JPH0425343A - 機械の主軸用軸受の冷却方法 - Google Patents
機械の主軸用軸受の冷却方法Info
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- JPH0425343A JPH0425343A JP12901090A JP12901090A JPH0425343A JP H0425343 A JPH0425343 A JP H0425343A JP 12901090 A JP12901090 A JP 12901090A JP 12901090 A JP12901090 A JP 12901090A JP H0425343 A JPH0425343 A JP H0425343A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 32
- 230000036316 preload Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、機械の主軸を軸承する軸受の冷却方法に関し
、特に高速回転に適した主軸軸受の冷却方法に関する。
、特に高速回転に適した主軸軸受の冷却方法に関する。
従って、例えば、工作機械の主軸や、タービン軸の軸受
の冷却方法として利用することができる。
の冷却方法として利用することができる。
工作機械等の主軸を軸承する軸受は、その主軸が高速回
転すればする程、また、加工荷重が大きい程発熱量が多
い。発熱量が多ければ主軸の熱変位に基づく加工精度の
低下や軸受の焼付き等を生ずるため、軸受の冷却を行う
ことが一般的である。
転すればする程、また、加工荷重が大きい程発熱量が多
い。発熱量が多ければ主軸の熱変位に基づく加工精度の
低下や軸受の焼付き等を生ずるため、軸受の冷却を行う
ことが一般的である。
この場合、軸受の外輪側を冷却すれば、即ち、外輪を保
持しているハウジングを冷却すれば、該外輪の温度上昇
は押えられるが、内輪はその温度が上昇する。従って外
輪に対して内輪が膨張することとなり、軸受の玉に大き
な圧力が作用することとなり、焼付きに至る。また、外
輪も内輪も、夫々、単に冷却した場合は、両者の温度に
大きな差を生じないが、主軸の回転数が上昇するとその
遠心力の上昇に起因して軸受の玉が外輪に強く押し付け
られることとなり、やはり焼付き等の傷損に至ることが
ある。
持しているハウジングを冷却すれば、該外輪の温度上昇
は押えられるが、内輪はその温度が上昇する。従って外
輪に対して内輪が膨張することとなり、軸受の玉に大き
な圧力が作用することとなり、焼付きに至る。また、外
輪も内輪も、夫々、単に冷却した場合は、両者の温度に
大きな差を生じないが、主軸の回転数が上昇するとその
遠心力の上昇に起因して軸受の玉が外輪に強く押し付け
られることとなり、やはり焼付き等の傷損に至ることが
ある。
依って本発明は斯かる課題の解決を図るべく、軸受の焼
付きを防止すると共に、高速回転域まで安定した主軸の
回転が得られる主軸用軸受の冷却方法の提供を目的とす
る。
付きを防止すると共に、高速回転域まで安定した主軸の
回転が得られる主軸用軸受の冷却方法の提供を目的とす
る。
上記目的に鑑みて本発明は、軸受の内輪用の冷却液の温
度を外輪用の冷却液の温度よりも低くした冷却方法を提
供する。詳述すると内輪が主軸に固定され、外輪がハウ
ジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方法におい
て、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に
導入するとともに、前記軸受の外輪を冷却すべく冷却液
を前記ハウジング内に導入し、前記内輪を冷却すべく前
記主軸内に流す冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前
記ハウジングに流す冷却液の液温よりも低くしたことを
特徴とするものである。また内輪が主軸に固定され、外
輪がハウジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方
法において、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記
主軸内に循環させ、前記冷却液を前記主軸内で循環後そ
のまま前記外輪を冷却すべく前記ハウジング内に導入し
、前記内輪を冷却すべく主軸内に流す冷却液の液温を前
記外輪を冷却すべく前記ハウジングに流す冷却液の液温
よりも低くしたことを特徴とするものである。
度を外輪用の冷却液の温度よりも低くした冷却方法を提
供する。詳述すると内輪が主軸に固定され、外輪がハウ
ジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方法におい
て、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に
導入するとともに、前記軸受の外輪を冷却すべく冷却液
を前記ハウジング内に導入し、前記内輪を冷却すべく前
記主軸内に流す冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前
記ハウジングに流す冷却液の液温よりも低くしたことを
特徴とするものである。また内輪が主軸に固定され、外
輪がハウジングに固定された機械の主軸用軸受の冷却方
法において、前記軸受の内輪を冷却すべく冷却液を前記
主軸内に循環させ、前記冷却液を前記主軸内で循環後そ
のまま前記外輪を冷却すべく前記ハウジング内に導入し
、前記内輪を冷却すべく主軸内に流す冷却液の液温を前
記外輪を冷却すべく前記ハウジングに流す冷却液の液温
よりも低くしたことを特徴とするものである。
主軸の回転を継続させるか、又は回転速度を上昇させる
と、軸受の外輪に比べて内輪はより膨張し、或いはまた
、遠心力の増大のため、軸受の玉には大きな圧縮力が作
用することとなる。これに対し、外輪を内輪に比べてそ
の冷却程度を下げるべく、或いはまた暖めるべく内輪用
冷却液の温度を外輪用冷却液の温度よりも低くすること
により、内、外輪間の隙間を拡げ、玉の圧縮力を低下さ
せることができ、軸受の焼付き防止が図られる。
と、軸受の外輪に比べて内輪はより膨張し、或いはまた
、遠心力の増大のため、軸受の玉には大きな圧縮力が作
用することとなる。これに対し、外輪を内輪に比べてそ
の冷却程度を下げるべく、或いはまた暖めるべく内輪用
冷却液の温度を外輪用冷却液の温度よりも低くすること
により、内、外輪間の隙間を拡げ、玉の圧縮力を低下さ
せることができ、軸受の焼付き防止が図られる。
以下本発明を添付図面に示す実施例に基づき、更に詳細
に説明する。
に説明する。
一般に軸受は、その支持する回転軸が円滑に回転するよ
うに内、外輪のはめあい寸法を調節して適当な圧力で軸
受玉を予圧している。ある大きさの軸受において、前記
予圧による予圧力が１０ ｋｇｆである場合、回転軸が
１２０００ｒｐｒｎで回転して軸受玉にも遠心力を付与
し、更に内、外輪の温度差が３℃拡がるとその軸受玉に
は２０Ｏｋｇｆもの圧縮力が作用することとなり、焼付
に至る。
うに内、外輪のはめあい寸法を調節して適当な圧力で軸
受玉を予圧している。ある大きさの軸受において、前記
予圧による予圧力が１０ ｋｇｆである場合、回転軸が
１２０００ｒｐｒｎで回転して軸受玉にも遠心力を付与
し、更に内、外輪の温度差が３℃拡がるとその軸受玉に
は２０Ｏｋｇｆもの圧縮力が作用することとなり、焼付
に至る。
第１図を参照すると、工作機械等の主軸１０は軸受１２
を介して主軸頭ハウジング１４に回転可能に収容されて
いる。この軸受１２はその内輪１２ａを主軸１０の外周
に固定し、外輪１２ｂをハウジング１４の内周に固定し
、その間に軸受玉１２Ｃを挟持する構造となっている。
を介して主軸頭ハウジング１４に回転可能に収容されて
いる。この軸受１２はその内輪１２ａを主軸１０の外周
に固定し、外輪１２ｂをハウジング１４の内周に固定し
、その間に軸受玉１２Ｃを挟持する構造となっている。
主軸頭の外部から該主軸頭を自然対流や強制対流により
冷却した場合、主軸１０はハウジング１４によって囲繞
されているため冷却され難く、特別な工夫がなければ主
軸１０はハウジング１４に比べて温度が上昇する。従っ
て、該主軸１０に固定されている内輪１２ａはハウジン
グ１４に固定されている外輪１２ｂよりも温度が高くな
り、内輪１２ａの外径は外輪１２ｂに対して相対的に膨
張し、軸受玉１２Ｃを圧縮することとなる。また、主軸
１０の回転数Ｎが大きくなれば、その遠心力のために軸
受玉１２Ｃは外輪１２ｂの方に押し付けられて圧縮作用
を受けることとなる。こうした軸受玉１２Ｃへの圧縮力
の増大はその焼付きにつながるため、この緩和手段が望
まれる。
冷却した場合、主軸１０はハウジング１４によって囲繞
されているため冷却され難く、特別な工夫がなければ主
軸１０はハウジング１４に比べて温度が上昇する。従っ
て、該主軸１０に固定されている内輪１２ａはハウジン
グ１４に固定されている外輪１２ｂよりも温度が高くな
り、内輪１２ａの外径は外輪１２ｂに対して相対的に膨
張し、軸受玉１２Ｃを圧縮することとなる。また、主軸
１０の回転数Ｎが大きくなれば、その遠心力のために軸
受玉１２Ｃは外輪１２ｂの方に押し付けられて圧縮作用
を受けることとなる。こうした軸受玉１２Ｃへの圧縮力
の増大はその焼付きにつながるため、この緩和手段が望
まれる。
その緩和方法を以下に説明する。軸受１２の内輪１２ａ
を冷却するために、該内輪１２ａを固定している主軸１
０を冷却すべく主軸の長平方向に沿って冷却液の往路１
０ｇと復路１０ｒとをその端部で連通ずるように設けて
いる。この冷却液は冷却液温度制御装置２０ａから所定
の温度に調節されて供給され、主軸１０並びに軸受１２
の内輪１２ａ等を冷却し、その温度を上昇させて再び上
８己冷却液温度制御装置２０ａに戻る。なお、この主軸
内に冷却液を流通させた装置の具体的実施例は、本出願
人の先願である特開昭６４−８７１３０号公報に開示さ
れている。一方、主軸頭ハウジング１４にも長平方向に
冷却液の往路１４ｇと復路１４ｒとを設け、その先端部
で両流路が連通ずるよう形成している。この流路１４ｇ
・１４ｒに冷却液を流すことにより該ハウジング１４と
共に軸受１２の外輪１２ｂを冷却することができる。こ
の冷却液は前記の冷却液温度制御装置２０ａとは別個の
同様な冷却液温度制御装置２０ｂから供給されると共に
、冷却後再び戻る。
を冷却するために、該内輪１２ａを固定している主軸１
０を冷却すべく主軸の長平方向に沿って冷却液の往路１
０ｇと復路１０ｒとをその端部で連通ずるように設けて
いる。この冷却液は冷却液温度制御装置２０ａから所定
の温度に調節されて供給され、主軸１０並びに軸受１２
の内輪１２ａ等を冷却し、その温度を上昇させて再び上
８己冷却液温度制御装置２０ａに戻る。なお、この主軸
内に冷却液を流通させた装置の具体的実施例は、本出願
人の先願である特開昭６４−８７１３０号公報に開示さ
れている。一方、主軸頭ハウジング１４にも長平方向に
冷却液の往路１４ｇと復路１４ｒとを設け、その先端部
で両流路が連通ずるよう形成している。この流路１４ｇ
・１４ｒに冷却液を流すことにより該ハウジング１４と
共に軸受１２の外輪１２ｂを冷却することができる。こ
の冷却液は前記の冷却液温度制御装置２０ａとは別個の
同様な冷却液温度制御装置２０ｂから供給されると共に
、冷却後再び戻る。
さて、前述の如く回転中における軸受上１２ｃとの圧縮
力を緩和することが軸受の焼付き防止につながるが、こ
のためには内輪１２ａを冷却すべく冷却液温度制御装置
２０ａから供給される冷却液の温度を、外輪１２ｂを冷
却すべく他方の冷却液温度制御装置２０ｂから供給され
る冷却液の温度より低く設定することが有効である。即
ち、この場合、外輪１２ｂは内輪１２ａよりも温度が高
くなり、外輪１２ｂは相対的に内輪１２Ｈに対して膨張
するため、軸受上１２Ｃの圧縮力を解放することができ
る。
力を緩和することが軸受の焼付き防止につながるが、こ
のためには内輪１２ａを冷却すべく冷却液温度制御装置
２０ａから供給される冷却液の温度を、外輪１２ｂを冷
却すべく他方の冷却液温度制御装置２０ｂから供給され
る冷却液の温度より低く設定することが有効である。即
ち、この場合、外輪１２ｂは内輪１２ａよりも温度が高
くなり、外輪１２ｂは相対的に内輪１２Ｈに対して膨張
するため、軸受上１２Ｃの圧縮力を解放することができ
る。
次に第２図は本発明に係る第２実施例を図示しているが
、これは１つの冷却液温度制御装置２０から所定温度の
冷却液が主軸１０内の往路１０ｇに供給され、復路１０
ｒから上記冷却液温度制御装置２０に直接戻ることなく
、主軸頭ハウジング１４へ流すのである。即ち、冷却す
べき軸受１２の後方には、環状の部材２４がハウジング
１４の内周に固定されており、該環状部材２４にはその
半径方向に、主軸ｌＯ内の復路１０ｒを流れる冷却液を
ハウジング１４の往路１４ｇに流すための連通路２４ｂ
が設けられており、またその両側には、圧縮空気源２２
から供給される圧縮空気を前記環状部材２４と主軸ｌＯ
との対向隙間部２６に流し、冷却液が主軸ｌＯの復路ｆ
ｏｒから上記連通路２４ｂに流入する際の液漏れを防止
する圧縮空気流路２４ａが設けられている。こうして軸
受１２の内輪１２ａ等を冷却し、それらの熱を吸熱して
温度の上昇した冷却液をハウジング１４に導き、軸受１
２の外輪１２ｂを冷却、或いは幾分加熱し、それにより
内、外輪間の隙間寸法を拡げ、軸受上１２Ｃの圧縮力を
緩和することができる。
、これは１つの冷却液温度制御装置２０から所定温度の
冷却液が主軸１０内の往路１０ｇに供給され、復路１０
ｒから上記冷却液温度制御装置２０に直接戻ることなく
、主軸頭ハウジング１４へ流すのである。即ち、冷却す
べき軸受１２の後方には、環状の部材２４がハウジング
１４の内周に固定されており、該環状部材２４にはその
半径方向に、主軸ｌＯ内の復路１０ｒを流れる冷却液を
ハウジング１４の往路１４ｇに流すための連通路２４ｂ
が設けられており、またその両側には、圧縮空気源２２
から供給される圧縮空気を前記環状部材２４と主軸ｌＯ
との対向隙間部２６に流し、冷却液が主軸ｌＯの復路ｆ
ｏｒから上記連通路２４ｂに流入する際の液漏れを防止
する圧縮空気流路２４ａが設けられている。こうして軸
受１２の内輪１２ａ等を冷却し、それらの熱を吸熱して
温度の上昇した冷却液をハウジング１４に導き、軸受１
２の外輪１２ｂを冷却、或いは幾分加熱し、それにより
内、外輪間の隙間寸法を拡げ、軸受上１２Ｃの圧縮力を
緩和することができる。
以上の様に、軸受の内輪用の冷却液の温度を外輪用のそ
れよりも低くすることの効果を第３図を用いて説明する
。縦軸は軸受上の圧縮力Ｐを示し、横軸は主軸の回転数
Ｎを示す。ラインＬ１は軸受の使用限界ラインを示し、
ラインＬ２は従来方法での軸受の冷却による軸受上の圧
縮力の変化曲線を代表している。このラインＬ２のＮ＝
０時の圧縮力Ｐは軸受の予圧ＰＯを示している。本発明
に係る冷却方法を用いると、予圧を前記ＰＯと同一にし
ておくならば、二点鎖線Ｌ３で示す様にその軸受上の圧
縮力Ｐが大きくは上昇せず、従って大きな回転数Ｎまで
使用可能となることがわかる。
れよりも低くすることの効果を第３図を用いて説明する
。縦軸は軸受上の圧縮力Ｐを示し、横軸は主軸の回転数
Ｎを示す。ラインＬ１は軸受の使用限界ラインを示し、
ラインＬ２は従来方法での軸受の冷却による軸受上の圧
縮力の変化曲線を代表している。このラインＬ２のＮ＝
０時の圧縮力Ｐは軸受の予圧ＰＯを示している。本発明
に係る冷却方法を用いると、予圧を前記ＰＯと同一にし
ておくならば、二点鎖線Ｌ３で示す様にその軸受上の圧
縮力Ｐが大きくは上昇せず、従って大きな回転数Ｎまで
使用可能となることがわかる。
また、このことは逆に、予圧を上記ＰＯよりも大きな値
Ｐ１に設定しても、従来の使用可能な回転限界値ＮＬと
同程度まで使用することができることを意味しており、
それを−点鎖線Ｌ４によって示す。この様に予圧を大き
くすることの利点は、低速回転において重切削等の加工
を行う場合、主軸の剛性が高まり、従って加工精度が向
上すること等である。
Ｐ１に設定しても、従来の使用可能な回転限界値ＮＬと
同程度まで使用することができることを意味しており、
それを−点鎖線Ｌ４によって示す。この様に予圧を大き
くすることの利点は、低速回転において重切削等の加工
を行う場合、主軸の剛性が高まり、従って加工精度が向
上すること等である。
以上の説明から明らかな様に本発明によれば、効果的に
焼付きを防止することができ、高速回転域まで安定した
主軸回転が得られ、或いはまた、軸受の予圧を高めてそ
の剛性を高くすることができる。
焼付きを防止することができ、高速回転域まで安定した
主軸回転が得られ、或いはまた、軸受の予圧を高めてそ
の剛性を高くすることができる。
第１図は本発明に係る冷却方法を説明する図、第２図は
本発明に係る他の冷却方法を説明する図、 第３図は本発明の詳細な説明するグラフ図である。 １０・・・主軸、 １２・・・軸受、１２ａ
・・・内輪、 １２ｂ・・・外輪、１２Ｃ・・
・軸受玉、 １４・・・主軸頭ハウジング、２０
．２０ａ 、 ２０ｂ・・・冷却液温度制御装置。
本発明に係る他の冷却方法を説明する図、 第３図は本発明の詳細な説明するグラフ図である。 １０・・・主軸、 １２・・・軸受、１２ａ
・・・内輪、 １２ｂ・・・外輪、１２Ｃ・・
・軸受玉、 １４・・・主軸頭ハウジング、２０
．２０ａ 、 ２０ｂ・・・冷却液温度制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、内輪が主軸に固定され、外輪がハウジングに固定さ
れた機械の主軸用軸受の冷却方法において、前記軸受の
内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に導入するととも
に、前記軸受の外輪を冷却すべく冷却液を前記ハウジン
グ内に導入し、前記内輪を冷却すべく前記主軸内に流す
冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前記ハウジングに
流す冷却液の液温よりも低くしたことを特徴とする機械
の主軸用軸受の冷却方法。 ２、内輪が主軸に固定され、外輪がハウジングに固定さ
れた機械の主軸用軸受の冷却方法において、前記軸受の
内輪を冷却すべく冷却液を前記主軸内に循環させ、前記
冷却液を前記主軸内で循環後そのまま前記外輪を冷却す
べく前記ハウジング内に導入し、前記内輪を冷却すべく
主軸内に流す冷却液の液温を前記外輪を冷却すべく前記
ハウジングに流す冷却液の液温よりも低くしたことを特
徴とする機械の主軸用軸受の冷却方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129010A JP2510758B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 機械の主軸用軸受の冷却方法 |
| EP91304261A EP0458499B1 (en) | 1990-05-21 | 1991-05-13 | Apparatus for cooling a spindle bearing of a machine |
| DE69126917T DE69126917T2 (de) | 1990-05-21 | 1991-05-13 | Kühlapparat eines Maschinenspindellagers |
| US07/701,179 US5192139A (en) | 1990-05-21 | 1991-05-16 | Apparatus for cooling a spindle bearing of a machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129010A JP2510758B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 機械の主軸用軸受の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0425343A true JPH0425343A (ja) | 1992-01-29 |
| JP2510758B2 JP2510758B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=14998936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2129010A Expired - Lifetime JP2510758B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 機械の主軸用軸受の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510758B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1992829A1 (de) * | 2007-05-18 | 2008-11-19 | Fibro GmbH | Verfahren zum Einstellen der Vorspannung eines Wälzlagers, Wälzlagereinheit mit einstellbarer Vorspannung sowie Rundtisch und Spindel mit entsprechender Wälzlagereinheit |
| EP2069650A1 (en) * | 2006-10-02 | 2009-06-17 | Metso Paper, Inc. | Bearing play adjustment |
| JP2010014197A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Jtekt Corp | 転がり軸受装置及びその軸受内部すきまの調節方法 |
| CN102713273A (zh) * | 2010-01-11 | 2012-10-03 | 西门子公司 | 具有冷却系统的直接驱动式风力涡轮机 |
| JP2012233576A (ja) * | 2011-05-03 | 2012-11-29 | Siemens Ag | 熱制御システムを備えた直接駆動風車 |
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| JPH01101147U (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-07 |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP2129010A patent/JP2510758B2/ja not_active Expired - Lifetime
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