状溝内にはシールリング６が
配置されている。主軸１の内端部には滑り嵌めに
より傘歯車８のボス７が配置されており、該傘歯
車は傘歯車９によつて駆動されている。傘歯車の
ボス７は、転がり軸受１０および中間ブシユ１１
を介してやはり主軸台３内に支承されている。

さらに主軸１内には、互いに180゜ずらされた軸
平行な各２本の流入通路１２および流出通路１３
が設けられている。この場合、流出通路１３は
90゜ずらされて示されている。主軸頭１ａの近く
に設けられた転がり軸受内輪２ａの範囲で、主軸
外周面１ｂ内には冷却溝１４が成形加工されてお
り、該冷却溝は図示の実施例の場合螺旋状に延在
している。前記冷却溝１４は有利には方形の横断
面を有しているが、しかし場合によつては台形ま
たは半円形の横断面を有していてもよい。冷却溝
１４は転がり軸受内輪２ａに向かつて開いてい
る。転がり軸受２の内室内へ冷却媒体が流出する
ことは、シールリング６によつて防止されてい
る。

冷却溝１４が逆流原理で貫流されるため、主軸
頭１ａの最も近くに位置する冷却溝１４ａは、連
通孔１５を介して流入通路１２と連通されてい
る。主軸頭１ａから最も遠く離れた冷却溝１４ｂ
は流出通路１３に接続されている。流出通路１３
は個所１３ａのところで伝動装置ケーシング内に
開口している。

流入通路１２の上方端部において主軸１は、ブ
シユ１７によつて取り囲まれており、この場合、
ブシユ１７の一部分と主軸との間には環状室１８
が設けられている。ブシユ１７は流入孔１９を有
しており、該流入孔は冷却器と一体化された図示
されていない冷却媒体ポンプに接続されている。
ブシユ１７は両方の端部１７ａおよび１７ｂを以
つて主軸外周面を取り巻いており、しかもこの場
合、主軸外周面とブシユ１７との間に流体静力学
的に作用するシール間隙が形成されるようになつ
ている。ブシユ１７の代りに、静止した部分から
回転する部分に流動媒体を供給可能な、他のすべ
ての任意の供給装置を設けることも可能である。
例えば冷却媒体供給は主軸１の内端部において端
面側で行なうこともできる。同様に冷却媒体導出
をブシユ１７と類似のブシユを介して行なうこと
も可能である。しかし、流出通路１３を伝動装置
ケーシング内に開口させるとより簡単である。こ
のためには、冷却媒体として伝動装置油が用いら
れていることが前提である。伝動装置ケーシング
２０から冷却媒体は、冷却器を経て両び図示され
ていないポンプに供給される。

転がり軸受内輪２ａに直接接近案内される冷却
媒体によつて、転がり軸受内輪２ａにおいて、生
ずる摩擦熱が連続して導出され、この結果主軸１
の加熱が避けられ、かつ主軸回転数が高い場合に
も加工精度が維持される。流入通路１２および冷
却溝１４を経て転がり軸受内輪２ａに供給される
冷却媒体の圧力および／または量および温度は、
案内量有利には室温に応じて調整されており、こ
の結果、代表的な測定個所で測定される主軸の温
度はできるだけ正確に室温に対応するようになつ
ている。

転がり軸受外輪２ｂの冷却は従来の形式で、主
軸台３内に設けられた流入孔２１を経て冷却溝２
２に供給される冷却媒体を用いて行なわれ、前記
冷却溝は転がり軸受外輪２ｂを取り囲む中間ブシ
ユ２３内に設けられている。加熱された冷却媒体
は流出孔２４を経て導出される。類似の形式で上
方の転がり軸受１０は、中間ブシユ１１内の冷却
媒体溝２５を貫流する冷却媒体によつて冷却され
る。場合によつては、下方の転がり軸受２の転が
り軸受内輪２ａに関して記述したのと類似の形式
で、転がり軸受１０の内輪も冷却可能である。こ
の場合は勿論、主軸の駆動は上方の転がり軸受１
０の上方で行なわれるとよい。

第２図に示す実施例は主たる部分が第１図に示
した実施例と相応しており、従つて同じ符号が使
われており、かつ上記の説明が準用され得る。し
かしながら第２図に示す実施例の場合には、転が
り軸受内輪２ａもしくは嵌合リング５と主軸外周
面１ｂとの間に、熱伝導の良い材料から成る薄壁
のブシユ２６が配置されている。この薄壁のブシ
ユ２６は、冷却媒体が転がり軸受内室内に流出す
るのを防止しており、従つてシールリング６を省
略することができる。ブシユ２６の薄壁性および
その良好な熱伝導性によつて、転がり軸受内輪２
ａからの熱導出は殆ど損なわれない。

さらにこの場合、主軸外周面１ｂ内に成形加工
された冷却溝１４ｃは、螺旋状に配置されている
のではなくて、周溝として構成されている。つま
り冷却溝１４ｃは各々それ自体閉じられている。
軸方向の連結溝２７を介して、個々の冷却溝１４
ｃは互いに連通している。冷却媒体が冷却溝１４
ｃをも完全に貫流できるように、連通溝２７が交
互に互いに180゜ずらされて配置されていると有利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す軸方向断面
図、および第２図は第２実施例を示す軸方向断面
図である。 １……工作機械主軸、１ａ……主軸頭、１ｂ…
…外周面、２……転がり軸受、２ａ……転がり軸
受内輪、２ｂ……転がり軸受外輪、３……主軸
台、４……主軸と共に回転する部分、５……嵌合
リング、６……シールリング、７……ボス、８，
９……傘歯車、１０……転がり軸受、１１……中
間ブシユ、１２……流入通路、１３……流出通
路、１３ａ……開口個所、１４，１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ……冷却溝、１５，１６……連通孔、
１７……ブシユ、１７ａ，１７ｂ……端部、１８
……環状室、１９……流入孔、２０……伝動装置
ケーシング、２１……流入孔、２２……冷却溝、
２３……中間ブシユ、２４……流出孔、２５……
冷却媒体溝、２６……ブシユ、２７……連通溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主軸台３内に冷却装置を有する工作機械主軸
   １の支承装置であつて、前記冷却装置において主
   軸軸受の転がり軸受内輪２ａに、流動する冷却媒
   体が、主軸軸線に対して平行に延びる流入通路お
   よび流出通路を経て供給される形式のものにおい
   て、流入通路１２および流出通路１３が主軸１内
   に設けられていて、かつ冷却溝１４，１４ｃと連
   通されており、該冷却溝が少なくとも、主軸頭１
   ａに配置された転がり軸受内輪２ａの範囲で、周
   方向または螺旋状に延在するように主軸外周面１
   ｂ内に成形加工されていて、かつ転がり軸受内輪
   ２ａに向かつて開いていることを特徴とする、主
   軸台内に冷却装置を有する工作機械主軸の支承装
   置。 ２ 周方向に延在する冷却溝１４ｃが、軸方向に
   延びる複数の連通溝２７を介して互いに連通され
   ている。前記特許請求の範囲第１項に記載の支承
   装置。 ３ 連通溝２７が、隣接する冷却溝１４ｃ間に互
   いに180゜ずらされて交互に配置されている、前記
   特許請求の範囲第２項に記載の支承装置。 ４ 冷却溝１４，１４ｃが方形の横断面を有して
   いる、前記特許請求の範囲第１項から第３項まで
   のいずれか１項記載の支承装置。 ５ 流入通路１２が、主軸頭１ａの端面に最も近
   い冷却溝１４ａ内に開口しており、かつ流出通路
   １３が、前記端面から最も遠い冷却溝１４ｂに接
   続されている、前記特許請求の範囲第１項から第
   ４項までのいずれか１項記載の支承装置。 ６ 転がり軸受内輪２ａと主軸外周面１ｂとの間
   で冷却溝１４ｃの範囲に、熱伝導の良好な材料か
   ら成る薄壁のブシユ２６が設けられている、前記
   特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
   １項記載の支承装置。 ７ 冷却溝１４の範囲において、隣接する転がり
   軸受内輪２ａと、その他の主軸１と共に回転する
   部分４ならびに主軸頭１ａとの間に、嵌合リング
   ５が設けられており、該嵌合リングが、主軸１と
   共に回転する部分４ならびに主軸頭１ａもしくは
   転がり軸受内輪２ａに面した端面に、シールリン
   グ６を収容するための環状溝を有している、前記
   特許請求の範囲第１項に記載の支承装置。