KR101958125B1 - 스핀들 장치 및 공작기계 주축용 스핀들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 윤활제 공급 장치 (3) 로부터 구름 베어링 (2) 에 공급관 (4) 을 통해서 윤활재제를 소정량, 간헐적 또는 연속적으로 공급하는 스핀들 장치에 있어서, 윤활제는 윤활유와 왁스를 포함하고, 10~70 ℃ 의 온도 범위내의 소정의 온도인 액상화점을 경계로 하여 액상화점을 넘었을 때에 액상 상태가 되고, 액상화점 이하에서는 반고체 상태가 되는 것이고, 윤활제 공급 장치 (3) 로부터 윤활제를 반고체상으로 공급관 (3) 을 통해서 수송하고, 구름 베어링 (2) 의 전에 액상으로 변화시켜 베어링 내부로 유입시키는 스핀들 장치에 관한 것이다.

Description

스핀들 장치 및 공작기계 주축용 스핀들{SPINDLE DEVICE AND SPINDLE FOR MACHINE TOOL MAIN SHAFT}

본 발명은 주축 지지용 구름 베어링에, 윤활제를 소정량, 간헐적 또는 연속적으로 공급하는 스핀들 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 상기 스핀들 장치를 구비하는 공작기계 주축 지지용 스핀들에 관한 것이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 공작기계 주축용 스핀들에서는 하우징 (101) 의 내부에서 주축 (1) 을 구름 베어링 (2) 로 회전 가능하게 축지지하고 있다. 또, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 윤활제 공급 장치 (3) 으로부터 공급관 (4) 를 통해서 일정량의 그리스 조성물을 정기적으로 구름 베어링 (2) 에 공급하여 구름 베어링 (2) 의 윤활을 장기간 유지하는 것이 널리 행해지고 있다.

그러나, 구름 베어링 (2) 에 공급되는 그리스 조성물은 극히 미량이기 때문에, 조도(稠度)가 작아, 비교적 딱딱한 그리스 조성물에서는 공급관 (4) 의 배관 경로가 긴 경우나, 도중에 굴곡되거나 직각으로 절곡된 부위가 몇 군데 존재하는 경우 등에서는 배관 저항에 의해 미량의 그리스 조성물을 안정적으로 구름 베어링 (2) 에 공급하기가 매우 어려워진다. 또, 장기간 사용하면 압송 시에 반복하여 가해진 압력에 의해 증조제가 기유와 분리되어 그리스 전체적으로 경화 또는 고화된 상태가 되어 배관내에서 막히기 때문에 그리스 조성물을 일정량, 안정적으로 공급하기가 더욱 어려워진다.

특허문헌 1 : 일본 특허공보 제 4051563호

그래서 본 발명은 그리스 조성물과 같이 증조제가 기유와 분리되어 경화 또는 고화되어 배관내에서 막히는 문제가 없고, 윤활제 공급 장치로부터 구름 베어링에 대한 윤활제의 안정공급을 도모한 긴 수명의 스핀들 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 하기 스핀들 장치 및 공작기계 주축용 스핀들을 제공한다.

(1) 하우징의 내부에, 구름 베어링과, 상기 구름 베어링에 회전 가능하게 축지지된 주축을 갖고, 또한 윤활제 공급 장치로부터 공급관을 통해서 윤활제를 상기 구름 베어링에 소정량, 간헐적 또는 연속적으로 공급하는 스핀들 장치에 있어서,

상기 윤활제가, 윤활유와 왁스를 포함하고, 10~70 ℃ 의 온도 범위내의 소정의 온도인 액상화점을 경계로 하여, 상기 액상화점을 넘었을 때의 액상 상태와, 상기 액상화점 이하에서의 반고체 상태의 사이를, 변화 가능하게 됨과 동시에, 상기 윤활제를 상기 윤활제 공급 장치로부터 반고체상으로 상기 공급관을 수송하고, 상기 구름 베어링의 직전에 액상으로 변화시켜 베어링 내부에 유입시키는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.

(2) 상기 구름 베어링의 외륜의 외측 및 상기 주축의 외측의 적어도 일방에 냉각 기구를 설치하여 상기 구름 베어링을 냉각시킴과 함께, 상기 냉각 기구에 근접시켜 상기 공급관을 배관하고, 상기 윤활제를 상기 구름 베어링으로의 유입 직전까지 반고체상을 유지하여 수송하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재된 스핀들 장치.

(3) 상기 윤활제가, 상기 액상화점을 경계로 하여, 상기 액상 상태와 상기 반고체 상태의 사이를 가역 변화 가능한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 스핀들 장치.

(4) 윤활 종료후에 베어링 내부로부터 배출된 액상의 상기 윤활제를 수용하는 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 의 어느 하나에 기재된 스핀들 장치.

(5) 상기 수용부에 수용된 윤활제가, 냉각되어 반고체상으로 변화한 후, 상기 윤활제 공급 장치에 회수되는 것을 특징으로 하는 상기 (4) 에 기재된 스핀들 장치.

(6) 상기 (1)~(5) 의 어느 하나에 기재된 스핀들 장치를 사용한 공작기계 주축용 스핀들.

또한, 청구항 1 에 기재된「윤활제」란, 윤활유와 왁스를 포함하는 윤활제를 말하고, 또,「액상화점」이란, 왁스계 윤활제가 반고체 상태로부터 액체 상태로, 또는 액체 상태로부터 반고체 상태로 변화할 때의 온도를 말한다. 또,「액상화점」은 예를 들어 일본의 위험물 규제에 관한 규칙, 제 12 장 잡칙 제 69 조의 2 (액상의 정의) 에 따르고 있다. 또, 이후의 설명에 있어서, 상기 윤활제를「왁스계 윤활제」라고 호칭한다.

본 발명에서 사용하는 왁스계 윤활제는 증조제를 함유하지 않아, 증조제가 고화되어 윤활제 공급 장치로부터 구름 베어링으로의 공급에 지장을 초래하는 경우가 없다. 그 때문에, 본 발명의 스핀들 장치는 그리스 공급 방식에 비해, 왁스계 윤활제가 장기간 안정적으로 공급된다. 이로써, 긴 수명의 스핀들 장치를 구축할 수 있다.

도 1 은 스핀들 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 액상화점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 실시예에서 조제한 왁스계 윤활제에 대해, 점도계 내에서의 이동량의 온도 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 관해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 스핀들 장치 (100) 은 종래의 그리스 공급 방식의 스핀들 장치와 동일한 구조로 해도 되지만, 그리스 조성물 대신에 왁스계 윤활제를 공급하여 윤활하는 점에 특징이 있다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 스핀들 장치 (100) 은 하우징 (101) 의 내부에서 주축 (1) 을 복수의 구름 베어링 (2, 2) 로 축지지한다. 또, 하우징 (101) 의 외부에 설치된 윤활제 공급 장치 (3) 은 그리스 조성물 대신에 왁스계 윤활제를 공급관 (4) 를 통해서 소정량, 간헐적 또는 연속적으로 각 구름 베어링 (2) 에 공급한다. 상기 구성을 스핀들 장치 (100) 의 기본 구조로 한다. 이 스핀들 장치 (100) 에 있어서는 공급관 (4) 가 분기하여, 그 선단이 각 구름 베어링 (2) 의 외륜 (2a) 에 형성된 공급구에 연결되어 있고, 왁스계 윤활제가 각 구름 베어링 (2) 에 균등하게 공급된다.

왁스계 윤활제는 윤활유와 왁스를 기본 성분으로 한다. 왁스는 그 융점보다 저온에서는 고화 또는 반고화되어 있고, 융점 이상에서는 액상이 되어 유동성을 가지게 된다. 이와 같이, 왁스 단체이면, 왁스의 융점 부근의 온도를 경계로 하여 전체적으로 반고체상과 액상으로 가역 변화한다. 이에 비해 본 발명의 왁스계 윤활제는 윤활유 (액체) 와 왁스 (반고체) 의 혼합체 (왁스 (용질) 에 윤활유 (희박액) 를 더한 희박용액에 상당) 이다. 그 때문에, 왁스계 윤활제는 왁스의 융점보다 낮은 온도에서 반고체상으로부터 액상으로 변화한다.

반고체상으로부터 액상으로 변화하는 온도 (이하,「액상화점」이라고 칭한다) 는 포함되는 왁스의 융점 및 윤활유와의 혼합 비율과 밀접한 관계가 있다. 즉,「왁스의 융점 ＞ 액상화점」이 되기 때문에, 포함되는 왁스와 윤활유의 혼합 비율로 액상화 온도를 왁스의 융점 이하의 소정의 온도로 제어할 수 있다. 구체적으로는 윤활유 및 왁스의 종류, 그리고 양자의 혼합 비율에 따라, 액상화점과 왁스의 융점과의 온도차를 약 10~30 ℃ 로 할 수 있다. 또, 포함되는 왁스의 종류 및 윤활유와의 혼합 비율 등을 조정함으로써, 온도에 따라 액상과 반고체상으로 가역적으로 변화하는 것으로 할 수도 있다.

즉, 본 발명에 있어서의 왁스계 윤활제는 윤활유와 왁스를 기본 성분으로 하고, 10~70 ℃ 의 온도 범위내의 소정의 온도인 액상화점을 경계로 하여 액상화점을 넘었을 때의 액상 상태와 액상화점 이하에서의 반고체 상태의 사이를 변화 가능한 것이면 된다. 또, 바람직하게는 왁스계 윤활제는 액상화점을 경계로 하여 액체 상태와 반고화 상태의 사이를 가역적으로 변화하도록 조정된다.

이와 같은 성질을 갖는 한, 윤활유와 왁스 모두 제한은 없다. 윤활유로서는 종래부터 베어링의 윤활에 사용되고 있는 각종 윤활유를 사용할 수 있고, 파라핀계나 나프텐계의 광유, 또는 에스테르유나 탄화수소유, 에테르유 등의 합성유 등을 사용할 수 있고, 복수종을 혼합하여 사용할 수도 있다. 또, 그 점도도 일반적인 범위이면 되지만, 구름 베어링 (2) 의 윤활성을 고려하면 40 ℃ 에 있어서의 동점도가 5~200 ㎟/s, 저온도 상승 특성과 내(耐)시이징성을 양립시키고자 하는 경우에는 10~130 ㎟/s (40 ℃) 인 것이 바람직하다. 한편, 왁스는 천연 왁스, 합성 왁스의 어느 것이어도 되고, 윤활유와의 상용성 (相溶性) 이 높은 것이 바람직하다. 또한, 천연 왁스로서는 동·식물 왁스, 광물 왁스, 석유 왁스를 들 수 있고, 합성 왁스로서는 피셔-트롭슈 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 유지계 합성 왁스 (에스테르, 케톤류, 아미드), 수소화 왁스 등을 들 수 있고, 복수종을 혼합하여 사용할 수도 있다. 단, 왁스계 윤활제의 액상과 반고체상으로 가역 변화하는 온도는 실질적으로 왁스의 융점에 따라 정해지기 때문에, 이 액상화점이 10~70 ℃ 가 되도록, 상기 예시한 왁스에서 선택하고, 또한 윤활유와 왁스를 적정한 혼합 비율로 조제한다.

또, 윤활유와 왁스의 혼합 비율은 양자의 합계량에 대해 왁스가 10~40 질량% 이고, 윤활유가 90~60 질량% 인 것이 바람직하다. 왁스의 혼합 비율이 커질수록 왁스계 윤활제가 반고체상일 때의 유동성이 나빠지고, 40 질량% 를 초과하면 윤활제 공급 장치 (3) 으로부터의 토출성이나, 공급관 (4) 의 수송성이 나빠지고, 나아가서는 후술하는 윤활 후에 배출되었을 때의 수송성도 나빠진다. 특별히 유동성을 중시하는 경우에는 왁스의 혼합 비율을 10 질량% 이상 20 질량% 미만으로 하고, 윤활유의 혼합 비율을 90 질량% 이하 80 질량% 초과로 하는 것이 바람직하다. 또한, 왁스는 윤활유나 그리스의 유성 향상제로서 첨가되는 경우도 있지만, 본 발명의 왁스계 윤활제에서는 상기와 같이 왁스의 첨가량을 일반적인 첨가제량보다 많게 함으로써, 윤활유와 동등한 반고체상의 성질 (증조제로서의 기능) 을 유지한다.

일례를 나타내면 마이크로 크리스탈린 왁스는 융점이 67~98 ℃ 이지만, 윤활유와 상기 혼합 비율로 혼합한 왁스계 윤활제는 액상화점을 35~50 ℃ 의 범위의 소정의 온도로 설정할 수 있다. 또, 파라핀 왁스는 융점이 47~69 ℃ 이지만, 윤활유와 상기 혼합 비율로 혼합한 왁스계 윤활제는 액상화점을 20~35 ℃ 의 범위의 소정의 온도로 설정할 수 있다.

또한, 왁스계 윤활제에는 목적에 따라 여러 가지의 첨가제를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 모두 공지된 산화 방지제나 방청제, 극압제 등을 적당량 첨가할 수 있다.

왁스계 윤활제를 조제하려면, 왁스를 융점 이상의 온도로 가열하여 액상으로 하고, 거기에 윤활유 또는 첨가제를 첨가한 윤활유를 더하여 충분히 혼합한 후, 왁스의 융점 미만의 온도 (통상은 액상화점 이하 정도) 로 냉각시키면 된다. 혹은, 윤활유 또는 첨가제를 첨가한 윤활유와 고형의 왁스를 적당한 용기에 넣고, 전체를 왁스의 융점 이상의 온도까지 가열하여 혼합한 후, 액상화점 이하의 온도까지 냉각시켜도 된다.

또, 왁스계 윤활제는 그리스 G 와 같이 증조제를 포함하지 않아, 일정한 압력이 가해져도 고화되지 않는 특장을 가지고 있다.

윤활제 공급 장치 (3) 은 가열하지 않고, 왁스계 윤활제를 반고체상으로 저장하고, 일정량을 반고체상으로 공급관 (4) 에 토출한다. 단, 왁스계 윤활제를 형성하는 윤활유 및 왁스는 모두 윤활 성분이며, 왁스계 윤활제는 반고체상이므로, 종래의 그리스 조성물용의 윤활제 공급 장치를 그대로 사용할 수 있고, 나아가서는 반고체상 그대로도 공급관 (4) 를 유통할 수 있다.

윤활제 공급 장치 (3) 으로부터의 왁스계 윤활제를 구름 베어링 (2) 의 내부로 공급하려면, 구름 베어링 (2) 의 외륜 (2a) 에 형성된 공급구를 통해서 액상의 왁스계 윤활제를 유입시킬 필요가 있다. 상기한 바와 같이, 윤활제 공급 장치 (3) 으로부터의 왁스계 윤활제는 공급관 (4) 의 내부를 반고체상으로 유통한다. 그러나, 스핀들 장치 (100) 의 가동중, 구름 베어링 (2) 는 고온으로 되어 있어, 상기한 바와 같이 액상화점을 10~70 ℃ 로 함으로써, 외륜 (2a) 의 공급구에 연결하는 공급관 (4) 의 선단 근방이 상기 액상화점보다 충분히 높은 상태에 있고, 이 부분을 지나는 동안에 왁스계 윤활제가 액상으로 변화하여 용이하게 베어링 내부로 유입한다.

구름 베어링 (2) 의 내부에서는 왁스계 윤활제는 액상이지만, 증조제를 포함하지 않고, 윤활유 및 왁스의 양방 모두 윤활 성분이기 때문에, 그리스 조성물에 있어서 기유의 비율이 증가한 것과 같은 상태가 되어, 윤활 성능이 그리스 조성물보다 높아진다. 그 때문에, 1 회당 보급량을 적게 할 수 있고, 보급 간격도 길게 할 수 있기 때문에, 왁스계 윤활제의 소비량을 줄일 수 있어 윤활제 공급 장치 (3) 에 대한 보충 횟수도 적어져, 스핀들 장치 (100) 의 운전 비용을 낮출 수 있다.

또, 볼 베어링에서는 접촉각 선을 적도로 하여 볼이 회전하는 결과, 볼이 펌프 효과를 발휘하여 윤활제가 봉입되어 있는 공간에 기류가 발생한다. 그 때문에, 유동성이 좋은 왁스계 윤활제를 사용함으로써, 베어링내에서의 윤활제의 체류를 방지할 수 있어 베어링의 온도 상승을 방지하는 효과를 발휘한다.

윤활 종료후, 스페이서 (7) 의 회전에 의한 원심력에 의해, 왁스계 윤활제는 구름 베어링 (2) 의 옆에 형성된 윤활제 저장 홈 (수용부) (9) 으로 배출된다. 윤활제 저장 홈 (9) 는 구름 베어링 (2) 의 외부에 있기 때문에 베어링 내부보다 온도가 낮고, 배출된 왁스계 윤활제는 가역 변화 타입으로 함으로써 다시 반고체상으로 변화한다. 반고체상으로 변화한 왁스계 윤활제는 하우징 (101) 의 외부로 보내져 윤활제 공급 장치 (3) 에 회수된다. 그리스 조성물에서는 장기간의 사용에 의해 증조제에 유래하는 잔류물이 윤활제 저장 홈 (9) 에 발생하여 공기의 흐름을 저지하고, 베어링의 온도 상승의 한 요인이 될 수 있다. 그러나, 왁스계 윤활제에서는 구름 베어링 (2) 로부터 배출된 후에도 어느 정도의 거리까지는 액상인 채로 배출되기 때문에, 이와 같은 문제는 일어나지 않는다.

스핀들 장치 (100) 은 여러 가지의 변경이 가능하고, 예를 들어, 하우징 (101) 의 각 외륜 (2a) 의 외측에 나선상으로 냉각관 (10) 을 설치하여 냉각액을 순환시키고, 가동시에 베어링 온도가 40~50 ℃ 정도가 되도록 냉각시켜 구름 베어링 (2) 가 시이징되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 나아가서는 구름 베어링 (2) 나, 모터의 스테이터 (12) 와 로터 (13) 의 발열에 의해 주축 (1) 의 온도도 상승하고, 열팽창에 의해 회전 정밀도가 저하될 우려가 있기 때문에, 로터 (13) 의 외측에 나선상으로 냉각관 (15) 를 설치하여 냉각액을 순환시켜 냉각시키는 것이 바람직하다. 구름 베어링 (2) 및 주축 (1) 의 냉각에는 하우징 (101) 의 외부에 설치한 냉각액 공급 장치 (20) 으로부터의 공급관 (21) 을, 하우징 (101) 의 내부에서 베어링 냉각용의 공급관 (21a) 와 주축 냉각용의 공급관 (21b) 으로 분기하여 각각에 냉각액을 공급하여 양 공급관 (21a, 21b) 를 순환시킨 후, 배출관 (22) 를 통해서 냉각액 공급 장치 (20) 에 환류시킨다. 또, 구름 베어링용과 주축용으로 냉각 기구를 따로따로 해도 된다.

그 때, 왁스계 윤활제는 그 조성에 따라 액상화점이 상이하지만, 윤활제 공급 장치 (3) 으로부터의 공급관 (4) 를 냉각관 (10, 15) 의 근방에 배관하고, 냉각관 (10, 15) 의 냉각 온도를 제어함으로써, 여러 가지의 왁스계 윤활제를 반고체상으로 공급관 (4) 를 수송시킬 수 있다. 또, 냉각관 (10, 15) 의 냉각 온도에 따라 윤활제 저장 홈 (9) 의 온도도 조정할 수 있고, 여러 가지의 왁스계 윤활제에 대해 윤활 후에 반고체상으로 배출할 수 있다.

또한, 액상화점은 기본적으로는 베어링 주위의 환경 온도나 베어링의 운전 온도를 감안하여, 일반적으로는 10~70 ℃ 가 적정한 온도이지만, 적용 용도가 공작기계용 구름 베어링 (공작기계 주축용 구름 베어링이나 볼 나사축단 서포트용 구름 베어링 등) 인 경우, 이하에 서술하는 이유로부터, 30~70 ℃ 가 바람직하고, 40~70 ℃ 가 보다 바람직하다.

공작기계가 사용되는 주위 환경조건은 주변 온도의 변화에 수반되는 부재의 열변위를 최소한으로 억제하고, 피가공 부품의 가공 정밀도를 확보하기 위해, 주위 환경은 20~25 ℃ 정도로 공조 관리되고 있는 경우가 많다. 따라서, 액상화점의 하한을 30 ℃ 로 설정하면, 정지 상태에서는 액상화점 이하이므로, 왁스계 윤활제는 액상화되지 않고 베어링 내부나 저유 부분에 유지된다. 그리고, 왁스계 윤활제가 저유된 베어링이나 스핀들을, 정지 혹은 정지 상태인 채로 재고 보관해 두어도, 액상화되지 않고 베어링 내부 및 주변부에 유지되므로, 통상적인 그리스와 마찬가지로 장기간에 걸쳐 윤활 기능이 손상되지 않는다. 따라서, 액상화점을 30~70 ℃ 로 하는 것이 바람직하다.

또, 공작기계에 사용하는 베어링은 회전수가 증가할수록 베어링 내부 온도가 상승하므로, 적정한 윤활 상태를 유지하기 위해, 보다 많은 윤활유를 구름 접촉면에 공급할 필요가 있다. 통상적인 회전 조건 (저속~중속 회전역) 에서의 연속 운전이나, 저속 회전과 최고속 회전을 교대로 반복하는 운전 조건인 경우, 베어링 온도는 대략 40 ℃ 이하이고, 윤활유량은 구름 접촉면 근방의 윤활제로 충분하다.

그러나, 최고 회전에서의 연속 가공인 경우, 또는 회전수는 낮아도 중절삭 가공을 연속하여 행하는 경우, 베어링 온도가 40 ℃ 를 상회하는 경우가 있고, 이 경우, 베어링 공간내의 윤활유만으로는 구름 접촉면의 윤활유가 부족할 우려가 있다. 이 때문에, 액상화점의 하한을 40 ℃ 로 설정함으로써, 베어링 온도가 40 ℃ 를 상회한 경우에, 베어링 주변의 왁스계 윤활제가 액상화되어, 구름 접촉면에 부족한 윤활유를 보충할 수 있고, 불의의 시이징 등의 문제를 미연에 방지할 수 있다. 이로써, 저·중속 회전역에서는 잉여 윤활제를 소비하지 않아, 윤활 수명을 보다 향상시킬 수 있다. 따라서, 공작기계에 사용하는 경우, 액상화점을 40~70 ℃ 로 하는 것이 보다 바람직하다.

실시예

일반적인 스핀들 장치를 상정하고, 반고체상으로부터 액상으로 변화하는 온도가 47 ℃ 부근인 왁스계 윤활제를 조제했다. 즉, 디에스테르유 (디옥틸세바케이트) 를 78.5 질량%, 마이크로 크리스탈린 왁스 (융점 82 ℃) 를 15 질량%, 첨가제로서 산화 방지제 및 극압제를 포함하는 혼합물을 6.5 질량% 의 비율로, 마이크로 크리스탈린 왁스의 융점 이상의 온도로 혼합하고, 실온까지 자연 냉각시켜 왁스계 윤활제를 얻었다.

또한, 액상으로 변화하는 온도 (액상화점) 는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 하기와 같이 하여 확인했다. 이 방법은 일본 위험물 규제에 관한 규칙, 제 12 장 잡칙 제 69 조의 2 (액상의 정의) 에 따른다.

(1) 시험 물품 (왁스계 윤활제) 을 2 개의 시험관 (직경 30 mm, 높이 120 mm) 의 A 선 (높이 55 mm) 까지 넣는다.

(2) 일방의 시험관 (액상 판단용 시험관) 을 구멍이 없는 고무마개로 밀전 한다.

(3) 일방의 시험관 (온도 측정용 시험관) 을, 온도계를 부착한 고무마개로 밀전한다. 또한, 온도계는 그 선단이 시험 물품의 표면에서 30 mm 의 깊이가 되도록 삽입하고, 시험관에 대해 직립시킨다.

(4) 2 개의 시험관을, 액상 확인 온도 ± 0.1 ℃ 로 유지된 항온조 속에, B 선 (시험 물품의 표면보다 30 mm 상방) 이 항온조의 수면 아래에 잠기도록 직립시켜 정치한다.

(5) 온도 측정용 시험관중의 시험 물품의 온도가 액상 확인 온도 ± 0.1 ℃ 가 된 후에 10 분간 그대로의 상태를 유지한다.

(6) 액상 판단 시험관을 항온수조로부터 수평한 받침대 위에 직립시킨 채로 꺼내고, 즉시 받침대 위에 수평하게 넘어뜨려, 시험 물품의 선단이 B 선에 도달할 때까지의 시간을 계측한다.

(7) 시험 물품이 B 선에 도달할 때까지의 시간이 90 초 이내일 때, 시험 물품을「액상」으로 판단한다.

(8) 그리고, 항온수조의 온도를 여러 가지 변경 하여 (1)~(7) 을 실시하고, 액상이 된 온도를「액상화점」으로 한다.

또한, 액상화점이란, 물의 응고점 (0°/ 순수, 대기압하) 과 같은 정점 온도가 아니고, 어느 특정 온도에 대해 대략 ± 2 ℃ 정도의 범위로 정의, 수치화된다.

이 왁스계 윤활제에 대해, 온도를 바꾸어 점도를 측정한 결과, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 42 ℃ 까지는 시료 표면의 이동은 없고, 44 ℃ 에서 5 mm, 46 ℃ 에서 17 mm 의 이동이 확인되고, 48 ℃ 에서 50 mm 를 초과하여 용기의 선단까지 도달했다. 이와 같이, 이 왁스계 윤활제는 47 ℃ 부근에서 반고체상으로부터 액상으로 변화하기 시작하는 것을 알 수 있다.

그리고, 이 왁스계 윤활제를 도 1 에 나타내는 바와 같은 일반적인 스핀들 장치의 윤활제 공급 장치에 반고체 상태인 채로 저장하고, 일정량을 정기적으로 구름 베어링에 계속 공급한 결과, 공급관이나 배출관의 막힘도 없고, 왁스계 윤활제를 안정적으로 구름 베어링에 공급할 수 있었다.

본 출원은 2014 년 10 월 29 일에 출원된 일본 특허 출원 (일본 특허출원 2014－220693), 및 2015 년 9 월 29 일에 출원된 일본 특허 출원 (일본 특허출원 2015－191193) 에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.

1 주축
2 구름 베어링
3 윤활제 공급 장치
4 공급관
7 스페이서
9 윤활제 저장 홈
10, 15 냉각관
12 스테이터
13 로터
20 냉각액 공급 장치
21 공급관
22 배출관
100 스핀들 장치
101 하우징

Claims (6)

1. 하우징의 내부에, 구름 베어링과, 상기 구름 베어링에 회전 가능하게 축지지된 주축을 갖고, 또한 윤활제 공급 장치로부터 공급관을 통해서 윤활제를 상기 구름 베어링에 소정량, 간헐적 또는 연속적으로 공급하는 스핀들 장치에 있어서,
   상기 윤활제가, 윤활유와 왁스를 포함하고, 10~70 ℃ 의 온도 범위내의 소정의 온도인 액상화점을 경계로 하여, 상기 액상화점을 넘었을 때의 액상 상태와, 상기 액상화점 이하에서의 반고체 상태의 사이를, 변화 가능하게 됨과 동시에, 상기 윤활제를 상기 윤활제 공급 장치로부터 반고체상으로 상기 공급관에 수송하고, 상기 구름 베어링의 직전에 액상으로 변화시켜 베어링 내부에 유입시키고,
   상기 구름 베어링의 외륜의 외측 및 상기 주축의 외측의 적어도 일방에 냉각 기구를 설치하여 상기 구름 베어링을 냉각시킴과 함께, 상기 냉각 기구에 근접시켜 상기 공급관을 배관하고, 상기 윤활제를 상기 구름 베어링으로의 유입 직전까지 반고체상을 유지하여 수송하는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 윤활제가, 상기 액상화점을 경계로 하여, 상기 액상 상태와 상기 반고체 상태의 사이를 가역 변화 가능한 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   윤활 종료후에 베어링 내부로부터 배출된 액상의 상기 윤활제를 수용하는 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 수용부에 수용된 윤활제가, 냉각되어 반고체상으로 변화한 후, 상기 윤활제 공급 장치에 회수되는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
6. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 스핀들 장치를 사용한 공작기계 주축용 스핀들.

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